汽车发动机噪声控制研究

汽车发动机噪声控制研究刘志慧，李洪飞，孙庆有（哈尔滨市阿城区运输有限责任公司，黑龙江哈尔滨１５００３０）［摘要］本文分析了汽车噪声的危害及来源，提出了控制汽车发动机噪声的措施。

［关键词］发动机；噪声；控制措施［中图分类号】Ｕ４６４［文献标识码］Ａ［文章编号】１００９—５４８９（２００９）１６－０１３８－０１１、噪声的危害分析经科学研究和长期实践证明，由于噪声的影响，会导致驾驶员神经系统功能下降。

例如：条例反射受到抑制，神经末梢受损，震动觉、痛觉功能减退，对环境温度变化的适应能力降低：车辆的震动使手掌多汗，指甲松脆；震动过强时，驾驶员会感到手臂疲劳、麻木、握力下降。

长此下去，会使肌肉痉挛、萎缩，引起关节的病变，出现脱钙、局部骨质增长或变形性关节炎。

强烈的震动和伴随的噪音长期刺激人体，会使植物神经功能紊乱，出现恶心、呕吐、失眠和眩晕等症状，女驾驶员还会出现月经失调、痛经、流产、子宫脱垂等病症。

噪声的危害戍引起我们高度的重视。

２、发动机噪声来源２．１机械噪声。

由旋转运动件和往复运动件在不平衡力和力矩作用下产生的振动，运动件间的撞击，摩擦力以及脉动气流激励各种机构件的引起的结构振动而辐射的噪音。

称为机械噪音，是发动机主要噪音之一。

２．２燃烧噪声。

气缸内燃烧爆发所形成的冲击和压力的周期性变化，气缸引起结构件振动通过外部和内部传播途径传到内燃机表面，它主要是有内燃机过程决定的，燃烧噪音也是发动机的噪音来源之一。

２．３气体动力性噪声。

包括进、排气管和风扇噪音。

其中，排气噪音是主要的，气体膨胀形成湍流喷注噪音、流体扰动噪音等。

３、发动机噪声控制措施３．１机械噪声。

机械噪声是由于运动件之间以及运动件与固定件之间周期性变化的机械运动而产牛的，它与激发力的大小、运动件的结构等因素有关。

主要有活塞敲击噪声和气门机械噪声。

３．１．１活塞敲击噪声。

发动机运转时，活塞对缸壁的强烈敲击，产生噪声。

降低活塞敲击噪声的措施有：（１）采取活塞销孔偏置，即将活塞销孔适当地朝主推力面偏移ｌ－２ｍｍ。

例如在Ｄ＝１８０ｒａｍ单缸试验机Ｅ，采用专用润滑油喷向气缸壁上供给机油，结果使机体的振动降低６ｒｉＢ（Ａ）。

显然，这种措施在实用上是受到限制的。

近来，日本丸能源公司研制成功含有陶瓷微粒的新型润滑剂，在气缸金属表面上形成“陶瓷薄膜”，防止金属直接接触。

（２）采用在活塞裙部开横向隔热槽，活塞销座镶调节钢件，裙部镶钢筒，采用椭圆锥体裙等方式来减小活塞４０℃冷态配缸间隙。

（３）增加缸套的刚度，为增加缸套的刚度，可采用增加缸套厚度或带加强肋的方法。

（４）改进活塞和气缸壁之间的润滑状况，增加活塞敲击缸壁时的阻尼，也可以减小活塞敲击噪声。

３．１．２传动齿轮噪声。

传动齿轮的噪声是齿轮啮合过程中齿与齿之间的撞击和摩擦产生的。

使壳体激发出噪声降低传动齿轮噪声的措施有：（１）控制齿轮齿形，提高齿轮加工精度，减小齿轮啮合间隙，降低齿轮啮合传动噪声。

（２）采用新材料，如高阻尼的工程塑料齿轮，采用工程塑料齿轮代替原钢制齿轮后，整机噪卢降低约０．５ｄＢ（Ａ）左右，效果明显。

３．１．３降低配气机构噪声。

内燃机大都采用凸轮、气门配气机构，机构中包括凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、气门等零件。

