汽车内燃机减噪降温设计研究

陈烨强

摘要： 对于汽车以及工程器械而言，内燃机是最为基本且最为主要的动力来源，如果内燃机出现温度过高或是噪音过大的问题都会在一定程度之上干扰到其正常运作。致使内燃机出现上述问题的诱发原因较多，从而在具体规划工作中要进行针对性的设计，从而延长内燃机的应用寿命。本文在对内燃机传热情况以及振动噪声情况现状进行相应的分析研究后，提出具有针对性的噪声减低技术以及温度过高控制技术。

Abstract： The internal combustion engine is the most basic and main power source for the automobile and the engineering equipment. If the internal combustion engine has the problem of too high temperature or too much noise， it will disturb its normal operation to some extent. There are many reasons that cause the above-mentioned problems of internal combustion engine， so we should carry on the pertinence design in the concrete planning work， so as to prolong the service life of internal combustion engine. In this paper， the heat transfer and the status of vibration and noise of internal combustion engine are analyzed， and the noise reduction technology and temperature control technology are put forward.

关键词： 内燃机;减噪降温;结构规划;振动原理

Key words： internal combustion engine;noise reduction and temperature reduction;structural planning;vibration principle

中图分类号：U469.79                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）23-0012-02

0  引言

近几年，内燃机实现了大范围的普及以及运用，有关降噪降温系统也实现了较为不错的进步以及发展，然而，在现实应用阶段，还要做好有关优化完善工作。减噪降温系统在內燃机之中属于重要组成成分，能够发挥出维护正常温度，降低噪音干扰的性能，从而确保工程整体效率得到保障。可见要确保内燃机系统保持稳定不变，并进行技术方面的更新换代，以此确保系统能够保持平稳正常的运作。

1  内燃机传热问题和振动噪声问题发展现状

1.1 传热过高问题

在政府部门提出节能减排政策后，增强效率以及减少能源损耗，成为了内燃机的主要任务，也就是确保内燃机能够在较短的时间满足前期规划的温度范围，并且在内燃机运作阶段，还可进行温度管控，以确保能够正常运作。前者能够防止能量损耗，后者能够确保工作效率，二者都拥有着极为重要的现实作用。在内燃机工作较长时间后，温度会相应提升，如此一来要想确保内燃机能够正常运作，就要安置散热器。然而在不同温度环境下，内燃机运作时所散发的能量存在差异，低温环境下的效率水平较低，对此不仅要做好散热功能，同时还要安置相关的温度优化设施。现阶段数值方阵方式最为普遍，可以更加高效精确的对有关内燃机传热温度过高情况进行分析工作，除此以外，流固耦合技术在现阶段也属于较为普遍的新型有限元计算方式，它能够构建立体模型，借助离散方式对最终结果进行计算，以此来改良内燃机结构方面的缺陷以及不足之处。除此以外，传热问题，计算工作所得出的数据结论还能够为后期内燃机降噪降温工作的解决提供参考价值。

1.2 振动噪声问题

相比于内燃机传热工作温度超标的情况，振动噪声时至今日都是国家层面在内燃机领域的重点关注项目，并且有诸多高效解决方案，然而，近几年我国科技的突飞猛进，使得相关噪音管控工作还要进行综合性的优化以及完善，从而使得管控工作效果进一步提升，最终确保降噪工作能够实现最终目的。噪音识别和噪音降低共同组成内燃机噪音管控技术工作，合理应用表面振动能够实现声辐射的高精度定位，并且这种方式能够显著避免热传递或是润滑油等方面特性的干扰或是破坏，从而使得后期降温降燥的系统实施拥有坚定的数据基础。振动噪音管控技术总体上看共有以下四方面构成：通过增加阻尼材料的方法、耦合强迫振动模型、进行不规则阻力矩和外界反力的设计优化、扭矩纵耦合振动方案。上述方式都可以有效降低噪音，并将振动情况管控在一定范围之内，同时还能够有效改善辐射声场。

2  汽车内燃机过热问题控制技术设计

2.1 及时排除故障

前部分内容深入探究了内燃机表面振动辐射效率和传热情况，进而就初步掌握了内燃机的运作状况。与此同时，还要对内燃机过热情况管控技术，做好设计规划分析工作。如果内燃机温度过高，将会造成极为严重的故障，例如变形、卡死、融化以及拉缸等情况极易产生，甚至还会增加燃油能源的消耗量，并使得输出功率显著下降。诸多外界因素都会致使内燃机温度过高，例如负载过高、环境温度超标、长时间运作以及冷却系统故障等。一旦出现高温超标的情况，就要及时排查故障原因，并依据具体诱发原因进行系统的规划以及处理。相关工作的第一步就要排查冷却液面，一旦位置低于水平線，就代表冷却水量过低，要及时进行冷却液的补充，如果此时内燃机及时恢复正常，就代表问题得到了有效的解决。如果一段时间过后再次产生过热问题，就代表冷却系统产生的泄漏，此时就要认真排查泄漏的精确位置，从而相应地进行处理工作。第二就要排查水泵以及散热器的具体情况，如有需要就要对相关故障设施做出及时的更换，从而确保散热器以及水泵能够正常运作。最后再进行其他位置的排查，找出过热的具体原因，例如机油散热器、柴油机、排气门以及燃烧室等位置的故障，都会在极大程度上妨碍到设备的正常运作。

