发动机噪声及振动
- 格式:doc
- 大小:17.85 MB
- 文档页数:29
汽车发动机噪声产生的原因及控制对策研究发动机噪声就是指直接从发动机机体及其主要附件向空间传出的声音,这种噪声随发动机机型和转速等情况的不同而不同。
一、汽车发动机噪声产生的原因分析(一)发动机气缸内的气体燃烧会产生燃烧噪声。
汽车发动机气缸内周期变化的气体压力发生相互作用后就会产生燃烧噪声,气体燃烧的方式和燃烧的速度决定了燃烧噪声的大小。
在汽油发动机中如果发生爆燃或其他不正常燃烧时就会产生较大的燃烧噪声,而如果在柴油发动机燃烧室内气压上升过快,引起发动机各部件振动也会产生噪声。
但是通常来说,柴油发动机机噪声比汽油发动机的噪声要大很多。
(二)汽车发动机机械本身运动产生机械噪声。
机械噪声主要是由于发动机的各运动件之间以及运动件与固定件之间周期性变化而产生的,主要有活塞敲击噪声和气门机械噪声等几大类。
首先是活塞敲击噪声。
汽车发动机运转时,活塞在不停的上下止横向移动形成活塞对缸壁的不断敲击,这个敲击声就是活塞敲击噪声。
其次是传动齿轮噪声。
汽车发动机传动齿轮的噪声是发动机内部的齿轮啮合过程中齿与齿之间的撞击和摩擦产生的。
再次就是曲轴的扭转振动也会破坏齿轮的正常啮合而产生出机械噪声。
最后是配气机构噪声。
汽车发动机的配气机构中零件众多,众多的零件在运动中很容易会引起振动和噪声,包括气门和气门座的撞击,由气门间隙引起的传动撞击和高速时气门不规则运动引起的机械噪声。
(一)对发动机气缸内的气体燃烧产生的燃烧噪声的控制对策。
一是采用隔热活塞装置以便能有效提高燃烧室壁温度,有效缩短滞燃期,从而降低燃烧噪声。
二是通过提高压缩比和采用废气再循环技术可大大降低柴油发动机的燃烧噪声。
三是可以采用双弹簧喷油阀实现预喷功能,也就是说将原需要一个循环一次喷完的燃油分两次来喷,这样可大大减少滞燃期内积聚的可燃混合气数量,有效抑制空气和燃料混合气的形成,从而可以有效抑制燃烧噪声。
四是采用增压措施。
如果是柴油发动机,在增压后可以有效改善混合气的着火条件,可以使着火延迟期缩短,从而使柴发动机油机运转平稳,最终实现噪声降低的目的。
涡轮发动机的噪声控制技术在现代工业和航空领域,涡轮发动机以其高效的动力输出而广泛应用。
然而,伴随其强大性能的是显著的噪声问题。
涡轮发动机的噪声不仅对周围环境造成干扰,还可能影响操作人员的健康和工作效率。
因此,研究和应用有效的噪声控制技术至关重要。
涡轮发动机产生噪声的原因较为复杂。
首先,气流在发动机内部的高速流动会产生湍流和压力脉动,这是噪声的主要来源之一。
当空气进入压缩机和涡轮叶片时,由于叶片的高速旋转和气流的复杂流动模式,会引发强烈的气动噪声。
其次,发动机的机械部件,如齿轮、轴承等的运转也会产生机械噪声。
此外,燃烧过程中的不稳定和压力波动也会导致燃烧噪声。
针对这些噪声源,研究人员和工程师们采取了多种噪声控制技术。
其中,声学衬里技术是一种常见且有效的方法。
声学衬里通常安装在发动机的内壁,如进气道、压气机和涡轮机匣等部位。
这种衬里通常由多孔材料制成,如蜂窝结构或泡沫材料,其内部的微小孔隙能够吸收和散射声波,从而降低噪声的反射和传播。
声学衬里的设计需要考虑材料的声学性能、孔隙结构、厚度以及与发动机内部气流的兼容性,以实现最佳的降噪效果。
另一种重要的噪声控制技术是优化叶片设计。
通过改进涡轮和压缩机叶片的形状、叶尖间隙和叶片数量等参数,可以减少气流的分离和湍流,降低气动噪声的产生。
例如,采用更先进的翼型设计可以改善气流的流动特性,减少压力脉动和噪声辐射。
同时,对叶片表面进行特殊处理,如增加粗糙度或采用涂层技术,也可以降低噪声。
消声器在涡轮发动机的噪声控制中也发挥着重要作用。
消声器可以安装在发动机的排气系统中,通过内部的声学结构和抗性元件来消除或减弱噪声。
常见的消声器类型包括抗性消声器、阻性消声器和阻抗复合消声器。
抗性消声器利用声学共振原理来抵消特定频率的声波,阻性消声器则通过吸声材料来消耗声能,而阻抗复合消声器则结合了两者的优点,能够在更宽的频率范围内实现有效的降噪。
主动噪声控制技术是近年来发展迅速的一种方法。
