發動機為什麼噪聲很大?

羅鎮鴻


目前來說,我國家用柴油車的發展較汽車發達國家來說,還是相對比較落後。柴油車和汽油車比較,大致的優點是動力更足,更省油。但也有動力反應比汽油車滯後,易抖動,發動機噪聲大的缺點。

柴油發動機和汽油發動機都屬於內燃發動機,那麼柴油發動機為什麼噪聲如此大?該如何解決?要回答這個問題,首先要了解柴油發動機的構造及其原理是什麼?



一、柴油發動機是通過燃燒柴油來獲取能量,並通過釋放能量來推動活塞運動的發動機,它是又由德國發明家魯道夫.迪塞爾於1892年發明的。柴油發動機的整個工作行程為:進氣、壓縮、做工、排氣,這四個流程在動力的驅動下反覆做著重複運動,從而驅動汽車行駛。由於柴油機在工作室,氣缸進氣後,在缸體內部進行氣體壓縮,此時缸體內的燃燒溫度可達到500-700°,壓力也高達50個大氣壓。

這就造成了柴油發動機對各個零部件有極高的剛度和強度要求,對噴油泵、噴油嘴的製造精度要求也是非常高。由於以上的種種要求,所以柴油發動機一般體積較大。多用於大型工礦或者施工車輛上.這就是為什麼家庭乘用的柴油發動機會比汽油發動機更難造、造價更貴的原因。我國在這方面的技術突破還遠不如汽車發達國家,當然這也是由於我國汽車市場的格局,以及燃油供應的現狀所決定的,這個問題就不在本文討論範圍之內。



二、發動機的噪聲主要有:燃燒噪聲、機械噪聲、進排氣噪聲、風扇噪聲等等。那麼這裡談一下主要的噪聲。

1)燃燒噪聲:發動機在工作時,缸體內會進行週期性的氣體壓縮,這就是燃燒噪聲的主要來源,它是由發動機的燃燒方式和燃燒速度來決定的。
2)機械噪聲:發動機工作時,各運動件之間以及運動件與固定件之間由週期性變化的機械作用力的作用而產生的。它與激發力的大小、運動件的結構等因素有關。例如:柴油機軸瓦間隙過大或軸向間隙超標;柴油機和電球的連接變形;曲軸,連桿各種緊固螺釘鬆動等等燃燒噪聲和機械噪聲除了會產生噪聲以外還會產生髮動機結構性震動,以及高頻震動。



想要改善這兩個噪聲,這就涉及到需要改進柴油發動機的設計。例如:延遲噴油定時、改進燃燒室結構形狀和參數、調節噴油系、提高廢氣再循環率和進氣節流、採用增壓技術等等。這個工作就屬於發動機製造廠商們取考慮的問題了,一般消費者完全是無能為力的。


3)空氣噪聲:這主要空氣高速通過空氣濾芯、進排氣氣門,並在缸體內流動時產生的噪聲。想要改善這方面的噪聲,主要有幾點:合理的設計和選用空氣濾清器;引進消聲措施;改善排氣系統的構造及部件、安裝廢氣渦輪增壓器。這些措施有些可以通過汽配店改裝完成,有的依舊是需要廠家改善汽車設計構造才能實現。

4)風扇噪聲:風扇噪聲是發動機中不可忽視的噪聲源,尤其風冷發動機更為突出,在高速全負荷時甚至和進排氣噪聲不相上下。它主要是空氣動力噪聲,由旋轉噪聲和渦流聲所組成。發動機的風扇噪聲在低速運轉時渦流噪聲佔優勢,高速時旋轉噪聲佔優勢,風扇的轉速越高,直徑越大,風扇的扇風量就越大,其噪聲也越高;風扇的效率越低,消耗功率越大,風扇噪聲越大。



三、談柴油發動機造成,還有個不能不提及,那就是柴油發動機的能量來源——柴油。柴油,是一種抗爆性、燃點、粘度、揮發性、燃燒速度都比汽油要低的燃料。想要在發動機缸體內引燃柴油,不能像引燃汽油那樣僅靠電火花就可以點燃。



首先點燃柴油的方式是壓燃,這樣一來,柴油發動機的壓縮比就必須很高,這可以通過提高發動機的壓燃結構來實現。但這樣所帶來的負面影響便是,過高的壓縮比會是發動機正常運行時的平順性受到很大的影響。柴油在缸體內突然地完全燃燒,依舊氣體的迅速膨脹,這樣一個活塞週期運動,勢必會帶來一個很猛烈的作用力。



這時發動機在高速運轉的慣性作用下,活塞活塞不能很順暢的往下運動,這樣就會導致敲缸,也就是活塞裙部與氣缸壁相碰撞。這就是柴油發動機的一個主要音源。現在許多先進的柴油發動機例如大眾的TDI發動機,通過採用電控共軌柴油直噴技術,取消了供油分泵,因此相當程度減小了柴油機的振動和噪音。

另外,由於先進的柴油發動機的供油更精確,缸內爆震或敲缸的振動也能大幅度降低。由於這些改進,在輔以更好的隔音降噪功夫。而且現在已經愈來愈普遍採用的電控柴油機的共軌噴射式系統,也可以可以較好解決了這個問題。許多新一代的柴油發動機已經很難在駕駛室裡通過怠速噪音來判斷這到底是柴油發動機還是汽油發動機了。


壹車熱評

現在的我們,對汽車有很多的要求。不僅注重汽車的動力,也注重汽車的舒適性。最近有網友一直報怨為什麼汽車開久了發動機就會出現噪音。那麼發動機的噪音是什麼原因造成的呢?我們應該怎樣做才能減少發動機的噪音呢?

