影響燃燒噪聲的因素

1、小議內(nèi)燃機(jī)燃燒噪聲姓名：石魁2011年12月內(nèi)燃機(jī)燃燒噪聲摘要：影響燃燒噪聲的主要因素是燃燒過程的組織，其決定因素是滯燃期形成可燃混合氣的多少，即滯燃期的長短，一般來說，縮短滯燃期可以有效地降低燃燒噪聲。燃燒噪聲也與燃料性質(zhì)、壓縮比、噴油（或點(diǎn)火）提前角、噴油規(guī)律、轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等有密切關(guān)系。通常以速燃期的壓力升高率作為燃燒噪聲的評(píng)價(jià)指標(biāo)。內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的噪聲內(nèi)燃機(jī)燃燒過程是在高溫高壓下，一個(gè)封閉的、容積不斷變化的狹小空間內(nèi)進(jìn)行的，這一過程中產(chǎn)生的噪聲被認(rèn)為是有害污染，一般可分為機(jī)械噪聲、空氣動(dòng)力性噪聲和燃燒噪聲。燃燒噪聲:combustionnoises燃燒噪聲：通常把燃料在氣缸內(nèi)燃燒時(shí)使缸內(nèi)壓力急

2、劇上升產(chǎn)生的動(dòng)載荷和沖擊波引起的高頻振動(dòng)經(jīng)氣缸蓋、氣缸套、活塞一連桿一曲軸及主軸承傳至機(jī)體以及通過氣缸蓋等引起內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)表面振動(dòng)而輻射出來的這部分噪聲稱為燃燒噪聲。一般來說，柴油機(jī)噪聲比汽油機(jī)的噪聲高得多，因此在這里主要以柴油機(jī)為例來說明如何降低燃燒噪聲。燃燒噪聲的產(chǎn)生機(jī)理：氣缸內(nèi)因壓力急劇升高而產(chǎn)生的動(dòng)載荷和沖擊波會(huì)引起高頻振動(dòng)，并通過氣缸套、機(jī)體和氣缸蓋傳播到外界。影響燃燒噪聲的主要因素：是燃燒過程的組織，其決定因素是滯燃期形成可燃混合氣的多少（滯燃期的長短）。燃燒噪聲也與燃料性質(zhì)、壓縮比、噴油（或點(diǎn)火）提前角、噴油規(guī)律、轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等有密切關(guān)系。通常以速燃期的壓力升高率作為燃燒噪聲的評(píng)價(jià)指

3、標(biāo)，對(duì)柴油機(jī)來說應(yīng)控制在0.4兆帕每度曲軸轉(zhuǎn)角以下。燃燒噪聲對(duì)內(nèi)燃機(jī)整機(jī)噪聲的貢獻(xiàn)：它對(duì)內(nèi)燃機(jī)整機(jī)噪聲的貢獻(xiàn)占有重要地位，其根源是氣缸內(nèi)氣體壓力的變化，主要表現(xiàn)在兩方面：由缸內(nèi)壓力急劇變化引起的動(dòng)力負(fù)荷，由此產(chǎn)生結(jié)構(gòu)振動(dòng)和噪聲。由氣缸內(nèi)氣體燃燒產(chǎn)生的沖擊波引起的高頻振動(dòng)和噪聲。主要取決于壓力增長率及最大壓力增長率持續(xù)的時(shí)間，壓力增長越快，持續(xù)高增長率時(shí)間越長，則噪聲越大。目前對(duì)燃燒噪聲的研究方法：在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃燒噪聲在總噪聲中占有很大比例，研究如何降低其燃燒噪聲具有特別重要的意義。目前所研究出的降噪措施主要有：對(duì)于已投入應(yīng)用的內(nèi)燃機(jī)，當(dāng)前已發(fā)展出很多有效方法對(duì)其噪聲源進(jìn)行測(cè)量、識(shí)別，或?qū)Σ?/p>

4、同的噪聲成分進(jìn)行分離。更為明智的方法是在內(nèi)燃機(jī)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段就對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行噪聲預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件實(shí)施噪聲優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如研究內(nèi)燃機(jī)的聲輻射模態(tài)，以期事先控制機(jī)體對(duì)內(nèi)部激勵(lì)力向外部輻射噪聲的能力。對(duì)此，有限元方法和邊界元方法能近似地預(yù)測(cè)內(nèi)燃機(jī)在自由空間或無混響室內(nèi)的聲場(chǎng)分布情況，但它們只適用與中低頻范圍內(nèi)的預(yù)測(cè)。統(tǒng)計(jì)能量法運(yùn)用能量流關(guān)系式對(duì)復(fù)合的諧振結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力特性、振動(dòng)響應(yīng)及聲輻射規(guī)律的模擬和預(yù)測(cè)。這種方法局限于高頻問題，對(duì)中低頻問題無能為力。由于內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)激勵(lì)及噪聲預(yù)測(cè)問題的復(fù)雜性，當(dāng)前的研究大多考慮單點(diǎn)簡(jiǎn)諧激勵(lì)下構(gòu)件的噪聲輻射預(yù)測(cè)，或在測(cè)出構(gòu)件表面振動(dòng)速度后預(yù)測(cè)輻射噪聲。控制燃燒噪聲的手

