對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的分析與控制

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的分析與控制【摘要】噪聲已經(jīng)成為評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，因此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行噪聲分析及控制的研究具有理論和實(shí)踐的重要意義。本文針對(duì)了發(fā)動(dòng)機(jī)的主要噪聲及其產(chǎn)生原因，通過(guò)采用表面振速測(cè)量法、頻譜分析法等對(duì)噪聲源進(jìn)行識(shí)別，并針對(duì)減小發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲問(wèn)題列出了一些措施?！続bstract】Evaluation engine noise has become an important indicator of performance, so the engine noise analysis and control research has theoretical an

2、d practical significance. This paper analyzes the engine noise and the main causes of surface velocity measurements, such as spectrum analysis to identify the source of the noise. And reduce the engine noise for a number of measures are listed.主題詞：發(fā)動(dòng)機(jī) 噪聲 控制技術(shù) 社會(huì)在不斷的進(jìn)步著，人們對(duì)汽車的要求也在進(jìn)步著，人們已不再單純的追求汽車的機(jī)動(dòng)性

3、.安全性等，而更加的注重汽車的舒適性。比如對(duì)汽車發(fā)出噪聲的大小的要求。其實(shí)噪聲問(wèn)題已然成為城市的環(huán)保問(wèn)題，而城市中噪聲大部分都是由于汽車產(chǎn)生的，汽車噪聲是交通噪聲的主要噪聲源,它包括發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、底盤(pán)噪聲、車輪與路面的摩擦噪聲、汽車行駛時(shí)的空氣阻力噪聲、喇叭噪聲以及特種車輛的警報(bào)噪聲。這些噪聲在很大程度上受汽車類型、行駛工況和路面條件的限制。表1 給出了日本幾種車型的車外噪聲各噪聲源所占比例。表1 車外加速噪聲各噪聲源所占的比例車型噪聲發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系進(jìn)氣系排氣系傳動(dòng)系輪胎其他合計(jì)大型車客車dB76.573.07072.574.073.081.4%32.514.57.312.918.314.5100

4、中型車3tdB79.740.067.272.868.071.081.4%68.403.814.04.69.2100小型車dB71.040.067.269.670.066.176.1%30.7012.822.224.4909100轎車dB73.968.762.865.868.376.5%55.316.74.38.515.2100 由表可見(jiàn),發(fā)動(dòng)機(jī)占汽車總噪聲的比例最大,是汽車的主要噪聲源。因此降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲對(duì)降低汽車的整體噪聲具有決定性的作用。下面我主要針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲問(wèn)題進(jìn)行研究探討。一 、發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲源專心-專注-專業(yè) 發(fā)動(dòng)機(jī)是存在多個(gè)聲源的復(fù)雜機(jī)器。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理、工作狀態(tài)以及有

5、關(guān)聲學(xué)理論，可將發(fā)動(dòng)機(jī)的主要噪聲源分為四種：燃燒噪聲，機(jī)械噪聲，進(jìn)排氣噪聲和風(fēng)扇噪聲。（1）燃燒噪聲燃燒噪聲是在燃燒時(shí)，氣缸內(nèi)壓力急劇上升的氣體沖擊而產(chǎn)生的，其中包括由氣缸內(nèi)力劇烈變化引起的動(dòng)力載荷，以及沖擊波引起的高頻振動(dòng)。一般認(rèn)為燃燒噪聲經(jīng)由兩條路徑傳播并輻射出來(lái)。一條是經(jīng)過(guò)氣缸套經(jīng)由氣缸體上部向外輻射；另一條是經(jīng)過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，即活塞、連桿、曲柄和主軸承經(jīng)由氣缸體下部向外輻射。（2）機(jī)械噪聲機(jī)械噪聲是指內(nèi)燃機(jī)各運(yùn)動(dòng)件在工作過(guò)程中，由于相互沖擊而產(chǎn)生的噪聲。內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械噪聲隨著轉(zhuǎn)速的提高而迅速增強(qiáng)。隨著內(nèi)燃機(jī)的高速化，機(jī)械噪聲愈來(lái)愈顯得突出。機(jī)械噪聲包括以下幾種：1）活塞敲缸噪聲 活塞對(duì)氣

6、缸壁的敲擊往往是內(nèi)燃機(jī)最強(qiáng)的機(jī)械噪聲源。由于活塞與缸壁之間有間隙，在燃燒時(shí)氣壓及運(yùn)動(dòng)慣性力的作用下，使活塞對(duì)缸壁的側(cè)向推力在上下止點(diǎn)處改變方向，且呈周期性變化，所產(chǎn)生的側(cè)壓力敲擊不但在上止點(diǎn)和下指點(diǎn)附近發(fā)生，而且也發(fā)生在活塞行程的其他位置上，從而形成活塞對(duì)缸體的強(qiáng)烈敲擊。2）配氣機(jī)構(gòu)噪聲 配氣機(jī)構(gòu)噪聲包括：氣門(mén)與氣門(mén)的沖擊，氣門(mén)間隙引起的機(jī)械沖擊，配氣機(jī)構(gòu)本身在上述周期性沖擊力作用下產(chǎn)生震動(dòng)。3）正時(shí)齒輪噪聲 正時(shí)齒輪噪聲是在齒輪嚙合過(guò)程中，齒與齒之間的撞擊和摩擦產(chǎn)生的。正時(shí)齒輪噪聲與齒輪的結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)參數(shù)、制造精度及運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)有很大關(guān)系。4）不平衡慣性力引起的機(jī)械振動(dòng)及噪聲 內(nèi)燃機(jī)中的活塞曲

7、柄連桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中將產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性力、離心慣性力及其慣性力矩。這些周期性變化的慣性力和慣性力距將通過(guò)曲軸頸傳給機(jī)體及其支承，引起震動(dòng)和噪聲。5）噴油泵及其他機(jī)械噪聲（3）進(jìn)排氣噪聲 進(jìn)排氣噪聲是由于發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)排氣過(guò)程中，氣體壓力波和氣體流動(dòng)所引起的震動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。主要包括吸氣、排氣部位放射出的空氣聲和排氣系統(tǒng)的漏氣聲。對(duì)非增壓內(nèi)燃機(jī)來(lái)說(shuō)，排氣噪聲最強(qiáng)。進(jìn)去噪聲通常比排氣噪聲低810dB，對(duì)于增壓內(nèi)燃機(jī)則進(jìn)氣噪聲往往超過(guò)排氣噪聲，而成為最強(qiáng)的噪聲源。（4）風(fēng)扇噪聲風(fēng)扇噪聲由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲組成。旋轉(zhuǎn)噪聲是由風(fēng)扇葉片對(duì)空氣分子的周期性擾動(dòng)而產(chǎn)生的。它的強(qiáng)弱主要與風(fēng)扇氣流速度有關(guān)。風(fēng)扇噪聲

8、在空氣動(dòng)力性噪聲中，一般都小于進(jìn)排氣噪聲，但由于普通裝設(shè)空調(diào)系統(tǒng)和排氣凈化裝置，冷卻風(fēng)扇負(fù)荷加大 ，該噪聲變得更為嚴(yán)重。對(duì)風(fēng)扇形式、葉片形狀、布置及材料的改進(jìn)，如采用葉片不均勻分布的風(fēng)扇、用塑料風(fēng)扇代替鋼板風(fēng)扇、在車用內(nèi)燃機(jī)上采用風(fēng)扇自動(dòng)離合器等措施可取得較好的降低噪聲效果。二、對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲源的識(shí)別方法 從前 面 的 論述中，我們知道，發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，很多部位都發(fā)出一定能量的噪聲，發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲通常是由很多部件所輻射出的噪聲的合成。因此，為了有效地控制發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲，識(shí)別其主要噪聲源是關(guān)鍵問(wèn)題。只有了解了主要的噪聲源所在的位置和特性，抓住主要矛盾，才可進(jìn)一步研究有效的噪聲控制措施，達(dá)到事

