发动机噪声分析附
燃油发动机噪声分析
摘要：通过对燃油发动机的结构噪声产生原理、隔声机理及其气动噪声发生和处理三方面的分析，掌握普通燃油发动机运行过程中的噪声发生机理，理清发动机各物理量对其噪声产生的影响，为其隔声降噪处理寻找理论依据。
前言：众所周知，燃油发动机在推动当今世界工业发展中扮演了不可或缺的角色，发动机是一项高技术含量的技术产品。依靠燃油燃烧爆炸产生动力，推动曲柄滑块机构的滑动活塞，进而将其直线运动转换为曲轴的回转运动，为负载机械提供动力。但是，技术中总会有新的难题出现，发动机的噪声就是其中一项日趋重要的技术问题。
图1 发动机结构简图
一、发动机的结构噪声
燃油发动机在运转过程中，由于曲柄滑块机构一定会从原理上产生交变的载荷，从而使发动机部件（如曲轴组件、曲轴箱组件等）产生振动，最终由各连接部件将振动传递到发动机表面成为噪声辐射到空气中；此外，还有燃烧室的爆炸也使得结构产生振动。实际的发动机由于结构振动产生的噪声是相当复杂的。
但是，万变不离其宗，既然是结构振动产生的噪声，就从结构振动入手，分析振动是怎么转化为噪声的？下面就这个问题做出分析。
由于结构千变万化，很难对特定结构做出准确的分析，但是复杂的结构都可以看成是由杆、梁、板、体等基本元素组成的，所以为了分析简洁清晰，就以板结构作为分析对象，进
行讨论。平板的振动也有多种（横向剪切、纵向伸长），这里讨论最普遍的平板的弯曲振动。
1. 无限平板振动弯曲波声辐射效率
依据L.CREMER 和 M. HECKL 在《Structure-borne Sound 》中的理论，假设存在一无限大的均匀平板，那么该平板在弯曲振动时就存在连续频率的模态。其在弯曲振动波见图2。
图2 无限平板的弯曲振动波
由结构振动产生的辐射声音和其振动之间必然存在密切的耦合关系，不同的振动辐射不同的声音，所以定义声辐射效率2
_v
cS P
ρσ=
，式中P 为辐射到空气中的总的声功率，ρ为
空气密度，c 为空气中声音传播速度，S 为振动体的振动表面积，_
v 为振动体表面振动速度的均方根，即有效值。此辐射效率表示辐射出的声音功率占结构总的振动功率的比率。
平板速度描述为x jk B e v x v -=
0)(。
平板辐射声压y
jk x jk y B e
e
p y x p --=0),(，其中波数B
B k λπ
2=
，B λ为弯曲波的波长。
由于在平板表面，即0=y 处，表面振动速度和表面空气振动速度相同，则有
02=+?p k p ， 将0p 带入计算得0)(20220=+------y
jk x jk y
jk x jk y B y B y B e
e k p e
e k k p 。
由于00≠--y
jk x jk y B e
e p ，进而得2
22B y
k k k -=，k 为空气中声波的波长。 存在x
jk x jk y y o y B B e v e k p y p j v --====??-=
000)(1ωρωρ，推出y
y k ck v k v p ρωρ000==，
最后y
k k j x jk B
B B e
e k
k c v y x p 2
22
2
0/1),(----=
ρ，
为了说明这个公式的物理意义，从图2中加入角度θ（声音辐射出的角度），这里可能出现
两种情况：
一、λλ>B ，即平板的振动弯曲波长大于被辐射出的声波的波长，而且这时满足
θλλsin //==k k B B 。代入上一个公式得θ
θ
ρcos 0cos ),(jky x jk e e c v y x p B --=
；根据声辐射效率 平板，振速为x
jk B e
v -0
中心线
_
2
_
_
2
_
v c
p
v
cS
v
pS
v
cS
P
ρ
ρ
ρ
σ=
=
=，代入声压)
,
(y
x
p，不考虑其相位和频率等（就是不考虑y
k
k
j
x
jk B
B e
e2
2-
-
-这一项）的影响，即当相位和频率一致时，有
2
2
2
_
_
2
_cos
1
)
,
(
B
k
k
k
cv
y
x
p
v
cS
v
pS
v
cS
P
-
=
=
=
=
=
θ
ρ
ρ
ρ
σ，角度
2
π
θ<
<，见图3。
图3 声波从平板表面辐射到远场
二、λ
λ<
B
，即平板的振动弯曲波长小于被辐射出的声波的波长，可得：
y
k
k
x
jk
B
B
B e
e
k
k
c
jv
y
x
p2
2
1
/
)
,
(
2
2
0-
-
-
-
=
ρ
。此时
1
/
)
,
(
2
2
2
2
-
=
=
-
-
k
k
je
cv
y
x
p
B
y
k
k B
ρ
σ，从公式看出辐射效率呈指数y
k
k B
e2
2-
衰减，
当λ
λ7.0
=
B
，在y方向上二分之一平板波长处（B
yλ
2
1
=）上，辐射效率衰减为0
=
y处的106
.
2
249
.
=
-
-
B
B
B k
k
k
e
π
（10dB），也就是说在邻近平板表面处（近场区域），其辐射效率衰减很快，在远场几乎没有声辐射了。
同时，由声压y
k
k
x
jk
B
B
B e
e
k
k
c
jv
y
x
p2
2
1
/
)
,
(
2
2
0-
-
-
-
=
ρ
，可得其速度为
c
y
x
p
y
x
v
ρ
)
,
(
)
,
(=，此速度在y
x,方向上分布（分别对y
x,求偏导）得：y k
k
x
jk
B
B
x
B
B e
e
k
k
k
jv
v2
2
2
2
0-
-
-
-
=，
y
k
k
x
jk
y
B
B e
e
v
v2
2
-
-
-
=，可见其速度在平板表面附近呈椭圆形衰减分布，见图4。
图4 速度在近场成椭圆分布衰减
图5 平板辐射效率
三、λλ=B ，从以上两公式可以看出，辐射效率σ为无穷大，见上图5。
也就是，对于λλ=B 必然存在一个频率，使得当结构振动频率达到此频率时，将辐射
出最大效率的声音，称为危险频率。f c m B B ===λωπλ4''2'
2，进而得'
''2
B
m c c ==ωω 这里2
''
1μ-=E I B 为平板弯曲刚度，其中12
3'
h I =，h 为平板厚度，E 为材料的弹性模量，μ为泊松比；h m ρ='
'为平板单位面积质量，ρ为平板材料密度；c 为空气中声音速。
将公式f c
m
B B ===λωπλ4''2'
2代入（此处f πω2=），得：
'''2
B m c
=ω，这就是前面说的危险频率，记为'
''2
B m c c ==ωω。 以上是理想化的无限大平板模型的结构声辐射讨论，但实际中结构不可能是无限大（其
模态频率不可能连续），而且结构往往承受不同的约束和载荷，这都将会对其辐射效率产生影响。由于边界条件种类太多，下面就以最为典型的有限平板四周的边界被完全固定的情况为例，说明其声辐射效率的特点。
2. 半无限平板振动弯曲波声辐射
首先有必要先分析一下半无限平板的情况，见图6。
图6 半无限平板弯曲振动波
由于弯曲波存在反射，其速度描述为：)(0x jk x jk B B re e v v -+=
，0>x ，其中
γ
j e r r =代表其反射效应γ为其相位，将此v
代入?
