装载机动力传动系噪声机理分析2

2008年01月13日
内燃机排气开始时,燃气温度约为800-1000℃,压力约为0.4-0.5Mpa,但排气阀打开出现缝隙时,废气以脉冲的形式从缝隙中冲出,形成能量很高、频率很复杂的噪声。根据排气过程产生噪声的机理,有以下几种成分。

①气压力脉动声;

②流通过气门、气门座等处发生的涡流声;

③由于边界层气流扰动发生的噪声

④排气出口喷流噪声。

多缸柴油机排气噪声的频谱中,低频出往往存在一个明显的噪声峰值,这个噪声就是基频噪声。由于各气缸排气是在指定的相位上周期性进行。因而这是一种周期性噪声。基频噪声的频率和每秒钟的排气次数,即爆发频率是相同的。基频噪声的频率计算公式为:

f=Nn/60τ

式中:N——柴油机气缸数;

n——柴油机转速;(r/min)

τ——内燃机冲程系数;四冲程τ=2,二冲程τ=1

燃烧噪声

通常把燃烧时气缸压力通过活塞、连杆、主轴承传至发动机机体以及通过气缸盖等引起内燃机结构表面振动而辐射的噪声称为燃烧噪声。柴油机工作时燃烧室在极短时间内发生高温高压的燃烧,急速地释放出能量。这种急剧的压力升高激发起发动机结构振动,从而辐射出噪声。很明显,气缸压力是燃烧噪声的强制力,因此燃烧噪声与气缸压力有函数关系,此外还与发动机结构的刚度,发动机表面的声辐射效应及周围空气的传递特性有关。

柴油机的燃烧过程通常分为四个阶段——着火延迟期、急燃期、缓燃期和后燃期。对柴油机燃烧过程的研究一般采用压力曲线(P—中)分析的方法。图1是典型的气缸压力曲线。

气缸压力与燃烧噪声都是周期现象,气缸压力的频率成分支配燃烧噪声的频率成分。将气缸压力与燃烧噪声都进行傅里叶分析可以了解到声压级与气缸压力级有明显的依赖关系是在较高的频段。不管从压力曲线图或频谱图上分析,很显然降低燃烧噪声的关键是控制燃烧压力的升高率。也就是说,柴油机应力求选用柔和的工作过程。压力升高率取决于着火延迟和燃料喷射规律。因此,降低燃烧噪声的一般方法有两个方面: