Двигун внутрішнього згоряння є джерелом вельми сильного акустичного шуму. Акустичний шум - це випадкові механічні коливання звукового діапазону в твердих, рідких і газоподібних середовищах. Частота звукового діапазону коливань становить від 16 ... 20 Гц до 16 ... 20 кГц. Звуковий інтервал частот ділять на менші інтервали: низькочастотний-до 300 ... 400 Гц; среднечастот-ний - від 300 ... 400 до 800 ... 1000 Гц; високочастотний- понад 800 ... 1000 Гц.
Найбільш поширеними характеристиками звукових коливань є звуковий тиск, інтенсивність (сила) звуку і рівні інтенсивності звуку і звукового тиску.
Звуковий тиск коливань з частотою 1000 Гц, приблизно рівне 63 Па, сприймається вухом людини у вигляді больового відчуття (поріг больового відчуття). Весь діапазон рівня інтенсивності звуку між порогами відчуттів при частоті 1000 Гц не перевищує 130 дБ. Значення порогових рівнів і тисків при інших частотах коливань через суб'єктивності сприйняття відрізняються від значень цих величин для частоти 1000 Гц.
Сукупність частот, складових шум, називається спектром шуму. Весь звуковий діапазон частот поділяють на частотні смуги - октави. Октавою називається смуга частот, у якій верхня межа в 2 рази більше нижньої. Вплив шуму у всьому звуковому діапазоні характеризується величиною загального рівня шуму. Надалі замість терміна «загальний рівень шуму» буде вживатися термін «рівень шуму».
Рівень шуму двигунів внутрішнього згоряння може досягати 120 дБ. Джерелами шуму є вузли і агрегати двигуна, а також газодинамічні (гідравлічні) процеси. Рівні шуму деяких джерел наведені на рис. 2. Необхідно мати на увазі, що послідовність розташування окремих джерел за рівнем шуму для двигунів різних типів різна.
Джерела шуму ділять на джерела механічного та газодинамічного (гідравлічного) походження.
Шум механічного походження виникає внаслідок неврівноваженості обертових частин механізмів і пристроїв, наявності сил інерції і моментів цих сил, зіткненні деталей в зчленуваннях і т. П.
Мал. 1. Криві рівної гучності звуків рівної висоти
Мал. 2. Діаграма рівнів шуму основних джерел
Причинами шуму газодинамічного (гідравлічного) походження є обурення, які проявляються при русі газоподібної і рідкої середовищ в проточних частинах механізмів і трубопроводах, при обтіканні тіл і згорянні палива.
У навколишнє середовище шум передається у вигляді вібрацій і коливань зовнішніх поверхонь двигуна, коливань повітря на впуску і випуску. Найбільш інтенсивні складові спектра шуму знаходяться в області низьких і середніх частот і кратні частоті обертання колінчастого вала і числу циліндрів. Коливання деталей двигуна відбуваються або з частотою сили, що вимушує, або з власної частотою (при короткочасному впливі сили). Тому в спектрі механічного шуму є також менш інтенсивні складові власних коливань в області середніх і високих частот. Газодинамический шум внаслідок періодичності процесів (в трубопроводах і циліндрі) має складові коливань тисків в області низьких і середніх частот і високочастотні складові вихрового походження (в органах газорозподілу, в проточних частинах нагнітачів і турбін).
У двигунах з наддувом внаслідок підвищеної витрати повітря рівень інтенсивності шуму впускних і випускних отворів зазвичай вище відповідних рівнів шуму від інших джерел. Високочастотні складові газодинамічного шуму компресорів мають велику інтенсивність в порівнянні з інтенсивністю відповідних складових механічного шуму. Незважаючи на те, що їх рівні інтенсивності нижче рівнів інтенсивності низькочастотної частини спектра, вони викликають більш неприємні відчуття у людини. Рівень шуму на випуску вище, ніж на впуску, так як швидкість течії випускних газів більше.
Рівень шуму знижують капотуванням (або використанням звукопоглинальних перегородок) двигуна, за допомогою конструктивних заходів, впливом на процес згоряння, установкою глушників.
Капотування застосовують на автомобільних, тракторних та невеликих стаціонарних двигунах.
Звукоізолюючі перегородки для зниження шуму встановлюють в суднових і стаціонарних двигунах.
До конструктивних заходів належать: зменшення зазору між поршнем і циліндром; збільшення довжини спідниці поршня; застосування дезаксіального криво-шіпно-шатунного механізму і ненаголошеного профілю кулачка розподільного вала; збільшення товщини стінок втулки циліндра в місці розташування камери згоряння; використання шумоизолирующих прокладок і т.п. Забезпечення плавного переходу на індикаторної діаграмі від лінії стиснення до лінії згоряння і зниження швидкості наростання тиску сприяють зменшенню рівня шуму згоряння.
Рівень шуму впуску і випуску знижують за допомогою глушників. За принципом дії глушники поділяють на активні і реактивні.
В активних глушники звукова енергія перетворюється в теплоту при проходженні хвилі через опору (сітки, перфоровані листи, звукопоглинальні матеріали). Ефективність глушника з перфорованим конусом вище, ніж глушника з звукопоглинальним матеріалом, проте опір першого глушника більше. Глушник шуму на лінії всмоктування в компресор (активний) зазвичай складається з ряду плоских металевих дисків, обплетених тонким вовняним повстю, або вигнутих металевих дисків, обклеєних тонким повстю.
Мал. 3. Схеми активних глушників: а - з перфорованим конусом; б - з звукопоглинальним матеріалом
Мал. 4. Схеми реактивних глушників: а - з розширювальної камерою; б - з резонансними камерами
Мал. 5. Активно-реактивний глушник впуску: 1 - фланець для кріплення до впускного патрубка; 2 - реактивний глушник; 3 - звукопоглотитель; 4 перфорована трубка; 5 - захисна сітка; 6 - звукопоглотитель на кришці; 7 - гвинт для регулювання зазору впуску
Реактивні глушники є або камеру розширення, або ряд резонансних камер. У цих глушники відбувається зменшення амплітуд коливань внаслідок розширення потоку газу.
Реактивні глушники ефективно заглушають низькочастотний шум, а активні високочастотний. Зазвичай використовують комбінацію глушників обох типів. На рис. 5 показаний такий глушник. Активним Елементом є перфорована трубка, навколо якої знаходиться звукопоглотитель (Стеклова-лок, мінеральна шерсть, вата, пінопласт). Паралельно активному елементу включений реактивний глушник, який представляє собою камеру тороидальной форми, закриту кришкою з отворами.
До атегорія: - Пристрій і робота двигуна