2.8. Các nguồn gây ồn của động cơ IFA W50
Như chúng ta đã biết, mức độ ồn của các loại động cơ điêzen là khác nhau,
vì mức độ ồn của các nguồn ồn động cơ khác nhau. Những nguồn ồn của động cơ
IFA W50 bao gồm: * Ồn do nạp. * Ồn do thải.
* Ồn do bơm cao áp.
* Ồn do Piston đảo trong khe hở nhiệt giữa piston và xy lanh. * Ồn do mất cân bằng về lực qn tính và mơ men lật động cơ.
* Ồn do quạt hút của hệ thống làm mát động cơ.
* Ồn do cơ cấu chuyển động bánh răng phối khí.
* Ồn do cơ cấu phối khí.
Tất cả các nguồn ồn trên có cường độồn mạnh phát ra được xác định bằng
phương pháp nghiên cứu theo từng bộ phận, ta sẽ tìm được những nguồn ồn chính và nguồn ồn chung.
2.8.1. Hệ thống nạp khí, thải khí cháy.
Hệ thống nạp khơng khí, thải khí cháy được dùng để cấp khơng khí tới các xi lanh của động cơ điêzen và dẫn khí thải từ xy lanh ra ngồi. Các cụm chi tiết chính của hệ thống là bộ lọc khơng khí hoặc bộ tiêu âm trên cửa nạp, các ống góp khơng khí nạp, ống góp khí xả, bộ tiêu âm khí xả.
Bộ lọc sạch khí hay phin lọc khơng khí dùng để làm sạch khơng khí khỏi bụi
trước khi vào xy lanh.
• Bộtiêu âm dùng để làm sạch thơ khơng khí và giảm ồn trên đường nạp. • Ống dẫn khí nạp dùng để cấp khơng khí đến các kênh nạp; ở đầu khối xy lanh.
• Ống dẫn khí xả dùng để dẫn khí thải ra khỏi các xy lanh của động cơ, trên động cơ điêzen.
• Trên các động cơ điêzen không tăng áp tàu thủy được lắp đặt ống dẫn khí
thải làm sạch bằng nước.
hoặc vỏ làm mát bằng nước (đối với loại động cơ điêzen tàu thủy). Ở các động cơ điêzen có hệ thống làm mát đơn chiếc được lắp đặt loại ống dẫn khí xảkhơng được
làm mát. Nhưng tùy thuộc chức năng của động cơ mà lắp đặt cách nhiệt hoặc không cách nhiệt.
2.8.2. Ồn do quả trình nạp (Ồn do hút)
Ồn do hút là một trong những nguồn cơ bản của động cơ đốt trong, bản chất hình thành và thành phần ồn ở các hệ thống hút khác nhau thì khác nhau. Vì khi
động cơ thực hiện q trình nạp nhiên liệu, phần hỗn hợp khí nạp này có thể hình thành theo dạng xốy và sựdao động cột áp khơng khí ở hệ thống này. Ồn do xốy xuất hiện do sự hình thành xốy ở lớp biên của khơng khí hoặc khí cháy bao gồm những vật thể rắn đặt ở trên đuờng ống đi của dịng chảy, nó hình thành ở phía sau những vật mà ở đó các dịng khí xốy vào nhau, hoặc là sự phân dịng khí chảy bao quanh vật thể. Do vậy mơi truờng khơng khí bị rối loạn và đã phát ra tiếng ồn khí
động học.
Trong thành phần khí động học ở hệ thống hút của động cơ điêzen có rất nhiều các hình thức ồn. Song tỷ lệ của chúng trong mức ồn khí động học chung của chuyển động của điêzen là khác nhau. Do đó việc xem xét phân tích hệ thống hút
đuợc giới thiệu một cách hợp lý.
Kết quả của nhiều nghiên cứu cho thấy tuổi thọ của các chi tiết piston, xy
lanh và xéc măng động cơ, nhất là các xe làm việc trong mơi trường có nhiều bụi phụ thuộc nhiều vào độ tinh khiết của khí nạp mới. Hút trực tiếp từ bên ngoài, tuy
sơ đồ nguyên lý của hệ thống và kết cấu của thiết bịcó đơn giản nhưng gây ồn lớn.
2.8.3. Ồn do thải
Tiếng ồn do thải là loại tiếng ồn hình thành rất phức tạp do thải khí đã qua
làm việc. Thành phần tần số của nó phụ thuộc cơ bản vào số lần thải trong một giây,
tính động lực của mỗi lần thải vào cơ cấu của hệ thống thải và sựđối áp trên đường
ống thải của động cơ. Cường độ lớn nhất trong phổ ồn khí thải thường xảy ra ở
vùng tần số thấp gần với tần số cơ bản của tần số thải trong một giây. Trong phổ này cũng tham gia một số lượng rất lớn các thành phần điều hồ có tần số là bội số
của tần số thải. Bởi vì vùng có cường độ lớn nhất trong phổ bao trùm từ 500 ÷
nhiều âm thanh có tần số cao hơn nảy sinh do sự hình thành xốy và các q trình tựdao động khi dịng khí đi qua cửa thải. Sựảnh hưởng rõ lên đường đặc tính tần số và cường độồn do thải là do chiều dài 1 của ống thải mà nó chính là sự cộng hưởng thể tích.
