内燃机噪声识别及控制技术研究

内燃机噪声识别及控制技术研究

叶双超 

广西玉柴机器股份有限公司工程研究院 广西南宁市530000

　摘要：目前大部分汽车动力来源主要依靠内燃机，虽然汽车仅仅是内燃机运用领域的一小部分，但是在内燃机工作过程中仍然会伴随着严重的噪声污染，这就对人们日常生活造成很多不便，因此目前很多科研人员针对内燃机噪声产生原因和传播途径不断进行噪声识别以及控制技术的研究，希望找到不影响内燃机正常工作情况下的降低噪声分贝新技术，所以本文将以内燃机噪声识别及控制技术研究为主题展开讨论。

　　关键词：内燃机噪声；识别技术；噪声控制

　　引言

　　目前人们生活条件不断改善，很多家庭都配备了汽车，但汽车内燃机产生的噪声对人们生活影响越来越严重，所以世界很多国家开始对降低内燃机噪声并对噪声控制技术展开进一步研究，本文将以内燃机工作原理为基础进行噪声识别技术分析，常见的噪声识别技术有以下几种，近场声压法、封闭法、声通道法、振动测量法，下面将对噪声控制及产生原因进行深入分析。

　　1内燃机噪声常见识别技术

　　1.1近场声压法

　　近场声压法是对内燃机噪声等级进行分析，原理是对内燃机近场振动表面声压级进行测量。

　　1.2封闭法

　　封闭法是人们对内燃机噪声测量的传统方法，由于其工作环境必须保证无声，所以需要将测试对象转移到消声室中，并且需要使用隔音效果好的金属材料将内燃机测试部分以外发声部分进行封闭，然后进行噪声等级测量。

　　1.3振动测量法

　　振动测量法是根据内燃机外表面振动速度来确定内燃机噪声辐射功率。声强测量法目前有两类，一类是互谱表面声强法，一类是自谱表面声强法。

　　1.4自谱表面声强法

　　目前，人们大多使用自谱表面声强法。这是因为互谱表面声强法容易受到内燃机通道相位差影响，所以在实际运用中容易出现误差。而自谱表面声强法将通道相位差影响考虑进去，所以目前科研人员更倾向于对自谱表面声强法进行下一步完善与创新。

　　1.5复式声强法

如果要对内燃机普通声强和无功声强都进行测量一般会选择复式声强法。声场外传播的能量通过有功声强来表示，不向外传播的能量通过无功声强来表示。一般来说无功声强对受声场影响较小，但是可以根据声源特性产生良好反应，如果要对声源进行分析及辨别，那么需要观察无功声强显示结果。

　　2汽车内燃机排气噪声的来源及现状

　　2.1汽车内燃机排气噪声的来源

　　内燃机排气噪声主要包括排气系统的管道噪声、消声器外壳机械震动引起的噪声及排气口辐射的噪声等，来源于内燃机内的所有零件。我们需要了解噪声的主要产生原理，从而降低噪声的排放，减少机械的震动和摩擦。

2.1.1内燃机排气具有一定的周期性，废气气流（发动机燃烧后产生气体流动），最终通过排气门排出,在排气过程中，废气气流在排气门处也具有周期性变化，因而产生较大的噪音。内燃机排气门位置和气门间隙对噪声的产生具有很大的影响。

　　2.1.2高速、高压的排气气流通过排气门及排气口时也会造成一定的声音，流经气门杆时还会发生脱流现象，排气气流在排气管中流动时会与管壁摩擦，同样产生较大的声音，这都是造成噪音的主要原理。

　　2.1.3亥姆霍兹共振噪声是引起汽车内燃机噪声的主要原理组成，他的共振频率参数主要由空腔体积、管道的截面积及长度组成。当排气门打开时，气缸与排气管道形成一个完整的亥姆霍兹空腔，从而引发了一系列噪声，提升了燃烧的负荷，影响了排气噪声的频率特性。

　　2.2汽车内燃机排气噪声的现状

　　人们对内燃机的效率问题越来越关注，汽车企业逐步提高内燃机的效率，提高内燃机中科技含量。我国逐步改进汽车行业的能源动力问题，积极引进新能源技术，逐渐取代内燃机作为汽车用动力设备，从而减少内燃机的使用数量，因此减少噪声来源，同时满足社会的低碳要求。与我生活密切相关也是接触最多的是小轿车和卡车，从噪音角度来说，小轿车产生的影响较小，卡车产生的影响较大。作为卡车动力，柴油内燃机和燃气内燃机需要由强劲的动力性和爆发力，即所谓的动力性能强劲，但随之而来的噪声—排气噪声也是让人们闻而生畏。

