淺析活塞式內燃機汽車噪聲控制技術

梁娜

摘要：進入新時期后，人們收入水平的提高，加快了我國汽車市場的發展速度。同時，人們對汽車的舒適性也提出了更高的要求。過大的噪聲下，不僅威脅到行車安全，也會帶來嚴重的噪音污染。針對這種情況，就需要結合活塞式內燃機汽車的噪聲來源，采取針對性的控制技術，促使汽車的噪聲得到有效降低。

Abstract： After entering the new period， the improvement of people's income level has accelerated the development speed of China's automobile market. At the same time， people also put forward higher requirements for the comfort of cars. Too much noise not only threatens the safety of driving， but also brings serious noise pollution. In view of this situation， it is necessary to combine the noise source of piston-type internal combustion engine vehicle and adopt targeted control technology to promote the noise reduction of the vehicle effectively.

關鍵詞：活塞式內燃機;汽車噪聲;控制技術

Key words： piston internal combustion engine;automobile noise;control technology

中圖分類號：U461.4;U467.493? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2020）20-0049-02

0? 引言

通過噪聲控制技術的應用，能夠促使車輛乘坐舒適性得到提高，環境污染問題也可得到一定程度的防治。近些年來，汽車噪聲控制受到了全社會充分的重視。相關人員要對活塞式內燃機汽車噪聲來源全面總結，采取科學的控制技術，促使活塞式內燃機汽車的噪聲與國家規定標準所符合，提高汽車的整體舒適度和環保性。

1? 活塞式內燃機汽車噪聲的種類和來源

通過分析活塞式內燃機汽車的結構類型，可以從內燃機噪聲、車身噪聲、電器設備噪聲以及底盤噪聲等四個方面來總結主要的噪聲來源。這些噪聲來源中，內燃機噪聲具有最大的聲強。因此，要想對活塞式內燃機汽車噪聲進行有效控制，最為根本的路徑是降低內燃機的噪聲。

2? 活塞式內燃機噪聲的分類

調查發現，活塞式內燃機存在著較多的激勵源。結合激勵源的不同，可從機械噪聲、燃燒噪聲以及空氣動力噪聲三個方面進行分析。

首先，機械噪聲。活塞式內燃機運行過程中，運動件、固定件會出現互相撞擊現象，再加上構件振動、附件運轉等因素的綜合作用，導致機械噪聲的產生。其次，燃燒噪聲。燃燒會突然改變氣缸內的氣體壓力，再加上火焰傳播特性的影響，導致有沖擊波來回沖擊氣缸。之后經過經氣缸振動向內燃機表面傳播和發射。最后，空氣動力噪聲。本種噪聲又可以劃分為多種類型。第一，進氣噪聲。開啟、閉合進氣門的過程中，會改變進氣管壓力，形成進氣噪聲。第二，排氣噪聲。內燃機噪聲源中排氣噪聲占據的比例較多，其主要在超臨界的自由排氣期間內形成。第三，風扇噪聲。葉片在對空氣進行切割時，會有旋轉噪聲產生。同時，葉片轉動過程中，又會有氣體渦流出現，進而形成渦流噪聲。

3? 活塞式內燃機噪聲控制技術

3.1 噪聲源的控制

首先，機械噪聲。結合分析得知，內燃機運動部件的振動、沖擊作用下，形成了機械噪聲。其中，機械噪聲的大小受諸多因素的綜合影響，如零件加工精度、零件材料、運轉速度等等。在機械噪聲控制時，可對運動件的平衡性能進行提高，對扭振進行減少。針對曲柄連桿機構的撞擊噪聲，一般要對活塞、缸壁的相對運動條件下改善，如對活塞、缸壁的間隙適當減小，對活塞裙部結構進行優化設計等，促使撞擊力度得到減小。也可將活塞銷孔中心與氣缸中心線偏離設置，促使活塞的敲擊噪聲得到降低。如福特、雪佛蘭等美國汽車生產廠家，都將氣缸中心偏置技術運用過來。此外，也有其他的一些控制技術。如對活塞高度進行增加，這樣活塞與缸壁撞擊時的承壓面積得到擴大，撞擊力度得到減小。通過對活塞環的個數進行減少，不僅活塞重量得到控制，活塞與缸壁的傳熱系數也可得到降低。通過對缸套厚度、剛度等進行增加，可以促使活塞的敲擊噪聲進行控制，活塞與缸壁摩擦導致的噪音也能夠得到降低。針對內燃機傳動齒輪的噪聲，可對齒輪的彈性剛度、齒輪誤差等進行控制，如對齒輪型式、齒輪參數進行合理改進，對齒輪的側向間隙進行減小。優化齒輪制作材料，選擇的材料具備較大的內阻尼等，這樣能夠發揮材料的隔振功能。

