进气系统NVH设计 NVH培训资料

进气系统NVH开发策略

转自：大创汽车技术有限公司

经常会有朋友问，进气系统开发的时候是先优化CFD呢还是进气口噪声？这个问题比较复杂，是一个需要权衡的问题，很难一两句话解释清楚，为了更好的解释清楚这个问题，今天小创决定写一篇文章进行阐述。

图1 进气系统简图

一般意义上讲，压降（流阻）与进气口噪声是一对矛盾的存在。在空滤容积恒定的情况下，减小进出气管的直径可以提高声学意义上的扩张比，较大的扩张比可以提升结构整体消声水平。

图2 传递损失

在进出气管径恒定的情况下，如果增加空滤的容积，通常对压降和进气口噪声都会有益，从这个意义上来说，两者又并非完全矛盾。但对于进气系统设计开发来说，对于压降和NVH的要求通常会设定一个目标值，而好的设计开发的过程正是在寻找满足要求的成本，性能，工艺，质量控制等的最优化的平衡点。 图3 进气管径 VS 压降&消音效果

一个系统设计的优劣和成本控制的高低，更大程度上取决于CFD和NVH工程师的经验。一个具有高水平解读CFD报告的工程师可以允许进气管设计的更细，从而为NVH提供更多的设计余量，或许因此可以少用几个谐振腔。高水平的NVH工程师如果面对的是自然吸气发动机，可以在确定的管径和空滤容积的情况下更好的调节谐振腔的位置和尺寸，从而使得各阶次此起彼伏，有效的抑制噪声总值和各阶次，带来较好的加速线性度；如果面对的是一台增压发动机，主要处理相对高频的噪声（800~5000Hz），主要的工作在于如何合理分配各谐振腔容积，以及定义内部结构参数，在特定的频率上达到最佳的消声量。值得一提的是应避免仅仅根据需要消声的频率来添加谐振腔，这样的做法往往带来的后果是结构更复杂，成本上升。合适的管径，管长，空滤容积是声学设计的先决条件。如何确定这些参数呢，下面小创跟分享一下个人的经验。

在此之前，先区分两种不同的开发情况。一种情况是，你服务的主机厂明确每个频率段上进气系统的消声量的数值，这个主机厂对自己发动机的噪声水平应非常了解，或者你是在已有系统上进行进一步优化，那可以只针对结构的消声幅度指标，我们定义为第一类，目标值通常如下所示。 图4 各频率消音幅度指标（第一类）

整车NVH介绍

一、 NVH定义

NVH是指Noise(噪声),Vibration(振动)和Harshness(声振粗糙度),由于以上三者在汽车等机械振动中是同时出现且密不可分,因此常把它们放在一起进行研究。声振粗糙度是指噪声和振动的品质，是描述人体对振动和噪声的主观感觉，不能直接用客观测量方法来度量。由于声振粗糙描述的是振动和噪声使人不舒适的感觉，因此有人称Harshness为不平顺性。又因为声振粗糙度经常用来描述冲击激励产生的使人极不舒适的瞬态响应，因此也有人称Harshness为冲击特性。

二、 噪声的种类

产生汽车噪声的主要因素是空气动力、机械传动、电磁三部分。从结构上可分为发动机(即燃烧噪声),底盘噪声(即传动系噪声、各部件的连接配合引起的噪声),电器设备噪声(冷却风扇噪声、汽车发电机噪声),车身噪声(如车身结构、造型及附件的安装不合理引起的噪声及噪声源通过各种声学途径传入车内的噪声及汽车各部分振动传递途径激发车身板件的结构振动向驾驶室内辐射的噪声组成车内噪声。)。其中发动机噪声占汽车噪声的二分之一以上,包括进气噪声和本体噪声(如发动机振动,配气轴的转动,进、排气门开关等引起的噪声)。因此发动机的减振、降噪成为汽车噪声控制的关键。

此外,汽车轮胎在高速行驶时,也会引起较大的噪声。这是由于轮胎在地面流动时,位于花纹槽中的空气被地面挤出与重新吸入过程所引起的泵气声,以及轮胎花纹与路面的撞击声。

三、 噪声的抑制

1、 改进噪声源

噪声源抑制主要为发动机减震、进气噪声抑制、排气噪声抑制及传动系噪声抑制，即优化前消声器、主消声器及降低排气吊挂刚度；改进空气滤清器；采用小动不平衡量传动轴（在动力线校核后基础上）。

1.1、发动机减震

减震垫布置原则：

动力总成悬置布置主要分为三点式、四点式两种，KZ218系列车型动力总成悬置采用三点式布置。动力总成质心理论上应布置在三角形重心上，并发动机悬置平面法线交点应在动力总成惯性主轴上方。