汽车振动噪声测量实验报告一、实验目的汽车振动噪声测量实验的主要目的是探究汽车行驶时所产生的振动和噪声,并通过测量分析来找出其产生原因,以便进行相应改进。
二、实验原理1.振动:在汽车行驶过程中,由于路面不平整或车辆本身设计缺陷等原因,会产生不同频率和幅度的振动。
这些振动会通过底盘传递到车内,给乘客带来不适感。
2.噪声:汽车行驶时所产生的噪声来源较多,包括发动机、轮胎与路面摩擦、风阻力等。
这些噪声也会通过底盘传递到车内,影响乘客舒适度。
3.测量方法:为了准确测量汽车振动和噪声,需要使用专业仪器进行测试。
常用仪器包括加速度计、麦克风、频谱分析仪等。
加速度计用于测量振动信号,麦克风用于测量声音信号,频谱分析仪则可将信号转化为频谱图以便进一步分析。
三、实验步骤1.准备工作:确保测试车辆处于正常工作状态,所有仪器已经校准并连接好。
2.振动测量:使用加速度计对车辆进行振动测量。
将加速度计固定在底盘上,并进行数据采集。
通过数据分析,可以得出车辆在不同路况下的振动情况。
3.噪声测量:使用麦克风对车辆进行噪声测量。
将麦克风放置在车内,并进行数据采集。
通过数据分析,可以得出车辆在不同路况下的噪声情况。
4.信号分析:将振动和噪声信号转化为频谱图,并进行进一步分析。
通过频谱图可以找出信号中存在的主要频率和幅度,以及其产生原因。
5.改进措施:根据分析结果,制定相应的改进措施,例如更换悬挂系统、降低发动机噪声等。
四、实验结果与分析经过实验测量和信号分析,我们发现汽车行驶时所产生的主要振动频率为10Hz-50Hz,而噪声主要来自于发动机和轮胎与路面摩擦。
针对这些问题,我们可以采取以下措施进行改进:1.更换悬挂系统,提高车辆稳定性和舒适度。
2.降低发动机噪声,采用消音器等降噪设备。
3.改善路面状况,减少轮胎与路面摩擦产生的噪声。
五、实验结论通过本次汽车振动噪声测量实验,我们深入了解了汽车行驶时所产生的振动和噪声,并通过测量分析找出了其产生原因。
Internal Combustion Engine &Parts0引言从广义角度看,汽油发动机是借助汽油这一燃料介质,在汽车行驶中将燃料的内能转化为汽车的动能。
鉴于汽油燃料本身的粘性小、蒸发快等特点,选用这一燃料能通过汽油喷射技术系统进入气缸内部,然后经过处理使其处于一定的温度和压力水平,再通过火花塞技术组件点燃,这就使气体能够进行膨胀做工。
在汽车上搭载汽油发动机,主要原因是其具有相对简单的技术结构,且造价成本相对较低、实际运行状态稳定、维修操作便捷。
目前,汽油发动机已经广泛运用到多种现代设备中,如何妥善处理发动机运行中存在的振动、噪声问题已经成为人们关注的重点。
本文正是围绕这一点,进行具体成因的探讨和分析,并提出有效的解决方法。
1汽油发动机设备振动现象与噪声现象简述1.1振动现象与噪声现象的概念从振动现象来讲,是在技术状态下运动过程,也可以看作物体往复运动。
通常,人们将振动现象判定为消极的技术因素,主要是由于其会给机械设备内部的组件带来更大的磨损、疲劳,从而导致机械设备可用寿命缩短。
但是,振动也有一定的应用价值,如振动研磨加工技术、振动消除内应力技术、振动筛选加工技术等。
对于噪声而言,物理学中将其定义为物体在无规则运动中产生的声音,这些声音往往会给人们生活、学习、生产和工作带来不良影响,甚至会在人们接收重要声音或信息时带来干扰。
1.2汽油发动机振动现象与噪声现象的主观评价对于汽车驾驶者、使用者而言,汽车发动机产生的振动和噪声与使用者的主观认知具有一定相关性。
不同驾驶者在使用汽油发动机时,往往会对设备运行带来的振动和噪声具有不同的喜好程度。
例如,部分汽油发动机使用者更倾向于运动型交通工具,追求较为激烈的驾驶行为,这些使用者期望发动机能够在运行时产生较大轰鸣声。
同时,也有汽油发动机的使用者更倾向于安静的驾驶环境,这部分使用者则希望发动机能在驾驶中产生较小的声音。
1.3汽油发动机振动现象与噪声现象的客观评价在对发动机振动和噪声进行客观分析、评价时,应当注重以下几方面:汽车行驶中底板传来的声音、车椅给人体带来的振动、汽车方向盘给驾驶人带来的振动、能够传递给乘客或驾驶人的声音、座椅轨道部件振动等。
船舶轮机振动噪声控制综述随着船舶工业的迅速发展,船舶轮机振动噪声控制成为了一个备受关注的话题。
