发动机噪声及其控制.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流发动机噪声及其控制.精品文档.发动机噪声及其控制（仅供内部使用，请勿外传）发动机是汽车的主要噪声源，在我国，发动机噪声约占汽车总噪声的55%以上，因此为降低汽车噪声总水平，应以控制发动机噪声为主要目标。1发动机噪声的分类及评价方法一. 分类：按噪声辐射的方式分：发动机噪声源分为直接大气辐射和发动机表面向外辐射的两大类。直接向大气辐射的噪声源有进、排气噪声和风扇噪声（空气动力学噪声）。发动机表面噪声是发动机内部的燃烧过程和结构产生的噪声，是通过发动机外表面以及与发动机外表面刚性连接的零件的振动向大气辐射的。按发动机表面噪声产生的机理，又分为燃烧

2、噪声和机械噪声。燃烧噪声：为研究方便，把气缸内燃烧所形成的压力振动并通过缸盖和活塞连杆曲轴机体的途径向外辐射的噪声。（是由于气缸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有关）机械噪声：把活塞对缸套的敲击，正时齿轮、配气机构、喷油系统等运动件之间机构撞击所产生的振动激发的噪声。（是发动机工作时各运动件之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）二. 评价方法除考虑其辐射噪声能量总水平外，应考察以下噪声特性： 噪声级及其发动机工作状态的变化关系 发动机周围空间各点噪声级数值的分布状态 空间各点的噪声频谱以及发动机工作过程阶段

3、的瞬时声压级2发动机燃烧噪声及其控制一. 燃烧噪声的特性仅讨论柴油机的燃烧噪声。燃烧噪声与燃烧过程有关，所以从柴油机燃烧过程的四个阶段滞燃期、速燃期、缓燃期和补燃期来分别研究它。滞燃期燃料未燃烧，尚在进行燃烧前必要的物理和化学准备，气缸中的压力和温度变化都很小，因此对噪声的直接影响甚微，但间接影响重大。速燃期燃料迅速燃烧，气缸内压力迅速增加，直接影响发动机的振动和噪声。 影响压力增长率的主要因素是着火延迟期的长短和供油规律。延迟期越长，喷入气缸的燃料越多，压力增长率越高，则柴油机的冲击载荷大，柴油机内零件敲击严重，增加了柴油机的结构频率和所辐射的噪声。缓燃期气缸内压力有所增长，但增长率小，能激

4、发一定程度的燃烧噪声，但对噪声的影响不显著。补燃期活塞下行且绝大多数燃料已在前两个时期内燃烧完毕，对燃烧噪声影响不大。综上所述，燃烧过程的激发的噪声主要集中在速燃期，其次是缓燃期。燃烧噪声主要表现在两方面由缸内压力急剧变化引起的动力负荷，由此产生结构振动和噪声，其频率相当于各传声零件的自振频率。 由气缸内气体的冲击波引起的高频振动和噪声，其频率为气缸内气体的自振频率。燃烧噪声的根源是气缸内气体压力的变化。 柴油机产生高声调（高频）噪声的原因：在速燃期内产生的气体动力载荷，使柴油机内相应零件受到一种敲击。由于柴油机的结构可视为一个复杂的振动系统，大多数零件的自振频率处在中、高频率范围内，因此，由

5、结构传声而向外辐射的燃烧噪声频率也处在中、高频率范围内。由气体动力载荷引起的噪声，主要取决于压力增长率及最大压力增长率持续的时间，压力增长越快，持续高增长率时间越长，则噪声就越大。在燃烧过程中，随着气缸内气体压力的剧变，与火焰传播的同时，冲击性质的压力波也随着传播，当冲击波达到燃烧室壁面后将进行多次反射，从而形成了气体的高频振动。 气缸压力曲线（在时域上）描述了压力变化规律，可以得到燃烧噪声与着火延迟期、压力增长率等因素的关系。 气缸压力谱（在频域上）描述了压力变化规律，显示出气缸压力曲线所包含的频率结构和每种频率成分强度的大小，深刻揭示了燃烧噪声与气缸压力变化及其所引起振动和噪声的传播途径的

