前言

　　噪聲是工業(yè)社會帶來的副產(chǎn)品，它與大氣污染和水污染一起被認(rèn)為是當(dāng)今世界三大公害。與其他兩個公害相比，噪聲的影響面最廣，感覺最直接，人們反映也最多。汽車作為一種主要的交通工具日益普及和增長，因而汽車噪聲所造成的環(huán)境污染也日益嚴(yán)重。汽車噪聲中由于發(fā)動機產(chǎn)生的噪聲占很大一部分，因此研究發(fā)動機噪聲產(chǎn)生的機理以及噪聲控制的措施在汽車噪聲控制中顯得尤為重要。

　　1發(fā)動機噪聲控制

　　直接從發(fā)動機機體及其主要附件向空間傳出的聲音，都屬于發(fā)動機噪聲。發(fā)動機噪聲隨機型、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷及運行情況等的不同而有差異，如在轉(zhuǎn)速相同的條件下，柴油機的噪聲要比汽油機高。按噪聲產(chǎn)生的性質(zhì)，發(fā)動機噪聲可分為燃燒噪聲、機械噪聲和空氣動力噪聲。下面主要介紹各種噪聲產(chǎn)生的成因以及一些具體的降噪措施。

　　1.1燃燒噪音

　　1.1.1燃燒噪聲產(chǎn)生機理

　　燃燒噪聲是由于氣缸內(nèi)周期變化的氣體壓力的作用而產(chǎn)生的。它主要取決于燃燒的方式和燃燒的速度。在汽油機中，如果發(fā)生爆燃和表面點火等不正常燃燒時，將產(chǎn)生較大的燃燒噪聲。柴油機的燃燒噪聲是由于燃燒室內(nèi)氣壓急劇上升，致使發(fā)動機各部件振動而引起的噪聲。一般來說，柴油機噪聲比汽油機的噪聲高得多，因此在這里主要以柴油機為例來說明如何降低燃燒噪聲。

　　1.1.2燃燒噪聲的控制策略

　　在汽車發(fā)動機中，燃燒噪聲在總噪聲中占有很大比例，研究如何降低其燃燒噪聲具有特別重要的意義。目前所研究出的降噪措施主要有：

　　(1)采用隔熱活塞以提高燃燒室壁溫度，縮短滯燃期，降低空間霧化燃燒系統(tǒng)的直噴式柴油機的燃燒噪聲。

　　(2)提高壓縮比和應(yīng)用廢氣再循環(huán)技術(shù)也可降低柴油機的燃燒噪聲。但壓縮比主要決定了柴油機的機械負(fù)荷與熱負(fù)荷水平。廢氣再循環(huán)技術(shù)通過降低氣缸最高壓力，在抑制NOx產(chǎn)生的同時，也降低了燃燒噪聲。

　　(3)采用雙彈簧噴油閥實現(xiàn)預(yù)噴。即將原本打算一個循環(huán)一次噴完的燃油分兩次噴。第一次先噴入其中的小部分，提前在主噴之前就開始進行著火的預(yù)反應(yīng)，這樣可減少滯燃期內(nèi)積聚的可燃混合氣數(shù)量。這是降低直噴式柴油機燃燒噪聲的最有效措施。通過降低雙彈簧噴油器初次開啟壓力和針閥的預(yù)升程來抑制空氣和燃料混合氣的形成，以此對怠速工況的燃燒噪聲產(chǎn)生影響。通過設(shè)計兩段升程裝置，采用引燃噴射裝置在較大的轉(zhuǎn)速范圍及加速情況下來抑制燃燒噪聲。

　　(4)共軌噴油系統(tǒng)是一種很有前途的直噴式轎車柴油機電子控制高壓燃油噴射系統(tǒng)，它能減少滯燃期內(nèi)噴入的燃油量，特別有利于降低燃燒噪聲。

　　(5)采用增壓。柴油機增壓后進入氣缸的空氣充量密度、溫度和壓力增加，從而改善了混合氣的著火條件，使著火延遲期縮短。雖然增壓柴油機最大爆發(fā)壓力有所增加，但其壓力增長率dp/dφ和壓力升高比λ卻變小，使柴油機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲降低。此外，一般來說，渦輪增壓柴油機最大額定功率的轉(zhuǎn)速要比同樣氣缸尺寸的非增壓柴油機低，有利于降低燃燒噪聲。增壓空氣中間冷卻后，空氣溫度降低，充氣效率得以提高，但同時也削弱了增壓對降低燃燒噪聲的作用。

