某发动机排气系统尾口噪声优化
基于GT-Power软件的BL1.6L发动机排气噪声优化研究
【 s at . L egn ee p d b rl ne A t Go p i m dl n a ba d i h opig Abt c】A 1 nie dvl e y Bii c uo ru s o e d a d cl rt ,wt te cu l r 6 o la e i e h n
模 型 进 行 耦 合计 算 得 到 了该 发 动 机 排 气 系 统 的尾 管 噪声 . 进 行 了该 排 气 系 统 的优 化 改 进 对优 化 后 排 气 系 统 进 行 并 的实 车 测 试 及 发 动 机 台架 试 验 结 果 表 明 . 气 系 统 尾 管 噪 声 的 A计 权 总声 压 级 满 足 了 目标 要 求 : 速 为 12 0 mi 排 转 0 d n 时 的 2阶 噪 声 和 转速 为 1 0 m n时 的 4阶 噪声 均 得 到 了 很 大 程 度 的改 善 0/i 4 r
r s h n ia e t a oa e g td s u d p e s r e e o t ro e t i i e n i es t r e e u r me t t e 2 e u si d c t h t tlw i h e o n r su e l v l fA mee ft al p os me t ag tr q i t h p e e n; h - o d r os ts e d o 0 mi n - r e os ts e d o 4 0rmi r mp o e o sd r by r e i a p e f12 0 r n a d 4 o d rn ie a p e f1 0 n e / / n a e i r v d c n i ea l .
排气系统尾管对发动机性能及排气噪声影响研究
第 6期
21 0 0年 1 月 2
内燃机
I t r a o u t n E gn s n e n lC mb si n i e o
型 的基本 控制方 程 为[ 7 1 :
排气消声器对发动机性能及排气噪声的研究业已很 多 , 是排 气 系 统 尾 管 的设 计对 发 动 机 性 能及 排 但 气噪声 的影响研究并不多见 ,因此将重点研究排气 尾管长 度 、直径 等设 计参 数 的变 化对 发 动机 性能 和 排 气噪 声 的影 响 。
Z AO Q a , U C n sn H in G a - o g (hn uo oi e h ooy& R sac etrTa j 0 1 2 C ia C iaA tm t eT c n l v g eerhC ne, ini 3 0 6 , hn ) n
Ab t a t t kn tp - yi d rg s l e e g n o x mp e h h l n ie mo e ,n l d n n a e a d e h u t s r c : a i g a V- y e 6 c l e a o i n i e f re a l,t e w oe e gn d l i c u i g i tk n x a s n n
NO 6 . D c 2 1 e. 00
摘要 : 以一 台v型6 缸汽油机为例 , 利用一维C D F 发动机模拟软件 G — O R T P WE 建立 了整体发 动机模型 ( 包括进排气 系 统 )通 过改变排气尾管直径 、 , 长度设计参数 , 研究 了排气尾管长度 、 直径对发动机性 能和排气 噪声 的影 响 , 并总结 了 如何适 当选取尾管的长度 、 直径设计参数 , 以满足发动机性能和排气噪声的要求。
某越野车排气系统改进设计
【 s atT l n t ecsi ne o os o rs cut ei ed r gil gad acl ai , e i e Abt c] oemia xes eit r i f cos o nr vhc u n d n n ce rt n v h l r i e v i r n e a y l i i e o c
和排气 尾 管处 同时 出现一个 噪声 峰值 ,且 排气 噪声 值 比车 内 噪声 大 .说 明在该 转速 下此 峰值 噪声 主要 来 源于 排气 峰值 噪声 进 一 步对 转速 为 20 0r n 0 mi / 稳 态工况下 排气 噪声 进行频谱 测试 。结 果表 明 , 其噪
气 系统前 置 、 后置 副 消声器 的结 构改 进 。
噪声 引起 的 . 而本 文仅 对排 气噪声 作分 析 和改进 , 故 不 考虑 转速 为 40 0 / i 0 m n的峰值 噪声 。 r
软件 A tmi .、 C r s 0 P B传声 器 , 速信 号 由 R M一 0 e 7 转 P 80
转 速计 测 量l 】 1 测试 的工 况 为 : 关 闭空调 的前 提下 , 以最 低 在 先 稳 定 车速 行驶 ,然 后分 别 以 2 3挡迅 速 踩下加 速 踏 、
Ke r s: o s c unt y v hil ,Ex us y t m ,I pr e e t y wo d Cr s o r e ce ha ts s e m ov m n
针 对某 越野 车 在改 型过 程 中存 在 的急加 速 工况 下 车 内噪声 过大 问题 , 对样 车进 行 了整 车测试 , 定 确 了主 要 噪 声 源 是 由发 动 机 排 气 噪声 引起 的 。 借 助 G — o e 软 件 的 模 拟 . 对 比试 验 结果 . 成 了排 T pw r 并 完
机动车辆消声器的降噪效果与优化措施
机动车辆消声器的降噪效果与优化措施随着城市交通的高速发展和机动车辆数量的不断增加,噪音污染成为了一个日益严重的问题。
机动车辆的发动机、排气系统以及底盘都会产生噪音,其中消声器作为噪音控制的一个关键部件,起到了降低噪音水平的重要作用。
本文将探讨机动车辆消声器的降噪效果以及优化措施。
首先,机动车辆消声器的降噪效果是通过声学原理实现的。
消声器内部有许多孔隙和反射壁,能够将发动机产生的噪音吸收、分散和反射,从而减少噪音的传播。
消声器的主要工作原理是利用消声器内的吸声材料和减振装置阻挡或降低噪音的传递路径,使得噪音能被吸收和减弱,从而达到降噪效果。
其次,为了提高消声器的降噪效果,需采取一系列的优化措施。
首先是消声器的结构设计。
通过改变消声器的材料、孔隙结构和消声腔体的几何形状,可以改善消声器的吸声和反射效果,从而减少噪音的传播。
