进气系统噪声优化

进气系统噪声优化
罗宏锦;李智;戴籍晓
【摘要】随着汽车行业技术水平的不断进步，用户对汽车各项性能要求也越来越高，NVH性能是汽车重要性能指标之一，而进气系统的 NVH 性能是整车 NVH 性能重要的组成部分，加强对进气系统噪声控制是解决车辆噪声的一种有效途径。

文章针对某款轿车在加速过程存在较大轰鸣声，并对车内噪声产生较大贡献问题，诊断出进气系统设计存在缺陷，通过合理设计消音元件对进气系统进行优化设计，并校验了增加消音元件之后的消声效果。

结果表明，增加谐振腔和多孔管结构后，进气系统噪声水平改善明显，加速轰鸣声明显减弱，对整车内噪有着极大改观，提升了整车NVH品质。

%With the development of automobile industry technology, custom has higher requirement on performance in the car. As we all know, NVH performance is one of most important index of vehicle, so noise treatment of intake system can play a very important result in the vehicle comfort, it is also an effective path to strengthen the control of noise from intake system. In order to solve interior noise when speed up a certain passenger vehicle, we analyze first and find intake noise is a major contribution. This paper is a process of optimizing and checking test result of adding silencing element. Experimental results show that the intake sound level perform much better, roar of acceleration weakened obviously by adding resonator and multi holes pipe, greatly improve interior noise of vehicle and NVH quality.
【期刊名称】《大众科技》
【年(卷),期】2016(018)005
【总页数】3页(P51-53)
【关键词】进气系统;车内噪声;谐振腔;多孔管;NVH
【作者】罗宏锦;李智;戴籍晓
【作者单位】上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州 545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州 545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州 545007
【正文语种】中文
【中图分类】TH133
近年来，随着汽车保有量的迅速增加，由此带来的噪声问题也日益严重，因此对汽车噪声进行控制已成为日益关注的问题。

汽车发动机进气系统噪声已成为仅次于排气噪声最主要的噪声源，而进气系统是发动机主要噪声之一，进气系统噪声除了对车辆通过噪声有较大影响外，还是车内噪声的主要来源，因为该噪声源距离车厢很近，所以对车辆的乘坐舒适性影响非常大。

随着NVH在汽车开发中扮演越来越重要的角色，进气系统的噪声也越来越受到重视。

目前，采用结构合理的进气消声器是降低整车噪声最有效、最简单的途径。

2.1 进气系统结构
图1为一个进气系统示意图。

一个完整的进气系统可以分为两部分：发动机进气管多支管系统和空气进入系统。

本文主要研究空气进入系统，该系统包括进气控制阀，怠速进气通道，波纹管胶管，干净空气管，1/4波长管，空气滤清器，滤芯，谐振腔，进气管等。

2.2 进气系统功用
进气系统的主要功用是为发动机输送清洁、干燥、充足而稳定的空气以满足发动机的需求，避免空气中杂质及大颗粒粉尘进入发动机燃烧室造成发动机异常磨损。