9、半功倍的效果。噪聲源識(shí)別技術(shù)的研究和應(yīng)用在噪聲控制中有重要作用，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)噪聲源的識(shí)別技術(shù)開(kāi)展了廣泛的研究，提出了不少很有價(jià)值的識(shí)別方法，在此我們將做一綜述。所謂噪聲源識(shí)別，就是對(duì)機(jī)器上存在的各種聲源進(jìn)行分析，了解其產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的機(jī)理，確定振源、聲源的部位，分析聲源的特性(包括聲源的類別、聲場(chǎng)的大小、頻率特性、聲音變化和傳播的規(guī)律等)，然后按照噪聲的大小排出順序，從而確定出主要噪聲源。噪聲源識(shí)別的目的在于正確地判斷作為主要噪聲源的具體發(fā)聲零部件或主要輻射部位，為了確定降噪措施，有時(shí)還要求對(duì)噪聲源的特點(diǎn)及其變化規(guī)律有所了解，所以，對(duì)大多數(shù)機(jī)械的噪聲控制問(wèn)題，噪聲源的識(shí)別有以下兩個(gè)主要

10、方面:(1) 確定噪聲源的特征，包括聲源類別、頻率特性、變化規(guī)律和傳播途徑等。(2) 確定噪聲產(chǎn)生的部位，主要的發(fā)聲部件等以及各噪聲源在總聲壓級(jí)中的比重。噪聲源識(shí)別的方法，傳統(tǒng)的方法有:主觀評(píng)價(jià)法、近場(chǎng)測(cè)量法、振動(dòng)測(cè)量法、選擇覆蓋法，表面振速測(cè)量法等。近年來(lái)，由于信號(hào)測(cè)試分析技術(shù)的快速發(fā)展，一系列基于信號(hào)處理技術(shù)的噪聲源識(shí)別的信號(hào)分析方法得到了極大的發(fā)展和應(yīng)用，如頻譜分析法、相千分析法、倒頻譜法、聲強(qiáng)法等。下面將對(duì)不分方法加以討論。一傳統(tǒng)方法1、振動(dòng)測(cè)量法測(cè)量試驗(yàn)對(duì)象表面的振動(dòng)量，算出噪聲級(jí)的方法被稱為振動(dòng)測(cè)量法。測(cè)點(diǎn)數(shù)和位置根據(jù)測(cè)定對(duì)象的面積和形狀的不同而不同，憑經(jīng)驗(yàn)決定。外表面振動(dòng)和噪聲的

11、關(guān)系如下：L=10lg=10lgAV+C式中: L一從對(duì)象表面輻射出的噪聲級(jí)dB(A);一 在 測(cè) 點(diǎn) 1附 近噪聲級(jí)的計(jì)算值dB(A);A一 振 動(dòng) 測(cè) 量 的表面積m，;V一 A 特 性 速度 振幅m/s;C一 常 數(shù) ;n一 測(cè) 點(diǎn) 數(shù) .這種方法較易實(shí)現(xiàn)，但無(wú)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就不能確定C，分析精度比鉛板覆蓋法低，該法與近場(chǎng)測(cè)量法相結(jié)合便于發(fā)現(xiàn)主聲源。2、表面振速測(cè)量法對(duì)于無(wú)衰減的平面余弦波來(lái)說(shuō)，從表面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度可以得到面積為5的振動(dòng)表面輻射聲功率。式中: 一空氣的特性阻抗(其中p為空氣密度，c為聲速);s一 振 動(dòng) 表 面 的面積;一質(zhì)點(diǎn)法向振動(dòng)速度均方值的時(shí)間平均值;一振動(dòng)表面的聲輻射系

12、數(shù);一振動(dòng)表面輻射的聲功率。p=.。表面振速測(cè)量法是用測(cè)量振動(dòng)的方法來(lái)識(shí)別噪聲源，因此沒(méi)有任何聲學(xué)環(huán)境的要求，并可以在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，所以使用起來(lái)方便實(shí)用。二新型方法1.頻譜分析法這是識(shí)別噪聲源的基本方法之一，也是最重要的方法。在對(duì)噪聲的研究中，噪聲的頻譜是最主要的測(cè)量項(xiàng)目，它能清晰地表示出一定頻帶范圍內(nèi)聲壓的分布情況，從而使我們能了解噪聲的成分和性質(zhì)，這就是頻譜分析。頻譜 分 析 有助于了解聲源的性質(zhì)和識(shí)別主要噪聲源，頻譜中各峰值對(duì)應(yīng)的頻率(頻帶)就是由某種聲源產(chǎn)生的，找到了主要峰值對(duì)應(yīng)的聲源(主噪聲源)，就為噪聲控制提供了依據(jù)，這就是頻譜分析的意義所在。噪聲通常是由大量不同頻率的聲音復(fù)合而成，要

