內燃機噪聲控制技術的發展探尋

何炳才 朱柳明

廣西玉柴機器股份有限公司 廣西玉林 537005

目前，我國汽車噪聲污染主要來自內燃機的噪聲，為了盡可能減少汽車噪聲污染帶來的危害，人們要有效控制內燃機的噪聲。目前，我國內燃機噪聲的控制水平與發達國家相比有一定的差距。并且我國汽車噪聲控制標準在逐漸提升，內燃機噪聲問題越來越受到相關部門和人員的重視，無論是發達國家，還是發展中國家都十分重視內燃機噪聲的控制工作。并且世界各國對于噪聲的控制越來越嚴格，這在一定程度上推動了內燃機噪聲控制技術的不斷發展。

1 內燃機噪聲產生的原理

1.1 機械噪聲

在保持內燃機動平衡和有效控制內燃機的空氣動力噪聲的前提下，主要的噪聲來源包括附件的振動噪聲、配氣機構噪聲和活塞敲擊噪聲這三個方面，其中氣缸內最高燃燒壓力和活塞與缸套之間的縫隙距離直接影響著著活塞敲擊噪聲的大小，這種噪聲除了與內部結構有關，還與內燃機的燃燒有密切的關系。如果配件機構的零件過多，那么它的剛度就會較差，這樣很容易激發出很大的噪聲和震動聲。當內燃機處于低速運轉的狀態時，氣門開和關時的撞擊，動件和凸輪頂部摩擦振動產生的聲音是它主要的噪聲來源，噪聲的成分和大小與氣門-缸蓋系統的固有頻率有著一定的關系。齒輪傳動系統和噴油系統是內燃機重要的組成部分，其中，噴油系統的主要噪聲來源是噴油泵和高壓油管系統振動。齒輪傳動系統的主要噪聲來源是齒輪軸轉動的頻率調制齒合頻率產生的低頻噪聲和齒輪撞擊產生的高頻噪聲。

1.2 燃燒噪聲

在一般情況下，氣缸內氣體壓力的變化是燃燒噪聲主要的來源，它包含由沖擊波引發的氣體的高頻振動和由氣缸內壓力劇變引起的動力載荷。燃燒噪聲具體的表現形式如下幾點：首先是低頻氣體壓力振動。在保證氣缸內氣體壓力具有穩定性的情況下，會產生特定的、有規律的周期變化，然后形成與內燃機轉動頻率有一定關系的氣體壓力振動激勵，在這種激勵的強迫下，內燃機氣缸內所有連接部件會產生振動。其次是中頻結構振動，氣缸內壓力的變化會沖擊到氣缸內部所有連接的部件，這時各個部件就會發生振動，進而產生噪聲[1]。中頻結構振動的頻率成分主要表現在中頻階段，并且壓力升高率越高，頻率就會越大。最后是高頻壓力波，在內燃機滯燃期間，火焰會慢慢，變大然后擴散，然后傳出具有一定沖擊力的壓力波，進而形成高頻振動，一般情況下這種高頻振動大于等于

10 00Hz以上。

2 內燃機噪聲控制方法

根據內燃機噪聲產生的機理，我們可以將噪聲的控制技術分為三種：第一種是控制噪聲源；第二種是控制噪聲傳播的途徑；第三種是保護噪聲接受者。

2.1 控制噪聲源

內燃機中的各個部件都具有一定的運動慣性，并且會受到相關氣體壓力的影響，進而產生具有周期性的變化，出現振動的情況。一旦內燃機中的各個部件都發生了振動，那么各個部件相互撞擊會引發較大的噪聲。內燃機中產生噪聲的主要部件是曲柄連桿機構等運動的機件，當其撞到缸套時產生的噪聲較大。除此之外，軸承和缸體內部的撞擊也會產生噪聲，凸輪間與配氣機構內部挺柱、氣門座間與氣門之間的撞擊會產生噪聲，配氣機構、噴油系統、正時齒輪等運動間之間的強烈撞擊會產生噪聲，綜上所述，我們可以將由機械撞擊產生的振動最終激發出噪聲稱為機械噪聲。

為了有效控制曲柄鏈機構撞擊產生的噪聲，相關工作人員可以從改變壁缸和活塞之間相對運動的條件入手，縮小活塞與壁缸之間的距離，設計科學合理的活塞群部機構等。除此之外，為了有效控制噪聲，相關工作人員可以增加活塞的高度，盡量減小壁缸與活塞撞擊時的承壓面積，增加缸套厚度，進而有效的降低活塞敲擊的噪聲。同時，要使用是適量的潤滑油，從而保證良好的潤滑性，降低撞擊后摩擦的噪聲[2]。為了有效降低傳動齒輪的噪聲，相關工作人員要選擇合理的齒輪型式，使用相優化齒輪參數，并且使用科學合理的加工方法，同時，減少齒輪側向的間隙，使用正時皮帶傳動有效的替代正時齒輪傳動，大幅度的降低噪聲。

2.2 有效控制噪聲的傳播措施

控制噪聲的傳播途徑是在噪聲輸出的途徑上有效控制噪聲。首先，可以使用消聲器來降低內燃氣空氣動力噪聲。其次，有效的隔聲，利用一些堅實的材料和結構等等，將發動機表面的聲輻射包裹起來，有效隔離噪聲傳播的途徑，一般情況下，人們會使用隔聲罩和隔聲壁板等[3]。再次，有效的減振和隔振，發動機的外部部件和承載結構會使用橡膠、彈簧等各種減振的元件有效減少振動力的傳播，使用損耗系數較大的阻尼材料全面覆蓋振動表面。最后，有效吸聲，在噪聲發出機器上覆蓋可以有效吸收聲能是材料和結構會有效的阻斷噪聲的傳播，減少接受者受到的聲能，進而降低噪聲。

在研究控制噪聲傳播途徑時，主要對聲學材料和進排氣技術進行研究，隔聲罩板在一般情況下會使用鋁板、不銹鋼板等材料。新型的阻尼材料可以有效滿足機械性能的要求，吸收不同頻率的噪聲。

3 結語

目前，為了有效保證人們的生活水平和質量，噪聲法規越來越嚴格，為了符合噪聲法規的要求，世界各國在不斷探索和研究內燃機噪聲控制技術，并且積極開發和使用低噪聲內燃機。在降低噪聲時從內燃機噪聲的噪聲源、輻射表面、傳播途徑等方面入手，明確降低噪聲的最終目的。在內燃機總體設計和開發的階段，相關技術人員要使用一定的解決辦法，滿足內燃機在質量、性能、噪聲等方面的需求。