發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲降低探究

梁　浩　項(xiàng)晨隆

（浙江錢江摩托股份有限公司，臺(tái)州 317500）

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲降低探究

梁浩項(xiàng)晨隆

（浙江錢江摩托股份有限公司，臺(tái)州 317500）

作為影響汽車噪聲大小重要方面的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲，研究其降噪技術(shù)具有重要意義。本文主要探討降低發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲貢獻(xiàn)值的技術(shù)，如空氣濾清器設(shè)計(jì)改進(jìn)，消聲器的使用和特殊消聲技術(shù)使用。

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲

作為評價(jià)汽車制造重要標(biāo)準(zhǔn)的車輛NVH問題，各大型汽車公司消耗約20%的研發(fā)費(fèi)用用于解決NVH問題。所謂 NVH，指的是 Noise（噪聲）、Vibration（震動(dòng)）、Harshness（聲震粗糙度）。NVH問題無處不在，根據(jù)其發(fā)生源可分為發(fā)動(dòng)機(jī)、車身和底盤，而發(fā)動(dòng)機(jī)的NVH問題主要是進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲。隨著人們對噪聲問題的日益關(guān)注，汽車作為必要交通工具其數(shù)量也在快速增長。所以，探究降低汽車噪聲，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲非常具有研究價(jià)值。

1發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

空氣濾清器、空氣流量計(jì)、節(jié)氣門體、進(jìn)氣壓力傳感器是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)。另外，還有怠速控制閥、附加空氣閥、進(jìn)氣歧管以及諧振腔等部件共同組成。

2進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲產(chǎn)生的來源

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)較為復(fù)雜，其噪聲產(chǎn)生的來源也較多，主要有四類：一是發(fā)動(dòng)機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲以及活塞運(yùn)動(dòng)相應(yīng)引起的汽缸壓力變化產(chǎn)生的脈動(dòng)噪聲；二是進(jìn)出氣流渦流噪聲；三是赫姆霍茲共振噪聲，主要產(chǎn)生于氣缸；四是氣柱共振噪聲。但是，僅確定噪聲來源的種類遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以為消聲器的設(shè)計(jì)提供足夠的數(shù)據(jù)，下面具體介紹確定噪聲來源的技術(shù)［1］。

對進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣口噪聲進(jìn)行測試，能夠?qū)M(jìn)氣系統(tǒng)的噪聲源進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。選擇測試設(shè)備，確定數(shù)據(jù)采集前端（DIC6B）和后處理軟件（Head Artemis），傳感器的布置需要符合NVH的要求，在一定的工況（2擋，WOT工況）情況下進(jìn)行測試，采集數(shù)據(jù)。根據(jù)測試結(jié)果確定轉(zhuǎn)速不同時(shí)，幾階噪聲占主要。為了能夠更深一步確定各階噪聲峰值的主要發(fā)生原因，需要用直管替換本來存在的空氣濾清器，對進(jìn)口處的噪聲進(jìn)行測試。這樣能夠確定各階噪聲是噪聲源產(chǎn)生的還是產(chǎn)生與噪聲傳遞過程中。必要時(shí)，借助Sysnoise軟件研究進(jìn)氣系統(tǒng)整體的傳遞損失。

3進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲降低技術(shù)

3.1設(shè)計(jì)更為合理的空氣濾清器

空氣濾清器作為組成進(jìn)氣系統(tǒng)的重要部分，降低其噪聲貢獻(xiàn)值對進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲的降低具有重要意義。降低空氣濾清器的噪聲貢獻(xiàn)值可以改變其設(shè)計(jì)，即將進(jìn)氣管和出氣管直接插入空氣濾清器。這種設(shè)計(jì)提高了空氣濾清器的傳遞效率，但是功率損失較大。另外一種設(shè)計(jì)思路是，將空氣過濾器的進(jìn)口管徑和出口管徑設(shè)計(jì)得小一些，同時(shí)增大擴(kuò)張比。這樣的設(shè)計(jì)能夠明顯降低空氣過濾器噪聲，但是進(jìn)氣系統(tǒng)有較大的壓力損失。還有一種設(shè)計(jì)是將進(jìn)氣管的長度設(shè)計(jì)得長一些，因?yàn)檫M(jìn)氣管的長度對有效消聲頻率有較明顯的影響。但是，它的缺點(diǎn)是有效消聲頻率會(huì)隨著進(jìn)氣管長度的增加而向低頻發(fā)展。

3.2設(shè)計(jì)更為有效的消聲元件

設(shè)計(jì)消聲元件前需要對進(jìn)氣系統(tǒng)的噪聲進(jìn)行檢測和分析，確定主要的噪聲頻率，然后根據(jù)噪聲頻率進(jìn)行相應(yīng)的消聲原件設(shè)計(jì)。下面介紹旁支消聲器和赫姆霍茲消聲器。