13、想在人耳可聽(tīng)聲的頻率范圍內(nèi)對(duì)各個(gè)不同頻率的噪聲逐一進(jìn)行測(cè)量很困難，在實(shí)用上，常把聲頻范圍劃分為若干個(gè)頻段，即常說(shuō)的頻段或頻程。每個(gè)頻程各有中心頻率和上、下限頻率，上、下限頻率之差為頻帶寬度。在噪聲測(cè)量中，最常用的是倍頻程和1/3倍頻程。倍頻程是頻率范圍上、下限兩個(gè)頻率之比為2:1的頻程，1/3倍頻程是把上述一個(gè)頻程再分成3份后得到的更詳細(xì)的頻程。以所選用的倍頻程或1/3倍頻程的中心頻率為橫坐標(biāo)，以聲壓級(jí)(或聲強(qiáng)級(jí)、聲功率級(jí))為縱坐標(biāo)，做出噪聲測(cè)量圖形，即頻譜圖，可了解頻帶聲壓級(jí)在不同頻率范圍內(nèi)的分布情況，并據(jù)此判斷出噪聲的成分和性質(zhì)。2.相千分析法在噪聲源識(shí)別中可用相干分析法來(lái)鑒別噪聲功率譜圖

14、上的峰值頻率和各噪聲源頻率的相關(guān)程度，以進(jìn)一步判定主要噪聲源。在相關(guān)分析中，常用互相關(guān)函數(shù)來(lái)描述兩隨機(jī)信號(hào)之間的相互關(guān)系，而在解決實(shí)際中北大學(xué)學(xué)位論文問(wèn)題中，常常把在時(shí)域的互相關(guān)函數(shù)轉(zhuǎn)換成頻域中的互譜密度函數(shù)。即 ；式中: 隨機(jī)信號(hào)x(t)和y(t)的互譜密度函數(shù); 隨機(jī)信號(hào)x(t)和y(t)的互相關(guān)函數(shù)。按定義:為了表示兩隨機(jī)信號(hào)之間的相關(guān)程度。常用相干函數(shù)法。其表達(dá)式為:當(dāng)x(t)為輸入信號(hào)，y(t)為輸出信號(hào)時(shí):若= 1時(shí)，表示y(t)在這個(gè)頻率上全部是由x(t)引起的。若= 0時(shí)，則表示y(t)在這個(gè)頻率上與x(t)無(wú)關(guān)。當(dāng)0 <<1時(shí)，則表示y()t對(duì)x(t)的依賴程度，

15、并表示測(cè)量時(shí)，有外界噪聲等其他輸入的影響。在噪聲源識(shí)別中也常用相干分析法來(lái)鑒別噪聲功率譜上的峰值頻率和各噪聲源的相關(guān)程度，以判斷主要噪聲源。由于噪聲測(cè)量中遇到的情況常常不是簡(jiǎn)單的單輸入單輸出情況，而是復(fù)雜的多輸入多輸出清況，所以在分析時(shí)不僅要求各輸入輸出的常相干函數(shù)，還要求它的偏相千函數(shù)，才能解決問(wèn)題。三、噪聲控制1.控制燃燒爆發(fā)力和減少不正常燃燒1） 適當(dāng)推遲噴油或點(diǎn)火時(shí)間 噴油或點(diǎn)火時(shí)間推遲，使著火點(diǎn)延遲縮短，噴入氣缸的燃油量減少，燃燒劇烈程度減弱，燃燒噪聲減少。2）選用十六烷值較高的柴油和辛烷值交高的汽油 十六烷值高和辛烷值高的柴油，蒸發(fā)性好，使著火延遲期縮短。3）改變?nèi)紵倚问?采用分

