柴油机表面辐射噪声源识别与降噪试验研究

摘要

随着汽车工业的快速发展和人们对城市环境要求的不断提高，噪声污染已成为当今世界的主要环境问题之一。柴油机作为传统车辆的主要动力源，由于其特殊的结构形式和间歇性做功的工作方式决定了柴油机在工作时会产生噪声污染。柴油机噪声不仅影响到自身的强度和性能，而且对车辆整体寿命和乘座舒适性造成危害。本文以轻型客车用490柴油机为研究对象，围绕柴油机的整机噪声与零部件表面辐射噪声，探析了柴油机零部件噪声对整机噪声的影响，确定了对柴油机整机噪声贡献率较大的零部件，并提出了相应的降噪措施。全文主要研究工作总结如下：
　　首先，开展了柴油机的整机噪声测量，得到了柴油机标定工况、最大扭矩工况以及怠速工况的整机噪声水平，探讨了柴油机转速、扭矩对整机噪声的影响。结果表明，柴油机按外特性运行，当在中低转速运行时，整机噪声的声功率级变化不明显；当在中高转速运行时，随着柴油机转速的增加，整机噪声的声功率级上升较为明显，转速每增加400r/min，声功率级约上升2dB(A)。柴油机按负荷特性运行，转速分别为1500r/min、1800r/min、3200r/min，中低负荷时，随着负荷的增加，柴油机整机噪声的声功率级略有增大；中高负荷时，柴油机整机噪声的声功率级随着负荷的增加而明显增大；转速为3600r/min时，随着负荷的增加，柴油机整机噪声的声功率级略有上升。
　　其次，采用近场声压级法，识别出柴油机的主要辐射噪声源为燃油油泵、油底壳、空气滤清器、曲轴皮带轮等零部件。通过对燃油油泵、油底壳以及空气滤清器等主要噪声源零部件进行频谱分析，探明了这些零部件产生噪声的主要原因。结果表明，燃油油泵、油底壳的近场噪声在频率为63Hz附近的噪声峰值与曲轴标定转速下的固有频率相对应；频率为125Hz附近的噪声峰值与柴油机着火频率、喷油泵工作频率以及二阶往复惯性力的作用频率相一致；空气滤清器的近场噪声在频率为120～125Hz处有一个峰值，与周期性压力脉动频率相吻合；当频率达到315Hz时存在一个峰值，与管道内部形成气柱共振系统的共振频率相一致。
　　最后，对柴油机整机噪声贡献率较大的零部件，包括油底壳、曲轴皮带轮、燃油油泵、空气滤清器等进行降噪改进：（1）对油底壳穿孔板进行重新设计并在油底壳内部设计加强筋；（2）改进曲轴皮带橡胶材料，将皮带由原来普通橡胶材质改为加强型合成材料和硬橡胶组合型材质；（3）采用多孔泡沫复合吸声材料对进气、燃油油泵、摇臂罩盖进行覆盖。对综合降噪措施下的柴油机噪声进行测量，与原机相比，标定工况的平均声压级和声功率级分别降低了1.1dB(A)、1dB(A)；最大扭矩工况的平均声压级和声功率级都降低了1dB(A)；怠速工况降幅最为明显，平均声压级和声功率级分别降低了1.7dB(A)、1.6dB(A)。

目录

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第一章 绪论

1.1 选题背景与意义

1.2 柴油机噪声的产生机理与危害

1.3 柴油机噪声源分类

1.4国内外研究现状

1.5 本文主要研究工作

第二章 柴油机噪声源的识别与测量方法

2.1噪声源的识别方法

2.2柴油机噪声源的测定

2.3柴油机噪声的测量方法和评价指标

2.4柴油机噪声测试设备与方案

2.5本章小结

第三章 柴油机噪声测量与噪声源识别分析

3.1不同工况下的柴油机整机噪声测量

3.2柴油机整机噪声的影响因素

3.3柴油机主要噪声源识别与分析

3.4本章小结

第四章 零部件改进对柴油机整机噪声的影响

4.1油底壳的模态试验与改进设计

4.2曲轴皮带轮改进设计

4.3覆盖吸声材料的应用

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文主要结论

5.2 展望

参考文献

致谢