Меню
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Автомобильные двигатели

Шум двигателя

Увеличение в общем количестве транспортных средств автомобилей и автобусов, особенно в городах, привело к росту шума. В зонах, где наблюдается их интенсивное движение, главным источником шума являются двигатели внутреннего сгорания. В Советском Союзе и во всех других промышленно развитых странах приняты нормы, ограничивающие шум при работе транспортных средств.

Они зависят от типа двигателей (карбюраторный или дизель), степени форсирования, а также от особенностей конструкции и технологии их производства.

На рис. 127 приведены уровни звука двигателей ЯМЗ-236 и ЗИЛ-130 в зависимости от частоты вращения при их работе по внешней скоростной характеристике. На рис. 128 даны спектры акустического излучения на одном из режимов работы каждого из этих двигателей. Из рис. 128 видно, что при сопоставимой мощности уровни звука у дизеля выше, чем у карбюраторного двигателя. Это объясняется главным образом тем, что в дизеле процесс сгорания происходит при более высоких давлениях и большей скорости нарастания давления в фазе быстрого сгорания.

Автомобильный двигатель является сложным источником акустического излучения, мощность которого определяется потоками звуковой энергии от нескольких различных источников. По укрупненной классификации источники шума, производимого двигателем внутреннего сгорания, складываются из:

1) акустического излучения аэродинамического происхождения;

2) шума, вызываемого механическими колебаниями наружных поверхностей двигателя;

3) звуковой энергии, отдаваемой в окружающее пространство двигателем при его колебаниях на элементах упругой подвески.

Шумы аэродинамического происхождения возникают вследствие возмущения газовой среды при процессах газообмена (впуск и выпуск), а также при охлаждении двигателя вентиляторами. Причиной механического шума, вызываемого колебаниями наружных поверх-

ностей двигателя, являются: 1) удары в подвижных сочленениях кривоптипно-шатунного механизма, в системе газораспределения и в элементах топливоподающей аппаратуры; 2) резкое возрастание сил от действия газов на основные детали двигателя, возникающие при процессе сгорания.

При анализе составляющих акустического излучения двигателя рассматривают отдельно шум от систем газообмена (впуска и выпуска); системы охлаждения (в основном для двигателей с воздушным охлаждением); механического происхождения; от процесса сгорания.

Значимость каждого источника в общей картине звукового излучения для двигателей различных типов и конструкций неодинакова.

В настоящее время разработано большое количество высокоэффективных глушителей шума впуска и выпуска, при использовании которых снижаются уровни аэродинамических шумов до величин, меньших, чем уровни от колебаний наружных поверхностей. Например, применение глушителей выпуска позволило снизить шум от выпускной системы в двигателе ЯМЗ-236 со 110 до 94 дБ, а в двигателе ЗИЛ-130 со 104 до 92 дБ. Во впускных системах достаточно эффективным шумозаглушающим элементом является воздухоочиститель. В двигателях ЯМЗ-236 и ЗИЛ-130 воздухоочиститель снижает шум от процесса наполнения соответственно со 122 до 108 дБ (ЯМЗ-236) и со 116 до 102 дБ (ЗИЛ-130). Следовательно, при заглушённых системах газообмена их доля в общей акустической мощности, излучаемой двигателем, незначительна.

Глушители выпускных систем и воздухоочистители наиболее эффективно подавляют вызывающие большее излучение высокочастотные (свыше 600 Гц) составляющие акустического излучения. Улучшение заглушающих свойств на низких частотах достигается увеличением объема и габаритной длины тракта газообмена. Это не всегда возможно в условиях размещения впускной и выпускной систем на автомобиле. Большие уровни аэродинамических шумов характерны для быстроходных карбюраторных двигателей.

Уровень шума дизеля определяется характерным протеканием процесса сгорания и колебательными свойствами элементов его конструкции. Интенсивность его звукового излучения в значительной мере зависит от принятых способов смесеобразования и сгорания. Наименьшим излучением обладают дизели с пленочным (М-процесс) и послойным смесеобразованием, а также дизели с разделенными камерами сгорания. За последнее время наметилась тенденция уменьшения шума при работе дизеля применением соответствующей конструкции корпусных деталей.

Шум от процесса сгорания проявляется в наиболее акустически и физиологически неблагоприятной высокочастотной (свыше 1000 Гц) области частотного спектра, поэтому снижение шума от указанного источника существенно влияет на уровень шума. Для карбюраторных двигателей процесс сгорания как возбудитель высокочастотного шума от колебаний наружных поверхностей имеет второстепенное значение. Здесь большее значение имеют шумы механического происхождения. Рациональная конструкция корпусных деталей позволяет одновременно уменьшить зти шумы.

Соотношение между шумом от процесса сгорания и акустическим излучением механического происхождения неодинаково для различных двигателей. Превалирующая роль высокочастотного шума от

процесса сгорания характерна для малооборотных двигателей. С повышением частоты вращения наблюдается тенденция к относительному уменьшению доли шума от процесса сгорания в общем уровне шума двигателя. Это, однако, не означает, что с увеличением быстроходности двигателя уменьшается шум, вызываемый процессом сгорания; по абсолютной величине шум от процесса сгорания также растет. Но механические шумы растут интенсивнее, что и является причиной относительного уменьшения шума от процесса сгорания. На рис. 129 приведены уровни шума отдельных источников в зависимости от частоты вращения коленчатого вала тракторного дизеля Д-37М при работе его по внешней характеристике.

Шум, вызываемый колебанием двигателя на подвеске, проявляется на низких (до 600 Гц) частотах, и его интенсивность не является определяющей для современных двигателей. При форсировании двигателей по частоте вращения интенсивность излучения от этого источника значительно растет. Для уменьшения влияния форсирования двигателя на его шум необходимо проведение мероприятий по улучшению уравновешенности двигателя. Возможность влияния на интенсивность этого источника шума путем изменения параметров упругой подвески ограничена, так как для снижения интенсивности шума требуется применять в подвеске упругие элементы повышенной жесткости. При этом шум от всего транспортного средства может не снизиться, а даже увелгшиться вследствие большей передачи вибраций от двигателя автомобилю в целом.

В настоящее время для уменьшения шума транспортных двигателей в основном стремятся снизить акустическое излучение в источнике его возникновения. Для этого наряду с совершенствованием процесса сгорания осуществляют рациональное конструирование узлов и систем двигателя таким образом, чтобы не ухудшались технико-экономические показатели. Пассивные методы борьбы с шумом, заключающиеся в капотировании или экранировании силового агре

гата, а также в покрытии его поверхности вибропоглощающими материалами, применяемыми для шумозаглушения стационарных двигателей, в автомобильной промышленности пока не используют, так как при этом усложняются условия эксплуатации.

Реклама