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进气系统进气系统NVH设计设计 刘显臣 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 主要内容 Ø 基础知识介绍 Ø 进气系统布置方案 Ø 进气系统性能设计 Ø 进气系统设计案例 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 声波在管道中的传播 透射波Pt 阻抗Z2 阻抗Z1 入射波Pi 反射波Pr S1 S2 反射系数：反射波声压与入射波声压的幅值之比 透射系数：透射波声压与入射波声压的幅值之比 i r P P R = i t P P T = PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 传递损失 TL 传递损失：声音经过消音元件后声能的衰减，即入射声功率级与透射声 功率级的差值 21 2 21 12 2 12 21 2 21 /4 )/1 ( lg10 /4 )/1 ( lg10 4 )( lg10 SS SS SS SS SS SS TL + = + = + = 传递损失测试 声源 管道管道 消声原件 声压计声压计 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 插入损失 IL 插入损失是指一个系统中插入了消音元件的前后，在出口处测得的声压级（或声 功率级）的差 声源 管道声级计 Lw1 IL＝Lw1- Lw2 声源 管道 声级计 消声元件 Lw2 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 主要内容 Ø 基础知识介绍 Ø 进气系统布置方案 Ø 进气系统性能设计 Ø 进气系统设计案例 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 进气系统示意图 进气口 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 进气口布置方案 Ø 尽量远离车厢 Ø 防水、雪、灰尘 Ø 气流畅通 Ø 保持气流温度低 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 1/4波长管 空气滤（扩张消音器） 进气系统中的消音元件 赫耳姆兹消音器 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 主要内容 Ø 基础知识介绍 Ø 进气系统布置方案 Ø 进气系统性能设计 Ø 进气系统设计案例 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 100％ 其他 轮胎 进气系 排气系 发动机 100 80 献量％ 小型轿车 进气噪声对通过噪声的贡献进气噪声对通过噪声的贡献进气噪声对通过噪声的贡献进气噪声对通过噪声的贡献 50% 25％ 13％ 60 40 20 0 Energy贡献量 20% 15% 15% 15% 35% 贡献量 ～1975197919952005 年1976 8％ 84dB82dB78dB74dB80dB PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 进气噪声目标值进气噪声目标值进气噪声目标值进气噪声目标值 10dB dB(A) 目目标标 OA 1234567 Engine转转速×速×1000rpm 噪声噪声级级dB(A) C3 Base 目目标标 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 进气口噪声的测试方法 Air duct 0.1m 测测点点 0.1m Ø WOT Ø POT Ø Engine Braking Ø Racing PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 进气系统设计流程 Base model 模拟模拟 确定谐振腔参数确定谐振腔参数 ・・频率频率 参数变更参数变更 ・・频率频率 ・・容量容量 ・・安装位置安装位置 模拟模拟 试制试制・・试验试验 (确认）确认） 生产生产 循环循环 数値分析数値分析 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 消音容积＝空气滤容积＋赫耳姆兹消音器容积 一般来说，消音容积越大越好，对于常用的4缸机和6缸机来说，进气 系统的消音容积要达到10～15升。

进气系统中的消音容积 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 进气支管的设计 进气支管的长度和连接方式决定了进气总管处的声压阶次组成 Ø 支管长度相同，只存在发动机发火阶次； Ø 支管长度不同，存在半阶次声压； Ø 声压阶次决定了声品质 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 消音器容积的选择 ) 2 sin) 1 ( 4 1 1lg(10 22 λ πL m m TL−+= m：扩张比 L：消音器长度 频率 （Hz） PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 赫耳姆兹消音器 质量 弹簧 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 ¼波长管               += 2 2 tan 4 1 1lg10 λ πL mTL m：波长管截面积与主管 截面积之比 调节频率 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 Ø 这种柔性管的刚度非常低，因此，发动机的振动基本上被隔掉，传递 到车体上的振动非常小； Ø 托板与车体之间用橡胶垫隔开，这样车体的振动和进气系统的振动彼 此隔开； Ø 空气滤、谐振腔等薄壁件在气流的作用下，会产生辐射噪声 进气系统的振动与辐射噪声 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 Base model 进气系统中使用的共鸣过给谐振腔是利用进气系统的共鸣现象，进气系统中使用的共鸣过给谐振腔是利用进气系统的共鸣现象， 以提高容积效率。