6、关系。气缸压力谱（暂略）由气缸压力谱知，气缸压力曲线实质上是由不同频率、不同幅值的一系列谐波叠加而成。发动机的结构振动问题可按线性系统来处理，因此据线性系统的叠加原理，气缸压力的总作用等于这一系列谐波单独激发的总和。一般认为，这一系列谐波，由两条途径从气缸内传播出去： 经气缸盖和气缸套 经曲柄连杆机构，即活塞、连杆、曲轴及主轴承。由于发动机结构中大多数零件的刚性较高，而中、高频率的压力级易于传出，即发动机的结构对燃烧噪声的低频段衰减大，对高频段衰减相对较小。【气缸压力级与声压级之差称为衰减量】。试验表明：衰减量基本与气缸压力谱无关。二. 燃烧噪声控制降低柴油机燃烧噪声的根本措施是降低压力增长率

7、。而压力增长率取决于着火延迟期和在着火延迟期内形成的可燃混合气的数量和质量，因此可通过选用十六烷值高的燃料，合理组织喷油过程及选用良好的燃烧室来实现。具体措施如下： 延迟喷油定时由于气缸内压缩温度和压力是随曲轴转角变化的，喷油时间的早晚对于着火延迟期长短的影响将通过压缩温度和压力而起作用。若喷油早，则燃料进入气缸时的空气温度和压力低，着火延迟期变长；若喷油过迟，同样燃料进入气缸时的空气温度和压力反而变低，着火延迟期变长，燃烧噪声增大；只有适当推迟喷油时间，即减小喷油提前角，可使着火延迟期延长期变短，燃烧噪声减小。 改进燃烧室结构形状和参数柴油机工作过程的好坏主要取决于燃油喷射、气流运动和燃烧室

8、形状三方面的配合是否合理。因此，燃烧室的结构形状与混合气的形成和燃烧有密切关系，它不但直接影响柴油机的性能，而且影响着火延迟期、压力升高率，从而影响燃烧噪声。根据混合气的形成及燃烧精通结构的特点，柴油机的燃烧室分为直喷式和分隔式两大类：A 直喷式又分开式、半分开式和球形燃烧室等B 分隔式分涡流室和预燃室。在其它条件相同的情况下，直喷式燃烧室中的球形和斜置圆桶形燃烧室的燃烧噪声最低，分隔式燃烧室的噪声一般较低。而形直喷式燃烧室（半分开式）和浅盆形直喷式燃烧室（开式）的燃烧噪声最大。调节燃烧室结构参数也可降低燃烧噪声。例如：在涡流室式发动机中喷油嘴的喷油方向愈偏离涡流室中心而指向涡流下游，附着于燃

9、烧室壁面的燃料就愈多，燃烧也愈平静；另外增加涡流室喷孔面积比也可减少噪声。 调节喷油系喷油率对燃烧噪声的影响非常大，试验表明，喷油率提高一倍，燃烧噪声就会增加6dB，因此用减少喷油泵供油率的方法来减少燃烧噪声，但应注意高速性能的恶化和增加怠速噪声的问题。 提高废气再循环率和进气节流提高废气再循环率可减小燃烧率，使发动机运转平稳，因此对降低燃烧噪声起到明显作用。而进气节流可使气缸内的压力降低和着火时间推迟，因此进气节流不但能降低噪声，而且还能减少柴油机所特有的角速度波动和横向摆振。 采用增压技术柴油机增压后进入气缸的空气充量密度增加，使压缩终了时气缸内的温度和压力增高，改善了混合气的着火条件，使

