進(jìn)排氣系統(tǒng)NVH培訓(xùn)講.ppt

進(jìn)排氣系統(tǒng)噪聲和振動(dòng)開發(fā)簡介 （NVH),動(dòng)力總成部 *,講座內(nèi)容,發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲簡介 進(jìn)氣系統(tǒng)振動(dòng)與噪聲（NVH)開發(fā)簡介 排氣系統(tǒng)振動(dòng)與噪聲（NVH)開發(fā)簡介 噪聲測(cè)試及Pass-By Noise 進(jìn)排氣系統(tǒng)開發(fā)亟待解決的課題,發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲簡介,有關(guān)噪聲的基礎(chǔ)概念 發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣噪聲 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲 發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲測(cè)試,有關(guān)噪聲的基礎(chǔ)概念,聲音：振動(dòng)產(chǎn)生聲音 聽覺區(qū)域范圍：2020000Hz 聲壓級(jí)：有效聲壓和基準(zhǔn)聲壓比的常用對(duì)數(shù)乘以20，單位為分貝（空氣中的參考聲壓一般取2l0-5Pa ) 噪聲的相加和相減 LP=10LG(10L1/10+10L2/10 ) 詳細(xì)的聲學(xué)知識(shí)可查閱書籍,有關(guān)噪聲的基礎(chǔ)概念,1. 聲壓和聲壓級(jí) 剛剛使人耳產(chǎn)生疼痛感覺的聲壓（痛閾聲壓）約為20Pa。 聲壓 空氣中的參考聲壓一般取p0=2l0-5Pa 聲壓級(jí)通過對(duì)數(shù)壓縮：數(shù)字簡單； 和人的生理感覺特性一致。,一些典型噪聲源或典型環(huán)境的聲壓和聲壓級(jí),2. 聲功率級(jí),聲源的聲功率級(jí)Lw等于這個(gè)聲源的聲功率W與基準(zhǔn)聲功率 W0的比值取常用對(duì)數(shù)再乘以10。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：,聲壓級(jí)：表述空間固定位置的聲能量；聲功率級(jí)：表述聲源輻射的聲能量。,W0=10-12(w),消聲聲場中的聲壓級(jí)分析,假定有一個(gè)聲功率為W的聲源，當(dāng)距聲源r (m)，r米處的聲壓級(jí)為,排氣設(shè)計(jì)指南的要求,在急加速和急減速的情況下，整車載荷為70KgX2，按上述方法進(jìn)行測(cè)量的尾管噪聲見圖5：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1000-2000rpm時(shí)，噪聲值為82 dB(A)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為5000rpm時(shí)，噪聲值為92 dB(A)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為6000rpm時(shí)，噪聲值為97 dB(A)。,3.頻譜和A 聲級(jí) 人耳等響曲線,A、C 計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò),噪聲開發(fā)頻譜分析（倍頻程）,噪聲開發(fā)常用分析圖表,進(jìn)氣口噪聲對(duì)比（綠色為現(xiàn)狀態(tài)，紅色為歐藍(lán)得） （頻譜曲線）,頻譜分析三維圖形,進(jìn)氣口噪聲2檔彩圖,S21排氣口噪聲2檔彩圖,發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲概述,發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲 結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲 空氣動(dòng)力噪聲,1、燃燒噪聲 2、機(jī)械噪聲 3、液體動(dòng)力噪聲,1、進(jìn)氣噪聲 2、排氣噪聲 3、風(fēng)扇和風(fēng)機(jī)噪聲,內(nèi)燃機(jī)噪聲源頻率特性,機(jī)械噪聲,空氣動(dòng)力噪聲,發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲,進(jìn)氣噪聲源： 1、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和氣門撞擊聲 2、氣門開啟的周期變化產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲 3、氣體在管道、氣門、節(jié)流閥體出摩擦發(fā)出的聲音 4、管路和殼體輻射噪聲、及振動(dòng)傳遞噪聲,1、進(jìn)氣空氣動(dòng)力噪聲（與發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火頻率相同）,n:轉(zhuǎn)速 z:發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù) i: 