=
l
x jk x x dx e v k v x 0
_
)(中计算得： 2
200_
)(1)(B x j B x B x B x B x
x k k e r k k k k jv k k r
k k jv k v -++-=??????-++=γ，对)(_x k v 取绝对值，代入上式的'
P 中计算得：
?+-
---+++-=
k
k
x x
B x B x B x B x dk k k
k k k k r k k r k k ck v P 2
2
2
22
2222
220
')()
(cos 2)()(4γπ
ρ，
对于k k B <时（弯曲振动波长大于辐射声波波长），上式积分在积分区域内变为无限，因此在高于危险频率的范围内，半无限平板辐射无限的声功率，这和无限平板的情况是一样的，所以所要关心的是在危险频率以下范围内的声辐射情况，即k k B >，这时候导致积分成
为无限的区域落在积分区间之外，引入关系2
2B x k k <<近似求积（因为此积分很难求得准
确积分结果）分得：
2
2
202
2
2
2
20
'
4)
cos 21(2cos 212B k
k
x x
B k r r
ck v dk k k k r r
ck v P γργ
π
ρ-+=
--+≈
?+-
。
3. 有限平板振动弯曲波声辐射效率
图7 有限平板弯曲振动波
对于有限的四周固定约束的平板，就好比是在无限大刚性平板中镶嵌了一有限平板，见图7，这样就可以只考虑有限平板辐射声在0>y 区域内的效果（否则在有限平板两侧的声波会相互影响），同时，也可以看成是无限平板中只有区间l x <<0上的平板有效，其
他区域则无效（刚性板）。这样其速度描述为：
??
?
??
?
??
?
?=<<=?+∞∞
--others
x v l x dk e
k v x v x x
jk x x ,
0)(0,)(21)(_
π，其中)(_x k v 是x v 的傅里叶变换形式。所以同时有：?
=
l
x jk x x dx e v k v x 0
_
)(。 由上述公式y y k ck v k v p ρωρ000==，推出22___)()()(x
x y x x k k ck
k v k ck k v k p -==ρρ，
此处x k 相当于前述的B k ，对)(_
x k p 求积分得：
?
?∞
+∞
----∞+∞
-----==
x y
k k j x
jk x
x x
y
k k j x
jk x dk e
e
k k k v ck dk e
e
k p y x p x x x x 2
22
22
2
_
_
)(21)(21
),(ρπ
π
。
由声压计算其单位长度的辐射声功率，有：
??????????-=??????????=????∞+∞-∞+∞-l x x jk x x x jk x
l
dx dk dk e k v k k e k v ck dx x v x p P x x 0''_*22_
20*'')()(Re 81)()0,(Re 21ρπ)('
_*
x k v 为)(_
x k v 的共轭复数。
将?+∞∞
--=
x x
jk x dk e
k v x v x )(21
)(_
π代入?
=
l
x jk x x dx e v k v x 0
_
)(计算积分得： ?
?+∞∞
--=
l x jk x x
jk x x dx e dk e
k v k v x x 0'
_
_
'
)(21
)(π
，引入'x k 为了区分变量而进行有效的积分。
对于复数，其与共轭复数的乘积是其绝对值的平方，而且，对于
22x k k -其实数区
间在k k k x +<<-，从而对'
P 的计算得：
??+-
∞+∞--=
?
?
????????-=k
k
x x
x x x x x dk k k k v dk k k k v k v ck P 2
2
2
_
22'
_
*_')()()(Re 4πρ。
以上可以从平板速度的傅里叶变换确定辐射声功率，但是，对于求解有限平板声辐射似
乎是不太现实的，因为至少要考虑两个边缘的边界条件（对于上述半无限平板只考虑了一个边缘的边界条件）的影响，然而，实际中大多数情况是平板被张紧，其边缘被固定，所以平板边缘的速度为0。但是，在低于其危险频率的范围内，对其求解也是近似的。
根据以上边界条件，对于长度为l 的平板，其速度描述为x l
n v v n π
sin
=，代入公
式?
=
l
x jk x x dx e v k v x 0
_
)(，计算得：2sin )
2()(222
2222
2
_
ππ
πn l k n l k nl v k v x x n x --=，将2
_
)(x k v 描绘出来见图8。
图8 2
_
)(x k v 图形描述
根据公式??+-
∞+∞--=?
?
????????-=
k
k
x x
x x x x
x dk k k k v dk k k k v k v ck P 2
2
2
_
22'
_
*_')()()(Re 4πρ计算其单位长度辐
射声功率得：?+-
---=k
k x x x
x
n
dk n l k k k n l
k l n ckv P
2
sin )(2
2
2
2
22
2
22
22
'
π
ππρ，由于这
个积分积不出来，所以就对其求几个近似解。
第一种情况：πn kl <<
，对应图8中情况α，此区域内近似的有2
22
22
_
2)(πn l
v k v n x =
，从
而得到：2
2
2
24
22
2'
)(
2
2π
ρππρn l ckv k k dk n l
ckv P n
k
k
x x n =
-≈
?+-
，为了得到声辐射效率，必须获得速度的均方值2
_v （时间和空间的平均值），即有效值，因为该函数在时间和空间上都是
正弦分布，所以有4
22
_n
v v =，其声辐射效率为：2
2
_'
)(
2π
ρσn l l
k
cl
v P n =
=
。
对于实际情况，平板的振动是很多模态的叠加，所以其速度描述为∑=
x l
n v v n π
sin
。由于各模态之间相对是互相独立的，所以其平均声辐射效率为∑∑=
2
2n
n n v v σσ，n
σ为各模
态声辐射效率，对于模态频率，有'
''
2)(m
B l n n πω=，对于其主导频率（贡献量最大的频率）则有2
''
'2)(c
B m l n c ωωωπ=≈。 第二种情况：πn kl >>
，
对应图8中情况β，对此积分贡献最大的是在πn l k x ±=附近，则因为有?
+∞
∞
-=--l dk n l k n l k l n x x x πππ
π2sin )2(
222
222，所以可得： 4
)(
42
2
22'
n
n
clv l
n k cklv P ρπρ≈
-≈
，进而1)(
112
≈-≈
kl
n n πσ。
第三种情况：πn kl =，辐射功率近似为π
ρ62
'
kl
clv P n ≈
，辐射效率近似为
π
σ32kl n ≈
。
最后，从以上分析的三种情况总结，在一维方向上得其声辐射效率为：
?????
?????????????????>>=<<=≈c c c c c
c f f f f l f f l c ,1,2)32(,2λπλωσ，其中c λ为危险频率c f 对应的波长，
同理，对于二维方向，其生辐射效率为：
???
?
?
?
?
?
????????
?????
?>>=<<≈c c c
c c c f f f f U f f f f
S U ,1,45
.0,2λπλσ，其中S 为平板面积，U 为平板周长。 二、发动机结构噪声隔声
到这里，总的来说，结构（以平板为例）声就两种情况：一个是上述分析的由于结构的振动而产生辐射声（结构受外部力的激励作用）；另一个则是结构受声波激励而产生声，生活中经常会遇到一个很简单的问题—用钢板挡住声音，声音的强度就会明显降低，那为什么钢板能够挡住声音呢？这是因为结构受到声波激励后的响应很令人满意。所以在隔声中就非常有必要分析结构受到声波的激励后是怎么响应的。平板受声波激励见图9。
假设一个很大的均匀平板表面受一定角度的平面声波的冲击，那么其声压可以描述为
θθsin cos jkx jky i e e p --，其中k 为空气中声波的波数，入射声波一部分被反射回来，另一部
分则穿透过去，以下式描述为??
?
