汽車噪聲污染論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 圖31 發動機噪音的產生空氣動力噪聲直接向空間輻射，引起空氣動力噪聲的噪聲源主要有進、排氣噪聲和風扇噪聲。圖32 空氣動力噪聲發動機燃燒噪聲和機械噪聲指內部的燃燒過程和結構振動所產生的噪聲，是通過發動機外表面以及與發動機外表面連接的零件的振動向外輻射的，因此將這兩類稱為發動機表面振動的結構噪聲。燃燒噪聲的發生機理相當復雜，主要是由于氣缸內周期性變化的壓力作用而產生的，與發動機的燃燒的方式和燃燒速度密切相關。降低燃燒噪聲在汽車內燃機總噪聲中占有很大比例。故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的直噴式柴油機的燃燒噪聲。如尼莫尼克鎳基合金是一種導熱系數較低的材料，用它制成活塞可使頂部凹坑燃燒室溫度升高。在1500r／min時溫度可升高100～2o0℃ ，噪聲降低2～4dB。2) 排氣再循環。即是將發動機排出的廢氣部分通過進氣管送回氣缸，其初衷是降低NOx排放，但客觀上，這樣做提高了進氣溫度和燃燒室壁溫度，有降低噪聲的作用。3) 采用雙彈簧噴油閥實現預噴。即將原本打算一個循環一次噴完的燃油分兩次噴。第一次先噴人其中的小部分，提前在主噴之前就開始進行點燃的預反應，如此可減少滯燃期內積聚的可點燃燃油量。這是降低直噴式柴油機燃燒噪聲的最有效措施。4) 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。試驗結果表明在61 25Q型柴油機(n=2600r／min，全負荷)上進行增壓的，增壓后低頻部分氣缸壓力雖然有所提高，但在中、高頻部分氣缸壓力級明顯降低，因此在0．5～0．3kHz的重要聲頻范圍內，增壓可明顯降低噪聲。5) 共軌噴油系統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，它能減少滯燃期內噴入的燃油量，特別有利于降低燃燒噪聲。6) 燃燒室的選擇和設計。一般說，在其他條件相同的情況下，半開式的直噴式燃燒室，如球形燃燒室及斜置圓筒形燃燒室的燃燒噪聲最低；分隔室式燃燒室，如渦流室及預燃室的燃燒噪聲也較低，在高轉速(3000r／min以上)甚至低于半分開的直噴式燃燒室；不分開的直噴式燃燒室，如淺盆形和∞形燃燒室的燃燒噪聲最大。7) 減小供油提前角。供油提前角不同，導致在著火延遲期內噴人的燃料量不同，從而對燃燒過程產生影響，使發動機功率， 油耗和排放物，噪聲發生變化。較為合理的供油提前角應通過樣機試驗和調整獲得。機械噪聲是發動機工作時各運動件之間及運動件之間作用的周期性變化莫測的力所引起的，它與激發力的大小和發動機結構動態特性等因素有關。燃燒噪聲與機械噪聲在實際上是難于嚴格區分的。機械噪聲也是發動機氣缸內燃料燃燒間接激發的噪聲。為了研究方便，把氣缸內燃燒所形成的壓力振動并通過缸蓋、活塞、連桿、曲軸到機體的途徑向外輻射的噪聲叫燃燒噪聲；把活塞對缸套的敲擊，齒輪、配氣機構、噴油系統等運動件之間機械撞擊所產生的振動激發的聲輻射稱為機械噪聲。 傳動系噪聲汽車傳動系是發動機及其動力總成的一部分，其中的變速器、分動器、傳動軸、差速器和輪邊減速器等都產生噪聲。這些分總成有大量的齒輪嚙合、支承和傳遞軸和軸承以及箱體。傳動系的主要噪聲源是其內部齒輪和軸承，同時也有其他機構傳遞而來的固體聲。降低正時齒輪噪聲的措施有：1) 螺旋角。斜齒輪傳動比較平穩，所以在相同的使用條件下其噪聲比直齒約低1 0d B，隨著螺旋角增大，噪聲降低。但螺旋角超過4 0。，則噪聲不再因螺旋角增大而降低。2) 嚙合系數。 嚙合系數在1．1～1．9之間時，噪聲差別不大。但當嚙合系數達到2左右時，齒輪噪聲可降低2～4dB，一般可選嚙合系數約大于2。3) 齒側間隙。齒側間隙控制在0．