大功率柴油機噪聲異常分析與優(yōu)化措施范文

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【摘要】目前世界上汽車越來越多，給人類帶來方便的同時又相應地帶來了大量噪聲污染，目前各國已經(jīng)開始對汽車噪聲進行嚴格控制。對于汽車而言，內(nèi)燃機是最大的噪音來源，尤其是一些需要大功率柴油機才能帶動的工程車輛，所以功率大的同時，也帶來了不小的噪音污染。目前很多國家已經(jīng)找到了有效降低柴油機噪聲污染的辦法，比如說動力學仿真、邊界元等數(shù)值開始運用到噪聲的預測上面，以達到降低噪聲設(shè)計的目的。本文通過對柴油機噪聲異常的相關(guān)原因分析，提出相應的解決措施。

【關(guān)鍵詞】大功率;柴油機;噪聲異常

現(xiàn)在柴油機的發(fā)展已經(jīng)向大功率和高效率進行，隨之產(chǎn)生的噪聲污染越來越嚴重，尤其是在車輛產(chǎn)業(yè)之中，因此加強對噪聲來源的控制，是目前最有效的解決辦法。雖然這幾年對噪聲污染的控制已經(jīng)有相應的解決辦法，比如政府頒布關(guān)于內(nèi)燃機降噪的規(guī)定辦法和相關(guān)專業(yè)人士研制出的方法等，但是在具體的應用過程中仍然需要對其進行不斷改進和完善。因此，為了對發(fā)動機的噪聲進行優(yōu)化、為了降低噪聲污染以給居民提供一個舒適的環(huán)境，那么如何降低發(fā)動機的噪聲就是目前最為重要的話題。

一、噪聲分類

要想降低噪聲就必須對噪聲的來源先進行了解，根據(jù)噪聲來源的產(chǎn)生機理一般將發(fā)動機的噪聲分為三類，分別是氣體動力噪聲、液體動力噪聲和機械噪聲。一般氣體動力噪聲包括進氣噪聲、排氣噪聲、風扇以及燃燒噪聲;液體動力噪聲包括供油系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪聲;剩下的就是機械噪聲所包括的內(nèi)容［1］。如果按照噪聲的傳播形式對其進行分類，那么就可以分為空氣噪聲、液體噪聲和固體噪聲。空氣噪聲就是通過空氣進行傳播的噪聲;液體噪聲就是通過液體進行傳播的噪聲;固體噪聲就是通過物體振動而產(chǎn)生的噪聲，對于發(fā)動機而言，液體噪聲一般是不進行分析的。

二、噪聲異常的原因分析

(一)活塞敲缸聲音異常。1．噪聲特點。第一，當發(fā)動機速度慢下來時這種聲音會特別得清楚，在氣缸無論是上面還是下面都可以清晰聽到“當當當”的敲擊聲;第二，發(fā)動機在冷機情況下突然啟動，聲音會變得很明顯，等到溫度升高之后這種聲音便會逐漸減弱或者消失;第三，如果發(fā)動機承受負荷比較嚴重，其轉(zhuǎn)動速度突然產(chǎn)生變化，這個聲音就會很明顯，等到停止供油時，響聲就會逐漸減弱或者消失;第四，在缸內(nèi)加入一點點的機油，在發(fā)動初的一會時間內(nèi)，響聲基本沒有了［2］。2．產(chǎn)生原因。產(chǎn)生這種聲音異常的原因主要在于活塞和氣缸之間的間隙過大，當發(fā)動機做功的一瞬間，活塞受到高壓氣體的壓力時，就會在缸內(nèi)開始擺動并敲擊缸壁，以此發(fā)出響聲。另外，如果連桿彎扭、活塞銷和襯套配合過緊或活塞反橢圓也能導致這種聲音的產(chǎn)生。

(二)活塞銷聲音異常。1．聲音特點。第一，在發(fā)動機速度比較慢或者中檔速度時，這種聲音會比較明顯，為上下雙響;第二，當發(fā)動機的速度變化時，該異常聲音也會隨著改變，當速度突然降下來時，氣缸上面就會發(fā)出很尖銳的聲音;第三，當發(fā)動機的溫度越來越高時，聲音會隨著溫度的升高而產(chǎn)生相應的上升趨勢;第四，當氣缸斷油時，響聲就會慢慢減弱最后漸漸消失，但當氣缸開始恢復工作的時候，又會發(fā)出幾聲明顯的響聲。2．產(chǎn)生原因。一般活塞銷產(chǎn)生聲音異常的原因主要是因為活塞銷和襯套之間的縫隙過大，或者活塞銷座孔配合間隙較大，當發(fā)動機開始工作時，就會發(fā)出異常的聲音。

(三)連桿軸承聲音異常。1．聲音特點。第一，這種聲音一般會比較緩和而簡短，當發(fā)動機速度很慢的時候幾乎是聽不到的，當速度逐漸加大至中檔時，聲音就會變得異常清晰，當速度開至高檔時，聲音則會變得更加激烈，當對其進行突然加速的時候就會產(chǎn)生“當當當”的聲音，而且很難辨別出是哪個位置發(fā)出的聲音;第二，若是軸承突然變松，在發(fā)動機慢速的情況下聲音也會很明顯，當發(fā)動機機身開始抖動的時候，機油的壓力也會相應產(chǎn)生下降的趨勢;第三，當發(fā)動機的溫度產(chǎn)生變化的時候，這個響聲并不會隨之產(chǎn)生變化;第四，當給氣缸斷油時，響聲就會開始減弱，或者直接消失，當發(fā)動機開始運作的一剎那，會發(fā)出“當當當”的聲音。2．產(chǎn)生原因。連桿軸承聲音異常的原因主要是連桿軸和軸承之間的縫隙過大，導致連桿軸承的合金被燒毀或者掉落;還有一種原因就是固定連桿軸承的螺栓松了或者斷了，因而產(chǎn)生了聲音的異常。主軸承產(chǎn)生異常聲音的原因和聲音特點與此相似。

