內(nèi)燃機(jī)噪聲控制技術(shù)的發(fā)展探尋

何炳才 朱柳明

廣西玉柴機(jī)器股份有限公司 廣西玉林 537005

目前，我國汽車噪聲污染主要來自內(nèi)燃機(jī)的噪聲，為了盡可能減少汽車噪聲污染帶來的危害，人們要有效控制內(nèi)燃機(jī)的噪聲。目前，我國內(nèi)燃機(jī)噪聲的控制水平與發(fā)達(dá)國家相比有一定的差距。并且我國汽車噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)在逐漸提升，內(nèi)燃機(jī)噪聲問題越來越受到相關(guān)部門和人員的重視，無論是發(fā)達(dá)國家，還是發(fā)展中國家都十分重視內(nèi)燃機(jī)噪聲的控制工作。并且世界各國對于噪聲的控制越來越嚴(yán)格，這在一定程度上推動了內(nèi)燃機(jī)噪聲控制技術(shù)的不斷發(fā)展。

1 內(nèi)燃機(jī)噪聲產(chǎn)生的原理

1.1 機(jī)械噪聲

在保持內(nèi)燃機(jī)動平衡和有效控制內(nèi)燃機(jī)的空氣動力噪聲的前提下，主要的噪聲來源包括附件的振動噪聲、配氣機(jī)構(gòu)噪聲和活塞敲擊噪聲這三個方面，其中氣缸內(nèi)最高燃燒壓力和活塞與缸套之間的縫隙距離直接影響著著活塞敲擊噪聲的大小，這種噪聲除了與內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與內(nèi)燃機(jī)的燃燒有密切的關(guān)系。如果配件機(jī)構(gòu)的零件過多，那么它的剛度就會較差，這樣很容易激發(fā)出很大的噪聲和震動聲。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)處于低速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)時，氣門開和關(guān)時的撞擊，動件和凸輪頂部摩擦振動產(chǎn)生的聲音是它主要的噪聲來源，噪聲的成分和大小與氣門-缸蓋系統(tǒng)的固有頻率有著一定的關(guān)系。齒輪傳動系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)是內(nèi)燃機(jī)重要的組成部分，其中，噴油系統(tǒng)的主要噪聲來源是噴油泵和高壓油管系統(tǒng)振動。齒輪傳動系統(tǒng)的主要噪聲來源是齒輪軸轉(zhuǎn)動的頻率調(diào)制齒合頻率產(chǎn)生的低頻噪聲和齒輪撞擊產(chǎn)生的高頻噪聲。

1.2 燃燒噪聲

在一般情況下，氣缸內(nèi)氣體壓力的變化是燃燒噪聲主要的來源，它包含由沖擊波引發(fā)的氣體的高頻振動和由氣缸內(nèi)壓力劇變引起的動力載荷。燃燒噪聲具體的表現(xiàn)形式如下幾點(diǎn)：首先是低頻氣體壓力振動。在保證氣缸內(nèi)氣體壓力具有穩(wěn)定性的情況下，會產(chǎn)生特定的、有規(guī)律的周期變化，然后形成與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)動頻率有一定關(guān)系的氣體壓力振動激勵，在這種激勵的強(qiáng)迫下，內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)所有連接部件會產(chǎn)生振動。其次是中頻結(jié)構(gòu)振動，氣缸內(nèi)壓力的變化會沖擊到氣缸內(nèi)部所有連接的部件，這時各個部件就會發(fā)生振動，進(jìn)而產(chǎn)生噪聲[1]。中頻結(jié)構(gòu)振動的頻率成分主要表現(xiàn)在中頻階段，并且壓力升高率越高，頻率就會越大。最后是高頻壓力波，在內(nèi)燃機(jī)滯燃期間，火焰會慢慢，變大然后擴(kuò)散，然后傳出具有一定沖擊力的壓力波，進(jìn)而形成高頻振動，一般情況下這種高頻振動大于等于

10 00Hz以上。

2 內(nèi)燃機(jī)噪聲控制方法

根據(jù)內(nèi)燃機(jī)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理，我們可以將噪聲的控制技術(shù)分為三種：第一種是控制噪聲源；第二種是控制噪聲傳播的途徑；第三種是保護(hù)噪聲接受者。