Theo tài liệu của phương pháp giảm ồn và rung của động cơ điêzen thì cột khí trong ống gây ra các dao động cộng hưởng và cường độồn của thải tăng lên rất nhanh khi tốc độ góc của động cơ đạt là:
Trong đó: Z. Số lần đánh lửa trong một vòng quay m. Thứ tựdao động
N. Thứ tự hình dạng dao động trong ống
C. Tốc độâm thanh trong khí đốt khi ở nhiệt độ nhất định
Giá trị của đại lượng N, m được chọn không phụ thuộc vào các đại lượng
khác. Do cường độồn khí thải của động cơ điêzen rất cao và dao động trong khoảng từ 105 ÷ 125dB. Bởi thế khi lắp đặt động cơ điêzen cần đặc biệt chú ý đến việc khử ồn khí thải. Điều này được thực hiện bằng cách lắp trên đường thải của động cơ bộ tiêu âm. Ý nghĩa cơ bản của bộ tiêu âm là giảm ồn các xung động áp lực trong dịng chảy của khí xả. Với bộ tiêu âm không được tạo ra một lực cản rõ rệt đối với dịng khí thải.
Đường thải của động cơ xe IFA W50 lắp trên xe tải vừa rất đơn giản. Gồm một đoạn ống ngắn 4 nối từ nắp xy lanh của động cơ đến bình tiêu âm rồi xả trực tiếp ra ngồi
Do đặc điểm của mơi trường sử dụng và nhu cầu trang bị nên hệ thống này rất đơn giản và khí thải gây ồn lớn cho môi trường xung quanh. Để giảm ồn cho xe
ô tô, người ta chỉ trang bị một bộtiêu âm đơn giản kiểu cộng hưởng gồm hai buồng: buồng trung tâm tạo xốy lốc dịng khí thải và xung quanh là buồng cộng hưởng - chủ yếu giảm động năng của dịng khí xốy trong
2.8.4. Ồn do q trình cơng tác
Việc tổ chức quá trình bốc cháy và cháy nhiên liệu trong xy lanh động cơ ảnh hưởng một cách rõ rệt đến các thông số chỉ thị của buồng trung tâm sang buồng
cộng hưởng có ngăn rộng.động cơ, cũng như ảnh hưởng đến mức ồn chung và thành phần phổâm. Để hiểu bản chất sự phát ồn ta hãy xem xét lại những khái niệm về quá trình tự bốc cháy và cháy.
Quá trình tạo thành hỗn hợp và nhiên liệu bốc cháy rất phức tạp; Thậm chí chúng chỉ sai lệch khơng đáng kểcũng dẫn đến tăng chi phí nhiên liệu, áp suất cháy
tăng, áp suất cháy tăng không theo quy luật, động cơ làm việc không êm, gây rung,
dao động và ồn. Sự tạo thành hỗn hợp làm việc bắt đầu từ thời điểm phun nhiên liệu
vào xy lanh động cơ. Quá trình phun diễn biến trong một thời gian rất ngắn, khơng q ba phần nghìn giây. Phần nhiên liệu được phun dưới 0,1 gam có thể tích khơng quá 0,1 cm3 .
Để bảo đảm cháy nhanh và hoàn toàn, nhiên liệu cần phải trộn đều với khơng khí. Muốn vậy, nhiên liệu được phun vào buồng đốt với áp suất cao 22MPa và góc phun sớm là 12°.
Buồng đốt của động cơ là buồng cháy thống nhất trên đỉnh piston, có khả năng xốy lốc cao nên cho phép tăng Pa và giảm suất tiêu hao nhiên liệu ge (buồng
đốt thuộc loại thể tích - màng).
Quá trình tự bốc cháy trong xilanh của động cơ điêzen được chia thành 4 giai
đoạn cơ bản và đặc trưng như sau:
Giai đoạn 1
Là giai đoạn cháy trễ được đánh giá bằng khoảng thời gian từ khi bắt đầu phun nhiên liệu cho đến lúc đường cháy tách khỏi đường nén. Giai đoạn này có ảnh
hưởng rất lớn đến tồn bộq trình cháy. Vì đây là giai đoạn chuẩn bị cho quá trình hỗn hợp khí khơng đồng đều cháy được tốt. Cho nên giai đoạn này phản ứng xảy ra với tốc độ không lớn, sựthay đổi áp suất và nhiệt độ của khí trong xy lanh là khơng
đáng kể.
Giai đoạn 2
Giai đoạn này là giai đoạn phát triển của những trung tâm bốc cháy và lan tràn màng lửa, nó chiếm một khoảng thời gian từ lúc bắt đầu bốc cháy đến thời
điểm đạt áp suất cực đại. Ở giai đoạn này tốc độ toả nhiệt rất lớn, áp suất tăng lên
rất mạnh là do kết quả của việc chuẩn bị phần nhiên liệu phun vào ở giai đoạn cháy trễ càng lớn thì tốc độ tăng áp suất dp/dɸ tăng càng nhanh, và áp suất cực đại tăng
càng cao bởi vì trong thể tích làm việc khi đó được tích luỹ một sốlượng lớn nhiên liệu đã đến thời điểm bốc cháy.
Giai đoạn 3
Là giai đoạn cháy chính, nó được bắt đầu từ lúc áp suất đạt cực đại (Pmax) và kết thúc ở thời điểm quá trình cháy đạt nhiệt độ cực đại.
Trong giai đoạn này việc cung cấp nhiên liệu vào xy lanh cơ bản là chấm dứt. Khí hỗn hợp cơng tác chủ yếu được cháy trong giai đoạn này được tiến hành ở
tốc độ toả nhiệt thấp. Ngoài ra đặc trưng cho giai đoạn này là nhiệt độ khí rất cao, mặc dù vậy áp suất khí trong xy lanh lại giảm mãnh liệt.