汽車柴油機新技術論文篇二

　　柴油機風扇噪聲控制

　　摘要：風扇噪聲在柴油機噪聲源中占有較大比重。風扇噪聲主要是由葉片旋轉噪聲和渦流噪聲引起的。風扇噪音是由冷卻風扇轉動產(chǎn)生的。風扇，柴油機風扇噪聲控制。

　　關鍵詞：柴油機，噪聲，風扇

　　風扇噪音是由冷卻風扇轉動產(chǎn)生的，與轉速成正比。風扇噪音主要是由風扇葉片切割空氣或由風扇后面的部件所產(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)~片風扇或改進風扇罩形狀都可以減少風扇噪音。

　　風扇噪聲在柴油機噪聲源中占有較大比重。風扇噪聲主要是由葉片旋轉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，風扇的護風圈等結構由于共振也會產(chǎn)生機械噪聲。

　　旋轉噪聲是由風扇旋轉的葉片周期性打擊空氣質(zhì)點，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——風扇葉片數(shù);

　　n——風扇轉速，(r/min);

　　i——1，2，3…。

　　風扇旋轉時，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)。

　　影響風扇噪聲的因素主要有以下幾方面：

　　①風扇轉速、直徑、靜壓

　　研究表明，風扇的風量越大，其噪聲也就越高，風扇直徑的大小、轉速的高低直接影響風扇噪聲。三者有以下關系式表示：

　　L∞DN

　　式中：L——噪聲聲壓級;

　　D——風扇直徑;

　　N——風扇轉速。

　　風扇直徑的大小、轉速的高低與風扇風量的關系：

　　V∞DN

　　式中：V——風扇風量;

　　D——風扇直徑;

　　N——風扇轉速。

　　因此，為了保證需要的風量，適當?shù)卦龃笾睆健p小轉速是適宜的。風扇風量的大小是根據(jù)柴油機的散熱量來確定，從降噪的角度考慮，增強內(nèi)燃機及其冷卻系統(tǒng)的散熱能力，可以減小風扇風量，降低噪聲。

　?、陲L扇效率

　　普遍規(guī)律是，風扇效率越低，消耗功率越大，風扇噪聲越大。

　　風扇消耗之功率為：N=pV/η1η2η3

　　式中：p——風扇風壓;

　　V——風扇風量;

　　η1——風扇的液力效率;

　　η2——風扇的機械效率;

　　η3——風扇的容積效率;

　　由式可見，如果風扇的總效率提高，則同樣風量時風扇消耗功率越小，噪聲亦隨之減小。，風扇。通常變化不大，只要提高風扇的液力效率和容積效率，實際上都有利于降低噪聲。

　?、埏L扇的葉片形狀、材料、葉片數(shù)

　　風扇葉片的形狀對風扇效率影響也很大。風扇葉片的形狀直接影響葉片附近的渦流強度，從而影響風扇的效率。因此，改進葉片的形狀，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扇效率。

　　試驗表明，風扇的葉片材料，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。

　　增加風扇的葉片數(shù)，在轉速不變的條件下，可以增加風扇的風量。或者在獲得同等風量的前提下，可以降低風扇的轉速，從而降低風扇噪聲。但葉片數(shù)在6以上時，增加葉片數(shù)，風量增加有限，且在降噪特性上往往有負面的作用。

　　低速寬葉風扇與高速窄葉風扇在相同的風量情況下，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%。縮小風扇與護風圈的間隙，防止氣流紊亂，可以降低風扇噪聲。試驗表明，當間隙為零時，風量增加27%，而噪聲下降3dB(A)，降低轉速使風量回到原有水平，噪聲又可以下降2dB(A)。

　　④風扇、散熱器、風罩的相對位置

　　降低風扇噪聲，也可以從風扇冷卻系統(tǒng)的結構參數(shù)以及各部件之間的相互位置來考慮。適當選擇風扇與散熱器之間的距離以及風扇與風罩之間的間隙，對降低風扇噪聲也是有意義的。隨著風扇與散熱器之間的距離的增加，風扇的冷卻能力、流量和噪聲都要增加。而且各自在某一點達到最大值，然后又逐漸減小。試驗表明，風扇端面離散熱器芯子過近或過遠，會出現(xiàn)無風區(qū)或發(fā)生回流現(xiàn)象。推薦風扇端面距離散熱器芯子的距離為風扇直徑的10%-15%，這樣既能充分發(fā)揮風扇的冷卻能力，又可以使噪聲最小。

　　風扇前后的導風罩是產(chǎn)生渦流噪聲的重要來源之一，風扇入口處應呈流線型，風扇與導風罩組成的氣流通道表面應光滑，以改善冷卻風的流動狀態(tài)，從而降低冷卻系統(tǒng)的噪聲。風扇與導風罩之間要有適當?shù)拈g隙，徑向間隙一般應控制在2.5%風扇直徑內(nèi)，最大不宜超過3%，否則將大大降低風扇效率。通常風扇和導風罩的前后關系應是：吸風風扇有2/3風扇投影寬度在導風罩內(nèi)，吹風式風扇在導風罩內(nèi)的寬度以1/3風扇葉片寬度為宜。另外采用溫控離合器風扇或電控風扇都可減少風扇噪音。，風扇。，風扇。目前，通過電子控制的液壓控制風扇也可很好地減輕風扇噪音，這種變速風扇專為減少風扇噪音而設計，風扇的控制器獲得發(fā)動機轉速和冷卻溫度數(shù)據(jù)以及其它信號。，風扇。，風扇。用以控制液壓泵高壓端的電磁閥，調(diào)節(jié)供給液壓馬達的液流量，從而改變風扇轉速。，風扇。

　　因此在各個系統(tǒng)的匹配和設計當中，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，獲得最小的柴油機冷卻風扇噪聲。

　　參考文獻

　　〖01〗趙玫，周海亭等：《機械振動與噪聲學》科學出版社2004.9

　　〖02〗潘仲麟：《噪聲控制技術》化學工業(yè)出版社2006

　　〖03〗張志華，周松，黎蘇：《內(nèi)燃機排放與噪聲控制》哈爾濱工業(yè)大學出版社1999

　　〖04〗趙玫，陳光冶：《振動與聲學問題的計算》上海交通大學振動沖擊噪聲國家重點實驗室1999年3月

　　
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