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6.1.2 减小发动机的噪声
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追随发动机的运转顺序来确定噪音出处,首先会听到发动机的气缸吸入空气时产生的”嗖嗖“的声音,我们称之为进气声。空气经过狭窄的吸气管进入发动机的气缸中时会产生噪声。
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进气声的减小由空气净化器负责。空气净化器安装在空气吸入口附近,用于防止进入发动机的空气中掺杂尘土和灰烬。它由类似于滤纸的孔隙较大的纸和海绵制成,在空气进入发动机中的气缸之前,负责去除空气中的污垢并吸收噪声。空气净化器与吸收排气声的消音器作用相同,都是通过暂时阻止空气的流动来减弱噪音的,类似于发出“呼呼”吼叫声的大风穿过树林时会变成“沙沙”的轻风般的感觉。
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进气后曲轴和凸轮轴开始转动。在第2章中我讲过,传动带传递发动机曲轴的旋转,带动凸轮轴,从而开闭进排气阀,不知您还记不记得。传动带中使用了橡胶和金属链,但金属链的噪声很大。使用链条的普通自行车噪声也要大于使用传动带的自行车。音
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那为什么还要用噪音很大的金属链呢?这是因为比起由橡胶和纤维制成的传动带,金属链更加牢固、不易断。特别是在马力较大的发动机中多使用金属链。因此既然使用了金属链,就要忍耐一些噪声。
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但是如果在链条的内侧覆盖上一层薄薄的橡胶和树脂,就能减小噪声。我们把这种链条称为无声链,但它既费工夫又费财力。由于搭载大马力发动机的都是高级汽车和跑车,因此售价都比较高,也就可以做这项工作。
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比赛用的发动机采用的既不是金属链也不是橡胶传动带,而是齿轮组合。比赛用的发动机不仅马力大,转速也是小型汽车的2倍或2倍以上。虽说是金属链,但当发动机转速过高时金属链可能会伸长或断裂。因此比赛用发动机选择的是更值得信赖的齿轮组合。使用齿轮会增大噪声,但在比赛用车中,比起舒适性更看重的是在比赛中胜出。由于比赛用发动机的排气声也未经消音*1,所以一般不会注意到齿轮啮合的噪声。
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*1近年来为了改善噪声对赛车场周围地区的影响,也实施了一定程度的消音措施。即便如此,比赛用车的排气声也远远大于小型汽车。
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包裹在气缸外围的被称为气缸体的金属部分可以在一定程度上吸收发动机内因汽油燃烧产生的燃烧声。这是因为燃烧是在气缸内侧进行的,就像在室内说话时室外很难听到一样。
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最后还有发动机排出的废气产生的噪音,我们耳朵能听到的噪音几乎都是废气的声音。为了减小废气的噪音,汽车安装了我在第2章中介绍的消音器。消音器内部是像迷宫一样的隔断,废气在绕迷宫的过程中势力逐渐减弱,噪音随之变小。
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使用轻油作为燃料的柴油发动机会产生更大的燃烧声,这是因为其下压活塞的力比汽油发动机强(因为其压缩比要高2倍)。柴油特有的“嘎啦嘎啦”声就是因为其燃烧的强度而发出的声音。
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最近,小型汽车上的柴油发动机为了避免一次产生很大的力,采用了在一次燃烧中将燃料分几次喷射到气缸中的方法。这样一来,噪音和振动都得到了控制。因此即使是搭载了柴油发动机的小型汽车,其舒适度也高于以往。
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6.1.3 利用轮胎的沟纹减小噪声
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橡胶轮胎也会产生噪音。橡胶柔软、有弹力,即使叩击也不会发出声音,但用橡胶底的帆布鞋叩击地面时就会发出声音。慢跑时我们会听到“啪嗒啪嗒”的脚步声。走路时没有声音的帆布鞋,也会在慢跑时发出声音。汽车的轮胎也是如此,低速行驶时几乎没有声音,而随着速度的提高就会发出声音。
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轮胎的噪声是由轮胎触地面上矩形的块和沟引起的。顺便说一下,在晴天使用的赛车专用的光头轮胎(Slick Tire,在英语中是光滑的轮胎的意思)上没有花纹沟,因此噪声也小。
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轮胎转动时,轮胎上的块会叩击地面。如果您觉得转动中的轮胎叩击路面有些难以想象,您可以看一下图6.1。图中的曲线叫做摆线,用于表示轮胎外圈上的某一点是如何随轮胎的转动发生变化的。看一下摆线您就能明白轮胎上的点是如何从上方叩击路面的了。也就是说,轮胎也是靠强烈叩击路面来与地面接触的。这样一来,您就能理解轮胎为何发出声音了吧。
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图6.1 轮胎的摆线※观察轮胎上的某一个点,画出其强烈叩击路面的曲线。
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并且在轮胎外圈的触地面上,还并排着因花纹沟鼓起的各式各样的橡胶块(照片6.1)。在讲摆线时所说的轮胎外圈的某一点,就在橡胶块上。您可以想象一下橡胶块与路面相接触,即叩击路面的情景。
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照片6.1 轮胎的沟纹※照片由普利司通1提供
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1 BRIDGESTONE,世界最大的轮胎及橡胶产品生产商,也是世界轮胎业三巨头之一。——译者注
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由于橡胶块是并排成一排的,叩击的时间相同,产生的噪音也会很大。因此,错开橡胶块的位置,使其触地时间变得不同,就能起到减小噪音的作用(图6.2)。
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