ZH1105型柴油机排气噪声的控制 -

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-01 原文发表时间:2007-07-02 人气:1

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1　前言

　　ZH1105型柴油机是我国拥有量最大，使用面最广的小型动力机械。它不仅直接用于农业，而且广泛地用于交通运输，但ZH1105型柴油机的噪声污染十分严重。随着社会的发展和人类的进步，人们的生活水平得到了很大提高，同时对环境质量也提出了更高的要求，改善环境噪声已成为环境保护的一项重要内容，因此，单缸柴油机的噪声问题急待解决。噪声按辐射方式不同，可分为气体动力噪声和表面辐射噪声。气体动力噪声包括进气噪声、排气噪声和风扇噪声(ZH1105型柴油机没有风扇)；表面辐射噪声包括燃烧噪声和机械噪声。在上述噪声源中，以排气噪声最为突出。虽然柴油机的转速、缸数、排气背压、排气门的时间截面及燃烧室设计等对排气噪声有很大影响，但这些因素往往不能从降低噪声角度加以选取，而是由其它要求决定的。所以，从柴油机设计角度来降低排气噪声是有限的，最有效和最常用的方法是改进排气消声器。目前，许多单缸柴油机(包括ZH1105型柴油机)上选用的消声器不能达到较好的消声效果，这不仅影响到柴油机的总体噪声，还会影响动力性和经济性等。因此，具有较好消声性能的消声器对降低总体噪声就显得十分重要。
　　针对这种情况，本文介绍了一种适用于ZH1105型柴油机的新型消声器，它具有较好的消声性能，并且对柴油机其它工作性能影响很小。

2　新型消声器的结构与性能分析

　　排气消声器既要减小噪声，又要使气流顺利通过。因此，一个好的消声器除了具有好的消声性能外，还需要有较好的空气动力性能和结构性能。消声器分为抗性和阻性及阻抗复合式。由于柴油机排出的高温高压废气中含有碳烟、尘垢和油粒等，故不宜采用阻性消声器。根据柴油机排气噪声特点，一般都采用抗性消声器，它是根据声波的滤波原理而设计的。
　　图1(a)给出了新型消声器的结构示意图。消声器外腔直径D=150mm，外腔长度L=270mm，内插管式隔板焊在消声器中间位置。图1(b)为原消声器结构示意图。由于人耳对噪声的感受不但与总声压级有关，而且还与许多其它因素有关，特别是频率的高低有关。一般人对高频声音感觉灵敏，所以，柴油机排气噪声通常在中高频要求有较高的消声量，而共振式消声器只能用于控制低频噪声，故新型消声器采用了双级膨胀式结构。双级膨胀式消声器与单级膨胀式消声器相比，它可以克服单级膨胀式消声器的不足，故提高了消声性能。

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(a)新型消声器结构　　　　　　　　　(b)原消声器结构

1—内插管式隔板　2—小孔

图1　消声器结构示意图

　　图2为ZH1105型柴油机无消声器时排气噪声频谱曲线。由图2可知，ZH1105型柴油机的排气噪声呈低中频，较小的消声器体积无法有效地消除象80Hz这类低频噪声，故新型消声器的体积与原消声器相比有明显的加大，从而加强和改善了低频消声效果。该消声器采用小孔喷注消声原理，即来自柴油机排气口的气流，经过小孔喷注消声结构，可将排气噪声中高频成份的消声效果达到最佳，同时消除了冲击噪声中的单频噪声。

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图2　ZH1105型柴油机无消声器时

排气噪声频率曲线

　　根据消声器的空气动力性能，即消声器的气流流动阻力损失是评价消声器性能的一项重要指标。所以，消声器的气流流动阻力损失越大，则柴油机的功率损失也愈大，因而气流流动阻力损失直接影响柴油机动力性和经济性。新型消声器中设置了带有内插管的隔板，与原消声器结构相比，新型消声器的结构布置更有利于气流的通过，因而可以提高消声器的空气动力性能，减小排气阻力，从而提高柴油机的动力性和经济性。另外，由于声波的扩散速率比气流快得多，故此内插管式隔板可以起到阻声而不阻流的作用。

3　台架对比试验分析

　　为了验证消声器的性能，对ZH1105型柴油机进行了台架试验，将柴油机调整到标定工况，即11.03kW/(2000r/min)，机油温度维持在90℃，测点位于排气出口外500mm，且与排气轴线成45°角,同时用YSW-1油耗转速仪测量柴油机的燃油消耗率,试验结果见图3和表1。

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