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穿孔消声器在汽车进气噪声控制中的应用

2022-07-20
429次

涡轮增压器在发动机上的应用可以提高汽车的动力性能.经济。但也会严重影响汽车NVH性能。废气涡轮增压器过去更多地用于柴油车辆。目前,汽油车也被广泛使用,尤其是乘用车,这使得涡轮增压器更受欢迎NVH各大汽车企业重视性能优化。

废气涡轮增压器的典型工作速度范围为每分钟100万转/分,压缩机侧叶轮高速旋转产生的气流噪声能主要集中在[1.5-3]kHz频带[1],在加速条件下,叶轮高速旋转至10万转,产生的气流噪声通过进气管口辐射,由驾驶员感知。随着发动机转速继续上升,发动机噪声被掩盖。与非增压发动机相比,配备涡轮增压器的车型需要解决[1的加速条件.5-3]kHz进气流噪声问题。

针对涡轮增压器的气流噪声问题,国内外许多学者对其生产原理进行了深入的研究[2]-[4]。从一些研究论文来看,目前,穿孔板结构的共振消声器用于抑制涡轮增压器的气流噪声。与简单的扩张腔相比,这种消声器具有结构小的优点,便于在进气系统附近布置。同时,流体压力损失小,对功率影响小。

消声器递损有效带宽1800~3000Hz范围内,但频带内谷值较低,平均为20dB左右,在2500Hz附近约为17dB。主要原因是论文中设计的消声器只有三个共振腔,分布在1200Hz在带宽个共振频率在带宽中显得稀疏,导致谷值偏低。

文献[4]设计的消声器传输损失是理想的。本文采用理论公式对参数进行优化,不考虑空腔之间的相互影响,存在一定的局限性。当内部管径较大且接近平面波截止频率的极限[5]时,需要考虑管道中的高次波。Virtual.Lab这个问题可以很好地解决。当接近但未达到截止频率时,可以使用它AML属性赋予出口端。在分析超出截止频率的时候,一定要考虑高次波,增加(0,1)及以上的模态可以通过模拟设置进行分析。

1问题描述

一个涡轮增压发动机SUV对于车型,一些油门在1800-200转之间缓慢加速,进气系统产生的产品在车内可以清晰地感知到“嘘嘘”声音。速度继续上升到2500rpm之后,异响逐渐被其他噪声掩盖。

2问题分析

2.1噪声源判定

该异响“嘘嘘”根据涡轮增压器的技术参数,当声音出现时,涡轮增压器已经介入工作,其主要工作速度为[80000-180000]rpm,随着油门松动的声音而消失。初怀疑涡轮增压器是噪声源。为了验证这一猜测,涡轮增压器减压阀处于正常打开状态,经过主观驾驶评估和测试,发现异常噪声消失,从而确定涡轮增压器为噪声源。

2.制定解决方案

在初始阶段,考虑到进气系统管道的隔声能力较差,导致涡轮增压器产生的气动噪声通过管道辐射到发动机舱,然后进入汽车。因此,在进气空气过滤器中.压气机进出口管道和进气管道用大能隔音材料包裹后,驾驶评估后的异响被抑制。

考虑到增加管道隔音能力的成本将会显著增加,并且由于空间布局的限制,这种方案终没有被考虑。结合文献[1]-[4],终考虑在进气系统管道上布置适当的管道消声器,以抑制压缩机加速时的气流噪声。消声器的外壁需要有一定的隔音能力,否则不能达到预期的消声效果。

测试主驾驶员右耳和进气口之间的噪音,如图1.图2所示。LMS软件不断回放滤波分析,发现主驾右耳过滤器[1320,3000]Hz噪声过后,声音异常消失。因此设计的管道消声器在[1320,3000]Hz传声损失能力应大于20dB以上。􀀿􀀛􀅙􀅢􀆑􀅹􀆉􀀉􀀰

由于涡轮增压器的进出口管道会辐射气流噪声,因此在压缩机的进出口管道中设计了一个管道消声器来抑制气流噪声。

3消声器设计

3.1消声指标选择

消声器的声学性能有很多评价指标,常用的是插入损失.传输损失和末端噪声降低等。由于传输损失反映了消声器本身的声学传输特性,其值仅与消声器的结构和消声器的内部介质性质有关,是消声器的固有属性,因此传输损失通常被用作[8]的主要性能指标,用于消声器的设计和性能评价。

传输损失表示消声元件后声音量的衰减程度,即入射声功率Wi声功率透射Wt传递损失的差值TL表示为􀃕􀅠􀁷

3.消声器参数设计

初步计算穿孔直径为5mm有限元法可用于左右分析。本文采用有限元法。Virtual.Lab声学模拟计算,出口管定义AML属性。

考虑到布局空间的极限,压缩机出口消声器设计了6个共振腔,压缩机进气口消声器设计了4个共振腔,两个消声器整体为圆形管状结构。详见图3和图4。初步确定出口端消声器的6个腔共振频率为1550.1700.1900.2200.2500.2800Hz。进气端消声器4腔共振频率分别为1700.2000.2300.2700Hz。

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