摘 要:当前世界最主要的危害是大气污染和水污染。然而,随着工业的不断发展,噪声污染成为世界三大危害之一,从而被人们广泛关注。内燃机噪声是交通运输设备产生的,其最主要的表现形式为燃烧噪声和排气噪声。因此,内燃机生产企业、研发机构需要不断研究排气噪声的形成原理,找出主要的影响因素,从根本上找到解决途径,实施一系列的解决措施,从而降低排气噪声的污染。
關键词:内燃机;污染;排气噪声
随着科技和经济的快速发展,人们对生活品质的要求越来越高,随之而来的污染问题也给我们造成了较大的危害和影响,特别是汽车工业的发展,带了的不仅是大气污染,同时噪声污染也越来越得到政府和人们的关注。因此,提升科技水平,减少内燃机在工作过程中的噪音、提高汽车隔音效果,降低噪音向外传递,提高人们的生活舒适性,便具有重要的工程意义。
1 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。
2 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。
首先,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。
其次,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。
最后,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。
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。第一,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。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。第二,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。第三,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。第四,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。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。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。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。
5 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。
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