发动机进气系统性能仿真及降噪优化

发动机进气系统噪声优化摘要：提高汽车NVH 的性能指标，已经成为提升汽车品牌价值的一种重要手段。

进气噪声是考察汽车NVH 性能的一个重要方面。

本文阐述了利用CAE技术，优化进气系统噪声的过程。

在该过程中，利用Sysnoise软件精确地模拟了进气系统的声场特性，为优化设计提供了改进方向，加快了开发过程，并节约了开发成本。

关键词：进气、NVH、优化1 前言现在NVH（噪声、振动与舒适性）性能已经成为评价汽车品质的一个重要指标。

各大整车厂都致力于通过提高汽车的NVH 性能来提升其品牌价值与市场竞争力。

同时，随着人们对噪声污染的不断重视，针对汽车噪声的法规也不断严格[1] 。

进气噪声作为汽车的一个重要噪声源也得到了足够的重视。

而传统的设计手段已不能针对市场需求，快速反应，设计出满足要求的进气系统。

运用现代的CAE 技术开发进气系统势在必行。

本文阐述了一款自吸发动机进气系统噪声的优化过程。

在该过程中运用CAE 技术，分析了整个进气系统（包括进气歧管在内）的声场特性，发现原进气系统在降噪作用方面的缺陷。

通过计算分析，合理设计、布置消声单元，祢补了原进气系统在降噪方面的不足。

2，发动机进气系统噪声源及降噪措施2．1 发动机进气系统噪声源发动机的进气系统是一个非常复杂的噪声源，包含各种类型的噪声，每种噪声产生的机理也各不相同。

因此，对进气系统噪声进行优化首先要明确各个噪声源产生的原因，并确定各个噪声源的贡献量，再有针对性地解决噪声问题。

进气系统噪声从总体上可以分为空气噪声和结构噪声两大类。

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[2] 。

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[3] 。

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。

汽油机进气系统噪声仿真技术研究随着汽车进入家庭的普及，很多人都会被汽车噪声所困扰。

车辆噪声可以分为发动机噪声、路噪声、风噪声等多种类型，其中发动机噪声占了很重要的一部分。

汽油机进气系统是车辆中最为关键的组成部分之一，其噪声产生的原因多种多样，如果不进行有效的噪声控制，将会影响乘驾的舒适性和行车体验，甚至会对人的健康产生负面影响。

因此，汽油机进气系统的噪声仿真技术就显得十分重要。

汽油机进气系统噪声的主要来源是气体的压缩与扩散过程，通常是由进气道、空气滤清器、进气歧管、进气活塞、汽缸盖等多种部件所组成。

在发动机运转时，进气系统内部不断发生压力波、气声波、涡旋流等物理现象，同时也会产生机械噪声，这些噪声是不可避免的。

因此，仿真技术是制定进气系统噪声控制方案的必要手段。

噪声仿真技术是指通过现代计算机技术，对某一系统或设备的声学特性进行模拟和分析。

和传统的试验方法相比，噪声仿真技术具有数据准确、测试成本低、效率高等优点。

目前，针对汽油机进气系统噪声仿真技术的研究已经取得了很大的进展。

汽油机进气系统噪声仿真技术的主要研究内容包括噪声源识别、声学特性计算及噪声控制方案制定等方面。

其中，噪声源识别是噪声控制的第一步，它可以通过声压级测试和声辐射源定位技术来确定噪声产生的具体位置，从而更好地进行控制。

声学特性计算是噪声仿真的核心，主要包括声学模型的建立、空气动力学模型的建立、流体力学模拟等技术，通过这些方法可以准确地计算出进气系统内部噪声的分布和特性参数。

最后，噪声控制方案制定则是通过分析噪声源位置、声学特性参数等信息，确定具体的噪声控制措施，以最大限度地减小噪声的产生和传播。

在实际应用中，汽油机进气系统噪声仿真技术已经被广泛应用。

一些汽车制造商通过数字化仿真技术，对汽车进气系统的噪声进行分析，进而制定更为优化的设计方案，减少噪声的产生。

同时，在汽车售后服务领域，噪声仿真技术也可以用于诊断和解决车内噪声问题。

总之，汽油机进气系统噪声仿真技术是现代汽车设计中的重要手段，它可以有效地解决汽车进气系统内部噪声的问题。

872023/06·汽车维修与保养栏目编辑：高中伟 ******************职教园地文/河南 张锐 张涛 冯世杰 郭一鸣 张鑫宇目前，国家法令法规对车辆噪声控制的要求愈来愈严格。