船舶轮机振动噪声不仅会影响到船舶的航行安全和舒适度,还会对船员的健康造成影响,对船舶轮机振动噪声控制进行综述是十分必要的。
一、船舶轮机振动噪声的来源1. 发动机振动:船舶的发动机是船舶轮机振动噪声的主要来源之一。
发动机在工作时会产生大量的振动,这些振动会通过船体传播到周围环境中,形成噪声。
2. 螺旋桨和推进系统振动:船舶的螺旋桨和推进系统也是产生振动噪声的重要来源。
螺旋桨在旋转时会产生大量的振动,推进系统的运转也会引起船体的振动,这些振动都会转化为噪声。
3. 船体结构振动:船体结构的振动也会直接导致船舶振动噪声的产生。
船体结构的振动会受到船舶运行时的水动力和气动力的影响,从而产生不同频率和振幅的振动噪声。
船舶轮机振动噪声的存在会对船舶和船员造成严重的危害,主要表现在以下几个方面:1. 影响船舶的航行安全:船舶轮机振动噪声会影响船舶结构的稳定性和航行性能,从而对船舶的航行安全造成影响。
2. 影响船员的健康:长期暴露在船舶轮机振动噪声环境下会对船员的健康造成损害,容易导致听力下降、神经系统疾病等健康问题。
3. 影响船舶设备的寿命:船舶轮机振动噪声会对船舶设备和机械造成损坏,降低船舶设备的使用寿命,增加维护成本。
1. 发动机和设备的优化设计:通过对船舶发动机和相关设备的优化设计,可以减少振动和噪声的产生。
比如在发动机的结构设计中采用减振措施,在螺旋桨和推进系统的设计中采用减噪技术等。
2. 振动隔离和吸声措施:采用振动隔离和吸声措施可以有效减少船舶轮机振动噪声的传播。
比如通过在机舱或船体内部安装减振材料和吸声材料,可以有效隔绝振动和噪声的传播。
3. 声学优化控制技术:利用声学理论和技术手段对船舶轮机振动噪声进行建模和分析,从而找到合适的控制手段和控制策略,对船舶轮机振动噪声进行有效控制。
四、发展趋势预测随着船舶工业技术的不断发展和完善,对于船舶轮机振动噪声控制方面也将会有更多的创新和发展,主要表现在以下几个方面:1. 智能化控制技术:随着智能化技术在船舶领域的不断应用和发展,智能化控制技术也将在船舶轮机振动噪声控制方面得到更广泛的应用。
异响的种类及产生原因电控发动机和传统发动机一样,随着汽车行驶里程的增加和使用维护不当,或者是修理装配质量不高等,同样会使发动机发生异响故障。
由于现代汽车制造水平的提高,发动机异响故障的故障率很低,异响的种类也大为减少,异响的范围越来越集中。
主要异响有爆燃、漏气、断环、活塞烧顶等。
对电控发动机来说,除这些相同的故障外,随着发动机结构的不断改进,也有一些新的故障产生。
这些故障有:液压挺杆响,正时带异响或正时链条异响;气门弹簧异响;进气正时自动控制机构异响;大量积炭造成发动机高速运转时气门异响等。
(1)发动机液压挺杆异响。
目前汽车发动机配气机构中,普便采用液压挺杆技术。
液压挺杆一方面可以自动消除气门间隙,降低由于磨损造成气门间隙过大出现的气门异响。
另一方面也可以使发动机在运转过程中始终保持良好的气门间隙,保证气门的气密性,增加发动机稳定工作时间。
液压挺杆的工作主要依靠机油压力、挺杆体与座孔间隙。
气门杆与挺杆间隙及挺杆内止回球阀。
液压挺杆刚开始工作时,由于腔内无油压,故挺杆杆塞处在最底部,挺杆与气气门间隙较大,气门产生短时异响。
随着发动机的运转,在机油压力的作用下,挺杆内杆塞腔内充注油液,杆塞下行,挺杆有效工作长度增加,气门间隙减小。
由于挺杆内杆塞所产生的力较小,不能产生压缩气门弹簧的力量,所以当挺杆与气门间隙达到很小时,挺杆不再运动。
同时又因挺杆内止回球阀的作用,挺杆杆塞腔内的油压不能迅速排出,使得杆塞保持在原位不动并维持原有长度形成刚性,从而推动气门打开。
随着发动机的运转,气门间隙保持一定间隙,消除了气门异响。
1)单一挺杆异响。
这种故障多是单一液压挺杆工作不良或气门杆弯曲造成的,如果响声过大,还会造成发动机怠速工作时运转不平稳。
在诊断这种故障时可采用真空表检查发动机怠速运转时进气系统的真空度和用气缸压力表检查发动机气缸压力的方法来诊断。
当真空表摆幅大于5kPa或气缸单缸压力过低或过高时,说明该缸进气挺杆或排气挺杆存在故障。