其次，燃燒噪聲。燃燒噪聲受氣缸壓力升高率的直接影響，因此，要對最高壓力升高率進行控制，促使燃燒噪聲得到降低。第一，將新型燃燒室應用過來。相較于傳統直噴式燃燒室，分開式燃燒室與半分開燃燒室具有較低的燃燒噪聲。第二，對壓縮比適當提高，將高牌號的油料應用過來，這樣能夠縮短著火延遲期，促使著火延遲期內的可燃混合氣形成量得到降低，繼而影響到壓力升高率，達到燃燒噪聲控制的目的。第三，要對供油合理組織，通過噴油提前角的適當控制，促使預燃期得到縮短。也可在燃燒器內，對噴油量適當降低，這樣壓力升高率能夠得到有效控制，進而達到燃燒噪聲降低的目的。第四，通過電子控制高壓燃油噴射系統的應用，對延遲期燃油噴入精確控制。第五，通過廢氣渦輪增壓技術的運用，對進氣溫度、進氣壓力等進行提高，這樣預燃期能夠得到縮短。

最后，空氣動力噪聲。針對進氣、排氣噪聲，可對進氣管內壓力脈動強度、截面處氣門渦流強度進行降低。如進氣管選用波紋管，能夠有效緩沖壓力脈動。也可對吸氣管道進行延長，對空濾器容積進行擴大，對吸入孔適當縮小等。在排氣方面，則要合理設計排氣系統，對排氣管材料合理選擇，促使共振問題得到規避，渦流得到減少。針對風扇噪聲，則需考慮風扇的轉速、效率以及風量等因素?？蓪︼L扇的葉片形狀優化設計，通過安裝角的合理選擇，促使氣流流動狀況得到改善，風扇效率得到提高。如相較于傳統鋼板壓制的風扇，機翼形斷面風扇具有更高的效率。要對風扇轉速進行降低，對導風罩形狀適當科學優化，對風扇直徑適當增加等。也可對風扇與護風罩之間的間隙大力縮小，對風扇、散熱器之間的距離合理控制等。

3.2 噪聲傳播途徑的控制

若無法控制內燃機的噪聲源，則可將傳播途徑作為切入點，促使內燃機噪聲得到有效降低。一般情況下，主要運用這些控制技術：首先，合理安裝消聲器，促使內燃機的空氣動力噪聲得到降低。其次，在發動機表面包裹相應的材料和結構，促使聲傳播通路得到隔離，達到噪聲降低的目的。其中，隔聲壁板、隔聲罩等應用較為廣泛。通過隔聲罩的運用，能夠在密閉、半密閉空間內放置高噪聲源，避免向臨近區域傳播高噪聲。再次，通過將彈簧、橡膠等隔振元件合理設置于發動機外部部件與承載結構之間，可以促使振動力的傳動量得到減少。也可將具有較大損耗系數的阻尼材料合理覆蓋于振動表面，有效控制噪聲的傳播。最后，可將一些能夠吸收聲能的材料應用過來，以便對傳播途徑中的聲能進行吸收，達到降低噪聲的目標。

