內(nèi)燃機(jī)的主要噪聲源及其控制(參考版)
2025-05-18 02:07本頁面
【正文】 通常在低轉(zhuǎn)速時，風(fēng)扇噪聲比內(nèi)燃機(jī)噪聲低得多，但在高轉(zhuǎn)速時，往往成為主要的甚至是最大的噪聲源。渦流和渦流分裂使空氣發(fā)生擾動，形成壓縮與稀疏過程而產(chǎn)生渦流噪聲。旋轉(zhuǎn)噪聲又叫葉片噪聲，是由于旋轉(zhuǎn)的葉片周期性地切割空氣，引起空氣的壓力脈動而產(chǎn)生的，其基頻 ?1＝ nZ／ 60。 ? 為了控制排氣支管傳遞的振動 ， 可通過改進(jìn)氣支管結(jié)構(gòu)來改善振動特性和隔離排氣支管傳遞的振動等方法來降低排氣系統(tǒng)的噪聲 。 諸如 ， 改變排氣支管的布置 ， 使吹過管口的氣流方向與該管的軸線方向夾角保持在最不易使該管發(fā)生共振的角度范圍內(nèi)；合理設(shè)計各支管的長度 ， 使管的聲共振頻率錯開； 使各排氣支管管口及各管之間連接處都有較大的過渡圓角 ， 減小斷面突變；提高排氣閥桿 、 氣閥支管和排氣道內(nèi)壁面的光潔度 ， 以減小紊流附面層中的渦流強(qiáng)度；在保證排氣閥剛度和強(qiáng)度的條件下 ， 盡可能地減小排氣閥桿直徑 。 （ ３ ） 渦輪增壓對排氣噪聲的影響 ? 采用渦輪增壓后 ， 由于氣閥啟開瞬間所產(chǎn)生的噪聲通過渦輪機(jī)之后 ， 其能量將有很大衰減 ， 再自渦輪機(jī)排氣口排出時噪聲消失了 ， 而渦輪機(jī)排氣本身所具有的高頻渦流噪聲仍然具有較高噪聲 。 （ b） 柴油機(jī)一般比汽油機(jī)的排氣噪聲大 ， 這是因為： ① 柴油機(jī)工作時 ， 最高爆發(fā)壓力和壓力增長率均比汽油機(jī)高 ，因此同等功率相比 ， 柴油機(jī)排氣噪聲較大 。 ② 二沖程機(jī)通常轉(zhuǎn)速較高 ， 單位時間內(nèi)平均換氣量比四沖程機(jī)多 ， 排氣次數(shù)也多一倍 ， 因此所產(chǎn)生的氣流聲和渦流聲大 ， 頻率也高 。這就說明內(nèi)燃機(jī)在全負(fù)荷時 ， 各轉(zhuǎn)速下的排氣壓力變化是不大的 。其峰值頻率為： dcSfrm ?（ ６ ） 排氣管內(nèi)壁面處的摩擦及紊流噪聲 （ ７ ） 排氣噪聲的其他一些組成聲源 （ １ ） 內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷對排聲噪聲的影響 ? 對同一內(nèi)燃機(jī)來說 ， 對排氣噪聲影響最大的因素則是內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷 。另外，排氣閥附近存在著氣體壓力的不連續(xù)面。 )(2)2/(2 22tttr rlVScrlVrcf???? ???? ⑸ 廢氣噴注和沖擊噪聲 ? 在自由排氣階段，排氣閥處會由于高速的氣流噴注而產(chǎn)生強(qiáng)烈的噴注噪聲。 其共振頻率為 ? 亥姆霍茲共振噪聲的特點是它與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)。此外，高速氣流通過消聲器狹窄部分時，流速增大并產(chǎn)生廢氣紊流，紊流所產(chǎn)生的聲強(qiáng)與流速的８次方成正比，頻率成分主要是高頻。 如果這種壓力波動的頻率恰好在使管口附近的聲阻抗Ｚ為最小的頻率上 ， 則管內(nèi)將發(fā)生共振 ， 激發(fā)出噪聲 。 ?30nif ? ⑵ 排氣管道內(nèi)氣柱共振噪聲 排氣系統(tǒng)管道中的空氣柱 ， 在周期性排氣噪聲的激發(fā)下 ， 因發(fā)生共振而產(chǎn)生空氣柱共振噪聲 。 由于各氣缸排氣是在指定的相位上周期性進(jìn)行的 ， 因而這是一種周期性的噪聲 。在這一不定過程中，產(chǎn)生了寬頻帶的排氣噪聲。由于這時氣缸內(nèi)的壓務(wù)為排氣管內(nèi)壓力的兩倍以上，排氣為超臨界流動，這時通過排氣閥的氣體速度等于燃?xì)庵械穆曀?，一般可達(dá) 500～ 700m／ s。 60 nikf ? 排氣系統(tǒng)噪聲 ⒈ 排氣噪聲發(fā)生機(jī)理及其頻譜特性 排氣噪聲是內(nèi)燃機(jī)最主要的噪聲源，它的噪聲往往比內(nèi)燃機(jī)整機(jī)噪聲高 10～ 1５ dB（ A）。 由于時氣閥流通截面是在不斷變化的 ， 故這種渦流噪聲具有一定寬度的頻率分布 ， 主要頻率成分在 1000Hz以上 ， 渦流噪聲的峰值頻率為： ?30nif ?dVSf r ??? 對于增壓內(nèi)燃機(jī) ,由于增壓器的轉(zhuǎn)速一般都很高 ,因此 ,其進(jìn)氣噪聲明顯高于非增壓機(jī) 。當(dāng)進(jìn)氣閥關(guān)閉時，同樣產(chǎn)生一個持續(xù)一定時間的壓力脈沖。 內(nèi)燃機(jī)空氣動力噪聲 ? 進(jìn)氣噪聲是內(nèi)燃機(jī)的主要空氣動力噪聲源之一，它是由進(jìn)氣閥的周期性開、閉而產(chǎn)生的進(jìn)氣管內(nèi)壓力起伏變化所形成的。 ? 常用的阻尼材料是內(nèi)耗大的高分子材料，這種材料敷在振動物體上，當(dāng)結(jié)構(gòu)振動產(chǎn)生彎曲變形時，阻尼材料產(chǎn)生剪切變形，由于它的內(nèi)摩擦而將部振動機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑥亩_(dá)到減振降噪的目的。 ? 內(nèi)燃機(jī)的罩殼類零件往往是主要的表面輻射噪聲源 。用這些辦法以求得避開 800～２ 000Hz的噪聲峰值。因而控制缸體－曲軸箱的表面響應(yīng)是控制內(nèi)燃機(jī)表面輻射噪聲的基本途徑，這主要取決于它本身的結(jié)構(gòu)剛度。 通過恰
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