其次是消声器的位置布置,合理的布置可以减少管道震动和噪音的传导,降低噪音的辐射。
此外,合理选择消声器的填充材料也能提高消声效果,常用的材料包括玻璃纤维、陶瓷棉和各类隔音棉。
此外,随着科技的发展,一些新型消声器的应用也在不断推进。
例如,机动车辆消声器的表面涂层技术,可以利用特殊涂层材料对消声器进行表面处理,形成隔音层,减少噪音的反射和传播。
同时,一些新的材料如纳米材料也被应用于消声器的设计与制造中,通过纳米孔隙的阻滞作用,实现更好的降噪效果。
另外,机动车辆消声器的优化措施还包括定期的维护保养。
消声器的内部材料会随着使用时间的增加而老化并丧失吸声能力,因此定期更换消声器或维护其内部材料是必要的。
此外,消声器的清洗和防锈处理也是重要的维护措施,可以延长消声器的使用寿命和保持降噪效果。
最后,政府和相关部门在控制机动车辆噪音污染方面也要发挥积极作用。
加强监管和管理,制定严格的噪音标准,对不合格的消声器进行处罚,鼓励车辆生产商在消声器设计及制造上的投入也是十分必要的。
此外,推动环保技术的发展和推广,如电动汽车的普及、混合动力车型的推广,也是减少机动车辆噪音的有效手段。
采用横流穿孔管消声器的车辆尾管怠速噪声优化
采用横流穿孔管消声器的车辆尾管怠速噪声优化随着汽车技术的不断发展,车辆的性能和安全性能得到了极大的提升。
同时,车辆尾管的噪声也逐渐成为了一个不容忽视的问题。
特别是车辆在车站、市区等繁华地段而处于怠速状态时,其噪声带来的影响十分严重,影响了乘客和周围环境的生活质量。
因此,车辆尾管怠速噪声优化的需求越来越大。
横流穿孔管消声器是一种现代化的消声设备,可以有效地降低车辆尾管噪声。
与传统的消声器相比,横流穿孔管消声器具有更好的降噪效果和更广阔的应用范围。
在车辆尾管怠速噪声优化中,采用横流穿孔管消声器是一种较为理想的选择。
横流穿孔管消声器的工作原理是将发动机排出的高温高压气体通过管道引导到消声器内部。
消声器内部由多个隔板和横向孔道组成。
当气体通过孔道时,由于板隔板的阻碍和孔道的转向,气体的流速和声压将得到有效的降低和分散。
同时,孔道和隔板的特殊设计可以有效地反射和吸收噪声波,并将其转化为热能。
最终,消声器的出口将发出相对低噪声的气体。
在车辆尾管怠速噪声优化过程中,应优先选择横流穿孔管消声器具有以下特点。
首先,该消声器的降噪效果非常优秀。
在正常工作状态下,可以降低车辆排气噪声30~40分贝。
其次,横流穿孔管消声器体积小、重量轻,易于安装和维护。
此外,消声器的材料采用优质的不锈钢,具有优异的耐腐蚀性和耐高温性,可以保证长期稳定的使用效果和寿命。
在实际应用中,车辆尾管怠速噪声优化可以有效地降低尾气噪声,优化车辆性能,并能提高车辆的绿色环保程度。
同时,横流穿孔管消声器具有较强的通用性,可以适用于各种类型的车辆尾管噪声降低,具有广泛的应用前景。
总之,采用横流穿孔管消声器是车辆尾管怠速噪声优化的一种有效方法。
该消声器具有优异的降噪效果、轻便易维护、环保绿色等特点,可以广泛的应用于车辆领域,并为社会和人类提供更加清洁和安静的生活环境。
除了采用横流穿孔管消声器外,车辆尾管怠速噪声优化还可以采用其他技术手段,例如使用降噪垫、改进发动机结构和使用喇叭式消声器等。
某轿车排气噪声性能优化分析及解决措施
10.16638/ki.1671-7988.2017.02.072某轿车排气噪声性能优化分析及解决措施张鹤,钟素娟,朱帅,何延刚(安徽江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230601)摘要:在某轿车产品研发过程中,出现了排气噪声偏高导致车内噪声偏大,从而影响乘坐舒适性的问题,为了消除这两个问题,对排气系统进行优化分析并针对排气噪声对车内NVH影响进行相关的试验验证,通过优化排气系统,最终解决了车内噪声偏高和排气噪声影响车内NVH的问题,提高了产品品质和乘坐舒性。
关键词:排气噪声;NVH;CAE;优化设计中图分类号:U463.9 文献标识码:A 文章编号:1671-7988(2017)02-211-03An automobile exhaust noise performance optimization analysis and solutionsZhang He, Zhong Sujuan, Zhu Shuai, He Yangang( Hefei, anhui province, anhui jianghuai automobile co., LTD., 230601 )Abstract: In a course of product research and development of the car, the car exhaust noise on the high level that caused big noise, which affects the ride comfort, in order to eliminate the two problems, analyzing the exhaust system is optimized and the exhaust noise and influence on harshness inside the car in test, by optimizing the exhaust system, finally solves the interior noise on the high side and the exhaust noise influencing interior harshness problems, improve the product quality and comfort.Keywords: Exhaust; noise; NVH; CAE; optimization analysisCLC NO.: U463.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)02-211-03前言随着中国经济的飞速发展,汽车保有量的迅猛增加,排气噪声已经成为危害城市环境的重要因素,不仅如此,鉴于目前人们对轿车的使用不再局限于普通的代步工具,对轿车的乘坐舒适性提出了更高的要求,作为影响车内舒适性的重要因素,为了限制汽车的排气噪声,国家已经制定了越来越严格的强制性噪声标准。
发动机排气系统降噪及尾气污染防治
