基于GT-Power某MPV進氣噪聲優化設計

2017-05-22 02:24:41何延剛張鶴祝文舉麻金賀

汽車實用技術 2017年17期

關鍵詞：分析系統

何延剛，張鶴，祝文舉，麻金賀

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽合肥 230601）

前言

進氣噪聲是汽車五大噪聲源之一，非增壓發動機的進氣噪聲比機械噪聲高出5～10dB（A），僅次于排氣噪聲。因此有效地降低進氣噪聲對提升整車NVH性能有重大的意義[1]。

進氣噪聲主要由進氣門的周期性開啟與關閉形成的壓力脈沖而產生的周期性進氣噪聲，以及由高速氣流經過進氣門流通截面時，產生湍流脫體而引起的中高頻噪聲組成。前者主要集中在低頻，后者主要集中在高頻。

工程上通常采用1/4波長管作用于中高頻，赫耳姆茲共振器作用與低頻，而根據共振器經驗公式：

式中，f—需衰減的頻率；

V—共振器體積[2]。

1 問題提出及數據分析

某MPV車型放置在良好的路面上，進行主管評價時，能聽到進氣系統存在轟鳴聲。以此進行試驗驗證，在WOT工況下，采用LMS數據采集系統，發現2300rpm、2800rpm、3300rpm等附近轉速存在明顯的轟鳴聲。通過試驗對比不加消聲器時進氣口10cm處的最大噪聲約為120dB（A）左右，加全消聲器后進氣口噪聲維持在 95dB（A）左右，消聲器效果明顯。因此判斷進氣系統消聲量不足，圖1所示。

圖1 WOT進氣口噪聲總聲壓級曲線

為了研究進氣口噪聲的頻譜特性，對空管進氣口噪聲進行階次分析和色譜分析，從色譜圖分析可以看出，在2000rpm內轉速數據無法確定捕捉，故無法對2000rpm以內的數據進行進一步分析，造成這一結果的原因可能和該車型的ECU加速標定特性油管。在 2000～5000rpm轉速范圍內，進氣口噪聲主要由 2、4階噪聲貢獻，頻率集中在 120～160Hz和250～330Hz這兩個頻率段，如圖2、3所示。

圖2 WOT空管進氣口噪聲階次曲線

圖3 WOT空管進氣口噪聲色譜圖

圖4 WOT全消進氣口噪聲階次曲線

圖5 WOT 全消進氣口噪聲色譜圖

對空濾器及空管進氣口噪聲進行階次分析和色譜分析，從色譜圖對比分析可以看出，空濾器及臟管主要對200Hz以內的頻帶進行了噪聲消除，但在700Hz還有個共振帶對總聲壓級起主要作用，需要對這個頻帶噪聲進行消除。從紅色標注可以看出加消聲器后該點噪聲比不加空濾器還大，可能是由空濾器共振產生。故在對700H個共振帶進行消除主要考慮從進氣口添加共振或四分之一波長管，圖6所示。

圖5 WOT進氣口噪聲總聲壓級曲線

2 分析模型建立及分析

本次模型建立應用GT-POWER的EnginePerformance and Acoustics模塊，由于無發動機模型且為了分析簡單化，因此在噪聲源處以0～500Hz的白噪聲替代[3]如圖6、7所示。

圖6 進氣系統結構

圖7 進氣系統GT 模型

2.1 進氣口噪聲分析

圖8 空管進氣口噪聲曲線

不加空濾器及共振腔，對進氣口噪聲進行仿真分析，并與實測結果進行比較，總聲壓級及2、4階噪聲仿真記過趨勢與測試結果基本一致，6、8階和測試結果個別呂品有所出入，圖8、9所示。

圖9 空濾器方案進氣口噪聲曲線

加 9.6L空濾器及共振器后，對進氣口噪聲進行仿真分析，并與空管仿真噪聲進行比較，加空濾后平均消聲量為5dB(A),與實測結果較為接近，階次噪聲與測試結果有些出入。

2.2 加波長管方案

由于在 700Hz附近存在共振頻帶有可能是由空濾器產生，所以在臟管上增加1個四分之一波長管來700Hz。假設波長管1來消除700Hz的共振頻帶，根據上述理論計算，在進氣溫溫度為40攝氏度的條件下，波長管1的直徑為40mm，長度為 110mm，鑒于氣流對消聲特性的影響，建議先把波長管做成 150mm，根據實測情況進行現場更改。波長管位置按下圖進行安裝，如圖10、11所示。