以提高容积效率 Air cleaner Air duct 共鸣过给用谐振腔共鸣过给用谐振腔 Base model 3.5L 燃焼室燃焼室 300 φ53 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 基于测试结果，基于测试结果，C1.5（（Engine旋转旋转1.5次成分）、次成分）、C3（（3次成分）均超过次成分）均超过 目标值，需要对进气系统全体进行重新设计目标值，需要对进气系统全体进行重新设计 Base model的进气噪声特性的进气噪声特性 dB(A) 10dB dB(A) C1.5（（Engine旋转旋转1.5次成分）次成分）C3（（Engine旋转旋转3次成分）次成分） 目标目标Level Base model的模拟结果的模拟结果 10dB 噪声噪声LeveldB(A) 1234567 Engine旋转速度×旋转速度×1000rpm 目标目标Level 1234567 Engine旋转速度×旋转速度×1000rpm 10dB 噪声噪声LeveldB(A) Base 目标目标Level Base 目标目标Level PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 20dB Level dB(A) C1.5（（Engine旋转旋转1.5次成分）次成分） 进气系统要素变更研究进气系统要素变更研究(1)Air duct径径 使用使用Base model进气系统，分析各基本要素对进气噪声的影响进气系统，分析各基本要素对进气噪声的影响 ・・Air duct径径・・Air duct长长・・Air cleaner容量容量 Air duct径和进气噪声的关系径和进气噪声的关系 1234567 Engine旋转速度×旋转速度×1000rpm 噪声噪声Level dB(A) φ40 φ53 φ60 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 20dB Level dB(A) C1.5（（Engine旋转旋转1.5次成分）次成分） 进气系统要素变更研究进气系统要素变更研究(2)Air duct径径 Air duct长和进气噪声关系长和进气噪声关系 1234567 Engine旋转速度×旋转速度×1000rpm 噪声噪声Level dB(A) 100mm 300mm 600mm PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 20dB Level dB(A) C1.5（（Engine旋转旋转1.5次成分）次成分） 进气系统要素变更研究进气系统要素变更研究(3)Air duct径径 Air cleaner容量和进气噪声关系容量和进气噪声关系 1234567 Engine旋转速度×旋转速度×1000rpm 噪声噪声Level dB(A) 3.5L 4.0L 4.5L PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 基于基于Base model的研究结果、决定各基本要素参数的研究结果、决定各基本要素参数 →改进→改进Base model 表表1参数变更点参数变更点 Base model 改进改进Base model Air duct径径Air duct长长 Air cleaner容量容量 53mm 40mm 300mm 600mm 3.5L 4.0L 改进改进Base model 图图8改进改进Base model 3.5L Air cleaner 共鸣过给用谐振腔共鸣过给用谐振腔 燃焼室燃焼室 300 Air duct 4.0L φ40 600 φ53 改进改进Base model40mm600mm4.0L PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 仅有仅有4000rpm的附近的附近C1.5（（Engine旋转旋转1.5次成分）音的次成分）音的Level的的 超过目标超过目标 改进改进Base model的进气噪声特性的进气噪声特性 C1.5（（Engine旋转旋转1.5次成分）次成分） 10dB Level dB(A) 目标目标Level 10dB Level dB(A) C3（（Engine旋转旋转3次成分）次成分） 目标目标Level 图图9改进改进Base model的进气噪声的进气噪声 噪声噪声Level dB(A) 1234567 Engine旋转速度×旋转速度×1000rpm 目标目标Level 1234567 Engine旋转速度×旋转速度×1000rpm 噪声噪声Level dB(A) Base 改进改进Base 目标目标Level Base 改进改进Base 目标目标Level PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 噪声噪声Level (dBA) Engine旋转速度旋转速度4000rpm时的进气噪声时的进气噪声 10dB 谐振腔安装位置的影响谐振腔安装位置的影响 燃焼室侧燃焼室侧 Air cleaner Air duct侧侧 300mm300mm PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 表表2谐振腔参数谐振腔参数 谐振腔谐振腔 A 谐振腔谐振腔 B 容量容量频率频率安装位置安装位置 0.9L 1.2L 100Hz 110Hz 距离距离Air cleaner0mm 距离距离Air cleaner 50 mm下游下游 共鸣过给用谐振腔共鸣过给用谐振腔 谐振腔谐振腔 A B 多谐振腔的设计多谐振腔的设计 燃焼室燃焼室 共鸣过给用谐振腔共鸣过给用谐振腔 A B。