4? 活塞式內燃機汽車其他噪聲的控制技術

4.1 底盤噪聲控制技術

首先，排氣噪聲。底盤噪聲的主要來源為排氣噪聲，涵蓋了渦流噪聲、脈沖噪聲等多種組成部分。針對排氣噪聲，要將有限元法、邊界元法等應用過來，仿真分析消聲器的衰減效果，以便促使排氣噪聲得到降低。本項技術由于難度過大，目前正處于研發關鍵階段。在應用過程中，需避免有重疊、耦合等問題出現于汽車的振動特性與消聲器的傳遞特性之間。此外，為促使汽車的動力性得到提高，需對排氣背壓進行降低，這樣就要求對排氣管的直徑適當減小。但減小排氣管直徑的同時，又會產生較大的排氣噪聲，導致有矛盾現象存在于內燃機的動力性和靜謐性之間。針對這種情況，可將并聯流路消聲器運用過來，不僅車輛動力性能得到提高，也可在很大程度上抑制氣流噪聲。針對排氣振動與噪音問題，則可借助于軟管等材料，對活塞式內燃機、消聲器等進行連接。實踐表明，本種方式能夠有效降低噪聲。

其次，傳動噪聲。傳動噪聲主要由傳動軸、變速箱齒輪的振動導致。針對這種問題，可科學校準轉動軸的中心度，促使轉動偏心情況得到改善，扭轉導致的振動幅度得到降低。要將扇形齒輪的低噪變速器運用過來。借助于橡膠墊等減震材料的應用，連接汽車底盤與依振動部件，包括變速箱、內燃機等，促使振動問題得到阻斷，避免向底盤傳導。

4.2 電器設備噪聲控制技術

首先，冷卻風扇噪聲。研究發現，汽車的底盤直接決定到冷卻風扇的噪聲強度，因此，要優化設計汽車底盤。同時，汽車傳動模式、散熱器結構等因素也會影響到冷卻風扇的噪聲程度，要將這些因素作為優化設計的重點。其次，發電機噪聲。本種噪聲的出現，受機械、磁體、空氣動力等諸多因素的綜合影響。而發電機噪聲強度，則又受到發電機原理、裝配精度等因素的作用。因此，要結合發電機噪聲的形成原因與影響因素，采取針對性的控制策略。

4.3 車身噪聲控制技術

研究表明，汽車的行駛速度會直接影響到車身噪聲的強度，兩者之間呈現出非線性關系。提高汽車行駛速度的同時，車身噪聲將會以幾何級數的態勢快速增長。其中，車身噪聲主要由空氣動力噪聲導致。因此，要想對車身噪聲有效的抑制或減少，需對彈性元件合理選擇，促使車身、車架之間的碰撞得到減少或規避。要對車身外觀合理優化，盡量將流線型設計方案應用過來，這樣空氣摩擦能夠顯著減少。要對車內軟裝合理選擇，保證具有良好的隔音效果。此外，車胎噪聲也是車身噪聲的主要來源。通常情況下，輪胎的厚度、胎距與車胎噪聲之間呈現出正比例的關系，且輪胎材質、花紋等也會影響到車胎噪聲。因此，要合理選擇輪胎類型，以便促使車胎噪聲得到控制。

5? 結語

綜上所述，汽車噪聲控制水平直接影響到汽車整體的舒適度，需引起人們充分的重視?；钊絻热紮C汽車存在著諸多的噪聲來源，而活塞式內燃機則是最為主要的來源。因此，在噪聲控制過程中，要將活塞式內燃機噪聲作為控制的重點。相關人員要深化技術研究，不斷創新與完善噪聲控制技術。

參考文獻：

[1]劉長生.汽車內燃機排氣噪聲分析[J].山東工業技術，2019（9）：73.

[2]劉瑞燕，葉文婷.內燃機噪聲識別及控制技術研究[J].科學技術創新，2019（13）：163-164.

[3]黎華漢.對汽車發動機噪聲污染及其控制探討[J].電子樂園，2018（9）：347.

[4]高文捷，管敏瑋.基于LMS的內燃機車外場輻射噪聲的優化設計[J].輕工科技，2019（2）：68-69.

[5]李峰，梁志濤.淺析汽車進氣系統的降噪優化設計[J].內燃機與配件，2019（15）：18-19.