降低配气机构噪声的措施主要有：（１）良好的润滑能减少摩擦，降低摩擦噪声。

推荐怠速时凸轮与挺柱间的最小油膜厚度２Ｌｍ，１０００ｒ／ｍｉｎ时最小油膜厚度为３Ｌｍ。

（２）减少气门间隙可减少摇臂与气门之间的撞击，但不能使气门间隙太小。

采用液力挺柱可以从根本上消除气门间隙，降低噪声。

（３）缩短推杆长度是减轻系统重量、提高刚度的有效措施，对减少噪声特别有利。

３．２燃烧噪卢控制策略。

在汽车发动机中，燃烧噪声在总噪声中占有很大比例，研究如何降低其燃烧噪声具有特别重要的意义。

目前所研究出的降噪措施主要有：（１）采用隔热活塞以提高燃烧室壁温度，缩短滞燃期，降低空间雾化燃烧系统的直喷式柴油机的燃烧噪声。

（２）废气再循环。

将发动机排出的废气部分通过进气管送同气缸，其初衷是降低Ｎ０排放，但客观上，这样做提高了进气温度和燃烧室壁温度，有降低噪声的作用。

（３）采用双弹簧喷油阀实现预喷。

即将原本打算一个循环一次喷完的燃油分两次喷。

这是降低直喷式柴油机燃烧噪声的最有效措施。

（４）共轨喷油系统是一种很有前途的直喷式轿车柴油机电子控制高压燃油喷射系统，它能减少滞燃期内喷入的燃油虽，特别有利于降低燃烧噪声。

虽然增压柴油机最大爆发压力有所增加，但其压力增长率ｄｐ／ｄ锋和压力升高比九却变小，使柴油机运转平稳，噪声降低。

（５）采用增压。

柴油机增压后进入气缸的空气充量密度、温度和压力增加，从而改善了混合气的着火条件，使着火延迟期缩短。

柴油机运转平稳，噪声降低。

（６）燃烧室的选择和设计。

对于分开式燃烧室，精确的喷油通道、扩大通道面积促进扩散燃烧，从而降低由低负荷到高负荷较宽范围的燃烧噪声、燃油消耗和碳烟排放。

（７）减小供油提前角。

供油提前角小，喷油时间延迟，气缸内温度和压力在燃油喷入时较高，燃油一经喷入即雾化，瞬间达到着火点，缩短了滞燃期。

（８）选用十六烷值高的燃料，着火延迟期较短，影响在着火延迟期内形成的可燃混合气量，使压力升高率降低减小燃烧噪声。

３．３空气动力噪声。

由于气体扰动以及气体和其他物体相互作用而产生的噪声称为空气动力噪声，在发动机中，它包括进气、排气噪声和风扇噪声。

３．３．１进气噪声。

发动机工作时，高速气流经空气滤清器、进气管、气门进入气缸、在此气流流动过程中会产生一种强烈的空气动力噪声，该噪声随着发动机转速的提高而增强，与负荷的变化无关，其成分主要包括：周期性压力脉动噪声、涡流噪声、气缸的玄姆霍兹共振噪声和进气管的气柱共振噪声。

进气噪声的控制策略主要是：（１）合理的设计和选用空气滤清器。

（２）引进消声措施。

３．３．２排气噪声。

排气噪声主要在排气开始时，废气以脉冲形式从排气门缝隙排出，并迅速从排气口冲入大气，形成能量很高、频率很复杂的噪声。

排气噪卢的控制策略主要是：（１）从排气系统的设计方面入手，如合理设计排气管的长度与形状，以避免气流产生共振和减少涡流。

（２）废气涡轮增压器的应用可降低排气噪声，但最有效的方法还是采用高消声技术。

３．３．３风扇噪声控制策略：（１）适当控制风扇转速，风扇噪声随转速的增长远比其他噪声大。

在冷却要求已定的条件下，为降低转速，可在结构尺寸允许范围内，适当加大风扇直径或者增加叶片数目：充分运用流体力学理论设计高效率的风扇，（下转第１５７页）作者简介：刘志慧，李洪飞，孙庆有，哈尔滨市．阿城区运输有限责任公司。

万方数据浅谈医院环境中电力浪涌的危害及防护杨先锋（南京市第三医院（南医大二附院东院），江苏南京２１０００８）【摘要］分析了医院环境中浪涌产生的原因，以及在医疗设备和控制系统、计算机数据、病人和医护人员生命安全等方面的危害。

