【发动机噪声测量与实践】 发动机噪声大的原因

来源:高中教育 发布时间:2019-05-23 05:36:28 点击:

  摘要: 本文主要介绍了噪声的测量方法与场地、发动机降噪采取的主要措施以及东安系列发动机降噪的方法与过程。   关键词: 声级;分贝;噪声源      绪论
  
  在我国由于汽车的数量、品种和用途不断的增加,汽车噪声已成为影响人们生活环境质量的重要污染源,欧美日等一些发达国家都已颁布了汽车的噪声法规,规定了汽车噪声的限值和测试规范。
  随着汽车工业的技术进步,我国对整车的噪声控制加严,于2002年颁布了《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》(GB1495-2002)。我们东安公司生产的DA462、DA465Q系列发动机由于技术引进较早,其整车噪声控制水平还停留在相当于日本70年代的水准上,而且东安公司在控制噪声方面没有经验积累,面对如此严峻之形势,东安公司技术人员即刻展开对噪声的测量和研究工作。
  
  一、发动机噪声的测量
  
  (一) 噪声的测量设备
  根据噪声的测量要求,常用的测量仪器有声级计、频谱分析仪和记录仪等。
  声级计
  声级计是噪声测量中最常用的便携式仪器,可用以测量噪声的总声压级和各种计权声级。声级计按其测量精度可分为普通声级计和精密声级计。
  声级计一般由传声器、放大器、衰减器、计权网络和有效值指示表头等部分组成。
  频谱分析仪
  频谱分析仪可用来对声信号或振动信号进行频谱分析,它主要由两大部分组成,一部分是测量放大器,另一部分是滤波器。滤波器的主要功能是允许一定频率范围内的电波通过,超出该频率范围下限和上限的波将受到极大的衰减,使其信号不能通过。根据滤波器滤波特性的不同,可分为倍频程滤波器,1/3频程滤波器等。将滤波器与声级计配套使用,可以测定噪声的频谱。而将此两者组合成的整台仪器,则称为频谱仪。频谱仪既可以进行声压级的测量,也可进行频谱分析。
  磁带记录仪
  运用磁带录音技术可使声音完整地记录在磁带上,在需要时可以进行重放,以便进一步分析和处理被测声音所包含的信息。磁带记录仪的外表形式与一般的录音机相同,但在性能上有更高的要求。应用磁带记录仪,可以在现场用便携式声级计与之配套将信号测录下来,而回去后再用有较强处理能力的频谱分析仪仔细地进行分析处理。所以可以对测量时间上有所限制,或噪声信号不稳定,以致某些脉冲信号进行测录,再作细致的分析研究。
  (二)发动机噪声测量的场地及测点位置
  1、噪声试验室
  建立噪声试验室是非常重要的一个步骤,噪声试验室有全消音室、半消音室等。
  作为噪声测量的试验室,应该使声音的扩散和反射的影响小于3分贝(A)。为此应该作到:
  测点距室壁面或大反射面的距离,应为测点距离发动机表面距离的二倍以上。
  试验室的容积V与规定表面积S之比足够大。规定表面就是布置测点的假想表面,其面积为:
  S=2ac+2bc+ab
  式中:a为有效长度,即发动机加2倍的测量距离。
  b为有效宽度,即发动机宽度加2倍的测量距离
  b为有效高度,即发动机宽度加1倍的测量距离
  2、噪声测点位置的选择
  声级计的传声器与被测声源的相对位置,对测量的结果有显著的影响,为了使测量结果具有可比性,在《内燃机噪声测量方法》中规定,在对内燃机整机进行噪声测量时,一般取发动机1米处作为测点,测点的数目应视内燃机的尺寸及声源的指向性强弱而定。小型内燃机通常取前后左右和正上方5个测点,对于放在地面上的发动机,其四周的测点高度通常为1.2~1.8米,有时可以取气缸盖与机体的结合面作为测点的高度。
  东安的发动机在测量时由于场地的限制,只能取前、左、右个测点,高度取气缸盖与机体的结合面作为测点的高度。
  3、对本底噪声的修正
  在噪声的测量中,所测得的总声级除了被测对象的声压级以外,还包括被测对象未发声前即已存在的噪声,称为本底噪声,应该给予扣除。因此在进行噪声测量中,必须先测定本底噪声值。设本底噪声声压级为L2,而包含本底噪声在内的总声压级为L1,则欲测噪声的声压级为:
  L=L1-△L
  式中△L为本底噪声的修正量,本底噪声的修正量与实测量和本底噪声声压级之差△L1= L1- L2之间的近似关系表如下:
  
