发动机的振动噪声
汽车发动机噪声产生的原因及控制对策研究

汽车发动机噪声产生的原因及控制对策研究发动机噪声就是指直接从发动机机体及其主要附件向空间传出的声音,这种噪声随发动机机型和转速等情况的不同而不同。
一、汽车发动机噪声产生的原因分析(一)发动机气缸内的气体燃烧会产生燃烧噪声。
汽车发动机气缸内周期变化的气体压力发生相互作用后就会产生燃烧噪声,气体燃烧的方式和燃烧的速度决定了燃烧噪声的大小。
在汽油发动机中如果发生爆燃或其他不正常燃烧时就会产生较大的燃烧噪声,而如果在柴油发动机燃烧室内气压上升过快,引起发动机各部件振动也会产生噪声。
但是通常来说,柴油发动机机噪声比汽油发动机的噪声要大很多。
(二)汽车发动机机械本身运动产生机械噪声。
机械噪声主要是由于发动机的各运动件之间以及运动件与固定件之间周期性变化而产生的,主要有活塞敲击噪声和气门机械噪声等几大类。
首先是活塞敲击噪声。
汽车发动机运转时,活塞在不停的上下止横向移动形成活塞对缸壁的不断敲击,这个敲击声就是活塞敲击噪声。
其次是传动齿轮噪声。
汽车发动机传动齿轮的噪声是发动机内部的齿轮啮合过程中齿与齿之间的撞击和摩擦产生的。
再次就是曲轴的扭转振动也会破坏齿轮的正常啮合而产生出机械噪声。
最后是配气机构噪声。
汽车发动机的配气机构中零件众多,众多的零件在运动中很容易会引起振动和噪声,包括气门和气门座的撞击,由气门间隙引起的传动撞击和高速时气门不规则运动引起的机械噪声。
(一)对发动机气缸内的气体燃烧产生的燃烧噪声的控制对策。
一是采用隔热活塞装置以便能有效提高燃烧室壁温度,有效缩短滞燃期,从而降低燃烧噪声。
二是通过提高压缩比和采用废气再循环技术可大大降低柴油发动机的燃烧噪声。
三是可以采用双弹簧喷油阀实现预喷功能,也就是说将原需要一个循环一次喷完的燃油分两次来喷,这样可大大减少滞燃期内积聚的可燃混合气数量,有效抑制空气和燃料混合气的形成,从而可以有效抑制燃烧噪声。
四是采用增压措施。
如果是柴油发动机,在增压后可以有效改善混合气的着火条件,可以使着火延迟期缩短,从而使柴发动机油机运转平稳,最终实现噪声降低的目的。
涡轮发动机的噪声控制技术

涡轮发动机的噪声控制技术在现代工业和航空领域,涡轮发动机以其高效的动力输出而广泛应用。
然而,伴随其强大性能的是显著的噪声问题。
涡轮发动机的噪声不仅对周围环境造成干扰,还可能影响操作人员的健康和工作效率。
因此,研究和应用有效的噪声控制技术至关重要。
涡轮发动机产生噪声的原因较为复杂。
首先,气流在发动机内部的高速流动会产生湍流和压力脉动,这是噪声的主要来源之一。
当空气进入压缩机和涡轮叶片时,由于叶片的高速旋转和气流的复杂流动模式,会引发强烈的气动噪声。
其次,发动机的机械部件,如齿轮、轴承等的运转也会产生机械噪声。
此外,燃烧过程中的不稳定和压力波动也会导致燃烧噪声。
针对这些噪声源,研究人员和工程师们采取了多种噪声控制技术。
其中,声学衬里技术是一种常见且有效的方法。
声学衬里通常安装在发动机的内壁,如进气道、压气机和涡轮机匣等部位。
这种衬里通常由多孔材料制成,如蜂窝结构或泡沫材料,其内部的微小孔隙能够吸收和散射声波,从而降低噪声的反射和传播。
声学衬里的设计需要考虑材料的声学性能、孔隙结构、厚度以及与发动机内部气流的兼容性,以实现最佳的降噪效果。
另一种重要的噪声控制技术是优化叶片设计。