5、段：目前所研究出的降噪措施主要有：（1）采用隔熱活塞以提高燃燒室壁溫度，縮短滯燃期，降低空間霧化燃燒系統(tǒng)的直噴式柴油機(jī)的燃燒噪聲。（2）提高壓縮比和應(yīng)用廢氣再循環(huán)技術(shù)也可降低柴油機(jī)的燃燒噪聲。但壓縮比主要決定了柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷與熱負(fù)荷水平。廢氣再循環(huán)技術(shù)通過降低氣缸最高壓力，在抑制NOx產(chǎn)生的同時(shí)，也降低了燃燒噪聲。（3）采用雙彈簧噴油閥實(shí)現(xiàn)預(yù)噴。即將原本打算一個(gè)循環(huán)一次噴完的燃油分兩次噴。第一次先噴入其中的小部分，提前在主噴之前就開始進(jìn)行著火的預(yù)反應(yīng)，這樣可減少滯燃期內(nèi)積聚的可燃混合氣數(shù)量。這是降低直噴式柴油機(jī)燃燒噪聲的最有效措施。通過降低雙彈簧噴油器初次開啟壓力和針閥的預(yù)升程來抑制空氣和燃

6、料混合氣的形成，以此對(duì)怠速工況的燃燒噪聲產(chǎn)生影響。通過設(shè)計(jì)兩段升程裝置，采用引燃噴射裝置在較大的轉(zhuǎn)速范圍及加速情況下來抑制燃燒噪聲。（4）共軌噴油系統(tǒng)是一種很有前途的直噴式轎車柴油機(jī)電子控制高壓燃油噴射系統(tǒng)，它能減少滯燃期內(nèi)噴入的燃油量，特別有利于降低燃燒噪聲。（5）采用增壓。柴油機(jī)增壓后進(jìn)入氣缸的空氣充量密度、溫度和壓力增加，從而改善了混合氣的著火條件，使著火延遲期縮短。雖然增壓柴油機(jī)最大爆發(fā)壓力有所增加，但其壓力增長率dp/d©和壓力升高比入?yún)s變小，使柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲降低。止匕外，一般來說，渦輪增壓柴油機(jī)最大額定功率的轉(zhuǎn)速要比同樣氣缸尺寸的非增壓柴油機(jī)低，有利于降低燃燒噪聲。

7、增壓空氣中間冷卻后，空氣溫度降低，充氣效率得以提高，但同時(shí)也削弱了增壓對(duì)降低燃燒噪聲的作用。（6）燃燒室的選擇和設(shè)計(jì)。對(duì)于分開式燃燒室，精確的噴油通道、擴(kuò)大通道面積、控制噴射方向和預(yù)燃室進(jìn)氣渦流半徑的優(yōu)化，均能抑制預(yù)混合燃燒，促進(jìn)擴(kuò)散燃燒，從而降低由低負(fù)荷到高負(fù)荷較寬范圍的燃燒噪聲、燃油消耗和碳煙排放，對(duì)于直噴式燃燒室，可以通過合理設(shè)計(jì)，使其在保證足夠的渦流下具有高紊動(dòng)能，強(qiáng)化燃料與空氣之間的擴(kuò)散，以此來改善燃燒過程，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)低油耗、低噪聲和低排放?；钊斎紵医Y(jié)構(gòu)對(duì)燃燒噪聲有很大影響。孔口較小、深度較深者，燃燒噪聲就小得多，排放也明顯較好。再加上縮口形，減噪效果就更趨好轉(zhuǎn)。因此，設(shè)計(jì)時(shí)在變

8、動(dòng)許可范圍內(nèi)，最好選用縮口并盡可能加深些的3形燃燒室。（7）減小供油提前角。供油提前角小，噴油時(shí)間延遲，氣缸內(nèi)溫度和壓力在燃油噴入時(shí)較高，燃油一經(jīng)噴入即霧化，瞬間達(dá)到著火點(diǎn)，縮短了滯燃期。最先噴入的燃油爆發(fā)燃燒，而后續(xù)噴入火焰中的燃油因氧氣不足而不會(huì)立即燃燒，這樣，由于初期燃燒的燃油量少，壓力升高率低，可使燃燒噪聲減小。大多數(shù)柴油機(jī)的燃燒噪聲隨供油提前角的減小而有所降低。（8）選用十六烷值高的燃料，著火延遲期較短，從而影響在著火延遲期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量，使壓力升高率降低和減小燃燒噪聲。對(duì)于實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中的內(nèi)燃機(jī)業(yè)已發(fā)展出一系列有效的方法控制其燃燒噪聲，主要手段是減小噪聲源與限制噪聲傳播途徑。降低燃燒噪聲源的關(guān)鍵是控制最高壓力升高率，也就是力求使工作過程柔和。一般方法有：設(shè)計(jì)合理的燃燒室結(jié)構(gòu)以改變可燃混合氣的混合形式；燃用高辛烷值的油料；組織合理的供油規(guī)律；采用廢氣渦輪增壓技術(shù)提高進(jìn)氣溫度和進(jìn)氣壓力，從而降低氣缸壓力升高率以降低燃燒噪聲。限制噪聲傳播途徑的方法主要集中在聲學(xué)材料的研究和進(jìn)排氣消聲技術(shù)的研究。應(yīng)用最多聲學(xué)