???????<>---0,0,sin cos sin cos y e e p y e e p jkx jky t jkx jky r θ
θθ
θ，其中反射波中e 的指数的变化是由于其反射后y 方向改变了，透射波按原方向传播。
图9 受声波激励的平板
在平板表面即0=y
处的声压在其两侧不相同，一侧是由入射波和反射波共同作用的
结果，另一侧是由透射波单独作用的结果，从而有θsin )(jkx t r i e p p p p --+=，将p 代
入公式
)1
1(2),(])[(),(),(2
222222'4222'B
z x B z x B z x B z x z x z x k k k k k k k B k k p j k k k B k k p j k k v ++--+=-+=
ωω计算平板速度为
θ
τ
θθθωsin '
'sin 444'sin )sin ()(jkx t r i jkx B t r i jkx p e Z p p p e k k B p p p j e v v ----+=--+=
=，其中 θsin k k x =，0=z k ，''τZ 称为表面阻抗，即其表面压力与其表面速度的比值。参照
前述的公式x jk y y o
y B e k p y p j v -===??-=ωρωρ00)(1，得到i i i p c
p j jk v ρθωρθcos cos ==，
i r p c
v ρθ
cos -
=，t t p c
v ρθ
cos =
。在平板表面的两侧，声速必须和平板的速度相同，
所以有t p r i v v v v ==+，这就意味着r t i p p p =-，t p p c
v ρθ
cos =，将这些等
式关系代入公式
θ
τ
θθθωsin '
'sin 444'sin )sin ()(jkx t r i jkx B t r i jkx p e Z p p p e k k B p p p j e v v ----+=--+=
=，整理得到θ
ρτcos /22'
'c Z p v i
p +=
，透射声占入射声的比例为c
Z p p i t ρθ
τ2cos 11'
'+
=
，最后
得到平板的透射系数2
''2
2cos 11
c
Z p p P P i
t i t ρθ
ττ+
=
==
，传递损失为
dB c
Z R ρθ
ττ2cos 1log 201
log 10''+==，从公式中可以看出，阻抗''τZ 是一个关键的
参数，有必要对其做仔细分析。
在危险频率以下有B k k <，因此B k k <<θsin ，所以近似的有
''4
''
'm j j k B Z B ωω
τ
=-≈，此时表面阻抗主要受平板质量的影响，
c i
p f f c m j p v <<+=
,cos /22'
'θ
ρω，也就是说在危险频率以下，入射声波和质量阻
抗以及θρcos /2c 成反比。进而还可得dB c
m R )4cos 1log(102
222''2ρθ
ω+=。 在危险频率以上有B k k >，即c f f >， )sin (444''
'B k k j B Z -=θω
τ
，当 k
k B
=
θsin 时，存在一个角度使得平板对声波不存在阻抗，声波无衰减的传播，也就是当平板弯曲波波长B λ恰好等于θλsin /。由此可以得出结论：平板响应最大的方向就是平板辐射最大的方向。对均匀平板，f
f k k c
B
==
θsin ，如果B k k >>时，则近似的
4
4'344''
'sin sin jc B k j B Z θωθωτ
==，此时表面阻抗变为刚度阻抗，传递损失为 dB c
j B c Z R 5
4'3''2cos sin 1log 202cos 1log 20ρθθωρθτ+=+=。声波均匀的从各个方向传播到平板，平板的速度及其传递损失主要取决于角度条件f
f c
=θsin 。 三、发动机燃烧气动噪声的产生及处理
L. CREMER and M. HECKL 1973 Structure-borne Sound. Heidelberg, Berlin, New York:Springer-Verlag.
汽车发动机振动噪声测试实用标准系统
附件1 汽车发动机振动噪声测试系统 1用途及基本要求： 该设备主要用于教学和科研中的振动和噪声测量，要求能够测量试验对象的振动噪声特性（频率、阶次、声强等），能对试验数据进行综合分析。该产品的生产厂应具有多年振动噪声行业从业经验，有较高的知名度和影响力。系统软件和硬件应该为成熟的模块化设计，同时具有很强的扩展能力，能保证将来软件和硬件同时升级。 2设备技术要求及参数 2.1设备系统配置 2.1.1数据采集系统一套； 2.1.2数据测试分析软件一套； 2.1.3传声器 2个； 2.1.4加速度计 2个； 2.1.5声强探头 1套； 2.1.6声级校准器 1个； 2.1.7笔记本电脑一台 2.2数据采集、控制系统技术要求 2.2.1主机箱一个；供电采用9～36V直流和 200～240V交流； 2.2.2便携式采集前端，适用于实验室及现场环境； 2.2.3整机消耗功率<150W； 2.2.4工作环境温度：-10?C ～50?C； 2.2.5中文或英文WindowsXP下运行，操作主机采用笔记本电脑； 2.2.6输入通道数：4个以上，其中2个200V极化电压输入通道、不少一个转速输入通道； 2.2.7输入通道拥有Dyn-X技术，动态围160dB； 2.2.8每通道最高采样频率：≥65.5kHz，最大分析带宽：≥25.6kHz； 2.2.9系统留有扩充板插槽，根据需要可以进一步扩充；数据采集前端可同时连接多种形式传感器,包括加速度计、转速探头、传声器、声强探头等； 2.2.10系统具有堆叠和分拆能力，多个小系统可组成多通道大系统进行测量。大系统可分拆成多个小系统独立运行； 2.2.11采集前端的数据传输具备二种方式之一：①通过10/100M自适应以太网传输至PC； ②通过无线通讯以太网技术传输至PC，通信距离在100米以上。使测量过程更为灵活方便，方便硬件通道和计算机系统扩展升级；
发动机表面结构振动与辐射噪声的关系
第3章发动机表面振动与辐射噪声关系的系统研究 所谓发动机噪声除了进、排气噪声和风扇噪声外，主要是指由发动机外表面辐射出来的噪声，而辐射噪声与发动机表面结构振动有着密切的关系。系统地研究发动机表面振动与辐射噪声之间的关系，对于发动机噪声源预测和降低辐射噪声有着极其重要的意义。 3.1内燃机的表面振动 结构的表面振动和辐射噪声之间的关系非常复杂，通常无法确定。通过对噪声和单源振动测定的比较研究可知，大约有50%没有确切的关系。声场环境的影响、声的传播方向、结构振动的频率和相位的不均匀性，以及精确的数学模型极为复杂等因素导致精确的解析分析不可能实现。随机因素的影响和影响因素的随机性使得研究人员转而采用统计分析的方法来完成对振动和噪声辐射之间关系的研究[77-81]。 发动机结构振动可用其模态振型来表示，发动机结构振动的模态振型是由发动机设计所决定的，发动机质量分布、刚度和阻尼决定了其模态频率及其各阶模态之间的频率间隔。 柴油机是一种结构复杂、变工况运行的动力机械。柴油机的表面振动特性决定了其辐射噪声特性。为此，作者对一典型的直列柴油机-CY6102BZQ型柴油机的表面振动进行了实验测试与研究。实验框图如下：
实验仪器如下： 仪器名称 型号生产厂 传感器YJ2-1(665) 杨州无线电二厂 YJ2-1(667) 杨州无线电二厂 YD-42(24) 杨州无线电二厂 9024(2) 北戴河传感器技术研究所 电荷放大器7021 磁带机TEAC XR-30C TEAC CORP. Made in Japan 光线示波器 抗混滤波器DLF-6 北京东方振动和噪声技术研究所数据采集与分析系统INV306D 北京东方振动和噪声技术研究所测功机Y120-S 中国启东测功设备厂 测点布置如下：
