发动机进气系统性能仿真及降噪优化

４
２ 发 动机 进 气 噪声 仿 真 模 型 建 立
２１ 发 动机模 型 ．
本 文 发 动机 为 自然 吸 气 、 可变 气 门 的 ４ 汽 油 缸 机 ， 体发动 机参数 见表 ｌ 具 。根 据 表 １的参 数 ， 在
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姗姗 压 力损 失 的计算 是通 过两个 压 力传感 器 分别将 消声
步优化 。
ｌＯ Ｏ ９ Ｏ
最 大 功 率 （Ｗ／ ／ ｎ） ｋ （ｍｉ ｒ ） 最 大 扭矩 （ ｍ （ ｍｉ） Ｎ．／ ／ ｎ） ｒ 气 缸 点火 顺 序
对 发动机 模 型进 行标 定 ， 率 、 功 转矩 的计 算值 与 试 验 值 最 大 误差 不 超 过 ５％。 因此 ， 发 动机 模 型 此 可 以用于 后 期与 进 气 消声 元 件 的耦 合 ， 为 评价 消 作
元 件之前 的压力信 号 与将 该消 声元件 后 的压力 信 号 传递 到累 加器 中进行 求差运 算所 得 。 ２５ 消声 元件性 能计 算结果 分析 ． 计算 ２４ 的模 型 ， 到的进 气 口噪 声结果 见 图 ＿中 得 １ 可 以看 出， ， 在各转 速 下 ， 气 口的总声压 级在 目标 进
２ Ｈｕ ｅ ｙ Ｌ ｂ ｒ ｔ ｒ ｆ ｖ ｎ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ Ａｕ ｏ ｔ ｅＰ ｒ ， Ｗ ｕ ａ ３ ０ ０ Ｃ ｉ ａ ． ｂｉ Ｋｅ ａ ｏ ａｏ ｙ ｏ Ａｄ ａ ｃ ｄＴ ｃ ｌ ｇ ｆ ｔ ｍｏ ｉ ａ ｔ ｎ ｖ ｓ ｈｎ ４ ０ ７ ｈｎ ；
一
损 失 、 气 口噪声 、 入 损 失进 行 评价 ； 体 动 力 性 进 插 气 能采 用压 力损 失进 行 评价 。本文 主 要通 过进 气 口 噪声 、 入损 失和压 力损 失来评 价消 声元件 性 能 。 插
个模 型里 完成 。 进 气 口噪 声 模 型 在 进 气 口位 置添 加 一个 麦 克
ｎ ｉ ｌ ｏｔｓ ｉｈｒｈ ｎｔｅｔ ｇ ｔ ｏｓ ｔ ｏ ｄｖｄ ａ ｒｔｒ ｅｄ ｎ ｅ ｅＳｕ ｄＰｅｓｒ ｅ ｅ （Ｐ ） ｆ ｏｓ ｉ ｉ ｅｐ ｒ ｉｈｇｅ ａ ｒｅ ｎ ｉ ａ ｍｅｉ ｉ ｕ ｌｏａｙｓ ｅｓ ｄｒｈ ｏ ｎ ｒｓｕｅＬ ｖｌ Ｓ Ｌ ｏ ｅ ｎ ｎ ｔ ｔ ｈ ａ ｅ ｓ ｎ ｉ ｐ ｕ ｔ ｏｄｒｔｅ ｏｕ ｆ ｉｆｔ ｃｅｓｄ ａｄｔｅ ａａ ｔ ｓ ｆ ｅｍｈ ｌ ｓｎｔｒ ｎ ／ ｗａｅｅｇｈｐｐ ｒ ａｊｓ ｄ ｒｅ ｈ ｌｍｅｏ ｒ ｌ ｒｓ ｎｒａｅ ，ｎ ｒｍｅ ｒ ｏ ｌ ｏｔ ｒ ｏ ａ ｄ１ ｖ ｌ ｔ ｉｅａｅ ｄｕｔ ． ， ｖ ａ － ｅ ｉｉ ｉ ｈｐ ｅ Ｈ ｚｅ ｏａ ４ ｎ ｅ
２ 现 代汽车 零部件技 术 湖北省 重点 实验 室，武汉 ４ ０ ７ ； ． ３ ０ ０