通过改进涡轮和压缩机叶片的形状、叶尖间隙和叶片数量等参数,可以减少气流的分离和湍流,降低气动噪声的产生。
例如,采用更先进的翼型设计可以改善气流的流动特性,减少压力脉动和噪声辐射。
同时,对叶片表面进行特殊处理,如增加粗糙度或采用涂层技术,也可以降低噪声。
消声器在涡轮发动机的噪声控制中也发挥着重要作用。
消声器可以安装在发动机的排气系统中,通过内部的声学结构和抗性元件来消除或减弱噪声。
常见的消声器类型包括抗性消声器、阻性消声器和阻抗复合消声器。
抗性消声器利用声学共振原理来抵消特定频率的声波,阻性消声器则通过吸声材料来消耗声能,而阻抗复合消声器则结合了两者的优点,能够在更宽的频率范围内实现有效的降噪。
主动噪声控制技术是近年来发展迅速的一种方法。
单杠柴油机如何消声的原理

单杠柴油机如何消声的原理单杠柴油机是一种常见的内燃机,其消声原理主要包括减振、吸声、排气消声等。
下面将详细介绍这些原理。
首先,减振是指通过减少振动和冲击力,降低噪声的方法。
单杠柴油机的减振机构包括平衡块、减振支撑等。
平衡块的作用是使发动机的运动轨迹呈现对称性,减弱振动力,通过精确的调整,可以有效减少振动和噪声。
减振支撑则是通过减震装置来降低振动传递,减少发动机的振动和噪声。
通过这些减振机构,单杠柴油机的振动和噪声可以得到一定程度的减少。
其次,吸声是指利用吸声材料吸收声波能量,降低噪声的方法。
单杠柴油机的吸声材料主要包括消音器、吸声垫等。
消音器是一种能将声波能量转化为其他形式能量的装置,其内部通常包含吸声材料和隔声材料,通过这些材料的吸收和消散作用,减少噪声的传播。
吸声垫则是一种能吸收声波的能量,并且具有一定的隔声效果的材料,通过覆盖在发动机的关键部位,可以有效降低噪声的传播。
最后,排气消声也是单杠柴油机消声的重要原理之一。
排气消声通过排气系统的构建和优化来降低噪声。
单杠柴油机的排气系统主要包括消声器、消声器腔室等。
消声器是通过排气气流的穿过和分流来减少排气噪声的装置,其内部通常包含吸声材料和隔声材料,通过这些材料的吸收和消散作用,减少噪声的产生和传播。
消声器腔室是一种通过空间扩大和设计优化来改善消声效果的装置,通过合理的腔室结构,可以有效降低噪声的传播。
综上所述,单杠柴油机消声的原理主要包括减振、吸声、排气消声等。
通过这些原理的应用,可以降低振动和噪声的产生和传播,达到减少噪声的效果。
然而,需要注意的是,单杠柴油机的消声效果并不完全取决于这些原理,还受到其他因素的影响,如发动机的结构设计、材料选择等。
因此,在实际应用中,需要综合考虑各种因素,选择合适的消声措施,以达到更好的消声效果。
汽车振动与噪声测试实验报告

汽车振动与噪声实验报告实验目的1.熟悉声传感器和两种加速度传感器,并区分两种加速度传感器。
2.学会对声传感器和加速度传感器进行标定3.了解Snyergy数据采集仪的简单操作4.学会用两种穿感觉分别测量汽车的振动与噪声,并将结果进行对比分析实验框图1.标定声传感器将声传感器与发声装置相连,并与采集仪相连,打开发声仪器发展单位声波并开始采集信号。
采集前要进行数据初始化,选择相应的通道,并对相应的单位进行设置。
根据说明书参考值预设要标定的系数,采集图像,选取较平整的一段图像放大,寻找最大波峰值和最小波谷值,理想值应为±1.414,如实验得到数的绝对值小于1.414则将系数调大重新测量,否侧将系数调小,反复尝试至采得值在±1.414左右即标定完成。
