ディーゼルエンジンの騒音は、複数の音源から構成される複雑な音源です。騒音の放射モードによって、ディーゼルエンジンの騒音は空気動騒音と表面放射騒音に分類できます。発生メカニズムによって、ディーゼルエンジンの表面放射騒音はさらに燃焼騒音と機械騒音に分類できます。その中でも、空気動騒音が主な騒音源です。
（１）空気動騒音：
空気動騒音は、気体の不安定な過程、すなわち気体の擾乱や気体と物体との相互作用によって発生します。大気中に直接放射される空気動騒音には、吸気騒音、排気騒音、冷却ファン騒音などがあります。
1. 吸気音：
吸気騒音は、ディーゼルエンジンの主要な空気動騒音の一つです。これは、吸気弁の周期的な開閉によって生じる圧力変動によって発生します。吸気弁が開くと、吸気管内に圧力パルスが発生し、ピストンが動き続けるにつれて減衰します。吸気弁が閉じると、一定の持続時間を持つ圧力パルスが発生します。このようにして、周期的な吸気騒音が発生します。騒音の周波数成分は、主に200Hz以下の低周波数帯域に集中しています。同時に、空気の流れが吸気弁通路を高速で通過する際には、乱流剥離が発生し、高周波騒音が発生します。吸気弁通路の断面積は常に変化するため、乱流騒音には一定の周波数範囲があり、主に1000Hz以上の高周波数帯域に集中しています。空気柱の固有振動数が周期的な吸気騒音の主周波数と一致すると、吸気騒音において空気柱の共振騒音がより顕著になります。
ターボチャージャー付きエンジンでは、ターボチャージャーの回転速度が一般的に高いため、吸気騒音はターボチャージャーなしエンジンよりも著しく高くなります。ターボチャージャーの騒音は、ブレードによる空気の周期的な切断によって発生する回転音と、高速気流によって発生する乱流音から構成され、主に500～10,000Hzの周波数範囲に分布する連続的な高周波騒音です。現在、当社のエンジンのほとんどはターボチャージャーを採用しています。
吸気騒音は、エンジンの吸気方式、吸気バルブの構造、シリンダー径、シリンダーのカムプロファイルなどに関係します。同じエンジンでも、定格出力は回転速度の影響を受け、回転速度が2倍になると、吸気騒音は10～15dB(A)増加します。
2. 排気音：
排気音はエンジン騒音の主な発生源であり、その騒音は一般的にエンジン全体の騒音よりも10～15 dB(A)高い。エンジン排気は高温（800～1000℃）かつ高圧（3～4気圧）のガスである。排気プロセスは一般的に自由排気段階と強制排気段階の2段階に分けられる。エンジン排気ガスは排気バルブから高速で噴射され、排気マニホールドを通ってマフラーに入り、テールパイプから大気中に排出される。この過程で広帯域の排気騒音が発生する。
排気音には複雑な騒音成分が含まれています。排気周波数を基本周波数とする排気音、パイプ内の空気柱の共鳴音、排気マニホールドでの空気流吹き出し音、排気噴射音と衝撃音、シリンダーのヘルムホルツ共鳴音、カルマン渦音、排気システム内部の乱流音などです。
エンジンの排気音に影響を与える主な要因は、シリンダー内圧、排気弁径、排気量、および排気弁の開弁特性です。同じエンジンであっても、エンジン回転数と負荷が排気音に影響を与える主な要因となります。
3. 冷却ファンの騒音：
ファンの騒音は、回転騒音と乱流騒音から構成されます。回転騒音は、ファンの羽根が空気を周期的に切断することで発生する圧力脈動によって生じます。羽根の通過周波数が基本周波数であり、高次高調波を伴います。乱流騒音は、ファンの動きによって周囲の空気が乱流剥離を起こし、空気が乱されてガスの圧縮と膨張が生じることで発生します。これは広帯域の騒音です。
冷却ファンの騒音は定格回転数によって影響を受けます。回転数を2倍にすると、騒音レベルは10～15dB(A)上昇します。低速回転時はファンの騒音はエンジンの騒音よりもはるかに小さいですが、高速回転時はファンが主な騒音源となることがよくあります。現在、当社で使用しているディーゼルエンジンの回転数は主に毎分1,500回転で、高速ディーゼルエンジンに分類されます。
（II）表面放射騒音：
燃焼音と機械音を厳密に区別することは難しい。一般的に、シリンダーからシリンダーヘッド、ピストン、コネクティングロッド、クランクシャフト、シリンダー本体を経て外部に放射される音を燃焼音と呼び、ピストンがシリンダーライナー、タイミングギア、バルブトレイン、燃料噴射システムなどに衝突する際の音や、これらの可動部品間の機械的衝撃振動によって発生する音を機械音と呼ぶ。一般的に、直噴ディーゼルエンジンでは燃焼音が機械音よりも大きく、非直噴ディーゼルエンジンでは機械音が燃焼音よりも大きい。ただし、低速域では、燃焼音が常に機械音よりも大きくなる。
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投稿日時：2026年2月4日