大众1.4TSI汽油机的噪声特性研究
大众1.4TSI汽油机的噪声特性研究 [20191208103511]
摘 要
本文以大众1.4TSI汽油机的噪声问题为出发点，利用现代设计理论和方法对直列4缸燃油直喷汽油机展开了噪声控制问题的理论以及应用研究工作。将理论和实验相结合进行详细的研究汽油机噪声的产生，预测了汽油机的主要噪声源的声压级和声功率级，并对此进行实践证明，预测结果和实测结果基本相同。采用近场噪声测量法，在不同转速与扭矩这两个工况下，对该汽油机进行了主要辐射噪声源的识别，通过测量结果计算出主要噪声源的声压级和声功率级，并且确定汽油机的整机噪声。研究结果表明:油底壳、增压器，排气侧、油泵、汽缸盖罩、空滤和曲轴带轮为主要的噪声源,并提出了进一步降低该发动机噪声的改进措施。
关键字:汽油机近场噪声声功率级声压级噪声源
目 录
1 绪 论 1
1.1选题背景与意义 1
1.1.1课题背景 1
1.1.2 研究意义 2
1.2 本课题的国内外研究现状 2
1.2.1 TSI汽油机的燃烧特征 2
1.2.2 TSI汽油机的噪声特性 3
1.3 本文的主要研究内容 3
2 TSI汽油机噪声的产生机理与测量方法 4
2.1 噪声的产生、分类与危害 4
2.1.1 噪声的产生原因 4
2.1.2 噪声的分类 4
2.1.3 噪声的危害 4
2.2 TSI汽油机燃烧过程与噪声的理论关系 5
2.2.1 压力升高率 6
2.2.2 最高燃烧压力 6
2.3 汽油机噪声的测量与评价 6
2.3.1 常用的噪声测量方法 6
2.3.2 新发展的几种噪声源识别方法 6
2.4 本章小结 12
3 TSI汽油机的噪声特性测量分析实验 13
3.1 试验设备与方案 13
3.1.1 试验设备 13
3.1.2 试验方案 14
3.2数据分析方法 16
3.3.1 整机噪声随转速的变化规律 18
3.3.2 整机噪声随扭矩的变化规律 20
3.3.3 近场噪声的分布规律 21
3.4 本章小结 21
4 结 语 22
4.1全文总结 22
4.2工作展望 22
参考文献 23
致 谢 25
大众1.4TSI汽油机的噪声特性研究
1 绪 论
1.1选题背景与意义
1.1.1课题背景
中国汽车工业协会[1]对我国近年来的汽车产销量进行了调查，研究结果显示，2013年前十一个月我国汽车产量达到1998.93万辆，销量达到1986.01万辆，比2012年全年的产销辆还要高，年销量达到2000万辆以上已经不再是不可能的事情了。汽车保有量的不断增多导致人们的日常生活受到了诸多困扰。1996年1月，欧洲 “绿皮书”指出，人们不仅在白天受到噪声的干扰，夜里也受到了噪声的侵害，欧共体已有20% 的人的身心健康受到了噪声的侵害。就美国而言，仅纽约城市每一个月的投诉案件中，就有300多件事是针对噪声污染。日本国家公诉案件起诉中，每一年大约有35％是起诉噪声污染的。2000年，北京市至少有100位市民因没法忍受噪声的干扰而进行了投诉，天津市市民的投诉案件中，在环境方面，就有60%是投诉噪声污染的[2]。
图1.1是从2001-2013年我国汽车生产和销售统计，能够看出，近十年来我国汽车生产和销售量呈快速增长的趋势，2013年，全年汽车生产和销售来那个超过2000万辆。
图1.1 中国汽车产销统计
大量研究表明[3-6]，噪声除了对人类听觉的伤害外，也可能造成对人体的生理能力的不利影响。长期暴露在强噪声环境中的人，经常头痛，头晕，耳鸣，心悸，晕厥，多梦，嗜睡，记忆力丧失和身体疲劳等。这些症状，医学上称为神经衰弱综合征。交感神经在噪声的影响下会由于紧张从而出现心率不齐、心跳加速、心电图T波升高和传导阻滞、缺血型转变、血管痉挛、血压变化等现象。由于交感神经在噪声的影响下而变得不正常，造成代谢和微循环紊乱，从而引起心室组织缺少氧气，导致心肌受到损害。因为神经传入系统之间的相互作用，使其它一些感觉器官的功能状况产生了转变。