(四)正時齒輪聲音異常。1．聲音特點。第一，當發(fā)動機速度很慢時，借助相關(guān)工具會聽得比較明顯，比如用聽診器或者金屬棒等。第二，這個聲音產(chǎn)生的范圍會從凸輪軸傳播到發(fā)動機的后面［3］。2．產(chǎn)生原因。產(chǎn)生這種聲音主要是因為兩個齒輪之間嚙合間隙比較大，當發(fā)動機運作時齒面和齒面質(zhì)量相互碰撞而產(chǎn)生這種聲音。如果是未經(jīng)磨合新齒輪的話也會出現(xiàn)這種聲音。

(五)氣門腳聲音異常1．聲音特點。第一，這種聲音一般都會比較清脆并且很明顯，是連續(xù)進行并且同時伴有一定的節(jié)奏，如果在氣門室的兩側(cè)去聽的話會變得更加明顯;第二，當發(fā)動機的轉(zhuǎn)動度產(chǎn)生變化時，這個響聲也會相應地產(chǎn)生變化;第三，當發(fā)動機的溫度發(fā)生變化時，響聲卻不會產(chǎn)生相應的變化;第四，如果發(fā)動機速度變慢時，將挺桿提起來，聲音就會變得很微弱或者直接消失。2．產(chǎn)生原因。一般這種聲音產(chǎn)生的原因主要是因為氣門腳的間隙比較大，或者是因為凸輪磨損較大產(chǎn)生變形，相應的挺桿就會在凸輪的摩擦上產(chǎn)生異樣。關(guān)于氣門挺桿的聲音特點和產(chǎn)生原因和這個的比較類似。

三、噪聲異常的優(yōu)化

(一)活塞敲缸優(yōu)化意見。一般情況，當發(fā)動機開始工作時，并且其水溫很低的時候，有這種聲音的產(chǎn)生并不奇怪，但是當溫度已經(jīng)很高了仍然還存在敲缸的聲音就要對其進行查明并且積極處理。比如針對這種情況，就要對活塞進行更換，可以使用能自動控制熱膨脹的有鑲嵌鋼片的活塞，減少當機體冷卻時這兩者之間的間隙，對于活塞銷孔也應該稍微偏心進行布置，可以偏向主推力面0.7毫米。這樣一來就將活塞拍擊缸套的力度大大削弱了，因此也降低了噪聲［4］。

(二)齒輪室蓋噪聲優(yōu)化意見。如果是新機磨合時，并且響聲也不大，這個時候可不必管太多，但是如果不是這種情況的話，聲音又比較大就要進行相關(guān)的優(yōu)化處理。比如可以將齒輪的精度和其清潔度進行提高，然后往齒輪室蓋外層加隔音罩，可以從很大程度上將噪聲屏蔽掉。

(三)氣缸噪聲優(yōu)化意見。某大功率柴油發(fā)動機的缸蓋氣門設(shè)計成頂置式，所以為了進一步降低噪聲，除了對氣缸內(nèi)部相關(guān)部件進行噪聲控制之外，在其氣缸蓋上也應該加一些隔絕噪聲的軟墊或者隔音罩，將氣缸內(nèi)產(chǎn)生的噪聲屏蔽掉。四、結(jié)語對于發(fā)動機而言，齒輪室、氣缸蓋等地方都是噪聲產(chǎn)生的主要來源，因此要降低發(fā)動機噪聲異常就必須從這幾個位置入手。對于齒輪室而言，可以將齒輪系進行優(yōu)化，將齒輪的精細度和清潔度進一步提高，或者對其加蓋隔音罩都是可以起到一定的降低噪音效果的;對于氣缸蓋而言就是需要對其加蓋隔音罩或者軟墊，以達到降噪的效果;對于活塞敲缸來說最直接的辦法就是對活塞進行更換，換一個性能更好的活塞片。以上種種都可以在一定程度上降低噪聲，也能更好排查出噪聲異常會產(chǎn)生的問題。

【參考文獻】

［1］錢多德．某493柴油機的噪聲優(yōu)化［J］．合肥工業(yè)大學學報(自然科學版)，2007，30(1):165～167，170

［2］方猛．柴油機發(fā)動機異常聲音的判斷［J］．軌道交通裝備與技術(shù)，2002，4:11～14

［3］石月奎，徐麗梅，王福君，等．供油系統(tǒng)對柴油機及車內(nèi)噪聲影響的研究［J］．農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2015，53(11):36～40

［4］楊陳，郝志勇，陳馨蕊．柴油機機體輻射噪聲預測及低噪聲改進設(shè)計［J］．江蘇大學學報(自然科學版)，2008，29(4):301～303

作者：曹新星 湛繽紛 單位：海南核電有限公司