汽车内燃机排气噪声研究

李绍富

　摘要：随着汽车数量的增多，排气噪声问题已受到人们广泛关注。然而，随着工业的不断发展，噪声污染成为世界三大危害之一，从而被人们广泛关注。内燃机噪声是交通运输设备产生的，其最主要的表现形式为燃烧噪声和排气噪声。因此，内燃机生产企业、研发机构需要不断研究排气噪声的形成原理，找出主要的影响因素，从根本上找到解决途径，实施一系列的解决措施，从而降低排气噪声的污染。

　　关键词：内燃机；噪声污染；排气噪声

　　引言

　　随着科技和经济的快速发展，人们对生活品质的要求越来越高，随之而来的污染问题也给我们造成了较大的危害和影响，特别是汽车工业的发展，带了的不仅是大气污染，同时噪声污染也越来越得到政府和人们的关注。因此，提升科技水平，减少内燃机在工作过程中的噪音、提高汽车隔音效果，降低噪音向外传递，提高人们的生活舒适性，便具有重要的工程意义。

　　1内燃机噪声产生噪声种类

　　1.1机械噪声

　　由于内燃机内部存在很多机械零部件，因此在工作过程中，各零部件之间容易发生碰撞，齿轮之间力的传导也会难免发生接触，这时就容易发出声音，我们将这种声音称之为机械噪声。机械噪声分贝常见影响因素有部件结构刚度、不平衡力、安装方式等。在内燃机工作周期中，活塞会从一侧运用到另外一侧，这时活塞会与气缸壁发生碰撞产生噪声，另外齿轮在传递力过程中也会因为不平衡力以及振动产生噪声。

　　1.2燃烧噪声

　　内燃机气缸在燃烧燃料时会产生高气压，当气压突增时会产生气体振荡，出现气体与气缸壁碰撞的情况，这时发出的声音我们称之为燃烧噪声。燃烧噪声由于气体振动原因可以分为以下三类：低频气体压力振动、中频结构振动、高频压力振动。

　　　1.3空气噪声

空气噪声形成原因有多种，比如进气噪声、风扇噪声、排气噪声。内燃机提供动力的前提是对气体进行引进，气体引进过程中进气阀门要不停开启关闭，这就会形成进气噪声。风扇噪声产生原因是叶片对空气进行切割并且产生气体涡流。对空气噪声影响最大的是排气噪声，由于气体进入内燃机进行高压放能后需要尽快排除，所以废气会从排气孔中瞬间发出，产生高能量噪声。

2汽车内燃机排气噪声的来源及现状

2.1汽车内燃机排气噪声的来源

内燃机排气噪声主要包括排气系统的管道噪声、消声器外壳机械震动引起的噪声及排气口辐射的噪声等，来源于内燃机内的所有零件。我们需要了解噪声的主要产生原理，从而降低噪声的排放，减少机械的震动和摩擦。

2.1.1内燃机排气具有一定的周期性，废气气流（发动机燃烧后产生气体流动），最终通过排气门排出。

在排气过程中，废气气流在排气门处也具有周期性变化，因而产生较大的噪音。内燃机排气门位置和气门间隙对噪声的产生具有很大的影响。

2.1.2高速、高压的排气气流通过排气门及排气口时也会造成一定的声音，流经气门杆时还会发生脱流现象，排气气流在排气管中流动时会与管壁摩擦，同样产生较大的声音，这都是造成噪音的主要原理。

2.1.3亥姆霍兹共振噪声是引起汽车内燃机噪声的主要原理组成，他的共振频率参数主要由空腔体积、管道的截面积及长度组成。当排气门打开时，气缸与排气管道形成一个完整的亥姆霍兹空腔，从而引发了一系列噪声，提升了燃烧的负荷，影响了排气噪声的频率特性。

2.2汽车内燃机排气噪声的现状

人们对内燃机的效率问题越来越关注，汽车企业逐步提高内燃机的效率，提高内燃机中科技含量。我国逐步改进汽车行业的能源动力问题，积极引进新能源技术，逐渐取代内燃机作为汽车用动力设备，从而减少内燃机的使用数量，因此减少噪声来源，同时满足社会的低碳要求。与我生活密切相关也是接触最多的是小轿车和卡车，从噪音角度来说，小轿车产生的影响较小，卡车产生的影响较大。作为卡车动力，柴油内燃机和燃气内燃机需要由强劲的动力性和爆发力，即所谓的动力性能强劲，但随之而来的噪声—排气噪声也是让人们闻而生畏。

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。

参考文献

[1]徐幸炜.浅析内燃机热传递和振动噪声控制问题[J].内燃机与配件,2018(22):101-102.

[2]姚家驰,向阳,李胜杨,王帅.基于VMD-ICA-CWT的内燃机噪声源识别方法[J].华中科技大学学报(自然科学版),2016,44(07):20-24.