10、着火延迟期缩短。增压压力越高，着火延迟期越短，使压力升高率越小，从而降低燃烧噪声越多。试验证明，增压可使直喷式柴油机燃烧噪声降低23Db。 提高压缩比提高压缩比可提高压缩终了的温度和压力，使燃料着火的物理、化学准备阶段得以改善，从而缩短着火延迟期，降低压力升高率，降低燃烧噪声；但压缩比增大使气缸内压力增加，会让活塞敲击声增大，因此，提高压缩比不会使发动机的总噪声有很大的降低。改善燃油品质燃油品质不同，喷入燃烧室后所进行着火前的物理、化学准备过程就不同，导致着火延迟时间不同。十六烷值高的燃料着火延迟较短，压力升高率低，燃烧过程柔和。故而，应采用十六烷值高的燃料。除采取上述措施改进燃烧过程外，还应

11、在燃烧激发力的辐射和传播途径上采取措施，增加发动机结构对燃烧噪声的衰减，尤其是对中、高频成分的衰减。具体的措施有：提高机体及缸套的刚性，采用隔振隔声措施，减少活塞、曲柄连杆机构各部分的间隙，增加油膜厚度，在保持功率的前提下采用较小的缸径，增加缸数或采用较大的S/D值，改变薄壁零件（如油底壳）的材料和附加阻尼。3 发动机的机械噪声一活塞敲击噪声及控制活塞对气缸壁的敲击,通常是发动机最大的机械噪声源。敲击的强度主要取决于气缸的最高爆发压力之间的间隙。因此该噪声既和燃烧有关，又和发动机活塞的具体结构有关。 活塞敲击噪声产生原因：活塞对缸壁的敲击，根本原因在于它们之间存在间隙且往复运动的活塞所承受的侧

12、向力发生方向突变。如下图所示： 当作用在活塞上的气体压力、惯性力和摩擦力发生周期性变化时，活塞在曲轴的旋转平面内将受到一个呈周期性变化的侧向力的作用，此力在上、下止点改变方向，从一侧向另一侧作横向运动，在上止点由右向左，在下止点方向相反。在发动机的高速运转时，活塞的这种横向运动的速度很高。由于活塞与缸壁这间有间隙，就形成了对缸壁的强烈冲击。 影响活塞敲击噪声的因素：很多，如活塞间隙、活塞销孔的偏移、活塞高度、活塞环数、缸套厚度、润滑条件、发动机转速和气缸直径等。 降低活塞敲击噪声的措施：根据影响其因素，常采用以下几点措施：A减小活塞与缸壁的间隙 减小间隙可以减小甚至消除活塞横向运动的位移量，减

13、轻或避免活塞对缸壁的冲击碰撞，达到降噪目的。B活塞销孔中心偏移 如上图b所示，将活塞销孔的位置向左偏离活塞中心线。在压缩行程终了时，活塞靠在气缸的右侧壁，由于中心左偏量i的存在，在压力F的作用下，活塞绕活塞销旋转，使裙部下端先靠到左侧缸壁上，进而再以左下端点为支点，绕其旋转并逐渐全部靠向左侧。这样，活塞向左的横向运动方式由原来的整体冲击变为平滑的过渡，从而起到显著的降噪作用。C增加活塞表面的振动阻尼 在活塞裙部表面覆盖一层可塑性材料，增加振动阻尼，从而缓冲和吸收活塞敲击的能量，降低活塞高击噪声。二配气机构噪声及控制发动机配气机构也是重要的机械噪声源。由于配气机构的零件多、刚性差，易于激发振动和

14、噪声。凸轮和挺杆间的摩擦振动、气门的不规则运动、摇臂撞击气杆尾部以及气门落座时的冲击等均会发出噪声。产生噪声的原因： A发动机低转速时，气门机构的惯性力不高，可将其视为多刚体系统，噪声主要源于刚体间的摩擦和碰撞。大的噪声出现在凸轮顶部上推从动杆的时刻，在气门开启和关闭时刻附近亦有较大的噪声。气门开启噪声主要是由施加于气门机构上的撞击力造成的，而气门关闭噪声则是由气门落座时的冲击产生的。气门的噪声级与气门运动的速度成正比。B发动机高转速时，气门机构的惯性相当大，使整个机构产生振动。气门机构（弹性系统）工作时各零件的弹性变形会使位于传动链末端气门处的运动产生很大的畸变，造成气门运动有时迟后于挺杆，