发动机噪声控制策略
2011年第10卷第1期 产业与科技论坛2011.（10）.1 Industrial &Science Tribune 发动机噪声控制策略浅析 □王向军 佟亚娟 刘祥宇 【摘要】本文通过阐述柴油发动机的结构、使用和设计，进而分析柴油发动机噪声的成因，提出柴油发动机噪声的控制策略。【关键词】柴油发动机；噪声；控制【作者单位】王向军，佟亚娟，刘祥宇；保定长城内燃机制造有限公司 由于工程机械所面临的工作环境相对恶劣，而且负荷的变化范围较大，所以一般工程机械的动力源都选用柴油发动机，这主要是因为柴油发动机具有动力性好以及故障率低等方面的优点，但是柴油发动机的振动噪声较大，噪声导致的环境污染较为严重， 容易导致操作人员的不适和疲劳，这也带来了很大麻烦和不便。因此只有充分了解柴油发动机机噪声的产生原因， 才能更好的控制和降低柴油发动机的噪声，改善工程机械的操作和控制性能，提高工程机械的工作效率和舒适程度。 一、发动机产生噪声的成因分析 柴油发动机从噪声和振动的角度来说，是一个作用在刚性、阻尼和响应特性变化的复杂结构上的运动力相互作用的高度复杂的非线性系统。在柴油发动机中，各个系统中的振动是由气流、燃烧和机械等引起的，这些振动直接或间接的转变成传播在空气中的噪声。具体来讲，柴油发动机产生噪声的原因有以下几点： （一）气流引发。柴油发动机的进气和排气系统气流引发的噪声是和进气、排气以及冷却风扇相关联的。进气、排气噪声主要位于低频范围，通常气流引发的噪声频谱中耦合有周期性频率成分，在排气噪声中该频率是柴油发动机的发火频率并在排气口和排气系统中引发气柱产生噪声。在进气的噪声中，进气通道中气体引起的压力脉冲会产生周期性噪声成分。 柴油发动机机的附属装置也是产生气流噪声的原因之一。比如风扇噪声主要就是由旋转噪声和涡流噪声等组成。旋转噪声是由于风扇叶片周期性的击打空气质点，引起空气的压力脉冲，从而引发噪声。旋转噪声的大小取决于叶片单位时间内击打空气质点的次数，也就是与风扇转速和叶片数 量的乘积成正比。涡流噪声是由于在风扇旋转时， 周围空气产生涡流，这些涡流在粘性力的作用下，分成若干小涡流。 正是这些涡流的形成和分裂使得空气发生扰动，从而引发噪声。涡流噪声的大小取决于叶片与空气的相对速度。 （二）燃烧过程引发。柴油发动机属于压燃式内燃机，在压缩过程中，由于其产生的高温高压超过柴油的自燃点着火而产生混合气。如果着火滞燃期长，喷入燃烧室中的柴油就会过量，一旦着火就会导致燃烧室中的大量柴油细雾燃烧，燃气压力急剧增加。这种冲击性的压力将直接使燃烧室壁 面以及活塞、曲轴等机件产生强烈振动，并由气缸壁面传至外部，形成燃烧噪声。（三）机械内部引发。机械内部噪声主要由各个特性的噪声源相互组合叠加而成。最常见的机械噪声源有活塞敲击声、 活塞侧向力、轴承力、轴承旋转、齿轮、气门冲击、喷油泵和喷油器等。在许多情况下，这些噪声的总和可能超过燃烧噪声， 特别是在高速运转或者活塞负荷时。（四）机械表面引发。柴油发动机在工作中，其外表面和零件会对燃烧等激发力作出响应， 从而产生较大的噪声。下列外表面和零件通常是重要的噪声源：（1）曲轴箱。噪声从隔板间无支撑的外壁上辐射出来，此外各种振动模式引起的 曲轴箱扭曲也会产生噪声。（2）摇臂— ——凸轮罩。当摇臂———凸轮罩用简单的薄钢板冲压成，并用螺钉直接将它固紧在气缸盖而没有采取措施时，摇臂———凸轮罩就是一个噪声源。（3）进排气歧管。它们是被螺钉直接固定在气缸盖 上， 当气缸盖振动时就会产生噪声。二、发动机噪声控制策略 噪声会对环境带来极大的危害，因此在柴油发动机的设计、使用以及维护过程中都应当注意降低噪声。具体来说，可以采取如下策略： （一）气流引发噪声的控制策略。目前，柴油发动机的排气噪声已经成为众矢之的。为了降低排气噪声，可以在排气 管出口安装消音灭火器。消音灭火器内有一个膨胀室，膨胀室是一个直径很大的圆筒，当废气进入膨胀室后，膨胀室的 体积增大而压力降低，当膨胀室内趋于平衡时，就会大大降低气流的波动，从而降低排气噪声。此外，在近几年的理论研究和试验中发现的积极降声方法主要是用与原来噪声异相的一个同样噪声来抵消刺耳的空气传播噪声级。降低进气噪声， 主要是减小进气管中气体随柴油发动机工作频率而产生的压力脉动。为了减小压力脉动带来的噪声，可以采用增加进气管的管径和进气管壁厚度的办法解决。 （二）燃烧过程引发噪声的控制策略。燃烧噪声与压力的高低呈正相关关系，当压力升高率在500－580kPa /?A 以上时，就会产生强烈的震音。如果要降低燃烧噪声，必须将压力升高率控制在390kPa /?A 以下。 降低压力升高率可以采取如下策略。 一是精确控制喷入气缸内的燃油。先预喷少量燃油进 · 77·
实用文档之汽车发动机的发展历程
实用文档之" 汽车发动机的发展历程" 摘要：汽车在现代社会生产生活中发挥着重要作用，而汽车发动机更是其核心部分；可以说汽车发动机的发展历程在一定程度上就是汽车的完善过程。本文阐述了汽车发动机的构造及原理，并讲述了汽车发动机的发展历程。而且笔者还对汽车发动机未来的发展趋势进行了合理预测。 【关键字】汽车发动机原理发展历程新技术 自从第二次工业革命以来，汽车得到迅猛发展。如今，汽车已经渗透到人类社会的各个方面。每天，数以千万计的汽车行驶在大大小小的公路上，而汽车生产所需的零件更是数以亿计。其广阔的市场使得汽车成为各种高科技应用的载体。汽车发动机为汽车提供动力，更是汽车的核心。汽车发动机的发展能极大地促进汽车的发展。在环境日益恶化的今天，传统发动机面临这巨大挑战。 1.发动机的类别 发动有很多种类，按不同划分方法有不同的类型。 按发动机所使用燃料来划分，发动机主要可分为汽油发动机、柴油发动机、天然气发动机、液化石油气发动机、混合动力发动机；根据发动机可分为四冲程发动机和二冲程发动机；按照气缸数，发动机可分为单缸发动机、两缸发动机、多缸（三缸以上）发动机；按照冷却方式不同，发动机可分为水冷式发动机（见图1）和风冷式发动机（见图2）；根据排列方式，发动机可分为直列L型发动机、H型发动机、W型发动机、V型发动机等；按照发动机在车身上的布局不同，发动机可分为前置发动机，中置发动机和后置发动机。
2.发动机构造及原理 发动机是一个热能转换机构，通过在密封汽缸内燃烧汽油（柴油）或天然气，使气体膨胀并推动活塞做往复运动，从而使物质的内能转
化为机械能。发动机是一种有许多机构和系统组成的复杂的机械设备。无论是哪种类型的发动机，要想完成热能转化为机械能的能量转化过程，实现工作循环，保证发动机能持续正常工作，都离不开发动机中各个机构和系统之间的配合。 汽油机是由五大系统和两大连杆组成，即曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成。 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。 配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。 汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。 润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。 冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。 在汽油机中，气缸内的可燃混合气是K电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。 要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。
