汽车内燃机排气噪声分析

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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。

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。

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　消声器结构多参数、多目标优化
在采用拟合精度较好的响应面的基础上，对消声器结构进行多参数、多目标优化。

优化过程中采用遗传算法进行求解。

根据实际情况，优化条件设置为尾管噪声最小，而压力损失不超过2.0×104Pa；转速1000r·min-1时的权重系数为0.3，转速为2500r·min-1时的权重系数为0.7。

将各个参数的全局最值代入GT-Power计算模型中进行求解，得到改进前、改进后插入损失和压力损失的对比结果，优化后消声器的整体插入损失有了明显提升，且都在目标值以上，尤其在转速2500r·min-1下，其值由18dB提升至32dB，效果显著。

虽然系统压力损失整体也呈上升趋势，但变化相对较小。

在常用转速2500r·min-1下，改进后的压力损失最大值为1.3×104Pa，远低于目标值2.0×104Pa。

5　响应面拟合及质量评价
通过建立响应面模型，就可以对参数因子输入的不同值进行插值计算，最后通过在响应面搜索合适的结果，得出所需的最佳响应，连接弯管直径和主消声器穿孔直径对压力损失和尾管噪声的响应图。

由于响应面的拟合精度对后续的优化结果有重要影响，因此需要对响应面的拟合质量进行评价，其主要评价指标组成包括模型总方差的误差分数（R-Squared，R-Sqr即2R）代表指标、修正的2R（AdjustedR-Squared，AdjR-Sqr）指标和预测的2R（Q-Squared，Q-Sqr）指标。

其中AdjR-Sqr指标具有更高的可靠性，能排除过度拟合的影响，因此采用AdjR-Sqr指标对响应面的拟合质量进行评价。

6　汽车内燃机排气噪声的控制
6.1　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。

6.2　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。

7　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。

参考文献：
[1]张伟光,杨宏宇,张建宇.汽车内燃机排气噪声分析[J].科学技术创新,2015(32).
[2]郭烨,姜哲.内燃机排气噪声的分析研究[J].江苏工学院学报, 1988(09).
[3]曹志芬.内燃机排气噪声源的形成及其控制措施[J].内燃机,2008 (12).
汽车内燃机排气噪声分析
何禄涛,樊鹏飞
（精诚工科汽车系统有限公司,河北 保定 071000）
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。

关键词：内燃机；污染；排气噪声。