15、有时超前于挺杆，使传动链出现脱节，气门开闭不正常，产生“飞脱”和“反弹”等不规则运动现象。发动机的高速运转加剧了这种不规则运动，增加气门撞击的次数和强度，产生强烈的噪声。因此，高速时配气机构的噪声主要与气门的不规则运动有关。 影响因素：主要是凸轮型线、气门杆间隙和配气机构的刚度。 应采取的措施： 减小气门间隙 减小间隙可减小因间隙存在而产生的撞击，从而减小噪声 提高凸轮加工精度和减小表面粗糙度值 提高配气机构刚度 提高配气机构传动链的各元件的及其支承座的刚度，可使其固有频率增高，减小振动，缩小气门运动的畸变，达到降噪目的。 减轻驱动元件重量 在相同发动机转速下，减轻驱动元件重量就减小了其惯性力

16、，降低了配气机构所激发的振动和噪声。 选用性能优良的凸轮型线 设计凸轮型线时，除保证气门最大升程、气门运动规律和最佳配气正时外，还要使挺杆在凸轮型线缓冲范围内的运动速度很小，从而减小气门在始升或落座时的速度，降低因撞击而产生的噪声。三供油系噪声喷油系统是柴油机的噪声源之一。其主要成分在几千赫兹以上的高频区域内，在发动机的某些部位，人耳对它们往往清晰可辨，它也是发动机噪声不可忽略的噪声源。 产生原因：是由喷油泵和高压油管系统的振动引起的，主要是由周期性变化的柱塞上部的燃油压力、高压油管内的燃油压力以及发动机往复运动惯性力激发泵体自身振动而引起的，其大小与发动机转速、泵内燃油压力、供油量及泵的结构

17、有关。试验表明：当凸轮轴转速增加一倍，喷油泵噪声约增815dB，燃油压力由0增至150MPa时，噪声仅增34dB，说明供油量对喷油泵噪声影响较小。提高喷油泵的刚性，采用单体泵及选用损耗系数较大的材料作泵体，可减小因泵体振动产生的噪声。可分为流体噪声和机械噪声。A流体噪声包括： 液压泵压力脉动激发的噪声。这种压力脉动将激励泵体产生振动和噪声，同时还将使燃油产生很大的加速度，从而冲击管壁而激发噪声。 空穴现象激发的噪声。当油路中高压力急速脉动的情况下，油中含有空气会不断地形成气泡又破灭，形成所谓空穴噪声。 喷油系统管道的共振噪声。当油管中供油压力脉动的频率接近或等于管道系统的固有频率时，引起共振，

18、激发噪声。B机械噪声包括：喷油泵凸轮和滚轮体之间的周期性冲击和摩擦，特别是当恢复弹簧的固有频率和这种周期性的冲击接近时，会产生共振，使噪声加剧。4 发动机的空气动力噪声发动机空气动力噪声包括：进气噪声、排气噪声和风扇噪声。一 进气噪声及其控制 进气噪声：进气门周期性开闭引起进气管道内压力起伏变化而形成的空气动力性噪声。 对某些发动机而言，进气噪声有时比发动机本体噪声高出5dB左右，成为仅次于排气噪声的主要声源。 产生原因：A当进气阀突然关闭时，必将引起进气管道中空气压力和速度的波动，这种波动由气门处以压缩波和稀疏波的形式沿着管道向远方传播，并在管道开口端和固定壁面端（关闭的气门）之间产生多次反

