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1、桂林航天工业高等专科学校毕业论文汽车噪声产生的机理及检测方法摘 要 随着现代化进程的加快以及汽车工业和交通运输的发展，城市机动车辆拥有量日益增加。据国外资料统计，机动车辆所包括的总功率，比其他各种动力(飞机、船舶、电站等)的总和大2O倍以上。它们所辐射的噪声，约占整个环境噪声能量的75。各种调研和测量的结果也表明，城市交通噪声，是目前城市环境中最主要的噪声源。因此，降低机动车辆本身的噪声，是减少城市环境噪声的最根本途径。而且行驶汽车噪声有发动机噪声、底盘噪声、车身噪声以及汽车附件和电气系统的噪声，发动机噪声是汽车的主要噪声源。本文通过对汽车发动机噪声、地盘噪声、车身噪声的产生机理的了解以及对它
2、们进行检测，从而进行一定的降噪等减小汽车噪声措施。关键字：发动机, 燃烧噪声, 机械噪声, 空气动力噪声, 发动机噪声试验台目录第一章 绪论- 2 1.1 课题研究背景及意义- 2 1.2 课题内容及目的- 2第二章 发动机噪声产生机理及检测- 3 2.1 发动机噪音的分类- 3 2.1.1 燃烧噪声- 3 2.1.1.1 燃烧噪声原理- 3 2.1.1.2 燃烧噪声特性- 4 2.1.2 机械噪声- 4 2.1.2.1 活塞敲击噪声- 4 2.1.2.2 传动齿轮噪声- 5 2.1.2.3 配气机构噪声- 5 2.1.3 空气动力噪声- 6 2.1.3.1 进气噪声- 6 2.1.3.2 排
3、气噪声- 6 2.1.3.3 风扇噪声- 6第三章 发动机噪声测试方法- 7 3.1 发动机噪音的测试- 7 3.2 噪声源识别的试验方法- 9 3.2.1 数据处理与分析- 10 3.2.1.1 频谱特性分析- 11 3.2.1.3 减小和控制柴油机噪声的措施- 13第三章 结论 - 13参考文献- 14致谢- 15第一章 绪 论1.1 课题研究背景及意义 随城市建设和现代交通的迅速发展，噪声污染已和大气污染、水污染并称世界三大污染，它所引起的环境问题日益受到重视。噪声不但对人的健康造成危害，强烈的噪声还会影响设备正常运转、损坏建筑结构等。据统计，城市交通噪声是当前城市环境噪声中最主要的噪声
4、源，约占整个环境噪声能量的5075H1。因此城市噪声污染的控制关键在于控制城市交通噪声。而目前城市交通噪声的最主要噪声源是汽车噪声，因而汽车的噪声控制也成为解决城市噪声污染的关键。世界主要汽车阵营，如美国、日本、欧盟等都表现出对噪声污染问题的高度重视和日趋严格的控制。英国早在1960年就制订了防止噪声法，美国各主要城市相继制订了噪声防治条例。其他国家和地区，包括我国也相应制订了噪声标准，而且标准基本上每5年修订一次，每次修订都将噪声限值下调2-3dB，以缓解日益严重的噪声污染，满足人们对环境的基本要求。随汽车市场竞争的日趋激烈，低噪声已成为乘坐舒适性的一部分，成为评价汽车品质的重要指标。对汽车
5、制造商而言，降低汽车噪声，不仅能够减少环境的污染，降低对人健康的伤害，而且最终提高了整车市场竞争力，从而获得更大的经济利益。汽车噪声的降低，也是营造安静生活环境、提高环境质量的关键之一。因此，无论是车内还是车外，汽车噪声的控制都是完全必要的。国外一些公司已将噪声控制的理念和技术纳入到新车型设计流程的关键环节1。1.2 课题内容及目的从汽车噪声产生机理考虑，汽车的整车噪声主要包括：发动机噪声、冷却风扇噪声、排气噪声、传动系及轮胎噪声等。在我国，小轿车车外加速噪声中，发动机噪声约占55%;大、中型汽车车外加速噪声中，发动机噪声约占65%左右；而且其中排气噪声是最主要的噪声源，约占总噪声的30，它比
6、其它噪声高1015dB，对汽车整车噪声的贡献率最大。因此，降低排气噪声将显著地降低汽车整车噪声。因此本课题主要对发动机噪声进行研究及检测。通过研究及检测从根本上了解发动机产生噪声的原因，从而提出有价值的降低噪声措施，延长发动机使用寿命以及降低发动机噪声对环境的干扰。第二章 发动机噪声产生机理及检测 发动机噪声是汽车的主要噪声源。在我国，小轿车车外加速噪声中，发动机噪声约占55%;大、中型汽车车外加速噪声中，发动机噪声约占65%左右。随着汽车噪声标准的提高，发动机噪声问题显得日益突出，国内外都非常重视降低汽车发动机噪声。日本大型汽车的发动机噪声已降到仅占车外噪声的30%，大超过了我国目前的水平。