1.1.2 研究意义
城市道路的噪声污染的日益严重,使之不得不被纳入今后道路建设和发展的议程。噪声污染使我们的身心健康收到了极大的危害，许多大城市，交通拥堵，严重影响了城市居民的日常生活。
与柴油机相比较,汽油机噪声源还未引起人们的注重。近期发表的有关论文[7]也只把注意力投在高压缩比发动机中由于异常燃烧和过高的压力上升率所引起的低频非稳定燃烧噪声和爆震噪声上。近两年,本研究所进行的汽油机课题研究表明,汽油机的工作特点与一般载重汽车柴油机不同。柴油机噪声经多年的研究已确定认为由燃烧过程及伴随的过高的压力上升率所引起,而汽油机的燃烧过程则不同,气缸内压力变化也很平缓。因为汽油机噪声的危害有长期的，不易察觉的特性，我们应重视减少汽油机噪声，这也将进一步成为决定大众1.4TSI汽油机发展的重要条件。降低汽油机噪声，应从产生噪声最大的部位入手，即主要噪声源。此外，不同的控制措施对应不同类型的噪声。因此，对大众1.4TSI汽油发动机噪声特性的研究，不光对提高汽油机产业的整体技术水平具有重要的理论研究价值和工程应用价值，而且对人们的生存条件的改善具有重大的社会效益。
1.2 本课题的国内外研究现状
1.2.1 TSI汽油机的燃烧特征
英国Lueas的H.E.Head等[8]对瞬态噪声机理的研究最先研究了瞬态工况加速率、发动机温度、进气温度和加速期的供油规律对噪声的影响。奥地利AVL的Rust A等经过测量燃烧室壁面温度，研究了燃烧室壁面温度、燃烧噪声受瞬态工况转变影响的问题，研究结果表明相同的负载、转速的稳态工况与瞬态工况的区别在于他们的燃烧系统的温度不同。
国内噪声燃烧特征研究过程中，2013年，江苏大学的动力机械及工程学院的徐富水[9]从点火提前角、转速和负荷对缸内直喷发动机的燃烧特性的影响因素进行试验研究与分析，其分析结果表明:负荷不变时，缸内最大压力，缸内最高温度和热释放速率，随着发动机转速的增加，都有不同程度的下降;当转速一定时，发动机的压力、温度和热释放速率，随着负荷的增加而增加;缸内直喷发动机的温度、压力等参数都受到点火提前角的影响，每个工况都有一个最佳点火提前角，此时发动机经济性、动力性最好。
1.2.2 TSI汽油机的噪声特性
Ford公司[10]选取AVL/EXCITE软件来模拟发动机的动力学特征，采用柔性体零件，和弹性流体油膜型。柔性体零部件模型是基于有限元方法，采用有限元方法进行动力缩减，发动机工作过程的模拟是通过多体动力学方法。模拟了不同转速下的动力总成的辐射噪声。
天津一汽产品研发中心[11]和浙江大学机械与能源学院测量发动机四个面的表面辐射噪声分布是通过声强测试技术来识别噪声源;通过平均声压级和声功率级的测试来验证复合钢板试制的油底壳的降噪效果。揭示了主要噪声源是进气、油底壳、气缸盖罩、皮带轮,复合钢板制成的油底壳能有效的减小噪声,并且为进一步降低该发动机噪声提出了改进措施，降低某型汽油机的噪声辐射。
1.3 本文的主要研究内容
本文分析了国内外TSI汽油机的国内外发展现状，介绍了TSI汽油机的燃烧特征及其噪声的产生机理与测量方法，并按照国家相关标准和技术规范对大众1.4L的TSI发动机进行台架试验，测量改型汽油机的整机噪声和零部件近场噪声，分析汽油机的主要噪声源。
2 TSI汽油机噪声的产生机理与测量方法
2.1 噪声的产生、分类与危害
2.1.1 噪声的产生原因
不同频率和强度的声波通过无规律的组合而形成噪声，通常来说，这类的时域信号杂乱无章，频域信号内包含一定的连续宽频带谱，所以这类声波特别容易让人有焦躁、烦闷的感觉，同时，这些噪声的声波强度一般是超过人们所承受的限度。在汽油机上，直接从机体表面和各附件向空间内传播的声波都是噪声。