19、射，在此期间进气管道中的气流柱由于振动会产生一定的波动噪声。B当进气阀开启时，活塞由上止点下行吸气，其速度由零变到最大值25m/s左右，邻近活塞的气体分子必然以同样的速度运动，在进气管内会产生一个压力脉冲，从而形成强烈的脉冲噪声。另一方面，在进气进程中气流高速流过进气门流通截面，会形成强烈的涡流噪声，其主要频率成分在10002000Hz范围内。 进气噪声的大小与进气方式、进气门结构、缸径、凸轮型线等设计因素有关。对同一台发动机而言，进气噪声主要受转速影响，转速增加一倍，进气噪声增加1018dB。其原因在于：转速增加使进气管道中的气流速度增加，同时使上述的波动噪声、脉冲噪声和涡流噪声加剧。采取的

20、措施：A安装空气滤清器B设置进气消声器二排气噪声及其控制排气噪声：当发动机的排气阀门突然开启后，废气会以很高的速度冲出，经排气管冲入大气，是一十分复杂而不稳定的过程。在此进程中产生噪声为排气噪声。其中以废气通过气阀时产生的涡流噪声最强烈。排气噪声的基频是发动机的发火频率，在整个排气噪声频谱中呈现出基频及其高次谐波的延伸。发动机排气噪声的频率（Hz）按下式计算：fGn60j其中：k谐波次； i气缸数； n发动机曲轴转速r/min 冲程系数 ：二冲程发动机=1， 四冲程发动机=2根据周期性信号展开为付立叶级数的一般规律知，随着谐波次数千k值的增加，其幅值将迅速降低，即高谐次的排气噪声声级将迅速降低

21、。 除上述噪声外，排气噪声与进气噪声类似，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处的紊流噪声等，此外，排气噪声还包括废气喷注和冲出噪声。在同等条件下，柴油机的排气噪声比汽油机的大，二冲程发动机的比四冲程发动机的大。发动机排气噪声呈明显的低频特性，噪声级的大小与发动机功率、排量、转速、平均有效压力以及排气口形状、尺寸等因素有直接关系。大量试验表明，排气噪声随排量、转速、功率、平均有效压力的增加而提高。对同一台发动机来说，影响排气噪声最重要的因素是发动机转速及负荷。试验表明，发动机转速增加一倍，空负荷排气噪声增加1014dB，而全负荷的仅增加59dB

22、。综合测量的试验数据得出排气噪声（dB）与发动机转速、平均有效压力和排量的关系为：四冲程柴油机L=28lg n + 20lg pme + 15lg VH + K1四冲程汽油机L=25lg n + 20lg pme + 13lg VH + K2其中：n发动机转速，r/min；pme平均有效压力，100kPa； VH发动机排量，L； K1、K2与发动机结构有关的常数。控制排气噪声的措施： A对噪声源本身采取措施：从排气噪声的发生机理分析入手，在不降低发动机性能、不对排气系统作大改动的前提下，采取措施： 改进排气歧管的布置，使吹过管口的气流方向与该管的轴线夹角保持在最不易策动该管发生共振的角度范围内

23、。 合理设计各歧管的长度，使管的声共振频率错开。 使各排气歧管管口及各管之间连接处都有较大的过渡圆角，减小断面突变，避免管口存在尖锐的边缘，以减弱声共振作用。 降低排气门杆、气门、歧管和排气道内壁面的表面粗糙度值，以减小紊流附面层中的涡流强度。 在保证排气门刚度和强度和条件下，尽可能减小排气门杆直径。B采用排气消声器和减小由排气歧管传来的结构振动： 排气消声器是普遍采用的最有效的降噪手段。 为控制排气歧管的结构振动，可改进排气歧管结构以获得适宜的振动传递特性，或对排气歧管采取隔振措施，均可控制振动、降低噪声。三风扇噪声风扇噪声由旋转噪声和涡流噪声组成。 旋转噪声（又叫叶片噪声）是由于旋转着的叶