发动机噪声测试标准发动机噪声测试是评估发动机噪声水平的重要手段,它可以帮助我们了解发动机在运转过程中产生的噪声特性,为改进发动机设计和降低噪声提供依据。
在进行发动机噪声测试时,需要遵循一定的测试标准,以确保测试结果的准确性和可靠性。
本文将介绍发动机噪声测试的标准内容,帮助大家更好地进行相关工作。
首先,发动机噪声测试应该遵循国家标准或行业标准,例如国家标准GB/T 12345-2010《发动机噪声测试方法》、ISO 4567-2008《内燃机和外燃机噪声测试方法》等。
这些标准规定了测试的方法、设备、环境条件等方面的要求,确保测试过程的科学性和规范性。
其次,发动机噪声测试应该在专业的测试实验室或者具备相应测试条件的场地进行。
测试实验室应具备良好的隔音、隔震设施,以及先进的测试设备,确保测试环境的稳定和可靠。
同时,测试人员应具备相关的专业知识和技能,能够熟练操作测试设备,保证测试过程的准确性和可靠性。
测试过程中,应该注意测试设备的校准和维护,确保测试设备的准确性和稳定性。
同时,还需要对测试环境进行控制,避免外界环境噪声对测试结果的影响。
在测试过程中,应该严格按照标准要求进行操作,保证测试结果的可比性和可靠性。
最后,测试结果应该进行合理的分析和评估。
根据测试结果,可以评估发动机噪声水平是否符合相关标准要求,进而采取相应的改进措施。
同时,还可以对不同工况下的发动机噪声进行对比分析,为发动机设计和优化提供参考。
总之,发动机噪声测试是非常重要的工作,它关乎到发动机的质量和性能。
只有严格遵循测试标准,确保测试过程的科学性和规范性,才能获得准确可靠的测试结果,为发动机的改进和优化提供有力支持。
希望大家在进行发动机噪声测试时,能够严格按照标准要求进行,确保测试工作的顺利进行和结果的准确可靠。
振动噪声的原理和应用1. 振动噪声的定义振动噪声是指由于机械振动引起的不良声音效果。
它是在振动源通过机械传播媒介向外界辐射传播形成的。
振动噪声对人类健康和环境质量都有较大的影响。
2. 振动噪声的原理振动噪声的产生是由机械振动引起的。
机械振动是物体在受到外力作用下产生的周期性变形的物理现象。
当物体振动频率接近或与人类听觉敏感的范围相符时,就会形成噪声。
振动噪声的原理包括以下几个方面:2.1 振动源振动源是产生振动噪声的初始源头,如机械设备、发动机等。
振动源产生的机械振动通过机械传播媒介向外界传播。
2.2 传播媒介振动噪声通过传播媒介向外界传播。
传播媒介可以是固体、液体或气体,其特性对振动噪声的传播起着重要的影响。
2.3 传播路径振动噪声的传播路径指振动噪声从振动源到目标位置的传播路径。
传播路径的连接方式和传播路径上存在的介质都会影响噪声的传播。
2.4 接收器接收器是指受到振动噪声的目标位置,如人类的听觉系统、仪器设备等。
接收器对振动噪声的接收效果直接影响了人类的听觉感受和设备的正常工作。
3. 振动噪声的应用振动噪声的应用涉及多个领域,以下是常见的几个应用方向:3.1 振动噪声控制振动噪声对人类健康和环境造成不良影响,因此需要进行振动噪声控制。
振动噪声控制旨在降低噪声水平,提高舒适性和环境质量。
常用的振动噪声控制方法包括隔离、吸声、减振等。
3.2 振动噪声检测振动噪声检测是指通过测量和分析振动噪声参数,判断和评估振动噪声水平的方法。
振动噪声检测可以用于判断设备的工作状态、评估环境质量等。
3.3 振动噪声分析振动噪声分析是指对振动噪声进行频率、幅值、相位等参数的分析,以揭示振动噪声的成因和特性。
振动噪声分析可以为振动噪声控制和优化提供科学依据。
3.4 振动噪声的应用于工程设计在工程设计中,振动噪声的控制和优化成为重要考虑因素。
通过合理的结构设计、材料选择和控制方法,可以降低振动噪声水平,提高工程设备的性能和可靠性。
汽车论坛汽车振动与噪声控制策略分析王玉春(长城汽车股份有限公司河北保定071000)摘要:鉴于我国人口基数且现阶段经济发展十分迅速,我国的汽车保有量迅速上升至世界第一位,国民对 于汽车的性能要求也随之提高,从之前关注车型外观等方面向行车舒适性和噪声振动控制方面转移:在城市 化进程中,噪声污染的问题日趋严重,而70%的噪声都是由交通制造的,而最为主要的就是车辆噪声。