图2.1为内燃机结构振动噪声的传播机理，往复惯性力推动活塞，活塞推动曲轴连杆、主轴承运动，使得油底壳，机体产生噪声。缸内其他压力则是造成气门室盖，齿轮室盖，进排气管产生噪声的主要原因。
2.1.2 噪声的分类
汽油机噪声源主要包括：
1）直接燃烧噪声
2）间接燃烧噪声
3）机械噪声
4）气流噪声。
其中，直接燃烧噪声是由燃烧引起，而间接燃烧噪声是由发动机结构对燃烧激振的响应所引起。发动机机械噪声一般可通过在节气门关闭时加一个推力来检测。气流噪声的大小也可以用参数来表示。
2.1.3 噪声的危害
噪声污染对城市环境的影响是一个污染最严重的广泛，它影响了人们的日常生活和工作，严重威胁人类健康。噪声对人体的影响是多方面的，最突出的表现是听觉系统的损害，长期生活在光噪声环境下工作，会引起职业性耳聋，噪声性耳聋。噪声性耳聋初期表现为听觉疲劳，摆脱噪声环境后可以慢慢恢复，时间一长就很难恢复，最终损伤听力。
噪声影响人们的休息，睡眠，也使得社会活动和日常会话的严重破坏，使人们感到不安。在噪声环境下工作，容易出错，降低效率，影响了工作的质量，这是由于强噪声影响注意力集中，影响思考，对于那些需要注意力高度集中的复杂作业，影响更大。在道路行驶中，行车、警报信号很容易被强噪声掩盖，由此会引发种种的交通事故，威胁了人们生命和财产的安全。因此，对汽油机噪声的研究能够帮助人们降低汽油机噪声水平，减少对人们生活和工作以及对交通运输安全的影响。
噪声的强度、频谱和仪器设备本身的结构特征组成噪声对仪器设备的重要因素。连接部件时的噪音水平是大于级将导致电子设备故障的出现，引线的抖动，微调元件移动，设备故障和失效。在强噪声环境下，机械结构和固体材料通常会产生疲劳现象，是由于声波的频率的交变载荷重复作用。如果噪声水平大于140dB，它会破坏轻型建筑。此外，剧烈振动的震动筛、冲床、空气锤、建筑工地的爆破和打桩等也会受到震源周围的建筑物的伤害。
2.2 TSI汽油机燃烧过程与噪声的理论关系
将燃料的化学能量转变成热能的过程[12]称之为发动机的燃烧过程。进入气缸的燃料燃烧时间或燃烧相当于曲轴转角的位置受热量的利用和气缸压力的变化影响，因此，燃烧过
程是影响柴油机的排放，主要过程的动力性能，经济，噪声和可靠性。依据它的压力变化特征，可以把燃烧的过程分成着火落后期、明显燃烧期和补燃期三个阶段。
如图2.2，发动机燃烧过程的展开示工图以发动机的曲轴转角作为横坐标，以缸内气体压力 作为纵坐标，图中Ⅰ为着火落后期，Ⅱ为明显燃烧期，Ⅲ为补燃期，虚线表示的是只压缩而不点火的压缩线，在燃烧压力线上，火花塞跳火点为点1，燃烧压力线脱离压缩压力线点为点2，最高压力点为点3。
2.2.1 压力升高率
压力升高率定义为在燃烧过程中，压力变化的程度，在明显燃烧期，压力上升高将导致压力升高率λp较大，如果λp过大，将会导致发动机的振动并且噪声加大，工作粗暴，排放污染更为严重。汽油机的λp大约在2～4kPa/(°)的范围内。实践证明，以保证汽油机运行平稳，性能良好，λP = 1.75 ~ 2.5kpa/（°）更合适。压力升高率常常用来表示汽油机工作的粗暴程度，压力升高率的表达公式为
λp=Δp/ΔθkPa/(°) （1） 式中：Δp表示明显燃烧期始点和终点的气体压力差，kPa;Δθ表示明显燃烧期始点和终点相对于上止点的曲铀转角差(°)。
2.2.2 最高燃烧压力
发动机的燃油消耗和功率在出现最高压力点3的时刻受到较大的影响。 过早，混合气点火，压缩力下降，热效率会下降；过迟，在较大空间下进行燃烧，燃烧产物的膨胀比会降低，热损失增加，热效率降低。事实表明，要想让示功图面积最大，循环功最多，那么，最高压力应出现在上止点后12°到15°曲轴转角。在这个时候，最佳点火提前角对相应的点火提前角。因此，调整点火提前角能够使最高燃饶压力出现在适合的位置。燃烧波动减小到最低可提高发动机功率，减少燃料消耗，减少废气排放和噪音污染。