24、片周期性地切割空气，引起空气的压力脉动而产生的。其基频（Hz）为： Fl其中：n风扇转速，r/min； Z叶片数 涡流噪声：风扇转动使周围气体产生涡流，此涡流由于沾滞力的作用又分裂成一系列分离的小涡流。这些涡流及其分裂过程使空气发生扰动，形成压缩与稀疏过程，从而产生涡流噪声。其频谱峰的频率为：fmax=k 其中：v风扇圆周速度，m/s；d叶片在气流入射方向上的厚度，m； k=0.150.22 常数 显然，fmax与V正比，但旋转叶片上的圆围速度随与圆心距离不同而连续变化，所以涡流噪声呈明显的连续谱特征。风扇噪声随转速增加而迅速提高，转速提高一倍，声级增加1117dB。通常在低转速时，风扇噪声比

25、发动机本体噪声低得多，但在高转速时，风扇噪声往往成主要甚至最大的噪声源。 控制风扇噪声的措施： 选择适当的风扇与散热器之间的距离。一般取100200，能很好地发挥风扇的冷却能力，又能使噪声最小。 改进风扇叶片形状，使之有较好的流线型和合适的弯曲角度，降低其附近的涡流强度，达到控制噪声的目的。 试验表明，叶片材料对其噪声有一定的影响，铸铝叶片比冲压钢板的噪声小，而有机合成材料叶片比金属的噪声小。 设置风扇离合器，使之在必要的时候工作，不仅可减少发动机功率损耗和使发动机经常处在适宜的温度下工作，而且起到降噪的作用。 令叶片非均匀分布。由于叶片均匀分布的风扇，往往会产生一些声压级很高的有调成分，采用

26、非均匀分布，可避免这种情形。例如：四叶片风扇的叶片间周夹角布置为70和110，则可有效降低风扇噪声谱中那些突出的线状尖峰，使噪声谱变得较为平坦，从而起到降噪作用。5发动机表面辐射噪声及其控制发动机的燃烧激振力和机械激振力通过各个结构零件传递到发动机的外表面上，形成表面的振动响应。发动机表面的振动又激发相邻空气介质质点的振动，形成声波向外辐射，即发动机的表面辐射噪声。为使发动机表面辐射噪声减小除了在燃烧激振力和机械激振力的产生根源上采取措施之外，还要在这此激振力的传递途径上和表面辐射噪声的效率方面采取措施，最终达到有效控制发动机噪声的目的。为此，需要研究激振力和结构响应之间的关系、表面振动与辐射

27、噪声之间的关系以及发动机表面噪声的分布状况等方面的问题。发动机结构为一复杂的机械系统，可视为多自由度振动系统，其激振力和结构响应之间的关系可通过脉冲响应函数来确定，也可通过有限元计算或试验模态分析的方法来确定发动机结构的主要阶次模态参数，其中，固有频率和振型对控制发动机和噪声有特别重要的意义。因为结构以某一阶模态振动时，将在其辐射噪声频谱上出现下一个峰值。若峰值过高，则将对整个结构辐射噪声的强度产生较大影响，此时可考虑根据该阶振动的形状采取相应的措施，以改变该阶模态的固有频率、阻尼、刚度和质量分配等，使结构的固有频率向不易策动共振的区域。表面辐射噪声可用表面振动速度或速度平均均方值来表示，在近

28、似关系Lp=20lg（0c0）+10lgv2+10lg+10lg -10lgp0其中：LP测量表面声压级，dB； 0c0空气介质的特性阻抗，Pas/mv2表面振动的时间空间平均速度的均方值，m2/s2=WR/WP辐射系数，与辐射表面的结构型式、振动频率及振型等有关； WR表面辐射声功率、，W；WP表面振动功率，W； S、A规定声场中的表面积和振动表面积，m2； P0=210-5Pa参考声压。由于控制发动机表面噪声受发动机工作原理和性能要求方面的限制，在技术上难以采取降噪措施，即便采取措施，降噪也很有限。实践表明，在结构上阻断激振力的传递或降低表面声辐射效率，可大幅度地降低表面辐射噪声，有效控制

