内燃机的主要噪声源及其控制.ppt

13.5轴承噪声2轴承本身噪声并不大，但它对整机的支承刚度和固有频率有较大影响。轴承的振动又导致轴系的共振而产生噪声。3随着轴的旋转，轴心产生周期性的跳动，使滚动体和套圈、轴承保持架之间产生撞击、摩擦声。4内燃机机体部件的结构响应和辐射噪声内燃机的结构响应内燃机的燃烧激振力和机械激振力通过各结构零件传递到内燃机的外表面上，形成表面的振动响应。要控制内燃机噪声，最终还是要使表面辐射噪声减小，除了控制燃烧激振力和机械激振力之外，还要在这些激振力的传递途径上，以及从表面振动的阻尼和辐射噪声的隔离等方面采取措施，进行噪声控制。若有一个激励或输入（即为内燃机激振力）则此线性系统有一个响应或输出（即为内燃机的表面振动或辐射噪声）。线性系统可以是单输入—单输出系统，也可以是多输入－多输出系统。若激励为一时域函数x（t），则响应为另一时域函数y（t），中间线性系统也存在一时域函数，称为脉冲响应函数h（t）。这三者之间存在着卷积的关系，即其中，Sxy（ω）为x（t）和y（t）的互能量谱密度，即互谱；Sxx（ω）为x（t）的能量谱密度，即自谱。Ｈ（ω）称为线性系统的传递函数或频率响应函数。对一定结构的机械系统（即系统的质量、刚度阻尼一定时），Ｈ（ω）只是频率的函数。Ｈ（ω）反映了某机械系统本身的特性而与激励无关。因此，如果我们已知激励及其傅氏变换，关知道了传递函数，则即可得知内燃机系统的响应。射噪声的关系结构表面振动和表面辐射噪声有着密切的关系。随转速的增加，噪声、振动速度和加速度也随之增加，噪声频谱与振动速度级频谱有非常一致的形状，因而可以用表面振动速度来描述噪声。研究表明，机体表面辐射噪声和表面振动之间可以按板的辐射噪声情况来考虑，即可用下式来描述，即公式表明，当辐射表面及基面积一定，声传播介质一定（即ρc一定）时，辐射噪声主要与振动速度V和辐射系数σ有关。其中V可由测量、计算确定,σ则对不同结构的内燃机有不同的值，由实验确定。01内燃机外表面形状是很复杂的，为了使分析辐射系数σ简便起见，可将其表面简化为若干个简单的矩形板组合，然后依板的支承条件来分析各个板的辐射系数。02的控制在结构上采取措施可以大幅度地降低内燃机的表面辐射噪声，从而使整机噪声大大减小。增加结构刚度和阻尼是减少表面振动的基本措施，即在同样的激振力作用下减小结构表面响应就可使噪声降低。通过恰当的设计，减辐射噪声表面面积，亦是控制辐射噪声的有效措施之一。缸体－曲轴箱的刚度较差，振动较大，通常是表面辐射噪声的主要部分，同时其振动又要传给重要辐射噪声面的罩壳，使其振动加剧。因而控制缸体－曲轴箱的表面响应是控制内燃机表面辐射噪声的基本途径，这主要取决于它本身的结构刚度。增加刚度的主要目的是提高结构的固有频率的主要方法是增加壁厚、采用整体式轴承梁、改进曲轴箱结构、加筋等。用这些办法以求得避开800～２000Hz的噪声峰值。在缸体上加筋也是提高刚度的有效方法，通过振型分析，筋应加在振动较大的部位。内燃机的罩壳类零件往往是主要的表面辐射噪声源。492Q型汽油机在1024.4Hz下激测试表明，油底壳侧面振幅的平均值为缸盖的17.1倍，在其他频率下也表明油底壳是该机振动量最大的零件，是最大的表面辐射噪声源。常用的阻尼材料是内耗大的高分子材料，这种材料敷在振动物体上，当结构振动产生弯曲变形时，阻尼材料产生剪切变形，由于它的内摩擦而将部振动机械能转变为热能，从而达到减振降噪的目的。其中自由阻尼层就是将阻尼材料涂在物体表面上，约束阻尼就是将阻尼材料粘合在结构物与金属约束板之间。5内燃机空气动力噪声进气噪声进气噪声是内燃机的主要空气动力噪声源之一，它是由进气阀的周期性开、闭而产生的进气管内压力起伏变化所形成的。当进气阀开启时，在进气管中产生一个压力脉冲，随着活塞的继续运动，它很快受到阻尼。当进气阀关闭时，同样产生一个持续一定时间的压力脉冲。这样就产生了周期性的进气噪声，它的主要基频为：外，气流以高速流经进气阀流通截面，形成涡流，产生高频噪声。由于时气阀流通截面是在不断变化的，故这种涡流噪声具有一定宽度的频率分布，主要频率成分在1000Hz以上，涡流噪声的峰值频率为：对于增压内燃机,由于增压器的转速一般都很高,因此,其进气噪声明显高于非增压机。其基频和高次谐波的峰值频率：对于同一台内燃机来说，转速影响最大，转速增加一倍时，进气噪声可增加10～13dB（A）。5.2??????排气系统噪声排气噪声发生机理及其频谱特性排气噪声是内燃机最主要的噪声源，它的噪声往往比内燃机整机噪声高10～1５dB（A）。内燃机的排气过程可分为自由排气阶段和强制排气阶段，排气噪声主要产生在超临界的自由排气阶段。由于这时气缸内的压务为排气管内