噪声 影响是日积月累最终爆发的,有官方数据表示,长期处于车辆内部的噪声环境,不仅对车辆的内部零部件和 整体的使用寿命有影响,还会降低行车人员的感官舒适性。
基于此,从3个方面入手,阐述车辆振动及噪声来源,并针对性提出相关解决方案。
关键词:汽车振动;噪声控制;汽车振动不难发现,现在公路上的汽车数量明显增多,汽车成为绝大多数人的常见出行方式,而汽车在行 驶过程中车辆的振动和噪声是不可避免的,毕竟不 仅车辆自身的发动机、传动系统是噪声来源之一,车辆噪声来源还受制于车辆行驶的路况。
汽车的舒 适性主要依赖于弱振动与弱噪声,但振动和噪声是 不可消除的,长时间的振动与噪声会增加汽车的动 载荷波动,直接引起汽车内部零部件的各处磨损, 间接造成汽车的使用寿命大大缩短=1汽车振动噪声研究意义1.1乘车与驾驶体验近年来,汽车的振动与噪声情况时常会遭人垢 病,主要原因是车辆的振动与噪声会对驾驶员产生 一定的影响,驾驶员长期处于该环境会更易进人疲 劳驾驶的状态,严重的还会造成情绪波动和身体上 的不舒适,行车安全也就因此得不到保障。
除此之外, 对车辆上的其他乘客也会造成不良的乘车体验,乘 车的舒适性直接影响乘客的体验感,尤其是针对军 用车辆,振动与噪声直接影响士兵的作战能力,振 动会降低士兵的瞄准度,而这在训练和实战过程中 都无法避免,只能尽量控制振动和噪声的范围。
1.2城市噪声污染城市化进程的推进中,公路设计规划的优化和 国民经济水平的提升使得汽车数量日益增多,城市 的交通压力也日趋紧张。
地下矿用车辆的噪声与振动控制技术在地下矿山工作的车辆不可避免地会产生噪声和振动。
这些噪声和振动不仅对工作人员的健康和舒适性造成影响,还可能对矿山设备和结构造成损害。
因此,控制地下矿用车辆的噪声和振动是矿山安全、生产效率和员工健康的重要课题。
本文将重点介绍地下矿用车辆的噪声与振动控制技术以及相关研究进展。
噪声与振动的来源地下矿用车辆在工作过程中会产生噪声和振动,其主要来源包括发动机、传动系统、车轮与地面的接触以及车身结构的共振。
发动机的噪声和振动是车辆噪声的主要来源,而传动系统的齿轮啮合和传动杆的振动也会贡献较大的噪声和振动。
噪声与振动控制技术为了控制地下矿用车辆产生的噪声和振动,矿山工程师和技术人员采取了一系列的措施:1. 发动机隔音和振动吸收:通过在发动机周围安装隔音材料和减振器,可以有效地减少发动机噪声和振动传递到车辆结构和驾驶室内的程度。
2. 声学罩和隔音车身设计:通过在车辆的外部结构上安装声学罩和隔音材料,可以减少噪声从车辆表面传播到周围环境的程度。
3. 振动控制技术:采用悬挂系统和减振器来控制车轮与地面的接触振动,减少振动传递到车辆结构和驾驶室内的程度。
4. 合理的车轮与地面接触设计:设计合理的车轮与地面接触面积和材料,可以减少摩擦和振动产生的噪声和振动。
5. 噪声与振动监测和评估:通过安装噪声和振动传感器,实时监测和评估地下矿用车辆的噪声和振动水平,及时采取控制措施。
研究进展与应用案例在地下矿用车辆的噪声与振动控制技术领域,许多研究人员和工程师提出了创新的解决方案。
以下是一些研究成果与应用案例:1. 主动噪声控制技术:研究人员开发了主动噪声控制系统,该系统利用反相声波来消除车辆噪声。
该技术可在驾驶室内产生反向声波,以对抗车辆发动机和传动系统产生的噪声。
这种技术已经在一些地下矿用车辆上进行了实际应用,取得了显著的噪声控制效果。
2. 高效隔音材料的研究:研究人员正在开发高效的隔音材料,用于车辆发动机和传动系统周围的隔音措施。
噪声、振动与舒适性噪声、振动与舒适性,是衡量汽车制造质量的一个综合性问题,它给汽车用户的感受是最直接和最表面的。
业界将噪声、振动与舒适性的英文缩写为NςH(Nοισε、ςιβρατιον、Hαρσηνεσσ),统称为车辆的NςH问题,它是国际汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注的问题之一。
有统计资料显示,整车约有1/3的故障问题是和车辆的NςH问题有关系,而各大公司有近20%的研发费用消耗在解决车辆的NςH问题上。