發(fā)動(dòng)機(jī)沖程系數(shù)（四沖程為2） k:諧波次數(shù)（階次數(shù)） f: 噪聲頻率,2、燃燒和撞擊聲： 頻率1000以上（大約） 3、空氣摩擦噪聲： 頻率8001000Hz以上（大約）,氣門周期開啟,發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)噪聲,排氣噪聲源： 1、發(fā)動(dòng)機(jī)空氣動(dòng)力噪聲（周期排氣變化形成的噪聲） 2、高速強(qiáng)烈排氣沖擊噪聲（對(duì)管、空氣） 3、輻射噪聲（通過殼體） 4、氣流摩擦噪聲,排氣空氣動(dòng)力噪聲（與發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火頻率相同）,n:轉(zhuǎn)速 z:發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù) i: 發(fā)動(dòng)機(jī)沖程系數(shù) k:諧波次數(shù)（階次數(shù)） f: 噪聲頻率,發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)連接,排氣系統(tǒng)開發(fā)的難點(diǎn) （后面介紹）,1m airborne noise,Test bed setup Definition of envelope box“ 1m distance for microphones on Top Side LHS RHS Front Side Averaging of all 4 microphones results in 1m airborne noise level,2.0 TCI acoustic assessment,發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲測(cè)試,不同噪聲水平的噪聲構(gòu)成,Standard is 80 dB(A): exhaust noise, engine noise,Standard is 77 dB(A): exhaust noise, intake noise, engine noise,Standard is 74 dB(A): exhaust noise, intake noise, tire-road noise, engine noise,Standard is 71 dB(A): tire-road noise, exhaust noise, engine noise, intake noise,進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲開發(fā),TURBO NOISE DAMPER,DUCT WITH INTEGRATED RESONATOR OR WAVE,COMPLETE LINE WITH RESONATOR & POROUS DUCT,1、國外車型各種消聲結(jié)構(gòu),Admission line : filter & hoses,ASTRA : Diesel & Gasoline engines,Filter,Yaris Gasoline & Diesel Corolla Gasoline Avensis Gasoline & Diesel,VECTRA & SAAB 9.3 : Diesel & gasoline engines,Flexible elbow,Decoupling element,Clean air shell,Filter,Dirty air shell,Filter connection,Flexible element,Resonator,Orifice,Example Jaguar(美洲虎） X150 Air Induction system,Shanghai GM L850 Air Induction System Prod. Location : Shanghai, China Process : Snap fit design S.O.P. : 02/2006 Annual Volume: 110,000 Integrated Plug-in MAF sensor,2、目前我公司幾款車型進(jìn)氣系統(tǒng)情況,試驗(yàn)后布置兩個(gè)諧振腔,老狀態(tài)A21進(jìn)氣系統(tǒng),B11進(jìn)氣系統(tǒng)在參考原車時(shí)就設(shè)計(jì)有諧振腔,目前B14進(jìn)氣系統(tǒng)試驗(yàn)要求在此處再增加一個(gè)諧振管,B11及B14進(jìn)氣系統(tǒng),諧振腔,S11沿用MATIZ進(jìn)氣系統(tǒng),設(shè)計(jì)有諧振腔,空濾進(jìn)氣噪聲問題,1、目前各新開發(fā)車型進(jìn)氣系統(tǒng)均未布置諧振腔消聲結(jié)構(gòu)。 2、開發(fā)過程中測(cè)試結(jié)果和提出的方案有時(shí)不是很準(zhǔn)確，對(duì)優(yōu) 化帶來一定的困難。優(yōu)化方案實(shí)施困難 3、如何在設(shè)計(jì)階段預(yù)見性的提出一些解決措施和方法。 