旁支消聲器做為消聲器中的一種，其主要的工作原理：傳到消聲器的聲波做為第一部分聲波，當(dāng)其被反射回主管時(shí)成為反射波，稱為第二部分聲波；其在主管中繼續(xù)傳播，形成透射波；這部分透射波做為第三部分聲波又回到旁支消聲器。消聲器中存在一些與主管入射波不同的反射聲波，當(dāng)兩部分聲波相位相反時(shí)，根據(jù)機(jī)械波的性質(zhì)，兩種聲波相互抵消，使得入射波的波幅降低或者形成一個(gè)聲壓的節(jié)點(diǎn)。

四分之一波長管是旁支管消聲器的一種。這是一種封閉管子，通常安裝在主管道上。當(dāng)來源于主管道的聲波進(jìn)入旁支管后，聲波被四分之一波長管封閉端反射回到主管，與主管中相位相反的聲波互相抵消達(dá)到消聲目的。這種旁支管的頻率主要由管道的長度決定，管道越短，頻率越低；反之，管道越長，頻率越高。四分之一波長管適合于具有相對較窄的能量分布帶寬，且中間頻率較高的噪聲。四分之一波長管的設(shè)計(jì)參數(shù)主要有管口直徑和管長度［2］。

赫姆霍茲消聲器通常包括兩部分：一是具有一定容積的腔室，二是一根連接管。在聲抗為零的情況下，系統(tǒng)能夠達(dá)到共振狀態(tài)。對交界處的壓力進(jìn)行分析，同時(shí)也對速度邊界條件進(jìn)行分析，通常噪聲的傳遞損失能夠被計(jì)算出來。針對某一頻率的噪聲進(jìn)行研究，選擇適合的赫姆霍茲消聲器。首先，對車型進(jìn)行研究，根據(jù)其實(shí)際情況下發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙的空間大小，共振腔的基本參數(shù)就能夠被設(shè)計(jì)出來。這些基本參數(shù)包括腔體容積大小、連接管的口徑值和連接管的長度參數(shù)。然后，計(jì)算出該赫姆霍茲消聲器的主要的消聲頻率，同時(shí)計(jì)算噪聲傳遞過程中損失峰值的頻率［3］。

3.3特殊消聲技術(shù)的使用

在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙空間有限、不能夠容納消聲器單元的布置情況下，特殊的消聲技術(shù)使用不失為一種合適選擇，較有代表性的技術(shù)是進(jìn)氣編織管技術(shù)。這種技術(shù)消失效果較好，尤其對于能量分布頻率帶寬較寬的噪聲。

4結(jié)束語

探究發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的噪聲控制技術(shù)，首先要確定噪聲的來源和組成。噪聲來源主要有四類，本研究給出了如何確定具體的噪聲來源：首先，選擇測試設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)的后處理；其次，布設(shè)傳感器，并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，滿足布設(shè)要求；再次，選擇特定工況；最后，確定噪聲的來源和組成。這個(gè)過程中需要注意，當(dāng)有空氣濾清器存在時(shí)，為了避免其影響檢測結(jié)果，需要用直管替代，且可以使Sysnoise軟件確定噪聲傳遞損失。

根據(jù)檢測結(jié)果確定的噪聲源聲階參數(shù)，選擇合適的噪聲控制技術(shù)。噪聲控制技術(shù)有三大類。第一，空氣濾清器的優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn)，改進(jìn)方向有三個(gè)：①把進(jìn)氣管和出氣管引入空氣濾清器；②減小空氣濾清器的進(jìn)出口管道直徑，并且將擴(kuò)張比加大；③延長進(jìn)氣管長度。這三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)具體情況選擇使用。第二，進(jìn)行消聲元件的設(shè)計(jì)改進(jìn)，依次介紹了旁支消聲器、四分之一波長管、赫姆霍茲消聲器。第三，當(dāng)其他的噪聲控制技術(shù)不適于使用時(shí)，可以選擇進(jìn)氣編織管技術(shù)。

［1］岳貴平，盧炳武.汽油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲仿真技術(shù)研究［J］.汽車技術(shù)，2010，（3）：8-12.

［2］黃闊，陳岳昌，蔡金雷.降低發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲的研究［J］.汽車技術(shù)，2011，（4）：12-14.

［3］牛勝福，馬扎根，許雪瑩，許威.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣噪聲優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.上海汽車，2015，（3）：3-5.

The Noise of the Engine Intake System to Reduce the Inquiry

LIANG Hao，XIANG Chenlong
（Zhejiang Qianjiang Motorcycle Limited by Share Ltd，Taizhou 317500）

It is important to study the noise reduction technology of the engine intake system，which is an important aspect of automobile noise.This paper mainly discusses the noise reduction for the engine intake system with the value of technology，such as improving the design of air filter，muffler and muffler using special use technology.

engine，intake system，noise