３上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 ５ ５０ ． ４ ０７）
摘 要 ： Ｇ －ｏ ｅ 中建立某发动机进气系统性能仿真模 型， 在 ＴＰ ｗ ｒ 针对阶次声压 级下个别转速进气 口噪声高于 目标噪 声 的问题进行优化 ， 结构上增加空气滤清 器容积 ， 调整赫姆霍 兹谐振腔和 １ 波长管参数 。仿真结果表 明， ／ ４ 优化 后的进 气 口噪声总声压级和阶次声压级均低于 目标限值 ， 进气 压降也满足不高于 ２ Ｐ 的要求 ， ．ｋａ ５ 发动机 噪声有明显改善 。
声。
４ ３
直 管长度 定义 。 ２４ 消声 元件性 能评 价模 型 ．
对进 气 消 声 元 件 的评 价 指 标 主 要 包 括 两 个 方
面 ： 声性 能 和气 体 动 力性 能 。消 声性 能采 用 传 递 消
分别 将 ２２ ２３中的消 声 元件 与发 动 机耦 合 ， ．、 － 建 立 性 能评价 模 型 ， 进气 口噪声 、 将 压力损 失 的计算 在
３ Ｓ Ｃ ＧＭ ｌ ｇ ｕｏ ｂｌ Ｃ ．ｔ，Ｌｕ ｈ ｕ ５ ５ ０ ，Ｇ ａ ｇ ｉＣ ｉａ ． ＡＩ Ｗｕｉ ｔｍｏ ｉ ｏ ｄ ｉｚｏ ４ ０ ７ ｕ ｎ ｘ ｈｎ ） ｎ Ａ ｅ Ｌ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｉ ｌ ｔ ｎ ａ ｄ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｏ ｏ ｓ ｅ ｕ ｔ ｎ ｏ ｎ ｉ ｅ ｓｉ ｔｋ ｙ ｔｍ ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ ｉ ｉ ｓｒ ｃ ： ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｐ ｉ ａ ｉ ｆｎ ｉｅｒ ｄ ｃ ｉ ｆｅ ｇ ｎ ’ ａ ｅ ｓ ｓ ｏ ｍｉ ｏ ｏ ｎ ｅ ａ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｎ ｔ ｓ ｈ
究。
Ｅｍａｌ ｏｘ＠ｗ ｕ． ｕｃ — ｉｈ ｕ ｊ ｈ ｔ ｄ ． ： ｅ ｎ
类 ］（ ） 期性 压 力脉动 噪 声 ；２ 气 缸 的赫 姆霍 兹 ：１周 （）
发动机 进气 系统 性能仿 真及 降噪优 化
共 振 噪 声 ； ３ 涡 流 噪 声 ； ４ 进 气 管 的气 柱 共 振 噪 （） （）
关键 词 ： 学 ；空气 滤 清 器 ， 声 谐振 腔 ， ／波 长 管 ，噪 声 １ ４
中图分类号： Ｋ １ ． Ｔ ４１６
文献标识码： Ａ
Ｄ 编码： ０ ９ ９ ．ｓ．０ ６１５ —０ １ ５ １ ＯＩ １． ６ ／ｉ ｎ１０ —３５２ １． ． ０ ３ ｊｓ ００
Ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｉ ｌｔｏ ｎ ｉｅＲｅ ｕ ｔ ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ Ｓ ｍｕ ａｉ ｎ ａ ｄＮｏ ｓ ｄ ｃｉ ｏ