7、由此可见，为了降低我国汽车噪声总水平，首先应以控制发动机噪声为主要目标。2.1 发动机噪音的分类发动机发出的噪声主要有三种类型：燃烧噪声、机械噪声和空气动力噪声。燃烧噪声和机械噪声，是通过发动机的外表面向外辐射，而空气动力噪声主要是在进气和排气过程产生，直接向大气辐射。发动机低速运转时，燃烧噪声是主要噪声源；高速运转时，机械噪声和空气动力噪声是主要噪声源2。 2.1.1 燃烧噪声 2.1.1.1 烧噪声产生原理通常把燃烧时气缸压力通过活塞、连杆、曲轴、主轴承传至机体，以及通过气缸盖等引起发动机结构表面振动而辐射出来的这部分噪声。称为燃烧噪声。发动机的燃烧噪声，是在气缸中产生的。燃烧过程中，气缸
8、内的压力波冲击燃烧室壁，气体自身产生的振动，这种振动及辐射噪声呈高频特性。气缸内压力在一个工作循环内呈周期变化，激起气缸内部机件的振动，其频率与发动机转速有关，通过发动机机体向外辐射噪声，这种振动及辐射噪声呈低频特性。其强弱程度，取决于压力增长率及最高压力增长率的持续时间。 2.1.1.2 燃烧噪声特性汽油机燃烧柔和、噪声小，与柴油机相比，其燃烧噪声不突出，因此研究发动机噪声以柴油机为主。因为这种噪声与燃烧过程有关，所以可以从柴油机燃烧过程的四个阶段滞燃期、速燃期、缓燃期和补燃期来分别研究它。在滞燃期内燃料并未燃烧，尚在进行燃烧前必要的物理和化学准备，气缸中的压力和温度变化都很小，因此对噪声的
9、直接影响甚微，但滞燃期对燃烧过程的进展有很大影响，因此对发动机燃烧噪声起着间接的重大影响作用。在速燃期内燃料迅速燃烧，气缸内压力迅速增加，直接影响发动机的振动和噪声。影响速燃期压力增长率的主要因素是着火延迟期的长短和供油规律。着火延迟期越长，在此期间喷入气缸的燃料越多压力增长率就越高。压力增长率大，意味着柴油机的冲击载荷大，使柴油内零件敲击严重，从而增加了柴油的结构振动和所辐射的噪声。在缓燃期内，气缸内压力有所增长，但增长率较小，因此能激发起一定程度的燃烧噪声，但对噪声的影响不显著。这个阶段主要对柴油机的动力性和经济性有很大影响。在补燃期内，因活塞下行且绝大多数燃料已在前两个时期内燃烧完毕，所
10、以对燃烧噪声影响不大。综上所述，燃烧过程所激发的噪声主要集中在速燃期内，其次是缓燃期。燃烧噪声主要表现在两个方面，一是由气缸压力急剧变化引起的动力负荷，由此产生结构振动和噪声，其频率相当于各传声零件的自振频率；二是由气缸内气体的冲击波引起的高频振动和噪声，其频率为气缸内气体的自振频率。在速燃期内产生的气体动力载荷，使柴油机内相应零件受到一种敲击。由于柴油机的结构可视为一个复杂的振动系统，大多数零件的自振频率处中、高频率范围内，因此，由结构传声而向外辐射的燃烧噪声频率也处在中、高频率范围内。由动力载荷引起的噪声，主要取决于压力增长率及最高压力增长率持续的时间，压力增长越快，持续高增长率时间越长则
11、噪声就越大。在燃烧过程中，随着气缸内气体压力的剧变，与火焰传播的同时，冲击性质的压力波也随着传播，当冲击波达到燃烧室壁面后将进行多次反射，从而形成了气体的高频振动，这就是柴油机产生高调噪声的原因3。 2.1.2 机械噪声发动机的机械噪声，是指在气体压力和惯性力的作用下，使运动部件产生冲击和振动而激发的噪声。主要有活塞敲击噪声、供油系噪声、配气机构噪声、正时系统噪声、辅机系统噪声、轴承噪声、不平衡惯性力引起的机体振动和噪声等。发动机工作时，由于冲击、摩擦、旋转不均匀和不平衡力作用等原因，激起零部件的机械振动而产生噪声。特别是当激振力频率与零部件的固有频率相一致时，会引起激烈的共振和噪声。发动机的机械噪声随转速的提高而迅速增加。机械噪声与激发力的大小、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。 2.1.2.1 活塞敲击噪声 活塞对汽缸壁的敲击，通常是发动机最大的机械噪声源。敲击的强度主要取决于气缸的最高爆发压力和活塞与缸套之间的间隙。因