現在我們就來解釋下原因及如何降低汽車噪聲。

1、機油粘度

對比先進的車型,配氣體系的氣門挺杆有些使用了液壓挺柱。使用液壓挺柱,可保證氣門空隙為零,從根本上消除氣門發出響聲。此刻,機油在液壓挺柱中起到了液壓油的作用,由於發動機的轉數十分高,機油流進流出液壓挺柱的頻率也十分高。當機油粘度大時,必然形成每次的進油量不足,液壓挺柱反應滯後,相應的挺杆伸出長度不夠,氣門空隙加大,由此形成氣門產生響聲。如果因機油粘度大而導致氣門發生響聲時,只需換上粘度低些的機油就可以解決問題。

2、有積碳

使用老機油會導致機油越用越稀,積碳也越來越多。機油稀了容易竄機油,造成積碳越來越多,從而損失更多動力。當換上新機油時,發動機可能出現暫時性的適應不了新機油的粘度,可能會拉高轉速,造成發動機噪音大。

3、氣門漏氣

氣門漏氣響是在氣門室外,一般在高負荷、低轉速時較為顯著,響聲隨負荷增加而增強,首要原因是在鉸削氣門座時,由於操作不妥或氣門導管內孔磨損過甚,使氣門座傾斜或氣門空隙小,致使氣門燒蝕或氣門封閉不嚴而漏氣響。我們只需拆下氣缸蓋,研磨氣門,查看氣門繃簧彈力,重新調整氣門空隙即可。

4、曲柄連桿

發動機聲音大往往與發動機的工作循環有很大的關係,尤其是曲柄連桿構件和配氣構件的異響。通常,與工作循環無關的間隙引起的響聲多為發動機附件有故障;若是與工作循環無關的機件發出的連續金屬摩擦聲,則可考慮是某些旋轉件有故障。

5、隔音

如果在外邊聽著發動機運轉正常,坐在車裡感覺噪音偏大,說明您的車輛隔音效果較差。應該檢查車輛的密封條,看看有沒有老化的現象,也可以增強車輛的密封效果。

6、減震器

大家都知道減震器的作用,一般在過減速帶的時候我們就能感覺到車上的減震器好不好,當車上的減震器出現問題時,也會出現發動機噪音大的問題。

7、爆燃爆震

出現爆震時,即火花塞跳火後,末端可燃混合氣發生自燃的現象。此時,火花塞點燃混合氣形成的火焰中心與末端混合氣自燃形成的新的火焰中心,方向相反,並以衝擊的速度傳播,產生尖銳的敲缸聲,增大發動機噪音。

8、冷卻液

冷卻液的作用大家都知道,當它的功效降低時,就很可能出現問題了,而且發動機的噪音也會變大,這時應該及時檢查、更換,避免出現其它的問題。

9、心理作用

人的聽力在不同的環境下是有誤差的,從油品粘度的技術角度分析,粘度20、30的機油在市區行駛中噪音會稍微大些,在高速正常行駛時噪音會稍小些。粘度40、50的油品在市區行駛中噪音會稍小些,上了高速正常行駛時噪音會稍大些。當然要想真正的區分噪音的大小,得用分貝儀進行測試。

如何減少發動機噪聲?

發動機的噪音我們應理性看待,發動機聲的大小隨發動機轉速的不同而產生不同程度的噪音,它沒有一個恆定的標準。但是,發動機的轉速是由車輛行駛狀態和駕駛人員操控的。對發動機的聲音除了駕駛人員的控制外,汽車隔音工程也能進一步的改善發動機噪聲。


高速警事

至於為什麼會有這麼大的噪聲,原因有很多。總結下來,可以被分為以下三種:

1. 燃燒噪聲

2. 機械噪聲

3. 空氣動力學噪聲

(我們僅討論汽油發動機)


1. 燃燒噪聲

發動機不像燒煤氣灶,燃氣燃燒過程可不溫和,雖然汽油發動機不像柴油發動機採用壓燃的方式,但依然是密閉空間內的高速、高溫、高壓燃燒模式。

從汽油發動機奧托循環的特點看,這種高頻段(振動激烈,頻段高)的噪聲主要發生在發動機點火到燃燒結束過程,會通過缸蓋和運動副向外傳遞。


2. 機械噪聲

汽油機由兩大機構和五大系統組成(曲柄連桿機構,配氣機構、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、點火系和起動系組成)。這麼說可能不好理解,我們還是先直觀認識下發動機拆卸後的壯觀場景。

很明顯,燃油發動機還是一個以機械結構為主的動力設備,通常一個普通的四缸發動機,零件數量大約有近千個零件。作為一款精密機械設備,機械噪聲是不可避免的。

特別是活塞噪聲、配氣機構噪聲、供油系統噪聲等,一直困擾著發動機。

以活塞噪聲為例,經典的“活塞拍擊(敲缸)”問題被提及最多,畢竟它是缸體振動和噪音的主要激勵源之一,如果活塞拍擊現象過於嚴重,而且長時間不解決,會導致活塞和缸套的摩擦磨損,那就不僅僅是噪聲這一個問題了。

至於為什麼會會活塞拍擊問題,原因就很複雜了。比如連桿軸承裝配過緊、活塞與氣缸璧磨損後配合間隙過大等都有可能引起這一問題。


3. 空氣動力學噪聲

空氣動力學噪聲主要發生在進、排氣過程中。以進氣系統為例,進氣噪聲是由進氣門週期性開、閉而產生的壓力波動所形成的。為了解決這一問題,我們會為進氣系統配備消聲原件(諧振腔)以緩解這一問題。


東拉西車

發動機使用久了 或是設備摩擦力不好就會產生大量的噪音。有的是生產時候部件之間不協調或是後期摩擦產生的。發動機噪音大可以安裝聲屏障隔音屏來減弱噪音。


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