发动机活塞敲击噪声及控制

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活塞敲击噪声及控制
活塞对气缸壁的敲击,通常是发动机最大的机械噪声源。敲击的强度主要取决于气缸的最高爆发压力之间的间隙。因此该噪声既和燃烧有关，又和发动机活塞的具体结构有关。
㈠活塞敲击噪声产生原因：活塞对缸壁的敲击，根本原因在于它们之间存在间隙且往复运动的活塞所承受的侧向力发生方向突变。当作用在活塞上的气体压力、惯性力和摩擦力发生在周期性变化时，活塞在曲轴的旋转平面内将受到一个呈周期性变化的侧向力的作用，此力在上、下止点改变方向，从一侧向另一侧作横向运动，在上止点由右向左，在下止点方向相反。在发动机的高速运转时，活塞的这种横向运动的速度很高。由于活塞与缸壁这间有间隙，就形成了对缸壁的强烈冲击。
㈡影响活塞敲击噪声的因素：很多，如活塞间隙、活塞销孔的偏移、活塞高度、活塞环数、缸套厚度、润滑条件、发动机转速和气缸直径等。
㈢降低活塞敲击噪声的措施：根据影响其因素，常采用以下几点措施：
A．减小活塞与缸壁的间隙   减小间隙可以减小甚至消除活塞横向运动的位移量，减轻或避免活塞对缸壁的冲击碰撞，达到降噪目的。
B．活塞销孔中心偏   如上图b所示，将活塞销孔的位置向左偏离活塞中心线。在压缩行程终了时，活塞靠在气缸的右侧壁，由于中心左偏量i的存在，在压力F的作用下，活塞绕活塞销旋转，使裙部下端先靠到左侧缸壁上，进而再以左下端点为支点，绕其旋转并逐渐全部靠向左侧。这样，活塞向左的横向运动方式由原来的整体冲击变为平滑的过渡，从而起到显著的降噪作用。
C．增加活塞表面的振动阻尼   在活塞裙部表面覆盖一层可塑性材料，增加振动阻尼，从而缓冲和吸收活塞敲击的能量，降低活塞高击噪声。

二．配气机构噪声及控制
发动机配气机构也是重要的机械噪声源。
由于配气机构的零件多、刚性差，易于激发振动和噪声。凸轮和挺杆间的摩擦振动、气门的不规则运动、摇臂撞击气杆尾部以及气门落座时的冲击等均会发出噪声。
㈠产生噪声的原因：
A．     发动机低转速时，气门机构的惯性力不高，可将其视为多刚体系统，噪声主要源于刚体间的摩擦和碰撞。大的噪声出现在凸轮顶部上推从动杆的时刻，在气门开启和关闭时刻附近亦有较大的噪声。气门开启噪声主要是由施加于气门机构上的撞击力造成的，而气门关闭噪声则是由气门落座时的冲击产生的。气门的噪声级与气门运动的速度成正比。
B．     发动机高转速时，气门机构的惯性国相当大，使整个机构产生振动。气门机构（弹性系统）工作时各零件的弹性变形会使位于传动链末端气门处的运动产生很大的畸变，造成气门运动有时迟后于挺杆，有时超前于挺杆，使传动链出现脱节，气门开闭不正常，产生“飞脱”和“反弹”等不规则运动现象。发动机的高速运转加剧了这种不规则运动，增加气门撞击的次数和强度，产生强烈的噪声。因此，高速时配气机构的噪声主要与气门的不规则运动有关。
㈢影响因素：
主要是凸轮型线、气门杆间隙和配气机构的刚度。
㈣应采取的措施：
  ⑴ 减小气门间隙   减小间隙可减小因间隙存在而产生的撞击，从而减小噪声
  ⑵ 提高凸轮加工精度和减小表面粗糙度值
  ⑶ 提高配气机构刚度   提高配气机构传动链的各元件的及其支承座的刚度，可使其固有频率增高，减小振动，缩小气门运动的畸变，达到降噪目的。
  ⑷ 减轻驱动元件重量   在相同发动机转速下，减轻驱动元件重量就减小了其惯性力，降低了配气机构所激发的振动和噪声。
  ⑸ 选用性能优良的凸轮型线   设计凸轮型线时，除保证气门最大升程、气门运动规律和最佳配气正时外，还要使挺杆在凸轮型线缓冲范围内的运动速度很小，从而减小气门在始升或落座时的速度，降低因撞击而产生的噪声。

chen123huan

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