发动机排气系统降噪及尾气污染防治摘要:随着汽车市场的高速发展,汽车噪声越来越受人们的关注,各国政府都制定了严格的法规以限制排放和噪声。
汽车乘坐舒适性已经成为消费者评价汽车性能的指标,汽车厂商对生产安静、舒适的汽车产品的主动性越来越强。
在设计开发阶段控制排气系统的振动噪声问题,以降低其对车内外振动噪声的影响。
排气系统连接发动机和车身,发动机的振动会通过吊钩传递到车身,引起车内的振动和噪声问题。
因而,降低排气吊钩对车身振动激励就至关重要,本文从排气系统基本结构出发探讨降噪及尾气控制技术,旨在为汽车发动机排气系统降噪及尾气污染防治寻求理论参考。
关键词:发动机;排气系统;降噪;污染防治发动机作为汽车的“心脏”,为汽车的正常运转的提供动力源,同时其工作时会产生振动与噪声,既影响车内乘坐的舒适性,又向外界辐射大量的噪声,带来诸多困扰。
排气系统作为发动机的主要附件,主要控制发动机排气噪声和废气,排气系统的设计好坏影响汽车的 NVH 性能,如果设计不当会降低乘坐舒适性以及排气系统的使用寿命。
排气系统悬挂于车体底部,其所受振动传递给车体产生的振动与噪声影响车内的舒适性,从降低排气系统振动传递的角度着手,通过模态分析、静力学和频响计算的结果分析结构振动,在此基础上对结构实现优化,减小车身所受吊挂的动载荷激励。
1、发动机排气系统降噪设计排气系统的振动主要源于发动机和路面的激励,发动机工作激励振动通过波纹管、排气管等组件传递下去,不平整路面激励则是由悬置、车身,再由挂钩传递到排气系统。
这些激励作用于排气系统产生的振动问题影响汽车的舒适性,同时辐射壳体噪声,带来噪声污染。
1.1三元催化器一般安装在汽车排气系统前部,是汽车最重要的尾气净化装置。
三元催化器外部是金属壳体,包裹着内部蜂窝状的陶瓷载体,载体上涂有金属催化剂(如铂、铑、钯等),发动机工作产生的高温汽车尾气HC碳氢化合物、CO一氧化碳和NOx氮氧化合物等有害气体通过三元催化器载体时,内部金属催化剂发挥氧化还原作用,将尾气转换成二氧化碳、水和氮气。
某乘用车排气系统异响噪声分析和方案优化
50
1. 00
41. 39
27. 44
9pn4 Idun
□
-rH
-■ F
- AutoPower FRLE:S (A)原状态
j ■ F---------AutoPower FRLE:S (A)管路系统 1. 0mm
-50 F,I
,
,
, J183.0可,Ro. 00
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 250 Hz
WANG Pan (Huachuang Auu 545007)
Abstract: Aiming at the abnormal noise that appears when a passenger car is idling, the stethoscope, elimination method and spectruin analysis technology have locked the source of the abnormal sound. The resuIt shows that the front muffler attachment of the exhaust system resonates purely a/t 183 Hz, and the vibration of the hook is amplified and radiated noise. Proposed the plan of hook position forward and exhaust system pipe wall thinning, and verified the plan in real vehicle. The resuIts show that the two schemes can effectively solve the abnormal noise problem, and comprehensive consideration is given to the choice of exhaust system pipe wall thinning. The solution is beneficial to the weight reduction of the vehicle, has no effect on the acceleration noise of the entire vehicle, and can reduce the fourth—order noise of the engine in the rear row. Key words: exhaust system; abnormal noise; avoid frequency; hook
某四缸发动机消声器优化设计
某四缸发动机消声器优化设计以一款搭载四缸发动机的车型排气系统噪声为例,从试验数据、学术理论、软件分析等方面介绍了如何逐步利用排气怠速噪声、三档全油门噪声的频谱图和瀑布图分析噪声组成及问题存在原因,随后利用分析结果结合流体噪声理论优化消声器内部结构,利用GT-power建模确认优化的可行性并通过整车实验验证本次优化的效果,GT-power建模分析结果与试验结果的对比检验了流体噪声理论的准确性。
标签:消声器;阶次;声压级;瀑布图前言随着外资企业的不断进驻国内市场,自主品牌技术的提升以及市场的不断细分,汽车市场竞争日益激烈,车企不能仅仅依靠价格战来实现自我的发展;同时,随着消费者的消费意识不断增强,对产品的品质提出了更高的要求,促使我们必须从技术角度不断提升产品品质。
在购买和使用汽车特别是乘用车时,噪声是顾客关注的一项重要的指标。
其中,汽车排气噪声的优化对于提高汽车噪声满意度具有重要意义。
排气消声器是作用于发动机的燃烧废气,有效降低排气噪声的一种汽车零部件;同时,在一些特殊车型上,通过不断的优化调试,以满足购买者的排气音质需求。
消声器的选用需要根据匹配发动机的排量、功率等参数确定,其降噪效果还跟发动机的燃烧参数有密切的关系。
文章通过对噪声频谱进行分析,根据振动噪声理论知识,确定优化方向。
同时,利用GT-power建模与实验验证相结合,有效的完成噪声优化设计。
1 优化背景某车型,搭载直列四缸汽油发动机,通过研究标杆竞品车型的NVH特性,在设计之初,建立了一套排气系统相关的性能指标(见图1),作为其设计输入和验证指标。
再结合前期的消声器开发经验,设计了一套较为合理的基础模型。