进气系统的另一个重要功能是降低噪声，进气噪声不仅影响整车通过噪声，而且影响车内噪声，这对乘车舒适性有着很大的影响。

进气系统设计的好坏直接影响到发动机的功率及噪声品质，关系到整车的乘坐舒适性。

合理设计消声元件可降低子系统噪声，进而提升整车NVH性能。

3.1 进气系统噪声源
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低频噪声特性。

另外如果进气管的空气柱的固有频率与周期性脉动噪声的主要频率一致时，会产生空气柱的共鸣声。

此外由于进气口和前侧板之间可能形成一个共鸣腔，可能产生额外的共鸣噪声。

流体噪声是气流以高速流经进气门流通截面，形成涡流，产生的高频噪声。

由于进气门流通截面是不断变化的，故这种噪声具有一定宽度的频率分布，主要频率成分在1000Hz 以上。

此外在节气门体处有时也会产生涡流噪声。

进气系统结构辐射噪声，是由于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。

这里所说的内部压力波实际上就是壳体内部的声波。

3.2 进气系统的降噪措施
气体流动噪声和结构噪声处理的方法相对比较单一，而且往往不是进气系统的主要噪声。

这里主要探讨低频噪声的降噪措施。

（1）合理设计空气滤清器。

一般来说，消音容积越大，消音效果越好，但是也需要综合考虑布置空间、零件重量以及零件成本因素。

一般情况下，空气滤清器的容积达到发动机容积的3倍以上，就能达到良好的消音效果。

（2）确定空滤器进出管管径和长度。

减小空滤器进、出管管径，提高扩张比，利于降低噪声，但会导致进气系统阻力增加，降低发动机的进气量，影响发动机性能。

空气滤清器的有效消声频率跟进气管长度有关，增加进气管长度，空气滤清器有效消声频率将移向低频，所以合理设计进、出气管的长度也十分有必要。

（3）合理设计消声元件。

常用的消声元件有谐振腔、1/4波长管、多孔管和编织
管等。

谐振腔一般是针对低频的，1/4 波长管一般用来消除中高频噪声，多孔管和编织管主要应用于消除频带比较宽的噪声。

3.3 原进气系统降噪能力测试
为了探究原进气系统（如图2，图3）降噪水平，笔者在半消音室内采用了屏蔽周边噪声的办法，测试了源进气系统的进气口噪声，从图4测试结果可以得出，进
气系统总声压级和阶次噪声均超出设定的目标线，其中2阶噪声在2750rmp左右，6阶噪声在3800 rmp左右存在明显峰值，4阶噪声在1500rmp和2800rmp，8阶次在2900rmp同样存在峰值。

二阶噪声在76Hz处的峰值，是造成了车内的共鸣声。

因该款车型已经进行到非常关键的开发阶段，正式工装模具已开发完成，时间和费用问题限制着笔者不能对进气系统噪声做重大更改，笔者尽可能考虑不更改其他零件的前提下完成进气系统噪声优化。

通过CAE分析计算得知，原进气系统方案中，腔体内的多孔管布置位置并不合理，多孔管需设计在声压较强的位置才能具有起到较好的消声效果。

另外，从传递损失分析结果可得出，整个进气系统在76Hz 处存在消声水平较弱的谷点。

因此，进气系统消声水平的提升需从以上两处进行设计优化。

噪声优化方案如下：
（1）原进气系统腔体内多孔管结构取消，并移到腔体外的进气管道上，如图6，
以消除驻波的影响，从而到达降噪目的。

（2）在原腔体结构基础上增加插入管结构，设计成谐振腔结构，以消除二阶噪声在76Hz处的噪声峰值。

为了验证优化效果，笔者制作了快速样件，并再次到半消音室进行测试验证，测试结果如图8所示，从图中可得知，二阶噪声在2750rmp左右的峰值降低6dB（A）以上，4阶、6阶、8阶噪声以及总声压级均降低到设定目标线以下，进气系统进
气口总声压级平均降低3dB（A）。

另外，在道路上也对整车进行车内噪声水平验证，从图9可知，进气系统噪声优
化后对整车内噪改善明显，加速轰鸣声明显减弱，语言清晰度提升约2%，对整车内噪有着极大改观，提升了整车NVH品质。

通过试验分析及优化验证，增加谐振腔和多孔消音元件后，车内加速噪声明显改善，增强了该车在市场上的竞争力；此外，通过对该车进气系统优化及试验分析及验证，积累了进气系统的数据和经验，其分析和设计方法可以在其它车型中得以
运用。

【相关文献】
［1］庞剑，谌刚，何华，等.汽车噪声与振动［M］.北京：北京理工出版社，2006.
［2］邵恩坡，程汉华.发动机进气噪声产生的机理及其控制［J］.小型内燃机，1994（14）：44-47.。