2.3 汽油机噪声的测量与评价
2.3.1 常用的噪声测量方法
目前，常用的噪声测量方法主要有：分别主观评价法、铅屏蔽法、分别运转法、近场测量法、频率分析法。
2.3.1.1主观评价法
人类听觉系统的鉴别能力比最复杂的噪声测量系统能更精确的区分不同声音，通过长期的实践，可以主观判断的频率和位置噪声源，就比如音乐家能区分出合奏中各种乐器的音调，并能准确的鉴别出那种乐器在音调上出现错误。具有丰富实战经验的工作人员或检查人员能在机器运转时，判断出机器是否正常，辨别出出现不正常的部位和原因。这就是主观评价法，它在实际生产中具有很大的作用。主观评价的方法在排除其他噪声源的干扰时可以借用医用昕诊器。还可以使用麦克风放大器耳机系统来消除干扰对那些达不到耳朵的部分。并非每个人的听觉系统都具有高度的鉴别能力，这是主观评价法的缺点所在。而且人为主观的判断通常带有主观因素，不同的人鉴别的结果不一样。除此之外，主观评价法也很难对噪声源作出准确的定量量度。
2.3.1.2分别运转法
所谓的操作方法，在相同的操作条件下，测量被放置在一个点的一部分，当噪声值，然后减去两部分得到的值，即发出的噪声。
如以内燃机右侧位置A为统一测点，进行如下测试：
1)调节节气门开度，控制发动机转速，在空载状态下，使得发动机以额定转速运转，测量得总声强为Il(实际上测得的是Lp，但是为按能量加减更为方便，所以以声强用I表示，下同)。
2)测量状况同(1)，只将排气管连通室外或着通往消声坑，测量得声强I2。
3)工况同(1)，只消除风扇皮带，冷却风扇停止转动，测量得声强I3。
4)发动机熄火，随着电机运行，仍保持额定转速，而不删除任何零部件，此时测量得声强I4。
5)工况同(4)，只将进气管连接于室外或远距离处，测量得声强I5。
6)工况同(5)，并将活塞连杆拆除，测得声强I6。
摘 要
本文以大众1.4TSI汽油机的噪声问题为出发点，利用现代设计理论和方法对直列4缸燃油直喷汽油机展开了噪声控制问题的理论以及应用研究工作。将理论和实验相结合进行详细的研究汽油机噪声的产生，预测了汽油机的主要噪声源的声压级和声功率级，并对此进行实践证明，预测结果和实测结果基本相同。采用近场噪声测量法，在不同转速与扭矩这两个工况下，对该汽油机进行了主要辐射噪声源的识别，通过测量结果计算出主要噪声源的声压级和声功率级，并且确定汽油机的整机噪声。研究结果表明:油底壳、增压器，排气侧、油泵、汽缸盖罩、空滤和曲轴带轮为主要的噪声源,并提出了进一步降低该发动机噪声的改进措施。
关键字:汽油机近场噪声声功率级声压级噪声源
目 录
1 绪 论 1
1.1选题背景与意义 1
1.1.1课题背景 1
1.1.2 研究意义 2
1.2 本课题的国内外研究现状 2
1.2.1 TSI汽油机的燃烧特征 2
1.2.2 TSI汽油机的噪声特性 3
1.3 本文的主要研究内容 3
2 TSI汽油机噪声的产生机理与测量方法 4
2.1 噪声的产生、分类与危害 4
2.1.1 噪声的产生原因 4
2.1.2 噪声的分类 4
2.1.3 噪声的危害 4
2.2 TSI汽油机燃烧过程与噪声的理论关系 5
2.2.1 压力升高率 6
2.2.2 最高燃烧压力 6
2.3 汽油机噪声的测量与评价 6
2.3.1 常用的噪声测量方法 6
2.3.2 新发展的几种噪声源识别方法 6
2.4 本章小结 12
3 TSI汽油机的噪声特性测量分析实验 13
3.1 试验设备与方案 13
3.1.1 试验设备 13
3.1.2 试验方案 14
3.2数据分析方法 16
3.3.1 整机噪声随转速的变化规律 18
3.3.2 整机噪声随扭矩的变化规律 20
3.3.3 近场噪声的分布规律 21
3.4 本章小结 21
4 结 语 22