车内噪音的来源及解决方法
在汽车音响改装行业浸淫多年，改装过不少车型，因为音响改装涉及到车辆吸音降噪的处理，对此也有些心得，现在整理一下，和大家分享。 首先我们来分析一下车内的噪音的来源，车内噪音主要有下面几种： 1.发动机噪音 发动机噪音包括发动机缸体发出的机械声，还包括进气系统噪音，即高速气体经空气滤清器、进气管、气门进入气缸，在流动过程中，会产生一种很强的气动噪音。由于汽车公司在车辆设计时由于成本的问题，部分零件不会采用最好的材料，如该车引擎盖没有使用吸音材料，防火墙没有贴隔音材料造成了发动机的声音通过仪表台下方、底盘传入到车内。 2.轮胎噪音 一般的胎噪主要由三部分组成：一是轮胎花纹间隙的空气流动和轮胎四周空气扰动构成的空气噪音；二是胎体和花纹部分震动引起的轮胎震动噪音；三是路面不平造成的路面噪音。胎噪是不可避免的，即使是换用所谓的低胎噪轮胎也没有什么效果，关键还是看车辆本身的吸音隔音效果，现在市售30万以下的新车防火墙基本是不做吸音隔音的，造成了发动机声音和轮胎噪音通过仪表台下方、底盘叶子板处传入到车内。 3.空气噪音 一是风噪，就是由车身周围气流分离导致压力变化而产生的噪音；二是风漏，或叫吸出音，是由驾驶室及车身缝隙吸气而与车身周围气流相互作用而产生的噪音；三是其他噪音，包括空腔共鸣等，例如很多车尾箱内的备胎空腔，很容易与排气系统形成共鸣，而汽车的四个门是离车内最近的结构，如果密封做的不好，风噪和凤漏就会很明显。 4.车身结构噪音 主要是受两个方面因素影响，一是车身结构的震动传递方式，二是车身上的金属构件由于在里外作用下产生震动而产生噪音。例如车门和尾箱两侧的钢板，很容易因为车辆震动而产生噪音，车门噪音传导及车身密封性不足，车门是由钣金件和门饰板组成。市场上售价在30万以下的新车，大部分车门部分都没有做隔音处理，因此在关门的时候可以感觉到明显的金属声音，车辆高速行驶时金属声会更明显。下面，我们将以马自达5为例，讲解一下如何进行静音降噪的处理。 刚提回来还没上牌的新车，车主说低速行驶时没多大问题，当时速达到80-100km后整车车身振动大、低频共鸣噪音大，要求处理高速行驶时产生的各种噪声。噪音描述符合绝大部分中小型车的噪音特性。在弄清楚噪音产生的原因后跟车主详细解释各部位振动所产生噪音的原理和解决方法，车主明白认可后开始动工做降噪工程。详细了解该车的各种噪音情况，分析噪音产生的原因，向车主解释该车噪音产生的部位、原理和处理方法以及施工后能达到的效果,让顾客明白放心消费。
汽车发动机发展史
汽车发动机发展史 汽车整体技术日新月异，而作为汽车的心脏——发动机技术的进步显得更受关注。如今介绍一辆汽车的发动机时：可变气门正时技术，双顶置凸轮轴技术，缸内直喷技术，VCM汽缸管理技术，涡轮增压技术，等等都已经运用的相当广泛；在用料上也是往轻量化的方向发展：全铝发动机目前的应用已经非常广泛；汽车的污染也是不可避免，于是新能源技术，包括柴油机的高压共轨，燃料电池，混合动力，纯电动，生物燃料技术也已经有普及的趋向，但回顾一下发动机的历史或许更能理解这一百多年来汽车技术所发生的巨大变革。 十佳发动机VQ35 汽车技术的迅猛发展从我国的汽车教材也能看出端倪：新技术的发展已经让汽车教材难以跟上步伐！如今大部分汽车教材还是以东风汽车的发动机来作为范例，而东风发动机还是带化油器的老式发动机，与如今全电子化的发动机简直就隔了几个世纪。 回到汽车的起步阶段，那时的汽车被马车嘲笑，污染严重，但起步的意义却非同寻常。 汽油机之前的摸索阶段
18世纪中叶，瓦特发明了蒸气机，此后人们开始设想把蒸汽机装到车子上载人。法国的居纽（N.J.Cugnot）是第一个将蒸汽机装到车子上的人。1770年，居纽制作了一辆三轮蒸汽机车。这辆车全长7.23米，时速为3.5公里,是世界上第一辆蒸汽机车。1771年古诺改进了蒸汽汽车，时速可达9.5千米，牵引4-5吨的货物。 蒸汽机汽车 1858年，定居在法国巴黎的里诺发明了煤气发动机，并于1860年申请了专利。发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。煤气机是内燃机的初级产品，因为煤气发动机的压缩比为零。 N.J.Cugnot 1867年，德国人奥托（Nicolaus August Otto）受里诺研制煤气发动机的启发，对煤气发动机进行了大量的研究，制作了一台卧式气压煤气发动机，后经过改进，于1878年在法国举办的国际展览会上展出了他制作的样品。由于该发动机工作效率高，引起了参观者极大的兴趣。在长期的研究过程中，奥托提出了内燃机的四冲程理论，为内燃机的发明奠定了理论基础。德国人奥姆勒和卡尔·本茨根据奥托发动机的原理，各自研制出具有现代意义的汽油发动机，为汽车的发展铺平了道路。 1892年，德国工程师狄塞尔根据定压热功循环原理，研制出压燃式柴油机，并取得了制造这种发动机的专利权。
汽车NVH振动与噪声分析
汽车NVH介绍
1.NVH现象与基本问题 2.噪声与振动源 3.NVH传递通道 4.NVH的响应与评估 5.NVH试验 6.NVH的CAE分析 7.NVH开发 8.汽车声品质
动态性能 静态性能 汽车的性能 ?汽车的外观造型及色彩 ?汽车的内室造型、装饰、色彩?内室及视野 ?座椅及安全带对人约束的舒适性 ?娱乐音响系统?灯光系统?硬件功能 ?维修保养性能?重量控制 ?噪声与振动（NVH ）?碰撞安全性能?行驶操纵性能?燃油经济性能?环境温度性能?乘坐的舒适性能?排放性能?刹车性能?防盗安全性能?电子系统性能?可靠性能 NVH 是汽车最重要的指标之一
汽车所有的结构都有NVH问题 ?车身 ?动力系统 ?底盘及悬架 ?电子系统 ?…… 在所有性能领域（NVH，安全碰撞、操控、燃油经 济性、等）中，NVH是设及面最广的领域。
什么是NVH？ NVH : N oise, V ibration and H arshness ?噪声Noise: ●是人们不希望的声音 ●注解: 声音有时是我们需要的 ●是由频率, 声级和品质决定的 ●频率范围: 20-10,000 Hz ?振动Vibration ●人身体对运动的感觉, 频率通常在0.5-200 Motion sensed by the body, mainly in .5 hz-50 hz range ●是由频率, 振动级和方向决定的 ?不舒服的感觉Harshness ●-Rough, grating or discordant sensation
为什么要做NVH? ?NVH对顾客非常重要 ?NVH的好坏是顾客购买汽车的一个非常重要的因素. ?NVH影响顾客的满意度 ?在所有顾客不满意的问题中, 约有1/3是与NVH有关. ?NVH影响到售后服务 ?约1/5的售后服务与NVH有关
发动机噪声与振动