经实车测试发现,排气尾管噪声相对前期设定的性能指标有一定的差距,不满足设计要求,存在一定的优化空间。
因此,在不变动排气系统外模型的情况下,需要针对消声器内部结构进行一定的优化。
2 数据分析为了更好的研究和分析噪声问题点并找出正确的优化方向,分别完成了排气口怠速定置噪声和整车3档全油门加速噪声测试。
某国产SUV排气系统声学改进及振动性能稳健性优化
某国产SUV排气系统声学改进及振动性能稳健性优化吴杰;方南【摘要】为提升某国产SUV排气系统尾管声品质及振动性能,改进消声器内部结构并对声学改进后的排气系统振动性能进行稳健性优化.通过采用不同消声特性的消声单元,增大原消声器在某些频段的传递损失,改善消声器的消声效果;针对声学改进后的排气系统,建立以挂钩垂向动态反力极值及其标准差、吊耳的静态变形量和静反力标准差为优化目标的多目标稳健优化模型.振动性能优化结果表明,挂钩垂向动态反力极值及其标准差、吊耳静反力标准差都有明显降低.实车测试时怠速及三挡全油门(3WOT)工况下加速尾管噪声的总体及阶次噪声较原方案均有较大程度降低.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2018(038)006【总页数】6页(P85-90)【关键词】振动与波;排气系统;NVH;声学性能;优化;稳健性【作者】吴杰;方南【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院,广州510640;华南理工大学机械与汽车工程学院,广州510640【正文语种】中文【中图分类】U464汽车排气系统的设计质量直接影响整车NVH性能[1-2]。
发动机的振动传递给排气系统并通过挂钩传给车身,因此挂钩位置和角度、橡胶吊耳和波纹管刚度等对衰减发动机振动及吊耳耐久性有重要影响。
田静[3]调整了排气系统挂钩位置使得排气系统受力更加均匀,避开了发动机怠速激励频率,传到车身的动态反力也得到改善。
上官文斌等[4]优化了某乘用车吊耳动刚度,使得吊耳传递的动态载荷显著降低。
噪声方面,一维声学模拟软件GT-Power提供了消声器的三维建模及声学仿真的整套功能(包括计算消声器的传递损失、插入损失、排气背压等性能指标)。
谢田峰等[5]使用GT-Power对消声器消声性能进行了预测,验证了该软件具有较高的计算精度。
候献军等[6]基于GT-Power对某汽车排气消声器性能分析及改进,取得了满意的效果。
赵楠楠[7]针对某车内部异常声音,采用GT-Power优化了排气消声器结构,提高了该车内部声品质。
车辆后尾部噪音控制方案
车辆后尾部噪音控制方案随着城市化进程的加速,交通流量日益增大,汽车噪音也成为城市环境中难以忽视的噪声污染源之一。
尤其是车辆后尾部噪音,影响着城市道路交通的安静和居民的健康。
本文将探讨车辆后尾部噪音的产生原因,分析现有的噪音控制方法,提出可行的噪音控制方案。
车辆后尾部噪音的产生原因车辆在行驶过程中,会因为燃油燃烧、排放以及空气动力学效应等原因产生各种噪音。
而车辆的后尾部噪音主要来自排气音、轮胎滚动噪音以及车身风噪音。
排气音排气系统是车辆的核心部位之一,涉及到汽车的动力、排放和噪音等方面。
排气音主要来自于发动机排气的高速气流与排气管道内的惯性质量之间的摩擦与振动,还有排气进入消声器后的振动与反射。
排气音在尾部扩散时产生了响亮的噪音。
轮胎滚动噪音车辆在行驶的过程中,碰撞噪音和轮胎与路面之间的摩擦噪音是两个主要的噪音来源。
其中轮胎与路面之间的摩擦噪音主要源于轮胎表面的花纹和胎面材料的橡胶组成,也受到路面材料和状态的影响。
这种噪音在车辆行驶的过程中会时刻存在。
车身风噪音车辆在高速行驶过程中,汽车的车身会受到空气阻力的作用,从而产生较大的空气动力噪音。
其中风噪音主要由车辆表面产生的湍流以及空气在车辆表面产生的压力引起的振动声产生。
现有的噪音控制方法为降低车辆带来的不良噪音影响,目前已经形成了一整套的噪声控制技术和工艺。
针对车辆后尾部噪音,常见的噪音控制方法包括以下几种方式:消声器消声器是常见的降噪设备,它可以降低排气管内排气气流的速度和压力,从而减少排气管内的振动和噪声,达到消音效果。
消声器使用不同的材料和结构设计,通过反射、吸声、抗反射和抗振等方式减少产生的噪声。
隔音垫隔音垫是一种具有隔音和减震作用的材料,通常在车辆内饰和行李厢等区域使用。
这种材料可以通过某些物理机制(如发生自我振动或自行释放能量)使声音在物体内部发生损失,达到隔离噪音的效果。
减振装置减振装置是一种可降噪的装置,它使振动能量被吸收,从而达到降低噪声的目的。
基于GT-Power和CFD的某发动机消声器结构优化与分析
散化后的消声器模型与发动机在GT-power 进行耦合,耦合后模型如图2所示。
图2发动机与消声器耦合仿真模型2消声器结构参数优化2.1原消声器性能分析发动机原消声器第一腔室长102mm ,第二腔室2300rpm 137kW 图1GT-Power 发动机模型进气门气缸喷油器排气门进口环境曲轴箱出口环境。
故选取该发动机在2000rpm 时,测试其原模并进一步将原消声器导入Fluent 中,分析其内部流场情况,结果如图4所示。
(b )内部流场(a )插入损失图4原消声器插入损失及内部流场由图4可知,虽然消声器整体消声量在23dB 以上,但在300-800Hz 范围内的消声量小,效果不佳。
从内部流场可知,消声器进出口流速较大,中间腔室流速较小,气流的速度呈现逐渐变小的趋势,会造成相应的压力损失。
第一、二腔室存在的涡流和回流,也是造成压力损失的主要原因。
2.2消声器性能优化2.2.1扩张腔长度扩张腔的改变,可以使沿管道传播的部分声波发生反射并与源声波干涉相消,达到消声的目的。
其传递损失特性主要受扩张比m 和扩张腔长度L 的影响,首先以扩张比m 和扩张腔长度L 为变量,分析其对消声量的影响。
扩张腔长度和进气管直径参数如表2所示。
不同扩张腔长度下的消声器的传递损失曲线如图5所示。
扩张腔长度L (mm )102150200250扩张比m 21.6242424表2扩张强长度及扩张比图5扩张腔长度对传递损失的影响由图5可知,改变扩张腔长度和扩张比,消声器消声中心位置会随之移动,消峰值也会有所改变。
对发动机原消声器,当消声器扩张腔长度为150mm ,扩张比为24时,消声器的消声量最大。
2.2.2扩张腔个数保持消声器结构参数不变,进一步改变扩张腔个数来验证扩张腔个数的影响。