4、如何提高正向開發(fā)能力（噪聲、模態(tài)、流場分析）,B 增加空濾器的體積 （擴(kuò)張式消聲）,A 改變進(jìn)氣管的截面積,進(jìn)氣系統(tǒng)消聲方法,C 增加諧振腔（管、室）,L,L/ = C /4F,Sc,V,Lc,2R,2R,L=L+0.85R K=2 / R=10lg1+1/4tan2kL,L=L+0.85R R=10lg1+C2/4S02( L/S-C2/ V)2,Why? If a system have several noise peaks, such as at 66.7Hz, 100Hz and 200Hz, three resonators could be used.,The Helmholtz resonator frequency depends on Volume, neck section area and neck length If the parameters are changed, the tuning frequency will change,D 如圖方式：對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功率損失最小,進(jìn)氣系統(tǒng)示意圖,空濾容積的確定,1、空濾容積: V=K*L K:經(jīng)驗(yàn)系數(shù) （45） L: 發(fā)動(dòng)機(jī)排量 3、空濾的設(shè)計(jì)： A、上下殼體進(jìn)出管布置 B、進(jìn)氣管直徑的確定（流速 25m/s 小于30 m/s ） C、引氣管口位置 D、濾芯的計(jì)算：濾芯過慮面積：Q=K*F Q:額定流量 K: 流量系數(shù)（經(jīng)驗(yàn)值：0.03） F:有效過慮面積 4、諧振腔的布置 諧振腔計(jì)算.xls 5、空濾消聲量（傳遞損失）的估算（下頁),空濾擴(kuò)張消聲器分析,如果在傳聲主管中插入一根面積擴(kuò)張管或收縮管。設(shè)主管的截面積為S1，中間插管的截面積為S2，長度為L。這時(shí)插入損失為：,1、投射損失隨擴(kuò)張比增多而增大。 2、當(dāng)sin(kl)= 1 方程的根為： kl=(2n+1)/2 時(shí) 消聲量最大 3、K=2f/c,當(dāng)S1=S3時(shí) ， 得到第一個(gè)公式,S3,擴(kuò)張比對(duì)消聲量的影響,流場分析 振動(dòng)模態(tài)分析 噪聲計(jì)算(GT-POWER WAVE),進(jìn)氣系統(tǒng)CAE分析,進(jìn)氣噪聲的優(yōu)化,進(jìn)氣噪聲的測(cè)量及主觀評(píng)價(jià) 噪聲頻譜分析 確定進(jìn)氣噪聲產(chǎn)生的原因（多種） 布置諧振腔或1/4波長管 諧振腔計(jì)算.xls 樣件準(zhǔn)備及驗(yàn)證試驗(yàn) 布置確認(rèn)及工裝樣件開發(fā),進(jìn)氣系統(tǒng)的振動(dòng)噪聲：不是主要的,1、對(duì)佳景提供的數(shù)模進(jìn)行分析，大的諧振腔消聲頻率在61Hz,小的諧振腔消聲 頻率在205Hz左右，基本符合NVH試驗(yàn)要求。,3、空濾噪聲試驗(yàn)結(jié)果（手工件）： 加上200和300Hz的兩個(gè)諧振腔后，2000rpm以上的進(jìn)氣噪聲平均下降2dB(A)，加上60Hz的諧振腔后，1800rpm的進(jìn)氣噪聲峰值消除，峰 值噪聲 下降6dB(A)左右。（增加200Hz和60Hz的諧振腔,進(jìn)氣系統(tǒng)的噪聲優(yōu)化案例,排氣系統(tǒng)噪聲開發(fā),排氣系統(tǒng)開發(fā)的難點(diǎn) 各款排氣系統(tǒng)參數(shù)對(duì)比.doc,排 氣 N V H,1、目前排氣系統(tǒng)的開發(fā)流程 2、希望到達(dá)的開發(fā)流程,排氣系統(tǒng)消聲的方法,赫爾姆茲消聲器（多級(jí)） 擴(kuò)張消聲 波長管 吸聲材料（玻璃纖維） 強(qiáng)度考慮 消聲器手工計(jì)算不可能,排氣系統(tǒng)消聲器的常見結(jié)構(gòu),1、阻性消聲器（吸聲材料） 2、抗性消聲器 （消聲結(jié)構(gòu)） 3、主動(dòng)和半主動(dòng)消聲,相關(guān)的資料,排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì),消聲器容積確定（估算、參考其他車型） 初步的布置（消聲器選型） CFD流場分析（計(jì)算排氣背壓）A21排氣系統(tǒng)CFD計(jì)算報(bào)告.doc muffler.ppt 排氣噪聲計(jì)算（GT-POWER/WAVE)應(yīng)用GT-Power 優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)噪聲.pdf 排氣系統(tǒng)模態(tài)分析（振動(dòng)分析）A21排氣系統(tǒng)模態(tài)分析培訓(xùn).doc 吊鉤位置的確定、吊鉤點(diǎn)振幅與頻率（確定吊耳參數(shù)） 豪華車排氣吊鉤受力：高檔車 24N 普通車 10N 手工樣件試制及臺(tái)架驗(yàn)證及優(yōu)化,排氣系統(tǒng)噪聲開發(fā)中存在的難題,消聲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的初步確定（用于流場和模態(tài)分析）。 流場和模態(tài)分析已初具能力，聲學(xué)分析手段暫沒有。 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口空管的聲學(xué)頻譜獲得（用于聲學(xué)分析）。 