摩托车发动机低噪音技术的研究与应用

摘 要：摩托车作为一种交通工具受到了人们的普遍欢迎，摩托车发动机的噪音问题已成为一个热门话题。为提高摩托车的骑行体验、降低噪音污染，对摩托车发动机进行低噪音控制是十分必要的。文章阐述了低噪音技术的研究现状，分析了摩托车发动机低噪音技术，介绍了摩托车发动机低噪音技术的应用方法，探讨了摩托车发动机低噪音技术的研究成果与应用前景。

关键词：摩托车 发动机 低噪音技术 应用

发动机的设计与制作水平直接影响着发动机的噪音情况。使用优质的材质及精细的机械加工，可有效地减少摩托车的振动及噪音。隔声降噪技术也是一种很好的降噪方法。在发动机四周加装吸音材料及消声器，可降低发动机排气及机器运转时之噪音。另外，为了减少发动机的噪音，还可以对排气、进气系统进行了优化，使之更加有效，从而降低摩托车发动机的噪音。

1 低噪音技术的研究现状

近几年来，由于人们对环保及骑行舒适度要求的不断提高，各大制造商越来越重视发动机低噪音技术的研究及应用。在噪音技术的研究中，摩托车发动机一直是人们所关注的话题。随着我国城市化进程的加快，人口密度的不断加大，摩托车已逐渐成为一种不可缺少的交通工具。但是，摩托车发动机的噪音比较大，严重地影响了周边居民的正常生活，甚至危害到人们的健康。近年来，人们一直致力于对摩托车发动机的噪音问题进行研究与探索。试图通过改进发动机设计、优化排气系统、使用减噪材料等来减少发动机的噪音[1]。同时，将数字信号处理等先进技术引入到摩托车噪音控制中，为其降低噪音的研究开辟了新的途径。在汽车工业领域，降低发动机噪音也是一个很重要的方向。除了对发动机的设计进行优化外，部分制造商也在研究如何降低轮胎的噪音、减少振动、降低噪音，以及使用隔音材料等。通过对车辆轮胎及车体结构进行吸音处理，可降低道路噪音对车内的影响。另外，在混合动力、电动车等领域，由于其无发动机噪音、低振动等优点，已成为低噪音车辆的新宠。

2 摩托车发动机低噪音技术分析

2.1 点火角调整，改善燃烧压力梯度

从改善燃烧压力梯度入手，从根本原因出发，解决主要问题，可以调整点火角度，降低结构噪音，从而改善音质。在调整点火角时我们依据以下原则来设定：（1）为了确保没有爆震的情况下，可以得到最大的IMEP（平均有效压力），汽缸最大压力出现在上止点后15度；（2）为了降低结构振音同时保有最大IMEP，汽缸压力梯度的最大值（dP/dθ）max：油门开度70%以下，汽缸压力梯度<1.8（bar/degree），其中，P指气缸压力，θ指曲轴角度；油门开度70%～100%，汽缸压力梯度<2.6（bar/degree）；（3）为了维持最大马力，在最大加速噪音转速低于最大马力转速时，在最大马力转速的点火角度维持原车状态。如下示例，加速噪音最大时转速在6500rpm附近，最大马力转速在7500rpm，因此可将7500rpm以上的点火角度维持在原车状态[2]。以下为调整后油门全开的点火角，由于调整后点火角度都比小，所以可简称为退角（如表1）。经点火角调整后，于实验室测试可降低噪音1dB。

2.2 增加曲轴轴承降噪机构，改善发动机振动异音

为进一步消除结构振音，我们在右曲轴箱上设计了曲轴轴承降噪机构，用来增加曲轴的稳定性，从而减小结构振音，进一步降噪。曲轴轴承降噪机构就是为了消除右曲轴箱的轴承座和曲轴轴承在高速运转时，钢珠与钢圈之间因间隙碰撞产生异音而设计。该机构如下图，设有一中空插销，外边缘有一倒斜角，配合插销弹簧、固定片，装配后，插销可对轴承外圈施加一个轴向力和径向力，将轴承外圈固定在轴承座上，消除钢珠与钢圈之间的间隙，解决发动机噪音的问题（如图1）。

2.3 改进空滤器共振腔，从而改善进气声音

通过改善燃烧压力梯度，辅以改善发动机振动产生的异音，解决结构振音问题。接着从进气声音着手，进一步进行降噪。如下示例，从原车水准50km/hr右边噪音频谱图，做进一步分析，以下为改善燃烧压力梯度进行点火角退角后于实验室测得的声音频谱图：从以下频谱图，可见在400Hz位置，相对其他频率是最大声，因此，降低400Hz处音量是很有必要性。对于400Hz声音来源，一般与空滤器有关，这时需要先测量空滤器单体消音能力，再判断是否需要改善空滤器，接下来，可以利用专门的声学测测设备，测量空滤器单体的消音能力，对空滤器增加共振腔或者优化共振腔（如图2）。