ｐ ｐ ｒ Ｔ ｅ ｍｏ ｅｓｆ ｒｓ ｕ ａｉ ｇ ｔ ｅ ｉ ｔｋ ｙ ｔｍ ｅｆ ｒ ｎ ｅ ａ ｅ ｅ ｔｂ ｉｈ ｄ ｂ ＿ ｏ Ｌ Ｄｕ ｏ ｔ ｅｐ ｏ ｌｍ ａ ｈ ａ ｅ． ｈ ｄ ｌ ｏ ｉ ｌｔ ａ ｅ ｓ ｓｅ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｓａ ｌ ｅ ｙ ＧＴ Ｐ ｗｅ ｅ ｔ ｈ ｒ ｂ ｅ ｔ ｔ ｅ ｍ ｎ ｈ ｎ ｒ ｓ ｈ ｔ
ｌ 发 动机 进 气 噪 声 产 生机 理 及 评价
进气 门周 期性 开 闭引起 进 气管道 内空气压 力和 密度 起伏 变化 ， 从而 形成 空气动 力性 噪声 ， 即发动 机
的进 气 系统 噪 声 。进气 噪 声从 产 生机 理上 可分 为 ４
排放 控制及 电控技术 、 动机噪 声与振动控制 研 发
低 发动 机噪 声着手 。而 对于 小型 高速 机 和大 型增压
机 ， 气 噪 声有 时 比发动 机 本 体 噪 声 （ 进 包括 燃 烧 噪 声、 机械 噪声 ） ５ｒ Ａ） 是 仅 次 于排 气 噪 声 的主 高 Ｂ（ ， ｉ 要 噪声源 。随着汽 车产量和 保有量 的增加 ， 车排 汽
声元件性 能 的基 础 。
英 国汽 车 工业 研 究 协会 的研 究发 现 ， 车 噪声 汽 中 以发 动机 噪 声 为 最大 ｕ 。降低 汽 车 噪 声 ， 从 降 要
放 标准 和 噪 声标 准 的 日益严 格 ， 考 虑排 气系 统 噪 只 声 优化 已经 不 能满足 限值要 求 ， 因此 有必 要对 发 动
缸等 元件 。
表 １ 发动 机 参 数
Ｔａ １ ｂ． Ｔｈ ｒ ｍ ｅｅ ｓｏｆｅ ｎｅ ｅｐａ ａ ｔｒ ｎｇｉ
发 动 机 参 数 排量 （ ）
行 程 ／ 径 （１ 缸 ｎｍ）
参 数值
ｍｉ ｎ时， 阶噪声 高 出 目标 值 ５ｄ Ａ） 右 ， ６ Ｂ（ 左 需要进 一
曲线 以下 ， 足 设计 要求 。但 对 于阶 次噪 声 ， ０ ｒ 满 ５６ Ｏ／ ｍｉ ， 噪 声 略 高 出 目标 值 ２ｄ （ ） 右 ； ０ ｒ ｎ时 阶 Ｂ Ａ 左 ３６ Ｏ／
Ｇ －ｏ ｒ Ｔ Ｐ ｗｅ中建立 发 动机 模型 ］ 型包 括进 排 气 口 ， 模
环境、 进排 气 管 路 、 消声 器 、 消 声器 、 前 主 曲轴 箱 、 气
收 稿 日期 ： ０ １０ ．８ 修 改 日期 ： ０ １ ８１ ２ １－６０ ； ２ １－ —７ ０ 资助 项 目：国家 “ 一 五 ”６ 计 划 项 目 十 ８３
机进 气噪 声进 行研 究 。本 文应 用发动 机性 能仿真 分
析软 件 ＧＴ Ｐ ｗｅ评 价发动机 进气 噪声 ， 过优化 空 －ｏ ｒ 通 气 滤清 器 结 构 ， 整赫 姆 霍 兹谐 振 腔 、 ／ 波 长 管等 调 １ ４ 相 关参数 ， 进气 噪声低 于 目标 限值 ， 使 并满 足进气 压 降不 高 于 ２５ Ｐ 的 限值 要 求 。优 化 后 的 发动 机 进 ．ｋ ａ