以传统发动机为动力的汽车噪声，首要噪声源之一是发动机进气系统，发动机进气系统也是当前汽车降噪的首要对象之一。

进气系统噪声作为发动机运转中的首要噪声源，已引发了NVH工程师的关注。

为了削减进气系统在发动机运行时的噪声，必须在进气系统中安装几个消音器元件，如赫姆霍兹消音器、1/4波长管等。

一、进气系统消音元件的特性分析1.1/4波长管的声学分析1/4波长管一般安装在汽车发动机进气系统的进气管上。

如图1所示，主管内的声波进入分支管时，出口端被关闭，声波反射，部分频率的声波被主管反射后，相位与主管内的同频声波偏移或反转，声压部分或全部抵消，实现几个频带的噪声控制效果。

图1 1/4波长管结构示意图1/4 波长管的传递损失可由下式进行计算：(1)式中：m —旁支管与主管截面积的比值；L—旁支管的长度；—声源的波长。

从上述公式可以看出，固定旁路长度为L 时，传输损失仅与旁路和主管横截面积之比m 有关，横截面积之比越大，传输损失越大。

在式(1)中，若比值m 固定，则当(n 为大于10的整数)时，1/4波长管的传递损失TL 最大，此时，1/4波长管的旁支管长度为：(2)当在n =1的情况下，旁路管的长度最小，并且可以安装在紧凑的空间里。

此时，旁路管的长度是声源发出声波波长的1/4。

式(2)得到的1/4波长管的峰值频率为：(3)式中:c—声速。

在实际应用中，可以设置在机舱内的备用空间是有限的，1/4波长管不应过长，因此通常用于控制高频噪声。

2.赫姆霍兹消音器特性分析赫姆霍兹(Helmholtz)消音器也是发动机进气系统应用最早、最广泛的消音器之一，赫尔姆霍兹消音器从一个容积室通过一个分流管连接到主管道，在结构上被分类为旁路分路消音器。

发动机进气系统噪声的优化（文章来源：盖世汽车社区）图1 进气口噪声进气噪声是考察汽车NVH性能的重要内容之一，利用CAE技术优化进气系统噪声的过程，在该过程中，利用Sysnoise软件精确地模拟进气系统的声场特性，可为优化设计提供改进思路，不仅能加快开发过程，而且能节约开发成本。

现在NVH（噪声、振动与舒适性）性能已经成为评价汽车品质的一个重要指标。

各大整车厂都致力于通过提高汽车的NVH性能来提升其品牌价值与市场竞争力。

同时，随着人们对噪声污染的不断重视，针对汽车噪声的法规也愈加严格。

进气噪声作为汽车的一个重要噪声源也得到了足够的重视。

而传统的设计手段已不能针对市场需求，快速反应，设计出满足要求的进气系统。

运用现代的CAE技术开发进气系统势在必行。

本文阐述了一款自吸发动机进气系统噪声的优化过程。

在该过程中运用CAE技术，分析了整个进气系统（包括进气歧管在内）的声场特性，发现了原进气系统在降噪方面的缺陷。

通过计算分析，合理设计、布置消声单元，弥补了原进气系统在降噪方面的不足。

图2 直管进气口处的噪声进气系统噪声源及降噪措施1. 进气系统噪声源发动机的进气系统是一个非常复杂的噪声源，包含各种类型的噪声，每种噪声产生的机理各不相同。

因此，对进气系统噪声进行优化首先要明确各个噪声源产生的原因，并确定各个噪声源的贡献量，再有针对性地解决噪声问题。

进气系统噪声从总体上可以分为空气噪声和结构噪声两大类。

空气噪声包括脉动噪声和流体噪声。

脉动噪声由进气门的周期性开、闭而产生的压力起伏变化而形成，这部分噪声主要影响进气系统低频噪声特性。

另外，在进气管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，因此也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，因此这种噪声具有一定宽度的频率分布，主要频率成分在1 000Hz以上。