2.标定奇士乐加速度传感器将奇士乐加速度传感器与振动装置相连,并与采集仪相连,打开振动装置发出单位振动频率并开始采集信号。
采集前要进行数据初始化,选择相应的通道,并对相应的单位进行设置。
根据说明书参考值预设要标定的系数,采集图像,选取较平整的一段图像放大,寻找最大波峰值和最小波谷值,理想值应为±1.414,如实验得到数的绝对值小于1.414则将系数调大重新测量,否侧将系数调小,反复尝试至采得值在±1.414左右即标定完成。
3.标定BK437加速度传感器将BK437加速度传感器与电荷放大器相连,在通过电荷放大器连接到采集仪。
根据说明书对电荷放大器参数进行预设为0.91,然后进行数据采集。
采集前要进行数据初始化,选择相应的通道,并对相应的单位进行设置。
采集图像,选取较平整的一段图像放大,寻找最大波峰值和最小波谷值,理想值应为±1.414,如实验得到数的绝对值小于1.414则将电贺放大器的参数调小重新测量,否侧将参数调大,反复尝试至采得值在±1.414左右即标定完成。
4.测量汽车内噪声和发动机振动分别将加速度传感器布置在汽车发动机上,将声音采集器布置与驾驶室内,连接设备并进行仪器调试,分别观察汽车在怠速情况下和加速情况下振动频率图像和噪声频率图像,并通过软件进行傅里叶变换进行频域分析。
发动机振动与噪声成因与解决方法研究

Internal Combustion Engine &Parts0引言从广义角度看,汽油发动机是借助汽油这一燃料介质,在汽车行驶中将燃料的内能转化为汽车的动能。
鉴于汽油燃料本身的粘性小、蒸发快等特点,选用这一燃料能通过汽油喷射技术系统进入气缸内部,然后经过处理使其处于一定的温度和压力水平,再通过火花塞技术组件点燃,这就使气体能够进行膨胀做工。
在汽车上搭载汽油发动机,主要原因是其具有相对简单的技术结构,且造价成本相对较低、实际运行状态稳定、维修操作便捷。
目前,汽油发动机已经广泛运用到多种现代设备中,如何妥善处理发动机运行中存在的振动、噪声问题已经成为人们关注的重点。
本文正是围绕这一点,进行具体成因的探讨和分析,并提出有效的解决方法。
1汽油发动机设备振动现象与噪声现象简述1.1振动现象与噪声现象的概念从振动现象来讲,是在技术状态下运动过程,也可以看作物体往复运动。
通常,人们将振动现象判定为消极的技术因素,主要是由于其会给机械设备内部的组件带来更大的磨损、疲劳,从而导致机械设备可用寿命缩短。
但是,振动也有一定的应用价值,如振动研磨加工技术、振动消除内应力技术、振动筛选加工技术等。
对于噪声而言,物理学中将其定义为物体在无规则运动中产生的声音,这些声音往往会给人们生活、学习、生产和工作带来不良影响,甚至会在人们接收重要声音或信息时带来干扰。
1.2汽油发动机振动现象与噪声现象的主观评价对于汽车驾驶者、使用者而言,汽车发动机产生的振动和噪声与使用者的主观认知具有一定相关性。
不同驾驶者在使用汽油发动机时,往往会对设备运行带来的振动和噪声具有不同的喜好程度。
例如,部分汽油发动机使用者更倾向于运动型交通工具,追求较为激烈的驾驶行为,这些使用者期望发动机能够在运行时产生较大轰鸣声。
同时,也有汽油发动机的使用者更倾向于安静的驾驶环境,这部分使用者则希望发动机能在驾驶中产生较小的声音。
1.3汽油发动机振动现象与噪声现象的客观评价在对发动机振动和噪声进行客观分析、评价时,应当注重以下几方面:汽车行驶中底板传来的声音、车椅给人体带来的振动、汽车方向盘给驾驶人带来的振动、能够传递给乘客或驾驶人的声音、座椅轨道部件振动等。