2.2 冷却系统改造优化设计

内燃机冷却系统中最为重要的一点就是要确保能够在正常温度下运作，并确保机油质量满足有关标准，从而使得零部件拥有最佳的运作环境，最终使得使用寿命大幅度增长。制造部门可以借助普通碳素钢材料，以此来防止遇冷冻裂状况的产生，同时还要及时优化并完善排气阀，从而深入增强工作效率以及排气性能，最终实现冷却系统的全面改善。

例如，可以将球形的尼龙接口变换为内外相扣的开闭阀，如此就可以深入增强冷却系统性能。市场上的大量内燃机都借助水冷作为冷却方式，这种方式能够释放的热量高达600kW，然而在此同时还要深入降低30%左右的热量。传统的研究实验从明确指出，内燃机的工作环境严格管控，在80℃到90℃以内，此时的工作效率将达到最高水平。这时进口水的温度，要控制在80℃附近，余热系统的水温要管控在40℃附近，一旦水温低于70℃，一号温控阀将会及时打开副阀门，从而使高温水流入水泵，在借助水泵的推力流入内燃机。如果水温超过80℃，二号温控阀就会及时打开，从而把高温水推入主换热器，然后借助风冷系统对其冷却，冷却过后会流入温控阀之中，最终落实水温的管控。总体而言，将80℃作为临界值，如果超出临界值，就将流入附加的换热器之中，如果低于临界值，就将进入水泵，如此以来就能构成一个恒温冷却循环系统。

传统的换热器在实际运用过程中会存在换热能力不足的情况，此时，就使得内燃机的现实需求无法得到有效满足，从而就有必要做好有关的深化完善工作。冷却系统内部所行空间面积过小，此时其中换热器的尺寸大小就要做好充分规划，规划工作中，要真正考虑换热器管道阀门连接处的大小，板翅式换热器实用性水平最高，并且占地面积较小空间实用性较强，同时性能水平较强。此外还可借助优化通道参数的方法来应对运作过程中能量不足的情况。冷却系统由风冷以及水冷两种共同构成，在进行相关计算过后，最终整体上规划了15个水通道以及30个空气通道，如此一来，实现的传热效果最佳。

除上述工作，进水温度以及进水流量的管控也极为重要，如果进水温度小于40℃，就会致使机油粘度过大的情况出现，此时气缸润滑度就会受到显著影响，最终使得内燃机个别零部件受到严重损坏。冷却系统之中，水温的控制范围在80℃，借助恒温冷却循环系统，能够有效防止水温过低，从而在极大程度上确保了内燃机运作的可靠性以及科学性。在现实运用效果方面，如果进水口的温度大于82℃，这时，相关冷却水将会流入附属的换热器之中，从而确保水温保持在80℃以内，如此，就能够有效避免换热负荷值达到最高值，为了内燃机在高温或是长时间运作的背景之下，有着更加优质的工作环境，就要防止高温现象的产生，同时还要为工作人员营造最佳的处理时间。

3  噪声问题控制技术设计

3.1 排除故障

兼顾噪音污染得到有效管控，应在噪声法规的基础之上，优化以往的噪声管控模式，现阶段最为普遍的噪音管控模式就是控制噪声源以及限制噪声传播方式两种。由噪声源的管控工作来看，零件加工精度、零件原料、运动间隙、表面粗糙度以及内燃机结构强度等诸多方面都将致使机械噪音的出现，如此就可借助增强运动间的平衡性，并降低扭振等方式来使得噪音得到显著降低。可以相应的对缸壁与活塞之间的运动状况进行优化，例如，可以降低活塞和缸壁之间的空间距离，或是进一步优化活塞的整体结构，上述工作都可以显著降低噪音的整体强度。除此以外，还可运用椭圆鼓型活塞来降低活塞与配缸中间的空隙。美国的福特、雪佛兰以及德国的奔驰汽车之中，汽油机都普遍运用了中心偏置方式。此外，内燃机的齿轮也是出现噪声的主要原因之一，此时就可通过管控齿轮弹性以及刚度和误差的方法来进行噪音的有效管控。如图1所示。

3.2 噪声预测技术设计

抛开上文所述内容，为了噪音情况得到及时管控，就要综合性研究并管控内燃机噪声的肌理结构。由内燃机燃烧学以及声学方面着手，构建内燃机噪声和特征因素探究模型，从而得出噪声满足振动传递函数。在现实规划工作之中，可以依据图纸进行结构方面的预判，从而得出提前性的噪声评价，进而就能够对相关零部件进行优化，并最终实现噪声的有效管控。除此以外，还可运用新型材料以及技术，可以选取重量较小、体积较小且隔声效果较强的复合声学材料来进行噪声的管控工作。

4  结束语

综上所述，内燃机的运作环境愈加复杂，以往的降噪降温系统已经不再满足现阶段日渐高温以及噪音的工作环境。在较小的空间内构建新型减噪降温系统的难度水平较高，对此就要充分考虑系统的优化工作，通过温度以及流量方面进行多方面管控，以此来确保内燃机能够满足现实运作需求。

参考文献：

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