图6(a )为气体由进气管进入中间的扩张腔,再由内插管进入第二个扩张腔;图6(b )为消声器腔体内再增加一个隔板,消声器内有两个内插管的三个扩张腔结构。
某SUV 车型排气低频噪声的优化
关键词:排气低频噪声 共振消声器 排气阀 排气背压
Optimization of Exhaust Low Frequency Noise of an SUV Model
Cheng Zhimou
A b s t r a c t :This article aims to improve the quality of the exhaust low-frequency noise of an SUV in a company. By optimizing the internal structure of the muffler, an exhaust valve is used in the resonance muffler to improve the low-frequency noise of the exhaust. And through theoretical analysis and actual vehicle test, the exhaust low-frequency noise before and after the improvement and the exhaust back pressure of the whole vehicle were analyzed, and the problem of exhaust low-frequency noise was successfully solved.
汽车消声器的声学性能分析与结构优化
48机械设计与制造Machinery Design&Manufacture第4期2021年4月汽车消声器的声学性能分析与结构优化顾倩霞,左言言,赵海卫,宋文兵(江苏大学振动噪声研究所,江苏镇江212013)摘要:针对某三缸发动机排气嗓声超出目标限值,将声学性能作为评价指标,利用b声学有限元樸块对排气消声器的声学性能进行仿真分析,对比传递损失试验结果对该声学软件的仿真精度作出评价:b软件在整个频段与试验值较为接近,能准确的反映消声器的声学性能。
根据原排气消声器的传递损失分析结果,提出亥姆霍兹共振腔结构及阻抗复合型结构等参数设计的前后端消声器优化方案。
最终对优化后的排气消声器进行尾管嗓声试验,确认排气噪声达标。
关键词:排气消声器;仿真分析;传递损失;尾管噪声中图分类号:TH16;TB535.2文献标识码:A文章编号:1001-3997(2021 )04-0048-05Acoustic Performance Analysis and Optimized Design of Vehicle MufflerGU Qian-xia, ZUO Yan-yan, ZHAO Hai-wei, SONG Wen-bing(Institute of Noise and Vibration of Jiangsu University,Jiangsu Zhenjiang212013, China)Abstract:Base on a three-cylinder engine exhaust noise exceeding target limit y according to the evaluation index of acoustic performance y the analysis of acoustic performance was conducted in acoustic FEM module o f software VirtuaL Comparing the transmission loss test results to evaluate the simulation accuracy of the acoustic software:the simulation results〇/*b software were close to the experimental value on entire frequency band and accurately reflection on the acoustic performanceof the muffler.The simulalion results are compared with the test results to confirm the simulation accuracy.According to the analysis results of the transmission loss of the original exhaust muffler^optimization solutions for front and rear mufflers designed with parameters such as Helmholtz resonator and impedance compound structure was proposed for the frequencyband with poor muffling effect.Finally,the tail pipe noise test was performed on the optimized exhaust muffler to confirm thatthe exhaust noise reached the standard.Key Words:Exhaust Muffler;Simulation Analysis;Transmission Loss;Tailpipe Noisel引言2原排气消声器测试数据分析据国外有关资料统计,交通噪声占整个环境噪声比例达到75%,是目前影响城市环境和人体健康的主要噪声来源。
汽车发动机的排气系统优化方法
汽车发动机的排气系统优化方法汽车发动机的排气系统对于车辆的性能、燃油经济性和环保表现都有着至关重要的影响。
一个优化良好的排气系统不仅能够提升发动机的功率输出,还能降低尾气排放,使车辆更加节能环保。
在这篇文章中,我们将探讨一些汽车发动机排气系统的优化方法。
首先,我们来了解一下排气系统的基本组成部分。
排气系统通常包括排气歧管、排气管、催化转化器、消声器等组件。
排气歧管负责收集各个气缸排出的废气,并将其引导至排气管;排气管将废气输送至后续的处理装置;催化转化器用于净化废气中的有害物质;消声器则主要起到降低排气噪声的作用。