4.1全文总结 22
4.2工作展望 22
参考文献 23
致 谢 25
大众1.4TSI汽油机的噪声特性研究
1 绪 论
1.1选题背景与意义
1.1.1课题背景
中国汽车工业协会[1]对我国近年来的汽车产销量进行了调查，研究结果显示，2013年前十一个月我国汽车产量达到1998.93万辆，销量达到1986.01万辆，比2012年全年的产销辆还要高，年销量达到2000万辆以上已经不再是不可能的事情了。汽车保有量的不断增多导致人们的日常生活受到了诸多困扰。1996年1月，欧洲 “绿皮书”指出，人们不仅在白天受到噪声的干扰，夜里也受到了噪声的侵害，欧共体已有20% 的人的身心健康受到了噪声的侵害。就美国而言，仅纽约城市每一个月的投诉案件中，就有300多件事是针对噪声污染。日本国家公诉案件起诉中，每一年大约有35％是起诉噪声污染的。2000年，北京市至少有100位市民因没法忍受噪声的干扰而进行了投诉，天津市市民的投诉案件中，在环境方面，就有60%是投诉噪声污染的[2]。
图1.1是从2001-2013年我国汽车生产和销售统计，能够看出，近十年来我国汽车生产和销售量呈快速增长的趋势，2013年，全年汽车生产和销售来那个超过2000万辆。
图1.1 中国汽车产销统计
大量研究表明[3-6]，噪声除了对人类听觉的伤害外，也可能造成对人体的生理能力的不利影响。长期暴露在强噪声环境中的人，经常头痛，头晕，耳鸣，心悸，晕厥，多梦，嗜睡，记忆力丧失和身体疲劳等。这些症状，医学上称为神经衰弱综合征。交感神经在噪声的影响下会由于紧张从而出现心率不齐、心跳加速、心电图T波升高和传导阻滞、缺血型转变、血管痉挛、血压变化等现象。由于交感神经在噪声的影响下而变得不正常，造成代谢和微循环紊乱，从而引起心室组织缺少氧气，导致心肌受到损害。因为神经传入系统之间的相互作用，使其它一些感觉器官的功能状况产生了转变。
1.1.2 研究意义
城市道路的噪声污染的日益严重,使之不得不被纳入今后道路建设和发展的议程。噪声污染使我们的身心健康收到了极大的危害，许多大城市，交通拥堵，严重影响了城市居民的日常生活。
与柴油机相比较,汽油机噪声源还未引起人们的注重。近期发表的有关论文[7]也只把注意力投在高压缩比发动机中由于异常燃烧和过高的压力上升率所引起的低频非稳定燃烧噪声和爆震噪声上。近两年,本研究所进行的汽油机课题研究表明,汽油机的工作特点与一般载重汽车柴油机不同。柴油机噪声经多年的研究已确定认为由燃烧过程及伴随的过高的压力上升率所引起,而汽油机的燃烧过程则不同,气缸内压力变化也很平缓。因为汽油机噪声的危害有长期的，不易察觉的特性，我们应重视减少汽油机噪声，这也将进一步成为决定大众1.4TSI汽油机发展的重要条件。降低汽油机噪声，应从产生噪声最大的部位入手，即主要噪声源。此外，不同的控制措施对应不同类型的噪声。因此，对大众1.4TSI汽油发动机噪声特性的研究，不光对提高汽油机产业的整体技术水平具有重要的理论研究价值和工程应用价值，而且对人们的生存条件的改善具有重大的社会效益。
1.2 本课题的国内外研究现状
1.2.1 TSI汽油机的燃烧特征
英国Lueas的H.E.Head等[8]对瞬态噪声机理的研究最先研究了瞬态工况加速率、发动机温度、进气温度和加速期的供油规律对噪声的影响。奥地利AVL的Rust A等经过测量燃烧室壁面温度，研究了燃烧室壁面温度、燃烧噪声受瞬态工况转变影响的问题，研究结果表明相同的负载、转速的稳态工况与瞬态工况的区别在于他们的燃烧系统的温度不同。
国内噪声燃烧特征研究过程中，2013年，江苏大学的动力机械及工程学院的徐富水[9]从点火提前角、转速和负荷对缸内直喷发动机的燃烧特性的影响因素进行试验研究与分析，其分析结果表明:负荷不变时，缸内最大压力，缸内最高温度和热释放速率，随着发动机转速的增加，都有不同程度的下降;当转速一定时，发动机的压力、温度和热释放速率，随着负荷的增加而增加;缸内直喷发动机的温度、压力等参数都受到点火提前角的影响，每个工况都有一个最佳点火提前角，此时发动机经济性、动力性最好。