给排水工程中的排气系统设计规范要求

随着城市化进程的加快，排水系统在城市建设中起着至关重要的作用。排水系统中的排气系统是确保排水正常运行的关键组成部分。本文将介绍给排水工程中排气系统的设计规范要求，以确保排气系统的稳定运行和效果。

1. 排气系统的位置与布局

在给排水工程中，排气系统的位置与布局应该经过合理规划。一般来说，排气系统应该位于主管道的高点，以确保排气的顺畅。在设计排气系统时，应该尽量减少管道的弯曲和阻塞，以确保排气畅通。

2. 排气设备的选择

在给排水工程中，排气设备的选择对排气系统的效果有很大的影响。一般来说，常见的排气设备有排气阀、自动排气阀和接触式排气器等。在选择排气设备时，应考虑排气系统的使用环境、流量和压力等因素，以保证设备的可靠性和效率。

3. 排气管道的设计和材料选择

排气管道的设计和材料选择对排气系统的稳定运行至关重要。在设计排气管道时，应考虑排气的流量、速度和压力等因素，合理选择管道的直径和长度。排气管道的材料选择应考虑到耐压性、耐腐蚀性和密封性等方面，以保证排气系统的安全和可靠性。

4. 排气系统的维护和管理 为了确保排气系统的正常运行，需要进行定期的维护和管理。排气设备应进行定期检查和清洗，以保证设备的可靠性和正常工作。排气管道应定期清理，防止积聚物的堵塞。此外，排气系统应建立完善的记录和管理制度，及时处理排气系统的故障和异常情况。

5. 排气系统的安全性和环保性

在给排水工程中，排气系统的安全性和环保性是至关重要的考虑因素。排气设备和管道应符合相关的安全标准和规范，以确保使用安全。排气系统应采取措施防止有害气体的泄漏和环境污染，保护周围环境和人员的健康。

综上所述，给排水工程中的排气系统设计规范要求包括排气系统的位置与布局、排气设备的选择、排气管道的设计和材料选择、排气系统的维护和管理，以及排气系统的安全性和环保性。遵循这些规范要求，可以确保排气系统在给排水工程中的正常运行和效果。

摘要 采用目前最新发展的商用发动机一维模拟软件GT—Power建立了EQ491电喷发动机工作过程计算模型，并对软件的模拟精度和可靠性进行验证，在此基础上对EQ491电喷发动机的进排气系统进行了优化计算。计算结果可以用来指导EQ491发动机的改型设计。

关键词： 电喷发动机 进排气系统 工作过程数值模拟 优化计算 计算流体力学

EQ491发动机是东风汽车集团从德国福特公司引进的化油器式发动机，主要用于轻型载货(客)车。为了满足我国将于2000年实施的新的排放法规，采用电控燃油喷射(EFI)加三效催化器(TWC)已势在必行。为保证化油器式发动机改电喷机型后不但排放水平要达标，而且动力性和经济性也要有一定程度的提高，根据国外经验，必须重新设计原发动机的进排气系统。

过去的经验设计法是一种试凑法，设计周期长，消耗大，难以得出最佳设计方案，无法满足现代内燃机设计要求。近年来，随着计算机技术的发展，计算流体力学(CFD)软件在发动机工作过程的研究中得到广范应用［1］，大大缩短了发动机的研究开发周期。本文采用的GT—Power是一个基于Window操作系统的适合分析各种发动机性能的CFD软件［2］，它以一维流体动力学为基础，用有限体积法进行数值计算，充分考虑了因可燃混合气的组份不同导致其热力学性质的差异，而且能用于研究一些进排气系统结构因素(如分歧、合流和弯曲等部分)对流动的影响；此外它应用数学优化方法进行参数寻优，使得对发动机进行不需要人为经验控制的优化设计成为可能。本文利用该软件对EQ491电喷发动机的进排气系统结构参数进行了匹配优化计算，以期从理论上指导发动机的改型设计。

1 模型的建立

GT—Power采用模块结构建立发动机工作过程计算模型。发动机的元件(如气缸、空滤器、催化器、管接头和管道等)模块用方形图框表示，而元件之间必须用圆形图框的连接件连接。发动机的所有结构参数和特性参数在相应的元件模块和连接件模块中定义，连接件可以有具体的物理定义(如气阀连接件和喷嘴连接件等)，也可以只具有象征意义(如发动机与气缸连接件、管道之间的连接件等)。图1为EQ491电喷发动机整个进排气系统的计算模块。它主要由气缸、进气和排气系统3大部分组成。模块参数详细的定义和选择可参考有关文献［2，3］。这里仅对电喷发动机进排气系统的建模进行简要说明。