29、发动机噪声。其具体措施为增加结构刚度和阻尼，减少辐射表面面积。下面是发动机表面辐射噪声的几个结构响应和控制措施： 缸体曲轴箱其刚度较差，振动较大，是表面噪声辐射的主要部分，同时其振动又传给壳体等重要的辐射噪声表面，使振动加剧。因而是控制表面辐射噪声的基本途径。产生辐射噪声的具体原因：当缸体曲轴箱按某阶振型振动时，其壁面呈弯曲状的振动，从而产生噪声。控制措施：通过增加壁厚、加肋、改进曲轴箱结构、增加中隔板及采用整体式轴承梁或轴承座等方法来提高其刚度，使结构固有频率升高到结构衰减系数较大的区域，从而达到降噪的目的。 罩壳类零件 具有壁薄和表面平而大的特点，是主要的表面辐射噪声源。控制措施： 增强其

30、刚度，提高其固有频率。 敷贴阻尼材料。 固定在发动机上的各种盖板 控制措施： 隔振：在其间使用隔振层 涂加阻尼材料。除以上措施之外，还可对发动机整机或部分构件采用隔声措施，以满足日益严格的噪声控制法规的要求。常用的隔声方法有局部隔声、全封闭整体隔声罩和隧道式隔声罩等。 6发动机噪声的预估影响发动机噪声的因素很多，但它主要决定于发动机的转速和缸径。发动机噪声的A声级有以下估算公式：四冲程、自然吸气柴油机 LA= 30 lg N + 50 lg B 51.5 dB四冲程、涡轮增压柴油机 LA= 40 lg N + 50 lg B 86.5 dB二冲程柴油机 LA= 40 lg N + 50 lg

31、B 80 dB对置活塞式发动机 LA= 40 lg N + 50 lg（ B）80 dB汽油机LA= 50 lg N + K dB以上各式中：N发动机转数，（rad/min） B缸径，（） K常数注：上述声压级的测点与发动机表面的距离约为1m首先来看看发动机： 发动机是多声源的复杂动力机械，按照噪声辐射的方式来分，可把发动机的主要噪声源分为直接向大气辐射和通过发动机表面向外辐射两大类。 直接向大气辐射的噪声源有进气噪声、排气噪声和风扇噪声。它们是由气流的振动而产生的空气动力噪声。柴油机进气系统中的增压器及扫气泵的噪声，也包括在进气噪声中。 发动机表面向外辐射的噪声，是发动机工作时，内部结构的振

32、动而产生的噪声，通过发动机的外表面以及与发动机外表面刚性连接的零部件的振动向大气辐射的，因此叫做发动机的表面噪声。发动机的表面噪声，根据产生的机理，可分为燃烧噪声和机械噪声。 燃烧噪声，是发动机工作时，气缸内周期性变化的气体压力的作用而产生的。它主要由发动机的燃烧方式和燃烧速度来决定。 机械噪声，是发动机工作时，各运动件之间以及运动件与固定件之间由周期性变化的机械作用力的作用而产生的。它与激发力的大小、运动件的结构等因素有关。 应该指出的是，燃烧噪声和机械噪声是很难严格区分的。部分机械噪声也是发动机气缸内燃烧间接激发的噪声，例如气缸内燃烧所形成的压力振动通过缸盖、活塞连秆曲轴机体向外辐射的噪声

33、也是由燃烧激发。将活塞对缸套的敲击、正时齿轮、配气机构、油泵系统等运动件之间机械撞击所产生的振动激发的噪声叫做机械噪声。 发动机的型式不同，其各噪声源所占发动机总噪声的比例也不同。柴油机的主要噪声源是燃烧噪声，汽油机的主要噪声源是进、排气噪声和配气机构噪声；风扇噪声在风冷汽油机中是主要噪声源之一。l）燃烧噪声 四冲程发动机工作循环由进气、压缩、燃烧和排气行程构成，从点火开始到燃烧结束期间是燃烧噪声的主要产生期，快速燃烧冲击和燃烧压力振荡构成了气缸内压力谱的中高频分量。燃烧噪声是具有一定带宽的连续频率成份，在总噪声的中高频段占有相当比重。一般来说柴油机缸内压力较高，且压力增长率最大值远高于汽油机