2ram以下時，齒輪噪聲變化不大，超過0．2mm時，噪聲劇增。4) 齒輪直徑。噪聲隨齒輪直徑增大增大。故應盡可能降低齒輪直徑。5) 輪體形狀 以幅板形輪體與整體形輪體相比，整體形輪體剛性好，振動小，噪聲也小。6) 齒輪材料和結構。若能提高齒輪材料內部的阻力，如采用尼龍、酚醛夾布層壓塑料等材料制作正時齒輪，則其噪聲比金屬齒輪大為降低，但這主要用于對強度要求不高的汽油車上。國外有的小型車用內燃機上采用彈性隔振齒輪，這種齒輪分成輪體和齒圈兩部分，中間采用橡膠隔振。盡管采取以上種種措施，但轎車發動機由于轉速已高達7000r／min，所以正時齒輪噪聲還是很高。 發動機的空氣動力噪聲汽車發動機的空氣動力噪聲主要有進氣噪聲和排氣噪聲。進氣噪聲從成因來分析主要有兩種：一個是管內的脈動噪聲，另一種是渦流噪聲。排氣噪聲的產生原因和進氣噪聲類似，其中也可分為兩類：一是管內的具有基頻的脈動噪聲，另一種是渦流噪聲。圖33 排氣系統噪音的產生進氣噪聲是發動機的主要噪聲源之一。系發動機的空氣動力噪聲，隨發動機轉速的提高而增強。非增壓式發動機的進氣噪聲主要成分包括周期性壓力脈動噪聲、渦流噪聲、汽缸的亥姆霍茲共振噪聲等。增壓式柴油機的進氣噪聲主要來自增壓器的壓氣機。對此。最有效的方法是采用進氣消聲器。類型有阻性消聲器(吸聲型)、抗性消聲器(膨脹型、共振型、干涉型和多孔分散型)和復合型消聲器。將其與空氣濾清器結合起來(即在空濾器上增設共振腔和吸聲材料，例R3238型)就成為最有效的進氣消聲器，消聲量可超過20 dBA。降低排氣噪聲是發動機空氣動力噪聲的主要部分，要優先給予降低。降低排氣噪聲主要是通過研制開發高效消聲器來實現的。近年有報道說，英國采用杜邦公司的氯丁橡膠以及玻璃纖維、鋁箔等材料制成的新型消聲器材，與傳統消聲器相比，可使普通轎車的噪聲聲壓級下降20％ ～25％。意大利佩魯賈大學以“噪聲抵消噪聲” 的理論為依據，在消聲器內裝上4只喇叭，它們能發出一種和發動機噪聲反向的聲音，并可隨著汽車行駛速度的變化，不斷調整反向聲響的強度，有效地抵消噪聲，取得了很好的效果，甚至能將85dB降為70dB。此外，也有一些其他的空氣動力噪聲，如風扇噪聲。風扇噪聲主要由葉片的旋轉噪聲和渦流噪聲組成。圖34 風扇噪音的產生降低鳳扇噪聲的措施有：1) 適當控制風扇轉速：風扇噪聲隨轉速的增長率遠比其他噪聲大，可能在保證冷卻風量和風壓的前提下降低轉速。2) 采用葉片不均勻分布的風扇：葉片均勻分布的風扇往往會產生一些聲壓級很高的有調節器成分。當葉片不均勻布置后，一般可降低風扇中那些突出的線狀頻譜成分，使噪聲頻譜較為平滑。3) 用塑料風扇代替鋼板風扇：能達到降低噪聲和減少風扇消耗功率的效果，但目前成本還稍高于鋼板風扇。4) 在車用內燃機上采用風扇自動離合器：試驗表明，在汽車行駛中，需要風扇工作的時間一般不到1 0％ 。因此，裝用風扇離合器不僅可使內燃機經常處在適宜溫度下工作和減少功率消耗，同時還能達到降噪的效果。5) 風扇和散熱器系統的合理設計：諸如發動機和風扇的距離、風扇與散熱器的距離、風扇和風扇護罩的位置及護罩的形狀、空氣通過散熱器的阻力等都會對冷卻風量的充分利用產生影響。合理布置和設計都有可能達到降低風扇轉速的目的。輪胎的噪聲可以分為兩種：一種是輪胎直接放射出來的噪聲，稱為直接噪聲或車外噪聲；另一種是輪胎直接或間接地成為激振源，振動通過懸架和車架傳至車身，成為車廂內的噪聲，稱為間接噪聲或車內噪聲。對于大、中型載重車的輪胎，直接噪聲占據汽車總體噪聲的分量很大，因此成為噪聲公害，故對輪胎噪聲來說，一般指的就是直接噪聲。間接噪聲又可分為兩類：一是以輪胎的均勻性不良為主要原因，使輪胎本身成為激振源，而發生的噪聲；二是由于路面凹凸不平，使得路面激勵成為主要原因，引起輪胎彈性振動，并以車身為媒介發生車內噪聲。直接噪聲可作如下分類：1）輪胎花紋噪聲由于輪胎滾動，在接地時胎面花紋溝部的容積減小，溝內包含的空氣被擠出；而當胎面離地