发动机运转时，燃烧噪声，机械噪声和空气动力噪声是主要噪声源。 通常把燃烧时气缸压力通过活塞、连杆、曲轴、主轴承传至机体，以及通过气缸盖等引起发动机结构表面振动而辐射出来的这部分噪声，称为燃烧噪声。发动机的燃烧噪声，是在气缸中产生的。燃烧过程中，气缸内的压力波冲击燃烧室壁，气体自身产生的振动，这种振动及辐射噪声呈高频特性。气缸内压力在一个工作循环内呈周期变化，激起气缸内部机件的振动，其频率与发动机转速有关，通过发动机机体向外辐射噪声，这种振动及辐射噪声呈低频特性。其强弱程度，取决于压力增长率及最高压力增长率的持续时间。 发动机的机械噪声，是指在气体压力和惯性力的作用下，使运动部件产生冲击和振动而激发的噪声。主要有活塞敲击噪声、供油系噪声、配气机构噪声、正时系统噪声、辅机系统噪声、轴承噪声、不平衡惯性力引起的机体振动和噪声等。发动机工作时，由于冲击、摩擦、旋转不均匀和不平衡力作用等原因，激起零部件的机械振动而产生噪声。特别是当激振力频率与零部件的固有频率相一致时，会引起激烈的共振和噪声。发动机的机械噪声随转速的提高而迅速增加。 空气动力噪声，是气体流动（如周期性进气、排气）或物体在空气中运动，空气与物体撞击，引起空气产生的涡流，或者由于空气发生压力突变，形成空气扰动与膨胀（如高压气体向空气中喷射）等而产生的噪声。一般说来，空气动力噪声是直接向大气辐射的。主要分成进气噪声、排气噪声和风扇噪声。 汽车噪音改善材料和方法： 1、发动机噪，路噪，胎噪都属于结构噪音，它的主要产生是震动，最合理的解决办法就是制震。加入减振板配合吸音垫，能很好解决路噪和胎噪。弓I擎噪这个问题我们应理性去看待，引擎声的大小随发动机转速的不同而产生程度不同的噪音，它没有一个恒定的标准，但是，引擎的转速是由车辆行驶状态和驾驶人员操控的。对引擎的声音除了驾驶人员的控制外，汽车隔音工程还能再进一步的改善，具体施工部分如下：（1）引 擎盖的施工能延缓前盖板因温度过高而掉漆，并能减少发动机噪音通过上盖传出的噪音。（2）挡火墙内外部分施工可改善引擎发动后低频音的传入。施工后引擎声变得更加纯净，驾驶人员会有更好的操纵感。如果要引擎声有较明显的改善，施工部分是比较复杂的，具有一定高难度的作业，具体施工部分与步骤有以下几点：①拆开仪表台，完全处理挡火墙内部②卸下发动机，完全处理档火墙外部这个施工对引擎噪音的减少 效果是比较明显的，但是施工过程可能会对车体原有设备造成改变和影响，笔者一般不建议对此部分进行施工操作，对于引擎声应理性善待，不应过分追求引擎声的控制，让引擎发挥它应有的动力感。 2、路噪和胎噪是因为轮胎和路面摩擦产生震动和噪音，所以减震是最好的方法，用减振板或专用减振板和吸音垫及车门密封条对叶子板和车地板及车门进行全面施工可以从减震、吸音、隔音三个源头改善胎噪和路噪。 3、风噪是因为风的压力超过车门的密封抗阻力而形成，所以加强密封阻力是最直接最根本的解决方法，车门密封条和内心密封条就能很好解决这一问题。
汽车发动机发展史
汽车发动机发展史 1110100C20涂小政发动机，汽车中最重要的部分，可以说没有发动机的存在，就不存在汽车。发动机的发展即是汽车的发展。 发动机作为汽车的心脏，为汽车的行走提供动力和汽车的动力性、经济性、环保性。简单讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油(柴油)的热能，通过在密封气缸内燃烧气体膨胀时，推动活塞做功，转变为机械能，这是发动机最基本原理。发动机所有结构都是为能量转换服务的，虽然发动机伴随着汽车走过了100多年的历史，无论是在设计上、制造上、工艺上还是在性能上、控制上都有很大的提高，其基本原理仍然未变，这是一个富于创造的时代，那些发动机设计者们，不断地将最新科技与发动机融为一体，把发动机变成一个复杂的机电一体化产品，使发动机性能达到近乎完善的程度，各世界著名汽车厂商也将发动机的性能作为竞争亮点。 所以可以说发动机的发展史即是汽车的发展史。 而发动机的发展也经历了无数人的努力，无数人的智慧与汗水。发动机是汽车的动力源。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。 惠更斯于1673年设计绘制了方案图，如下图所示。
第一台蒸汽机的的设计于1712年设计完成，如下图所示。
1858年，定居在法国巴黎的里诺发明了煤气发动机，并于1860年申请了专利。发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。煤气机是内燃机的初级产品，因为煤气发动机的压缩比为零。 1867年，德国人奥托（Nicolaus August Otto）受里诺研制煤气发动机的启发，对煤气发动机进行了大量的研究，制作了一台卧式气压煤气发动机，后经过改进，于1878年在法国举办的国际展览会上展出了他制作的样品。由于该发动机工作效率高，引起了参观者极大的兴趣。在长期的研究过程中，奥托提出了内燃机的四冲程理论，为内燃机的发明奠定了理论基础。德国人奥姆勒和卡尔—本茨根据奥托发动机的原理，各自研制出具有现代意义的汽油发动机，为汽车的发展铺平了道路。 1886年被视为汽车的诞生日，那辆奔驰一直为人所津津乐道。但是其动力单元却实在“寒酸”：第一辆“三轮奔驰”搭载的卧式单缸二冲程汽油发动机，最高时速16KM每小时。这就是第一辆汽车的发动机，那时勇敢卡尔奔驰的夫人驾驶这辆奔驰1号上坡还需要儿子推车，当然沿途不停的熄火，转向也不灵，回娘家100公里的路程硬是走了一整天。 四冲程发动机其实早就由德国人奥托研制出来了。但应用的汽车上不得不提戴姆勒，他由于协助奥托研制四冲程发动机的原因而成为了第一个将四冲程发动机装上汽车的人。显然，从四冲程到二冲程是
发动机结构振动及噪声预测
发动机结构振动及噪声预测 作者：奇瑞发动机工程研究邓晓龙 发动机是影响汽车NVH性能的最主要的因素，在发动机的设计阶段就深入进行振动噪声性能的预测与优化，已经成为发动机开发的基本流程，是发动机自主研发过程中的重要工作。 国内外对发动机结构噪声的预测做了大量研究，中低频结构噪声预测方法已趋成熟。结构振动响应与辐射噪声之间的关系非常复杂，目前根据强迫振动响应计算辐射噪声的计算方法主要有平板理想化法、有限元法和边界元法等。噪声预测技术的发展使得发动机在设计阶段进行噪声评价成为可能。 本文探讨了适于进行动力总成振动及结构噪声预测的方法；建立了动力总成各主要部件的有限元模型，通过AVL EXCITE软件进行了动力学分析，并计算发动机的振动响应。进行NVH的性能提升的最重要的就是首先要找到主要振动及噪声源，并开展有针对性的工作。为了更明确发动机的主要声源，采用自编软件，根据表面振动速度结果进行了主要表面的辐射声功率排序，最后进行结构噪声预测。 发动机结构振动预测 进行发动机结构振动及噪声预测，涉及到大量的研究工作，主要工作包括各部件有限元建模、子结构模态提取，EXCITE模型搭建，主要激励计算，动力学分析，振动响应计算，表面辐射声源排序，声边界元建模和空间声场预测等工作。 1. 动力总成有限元模型 动力总成有限元模型包括缸体、框架、缸盖、油底壳、缸套、进气歧管、排气歧管、气门室罩盖、4个悬置支架、变速器壳体、变速器传动轴及齿轮等。由于研究的动力总成的4个悬置支架中有3个是安装在变速器上，所以加入变速器壳体的有限元模型，这样可以更准确地模拟动力总成的振动情况，特别是怠速工况下的振动。图1所示为动力总成的有限元网格。同样需建立曲轴组件的有限元网格，曲轴组件包括曲轴、飞轮、扭转减振器、皮带轮和正时齿轮等部件。
车用发动机设备噪声形成原因及控制措施(新编版)
车用发动机设备噪声形成原因及控制措施(新编版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0038
车用发动机设备噪声形成原因及控制措施 (新编版) １．噪声的主要危害 噪声污染不仅对人们的自我感觉和工作能力产生消极的影响，而且能导致健康严重失调、疲劳、早期失聪、高血压、神经疾病等。 ２．车用发动机噪声的形成与对策 发动机噪声主要包括燃烧噪声、机械噪声、进排气噪声、冷却风扇及其他部件发出的噪声。燃烧噪声是在可燃混合气体燃烧时，因气缸内气体压力急剧上升冲击发动机各部件，使之振动而产生的噪声。柴油中的十六烷值不合适或喷油时间过于提前，会引起发动机工作粗暴，使噪声急剧增大。汽油机由于过热、汽油品质不良和点火提前角过大等原因造成高频爆炸声、敲缸。 发动机内部的燃烧过程和结构振动所产生的噪声，是通过发动
