汽車柴油機(jī)新技術(shù)論文(2)
汽車柴油機(jī)新技術(shù)論文篇二
柴油機(jī)風(fēng)扇噪聲控制
摘要：風(fēng)扇噪聲在柴油機(jī)噪聲源中占有較大比重。風(fēng)扇噪聲主要是由葉片旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲引起的。風(fēng)扇噪音是由冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的。風(fēng)扇，柴油機(jī)風(fēng)扇噪聲控制。
關(guān)鍵詞：柴油機(jī)，噪聲，風(fēng)扇
風(fēng)扇噪音是由冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的，與轉(zhuǎn)速成正比。風(fēng)扇噪音主要是由風(fēng)扇葉片切割空氣或由風(fēng)扇后面的部件所產(chǎn)生的空氣紊流產(chǎn)生的，通過改變?nèi)~片的直徑、數(shù)量、形狀或角度，以及采用可變?nèi)~片風(fēng)扇或改進(jìn)風(fēng)扇罩形狀都可以減少風(fēng)扇噪音。
風(fēng)扇噪聲在柴油機(jī)噪聲源中占有較大比重。風(fēng)扇噪聲主要是由葉片旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲引起的，前者是窄帶噪聲，后者是寬帶噪聲。此外，風(fēng)扇的護(hù)風(fēng)圈等結(jié)構(gòu)由于共振也會產(chǎn)生機(jī)械噪聲。
旋轉(zhuǎn)噪聲是由風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)的葉片周期性打擊空氣質(zhì)點(diǎn)，引起的壓力脈動面激發(fā)的噪聲，這種周期性的壓力脈動是由一個穩(wěn)態(tài)的基頻和一系列諧波分量的疊加而成。這些脈動分量可用下式表示：
f=inz/60 (Hz)
式中：z——風(fēng)扇葉片數(shù);
n——風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，(r/min);
i——1，2，3…。
風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時，渦流噪聲的頻率取決于葉片與氣體的相對速度，而葉片的圓周速度隨與圓心的距離而變化，因此，渦流噪聲的頻率是連續(xù)的，噪聲的頻譜也是連續(xù)的。渦流噪聲一般是寬頻帶噪聲，其主要峰值頻率為：
f=KV/d (Hz)
式中：K——常數(shù);0.15～0.22
V——風(fēng)扇圓周線速度，(m/s);
d——葉片在氣流入射方向上的厚度(m)。
影響風(fēng)扇噪聲的因素主要有以下幾方面：
?、亠L(fēng)扇轉(zhuǎn)速、直徑、靜壓
研究表明，風(fēng)扇的風(fēng)量越大，其噪聲也就越高，風(fēng)扇直徑的大小、轉(zhuǎn)速的高低直接影響風(fēng)扇噪聲。三者有以下關(guān)系式表示：
L∞DN
式中：L——噪聲聲壓級;
D——風(fēng)扇直徑;
N——風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。
風(fēng)扇直徑的大小、轉(zhuǎn)速的高低與風(fēng)扇風(fēng)量的關(guān)系：
V∞DN
式中：V——風(fēng)扇風(fēng)量;
D——風(fēng)扇直徑;
N——風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。
因此，為了保證需要的風(fēng)量，適當(dāng)?shù)卦龃笾睆?、減小轉(zhuǎn)速是適宜的。風(fēng)扇風(fēng)量的大小是根據(jù)柴油機(jī)的散熱量來確定，從降噪的角度考慮，增強(qiáng)內(nèi)燃機(jī)及其冷卻系統(tǒng)的散熱能力，可以減小風(fēng)扇風(fēng)量，降低噪聲。
?、陲L(fēng)扇效率
普遍規(guī)律是，風(fēng)扇效率越低，消耗功率越大，風(fēng)扇噪聲越大。
風(fēng)扇消耗之功率為：N=pV/η1η2η3
式中：p——風(fēng)扇風(fēng)壓;
V——風(fēng)扇風(fēng)量;
η1——風(fēng)扇的液力效率;
η2——風(fēng)扇的機(jī)械效率;
η3——風(fēng)扇的容積效率;
由式可見，如果風(fēng)扇的總效率提高，則同樣風(fēng)量時風(fēng)扇消耗功率越小，噪聲亦隨之減小。，風(fēng)扇。通常變化不大，只要提高風(fēng)扇的液力效率和容積效率，實(shí)際上都有利于降低噪聲。