要优化排气系统,一个关键的方面是改进排气歧管的设计。
排气歧管的形状和长度会影响废气的流动速度和压力。
合理设计的排气歧管能够减少排气阻力,提高废气排放的顺畅性。
例如,采用等长排气歧管可以使各气缸的排气脉冲更加均匀,从而提高发动机的充气效率和动力性能。
此外,通过优化歧管的管径和弯曲程度,也能降低气流的摩擦损失。
排气管的直径和材质选择也是优化的重要环节。
较大直径的排气管可以降低排气背压,但过大的管径可能会导致低速时扭矩的损失。
因此,需要根据发动机的特性和使用场景来选择合适的管径。
在材质方面,不锈钢等高性能材料具有良好的耐腐蚀性和导热性,能够提高排气系统的使用寿命和性能。
催化转化器的优化对于尾气净化效果至关重要。
新型的催化转化器技术能够更高效地将有害气体转化为无害物质。
例如,采用更先进的催化剂配方和增加催化涂层的表面积,可以提高转化效率。
同时,优化催化转化器的安装位置和气流分布,有助于确保废气与催化剂充分接触,提高净化效果。
消声器的设计既要考虑降噪效果,又要尽量减少对排气性能的影响。
通过采用复杂的内部结构和吸音材料,可以有效地降低排气噪声。
然而,过度的消声处理可能会增加排气阻力,因此需要在降噪和性能之间找到平衡。
一些高性能的排气系统会采用可调节的消声器,以满足不同驾驶条件下的需求。
除了硬件方面的改进,排气系统的软件控制也不容忽视。
某新车型排气系统尾管声学性能优化
某新车型排气系统尾管声学性能优化吴杰,吴文波(华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510641)来稿日期:2018-08-24基金项目:广东省自然科学基金项目(2016A030313463)作者简介:吴杰,(1973-),男,山东人,博士研究生,副教授,主要研究方向:汽车噪声与振动控制;吴文波,(1989-),男,湖北人,硕士研究生,主要研究方向:汽车噪声与振动控制1引言汽车排气系统的声学性能对整车NVH 性能有重要影响[1-4]。
随着汽车噪声法规要求的不断提高,设计出既符合法规要求又具有市场竞争力的消声器产品是排气系统正向开发中的重要环节。
传统的消声器设计主要依靠经验和实验手段,开发成本高并且周期较长[2,5-6]。
计算机数值模拟技术的发展为消声器的正向设计和开发提供了强有力的工具。
GT-Power 软件提供了消声器消声性能的仿真功能,可以计算消声器的传递损失、插入损失、排气背压等评价指标[7-10]。
文中以实际工程为例,结合一维与三维模型仿真分析及实车测试,对某车型排气消声器正向优化设计,给出了满足企业技术开发要求的合格排气消声器方案。
2消声器消声性能的评价汽车排气消声器的性能评价指标主要包括消声性能和空气动力学性能。
消声性能评价指标主要指传递损失和插入损失。
传递损失是出口端为无反射端时,消声器进口入射声功率级与出口透射声功率级之差,即声音经过消声元件后声音能量的衰减。
插入损失是指安装消声器前后在排气尾管口规定测点测得的计权声压级之差。
消声器的空气动力学性能主要是指消声器的压力损失,即气流通过消声器时,消声器进出口端总压差。
3动机与排气系统耦合仿真图1排气系统结构示意图Fig.1The Diagram of the Exhaust System某车型匹配2.0L 排量4缸直列水冷发动机,额定功率103kW (6000r/min ),最大转矩195N ·m (3800r/min )。
某MPV车型排气消声器优化
某MPV车型排气消声器优化莫伟树;冯倍茂【摘要】通过一维模拟、发动机台架、整车测试,分析原方案尾管噪声,并验证一维GT模型.根据分析结果进行优化方案设计.分析结果与试验测试数据表明优化排气消声器对车内噪音贡献量、总声压级及各阶次噪声明显改善.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】4页(P140-143)【关键词】消声器;测试分析;数值模拟【作者】莫伟树;冯倍茂【作者单位】东风柳州汽车有限公司,广西柳州545005;东风柳州汽车有限公司,广西柳州545005【正文语种】中文【中图分类】U464.134随着国民经济的发展,中国逐步迈入小康社会,国民个人购买力、物质精神欲的不断提高,汽车将成为生活必需品。
各种类型动力汽车迅猛发展,汽油、柴油引擎作为汽车主要动力在未来数十年仍将是主流,作为噪声污染控制件的排气消声器日渐受到重视,国家也制定了更为严厉的噪音控制措施。
如何兼顾成本、性能、可靠性,仍将是汽车排气消声器行业面临的重要考验。
本文以某MPV车型排气消声器为例,介绍排气消声器的优化设计。
1.1 一维分析理论消声器一维模拟主要基于流体动力学理论,采用有限体积法求解。
以流体连续性方程、能量方程为理论基础,将排气系统离散为体积元。
在体积元中,假定各标量(压力、温度等)均匀分布,利用体积元中心点数值进行计算,并假定各矢量在体积元边界进行。
一维非定常流动的气体动力学方程:连续性方程:动量方程:能量方程:其中:ρ为密度,u为速度,Sd为管道截面。
排气消声器连接管为刚性管道,因而其中:p为压力,F为单位气体质量摩擦力,c为音速,q为单位时间内单位质量气体从管壁上吸收的热量。
噪声模型利用非定常流动时域中的分析结果,以气体声学为理论基础,利用质量流量以及质量流量的傅立叶级数,通过傅立叶变换求得声辐射能量:式中:ω0=2πf0,f0为发动机基频。
由该傅立叶级数可得气体动力学参数从而得到n阶谐波的能量:其中:ρ¯为流体平均密度,Rc,0(nω0)为声辐射阻抗,M为平均马赫数,r0为排气消声器连接管半径,k0为平均声速。
汽车排气噪声声品质优化方案设计与评价
汽车排气噪声声品质优化方案设计与评价刘志恩;崔博建;张庆凯【摘要】随着汽车技术的发展,汽车声品质已经成为评价车辆性能的一个重要指标.以某车型所配备的汽油发动机为研究对象,通过试验来采集车辆怠速、加速过程中的声音数据,运用相关软件对数据进行调制和分析,研究阶次和频率对声品质的影响,为排气噪声的优化提供依据.并对优化后的方案进行了主观评价,选取较好的声音方案,利用响度、尖锐度、粗糙度等客观评价参量进行了分析验证,结果表明该设计方案优化效果理想.【期刊名称】《武汉理工大学学报(信息与管理工程版)》【年(卷),期】2016(038)002【总页数】5页(P248-252)【关键词】排气噪声;声品质;主客观评价【作者】刘志恩;崔博建;张庆凯【作者单位】武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉430070【正文语种】中文【中图分类】U464.1近几年,汽车技术飞速发展,消费者对汽车性能的要求不再限于操控性和安全性,也开始重视舒适性和声学特性,因此,汽车排气噪声成为衡量车辆性能的一个重要指标。
