内燃机的主要噪声源及其控制

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1、第十一章　内燃机的主要噪声源及其控制内燃机所发出的噪声，可分为空气动力噪声、机械噪声和燃烧噪声。空气动力噪声主要包括进、排气和风扇噪声，其主要是由于进气、排气时和风扇旋转时引起了空气振动而主生的噪声。燃烧噪声和机构噪声很难严格区分，常将由于气缸内燃烧所形成的压力振动通过缸盖、活塞—连杆—曲轴—机体向外辐射的噪声叫做燃烧噪声；将活塞对缸套的撞击、正时齿轮、配气机构、喷没系统等运动件之间机械撞击所产生的振动激发的噪声叫机械噪声11.1内燃机各类噪声的比较11.2内燃机燃烧噪声11.2.1燃烧噪声的产

2、生机理滞燃期对燃烧噪声有间接的重大影响。在急燃期内，气缸压力迅速增加，直接影响到内燃机的振动和噪声。其影响的程度可用压力增长率dp/dΨ（或平均压力增长率△p/△Ψ）、最高爆发压力pz和压力升高比λ＝pz／pc来衡量，pc为压缩终点压力。关于燃烧噪声产生的机理，一般认为，由燃烧过程产生的结构振动来源于气缸内气体压力的变化，它包括由气缸内压力剧变引起的动力载荷，以及由冲击波引起气体的高频振动。⒈气体动力载荷燃烧噪声主要是在急燃期内产生的,当缸内压力剧增时,内燃机的相应零部件便受到一定强度的动力截荷

3、,其性质相当于一种敲击。其强弱程度主要取决于压力升高率。⒉气体的高频振动这种冲击波达到壁面之后进行多次反射，这就形成气体的高频振动，它在膨胀过程中还要保持相当长的时间。高频振动频率可近似计算:ƒg＝Cc／（2D）11.2.2气缸压力的频谱特性气缸压力频谱曲线可用仪器直接测定，亦可由气缸压力曲线转换求得。①气缸压力曲线所包含的频率结构和每种频率成份上压力强度的大小。②气缸的最大压力越高，频谱曲线的低频峰值越高。③区域出现另一个压力级的峰值是由于燃烧开始时缸内局部地区压力急剧上升，引起气体高频振动而

4、产生的，主要与d2p／dΨ2有关。这些特定频率就是该气缸的爆发频率ƒ和以ƒ为整倍数的若干次谐频。气缸压力频谱曲线低频段和中频段的形状基本上不受内燃机转速的影响，只是当转速升高时，曲线向高频方向平移了一段距离a。11.2.3气缸压力频谱与噪声的关系燃烧气体对气缸内各零件振动的激发，可以认为是这一系列谐波单独激发的总和。这一系列谐波在气缸内可以通过三条途径传递到内燃机外表面。实验表明，由燃烧产生的大部分振动能量是通过连杆大端和主轴承进入内燃机结构激发表面振动辐射出噪声的。燃烧噪声的大小不仅与气缸压力

5、频谱有关,还与内燃机的结构衰减特性有关。振动取决于激振力特性和振动系统的结构响应特性。图示为485型柴油机的结构衰减曲线，气缸压力级与内燃机噪声声压级之差称之为衰减量。对某一台内燃机来说其结构是一定的，则衰减系数也是一定的。衰减曲线大致可分为两个区域：①1000Hz以下的结构衰减量很大，约为55dB／10倍频率。这主要由于内燃机结构中大多数零件的刚性都较大，自振频率处于中高频区域，因此在气缸压力频谱中，低频段的压力级虽然都很大，但因零件的结构响应小，对气缸压力激起的振动衰减量大。②1000～30

6、00Ｈz的中间段结构衰减量低，约为10dB／10倍频率。这是由于零件的固有频率多处于此频段，易被激起振动，故衰减很小。③3000Ｈz以上频段，结构衰减给为16dB／10倍频率。这是由于频率太高，已超过了大多数零件的固有频率，结构的响应又较差，故此区域的结构衰减又有所增加。显然图中800～3000Hz之间的声压级都很高（虚线区域），而曲线１的峰值也恰好在此频段，这正是结构衰减最小的区域。有效地控制燃烧，以获得较低的气缸压力级和增加内燃机的结构衰减将是控制该机燃烧噪声的有效途径。11.2.4影响燃烧

7、噪声的主要因素压力升高率是激发燃烧噪声的一个根本因素，而压力升高率主要取决于滞燃期以及在滞燃期内表成可燃混合气的数量。因此，要控制燃烧噪声，在设计燃烧系统时必须尽可能地缩短滞燃期。柴油机的燃烧室结构和运转参数对燃烧噪声的影响，也多是通过压缩温度和压力而影响滞燃期的⒈燃烧室内燃机燃烧室的结构型式及整个燃烧系统的设计，对其压力增长率、最高燃烧压力和气缸压力频谱曲线都有着明显的影响，故对燃烧噪声的影响很大，尤其对柴油机更是如此。柴油机的工作过程好坏主要取决于燃油喷射、对流运动和燃烧室形状三方面的配合是

8、否合理。⒉压缩温度和压力随着压缩温度和压力的增加，由于燃料着火的物理、化学准备价段得到改善，因而着火延迟期减小。⒊喷油（点火）提前角供油系统各参数，如柴油机的喷油提前角、喷油压力、喷孔数量和供油规律等，对燃烧过程的影响已有许多研究资料。⒋转速转速对机械噪声的影响很大，对燃烧噪声的影响处于次要地位。⒌负荷随着负荷的增加，每循环的放热量增加，最大燃烧压力及压力升高率增高，这会使噪声增加，但随着负荷的增加，燃烧室壁温提高、气缸与活塞的间隙减小，这又使噪声减轻。所以，负荷对内燃机的噪声影响较小。11.2