风 ， 于距 离发动 机进 气 口５ ０ｒｌ 处与 进气 口的夹 位 ０ Ｔ ｎｌ 角 为 ４ 。 指 向进气 口， 模 型在计 算 时考虑 了流 体 ５并 此 对 噪 声 的影 响 。插 入 损 失 的计 算 方 法 为 ： 先将 消 声 元 件部 分用 等长 直管 代替 ， 算进气 口噪声 ； 计 再将 直 管 换 成 消声 元件 ， 计算 进 气 口噪声 ， 两值 作差 即得 。
Ｔ ｅｒ ｓ ｌ ｆｓｍｕ ａｉ ｎ ｖ ｒｆ ａ ｆ ｒ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｔｅ ｔ ｔｌ Ｐ ｎ ｈ Ｐ ｆ ｒ ｅ ｅｉ ｌ ｔ ｏ ｔ ｒ ｗｅ ａ ｅ ｈ ｅ ｕ ｔ ｏ ｓ ｉ ｌｔ ｅ ｉ ｔ ｔ ｔ ｔ ｏ ｙ ｈ ａ ｅ ｏ ｍｉａ ｉ ａ Ｌ ａ ｄ ｔ ｅ Ｓ Ｌ ｏ ｄ ｒｉ ｔ ｅ ｒ ｅ ｌ ｏ ｈ ｏ Ｓ ｏ ｎｈ ｎ ｐ ａ ｏ ｒ ｎｔ ｈ ｔ ｈ ｔｒ ｅ ｏ ｓ ， ｎ ｅｐ ｅ ｓ ｒ ｓ ｓ ａ ．ｋ ａ ｗｈ ｃ ａ ｓ ｈ ｔ ｈ ｎ ｉ ｅ ｏ ｓ ｅ ｕ ｅ ｉｎ ｆｃ ｎ ｌ ． ａ ｇ ｔ ｉｅ ａ ｄｔ ｒ ｓｕ ｅｌ ｓ ｓ ｅ ｓｔ ｎ２ ５ Ｐ ， ｉｈ ｍｅ ｎ ａ ｅｅ ｇ ｎ ｉｅ ｉ ｒ ｄ ｃ ｄ ｓｇ ｉ ａ ｔ ｎ ｈ ｏ ｉｌ ｈ ｔ ｔ ｎ ｓ ｉ ｙ Ｋｅ ｒ ： ｃ ｕ ｔ ｓ； ｉ－ ｌ ｒ； ｅ ｏ ａｏ ； ／ ｖ ｌｎ ｔ ｉ ｅ； ｏ ｓ ｙｗｏ Ｍ ａ ｏ ｓｉ ｃ ａｒｆ ｔ ｉ ｅ ｒ ｓ ｎ ｔ ｒ １４ ｗａ ｅｅ ｇｈ ｐ ｐ ｎ ｉ ｅ
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（１ Ｗ ｕ ａ ｉｅ ｓ ｙｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ， Ｗ ｕ ａ ３ ０ ０， Ｃｈｎ ； ． ｈ ｎＵｎｖ ｒｉ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ｔ Ｔ ｈｎ４ ０７ ｉａ
２ １ 年 １ 月 ０１ ０
噪
声
与
振
动
控
制
第５ 期
文章编 号 ：０ ６ １ ５ （０ １０ ．０ ２０ １０ ．３ ５２ １）５０ ４ —３
发 动机 进 气 系统 性 能仿 真 及 降噪 优 化
侯 献军 ， 朱美颖 ， 刘 志恩 ， 颜伏伍 ， 杨 晓。
（１武汉理工 大学 汽车工程 学 院，武汉 ４ ０７ ； ． ３０ ０
气 系统进 气 口噪声更低 ， 发动 机性 能得到保 证 。
（ 基金编号：０ ９ Ａ０ ４ ０ ） ２ ０Ａ ６ ８４ 作者 简介 ： 侯献军 （９ ３． ， ， １ ７ ） 男 河南省新 乡市 人， 汉理工 武
大 学 汽 车 工 程 学 院 教 授 ， 士 。主 要 从 事 发 动 机 博