1.2.2 TSI汽油机的噪声特性
Ford公司[10]选取AVL/EXCITE软件来模拟发动机的动力学特征，采用柔性体零件，和弹性流体油膜型。柔性体零部件模型是基于有限元方法，采用有限元方法进行动力缩减，发动机工作过程的模拟是通过多体动力学方法。模拟了不同转速下的动力总成的辐射噪声。
天津一汽产品研发中心[11]和浙江大学机械与能源学院测量发动机四个面的表面辐射噪声分布是通过声强测试技术来识别噪声源;通过平均声压级和声功率级的测试来验证复合钢板试制的油底壳的降噪效果。揭示了主要噪声源是进气、油底壳、气缸盖罩、皮带轮,复合钢板制成的油底壳能有效的减小噪声,并且为进一步降低该发动机噪声提出了改进措施，降低某型汽油机的噪声辐射。
1.3 本文的主要研究内容
本文分析了国内外TSI汽油机的国内外发展现状，介绍了TSI汽油机的燃烧特征及其噪声的产生机理与测量方法，并按照国家相关标准和技术规范对大众1.4L的TSI发动机进行台架试验，测量改型汽油机的整机噪声和零部件近场噪声，分析汽油机的主要噪声源。
2 TSI汽油机噪声的产生机理与测量方法
2.1 噪声的产生、分类与危害
2.1.1 噪声的产生原因
不同频率和强度的声波通过无规律的组合而形成噪声，通常来说，这类的时域信号杂乱无章，频域信号内包含一定的连续宽频带谱，所以这类声波特别容易让人有焦躁、烦闷的感觉，同时，这些噪声的声波强度一般是超过人们所承受的限度。在汽油机上，直接从机体表面和各附件向空间内传播的声波都是噪声。
图2.1为内燃机结构振动噪声的传播机理，往复惯性力推动活塞，活塞推动曲轴连杆、主轴承运动，使得油底壳，机体产生噪声。缸内其他压力则是造成气门室盖，齿轮室盖，进排气管产生噪声的主要原因。
2.1.2 噪声的分类
汽油机噪声源主要包括：
1）直接燃烧噪声
2）间接燃烧噪声
3）机械噪声
4）气流噪声。
其中，直接燃烧噪声是由燃烧引起，而间接燃烧噪声是由发动机结构对燃烧激振的响应所引起。发动机机械噪声一般可通过在节气门关闭时加一个推力来检测。气流噪声的大小也可以用参数来表示。
2.1.3 噪声的危害
噪声污染对城市环境的影响是一个污染最严重的广泛，它影响了人们的日常生活和工作，严重威胁人类健康。噪声对人体的影响是多方面的，最突出的表现是听觉系统的损害，长期生活在光噪声环境下工作，会引起职业性耳聋，噪声性耳聋。噪声性耳聋初期表现为听觉疲劳，摆脱噪声环境后可以慢慢恢复，时间一长就很难恢复，最终损伤听力。
噪声影响人们的休息，睡眠，也使得社会活动和日常会话的严重破坏，使人们感到不安。在噪声环境下工作，容易出错，降低效率，影响了工作的质量，这是由于强噪声影响注意力集中，影响思考，对于那些需要注意力高度集中的复杂作业，影响更大。在道路行驶中，行车、警报信号很容易被强噪声掩盖，由此会引发种种的交通事故，威胁了人们生命和财产的安全。因此，对汽油机噪声的研究能够帮助人们降低汽油机噪声水平，减少对人们生活和工作以及对交通运输安全的影响。
噪声的强度、频谱和仪器设备本身的结构特征组成噪声对仪器设备的重要因素。连接部件时的噪音水平是大于级将导致电子设备故障的出现，引线的抖动，微调元件移动，设备故障和失效。在强噪声环境下，机械结构和固体材料通常会产生疲劳现象，是由于声波的频率的交变载荷重复作用。如果噪声水平大于140dB，它会破坏轻型建筑。此外，剧烈振动的震动筛、冲床、空气锤、建筑工地的爆破和打桩等也会受到震源周围的建筑物的伤害。
2.2 TSI汽油机燃烧过程与噪声的理论关系