国内外针对声品质做了较多研究,如文献[1]运用分组成对比较法对车内噪声样本进行偏好性主观评价实验;文献[2]提出了一种基于语义细分的声品质主观模糊综合评价方法,可以准确地得到声音样本感知属性的评价等级隶属关系,以及声音样本整体主观感受评价得分的择优排序。
笔者通过主客观评价方法探索阶次构成对排气噪声声品质的影响,对排气系统进行优化设计,并对优化后的方案进行评价分析,以期达到优化汽车排气噪声声品质的目的。
1.1 声品质客观评价参量1.1.1 响度响度是反映人耳对声音强弱感受程度的心理声学参数,表示人耳对声音的主观感受,响度的单位为宋(sone)。
频率为1 kHz的纯音,如果其声压级为40 dB,则其响度为1 sone 。
一般来说,声音的响度越大越响亮,人们对声音的主观烦躁度也越大,声品质就越差[3-4]。
汽车排气低频噪声的优化
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通过分析排气低频噪声的产生机理和传播特性,提出了评判消声器低频消声特性的试验方法,并以实际工程问题
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为例,对轿车匹配的消声器进行 CAE 优化、试验筛选和结果验证。
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【关键词】低频噪声、消声器、传递损失、噪声测试
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引言
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汽车工业和城市化的快速发展,给人们带来便捷的同时也带来了烦恼,据有关统计资料显示,
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体对低频的隔声要比高频差。当要增加低频处的隔声量,需满足隔声“质量定律”,即要增加重
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量,这与目前汽车轻量化设计的主流理念背离。对车外噪声而言,特别是怠速及发动机低速运转
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时,低频轰鸣感为主要噪声感知特征。由经典的斯托克斯-克希霍夫声吸收公式[4],吸收系数与频
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率的平方成正比,即排气低频声波在空气中可以传很远的距离,这将在较大范围内影响到外部声
声压级/dB(A) 声压级/dB
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订
法见表 1.
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测点位置:
表 1. 整车试验排气噪声测量方法
尾管口 45°角,距 500mm 处
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某发动机排气系统尾管噪声优化
许亚峰周维刘兴利刘兵王瑞麟
华晨汽车工程研究院动力总成综合技术处,沈阳,110104
[摘要]:本文首先确定排气噪声的来源,针对特定的问题制定相应的优化方法,并应用GT-power软件对不同方案进行仿真分析,选取最优方案并在实车上进行验证,试验结果表明优化方法解决了噪声问题。
[关键词]:排气系统;噪声;GT-power;
Tailpipe noise optimization of engine exhaust system
Yangfeng Xu,Wei Zhou,Xingli Liu,Bing Liu, Ruilin Wang
Brilliance Auto R&D Center Powertrain Integrated Technology Section [Abstract]: This article determine the source of exhaust noise. Develop appropriate optimization methods for specific problems. Simulation analysis of different schemes by GT-power software. Select the best solution and verity it in the real vehicle. The experimental results show that the optimization method can solve the noise problem.
[Keywords]: exhaust system; noise; GT-power;
引言
发动机排气系统的主要功能除了能顺利的将废气排出,还要有很好的降噪作用。
排气系统是汽车最主要的噪声源之一,不但要满足顾客对汽车舒适性的要求也要面对日益严苛的国家法规。
所以排气系统降噪设计非常重要。
本文研究的项目是对某排气系统噪声问题原因的调查,从而制定适当的设计方法,最终开发出满足要求的排气系统。
应用发动机热力学计算分析软件GT-power建立发动机热力学和声学分析模型,计算出不同消声方案的排气口噪声总声压值及阶次噪声值。
通过不断的改进消声结构,针对性的消除某些峰值噪声,直到满足控制目标。
1排气噪声源
1.1排气尾管噪声源
尾口噪声是一种脉动噪声。
声音是以平面波在管道中传播,当达到尾管时,由于声阻抗不匹配一部分波会透过管道继续传播,而另一部分声波则被反射回去,形成反射波。
尾口噪声由两部分噪声组成:空气噪声和气流摩擦噪声。
稳定的气流在尾管处发出空气噪声,而不稳定的气流则产生摩擦噪声。
在尾管噪声中,这两种噪声所占成分取决于气流流量的大小和速度。
