許二豐

摘 要：隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，私家車越來越多，汽車發(fā)動機(jī)的尾氣排放污染問題以及發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)降噪，是各界非常重視的。本文以發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)噪聲、發(fā)動機(jī)設(shè)備噪聲現(xiàn)象的解決處置方法、發(fā)動機(jī)污染防治方法進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī);排氣系統(tǒng);降噪;污染防治

0 引言

隨著汽車對NVH要求不斷提高，人們不斷探索提升汽車聲音品質(zhì)的方法。無論采用什么樣的方法，直接減小噪聲源還是最直接、最有效。發(fā)動機(jī)是汽車動力的來源，同時(shí)發(fā)動機(jī)的振動和噪聲也是整車NVH問題的來源之一，提升發(fā)動機(jī)的聲音水平能夠使整車噪聲水平得到一定改善。為響應(yīng)國家藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的戰(zhàn)略，政府部門及各車企已越來越重視尾氣污染防治。

1 發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)噪聲

按照發(fā)動機(jī)表面噪聲產(chǎn)生機(jī)理，發(fā)動機(jī)噪聲有燃燒噪聲和機(jī)械噪聲2種，它們是發(fā)動機(jī)內(nèi)部燃燒和結(jié)構(gòu)機(jī)械運(yùn)動產(chǎn)生的噪聲。按照噪聲輻射的方式不同，發(fā)動機(jī)噪聲又可以分為直接大氣輻射和發(fā)動機(jī)表面向外輻射2種，發(fā)動機(jī)的排氣噪聲屬于直接大氣輻射噪聲。發(fā)動機(jī)的排氣噪聲主要包括沖擊噪聲、輻射噪聲和尾管噪聲。當(dāng)發(fā)動機(jī)排氣閥開啟后，廢氣以很高的速度從氣缸內(nèi)進(jìn)入排氣歧管，沖擊排氣管路及部件產(chǎn)生噪聲，并通過排氣管向外輻射出來，最終以空氣噪聲和氣流摩擦聲從排氣尾管傳出。除排氣系統(tǒng)內(nèi)部噪聲外，發(fā)動機(jī)排氣隔熱罩、消聲器等具有薄壁結(jié)構(gòu)零件是表面輻射噪聲的來源，它們表面平且大，強(qiáng)度較低，容易將排氣管內(nèi)氣流噪聲向外輻射出來。整個(gè)排氣過程是一個(gè)氣流復(fù)雜且不穩(wěn)定的過程，每個(gè)氣缸之間存在氣流的相互影響，使得排氣噪聲的研究變得更加復(fù)雜。由于每個(gè)氣缸排氣行程是周期性的，發(fā)動機(jī)排氣噪聲的基頻與發(fā)動機(jī)點(diǎn)火頻率相關(guān)。發(fā)動機(jī)排氣噪聲基頻與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速越高噪聲基頻也就越高。除了基頻成分，排氣噪聲還有頻率為基頻整數(shù)倍的高次諧波，但隨著階次增加，噪聲降低。此外，發(fā)動機(jī)排氣噪聲的大小，與發(fā)動機(jī)功率，排量，轉(zhuǎn)速，平均有效壓力以及排氣口形狀、尺寸等因素有直接關(guān)系。

2 發(fā)動機(jī)排氣噪聲的特性

2.1 基頻排氣噪聲

在排氣門周期性開啟時(shí)，燃燒后的廢氣會高速排出，剛排出的廢氣會對排氣門附近已排出的廢氣產(chǎn)生沖擊，致使被沖擊氣體的壓力迅速變化，從而發(fā)出低頻噪聲。這部分噪聲為低頻噪聲，且?guī)в兄芷谛?，它的影響會因頻率的變大而逐漸減弱。

2.2 氣柱共振噪聲

排氣門的周期性開啟會導(dǎo)致多個(gè)氣流柱殘留在排氣管內(nèi)。在排氣管內(nèi)，這些氣柱會發(fā)生共振，從而發(fā)出氣柱共振噪聲。其中排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸、基頻噪聲以及廢氣的流速對這一部分噪聲的影響較大。當(dāng)基頻噪聲與該噪聲的頻率達(dá)到一致時(shí)，氣柱共振噪聲的影響會變得很強(qiáng)。

2.3 排氣歧管的噪聲

目前汽車上使用的發(fā)動機(jī)多為多缸發(fā)動機(jī)，因此，同一時(shí)刻，各缸的工作行程不同，導(dǎo)致排氣門的開啟時(shí)刻也不同，當(dāng)其中某個(gè)排氣門開啟排出廢氣時(shí)，氣體雖然會向排氣總管流動，但勢必也會有一些氣體向別的排氣門的附近流動，且氣體的流速會因曲軸的轉(zhuǎn)動而發(fā)生變化，從而帶來帶有周期性的渦流，歧管內(nèi)的氣體會因渦流作用而產(chǎn)生高頻噪聲。