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
【期刊名称】《噪声与振动控制》
【年(卷),期】2011(031)005
【摘要】在GT-Power中建立某发动机进气系统性能仿真模型,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1/4波长管参数.仿真结果表明,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2.5 kPa的要求,发动机噪声有明显改善.
【总页数】4页(P42-44,57)
【作者】侯献军;朱美颖;刘志恩;颜伏伍;杨晓
【作者单位】武汉理工大学汽车工程学院,武汉430070;现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,武汉430070;武汉理工大学汽车工程学院,武汉430070;现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,武汉430070;武汉理工大学汽车工程学院,武汉430070;现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,武汉430070;武汉理工大学汽车工程学院,武汉430070;现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,武汉430070;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】TK411+.6
【相关文献】
1.发动机试验室进气系统的优化设计 [J], 毛赛龙;郑建
2.GDI发动机进气系统的优化分析 [J], 田智;耿杰;甄旭东;刘大明;韩林
3.发动机试验室进气系统的优化设计 [J], 毛赛龙;郑建;
4.浅析汽车进气系统的降噪优化设计 [J], 李峰; 梁志涛
5.浅析汽车进气系统的降噪优化设计 [J], 李峰; 梁志涛
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优化车辆进气系统降低车内加速噪声车辆加速时会产生噪声，这是由于高速气流在进气系统内产生的振动噪声所致。