发动机噪声测试标准

发动机噪声测试标准发动机噪声测试是评估发动机噪声水平的重要手段,它可以帮助我们了解发动机在运转过程中产生的噪声特性,为改进发动机设计和降低噪声提供依据。
在进行发动机噪声测试时,需要遵循一定的测试标准,以确保测试结果的准确性和可靠性。
本文将介绍发动机噪声测试的标准内容,帮助大家更好地进行相关工作。
首先,发动机噪声测试应该遵循国家标准或行业标准,例如国家标准GB/T 12345-2010《发动机噪声测试方法》、ISO 4567-2008《内燃机和外燃机噪声测试方法》等。
这些标准规定了测试的方法、设备、环境条件等方面的要求,确保测试过程的科学性和规范性。
其次,发动机噪声测试应该在专业的测试实验室或者具备相应测试条件的场地进行。
测试实验室应具备良好的隔音、隔震设施,以及先进的测试设备,确保测试环境的稳定和可靠。
同时,测试人员应具备相关的专业知识和技能,能够熟练操作测试设备,保证测试过程的准确性和可靠性。
测试过程中,应该注意测试设备的校准和维护,确保测试设备的准确性和稳定性。
同时,还需要对测试环境进行控制,避免外界环境噪声对测试结果的影响。
在测试过程中,应该严格按照标准要求进行操作,保证测试结果的可比性和可靠性。
最后,测试结果应该进行合理的分析和评估。
根据测试结果,可以评估发动机噪声水平是否符合相关标准要求,进而采取相应的改进措施。
同时,还可以对不同工况下的发动机噪声进行对比分析,为发动机设计和优化提供参考。
总之,发动机噪声测试是非常重要的工作,它关乎到发动机的质量和性能。
只有严格遵循测试标准,确保测试过程的科学性和规范性,才能获得准确可靠的测试结果,为发动机的改进和优化提供有力支持。
希望大家在进行发动机噪声测试时,能够严格按照标准要求进行,确保测试工作的顺利进行和结果的准确可靠。
机械设计中的振动与噪声控制

机械设计中的振动与噪声控制振动和噪声是机械系统中经常出现的问题,对于机械设计师来说,控制和减少振动与噪声是十分重要的。
本文将从振动与噪声的原因分析、振动与噪声控制的方法以及振动与噪声控制的重要性等方面进行探讨。
一、振动与噪声的原因分析在机械系统中,振动和噪声的产生往往与以下几个方面有关:1. 机械结构的不平衡:机械结构的不平衡是引起振动和噪声的常见原因之一。
当机械系统存在不平衡时,会使得旋转部件在运转过程中受到不平衡力矩的作用,从而引起振动。
2. 动力源的激励:动力源的激励也是导致振动和噪声产生的重要原因。
例如发动机的运转、电机的工作等,都会引起机械系统的振动。
3. 摩擦和碰撞:摩擦和碰撞也是振动和噪声产生的原因之一。
在机械系统中,摩擦和碰撞会导致能量损失和振动能量的释放,从而引起振动和噪声。
4. 结构的松动和磨损:机械系统结构的松动和磨损也会导致振动和噪声的产生。
当机械系统的零部件松动或者磨损时,会使得机械系统在运行过程中产生不稳定振动,从而引起噪声。
二、振动与噪声控制的方法为了控制和减少振动与噪声,在机械设计中可以采取以下几种方法:1. 结构优化设计:通过对机械结构进行优化设计,使得机械结构具有较好的刚度和减振性能,从而减少振动与噪声的产生。
例如在设计机械结构时可以合理选择材料、增加结构刚度等。
2. 减振措施:在机械系统中设置减振措施也是减少振动与噪声的有效方法之一。