2.4 赫姆霍茲噪聲

在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并且排氣門開啟時(shí)，排氣管和氣缸會組成一個(gè)共振體，它與赫姆霍茲共振器相似，因此會發(fā)出赫姆霍茲共振噪聲。發(fā)動機(jī)的頻率對這部分聲影響較大。這部分噪聲在單缸機(jī)上的影響較大，而在多缸機(jī)上，要比其它噪聲的影響小。

3 發(fā)動機(jī)排氣噪聲的控制

降低噪聲的方法一般有兩種，一種方法是從聲源上調(diào)整控制，以降低源頭的噪聲強(qiáng)度;另一種方法是在噪聲的傳播途徑上加以控制，在噪聲擴(kuò)撒的過程中，減弱噪聲的強(qiáng)度。對于發(fā)動機(jī)來說，控制發(fā)動機(jī)的排氣噪聲也是一樣的，其一是調(diào)整發(fā)動機(jī)發(fā)出的噪聲，其二就是在排氣系統(tǒng)中使用消聲器，在噪聲的傳播過程中加以控制。

3.1 調(diào)整控制噪聲聲源

發(fā)動機(jī)是汽車的心臟，動力的來源，要想提高汽車的動力性，一個(gè)有效的途徑就是提高發(fā)動機(jī)的工作能力，這樣一來，勢必會增大發(fā)動機(jī)的噪聲。發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)發(fā)雜，零部件較多，調(diào)整控制排氣噪聲聲源也就是調(diào)整控制發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)，這樣一來，不但發(fā)動機(jī)自身的性能會受到影響，與發(fā)動機(jī)相關(guān)的各部件也會受到一定的影響，從而產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。因此調(diào)整控制噪聲聲源雖然有效，但技術(shù)要求很高。

3.2 使用汽車排氣消聲器

在發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)上安裝使用消聲器，雖然會提升汽車整車的成本，也會占用汽車的一部分空間，但卻可以在保證對發(fā)動機(jī)以及與發(fā)動機(jī)相關(guān)的各部件的設(shè)計(jì)和性能影響較小的情況下，衰減發(fā)動機(jī)的排氣噪聲，因此，目前在排氣系統(tǒng)中加裝消聲器是控制發(fā)動機(jī)排氣噪聲的最有效的途徑。

4 發(fā)動機(jī)污染防治方法

4.1 控制汽車數(shù)量，限制行駛

在現(xiàn)代的道路上也可以看出，汽車的數(shù)量不斷增多，在一些早高峰或者晚高峰時(shí)候，會出現(xiàn)道路的大面積堵車現(xiàn)象，而且，相關(guān)部門也越來越檢測到，汽車尾氣對環(huán)境的影響加劇，空氣之中的有害物質(zhì)已經(jīng)不斷增多。針對汽車數(shù)量所帶來的問題，要想減少汽車發(fā)動機(jī)排氣，首先措施可以從污染的來源入手，控制汽車的行駛數(shù)量，減少發(fā)動機(jī)工作的數(shù)目，從而降低排氣污染物的水平。在許多的城市之中，已經(jīng)采取不同的措施進(jìn)行行駛汽車的限制，有的大型城市通過車牌限制，部分車牌不得進(jìn)入城市的市區(qū)之中，有的城市則頒布了單雙號限行，根據(jù)車主的車牌號碼，與日期的奇數(shù)、偶數(shù)相結(jié)合，滿足要求的車輛才可以出行，不符合要求車輛出行將會采取處罰的措施，值得指出的是，有的城市領(lǐng)導(dǎo)干部以身作則，主動乘坐公共交通工具，減少公務(wù)用車，為市民出行做好了榜樣的作用。

5 結(jié)語

在構(gòu)建和諧社會與現(xiàn)代社會的過程之中，環(huán)境與資源問題已經(jīng)逐漸成為重視的問題之一，汽車發(fā)動機(jī)排氣污染程度的降低以及對耗油的減少，可以有效降低其污染物的產(chǎn)生，為建設(shè)環(huán)境友好型與資源節(jié)約型社會做出貢獻(xiàn)，為后代謀福祉。當(dāng)前社會人們對生活品質(zhì)要求越來越高，已不僅僅追求動力性和經(jīng)濟(jì)性，NVH舒適性已逐漸被大眾重視，提升NVH性能越來越會被各車企重視。

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