因此，优化车辆进气系统可以降低车内的加速噪声。

本文将从三个方面阐述优化车辆进气系统的方法。

1.更换气门材质气门是进气系统中的重要组成部分，它的质量和材料会极大影响噪声水平。

较高质量的气门材料可以帮助减少噪音的产生。

常见的气门材质有钢铁、铸铁、钛合金和树脂等。

其中，钢铁和铸铁的气门相对比较重，容易产生振动噪声，因此更换为钛合金或树脂材质的气门可以显著降低噪音的产生。

2.优化进气道设计进气道的设计也会影响噪音水平。

如果进气道的设计不合理，会导致高速气流产生振动噪声。

因此，优化进气道设计可以降低噪声的产生。

具体的方法包括输送管道的优化、减少转弯的数量和增加滤波材料等。

同时，在气门和进气道之间添加避免反向流的附加部件，也可有效降低噪音。

3.增加阻尼材料进气系统中的阻尼材料是调整噪音水平的有效方法。

增加适当的阻尼材料可以降低振动和噪声的传播。

较常见的阻尼材料包括泡沫、树脂、橡胶、软质金属等。

在汽车进气系统中，可将阻尼材料附加于吸气道的壁面或护板之间，也可以将材料整个包裹在管道内，以达到减少振动和噪音的目的。

综上所述，更换气门材质、优化进气道设计和增加阻尼材料是优化车辆进气系统降低车内加速噪声的常见方法。

实际应用时需要根据进气系统的具体情况进行选择和搭配。

通过有效地优化进气系统的设计和材料，可以有效地减少汽车车内的噪声，提高旅行的舒适度。

除了上述三种方法外，还有其他一些优化车辆进气系统降低车内加速噪声的方法。

例如，使用降噪装置可以将进气系统噪音降至最低。

此外，车辆的动力系统和排气系统也会产生噪声，因此对这些系统进行优化也可以降低车内噪音。

对于高性能车来说，降低车内噪音也是很重要的。

因为噪音会对驾驶员的注意力产生干扰，从而影响驾驶安全。

因此，一些高端汽车生产商在设计进气系统时已经将降噪作为一个重要的考虑因素。

降低发动机进气系统噪声的研究现代汽车发动机进气系统的噪声是一个重要的问题，尤其是在高压缩比和高转速的情况下，会造成相当大的噪声污染。

高噪声不仅会影响乘车者的舒适性，也会降低发动机的性能和工作效率。

为了降低发动机进气系统的噪声，许多研究人员对此进行了广泛的研究。

降低噪声的主要方法有两种，一种是通过外部隔音，另一种是通过内部减震和降噪。

在外部隔音方面，最重要的是减少发动机与驾驶室之间的传声。

这可以通过使用隔音材料和空气隔音系统来实现，从而显著降低汽车内部噪音水平。

在内部减震和降噪方面，主要有以下几种方法：第一种是优化进气系统的设计。

优化进气总成的设计可以降低气流的涡流噪声和气体压力扰动噪声。

具体来说，可以采用光滑的气道设计、优化进气系统的截面和曲率，以及增加缓解噪声的附加装置等。

第二种是降低进气中的噪声。

对于发动机进气系统来说，如果空气通过空气滤清器和进气歧管时发出噪音，则可以降低这些部件的噪音水平。

具体来说，可以优化空气滤清器的设计，减少噪音的产生和传播，或者使用音频缓冲器来吸收噪音。

第三种是改善发动机的机械结构。

我们知道，某些发动机结构（如吸气阀门，进气歧管等）会产生噪音。

在这种情况下，可以通过缓冲、吸声等方法降低噪声。

具体来说，可以使用吸波材料、减震垫等附加装置来降低噪声。

总之，在研究发动机进气系统的噪声减少方面，需要对汽车的全局噪声情况进行综合考虑，进行全面的设计和优化，以便在尽可能降低噪声的同时保证汽车的性能和安全。

在今后的研究中，可以通过特定的模型和试验，进一步改善和优化发动机进气系统的噪声问题。

除了上述方法，还有其他一些较为高级的技术可以用于降低发动机进气系统噪声。

例如，一些研究人员使用被动和主动降噪系统来降低进气噪声。

被动降噪系统通常使用吸声材料和隔音设备来吸收和隔离噪声。

而主动降噪系统则利用扬声器和与发动机相关的传感器来检测和产生反向声波，从而抵消噪声。

此外，还可以使用CFD仿真技术来优化发动机进气系统的噪声，以确保气道的光滑度并减少气流噪声。

发动机进气系统声学性能优化设计技术研究发动机进气系统声学性能优化设计技术研究随着各种小型化、轻量化、高效化趋势的发展，汽车发动机进气系统已经成为了现代汽车工业中一个非常重要的组成部分。

而在进气系统中，声学性能优化设计技术的的应用也越来越受到关注。

声学性能的优化可以有效地改善进气系统的流场特性，提高其动力性能，降低噪声污染的发生。

本文针对现有进气系统中存在的一些问题，介绍了一些优化设计技术和方法，旨在提高进气系统的声学性能，优化其流场特性。

首先，声学性能的优化需要对进气系统中的结构和材质进行研究和改善。

例如，通过优化加强筒的长度、形状和位置，可以改善进气噪声的产生，减少空气声波的湍流噪声。

此外，选择合适的材质，分析其物理特性可以降低振动声噪声的发生。

其次，流场学是优化声学性能的关键。

通过数值模拟和实验验证等方法，可以发现进气管各部分内部的流动形式和流速分布情况，进而设计合理的结构和定位方式，从而减小振动和噪声的频率和强度。

同时，通过采用声学吸音技术，可以有效地降低进气管周围各种类型的噪声。

最后，对于高端汽车的发动机进气系统，还可以采用流量调节阀技术和声学增压技术。

这些技术可以通过改变气流的速度，从而达到降低噪声、提高动力性能的目的。

此外，对于某些特殊的进气系统设计，还可以采用串列气缸排列技术来提高机体的制冷效果和进气效率。

综上所述，汽车发动机进气系统声学性能优化设计技术的研究是非常有必要的。

通过采用合理的设计方法和科学的实验验证，进气系统的声学性能可以得到有效的提高，从而进一步优化其动力性能和舒适性，为汽车用户提供更好的驾驶体验。

在实际应用中，针对不同类型的汽车，进气系统的声学性能需求各不相同。

对于一些高性能车辆，其进气系统需要具有更快的响应时间和更高的吸气效率，以保证发动机输出更大的马力和扭矩。

相应地，声学性能优化的设计需加强对进气管壁的减震和降噪性能的研究，以防止通过乘坐者的由于瞬时加速或减速所导致的较大振荡和噪声。