?、埏L(fēng)扇的葉片形狀、材料、葉片數(shù)
風(fēng)扇葉片的形狀對風(fēng)扇效率影響也很大。風(fēng)扇葉片的形狀直接影響葉片附近的渦流強(qiáng)度，從而影響風(fēng)扇的效率。因此，改進(jìn)葉片的形狀，使之有較好的流線型和合適的彎曲角度，不僅有利于減少渦流噪聲，而且可以大大提高風(fēng)扇效率。
試驗(yàn)表明，風(fēng)扇的葉片材料，對其噪聲也有一定程度的影響.例如：鑄鋁的葉片比沖壓鋼板的葉片噪聲小;尼龍葉片比金屬的葉片噪聲小。一般說來，材料的損耗系數(shù)越大，其噪聲越小。
增加風(fēng)扇的葉片數(shù)，在轉(zhuǎn)速不變的條件下，可以增加風(fēng)扇的風(fēng)量?；蛘咴讷@得同等風(fēng)量的前提下，可以降低風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，從而降低風(fēng)扇噪聲。但葉片數(shù)在6以上時，增加葉片數(shù)，風(fēng)量增加有限，且在降噪特性上往往有負(fù)面的作用。
低速寬葉風(fēng)扇與高速窄葉風(fēng)扇在相同的風(fēng)量情況下，前者比后者產(chǎn)生的噪聲聲壓級低4dB(A)，并且功率消耗要減少27%?？s小風(fēng)扇與護(hù)風(fēng)圈的間隙，防止氣流紊亂，可以降低風(fēng)扇噪聲。試驗(yàn)表明，當(dāng)間隙為零時，風(fēng)量增加27%，而噪聲下降3dB(A)，降低轉(zhuǎn)速使風(fēng)量回到原有水平，噪聲又可以下降2dB(A)。
?、茱L(fēng)扇、散熱器、風(fēng)罩的相對位置
降低風(fēng)扇噪聲，也可以從風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及各部件之間的相互位置來考慮。適當(dāng)選擇風(fēng)扇與散熱器之間的距離以及風(fēng)扇與風(fēng)罩之間的間隙，對降低風(fēng)扇噪聲也是有意義的。隨著風(fēng)扇與散熱器之間的距離的增加，風(fēng)扇的冷卻能力、流量和噪聲都要增加。而且各自在某一點(diǎn)達(dá)到最大值，然后又逐漸減小。試驗(yàn)表明，風(fēng)扇端面離散熱器芯子過近或過遠(yuǎn)，會出現(xiàn)無風(fēng)區(qū)或發(fā)生回流現(xiàn)象。推薦風(fēng)扇端面距離散熱器芯子的距離為風(fēng)扇直徑的10%-15%，這樣既能充分發(fā)揮風(fēng)扇的冷卻能力，又可以使噪聲最小。
風(fēng)扇前后的導(dǎo)風(fēng)罩是產(chǎn)生渦流噪聲的重要來源之一，風(fēng)扇入口處應(yīng)呈流線型，風(fēng)扇與導(dǎo)風(fēng)罩組成的氣流通道表面應(yīng)光滑，以改善冷卻風(fēng)的流動狀態(tài)，從而降低冷卻系統(tǒng)的噪聲。風(fēng)扇與導(dǎo)風(fēng)罩之間要有適當(dāng)?shù)拈g隙，徑向間隙一般應(yīng)控制在2.5%風(fēng)扇直徑內(nèi)，最大不宜超過3%，否則將大大降低風(fēng)扇效率。通常風(fēng)扇和導(dǎo)風(fēng)罩的前后關(guān)系應(yīng)是：吸風(fēng)風(fēng)扇有2/3風(fēng)扇投影寬度在導(dǎo)風(fēng)罩內(nèi)，吹風(fēng)式風(fēng)扇在導(dǎo)風(fēng)罩內(nèi)的寬度以1/3風(fēng)扇葉片寬度為宜。另外采用溫控離合器風(fēng)扇或電控風(fēng)扇都可減少風(fēng)扇噪音。，風(fēng)扇。，風(fēng)扇。目前，通過電子控制的液壓控制風(fēng)扇也可很好地減輕風(fēng)扇噪音，這種變速風(fēng)扇專為減少風(fēng)扇噪音而設(shè)計，風(fēng)扇的控制器獲得發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和冷卻溫度數(shù)據(jù)以及其它信號。，風(fēng)扇。，風(fēng)扇。用以控制液壓泵高壓端的電磁閥，調(diào)節(jié)供給液壓馬達(dá)的液流量，從而改變風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。，風(fēng)扇。
因此在各個系統(tǒng)的匹配和設(shè)計當(dāng)中，協(xié)同考慮以上幾個方面的影響因素，就可以在保證系統(tǒng)冷卻能力的前提下，獲得最小的柴油機(jī)冷卻風(fēng)扇噪聲。
參考文獻(xiàn)
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