汽车发动机噪声控制技术研究

前言
　　噪声是工业社会带来的副产品，它与大气污染和水污染一起被认为是当今世界三大
公害。与其他两个公害相比，噪声的影响面最广，感觉最直接，人们反映也最多。汽车作
为一种主要的交通工具日益普及和增长，因而汽车噪声所造成的环境污染也日益严重。汽
车噪声中由于发动机产生的噪声占很大一部分，因此研究发动机噪声产生的机理以及噪
声控制的措施在汽车噪声控制中显得尤为重要。
　　1 发动机噪声控制
　　直接从发动机机体及其主要附件向空间传出的声音，都属于发动机噪声。发动机噪声
随机型、转速、负荷及运行情况等的不同而有差异，如在转速相同的条件下，柴油机的噪
声要比汽油机高。按噪声产生的性质，发动机噪声可分为燃烧噪声、机械噪声和空气动力
噪声。下面主要介绍各种噪声产生的成因以及一些具体的降噪措施。
　　1.1 燃烧噪音
　　1.1.1 燃烧噪声产生机理
　　燃烧噪声是由于气缸内周期变化的气体压力的作用而产生的。它主要取决于燃烧的方
式和燃烧的速度。在汽油机中，如果发生爆燃和表面点火等不正常燃烧时，将产生较大的
燃烧噪声。柴油机的燃烧噪声是由于燃烧室内气压急剧上升，致使发动机各部件振动而引
起的噪声。一般来说，柴油机噪声比汽油机的噪声高得多，因此在这里主要以柴油机为例
来说明如何降低燃烧噪声。
　　1.1.2 燃烧噪声的控制策略
　　在汽车发动机中，燃烧噪声在总噪声中占有很大比例，研究如何降低其燃烧噪声具
有特别重要的意义。目前所研究出的降噪措施主要有：
　　(1)采用隔热活塞以提高燃烧室壁温度，缩短滞燃期，降低空间雾化燃烧系统的直喷
式柴油机的燃烧噪声。
　　(2)提高压缩比和应用废气再循环技术也可降低柴油机的燃烧噪声。但压缩比主要决
定了柴油机的机械负荷与热负荷水平。废气再循环技术通过降低气缸最高压力，在抑制
NOx 产生的同时，也降低了燃烧噪声。
　　(3)采用双弹簧喷油阀实现预喷。即将原本打算一个循环一次喷完的燃油分两次喷。第
一次先喷入其中的小部分，提前在主喷之前就开始进行着火的预反应，这样可减少滞燃
期内积聚的可燃混合气数量。这是降低直喷式柴油机燃烧噪声的最有效措施。通过降低双
弹簧喷油器初次开启压力和针阀的预升程来抑制空气和燃料混合气的形成，以此对怠速
工况的燃烧噪声产生影响。通过设计两段升程装置，采用引燃喷射装置在较大的转速范围
及加速情况下来抑制燃烧噪声。
　　(4)共轨喷油系统是一种很有前途的直喷式轿车柴油机电子控制高压燃油喷射系统，
它能减少滞燃期内喷入的燃油量，特别有利于降低燃烧噪声。
　　(5)采用增压。柴油机增压后进入气缸的空气充量密度、温度和压力增加，从而改善了
混合气的着火条件，使着火延迟期缩短。虽然增压柴油机最大爆发压力有所增加，但其压
力增长率 dp/dφ 和压力升高比 λ 却变小，使柴油机运转平稳，噪声降低。此外，一般来说，
涡轮增压柴油机最大额定功率的转速要比同样气缸尺寸的非增压柴油机低，有利于降低
燃烧噪声。增压空气中间冷却后，空气温度降低，充气效率得以提高，但同时也削弱了增
压对降低燃烧噪声的作用。