机外表面以及与发动机外表面刚性连接结构的振动向大气辐射的，因此称为发动机表面噪声。根据发动机表面噪声产生的机理，又可分为燃烧噪声和机械噪声。燃烧噪声主要是由于气缸内周期性变化的压力作用而产生的，与发动机的燃烧方式和燃烧速度密切相关；机械噪声是发动机工作时各运动件之间及运动件与固定件之间作用的周期性变化的力所引起的，它与激发力的大小和发动机结构动态特性等因素有关。一般来说，低转速时，燃烧噪声占主导地位，高转速时，机械噪声占主导地位。 降低燃烧噪声，需改善燃烧条件，提高燃烧质量，以达到圆滑的压力波形。采用合理布置火花塞和气门以及采用合适的燃烧室型式和冷却方式即可以达到最有效的燃烧。在燃油方面，汽油的辛烷值越高，点火质量及抗爆振性能越好；对柴油机来说，要选择合适的十六烷值的柴油，如果达不到，可加入点火加速剂，提高点火质量，这样可有效地防治因燃油燃烧引起的噪声。 机械噪声包括活塞敲击声、气门机构冲击声、正时齿轮运转声等。减小活塞敲击声，可采取减小活塞与缸壁之间的间隙和使活塞
汽车发动机的发展历程
汽车发动机的发展历程集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
汽车发动机的发展历程 摘要：汽车在现代社会生产生活中发挥着重要作用，而汽车发动机更是其核心部分；可以说汽车发动机的发展历程在一定程度上就是汽车的完善过程。本文阐述了汽车发动机的构造及原理，并讲述了汽车发动机的发展历程。而且笔者还对汽车发动机未来的发展趋势进行了合理预测。 【关键字】汽车发动机原理发展历程新技术 自从第二次工业革命以来，汽车得到迅猛发展。如今，汽车已经渗透到人类社会的各个方面。每天，数以千万计的汽车行驶在大大小小的公路上，而汽车生产所需的零件更是数以亿计。其广阔的市场使得汽车成为各种高科技应用的载体。汽车发动机为汽车提供动力，更是汽车的核心。汽车发动机的发展能极大地促进汽车的发展。在环境日益恶化的今天，传统发动机面临这巨大挑战。 1.发动机的类别 发动有很多种类，按不同划分方法有不同的类型。 按发动机所使用燃料来划分，发动机主要可分为汽油发动机、柴油发动机、天然气发动机、液化石油气发动机、混合动力发动机；根据发动机可分为四冲程发动机和二冲程发动机；按照气缸数，发动机可分为单缸发动机、两缸发动机、多缸（三缸以上）发动机；按照冷却方式不同，发动机可分为水冷式发动机（见图1）和风冷式发动机（见图2）；根据排列方式，发动机可分为直列L 型发动机、H型发动机、W型发动机、V型发动机等；按照发动机在车身上的布局不同，发动机可分为前置发动机，中置发动机和后置发动机。 2.发动机构造及原理 发动机是一个热能转换机构，通过在密封汽缸内燃烧汽油（柴油）或天然气，使气体膨胀并推动活塞做往复运动，从而使物质的内能转化为机械能。发动机是一种有许多机构和系统组成的复杂的机械设备。无论是哪种类型的发动机，要想完成热能转化为机械能的能量转化过程，实现工作循环，保证发动机能持续正常工作，都离不开发动机中各个机构和系统之间的配合。 汽油机是由五大系统和两大连杆组成，即曲柄连杆机构、、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成。 是发动机实现工作循环，完成的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在内作直线运动，通过连杆转换成的旋转运动，并从对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。 的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入，并使废气从内排出，实现换气过程。大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。 汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。
内燃机噪声标准总结
目录 1. 背景说明 (2) 2. 目的 (2) 3 内燃机噪声标准 (2) 3.1 中国内燃机噪声测量方法标准 (2) 3.2 中国内燃机噪声限值标准 (4) 4 总结 (6)
1. 背景说明 随着交通运输业的发展，噪声问题日益严重，已成为危害人类身心健康的主要公害之一。汽车所产生的噪声是城市交通的主要噪声源，国外工业发达国家自上世纪60年代末和70年代初就已经以法规和标准的形式来控制车辆的噪声： ?欧共体自1969年制定噪声法规以来已经修改4次，限值变化在8~12dB； ?日本从1971年制定噪声法规以来已经修改了10次，限值变化在8~10dB； ?美国自1970年制定噪声法规以来已经修改4次； 中国在1979年制定噪声法规，2002年出台新标准。 发动机的噪声是汽车噪声的主要成分之一，对车辆噪声的贡献很大，已引起国家和行业主管部门的高度视。 2. 目的 整理、对比国内有关内燃机的噪声标准，了解噪声法规的发展演变，学习现行法规的内容，为以后利用标准指导CAE分析工作打好基础。 3 内燃机噪声标准 3.1 中国内燃机噪声测量方法标准 我国从1980年开始实施GB1859-1980《内燃机噪声测定方法》标准，此后国家相关部门相继修订出台了多部相关标准，推动噪声测量方法标准逐步与国际接轨。表1列出了我国内燃机噪声测量方法标准的演变历程。 从表1可见我国内燃机噪声测量标准对测量方法的规定越来越严格，对修正系数影响因素考虑的也越来越全面。 最新实行的标准GB/T1859-2000等同采用了ISO6789：1995《往复式内燃机辐射的空气噪声量》，是GB8194-1987和GB1859-1989两项标准的综合。此标准对声学环境和测量不确定度进行进行修正和规定，见表2和表3。
城市交通噪声分析及解决方案
城市交通噪声分析及解决方案 摘要：近年来，随着改革开放的加深，我国汽车保有量飞速上涨，所以交通噪声污染对道路沿线居民正常生活、娱乐等方面的影响也呈现恶化的趋势。交通噪声污染也就变成道路沿线特别是交通主干道沿线居民非常关注的环境污染问题之一。根据最近调查显示，鉴于噪声会对人的心理以及机体造成很多不良影响，对神经系统和心血管系统造成危害更为突出；噪音还会损害儿童的大脑，长时间生活于噪声环境里的孩子，智力发育要比在安静环境里的儿童明显低很多。考虑到人们的正常生活，控制和减少交通噪声已刻不容缓。本文通过简要对城市交通噪音的分析以及提出的一些解决方案，希望对从事此事业的人员提供帮助。 关键词：噪声；污染；创新 1.当今国内城市道路交通噪声污染状况 城市道路交通噪声污染，早就成为了人们关注的热点话题。多次的交通环境调查显示，噪声污染的控制均不甚理想。很多大城市现状调查结果显示。道路两侧的居民地带受交通噪声污染都十分严重。历时一年时间的调查，对全国的518条次干路以上公路两侧的众多建筑物进行了大量的考察。其中，包括民用住宅、学校和医院，数量达6300多座。调查结果显示，各等级道路两侧的噪声敏感建筑物受交通噪声污染程度是不同的。高速路两侧的建筑受影响程度尤为严重，可以说交通噪声污染对其周边居民的生活影响非常大[1]。 2.城市道路交通噪声的分析 2.1机动噪声 2.1.1动力噪音分析 机动车辆是产生噪音的最主要因素，发动机噪音的控制对于汽车噪声的控制非常关键。进气噪声，发动机的噪音产生的主要原因之一，因为发动机的空气动力噪声，会随着发动机转速的提高而大大增强。 2.1.2轮胎噪音分析 轮胎噪声也是道路交通噪声的重要噪声源，也是一个不容忽视的因素。由于轮胎噪声本身的噪音机制比较复杂，对各种设备的先进性和方法性要求非常高。当在正常情况下，车辆行驶较快的时候也会发出很大的噪声；当路面潮湿，且车辆速度行驶较慢的时候，噪音尤为明显。 2.2非机动车噪音 非机动车辆的噪音主要来源于电动自行车在行驶过程中的刹车声。据监测，这种声音能使声值提高5dB还要多，防治交通噪声污染不能停滞于建设，要从