对于汽车而言,NςH问题是处处存在的,根据问题产生的来源又可分为发动机NςH、车身NςH和底盘NςH三大部分,进一步还可细分为空气动力NςH、空调系统NςH、道路行驶NςH、制动系统NςH等等。
NςH问题是系统性的。
例如有些轿车行驶时车厢噪声大,查源头在发动机,那么这一个噪声问题可能就涉及到三个部分,一个是发动本身的噪声大,一个是发动机悬置部件减振效果差,一个是车厢前围和地板隔音技术不好,是一个互相关连的系统问题。
当遇到车厢噪声大时,人们一般考虑加强车厢隔音技术和材料,而对真正的噪声发生源-发动机则是无能为力,这只能是 亡羊补牢 ,无法从根本上解决问题。
但如果运用NςH解决方案,就会涉及发动机、悬置及车架等,从根本上减少噪声产生的来源。
因此,NςH问题实质是汽车设计中要解决的问题,而不是汽车进入市场后要解决的问题。
汽车的发动机和车身都通过弹性元件支承在车桥和轮胎上,构成一个弹性振动系统,整个系统按照各总成部件又分成多个 弹性振动子系统 。
当汽车因路面凸凹不平、发动机及传动系抖动或车轮不平衡而受激振动时,各 弹性振动子系统 发生振动且互相关联。
振动是噪声产生的根源之一,行驶时振动大的车辆往往噪声也大。
因此,从汽车NςH问题的角度看,解决噪声不能头痛治头,脚痛治脚,而应该考虑到整车其他方面的问题,例如要考虑到车身、发动机、轮胎、弹性支承等诸方面。
汽车NςH问题也涉及到零部件生产企业。
近年随着专业化分工,整车制造企业已经逐渐将大部分零部件交给零部件生产企业来做。
汽车发动机正时系统振动噪音的优化研究与分析摘要:现如今,汽车在公众日常生活中起到了关键作用。
就汽车本身而言,会对人体主观感受产生直接影响的就是乘坐的舒适性。
本文主要对一款SUV车型在发动机加速工况、怠速工况下正时系统所形成的振动噪音展开识别,并且进行分析。
与此同时,还对造成此类噪音的相关因素以及系统零件各个结构、性能特点等情况进行了比较,在此基础上就结构优化之后的正时系统进行单品台架和实车的测验,指出借助对该系统传动链结构的优化,能够使发动机正时系统所造成的振动噪音不良影响有所减少,并且还可以使车辆NVH性能得到提升,使用户乘坐车辆感到更加舒适。
关键词:正时系统;振动噪音;链轮;舒适性引言近些年,公众的物质条件不断提升,汽车也随处可见,而公众对该产品的舒适性也提出了更高的要求。
对于现代汽车来说,舒适的驾乘环境以及良好的操作性能是其基本特点。
诚然,人们在驾车使用方面对NVH(Noise、Vibration、Harshness)尤为看重,而且在汽车新产品开发期间对车辆NVH的研究也已频频可见,从而将不利于车辆乘坐舒适性的激励源寻出,通过对其噪音传递至车室内的情况的有效控制,或是借助对激励源振动情况的优化来使乘坐舒适性得到较大的提升。
作为车辆的核心,发动机可谓是关键的噪声振动激励源,而正时系统则是其最为关键的一个部件,长时间以来相应的振动噪音问题始终是专家们探究的重要方向,其NVH性能与车辆的乘坐舒适性之间存在甚为紧密的关联性。
本文将一款SUV车型开发期间发生显著的振动噪音问题作为范例,运用LMS40通道数采来对各种工况之下的车内振动噪音信号进行收集,同时就发动机正时系统的影响展开剖析,借助对该系统传动链构造的分析,给出了具体的优化策略,以使车里的振动噪音得以减少,乘坐的舒适性优于过去。
1故障分析1.1 主观评价在对一款SUV样车主观评价过程中,发现一种异常噪音:正时传动系统一般有三种形式: 链传动、皮带传动、齿轮在车辆加快速度后发动机转速回落至2500~3000r/min的工况下传动,对于低功率小扭矩的发动机,一般选择前两种,在车里会听到啸叫声,而且较为刺耳,会压迫耳膜,对车辆乘坐的舒适性带来极大的干扰。
汽车振动与噪声控制(第二版)
第一章振动理论基础
第一节介绍
第二节单自由度系统
第三节多自由度系统
第四节连续系统振动
第五节随机振动分析基础
练习题
第二章声学理论基础
第一节波动方程与声的基本性质
第二节声传播及结构声辐射
第三节声阻抗、声强及声功率
第四节噪声及其控制技术
练习题
第三章汽车发动机的振动分析与控制
第一节发动机的振动激励源分析
第二节发动机隔振技术
第三节发动机气门振动
练习题
第四章汽车动力传动及转向系统振动
第一节振动分析的传递矩阵法