通用尺寸驗(yàn)證檢具的設(shè)計(jì)和制作費(fèi)用（提高樣件開發(fā)檢測(cè)能力）。 噪聲試驗(yàn)驗(yàn)證的手段建立,排氣系統(tǒng)噪聲的優(yōu)化,排氣噪聲的測(cè)量及主觀評(píng)價(jià) 噪聲頻譜分析 確定排氣噪聲產(chǎn)生的原因（多種） 提供狀態(tài)好的車給供應(yīng)商優(yōu)化結(jié)構(gòu) 或者提出具體的方案給供應(yīng)商進(jìn)行更改 樣件準(zhǔn)備及驗(yàn)證試驗(yàn) 工裝樣件更改,進(jìn)氣噪聲和排氣一樣 發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱不易分離可集體避之,body,Engine,消除方法： 輪胎噪聲光滑輪胎（無花紋） 排氣噪聲管口噪聲串接大消聲器 消聲器輻射噪聲聲音隔離箱,返回噪聲優(yōu)化,At low engine speed, the control valve (red) is closed. High restriction under low flow condition is to control low frequency noise,At middle to high engine speed, the control valve (red) is opened. Low restriction under high flow condition is to minimize backpressure,一些噪聲優(yōu)化控制結(jié)構(gòu),Semi-Active Muffler,Internal Valve,Outside Valve,Pass-By Noise,EEC (Europe Economic Committee) Standards,1970: 82 dB,1974: 80 dB,1984: 77 dB,1995: 74 dB,Requirement is more restrict The difference is 8 dB,Actually, more than 8 dB(A) improvement, because: Vehicles power is increase, potential noise is higher Road surface is improved,USA Standards,SAE J1470 SAE J896,78 dB(A) for J1470,USA requirement is lower than Europe and Japan USA street is far away from resident areas,Ford vehicle pass-by noise is usually 72 to 74 dB(A),Noise Sources of Pass-By Noise,Testing of Pass-By Noise,Test Field,Inlet Path: 10 m by 3 m Outlet Path: 10m by 3 m Main Body: 20 m by 20 m,1 Pass-By track,Testing of Pass-By Noise,Times to be tested: At least 4 times The difference between every two tests should be less than 2 dB,Microphone Location: Distance from center line: 7.5 m The height from ground: 1.2 m,Requirement of the test field Acoustic Requirement: no objects within 50 m Background Noise: 10 to 15 dB lower than pass-by noise Road Condition: Smooth, road surface error Weather: 0 0C to 40 0C; wind speed 5 m/s,Testing of Pass-By Noise,Different vehicles are required for different speed to approach the starting line Usually, At starting line A-A: 50 km/hr, WOT Between A-A and B-B: WOT At ending line B-B: release the gas pedal,不同噪聲水平的噪聲構(gòu)成,Standard is 80 dB(A): exhaust noise, engine noise,Standard is 77 dB(A): exhaust noise, intake noise, engine noise,Standard is 74 dB(A): exhaust noise, intake noise, tire-road noise, engine noise,Standard is 71 dB(A): tire-road noise, exhaust noise, engine noise, intake noise,車外加速噪聲的研究,A,A,B,B,C,C,Photocall,Photocall,Intake (進(jìn)氣),engine,Exhaust(排氣),Mic,Mic