16、開(kāi)式燃燒室和球形燃燒時(shí)都能降低燃燒噪聲。因?yàn)楦鶕?jù)燃燒規(guī)律，它們都能降低壓力升高率，減少了燃燒噪聲。2.控制轉(zhuǎn)速及減小慣性力為提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速不斷升高。轉(zhuǎn)速加快，在著火延遲期內(nèi)形成的混合氣數(shù)量增加，燃燒猛烈，噪聲增大；同時(shí)，活塞平均速度加快，與其相連的零件一起產(chǎn)生周期性變化的慣性力也會(huì)增大，由慣性力激發(fā)而引起活塞敲擊、軸承撞擊、缸蓋、機(jī)體變形等機(jī)械振動(dòng)，從而使機(jī)械噪聲加強(qiáng)。此外，配氣機(jī)構(gòu)也將因轉(zhuǎn)速升高、慣性力增大而使氣門(mén)開(kāi)閉撞擊聲、震動(dòng)聲加大。因此應(yīng)合理設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，減輕活塞等往復(fù)運(yùn)動(dòng)零件的質(zhì)量，采用平衡軸減小慣性力，盡量使發(fā)動(dòng)機(jī)平衡，可達(dá)到降低噪聲的目的。 3.減小配合零件的撞

17、擊和振動(dòng)由于某些運(yùn)動(dòng)件存在著間隙，如活塞與缸壁、氣門(mén)機(jī)構(gòu)、軸與軸承、齒輪等，在燃燒爆發(fā)力和慣性力的作用下，將引發(fā)強(qiáng)烈的撞擊和振動(dòng)，并由此引起內(nèi)部機(jī)構(gòu)的震動(dòng)，形成較大的機(jī)械噪聲。減少這些配合零件在運(yùn)動(dòng)時(shí)的撞擊和振動(dòng)，可降低機(jī)械噪聲。因此，必須正確的選擇運(yùn)動(dòng)件間的配合間隙。在維修中，要保持配合副間隙適合、良好的幾何精度和尺寸精度，來(lái)減少噪聲。4.采用隔聲、防振措施在機(jī)體側(cè)壁加裝隔聲罩；采用雙層油底殼；在客體表面涂敷減振涂層；進(jìn)排氣管設(shè)置防振支承等，可降低噪聲。四、結(jié)論隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率的不斷提高和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)展減振降噪工作越來(lái)越迫切。到目前為止，主動(dòng)降噪的研究還處于發(fā)展階段，距離技術(shù)

18、成熟和普及仍有一定的差距，但也取得了一定的進(jìn)展。本文只要研究了以下內(nèi)容1. 發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲源 （1）燃燒噪聲（2）機(jī)械噪聲（3）進(jìn)排氣噪聲（4）風(fēng)扇噪聲2. 發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的識(shí)別方法(1) 振動(dòng)測(cè)量法（2）表面振速測(cè)量法（3）頻譜分析法（4）相千分析法3. 發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的控制措施(1) 控制燃燒爆發(fā)力和減少不正常燃燒 (2) 控制轉(zhuǎn)速及減小慣性力 (3) 減小配合零件的撞擊和振動(dòng) (4) 采用隔聲、防振措施參考文獻(xiàn)1. 吳建華 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理 M .機(jī)械工業(yè)出版社，2008 1972002. 韓軍，郝志勇，劉月輝.柴油機(jī)表面噪聲的聲強(qiáng)測(cè)量與分析.汽車工程.2003，25(3):272一2743. 葛蘊(yùn)珊，王芝秋，張志華等.L195柴油機(jī)噪聲源分析的試驗(yàn)研究.小型內(nèi)燃機(jī).1993，22 (2) : 62一654. 辛海升, 等.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)空氣動(dòng)力噪聲及控制技術(shù)的研究 J .內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005.3.5. 袁曉紅，何天明，侯獻(xiàn)軍.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)薄壁類零件低噪聲分析系統(tǒng)的開(kāi)發(fā).武漢汽車工業(yè)大 學(xué)學(xué)報(bào).19