发动机进气系统噪声降低探究

梁　浩　项晨隆

（浙江钱江摩托股份有限公司，台州 317500）

发动机进气系统噪声降低探究

梁浩项晨隆

（浙江钱江摩托股份有限公司，台州 317500）

作为影响汽车噪声大小重要方面的发动机进气系统噪声，研究其降噪技术具有重要意义。本文主要探讨降低发动机进气系统噪声贡献值的技术，如空气滤清器设计改进，消声器的使用和特殊消声技术使用。

发动机进气系统噪声

作为评价汽车制造重要标准的车辆NVH问题，各大型汽车公司消耗约20%的研发费用用于解决NVH问题。所谓 NVH，指的是 Noise（噪声）、Vibration（震动）、Harshness（声震粗糙度）。NVH问题无处不在，根据其发生源可分为发动机、车身和底盘，而发动机的NVH问题主要是进气系统噪声。随着人们对噪声问题的日益关注，汽车作为必要交通工具其数量也在快速增长。所以，探究降低汽车噪声，尤其是发动机进气系统噪声非常具有研究价值。

1发动机进气系统结构

空气滤清器、空气流量计、节气门体、进气压力传感器是发动机进气系统的主要结构。另外，还有怠速控制阀、附加空气阀、进气歧管以及谐振腔等部件共同组成。

2进气系统噪声产生的来源

发动机进气系统较为复杂，其噪声产生的来源也较多，主要有四类：一是发动机活塞运动产生的噪声以及活塞运动相应引起的汽缸压力变化产生的脉动噪声；二是进出气流涡流噪声；三是赫姆霍兹共振噪声，主要产生于气缸；四是气柱共振噪声。但是，仅确定噪声来源的种类远远不足以为消声器的设计提供足够的数据，下面具体介绍确定噪声来源的技术［1］。

对进气系统的进气口噪声进行测试，能够对进气系统的噪声源进行准确判断。选择测试设备，确定数据采集前端（DIC6B）和后处理软件（Head Artemis），传感器的布置需要符合NVH的要求，在一定的工况（2挡，WOT工况）情况下进行测试，采集数据。根据测试结果确定转速不同时，几阶噪声占主要。为了能够更深一步确定各阶噪声峰值的主要发生原因，需要用直管替换本来存在的空气滤清器，对进口处的噪声进行测试。这样能够确定各阶噪声是噪声源产生的还是产生与噪声传递过程中。必要时，借助Sysnoise软件研究进气系统整体的传递损失。

3进气系统噪声降低技术

3.1设计更为合理的空气滤清器

空气滤清器作为组成进气系统的重要部分，降低其噪声贡献值对进气系统噪声的降低具有重要意义。降低空气滤清器的噪声贡献值可以改变其设计，即将进气管和出气管直接插入空气滤清器。这种设计提高了空气滤清器的传递效率，但是功率损失较大。另外一种设计思路是，将空气过滤器的进口管径和出口管径设计得小一些，同时增大扩张比。这样的设计能够明显降低空气过滤器噪声，但是进气系统有较大的压力损失。还有一种设计是将进气管的长度设计得长一些，因为进气管的长度对有效消声频率有较明显的影响。但是，它的缺点是有效消声频率会随着进气管长度的增加而向低频发展。

3.2设计更为有效的消声元件

设计消声元件前需要对进气系统的噪声进行检测和分析，确定主要的噪声频率，然后根据噪声频率进行相应的消声原件设计。下面介绍旁支消声器和赫姆霍兹消声器。

旁支消声器做为消声器中的一种，其主要的工作原理：传到消声器的声波做为第一部分声波，当其被反射回主管时成为反射波，称为第二部分声波；其在主管中继续传播，形成透射波；这部分透射波做为第三部分声波又回到旁支消声器。消声器中存在一些与主管入射波不同的反射声波，当两部分声波相位相反时，根据机械波的性质，两种声波相互抵消，使得入射波的波幅降低或者形成一个声压的节点。

四分之一波长管是旁支管消声器的一种。这是一种封闭管子，通常安装在主管道上。当来源于主管道的声波进入旁支管后，声波被四分之一波长管封闭端反射回到主管，与主管中相位相反的声波互相抵消达到消声目的。这种旁支管的频率主要由管道的长度决定，管道越短，频率越低；反之，管道越长，频率越高。四分之一波长管适合于具有相对较窄的能量分布带宽，且中间频率较高的噪声。四分之一波长管的设计参数主要有管口直径和管长度［2］。

赫姆霍兹消声器通常包括两部分：一是具有一定容积的腔室，二是一根连接管。在声抗为零的情况下，系统能够达到共振状态。对交界处的压力进行分析，同时也对速度边界条件进行分析，通常噪声的传递损失能够被计算出来。针对某一频率的噪声进行研究，选择适合的赫姆霍兹消声器。首先，对车型进行研究，根据其实际情况下发动机机舱的空间大小，共振腔的基本参数就能够被设计出来。这些基本参数包括腔体容积大小、连接管的口径值和连接管的长度参数。然后，计算出该赫姆霍兹消声器的主要的消声频率，同时计算噪声传递过程中损失峰值的频率［3］。

3.3特殊消声技术的使用

在发动机机舱空间有限、不能够容纳消声器单元的布置情况下，特殊的消声技术使用不失为一种合适选择，较有代表性的技术是进气编织管技术。这种技术消失效果较好，尤其对于能量分布频率带宽较宽的噪声。

4结束语

探究发动机进气系统的噪声控制技术，首先要确定噪声的来源和组成。噪声来源主要有四类，本研究给出了如何确定具体的噪声来源：首先，选择测试设备，进行数据采集和数据的后处理；其次，布设传感器，并符合相关标准，满足布设要求；再次，选择特定工况；最后，确定噪声的来源和组成。这个过程中需要注意，当有空气滤清器存在时，为了避免其影响检测结果，需要用直管替代，且可以使Sysnoise软件确定噪声传递损失。

根据检测结果确定的噪声源声阶参数，选择合适的噪声控制技术。噪声控制技术有三大类。第一，空气滤清器的优化设计和改进，改进方向有三个：①把进气管和出气管引入空气滤清器；②减小空气滤清器的进出口管道直径，并且将扩张比加大；③延长进气管长度。这三种方法各有优缺点，根据具体情况选择使用。第二，进行消声元件的设计改进，依次介绍了旁支消声器、四分之一波长管、赫姆霍兹消声器。第三，当其他的噪声控制技术不适于使用时，可以选择进气编织管技术。

［1］岳贵平，卢炳武.汽油机进气系统噪声仿真技术研究［J］.汽车技术，2010，（3）：8-12.

［2］黄阔，陈岳昌，蔡金雷.降低发动机进气系统噪声的研究［J］.汽车技术，2011，（4）：12-14.

［3］牛胜福，马扎根，许雪莹，许威.汽车发动机进气噪声优化设计［J］.上海汽车，2015，（3）：3-5.

The Noise of the Engine Intake System to Reduce the Inquiry

LIANG Hao，XIANG Chenlong
（Zhejiang Qianjiang Motorcycle Limited by Share Ltd，Taizhou 317500）

It is important to study the noise reduction technology of the engine intake system，which is an important aspect of automobile noise.This paper mainly discusses the noise reduction for the engine intake system with the value of technology，such as improving the design of air filter，muffler and muffler using special use technology.

engine，intake system，noise