乘用车进气系统设计要点资料.ppt

乘用车进气系统设计要点研发中心林志磊2012.6,目录,1、进气系统基本介绍2、降噪设计,进气系统介绍,1、进气系统基本介绍2、降噪设计,进气系统介绍,1)调节空气与燃油量的比值。控制进气量的多少，使得进入发动机汽缸的空气量最佳。调节泄露空气使其再利用，使凸轮轴泄露的气体再进入进气系统。2)保护外界杂质和不需要的成分对发动机的损坏。空气过滤器阻止外界杂质进入汽缸，从而防止发动机磨损，这样可以提高发动机的可靠性。进气口的设计还要保证水和雪不能进入进气系统。3)测量进气量。在不同的工况下，空气与燃油的比例是不一样的。在干净空气管道上安置著一个空气控制筏。这个控制筏与发动机的电子控制系统(EEC)连接，这样就控制喷入汽缸的燃油量，使进入到发动机的空气量最佳，空气分配合理。4)降低噪声。进气系统是汽车最主要的噪声源之一。进气系统都安装有消音元件，如扩张消音器(过滤器)、赫尔姆兹消音器、四分之一波长管等等。5)辅助其他系统的安置。附近的一些小部件会安装在进气系统上。6)调整进气温度。,进气系统功能,进气系统设计,进气系统设计时主要考虑的问题,布置,功率损失,噪声,振动,放水,进气口位置布置,进气口放置在发动机的前方，或者在散热器的上方或者在其前面。这个进气口位子远离车厢和隔声结构，对减少进气系统传到车厢的噪声最有利，还能保证有足够的冷空气会进入到进气系统。但是其缺点是水、雪和空气中的灰尘杂质比较容易进入进气系统。,进气口在发动机的前面或者上方。这个位子与车厢的距离比第一个位子与车厢的距离近，因此噪声传入到车厢的量会大一些。由于发动机舱室前面安装著一些部件，这些部件相当于挡板，有利于防止杂质、水和雪进入进气管。但是由于这种结构离散热板很近，因此空气的温度偏高，因此发动机的燃烧效率会降低。,进气口位置布置,在侧板里面。由于侧板挡住将进气口与外界隔开，因此这种结构对防止杂质、灰尘、水和雪进入进气管有好处，同时进气温度也低。但是这种结构离车厢的距离比前面两种位子都近，因此传入到车厢的噪声会高些。另外由於进气口和前侧板之间可能形成一个共鸣腔，这样可能产生额外的共鸣噪声。,进气口位置布置,空滤安装方式,快插连接方式,支架安装方式,内连接,空滤安装方式,滤清器设计,1、进气管必须在滤芯下方，不得吹着滤芯2、滤清器为上下壳体打开方式，上下壳体连接最好不要设计成卡扣方式，卡扣容易脱落或断裂。一般采用螺钉连接或自攻钉连接。3、滤清器固定不要采取内连接，容易造成滤芯的二次污染(需要将滤芯拿出来安装）。4、降噪设计5、防水设计6、模态分析及流场分析,降噪设计,1、进气系统基本介绍2、降噪设计,降噪设计,进气系统噪声来源：进气系统噪声噪声可分为空气噪声和结构噪声（辐射噪声）。空气噪声包括脉动噪声和流体噪声。脉动噪声是由进气门的周期性开闭而产生的压力起伏变化所形成的。这部分噪声主要影响进气系统的低频噪声特性。流体噪声是气流以高速流经进气门流通截面，形成涡流，形成的高频噪声。结构噪声（辐射噪声）是由塑料壳体较小的刚度特性造成的，在内部压力波的激励下，壳体产生振动，外表面推动空气产生波动，从而辐射出噪声。,降噪设计,常用的消声元件：扩张消音器：空气滤清器旁支消音器：赫尔姆兹消音器、1/4波长管、1/2波长管以上均为抗性消声元件。声波在从发动机出来并在进气管道中传播，当遇到消音元件或截面积变化时，入射声波被反射回发动机声源，从而抑制声音的传播。,降噪设计,进气系统声学设计主要考虑消声容积，消声容积越大越好。一般应为发动机单个气缸的15-20倍或不低于发动机排量的3倍。一般来说，消音容积越大越好。对扩张消音器来说，其容积越大，传递损失可以调节的频带也就越宽，传递损失也可能增加。对赫尔姆兹消音器，容积越大，可调节的频率越低。,声学评价指标,1、传递损失（TL）：用于评价单个消音元件。,声学评价指标,2、插入损失（IL）：用于描述整个系统的消音效果。,声学评价指标,3、声压级差值（IL）：用于描述整个系统的消音效果。,消音元件声学特性,1、扩张消音器声学特性分析2、旁支消音器声学特性分析,扩张消音器声学特性分析,，称为扩张比。对园管道来说，m=D2/d2。D和d分别是扩张腔的直径和管道的直径。,1、扩张比对传递损失的影响,扩张消音器声学特性分析,2扩张器长度对传递损失的影响,当扩张器的长度变化时，传递损失的幅值不变，但是其最大值和最小值对应的频率却变了。,扩张消音器声学特性分析,在旁支管处，声音有三条分流。第一条是进气管中的入射波和反射波，第二条是出气管中的透射波，第三条是旁支管道中的入射波和反射波。,旁支消音器声学特性分析,赫尔姆兹消音器是旁支消音器的一种,影响赫尔姆兹消音器消音频率和传递损失的参数有：容器的容积V、连接管道的长度、连接管道截面积和主管的截面积。传递损失还取决于消音器的频率，其峰值在共振频率处。但是传递损失与消音容积的形状没有关系。,赫尔姆兹消音器声学特性分析,第一：容积V。传递损失最大值所对应的频率是随著容积增加而降低，但是其幅值却没有规律。,赫尔姆兹消音器声学特性分析,第二，来观察连接管截面积的影响。传递损失最大值所对应的频率是随著截面积增加而增加，但是其幅值却没有规律。,赫尔姆兹消音器声学特性分析,第三，来考察连接管长度L的影响。,传递损失最大值所对应的频率是随著连接管道的长度增加而减小，但是其幅值却没有规律。,赫尔姆兹消音器声学特性分析,第四，主管截面积的影响。当主管直径增加时，其传递损失的幅值降低，其频带也变窄，但其对应的频率不变。,赫尔姆兹消音器声学特性分析,四分之一波长管是安装在主管道上的一个封闭的管子，当声波从主管道进入旁支管后，声波被封闭端反射回到主管，某些频率的声波与主管中同样频率的声波由于相位相反而相互抵消，从而达到消音目的。,影响四分之一波长管传递损失的参数有两个，一个是旁支管的截面积与主管截面积的比值m，另一个是波长管的长度。,四分之一波长管声学特性分析,首先考虑截面积之比m对传递损失的影响。当截面积比越大的时候，传递