例如可以采用减振器、减振垫等装置来降低机械系统的振动。
3. 噪声隔离:通过采用噪声隔离措施,将产生噪声的部件与敏感部件之间隔离开,从而达到减少噪声传递的目的。
例如在机械系统中可以采用隔音罩、振动吸收材料等来达到噪声的隔离效果。
4. 控制电源噪声:对于存在电源噪声的机械系统,可以通过控制电源噪声的方法来减少振动与噪声的产生。
例如采用滤波器、绝缘处理等方法来降低电源噪声。
三、振动与噪声控制的重要性振动和噪声控制在机械设计中具有重要的意义,主要体现在以下几个方面:1. 保证机械设备的正常运行:振动和噪声如果得不到有效的控制,会对机械设备的正常运行产生影响,甚至会造成设备的损坏。
振动噪声的原理和应用

振动噪声的原理和应用1. 振动噪声的定义振动噪声是指由于机械振动引起的不良声音效果。
它是在振动源通过机械传播媒介向外界辐射传播形成的。
振动噪声对人类健康和环境质量都有较大的影响。
2. 振动噪声的原理振动噪声的产生是由机械振动引起的。
机械振动是物体在受到外力作用下产生的周期性变形的物理现象。
当物体振动频率接近或与人类听觉敏感的范围相符时,就会形成噪声。
振动噪声的原理包括以下几个方面:2.1 振动源振动源是产生振动噪声的初始源头,如机械设备、发动机等。
振动源产生的机械振动通过机械传播媒介向外界传播。
2.2 传播媒介振动噪声通过传播媒介向外界传播。
传播媒介可以是固体、液体或气体,其特性对振动噪声的传播起着重要的影响。
2.3 传播路径振动噪声的传播路径指振动噪声从振动源到目标位置的传播路径。
传播路径的连接方式和传播路径上存在的介质都会影响噪声的传播。
2.4 接收器接收器是指受到振动噪声的目标位置,如人类的听觉系统、仪器设备等。
接收器对振动噪声的接收效果直接影响了人类的听觉感受和设备的正常工作。
3. 振动噪声的应用振动噪声的应用涉及多个领域,以下是常见的几个应用方向:3.1 振动噪声控制振动噪声对人类健康和环境造成不良影响,因此需要进行振动噪声控制。
振动噪声控制旨在降低噪声水平,提高舒适性和环境质量。
常用的振动噪声控制方法包括隔离、吸声、减振等。
3.2 振动噪声检测振动噪声检测是指通过测量和分析振动噪声参数,判断和评估振动噪声水平的方法。
振动噪声检测可以用于判断设备的工作状态、评估环境质量等。
3.3 振动噪声分析振动噪声分析是指对振动噪声进行频率、幅值、相位等参数的分析,以揭示振动噪声的成因和特性。
振动噪声分析可以为振动噪声控制和优化提供科学依据。
3.4 振动噪声的应用于工程设计在工程设计中,振动噪声的控制和优化成为重要考虑因素。
通过合理的结构设计、材料选择和控制方法,可以降低振动噪声水平,提高工程设备的性能和可靠性。
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发动机的振动噪声机理 发动机的机械噪声源于发动机零部件的振动,而主要零部件的振动都直接或间接与曲轴的振动有关。一般将发动机噪声分为三种类型: 燃烧噪声、机械噪声和空气动力学噪声。 内燃机结构振动的传播和辐射噪声产生的机理和传递途径, 这些途径主要有:
1,燃烧所引起的气体力, 使缸盖产生振动, 进而传播到气缸盖罩和进、排气歧管等零件; 2.,作用在活塞上的燃烧气体力和惯性力使活塞产生垂向振动。燃烧产生的冲击能量大部分是通过活塞-连杆-曲轴机构传到机体表面, 引起表面振动,称为燃烧激振, 由此诱发的噪声称为燃烧机械噪声; 3,与此同时, 这些作用力又引起活塞横向敲击, 激发起缸套和气缸体的振动,进而导致正时齿轮室盖、机油冷却器等零件的振动; 由于活塞与气缸壁之间存在有间隙, 作用在活塞上的气体压力、惯性力呈周期性变化, 这使得活塞对气缸壁的侧推力也呈两边反复作用的特性,活塞在一个工作循环中不断地由一侧接触, 变换为与另一侧相接触, 产生了活塞对于缸壁的不断敲击现象。称为活塞敲击激振, 相应产生的噪声, 称为活塞敲击( 机械) 噪声。
4,进排气流的压力波动激发进排气歧管及附件的表面振动。 另外, 配气机构、喷油泵、齿轮冲击和进排气压力波动等交变力激振都要产生机械噪声。 发动机工作中结构振动响应的大小不仅与结构的固有特性有关, 还与激励力的频谱特性有关。 原则上应从以下几个方面来降低发动机的燃烧噪声: 一是从根源上改变气体力频谱曲线, 降低中高频频率成分的幅值; 二是从传播途径上, 增加发动机结构对燃烧噪声的衰减, 可通过提高缸体刚度增大阻尼或采取隔声措施的方法; 另外, 在传播途径上需要控制各连接副之间的间隙, 增加油膜厚度, 避免在运动过程中产生更大的冲击。 降低活塞敲击噪声除从传播途径上降低结构对输入的衰减能力( 如提高刚度和增大阻尼) 之外, 还需要关注活塞组的设计。通过增大活塞裙部刚度、减小活塞重量、设计合理的活塞型线和配缸间隙、或采取其他措施, 降低活塞对缸套的敲击力是降低活塞敲击噪声的关键。 1.1燃烧噪音 1.1.1燃烧噪声产生机理 燃烧噪声是由于气缸内周期变化的气体压力的作用而产生的。它主要取决于燃烧的方式和燃烧的速度。燃烧噪声是由于燃烧室内气压急剧上升,致使发动机各部件振动而引起的噪声。 1.1.2燃烧噪声的控制策略 (1)采用隔热活塞以提高燃烧室壁温度,缩短滞燃期,降低空间雾化燃烧系统的直喷式柴油机的燃烧噪声。 (2)提高压缩比和应用废气再循环技术也可降低柴油机的燃烧噪声。但压缩比主要决定了柴油机的机械负荷与热负荷水平。废气再循环技术通过降低气缸最高压力,在抑制NOx产生的同时,也降低了燃烧噪声。 (3)采用双弹簧喷油阀实现预喷。即将原本打算一个循环一次喷完的燃油分两次喷。第一次先喷入其中的小部分,提前在主喷之前就开始进行着火的预反应,这样可减少滞燃期内积聚的可燃混合气数量。 (4)共轨喷油系统是一种很有前途的直喷式轿车柴油机电子控制高压燃油喷射系统,它能减少滞燃期内喷入的燃油量,特别有利于降低燃烧噪声。 (5)采用增压。柴油机增压后进入气缸的空气充量密度、温度和压力增加,从而改善了混合气的着火条件,使着火延迟期缩短。 (6)燃烧室的选择和设计。对于分开式燃烧室,精确的喷油通道、扩大通道面积、控制喷射方向和预燃室进气涡流半径的优化,均能抑制预混合燃烧,促进扩散燃烧,从而降低由低负荷到高负荷较宽范围的燃烧噪声、燃油消耗和碳烟排放。 活塞顶燃烧室结构对燃烧噪声有很大影响。孔口较小、深度较深者,燃烧噪声就小得多,排放也明显较好。再加上缩口形,减噪效果就更趋好转。因此,设计时在变动许可范围内,最好选用缩口并尽可能加深些的ω形燃烧室。 (7)减小供油提前角。供油提前角小,喷油时间延迟,气缸内温度和压力在燃油喷入时较高,燃油一经喷入即雾化,瞬间达到着火点,缩短了滞燃期。最先喷入的燃油爆发燃烧,而后续喷入火焰中的燃油因氧气不足而不会立即燃烧,这样,由于初期燃烧的燃油量少,压力升高率低,可使燃烧噪声减小。