指出了医院环境中电力浪涌防护的解决方案。

［关键词］医院环境；电力浪涌；危害；防护［中图分类号］ＴＭ７７［文献标识码］Ａ［文章编号］１００９—５４８９（２００９）１６－０１５７－０１ｌ、引言电力浪涌又称电涌，包含突波和瞬态过电压，是指峰值达６０００Ｖ一２００００Ｖ，持续时间从万分之一秒笔十亿分之一秒（纳秒）的脉冲电压。

医院环境的浪涌既有一般浪涌的通性，又有其特性，长期以来，人们十分重视电网电压不稳定对仪器设备的影响，而对电网运行中存在的尖峰干扰、浪涌电压、浪涌电流、谐波失真等因素给仪器设备造成的影响，往往认识不足。

大量的事实已经证明，电网及整个用电环境中的浪涌污染正是造成大多数医疗仪器设备损坏及运行发生故障的“杀手”。

２、医院环境产生浪涌的原因２．１使用大容鼍电感性负载：如医院内的电梯、窄调器、电焊机和大功率医疗仪器等开关时，在电源线上会产生瞬间的过冲电压，一般称作为操作性过电压。

操作性过电压严重时可在电源线上产生瞬间的４０００－－６０００伏浪涌电压和３０００安以上的浪涌电流。

另外，ＣＴ、核磁共振仪等贵重医疗仪器属于问断瞬间工作模式，在系统扫描时负载快速增加，而小扫描时负载又很轻，这种负载的变化也易引起浪涌。

２．２供电线路和配电设备陈旧：可使局部电网电压产生严重的波动，即电压突然升高或下降。

２．３雷击：雷电产生时，电源线中会瞬间感应产生高达２０００－－２００００安的浪涌电流，由此产生急剧的磁场变化，使电源线中产生高达上万伏的浪涌尖峰电压。

３、浪涌对医院的危害３．１破坏医疗设备和自动控制系统。

现在医院大量使用高精密度、自动化和数字智能化的现代化医疗设备，如核磁共振仪、分层扫描仪ＣＴ、离子加速器等等。

现代化医疗设备不仅价值昂贵，而且由于其以大规模集成电路为核心组件，灵敏度非常高。

这类以大型ＣＭＯＳ集成元件组成的电子化医疗设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点，暂态过电压不仅会造成电子设备产生误操作，或者造成电子设备受到干扰，数据丢失，或暂时瘫痪；严重时可引起元器件击穿及电路板烧毁，使整个系统陷于瘫痪。

调杳数据表明，在保修期出现问题的电气设备中，有６３％是由于电涌造成的。

浪涌冲击除对各类医疗设备造成破坏外，医院的其他设备，如配电房控制柜、检验仪器仪表、含有微处理器的电气设备、计算机及其网络系统、程控交换机、中央空调、电梯控制柜、电机、照明系统等也会遭受破坏和影响。

３．２危害计算机系统的数据安全。

电力浪涌所形成的过压和过流，远远超出了计算机和其它电气设备所能承受的水平，大多数情况下，造成计算机和其它电器设备的当即毁坏，或数据的永远丢失。

即使是２０马力的小型感应式发动机的启动或关闭也会产生３，０００＂－－５，０００伏的电涌，使和它共用同一配电箱的计算机在每一次电涌中都会受到损坏或干扰，这种电涌的次数非常频繁。

三级医院一般使用了相当数量的计算机以及带有数据处理系统的医疗设备。

现代计算机和服务器采用多层、超规模的集成芯片，电路密集，趋向是集成度更高、元器件间隙更小、导线更细，从而增加了计算机受电涌损坏的概率。

由于计算机的设计和结构决定了它应在特定的电压范围内工作。

当电涌超出计算机能承受的水平时，计算机将出现数据乱码，芯片被损坏，部件提前老化。

３．３危及病人和医护人员的生命安全。

医院是一个为病人服务的机构，针对病人这样一个特殊的人群，电气设备的安全性显得尤为重要。

由于电路中无时不在地存在浪涌干扰，这砦干扰窜入医疗设备后极易形成脉冲电流，接触到人体必然产生威胁。

医院手术室、急诊室、重症监护病房、血透室、ＣＴ扫描室等的电源事故将会对医务工作者造成很大影响，甚至会造成医疗事故，危及病人和医护人员的生命。

ＩＥＣ标准规定：医疗设备允许通过患者心脏的漏电电流正常状态为１０ｕＡ以下。

所以对于特殊的医疗设备应采取微电击的保护措施，设置完善的浪涌保护。