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内燃机噪声识别及控制技术研究

北极星环境监测网  来源:《防护工程》  作者:梁泽超 邱亚青  2019/9/17 15:25:00  我要投稿  

北极星环境监测网讯:摘要:目前大部分汽车动力来源主要依靠内燃机,虽然汽车仅仅是内燃机运用领域的一小部分,但是在内燃机工作过程中仍然会伴随着严重的噪声污染,这就对人们日常生活造成很多不便,因此目前很多科研人员针对内燃机噪声产生原因和传播途径不断进行噪声识别以及控制技术的研究,希望找到不影响内燃机正常工作情况下的降低噪声分贝新技术,所以本文将以内燃机噪声识别及控制技术研究为主题展开讨论。

引言

目前人们生活条件不断改善,很多家庭都配备了汽车,但汽车内燃机产生的噪声对人们生活影响越来越严重,所以世界很多国家开始对降低内燃机噪声并对噪声控制技术展开进一步研究,本文将以内燃机工作原理为基础进行噪声识别技术分析,常见的噪声识别技术有以下几种,近场声压法、封闭法、声通道法、振动测量法,下面将对噪声控制及产生原因进行深入分析。

1内燃机噪声常见识别技术

1.1近场声压法

近场声压法是对内燃机噪声等级进行分析,原理是对内燃机近场振动表面声压级进行测量。

1.2封闭法

封闭法是人们对内燃机噪声测量的传统方法,由于其工作环境必须保证无声,所以需要将测试对象转移到消声室中,并且需要使用隔音效果好的金属材料将内燃机测试部分以外发声部分进行封闭,然后进行噪声等级测量。

1.3振动测量法

振动测量法是根据内燃机外表面振动速度来确定内燃机噪声辐射功率。声强测量法目前有两类,一类是互谱表面声强法,一类是自谱表面声强法。

1.4自谱表面声强法

目前,人们大多使用自谱表面声强法。这是因为互谱表面声强法容易受到内燃机通道相位差影响,所以在实际运用中容易出现误差。而自谱表面声强法将通道相位差影响考虑进去,所以目前科研人员更倾向于对自谱表面声强法进行下一步完善与创新。

1.5复式声强法

如果要对内燃机普通声强和无功声强都进行测量一般会选择复式声强法。声场外传播的能量通过有功声强来表示,不向外传播的能量通过无功声强来表示。一般来说无功声强对受声场影响较小,但是可以根据声源特性产生良好反应,如果要对声源进行分析及辨别,那么需要观察无功声强显示结果。

2噪声数据测量分析

2.1噪声测量

现阶段对于噪声测量主要使用仪器有传声器、声级计、频谱分析仪等,测量人员在进行传声器放置时,需要先确定噪声测量方法,根据不同方法选择最合适的传声器放置方式。

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另外测量人员在放置声级计和频谱分析仪时,需要根据噪声识别方法进行配备,通常测量人员会选择声压式传感器进行噪声测量,通过将声信号转换为电信号,研究人员就可以以数据方式对噪声进行分析。所以声压传感器的好坏对噪声测量结果有很大影响,很多科研人员为了提高声压传感器性能而不断奋斗。

2.2噪声数据处理

研究人员对噪声进行处理一般在将噪声转换为数字信号之后进行,目前数据处理行业发展迅猛,很多专业都需要数据处理行业帮忙,并且数据处理技术先进程度对于数据真实性、准确性等都有很大影响。通过对大量噪声数据进行分析,研究人员可以从大量数据中找出关键点,帮助对噪声产生原因、影响因素等进行详细了解。数据处理领域发展十分艰难,传统模式是通过傅里叶变换来实现数据分析,还有就是运用FFT来实现噪声频谱分析。但是现阶段数据分析领域运用较多的为小波变换法。小波变换法较之傅里叶变换,具有时频局部化特点,可以将噪声数据信号划分为多种尺度,针对每种尺度分析出各种尺度成分,这样就可以根据尺度成分计算出时域步长,帮助掌握噪声数据细小差别[1]。小波分析方法可以将原有噪声信号进行多重分解,对噪声信号进行细微观察发现其中异常信号,并对异常信号进行放大、定位,让科研人员更加容易对噪声结构进行分段研究,找出所需要的关键性噪声信号特点,实现数据分析真实性、准确性。