空滤器共振腔的设计可依据亥姆霍兹共振器进行设计后接合实际试验后选择合适的共振腔，公式：。

其中，：频率；：声速；：是颈部截面积，：是颈部直径；：是颈部长度；：是指共振器的容积。

2.4 排气系统技术

排气系统技术对噪音水平具有直接的影响。利用先进的材料与合理的设计，通过反射、吸声和消散等方法，能够有效地减少噪音。合理设计消音器内的各个膨胀室容积、比例、排列、结构，各膨胀室之间的内管和气体排出的尾管规格改用小一号的式样，将各膨胀室之间的内管进气端设计成“喇叭口”，起气流导向及挤压作用，此设计经过试验测试，可有效降低噪音1.7dB。同时，还可将内管设计成小孔消音器，将尾端封闭，后在管壁上钻多个小孔，改变气流的频谱，使其向高频或超高频转移，降低频谱中的可听声成分。此外，还可在消音器内涂覆或填充吸音材料，如陶瓷涂层、填充玻璃纤维等来吸收噪音，都对降低噪音起着积极的作用[3]。

2.5 喷油量的精确控制

为了达到低噪声，准确地控制喷油量十分关键。据最新资料表明，使用先进的电子燃油喷射系统，可以精确地调整燃油喷射量，使发动机工作时的噪声得到很好的控制。该系统利用先进的传感器对发动机的转速、温度等进行监控，实现对喷油量的实时调节，保证燃料的充分燃烧，降低废气排放，减小噪声。同时，电子燃油喷射系统也能针对驾驶者的需要进行针对性的调整，使发动机的运行更加稳定。

3 摩托车发动机低噪音技术的应用

采用低噪音技术，可使骑行者获得更好的骑行感受，并对降低城市噪音污染起到积极作用。在繁忙的都市中，使用低噪音摩托车可以降低对周边环境及行人的影响，提高行车的安全性。同时，该系统还满足了当今世界对环境保护与节约能源的需求，促进了我国摩托车工业的可持续发展。

3.1 对摩托车发动机进行优化设计

对摩托车发动机进行降噪处理，可以采用不同的方法。通过对发动机内部结构及材质的改善，减少发动机在工作过程中所引起的摩擦、振动等噪音，从而达到了降噪的目的。在发动机运转过程中，使用高品质的隔声及阻尼元件，可有效降低噪音。对摩托车发动机进行优化设计时，要注意零部件的合理布置，减少机械传动的噪音。通过对曲轴、连杆、活塞等重要零件进行优化，以降低其工作过程中产生的摩擦与撞击声。使用高质量的零件及高精度的机械制造技术，能有效地降低摩托车的运行噪音。同时，电控技术的应用，对摩托车发动机的噪音也有了一定的抑制作用。采用智能控制系统，对发动机点火、喷油、排气等系统进行优化，使发动机运行更顺畅，更有效地降低噪音。为了保证摩托车发动机的低噪音运转，需要在发动机设计、生产中进行不断改进。定期更换机油、清洗空气滤清器、调整气门间隙是保证发动机工作状况和降低噪音的有效方法。

3.2 利用排气系统技术

采用先进的排气系统技术，可以很好地解决摩托车噪音问题。通过对排气管及消声器的合理设计，可降低车辆在行驶过程中的噪音，提高车辆的乘坐舒适度。另外，对废气流速、气压等运行参数进行适当的调整，也能有效地降低燃油机运行时的噪音。在现代摩托车设计中，采用先进的废气处理技术十分必要。在进行排气管路及消声器的设计时，应从空气的流动状况、材料的吸声特性、结构的耐久程度等方面进行综合分析。通过对发动机进行合理的设计与优化，使发动机的排气噪音得到了很好的控制，从而改善发动机的动力，提高其经济性。一种常用的降噪方式是在排气管内设置多个膨胀室装置，使其对排气流动的噪音具有很好的抑制作用。同时，对发动机排气系统运行参数的合理控制也很重要。通过排气速度与压力的优化，对废气流速、压力等参数的选择，降低排气通道内壁的摩擦、共振，降低噪音。同时，适当调整排气阀的开闭时间，可有效减少发动机在工作过程中产生的噪音，提高摩托车的骑行舒适度及行驶性能。