流量小和速度低时,空气噪声占主要成分;而流量大和速度快时,摩擦噪声占主要成分[1]。
1.2问题原因分析
该排气系统为双尾口设计,消音器左右出气结构有少许的差异导致该款发动机的尾管噪声经过几轮优化后问题始终发生在1000-1300rpm与2700rpm左右的左侧尾口二阶噪声(见图1)。
因为其中2700rpm的峰值噪声严重影响的了车内的声品质,使车内存在明显的共鸣。
1000-1300rpm的二阶噪声对应的频率33-43Hz,2700rpm的二阶噪声对应的频率为90Hz.都属于低频噪声问题,具体计算公式参考文献[3]为此专门针对排气尾管噪声做了接大消音器的解耦试验(见图2),图中虚线是排气口又接了一个大消音器的测试结果,实线是基态的的测试结果,通过曲线对比,屏蔽掉尾口噪声后全阶及各阶次明显降低,从而确定了33-43Hz 和90Hz确实是由排气尾口贡献的。
图1左侧尾口噪声测试结果图2解耦试验测试结果
其中2700rpm的二阶峰值噪声幅值较为异常,因此制作了一套不带消音器的排气系统(见图3),来了解此噪声源的产生的根本原因,以确定具体的调音手段。
图3噪声源测试方案图4 噪声源测试结果
从测试结果中(图4)可以清晰的看出2700rpm有明显的共振带,根据测试声音回放确认为燃油进入排气管二次燃烧,产生的放炮声。
确定了90Hz的噪声不单单是二阶贡献的,整个频带分布较宽,需要在设计消音器时更多的拓宽消声频带也是本次优化中的难点。
为此我们借助GT-power强大的仿真能力,首先建立起发动机的数值模型,经过标定后该模型能够精确地模拟发动机的实际工作状态,然后利用GT-power模块的声学模块对原排气系统经行初步优化,再与发动机模型耦合,计算排气尾管噪声,判断能否满足噪声及性能要求,最终通过实车验证及发动机背压测试验证,达到了设计要求。
2 GT-Power模型的建立
2.1模型的建立
应用GT-power建立完整的发动机数值模型(图5)所示,包括进气系统、气缸和排气系统。
其中进气系统不涉及性能优化,利用GT中的压损元件通过改变小孔直径模拟真实的进气阻力,利用GT-power里的GEM3D模块对排气系统中消和后消建立详细的子模型,并利用台架实验数据对模型进行标定和验证。
图5发动机GT-Power数值模型
在建模过程中使用了原机在台架上进行实际测量的空燃比、发动机摩擦功;使用PID 压力控制模式,保证进气歧管压力与实测一致;使用单峰wiebe燃烧模型,利用测量所得的缸内压力曲线计算出wiebe燃烧模型的主要参数,包括50%燃烧点、10%-90%燃烧持续期与燃烧品质指数[2]。
2.2模型的标定
为了使发动机的数值模型能精确地模拟发动机实际工作状态,还需要对发动机数值模型利用台架实验数据经行标定。
标定的内容包括发动机的功率与扭矩、发动机损失功率、燃油质量、涡轮前后压力、IMEP、BSFC、进气流量、进排气系统的压力波动、排气系统中排气总温度、催化器前温度,必要时标定出排气系统各段的温度梯度等[2]。
图6扭矩的标定图7功率的标定
图4进气流量的标定图5 催前温度的标定其余标定参数不再一一列出,GT模型计算结果与台架测试结果误差控制在5%以内,进气流量控制在2%,该GT模型满足工程设计要求。
2.3 GT-power的计算
图6是原排气系统的计算结果,GT-power不能模拟排气尾管的摩擦噪声,所以通过麦克风中的Flownoise修正,修正值设置为85dB结果与实测值拟合较好。
其中1000-1300rpm 超出目标线能够从仿真结果从体现出来;因实测时2700rpm的二阶峰值是异常噪声,所以未能在仿真中体现出来,这部分的噪声峰值只能依靠实际的调音经验来完成优化。
图6 原消音器方案计算结果图7 后消方案传递损失计算结果
表1 消音器设计方案
设计两套新中消和两套新后消方案(表1),在设计这四个方案过程中,利用GT-power 里的声学模块,计算各个方案的传递损失,可初步判断各个方案的消声特性,图7是原后消与两个新后消传递损失的计算结果。
对中消也做同样的计算。
其中针对本文的问题难点,中消FM1#的弯管设计相当于提高了扩张比有利于中低频消声;后消RM2#单独设计的一个中心
频率40Hz 左右的霍尔姆兹谐振腔,从传递损失计算结果来看,在40Hz 附近新方案较原方案传递损失有明显的提高。
针对“放炮声”方案一的中后消连接管管径缩小来提高整个频带的消声能力。
从计算结果看在200Hz 以内较原方案传递损失有明显提高,还有如管路的穿孔率、隔板穿孔面积、消音材料的填充密度等不在一一说明,特别的是利用GT-power 还可以计算排气背压设计在合理的范围之内。
将两个中消和后消组合成四组方案,分别与发动机耦合,计算排气尾管噪声,注意离散长度选取合理,本文的离散长度为25mm 。
图8是最优方案与原方案尾管噪声计算结果对比,因二阶是主要问题阶次,本文只列出二阶优化前后的对比。
从结果上看FM1#+RM1#、FM2#+RM2#计算结果均好于原方案,所以制作中、后消四套方案进行实车验证(图9)。
图8 优化方案与原方案二阶噪声对比 图9 整车测试示意图 3整车半消音室测试
在整车半消音室进行尾口噪声的测试,测试工况3G-WOT ,最终选取FM1#、RM1#以及管径缩小为最终方案,从测试结果可知:Overall 满NVH 目标,1000-1300rpm 、2700rpm 的峰值均降低到目标线以下,满足排气尾管开发要求。
图10 左尾口全阶测试结果 图11左尾口阶次测试结
4结论
应用GT-power 软件可以对排气系统的噪声经行控制研究,能够快速的经行结构优化设计,缩短产品开发周期。
本文针对排气系统1000-1300rpm 、2700rpm 的峰值噪声进行多次优化设计,并优化方案经行了详细的噪声计算分析,最终解决了此问题。
1、通过解耦试验来判断较难消除的噪声峰值是由排气系统贡献的,并且对排气系统噪声源进行分析,确定的异响的根本原因,制定合适的优化方案。
2、GT-power只能计算脉动噪声,所以在3000rpm以下以脉动噪声为主的时候可以计算的非常准确;3000rpm以上摩擦噪声为主时,只能靠测试结果来修正这部分噪声。
3、缩小管径可以提高较宽频带的传递损失,在合理的背压设计范围内,适当的缩小管径对于消除宽频带噪声有明显作用。
参考文献
[1].庞剑,谵刚,何华.汽车噪声与振动[M].北京理工大学出版社,2006.
[2].GT-POWER USERS MANUAL,2006
[3].吴文江,冯国胜.汽车排气噪声控制技术.城市车辆,2000.1。