  当△L1大于10dB时,可认为本底噪声对测定值无影响,不必进行修正,当△L1小于4dB时,由于本底噪声太强,不宜进行噪声测定。
  
  二、东安发动机降噪措施
  
  (一) 排气噪声的降低
  抽取一台DA465Q-1A发动机在试验台架上进行测试,声级计距发动机1米处,节气门全开,测量各个转速下发动机前部、进气侧、排气侧声级。
  发动机的左侧噪声高于其它部位,就是说排气噪声高于其它部位的噪声,在众多声源同时发声的情况下,其中对总声级最有影响的是那些处在最高声级水平的声源,只有对其中最高级的声源予以降噪后,才能有效的降低总的声级水平。台架试验表明排气噪声是处在最高级水平的声源,应最先予以降低,才能考虑降低其余噪声,而降低排气噪声东安公司没有条件进行此项工作。后经哈飞公司协助,对排气消音器进行了改进。
  试验表明,改进后的消音器有效果,可将发动机的噪声降低3~4dB,那么排气噪声是不是还是处在最高声级的水平呢?试验能够说明真相,我们又作了测试,排气管进行改进后,排气噪声有所降低。而发动机风扇噪声成为有最高声级水平的噪声源。
  (二)风扇噪声降低
  风扇噪声成为最高噪声源,那么这时作其它的工作都是没有用的,只能想办法降低风扇的噪声。既要保证风扇的冷却风量,又要降低噪声,这是极其困难的。风扇的噪声与转速、叶数有关,转速是不能降低的,那么减少风扇的叶数可不可行呢?
  风扇的叶数增加,风扇的噪声也有所增加。在改进风扇的扇型之前,只能通过采用五叶风扇代替六叶风扇的方法来降低风扇的噪声。将试验机换成五叶风扇后,我们将发动机的三个方位进行了测试,结果如下:
  
  从图2-1可看出发动机的前面、进气侧、排气侧的噪声声级水平,虽然排气的声级水平较高,但是三个测量点的声级水平已相当接近。
  (三)机械噪声和燃烧噪声的降低
  发动机的机械噪声及燃烧噪声必须直接或间接传到发动机的外部结构,才能向周围辐射噪声。将发动机的气体动力噪声,如排气噪声、风扇噪声大大抑制后,表面噪声就上升为发动机噪声的首位,这时降低噪声就要降低发动机的表面噪声。
  发动机的表面噪声来源于机内的各类机械振动,是机械噪声与燃烧噪声反映出来的综合结果。提高刚性,改变结构的固有频率,可降低表面噪声。采用的方法主要是:
  加筋
  增加壁厚
  改变发动机的其本结构
  根据上述几种方法,制作了一些降噪声试验件,如提高刚性的的悬挂、提高刚性的机油盘、改变阻尼特性的减震垫、塑料内盖外盖等。
  更换这些降噪试验件,没有取得显著的效果,从理论上讲这些试验件应该能起一些作用,只是作用不明显,我们的测量手段不够精确,不能准确的测试而以。
  
  三、总结
  
  经过我们的努力,东安配套的车型基本已能达到标准的规定,即77分贝。但是2005年要达到74分贝,对我们又是一个挑战,在我们现有的试验条件下要想达到74分贝,任务相当艰巨,需车厂与发动机厂共同努力,必要时需要国内外专家的技术援助。
  
  参考文献:
  [1]汽车发动机理论与实践(中国农业机械出版社)
  [2]汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法(国家环境保护总局)
  [3]内燃机噪声测量方法(中国标准化研究所)
  [4]我国汽车噪声试验标准的思考(王军华)

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