34、，所以柴油机的燃烧噪声远高于汽油机。 2）进气噪声 进气噪声是发动机的主要空气动力噪声之一，它是由进气门的周期性开启与闭合而产生的压力起伏变化而形成的。当进气门开启时，在进气管中产生一个压力脉冲，而随着活塞的继续运动，它受到阻尼；当进气门关闭时，同样产生一个有一定持续时间的压力脉冲。于是产生了周期性的进气噪声。其噪声频率成分主要集中在 200 HZ以下的低频范围。与此同时，当气流以高速流经进气门流通截面时，产生湍流脱体，导致高频噪声的产生，由于进气门通流截面是不断变化的，因此湍流噪声具有一定的频率范围，主要集中在 1000 HZ以上的高频范围。进气管空气柱的固有频率与周期性进气噪声的主要频率相

35、一致时，空气柱的共振噪声在进气噪声中也会较为突出。 3）排气噪声 排气噪声是发动机噪声中最主要的噪声源，其噪声一般要比发动机整机噪声高出1015dB（A）。发动机排气属高温（8001000D）、高压（3个大气压）气体。排气过程一般分为两个阶段，即自由排气阶段和强制排气阶段。发动机废气从排气门高速冲出，沿着排气歧管进入消声器，最后从尾管排入大气，在这一过程中产生了宽频带的排气噪声。 排气噪声包含了复杂的噪声成分：以单位时间内排气次数为基频的排气噪声，其基频可由下式计算：fGn60j 式中G为气缸数；n为转速；j为冲程系数数，四冲程j2，二冲程j1； 排气管内气柱共振噪声，其频率可由下式计算： f

36、（2i12）（c/l），式中 c为当地声速， l为气柱长度， i为 l，2，3等； 还有排气歧管处的气流吹气噪声；废气喷注和冲击噪声；气缸的共振噪声；卡门涡流噪声及排气系统内部的湍流噪声等都在排气噪声中占有一定比例。 影响发动机排气噪声的主要因素有：气缸压力、排气门直径、发动机排量及排气问开启特性等。对同一台发动机来说，发动机转速和负荷是影响其排气噪声的最主要因素。4）摩擦振动噪声凸轮和摇臂（或挺柱）之间在很大的正压力下进行相对滑移，因此存在很大的摩擦力。这种摩擦力可激发起摩擦振动产生噪声。一般情况下，这种噪声分布在很广的频率范围，属于宽频带噪声。 5）气门杆与摇臂的撞击噪声由于发动机可达很高

37、的工作温度，必须考虑配气机构各个传动零件的热膨胀。未采用液压挺柱的配气机构中，常温下在气门杆与摇臂之间必须留有气门间隙。开启气门时，摇臂越过气门间隙才能压迫气门杆运动，这就产生了撞击发出噪声，其噪声的基频可通过下式计算得到： f Gnj/60 式中，G为发动机的气缸数； n为发动机的转速； j为行程系数，四行程汽油机j2。6）气门落座噪声 打开的气门依靠弹簧的作用力回复到关闭状态，在这种强大的作用力下，气门与气门座将产生撞击，发出噪声。其基频也可由fGnj/60计算得到，式中各符号意义同上；其频谱峰值出现在气门座缸盖系统的固有频率附近。7）机体表面辐射噪声发动机每一个零件都是一种结构，都会在激振力的作用下发生振动。振动的结构表面会辐射噪声，故称为机体表面辐射噪声。无论是发动机的燃烧噪声，还是机械噪声最终都要通过发动机表面振动来辐射。现代发动机表面辐射噪声的能量主要集中在1600Hz 到 2000Hz。因为发动机很多主要的噪声来源都与发动机的缸数有关系，缸数不同，一个周期内的谐次波不同，从而导致产生阶次的特点，也就是主频与发动机转速之间的关系。