　　3汽车内燃机排气噪声的主要影响因素

　　汽车内燃机排气噪声主要的影响因素包括很多方面，包括发动机的转速高低、负荷大小等。

　　3.1内燃机低转速小负荷工作时，则降低了所有工作过程，减小了噪声排放，减少了声压的提升速率[1]。在每一个工作循环过程中，如果保持燃料的消耗量和空气的进入量不变，那么降低转速后，噪声频率会变得密集，频率也会逐渐向低频方向转移。

　　3.2在柴油机中，如果保持转速不变，那么排气噪声随着功率的减小而减小，与循环中进入的空气量无关，同内燃机的负荷无关，而与消耗的燃料量相关。在汽油机每一个循环中，功率降低则其吸入的燃油量和空气量也会随之降低，从而排气噪声减少。

　　3.3当内燃机的排气量减少时，排气噪声也会随之减少和降低，而他的排气量每增加一倍，大约增加七分贝的排气噪声。

　　3.4有的内燃机会采用涡轮增压的方法降低排气噪声，原因是增压后使得功率增加而燃油消耗不变[2]。因此，在同等负荷下，需要的燃油量降低，从而减少噪音排放。

　　4汽车内燃机排气噪声的控制

　　4.1降低排气噪声源头

　　经过研究发现，排气噪声的影响因素有很多，内燃机企业应当从源头上解决噪声的产生情况，围绕着活塞与缸壁发现其相对运动的产生条件，想出一些积极的解决措施。企业可以就活塞方面做出一定的调整，适当地减少活塞与气缸壁之间的间隙，降低摩擦阻力。还可以将活塞的销孔偏移向主推力方向，使活塞在上止点接触面转变的时间和气缸压力增加的时间相错开；将活塞的高度得以适当地增加，减少活塞环的个数，可以有效地降低活塞的温度，从而解决整个系统的刚度问题，提供良好的润滑条件，降低噪声的污染[3]。内燃机企业可以在调节气缸压力方面实施有效策略，噪声的大小与燃烧室的结构、供油系统的参数和喷油规律及燃料的具体特征相关，选择好以上参数，可以改变混合气的混合形式，降低气缸压力的升高频率，减少燃烧噪声的产生。

　　4.2限制排气噪声传播途径

　　近年来，我国对排气噪声传播途径的研究越来越多，发现其主要由消声材料和排气消声技术组成。现在消声材料应用最广的是不锈钢板和铝板，而复合阻尼材料是现在发展最迅速的材料之一，它有效地保障了内燃机的机械性能，吸收了不同频率的噪声。同时，排气消声技术最主要体现便是消声器和浮筏减震设备。消声器是降低空气噪声的有效措施，主要分为阻性、损耗、抗性及扩散消声器，有效地提高了声音的频率，增强了他们对声音的选择性，严格控制了排气噪声的排放量，提高消声器的消音特性[4]。浮筏减振设备主要用于动力设备的减震降噪，有效地控制了主机系统和辅助系统的机械振动情况，从而减少辐射噪声的产生。

　　结束语

　　当前，我国越来越重视汽车内燃机排气噪声带来的影响，提出了一系列改进措施。汽车企业从源头发现内燃机排气噪声的产生原理，分析出其主要的产生原因，找寻到排气噪声的主要影响因素，从而从根本上对内燃机构造进行改善，制定一系列的解决措施。社会在不断地发展，汽车企业应不断研究和改进内燃机的组成和构造，提升排气消声技术的发展，为我们的美好生活奠定良好的基础。

　　参考文献

　　[1]张文杰.活塞式内燃机汽车噪声控制技术研究[J].江苏科技信息,2017(25):54-55.

　　[2]刘诗嘉,胡习之,朱富贵.汽车排气消声器的正向设计研究[J].应用声学,2016,35(05):447-456.

　　[3]庄仲达,邵德志,田冉.探讨内燃机噪声识别及控制新技术[J].农业与技术,2015,35(05):174-175.