将燃料的化学能量转变成热能的过程[12]称之为发动机的燃烧过程。进入气缸的燃料燃烧时间或燃烧相当于曲轴转角的位置受热量的利用和气缸压力的变化影响，因此，燃烧过
程是影响柴油机的排放，主要过程的动力性能，经济，噪声和可靠性。依据它的压力变化特征，可以把燃烧的过程分成着火落后期、明显燃烧期和补燃期三个阶段。
如图2.2，发动机燃烧过程的展开示工图以发动机的曲轴转角作为横坐标，以缸内气体压力 作为纵坐标，图中Ⅰ为着火落后期，Ⅱ为明显燃烧期，Ⅲ为补燃期，虚线表示的是只压缩而不点火的压缩线，在燃烧压力线上，火花塞跳火点为点1，燃烧压力线脱离压缩压力线点为点2，最高压力点为点3。
2.2.1 压力升高率
压力升高率定义为在燃烧过程中，压力变化的程度，在明显燃烧期，压力上升高将导致压力升高率λp较大，如果λp过大，将会导致发动机的振动并且噪声加大，工作粗暴，排放污染更为严重。汽油机的λp大约在2～4kPa/(°)的范围内。实践证明，以保证汽油机运行平稳，性能良好，λP = 1.75 ~ 2.5kpa/（°）更合适。压力升高率常常用来表示汽油机工作的粗暴程度，压力升高率的表达公式为
λp=Δp/ΔθkPa/(°) （1） 式中：Δp表示明显燃烧期始点和终点的气体压力差，kPa;Δθ表示明显燃烧期始点和终点相对于上止点的曲铀转角差(°)。
2.2.2 最高燃烧压力
发动机的燃油消耗和功率在出现最高压力点3的时刻受到较大的影响。 过早，混合气点火，压缩力下降，热效率会下降；过迟，在较大空间下进行燃烧，燃烧产物的膨胀比会降低，热损失增加，热效率降低。事实表明，要想让示功图面积最大，循环功最多，那么，最高压力应出现在上止点后12°到15°曲轴转角。在这个时候，最佳点火提前角对相应的点火提前角。因此，调整点火提前角能够使最高燃饶压力出现在适合的位置。燃烧波动减小到最低可提高发动机功率，减少燃料消耗，减少废气排放和噪音污染。
2.3 汽油机噪声的测量与评价
2.3.1 常用的噪声测量方法
目前，常用的噪声测量方法主要有：分别主观评价法、铅屏蔽法、分别运转法、近场测量法、频率分析法。
2.3.1.1主观评价法
人类听觉系统的鉴别能力比最复杂的噪声测量系统能更精确的区分不同声音，通过长期的实践，可以主观判断的频率和位置噪声源，就比如音乐家能区分出合奏中各种乐器的音调，并能准确的鉴别出那种乐器在音调上出现错误。具有丰富实战经验的工作人员或检查人员能在机器运转时，判断出机器是否正常，辨别出出现不正常的部位和原因。这就是主观评价法，它在实际生产中具有很大的作用。主观评价的方法在排除其他噪声源的干扰时可以借用医用昕诊器。还可以使用麦克风放大器耳机系统来消除干扰对那些达不到耳朵的部分。并非每个人的听觉系统都具有高度的鉴别能力，这是主观评价法的缺点所在。而且人为主观的判断通常带有主观因素，不同的人鉴别的结果不一样。除此之外，主观评价法也很难对噪声源作出准确的定量量度。
2.3.1.2分别运转法
所谓的操作方法，在相同的操作条件下，测量被放置在一个点的一部分，当噪声值，然后减去两部分得到的值，即发出的噪声。
如以内燃机右侧位置A为统一测点，进行如下测试：
1)调节节气门开度，控制发动机转速，在空载状态下，使得发动机以额定转速运转，测量得总声强为Il(实际上测得的是Lp，但是为按能量加减更为方便，所以以声强用I表示，下同)。
2)测量状况同(1)，只将排气管连通室外或着通往消声坑，测量得声强I2。
3)工况同(1)，只消除风扇皮带，冷却风扇停止转动，测量得声强I3。
4)发动机熄火，随着电机运行，仍保持额定转速，而不删除任何零部件，此时测量得声强I4。
5)工况同(4)，只将进气管连接于室外或远距离处，测量得声强I5。
6)工况同(5)，并将活塞连杆拆除，测得声强I6。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/1945.html