　　(6)燃燒室的選擇和設(shè)計。對于分開式燃燒室，精確的噴油通道、擴大通道面積、控制噴射方向和預(yù)燃室進氣渦流半徑的優(yōu)化，均能抑制預(yù)混合燃燒，促進擴散燃燒，從而降低由低負(fù)荷到高負(fù)荷較寬范圍的燃燒噪聲、燃油消耗和碳煙排放。

　　對于直噴式燃燒室，可以通過合理設(shè)計，使其在保證足夠的渦流下具有高紊動能，強化燃料與空氣之間的擴散，以此來改善燃燒過程，實現(xiàn)柴油機低油耗、低噪聲和低排放。

　　活塞頂燃燒室結(jié)構(gòu)對燃燒噪聲有很大影響?？卓谳^小、深度較深者，燃燒噪聲就小得多，排放也明顯較好。再加上縮口形，減噪效果就更趨好轉(zhuǎn)。因此，設(shè)計時在變動許可范圍內(nèi)，最好選用縮口并盡可能加深些的ω形燃燒室。

　　(7)減小供油提前角。供油提前角小，噴油時間延遲，氣缸內(nèi)溫度和壓力在燃油噴入時較高，燃油一經(jīng)噴入即霧化，瞬間達到著火點，縮短了滯燃期。最先噴入的燃油爆發(fā)燃燒，而后續(xù)噴入火焰中的燃油因氧氣不足而不會立即燃燒，這樣，由于初期燃燒的燃油量少，壓力升高率低，可使燃燒噪聲減小。大多數(shù)柴油機的燃燒噪聲隨供油提前角的減小而有所降低。

　　(8)選用十六烷值高的燃料，著火延遲期較短，從而影響在著火延遲期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量，使壓力升高率降低和減小燃燒噪聲。

　　1.2機械噪聲

　　機械噪聲是由于運動件之間以及運動件與固定件之間周期性變化的機械運動而產(chǎn)生的，它與激發(fā)力的大小、運動件的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。主要有活塞敲擊噪聲和氣門機械噪聲。

　　1.2.1活塞敲擊噪聲

　　發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，活塞在上、下止點附近受側(cè)向力作用產(chǎn)生一個由一側(cè)向另一側(cè)的橫向移動，從而形成活塞對缸壁的強烈敲擊，產(chǎn)生了活塞敲擊噪聲。產(chǎn)生敲擊的主要原因是活塞與氣缸套之間存在間隙，以及作用在活塞上的氣體壓力。

　　降低活塞敲擊噪聲的措施有：

　　(1)采取活塞銷孔偏置，即將活塞銷孔適當(dāng)?shù)爻魍屏γ嫫?～2mm。

　　(2)采用在活塞裙部開橫向隔熱槽，活塞銷座鑲調(diào)節(jié)鋼件，裙部鑲鋼筒，采用橢圓錐體裙等方式來減小活塞40℃冷態(tài)配缸間隙。

　　(3)增加缸套的剛度，不僅可以降低活塞的敲擊聲，也可以降低因活塞與缸壁摩擦而產(chǎn)生的噪聲。為了增加缸套的剛度，可采用增加缸套厚度或帶加強肋的方法。

　　(4)改進活塞和氣缸壁之間的潤滑狀況，增加活塞敲擊缸壁時的阻尼，也可以減小活塞敲擊噪聲。例如在D=180mm單缸試驗機上，采用專用潤滑油噴向氣缸壁上供給機油，結(jié)果使機體的振動降低6dB(A)。顯然，這種措施在實用上是受到限制的。近來，日本丸能源公司研制成功含有陶瓷微粒的新型潤滑劑，在氣缸金屬表面上形成“陶瓷薄膜”，防止金屬直接接觸。因此在降低摩擦噪聲的同時，還可改善潤滑性能，節(jié)約燃料，提高使用壽命。