大多数柴油机的燃烧噪声随供油提前角的减小而有所降低。 (8)选用十六烷值高的燃料,着火延迟期较短,从而影响在着火延迟期内形成的可燃混合气数量,使压力升高率降低和减小燃烧噪声。 1.2机械噪声 机械噪声是由于运动件之间以及运动件与固定件之间周期性变化的机械运动而产生的,它与激发力的大小、运动件的结构等因素有关。主要有活塞敲击噪声和气门机械噪声。 1.2.1活塞敲击噪声 发动机运转时,活塞在上、下止点附近受侧向力作用产生一个由一侧向另一侧的横向移动,从而形成活塞对缸壁的强烈敲击,产生了活塞敲击噪声。产生敲击的主要原因是活塞与气缸套之间存在间隙,以及作用在活塞上的气体压力。 降低活塞敲击噪声的措施有: (1)采取活塞销孔偏置,即将活塞销孔适当地朝主推力面偏移1~2mm。 (2)采用在活塞裙部开横向隔热槽,活塞销座镶调节钢件,裙部镶钢筒,采用椭圆锥体裙等方式来减小活塞40℃冷态配缸间隙。 (3)增加缸套的刚度,不仅可以降低活塞的敲击声,也可以降低因活塞与缸壁摩擦而产生的噪声。为了增加缸套的刚度,可采用增加缸套厚度或带加强肋的方法。 (4)改进活塞和气缸壁之间的润滑状况,增加活塞敲击缸壁时的阻尼,也可以减小活塞敲击噪声。 1.2.2传动齿轮噪声 传动齿轮的噪声是齿轮啮合过程中齿与齿之间的撞击和摩擦产生的。在内燃机上,齿轮承载着交变的动负荷,这种动负荷会使轴产生变形,并通过轴在轴承上引起动负荷,轴承的动负荷又传给发动机壳体和齿轮室壳体,使壳体激发出噪声。此外,曲轴的扭转振动也会破坏齿轮的正常啮合而激发出噪声。传动齿轮噪声与齿轮的设计参数和结构型式、加工精度、齿轮材料配对、齿轮室结构以及运转状态有关。 降低传动齿轮噪声的措施有: (1)控制齿轮齿形,提高齿轮加工精度,减小齿轮啮合间隙,即降低齿轮啮合时相互撞击的能量,从而降低齿轮啮合传动噪声。 (2)采用新材料,如高阻尼的工程塑料齿轮,采用工程塑料齿轮代替原钢制齿轮后,整机噪声降低约0.5dB(A)左右,效果明显。 (3)合理布置齿轮传动系位置,如将正时齿轮布置在飞轮端,可有效减少曲轴系扭振对齿轮振动的影响。 (4)采用正时齿形同步带传动代替正时齿轮转动,可明显降低噪声。 1.2.3降低配气机构噪声 内燃机大都采用凸轮、气门配气机构,机构中包括凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、气门等零件。配气机构中零件多、刚度差,在运动中易于激起振动和噪声,包括气门和气门座的撞击,由气门间隙引起的传动撞击,挺柱和凸轮工作面之间的摩擦振动,高速时气门不规则运动引起的噪声。配气机构噪声与气门机构的型式、气门间隙、气门落座速度、材料、凸轮型线、凸轮和挺柱的润滑状态、内燃机的转速等因素有关。 降低配气机构噪声的措施主要有: (1)良好的润滑能减少摩擦,降低摩擦噪声。凸轮转速越高,油膜越厚。所以内燃机高速运转时,配气机构的摩擦振动和噪声就不突出了。 (2)减少气门间隙可减少摇臂与气门之间的撞击,但不能使气门间隙太小。采用液力挺柱可以从根本上消除气门间隙,降低噪声。 (3)缩短推杆长度是减轻系统重量、提高刚度的有效措施,顶置式凸轮轴取消了推杆,对减少噪声特别有利。 1.3空气动力噪声 由于气体扰动以及气体和其他物体相互作用而产生的噪声称为空气动力噪声,在发动机中,它包括进气噪声、排气噪声和风扇噪声。 