3.3 利用电子控制技术

利用电子控制技术，也可以降低发动机的噪音。这种技术的运用，不但能提升发动机的性能，也能大幅降低噪音。电子控制技术通过对点火时刻及喷油量的精确控制，实现对燃烧过程的优化，使其运行更稳定，降低噪音与振动。采用传统的机械式调节方法很难对其进行精确的调节，从而造成了发动机工作中的不稳定性及噪音等问题。而电子控制技术的运用，可以对关键参数进行更精确的控制，保证发动机在骑行中稳定高效工作，进而达到降低噪音的目的。在现代摩托车发动机上还装备着智能故障诊断系统。该系统可以对发动机的运行状况进行实时监控，并对可能引起噪音的异常状况进行检测和诊断。当出现故障时，该系统可快速报警，并采取相应的处理方法，以保证摩托车发动机的低噪音特性，并使其能够持续稳定地运行。

3.4 改进燃烧室内的压力梯度，合理地调整点火角

摩托车发动机的低噪音技术，已经成为工程师孜孜不倦的追求。通过对燃烧过程的进一步研究，人们发现，优化燃烧室内压力梯度是降低噪音的一个重要途径。通过对燃烧室内压力梯度的改进，实现了对燃烧室内压强分布的调节，达到了降低发动机噪音的目的。合理地调整点火角也是一种有效的降噪措施。通过对点火时刻的准确控制，可以改善发动机的燃烧状态，降低摩托车发动机的噪音。这项技术不但能提升摩托车发动机的性能，同时也能降低摩托车在行驶过程中所产生的噪音，给骑行者带来更舒适的骑行体验。同时，减小结构振动也是一种重要的降噪措施。通过对发动机结构设计的优化，并对材料进行合理的选择，能够减少摩托车发动机在工作过程中的振动。工程师一直致力于改善摩托车发动机结构及设计原理，从而有效控制摩托车发动机运行中的震动与噪音，并打造更加安静的行车环境。

3.5 改善发动机振动所产生的噪音，增加轴承降噪装置

降低发动机噪音是摩托车制造商追求的目标。在研究发动机振动引发的噪音后，许多制造商已经采取了一系列的创新方法来解决这个问题。一种是在轴承上加装一个降低噪音的装置，使轴承摩擦的噪音得到减少。轴承降噪装置是一种新型噪音控制装置，该装置采用了独特的设计结构，能有效地降低轴承与其他零件之间的摩擦与冲击，从而降低了发动机在运行中的噪音。该装置不但使摩托车在运行时更加稳定，同时也能有效地降低摩托车运行时的噪音，使骑行者享受到更加舒适的骑行体验。除了在轴承上加装轴承降噪装置之外，摩托车制造商也在其他方面下了不少功夫，例如，优化排气系统、改善隔音材料，以全面减少摩托车发动机运行中的噪音。这些技术的持续革新与运用，让现代摩托车发动机在保持较好性能的前提下，达到降低噪音的目的，带给骑行者在摩托车骑行中具有更好的体验。随着新技术的不断研究与运用，摩托车发动机的噪音控制将会有更大的发展空间。

3.6 改善进气声音，优化空滤器共振腔

近年来，在摩托车发动机降噪方面取得了可喜的进展。为了提高发动机的性能，降低噪音污染，研究者进行了一系列的创新，如增加空滤器共振腔来提高其消音性能。这种方法不仅能有效地降低发动机的噪音，更能提高骑乘感受。通过上述研究改造，研究结果既符合国家噪音标准的有关规定，又能明显地提高摩托车发动机噪音的控制水平。在摩托车骑行中，骑行者对于新款发动机的噪音品质给予了积极的评价。骑行者觉得噪音更加柔和，听上去不再刺耳，让骑车的过程更加愉快。这项研究是对我国摩托车降噪技术的一次重要突破，为今后的研究打下了良好的基础。通过不断地革新与改进，可以更好地解决摩托车发动机的噪音问题，让骑行者享受到更加宁静、舒适的骑行体验。

4 结论

总之，当今社会，人们越来越重视环保问题，摩托车发动机的噪音问题成为人们关注的焦点。摩托车发动机低噪音的研究和应用，既能提高人们的骑行感受，又能降低环境的噪音污染，促进我国摩托车产业的发展。

参考文献：

[1]梁浩.关于车用空压机减振降噪改进的讨论[J].内燃机与配件，2024（03）：42-44.

[2]庄月芹.汽车发动机的能效与环保性能研究[J].时代汽车，2024（02）：159-161.

[3]刘展，包琰洋，李大字.基于重采样降噪与主成分分析的宽卷积深度神经网络风机故障诊断方法[J].发电技术，2023，44（06）：824-832.