2.1 控制噪聲源

內(nèi)燃機(jī)中的各個部件都具有一定的運(yùn)動慣性，并且會受到相關(guān)氣體壓力的影響，進(jìn)而產(chǎn)生具有周期性的變化，出現(xiàn)振動的情況。一旦內(nèi)燃機(jī)中的各個部件都發(fā)生了振動，那么各個部件相互撞擊會引發(fā)較大的噪聲。內(nèi)燃機(jī)中產(chǎn)生噪聲的主要部件是曲柄連桿機(jī)構(gòu)等運(yùn)動的機(jī)件，當(dāng)其撞到缸套時產(chǎn)生的噪聲較大。除此之外，軸承和缸體內(nèi)部的撞擊也會產(chǎn)生噪聲，凸輪間與配氣機(jī)構(gòu)內(nèi)部挺柱、氣門座間與氣門之間的撞擊會產(chǎn)生噪聲，配氣機(jī)構(gòu)、噴油系統(tǒng)、正時齒輪等運(yùn)動間之間的強(qiáng)烈撞擊會產(chǎn)生噪聲，綜上所述，我們可以將由機(jī)械撞擊產(chǎn)生的振動最終激發(fā)出噪聲稱為機(jī)械噪聲。

為了有效控制曲柄鏈機(jī)構(gòu)撞擊產(chǎn)生的噪聲，相關(guān)工作人員可以從改變壁缸和活塞之間相對運(yùn)動的條件入手，縮小活塞與壁缸之間的距離，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的活塞群部機(jī)構(gòu)等。除此之外，為了有效控制噪聲，相關(guān)工作人員可以增加活塞的高度，盡量減小壁缸與活塞撞擊時的承壓面積，增加缸套厚度，進(jìn)而有效的降低活塞敲擊的噪聲。同時，要使用是適量的潤滑油，從而保證良好的潤滑性，降低撞擊后摩擦的噪聲[2]。為了有效降低傳動齒輪的噪聲，相關(guān)工作人員要選擇合理的齒輪型式，使用相優(yōu)化齒輪參數(shù)，并且使用科學(xué)合理的加工方法，同時，減少齒輪側(cè)向的間隙，使用正時皮帶傳動有效的替代正時齒輪傳動，大幅度的降低噪聲。

2.2 有效控制噪聲的傳播措施

控制噪聲的傳播途徑是在噪聲輸出的途徑上有效控制噪聲。首先，可以使用消聲器來降低內(nèi)燃?xì)饪諝鈩恿υ肼?。其次，有效的隔聲，利用一些?jiān)實(shí)的材料和結(jié)構(gòu)等等，將發(fā)動機(jī)表面的聲輻射包裹起來，有效隔離噪聲傳播的途徑，一般情況下，人們會使用隔聲罩和隔聲壁板等[3]。再次，有效的減振和隔振，發(fā)動機(jī)的外部部件和承載結(jié)構(gòu)會使用橡膠、彈簧等各種減振的元件有效減少振動力的傳播，使用損耗系數(shù)較大的阻尼材料全面覆蓋振動表面。最后，有效吸聲，在噪聲發(fā)出機(jī)器上覆蓋可以有效吸收聲能是材料和結(jié)構(gòu)會有效的阻斷噪聲的傳播，減少接受者受到的聲能，進(jìn)而降低噪聲。

在研究控制噪聲傳播途徑時，主要對聲學(xué)材料和進(jìn)排氣技術(shù)進(jìn)行研究，隔聲罩板在一般情況下會使用鋁板、不銹鋼板等材料。新型的阻尼材料可以有效滿足機(jī)械性能的要求，吸收不同頻率的噪聲。

3 結(jié)語

目前，為了有效保證人們的生活水平和質(zhì)量，噪聲法規(guī)越來越嚴(yán)格，為了符合噪聲法規(guī)的要求，世界各國在不斷探索和研究內(nèi)燃機(jī)噪聲控制技術(shù)，并且積極開發(fā)和使用低噪聲內(nèi)燃機(jī)。在降低噪聲時從內(nèi)燃機(jī)噪聲的噪聲源、輻射表面、傳播途徑等方面入手，明確降低噪聲的最終目的。在內(nèi)燃機(jī)總體設(shè)計(jì)和開發(fā)的階段，相關(guān)技術(shù)人員要使用一定的解決辦法，滿足內(nèi)燃機(jī)在質(zhì)量、性能、噪聲等方面的需求。