第二节汽车动力传动系统振动
第三节汽车转向系统振动
第四节汽车制动时的振动
练习题
第五章汽车平顺性
第一节平顺性定义
第二节人体反应与平顺性评价
第三节道路路面不平度的统计描述
第四节平顺性分析
第五节影响汽车平顺性的结构因素
练习题
第六章发动机及动力总成噪声
第一节发动机及动力总成噪声分析与控制
第二节传动系噪声
第三节发动机的空气动力噪声
练习题
第七章底盘系统噪声
第一节轮胎噪声
第二节制动噪声
练习题
第八章车身及整车噪声
第一节车身结构噪声及其控制
第二节车内噪声
第三节汽车整车噪声及其控制第四节汽车噪声有源控制
练习题。
. 精品 汽车噪声与振动
——理论与应用 汽车噪声的传递有固体波动和气体波动两种传播形式。通常500Hz以下的低、中频率噪声主要以固体波动形式传播,而在较高的频带内则以空气传播为主。
第十章 发动机的振动
发动机振动
分类
1、内部振
动 曲柄振动
扭转振动 扭转、弯曲振动会带来严重的危害,其他部
件间的振动会引起噪声而不产生危险应力。 弯曲振动
阀机构振动 2、外部振动
主要振源
1、气缸内气体压力产生的激振力 2、运动部件惯性力产生的激振力(活塞、连杆、曲柄等) 往复惯性力
一次惯性力
二次惯性力 离心惯性力
3、运动部件重力产生的激振力 往复运动件总质量 旋转运动件作用在曲柄销中心上的当量偏心旋转重量
扭转振动的消减
1、调频 调整系统的固有频率,使共振转速远离工作转速。
2、配置减振器 阻尼减振器 橡胶减振器 为系统提供很大的阻尼,以加大系统振动能量的耗散。 硅油减振器 动力减振器 3、减少发动机输入改变发火顺 此方法为治本之策,但需改变发动机结构,. 精品 系统的扭转能量 序 这对已定型的发动机来说很难实现。此方法只能
在设计阶段,将扭转性能要求最为重要因素与其他要求综合考虑。 .
精品 采用不规则
曲柄排列 第十一章 发动机的噪声 在相同条件下,柴油机的排气噪声要比汽油机的排气噪声大,二冲程内燃机的排气噪声要比四冲程的大。柴油机的排气声呈明显的低频性,能量主要集中在基频及其倍频的频率范围内;中频范围主要是排气管内气柱振荡的固有音;高频范围主要包括燃烧声和气流高速通过气口的空气动力噪声。 发动机两种噪声:纯音和混杂音。纯音是窄频带的,用抗性消音器;混杂音是宽频带的,用阻性消声器。 抗性消声器:将能量反射回声源,从而抑制声音。 阻性消声器:声能被吸声材料吸收并转化成热能,从而消声。
发动机噪声
结构振动噪
声 燃烧噪声 a、采用隔热活塞;b、延迟喷油定时;c、预喷;d、改进燃烧室机构;e、调节喷油泵;f、 液体动力噪声 发动机中液体流动产生的力对发动机结构激振产生的噪声。 机械噪声 配合机构噪声 齿轮传动噪声 不平衡力和力矩引起机体的振动和噪声 喷油泵噪声 活塞敲击噪声 . 精品 空气动力噪声
排气噪声
风扇噪声 进气噪声
发动机噪声估算: 1、柴油机声功率级 )lg(30)lg(1057bbbWnnPnL (dBA)
式中:WL——柴油机声功率级;
bP——柴油机标定功率(kW);
bn——柴油机标定转速(r/min);
n——柴油机实际转速(r/min)。 2、柴油机机体表面辐射声功率级的近似公式 柴油机机体表面辐射的31倍频程声功率级近似计算公式如下:
)lg(2010001000)1(lg1052)(bbbbWnnffmPPnfL 式中:f——31倍频程中心频率(Hz); m——柴油机质量(kg)。 3、汽油机声功率级估算 )lg(50)lg(1057bbbWnnPnL (dBA)
以上公式只是估算,公式已显陈旧。 机体结构特性: 结构特性主要指振型、固有频率和传递函数。. 精品 燃烧噪声:由于气缸内燃烧,将活塞对缸套的压力振动通过缸盖—活塞—连杆—曲柄—机体向外辐射的噪声称为燃烧噪声。 机械噪声:活塞对缸套的撞击、正时齿轮、配气机构、喷油系统、辅助皮带、正时皮带等运动件之间的机械撞击所产生的振动激发的噪声称为机械噪声。
进气噪声: 进气噪声是由进气门周期性开、闭而产生的压力波动所产生的。它主要包括三种成分:\ 1、进气门开启时活塞作变速运动所引起的进气脉动噪声; 2、进气门关闭时进气管道中的空气柱共振噪声; 3、气流流经进气门环隙时产生的涡流噪声。 进气门开启时,在进气管中产生一个压力脉冲,随着活塞的继续运动,它逐渐消失;当进气门关闭时,同样产生一个持续一定时间的压力脉冲,这样就产生了周期性的进气噪声。次噪声为低频成分,其基频由下式决定:
znf
601
式中:n——内燃机转速(r/min);
z——气缸数目; ——冲程系数,四行程2,两行程1。
有时在进气噪声中还会出现明显的12f、13f的高次谐波成分,其频率一般都是500Hz以下的
低频范围。 进气门涡流噪声. 精品 进气门涡流噪声:空气在进气门通过截面处,以高速流入并形成涡流,从而产生涡流噪声。
由于进气门流通截面积是变化的,其噪声一般是宽频带、连续的高频噪声,主要频率成分在1000Hz以上。 涡流噪声的峰值频率为:
dvSfr
式中:rS——斯特劳哈尔数,一般取05.0rS;
v——气门处进气截面的气流速度(m/s); d——进气门直径(m)。 对于涡轮增加发动机,由于增压器的转速很高,因此,其进气噪声明显高于非增压发动机。 进气噪声的大小:与发动机的进气方式、进气门结构、缸径、凸轮型线等设计因素有关。设计合理的进气系统,包括安装合适的空气滤清器、加装空气消声器等都是降低进气噪声最有效的措施。
风扇噪声: 内燃机的冷却系统通常采用低压轴流式风扇,风扇噪声在内燃机空气动力性噪声中一般都小于排气噪声和进气噪声,但风冷发动机的风扇噪声要比水冷机大,且可能成为主要的噪声源。 风扇噪声是由旋转噪声和涡流噪声组成。 1、旋转噪声的基频就是叶片每秒打击空气质点的次数,其值为:
601inff(Hz)
式中:fn——风扇转速(r/min);
i——风扇叶片数,对内燃机多为4~6片。
2、涡流噪声又称紊流噪声. 精品 它是气流在旋转的叶片界面上分离时,由于气体具有粘性,便滑脱或分裂成一系列的漩涡流,
从而辐射一种非稳定的流动噪声。当该涡流引起的振动频率与叶片的固有频率接近时,叶片振动和噪声增加,这一振动往往是叶片折断的一个原因。涡流噪声主要峰值频率可用下式估计:
duSfr
式中:rS——斯特劳哈尔数,一般取2.0~14.0rS;
u——气流与叶片之间的相对速度(m/s); d——叶片在垂直于速度平面上投影的宽度(m)。 3、风扇转速通常都是很高的,因而除了风扇本身的空气动力性噪声外,还有由于风扇的不平衡及支座的振动、轴承的撞击、传动带的振动、风扇导风罩的振动等产生的一系列的、有些甚至较强的机械噪声。 4、取较大的风扇直径、增加风扇叶片数也可降低风扇噪声。在水冷发动机上叶片数一般为4~6个;在风冷发动机上,多采用机翼型风扇断面,叶片数5~17片。 5、风扇安装位置 随着风扇与散热器之间距离的增加,风扇的冷却能力、流量和噪声都要增加,但距离达到某一最大值后又开始下降。 6、风扇材料 铸铝叶片要比冲压钢板叶片噪声小;采用尼龙叶片要比金属叶片噪声小。 机械噪声: 1、活塞——曲柄连杆机构噪声 .
精品 配器机构产生的噪声,就总体而言,在低速和中速内燃机中,一般并不突出,但对高速内燃机来说,往往会在机械噪声源中占有较高份额。 配器机构的噪声一般分布在低中频范围内,它的主要低频成分频率可由下式决定: .
精品 图9-24 气门机构噪声和摇臂应力图 .
精品 燃烧噪声:.
精品 一般情况下,汽油机的燃烧噪声比较小,只是在发生爆震和表面点火等不平常燃烧时才会产生较高的噪声。
柴油机的燃烧噪声与汽油机不同,在总噪声中占有很大的比例,远比汽油机高的多。 柴油机燃烧过程:着火延迟期、急燃期、缓燃期、后燃期,如下图所示:
燃烧阶段对噪声的影响 序号 阶段 对噪声影响程度及造成原因
1、 着火延迟期 此阶段气缸内的压力和温度变化小,对噪声直接影响小,而着火延迟期对整个燃烧过程的进展有很大影响,所以对燃烧噪声有的潜在影响。
2、 急燃期 气缸内气体压力和温度急剧增加并以压力波形式向气缸壁传播和反射,这直接影响到内燃机的振动和噪声。 影响急燃期内压力增长率的主要因素是:着火延迟期的长短和供油规律。着火延迟期愈长,在此期间内喷入气缸的燃油愈多,则末压力增长率和最高燃烧压力也就愈高。 3、 缓燃期 对发动机的高频振动和高频噪声有影响。 4、 后燃期 气缸内的气体压力和温度已显著下降,对燃烧噪声的影响已不大。 .
精品