基于进气消声器优化的车内降噪试验研究

2009 年 国用户大会论文集 - 1 - 基于进气消声器优化的车内降噪试验研究 郑禾禾，钟秤平，段龙杨，程教育，吴剑波 (江铃汽车股份有限公司产品技术开发中心,南昌 330001) 【摘要】发动机及其附件噪声是导致车内噪声过大的重要原因，通过 件对某型号卡车车内噪声进行测试分析，确定进气系统与车内噪声的对应关系。通过对进气消声器的结构设计优化来降低车内噪声，改善了整车的 能，提高产品竞争力。 关键词：进气系统；消声器；降噪；结构优化 o., 330001 【 is an of of s on of to of 1 引言 由于卡车市场竞争日趋激烈，车内的噪声与振动舒适性成为决定产品性能和消费者购买欲望的主要因素之一。车内噪声主要由车身振动引起的结构噪声及空气传递噪声组成。车身振动是由发动机本体振动、道路激励及其排气系统引起，而空气传递噪声来源于发动机本体、进气系统、排气系统、冷却风扇及胎噪等。 由此可见， 发动机及其附件 （进排气系统）车内噪声的主要来源。相关文献表明，进气系统对车内噪声的贡献达 10以上。 本文阐述进气噪声的的特性及其主要降噪方法，同时结合工程实例，就某款卡车车内噪声偏高问题，以及在对车灯优化设计过程中进气消声器与通过设计进气消声器来降低进气噪声，进而这里介绍了进气消声器研究与应用，阐述了进气噪声产生机理及控制的基本理论。 2 进气噪声与进气消声器 发动机进气噪声大多属于低频噪声,与排气噪声相比,在控制技术上具有特殊性:采用常用的扩张腔消声器(或空气滤清器兼作消声器)很难使进气噪声得到足够衰减;且进气系统与发动机的充量系数密切相关,稍有改动就会影响发动机的动力性和经济性。由于共振式消声器具有结构简单、良好的消除低频噪声的性能和流动损失小等优点,因此在发动机进气噪声的控制中得到了广泛的应用。 某型号的高端轻卡在出口过程中，发现车内噪声比同类车型偏大，为解决此问题，根据分析，设计加装新的进气消声器，同时验证采用新设计的进气消声器后对整车噪声影响，以确保降低车内噪声提高其整车 能。本文系统地阐述了该问题的分析和解决过程。 气噪声 在理想状态下， 进气噪声占整车噪声的比例比较高，如图 1 所示，所以如何降低进气噪声也成为了重要的研究方向。消声器是安装在空气动力设备2009 年 国用户大会论文集 - 2 - 气流通道上或进、排气系统中的降低噪声的装置。 图 1 理想状态下车内各声源占整车噪声的比例 消声器能够阻挡声波传播 ,允许气流通过,是控制噪声的有效工具。一个合适的消声器，可以使气流声降低 20应响度降低 75%因此在噪声控制工程中得到了广泛的应用。 发动机工作时，高速气流流经空气滤清器、进气管、气门进入气缸，在气流流动过程，会产生一种很强烈的空气动力噪声。 进气噪声主要包括周期性压力脉动噪声、涡流噪声、气缸的赫尔姆兹共振噪声和进气管的气柱共声。 周期性压力脉动噪声是指新鲜空气进入进气管后，在气门的开闭过程中，发生周期压力脉动，引起空气密度的周期性变化，产生周期性压力脉动噪声。一般周期性压力脉动噪声的主要频率在 300下。 涡流噪声是指气流流动过程中遇到障碍物时，由于气流受阻而形成涡流， 从而产生的噪声。 另外，气缸可以看作为一个赫尔姆兹共振腔。 善进气噪声主要方法 改善进气噪声大致可以从以下 2 种方法入手： （1）加装空气滤清器 空滤是进气系统的重要元件，不但可以清洁空气，而且对降低进气噪声也有很大的帮助。空滤可以模拟为一只扩张室式消声器。设计时要考虑其容积，经验值为发动机排量的 34 倍。 如果要得到更好的消声效果，可以考虑使用多腔式空滤。另外， 空滤器的密封也很重要， 加强空滤的密封性能。 （2）加装进气消声器与谐振管 由于扩张室式消声器可以通过波长为扩张室长度 2 倍的整数倍的频率。通常进气系统存在着一些单频的噪声。消除这样的噪声应该使用进气消声器。 通常情况下，我们要求进气消声器对在 400过针对进气噪声对应的频率段，设计进气消声器各个参数，同时尽量避免修改对整车振动噪声的影响。公式如下: 其中： c 空气中的声速；连接管横截面积；进气管长度； V 气缸容积。 从公式可以看出，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传递损失还取决于消音器的频率，其峰值在共振频率处。 3 工程实例设计进气消声器优化 气消声器设计优化 通过在车内和进气口分别布置麦克风测试，发现进气噪声和车内噪声在 400下的频率段内有所重合，所以设计的主要目的是削减 400下的噪声。在根据公式，在设计过程中，合理的设计参数尺寸，控制好进气消声器容积及其他参数的前提下重新设计进气消声器外型，保持其消音频率不变。在整改过之初，本着节约成本的原则，设想三种方案： （1）状态（无进气消声器） ； （2）前围加装隔音垫； （3）用新设计的进气消声器。 进气消声器在整车上的测试 分别在车内驾驶和副驾座椅布置麦克风，同时在驾驶座导轨布置加速度传感器判断加进气消声器后对整车振动的影响。测试工况分别进行怠速、60、70、80 km/h 匀速以及 2 档、3 档全油门测试，分析分析频谱图判断 400判断整体声压级的大小。同时结合 对比加装进气消声器前后车内振动是否变化。 试结论 S1（S2（S3（驶座左耳 9车前 2009 年 国用户大会论文集 - 3 - （1）车外噪声： 图 2 三种方案车外噪声对比 对此三种状态进行测试后，发现其车外噪声分贝值差值在 1内， 无明显变化， 如图 2 示。 （2）车内噪声：见图 3，图 4，图 5 采用 态（在前围加装隔音垫）后，与最初状态相比，在 2700上噪声增加 右， 导致车内噪声舒适性降低。 没有达到预期效果。 采用 态（采用新设计的进气消声器）后，在各测试工况下，绝大部分转速范围内车内整体声压级均优于原状态水平，符合要求。同时结合阶次图发现采用新进气消声器前后整车振动没有明显变化，见图 6。 图 3 匀速工况下三种状态车内噪声对比 图 4 2 档全油门加速转速对应声压级图 图 5 3 档全油门加速转速对应声压级图 图 6 座椅导轨振动 4 结论 本文针对样车车内噪声偏大的情况下寻找噪声源并实际解决问题，通过设计和安装全新的进气消声器，消除低频段的进气噪声，同时验证在采用新设计后其整车 能是否提高，经试验，验证了此方案的可行性，达到了相关方面的要求，对以后其它车型开发和研究也有借鉴意义。 参考文献 1 刘惟信 汽车设计 清华大学出版社 2001 2 庞剑 谌刚 何华 汽车噪声与振动理论与应用 北京理工大学出版社 2006（1） 3 黄其柏 工程噪声控制学 华中理工大学出版社 1999 4 洪宗辉 潘仲麟 环境噪声控制工程 2005 5 2008 年 国用户大会论文集 6 V,H,S 005匀速工况下车内噪声对比70727476788082h 70km/h 80km/18002000