汽车发动机的发展历程
汽车发动机的发展历程 【摘要】发动机是汽车的“心脏”。汽车的发展与发动机的进步有着直接的联系发动机是汽车的动力源。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。 【关键词】发动机；外燃机；内燃机；历史；趋势；汽油发动机；柴油发动机
第一章：汽车发动机的历史及其发展 1.1汽油发动机的历史及其发展 18世纪中叶，瓦特发明了蒸气机，此后人们开始设想把蒸汽机装到车子上载人。法国的居纽（N.J.Cugnot）是第一个将蒸汽机装到车子上的人。1770年，居纽制作了一辆三轮蒸汽机车。这辆车全长7.23米，时速为3.5公里,是世界上第一辆蒸汽机车。 1858年，定居在法国巴黎的里诺发明了煤气发动机，并于1860年申请了专利。发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。煤气机是内燃机的初级产品，因为煤气发动机的压缩比为零. 1867年，德国人奥托（Nicolaus August Otto）受里诺研制煤气发动机的启发，对煤气发动机进行了大量的研究，制作了一台卧式气压煤气发动机，后经过改进，于1878年在法国举办的国际展览会上展出了他制作的样品。由于该发动机工作效率高，引起了参观者极大的兴趣。在长期的研究过程中，奥托提出了内燃机的四冲程理论，为内燃机的发明奠定了理论基础。德国人奥姆勒和卡尔·本茨根据奥托发动机的原理，各自研制出具有现代意义的汽油发动机，为汽车的发展铺平了道路。 1892年，德国工程师狄塞尔根据定压热功循环原理，研制出压燃式柴油机，并取得了制造这种发动机的专利权。 1957年，德国人汪克尔发明了转子活塞发动机，这是汽油发动机发展的一个重要分支。转子发动机的特点是利用内转子圆外旋轮线和外转子圆内旋轮线相结合的机构，无曲轴连杆和配气机构，可将三角活塞运动直接转换为旋转运动。它的零件数比往复活塞式汽油少40%，质量轻、体积小、转速高、功率大。1958年汪克尔将外转子改为固定转子为行星运动，制成功率为22.79千瓦、转速为5500转/分的新型旋转活塞发动机。该机具有重要的开发价值，因而引起各国的重视。日本东洋公司（马自达公司）买下了转子发动机的样机，并把转子发动机装在汽车上，可以说，转子发动机生在德国，长在日本。
发动机振动特性分析与试验
发动机振动特性分析与试验 作者：长安汽车工程研究院来源：AI汽车制造业 完善的项目前期工作预示着更少的项目后期风险，这也是CAE工作的重要意义之一。在整机开发的前期（概念设计和布置设计阶段），由于没有成熟样机进行NVH试验，很难通过试验的方法预测产品的NVH水平。因此，通过仿真的方法对整机NVH性能进行分析甚至优化显得十分重要。 众所周知，发动机NVH是个复杂的概念，包括发动机的振动、噪声以及个体对振动和噪声的主观评价等。客观地说，噪声与振动也相互联系，因为发动机一部分噪声由结构表面振动直接辐射，另一部分由发动机燃烧和进排气通过空气传播。除此之外，发动机附件（如风扇）也存在噪声贡献。本文仅考虑发动机结构振动问题，即在主轴承载荷、燃烧爆发压力和运动件惯性力的作用下，对发动机结构振动进行分析以及与试验的对比。发动机结构噪声的激励源主要包括燃烧爆发压力、气门冲击、活塞敲击、主轴承冲击、前端齿轮/链驱动和变速器激励等，这些结构振动又通过缸盖罩、缸盖、缸体和油底壳等传出噪声。 发动机结构振动分析方法简介 图1 发动机结构振动分析方法 如图1所示，发动机结构噪声分析方法包括以下几个步骤： 1. 动力总成FE建模及模态校核 建立完整的短发动机和变速器装配的有限元模型；对该有限元模型进行模态分析，通过分析结果判断各零件间连接是否完好；通过分析结果判断动力总成整体模态所在频率范围是否合理，零部件的局部模态频率是否合理，若存在整体或局部模态不合理的情况，需要对结构进行初步更改或优化。
2. 动力总成模态压缩 缩减有限元模型，得到动力总成的刚度、质量、几何以及自由度信息，用于多体动力学分析。 3. 运动件简化模型建立 发动机中的部分动件不用进行有限元建模，可作简化处理，形成梁-质量点模型，用于多体动力学分析。其中包括：活塞组、连杆组和曲轴及其前后端。 4. 动力总成多体动力学分析 在定义了动力总成各零部件间连接并且已知各种载荷的情况下，对动力总成进行时域下的多体动力学分析，并对得到的发动机时域和频域下的动态特性进行评判，同时，其输出用于结构振动分析。 5. 动力总成结构振动分析 基于多体动力学分析结果，对整个动力总成有限元模型进行强迫振动分析，得到发动机本体、变速器以及各种外围件的表面振动特性，进行评判和结构优化。 实例分析 1. 分析对象 以一款成熟的直列四缸1.5L发动机为平台，针对其结构振动问题，对其进行结构振动CAE 分析，并与其台架试验结果相比较。发动机的部分参数如下：缸径75mm，冲程85mm，缸间距84mm，最大缸压6MPa。 2. 坐标定义 为了便于以后叙述，对动力总成进行了坐标定义（见图2）。
汽车发动机技术发展史
汽车发动机技术发展史 汽车整体技术日新月异，而作为汽车的心脏一一发动机技术的进步显得更受关注。如今介绍一辆汽车的发动机时：可变气门正时技术，双顶置凸轮轴技术，缸内直喷技术，VCMI汽缸管理技术，涡轮增压技术，等 等都已经运用的相当广泛；在用料上也是往轻量化的方向发展：全铝发动机目前的应用已经非常广泛；汽车的污染也是不可避免，于是新能源技术，包括柴油机的高压共轨，燃料电池，混合动力，纯电动，生物燃料技术也已经有普及的趋向，但回顾一下发动机的历史或许更能理解这一百多年来汽车技术所发生的巨大变革。 汽车技术的迅猛发展从我国的汽车教材也能看岀端倪：新技术的发展已经让汽车教材难以跟上步伐！如今大部分汽车教材还是以东风汽车的发动机来作为范例，而东风发动机还是带化油器的老式发动机， 与如今全电子化的发动机简直就隔了几个世纪。 回到汽车的起步阶段，那时的汽车被马车嘲笑，污染严重，但起步的意义却非同寻常。 汽油机之前的摸索阶段 18世纪中叶，瓦特发明了蒸气机，此后人们开始设想把蒸汽机装到车子上载人。法国的居纽 (N.J.Cugnot )是第一个将蒸汽机装到车子上的人。1770年，居纽制作了一辆三轮蒸汽机车。这辆车全长 7.23米，时速为3.5公里,是世界上第一辆蒸汽机车。1771年古诺改进了蒸汽汽车，时速可达9.5千米, 牵引4-5吨的货物。 1858年，定居在法国巴黎的里诺发明了煤气发动机，并于1860年申请了专利。发动机用煤气和空 气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。煤气机是内燃机的初级产品，因为煤气发动机的压缩比为零。 1867年，德国人奥托(Nicolaus August Otto )受里诺研制煤气发动机的启发，对煤气发动机进 行了大量的研究，制作了一台卧式气压煤气发动机，后经过改进，于1878年在法国举办的国际展览会上展 岀了他制作的样品。由于该发动机工作效率高，引起了参观者极大的兴趣。在长期的研究过程中，奥托提岀了内燃机的四冲程理论，为内燃机的发明奠定了理论基础。德国人奥姆勒和卡尔?本茨根据奥托发动机的原理，各自研制岀具有现代意义的汽油发动机，为汽车的发展铺平了道路。 1892年，德国工程师狄塞尔根据定压热功循环原理，研制岀压燃式柴油机，并取得了制造这种发 动机的专利权