3内燃机噪声控制技术分析

前面对噪声收集以及分析方法进行了一些介绍,下面就对噪声控制技术进行简单概述。从噪声分析中我们可以很容易得出噪声的产生原因以及传播途径,根据噪声产生原因和传播途径种类的不同,我们可以将噪声控制技术分为两类,一类针对噪声源进行控制,一类针对噪声传播途径进行控制。

3.1噪声源控制技术

噪声源控制技术大致针对两类噪声:机械噪声、燃烧噪声。对于机械噪声来说,由于内燃机结构比较复杂,并且很多零部件需要较高精密加工,并且内燃机工作运用速度较高,所以可以从这些方面降低机械噪声,常见方法有提高部件之间的平衡性能以及降低机械振动。比如针对内燃机曲柄连杆机构,在进行设计安装过程可以通过降低活塞与内燃机缸壁之间摩擦来降低噪声分贝,实际操作方法可以让活塞销孔中心偏置气缸中心线,目前市面上福特汽车品牌就是通过这种方法来降低内燃机噪声。另外内燃机安装设计人员还可以提高活塞高度以及增大活塞承压面积,这样可以有效降低活塞与缸壁之间撞击[2]。对内燃机燃烧噪声进行控制时一般需要了解内燃机燃烧噪声传播路径。燃烧噪声传播路径分两种,一种通过气缸体上部向外辐射,一种通过气缸体下部向外辐射。一般对于燃烧噪声控制可以对最高压力升高率进行调节,最高压力升高率影响因素有供油系统参数、供油规律、燃料性质等,为了有效降低燃烧噪声,科研人员不断对内燃机燃烧室进行改进,提高内燃机压缩比和供油合理性,以电子方式对燃油进行控制并且应用新型涡轮增压技术。排气噪声目前也是降低内燃机噪声主要部分,降低排气噪声一般需要保证内燃机排气管光滑通畅,还可以在排气管部位安装消声器,保证排气噪声在规定范围之内[3]。另外可以对内燃机排气管布置方式进行创新,降低废气发生共振现象,避免出现涡流情况,保证内燃机进气管不会有较强压力脉动以及气管涡流不会发生剧烈震动,实际执行中可以选择波纹式加长内燃机进气管,这样可以加大空滤器容积,降低气体发生共振概率。

3.2噪声传播途径控制技术

想要大幅度降低内燃机噪声不仅需要从噪声源下手,对于噪声传播途径也需要采取一些措施,这样可以保证内燃机噪声控制效果最佳,目前常用的针对噪声传播途径控制方法有安装降噪装置、隔声处理、隔振处理、吸声处理等。安装降噪装置指的是安装一些降噪部件比如消声器[4]。隔声处理指的是在内燃机零部件材料选择安装上增添一些隔声部件,比如隔声壁板、隔声罩等,增强对噪声阻拦效果。隔振和减振技术一般是在内燃机中安装一些弹簧、橡胶等减震材料,保证内燃机工作过程中,零部件之间不会产生剧烈撞击,增强内燃机内部承载结构。吸声处理通过对内燃机零部件原材料进行筛选,大量采用具有吸声功能材料,让内燃机工作中产生的噪声在内燃机内部传递过程中提前得到吸收。

结束语

综上所述,随着新时代到来,人们对于生活质量有了全新追求,近代的内燃机内燃机发展和创新研究更趋向于接近对大气的零污染和更高效,内燃机还在不断发展当中。目前噪声污染是国家重点关注对象,而汽车噪声已经成为环保部门着重改革目标,通过对内燃机结构进行创新以及对噪声传播途径添加新技术可以有效对噪声进行控制,这也是新时代相关科学技术重点发展方向之一。


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