1.3.1进气噪声 发动机工作时,高速气流经空气滤清器、进气管、气门进入气缸、在此气流流动过程中会产生一种强烈的空气动力噪声,有时比发动机本身噪声高出5 dB(A)左右,成为仅次于排气噪声的主要噪声源。该噪声随着发动机转速的提高而增强,与负荷的变化无关,其成分主要包括:周期性压力脉动噪声、涡流噪声、气缸的玄姆霍兹共振噪声和进气管的气柱共振噪声。 进气噪声的控制策略主要是: (1)合理的设计和选用空气滤清器。合理设计进气管道和气缸盖进气通道,减少进气系统内压力脉动的强度和气门通道处的涡流强度。 (2)引进消声措施。 1.3.2排气噪声 排气噪声主要在排气开始时,废气以脉冲形式从排气门缝隙排出,并迅速从排气口冲入大气,形成能量很高、频率很复杂的噪声,包括基频及其高次谐波的成分。该噪声是汽车及发动机中能量最大最主要的噪声源,它的噪声往往比发动机整机噪声高10dB(A)~15dB(A)。除基频噪声及其高次谐波噪声外,排气噪声还包括排气总管和排气歧管中存在的气柱共振噪声、气门杆背部的涡流噪声、排气系统管道内壁面的紊流噪声等,此外,排气噪声还包括废气喷射和冲击噪声。 排气噪声的控制策略主要是: (1)从排气系统的设计方面入手,如合理设计排气管的长度与形状,以避免气流产生共振和减少涡流。 (2)废气涡轮增压器的应用可降低排气噪声,但最有效的方法还是采用高消声技术,使用低功率损耗和宽消声频率范围的排气消声器。 1.3.3风扇噪声 风扇噪声是发动机中不可忽视的噪声源,尤其风冷发动机更为突出,在高速全负荷时甚至和进排气噪声不相上下。它主要是空气动力噪声,由旋转噪声和涡流声所组成。旋转噪声是由旋转叶片周期性地打击空气质点,引起空气的压力脉动所产生的。涡流噪声是由于风扇旋转时使周围的空气产生涡流,这些涡流又因粘滞力的作用分裂成一系列独立的小涡流,这些涡流和涡流的分裂会使空气发生扰动,形成压力波动,从而激发出的噪声,涡流噪声一般是宽频带噪声。 发动机的风扇噪声在低速运转时涡流噪声占优势,高速时旋转噪声占优势,风扇的转速越高,直径越大,风扇的扇风量就越大,其噪声也越高;风扇的效率越低,消耗功率越大,风扇噪声越大。 风扇噪声的控制策略主要是: (1)适当控制风扇转速,风扇噪声随转速的增长远比其他噪声大。在冷却要求已定的条件下,为降低转速,可在结构尺寸允许的范围内,适当加大风扇直径或者增加叶片数目;充分运用流体力学理论设计高效率的风扇,就可能在保证冷却风量和风压的前提下降低转速。 (2)采用叶片不均匀分布的风扇,叶片均匀分布往往会产生一些声压级很高的有调节器成分。当叶片不均匀布置后,一般可降低风扇中那些突出的线状频谱成分,使噪声频谱较为平滑。 (3)用塑料风扇代替钢板风扇,能达到降低噪声和减少风扇消耗功率的效果,但目前成本还稍高于钢板风扇。国外中小功率内燃机已普遍采用塑料风扇。还可采用一种安装角可以变化的“柔性风扇”,这种风扇叶片用很薄的钢板或塑料制造,当风扇转速提高后,由于空气动力的作用,叶片扭转变平(安装角变小),于是风扇消耗功率和噪声都减小;转速降低时,由于空气动力作用小,叶片的扭转变小,保证了足够的风量。 (4)在车用内燃机上采用风扇自动离合器,试验表明,在汽车行驶中,需要风扇工作的时间一般不到10%。因此,装用风扇离合器不仅可使内燃机经常处在适宜温度下工作和减少功率消耗,同时还能达到降噪的效果。 (5)风扇和散热器系统的合理设计。诸如发动机和风扇的距离、风扇与散热器的距离、风扇和风扇护罩的位置及护罩的形状、空气通过散热器的阻力等都会对