发动机进气系统噪声优化

图3 进气系统在60Hz 处的声压云图

图4 进气系统的传递损失

4 进气系统优化设计

4．1 设计赫姆霍兹共振器

为了消除二阶噪声在63Hz 处噪声峰值，同时根据空间布置要求，设计了一个3L 的赫姆霍兹共振器。设计赫姆霍兹共振腔的关键是选对安装位置。不恰当的安装位置往往起不到应有的作用。按照相关的噪声理论，赫姆霍兹共振器应布置在声压最大的区域。从图3 中可以看出，声压最大的区域是在进气歧管上。在这里布置赫姆霍兹消声器是不现实的。实际最优位置应在进气管的进口处（见图5）。在设计赫姆霍兹共振腔时，还要考虑到进气系统的温度与流速对当地声速的影响。流速对声速的影响比较重要。在转速低工况时，流速较慢，对声速影响相对较小。从图6 可以看出，添加赫姆霍兹共振器后，在60Hz 左右处的传递损失得到改善。

图5 在进气口处添加赫姆霍兹共振腔

图6 加上赫姆霍兹共振腔后，进气系统的传递损失

4．2 添加1/4 波长管

针对260Hz 左右存在的谷带，设计了一个1/4 波长管。与设计赫姆霍兹共振腔一样，设计1/4 波长管时，首先要考虑的是安装位置（见图7）。其次还要考虑流速和温度对声速的影响。这里与赫姆霍兹共振腔有区别的地方是1/4 波长管要在三个不同转速下都能起到降噪的作用。而且这三个转速跨度比较大，从2000rmp 到4000rmp。进气流速大致从10m/s 到21m/s。从图8 可以看出，添加1/4 波长管后，在260Hz 左右处的传递损失得到很大改善。

图7 在出气口管上添加1/4 波长管

图8 加1/4 波长管后，进气系统的传递损失

4．3 试验验证

为了验证优化效果，我们制作了快速样件，进行测试验证（见图9）。从表2 可以看出，二阶噪声在1900rmp时的峰值从100dB(A)下降到94 dB(A)，四阶噪声在4000rmp 时的峰值从102 dB(A)下降到87 dB(A)，六阶噪声在2636rmp 时的峰值从93 dB(A)下降到73 dB(A)，八阶噪声在2000rmp 时的峰值从90 dB(A)下降到73 dB(A)，总声压级也得到很大改善（见图10）。

图9 消声单元的快速样件

表2 原进气系统与优化后进气系统的对比

图10 优化方案的两次测试结果

5 总结

1）在进气系统噪声优化时，要明确产生噪声问题的根源，才能有针对性的提出解决问题的方案；

2）计算进气系统的声场性质时，最好是将进气歧管包含在内一起计算，这样可以更全面地考察进气系统的声场性质，发现进气噪声传递路径上的缺陷，提出改进措施；

3）在进气系统优化时，要清楚各个消声单元的作用和消声原理，同时也要综合考虑到消声措施对发动机性能的影响，以及产生其它噪声的可能因素。

4）Sysnoise 声学软机能够精确模拟进气系统的声场性质，满足设计要求，加快了开发程，节约了开发成本，成为进气优化设计的一种重要工具。

感谢LMS 公司的詹福良博士在我计算过程中提供的热情帮助！

参考文献
[1]陈岳昌，华晨BL1.6L 发动机排气系统噪声优化，2010 年 CDAJ－China 中国用户论文集
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[4] 贾维新, 发动机结构噪声和进气噪声的数字化仿真及优化设计研究,博士学位论文
[5]张小燕，应用GT-POWER 进行发动机进气系统噪声仿真，2007 年 CDAJ－China 中国用户论文集