发动机噪声就是指直接从发动机机体及其主要附件向空间传出的声音,这种噪声随发动机机型和转速等情况的不同而不同。
一、汽车发动机噪声产生的原因分析
(一)发动机气缸内的气体燃烧会产生燃烧噪声。汽车发动机气缸内周期变化的气体压力发生相互作用后就会产生燃烧噪声,气体燃烧的方式和燃烧的速度决定了燃烧噪声的大小。在汽油发动机中如果发生爆燃或其他不正常燃烧时就会产生较大的燃烧噪声,而如果在柴油发动机燃烧室内气压上升过快,引起发动机各部件振动也会产生噪声。但是通常来说,柴油发动机机噪声比汽油发动机的噪声要大很多。
(二)汽车发动机机械本身运动产生机械噪声。机械噪声主要是由于发动机的各运动件之间以及运动件与固定件之间周期性变化而产生的,主要有活塞敲击噪声和气门机械噪声等几大类。首先是活塞敲击噪声。汽车发动机运转时,活塞在不停的上下止横向移动形成活塞对缸壁的不断敲击,这个敲击声就是活塞敲击噪声。其次是传动齿轮噪声。汽车发动机传动齿轮的噪声是发动机内部的齿轮啮合过程中齿与齿之间的撞击和摩擦产生的。再次就是曲轴的扭转振动也会破坏齿轮的正常啮合而产生出机械噪声。最后是配气机构噪声。汽车发动机的配气机构中零件众多,众多的零件在运动中很容易会引起振动和噪声,包括气门和气门座的撞击,由气门间隙引起的传动撞击和高速时气门不规则运动引起的机械噪声。
(三)汽车发动机维持正常工作所需要的空气动力噪声。空气动力噪声是指由于发动机运转的时候的气体扰动以及气体和其他物体相互作用而产生的噪声。首先是进气噪声。汽车发动机在工作时。高速循环的气流经空气滤清器进入气缸,那么在这个气流流动过程中会产生一种强烈的噪声,这种噪声被称为空气动力噪声,该噪声是仅次于排气噪声的主要噪声源。其次是排气噪声。可以说排气噪声是汽车及发动机中能量最大,也是最主要的噪声来源,这个噪声甚至往比发动机整机噪声都高10dB(A)-15dB(A),主要是指发动机废气以脉冲形式从排气门缝隙排出时会形成能量很高和频率很复杂的噪声。最后是风扇噪声。风扇噪声是发动机中不可小看的噪声源,如果是风冷发动机这类噪声就更为突出,特别是在高速全负荷运转时噪声是非常大的。
二、汽车发动机噪声控制对策研究
(一)对发动机气缸内的气体燃烧产生的燃烧噪声的控制对策。一是采用隔热活塞装置以便能有效提高燃烧室壁温度,有效缩短滞燃期,从而降低燃烧噪声。二是通过提高压缩比和采用废气再循环技术可大大降低柴油发动机的燃烧噪声。三是可以采用双弹簧喷油阀实现预喷功能,也就是说将原需要一个循环一次喷完的燃油分两次来喷,这样可大大减少滞燃期内积聚的可燃混合气数量,有效抑制空气和燃料混合气的形成,从而可以有效抑制燃烧噪声。四是采用增压措施。如果是柴油发动机,在增压后可以有效改善混合气的着火条件,可以使着火延迟期缩短,从而使柴发动机油机运转平稳,最终实现噪声降低的目的。五是可以通过减小供油提前角来降低噪声。如果做到供油提前角小,喷油时间就会延迟,气缸内温度和压力条件会让燃油瞬间雾化达到着火点,也就缩短了滞燃期,从而可使燃烧噪声减小。六是可以通过选用十六烷值高的燃料来延迟着火期,从而影响在着火延迟期内形成的可燃混合气数量,最后达到减小燃烧噪声的目的。
(二)对汽车发动机机械本身运动产生机械噪声的控制对策。首先是对活塞敲击噪声的控制。可以采取活塞销孔偏置的方法降低噪声,也就是说将活塞销孔适当地朝主推力面偏移1-2mm,还可以采用在活塞裙部开横向隔热槽的方法来减小活塞40℃冷态配缸间隙,从而降低噪声;另外通过增加缸套的刚度,不但可以有效降低活塞的敲击声,而且也可以降低因活塞与缸壁摩擦而产生的机械噪声。还有个办法就是通过改善活塞和气缸壁之间的润滑程度也可以减小活塞敲击噪声。其次是对传动齿轮噪声的控制。可以通过提高齿轮加工精度,减小齿轮啮合间隙来降低齿轮啮合传动噪声。有目的的采用如高阻尼的工程塑料齿轮来代替原钢制齿轮也可以降低噪声,另外齿轮传动系位置的合理布局也可有效减少曲轴系扭振对齿轮振动的影响,还有一个方法就是用正时齿形同步带传动代替正时齿轮转动,也可明显降低噪声。
(三)对汽车发动机维持正常工作所需要的空气动力噪声的控制。首先可以通过合理的设计和选用空气滤清器以减少进气系统内压力脉动的强度和气门通道处的涡流强度来降低进气噪声。其次可以通过合理设计排气管的长度与形状避免气流产生共振和减少涡流或者采用高消声技术和使用低功率损耗及宽消声频率范围的排气消声器来实现对发动机排气噪声的控制。最后是对风扇噪声的控制。可以通过在保证冷却风量和风压的前提下适当控制风扇转速来降低噪声,也可以采用叶片不均匀分布的风扇来减弱噪声频谱,这样也可以有效降低风扇噪声;另外如果能用塑料风扇代替钢板风扇也可以有效降低噪声;还有一种措施就是给发动机装用风扇离合器,这样不但可使内燃机经常处在适宜温度下工作以减少功率消耗,而且还能达到降噪的良好效果,最后如果能合理布置和设计风扇和散热器系统也是可以做到有效降低发动机风扇噪声的目的。