基于試驗設計的發(fā)動機進氣系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化

1、基于試驗設計的發(fā)動機進氣系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化 本文簡要探討了管道聲學的基本理論，分析了四分之一波長管，并探討了優(yōu)化發(fā)動機進氣系統(tǒng)的措施，目的在于進一步提高設計水平。 在車輛中，發(fā)動機進氣系統(tǒng)是其主要的噪聲源之一，其產生的噪聲很復雜，包含很多成分，其中，管口的噪聲是其重要部分?，F(xiàn)今，發(fā)動機的進氣系統(tǒng)仿生多匯集在一維聲學方面，無法將消聲的原件模型參數化，同時具備發(fā)動機的仿真模型。如何在發(fā)動機進氣系統(tǒng)的設計上降低噪聲，就成為了設計人員需要深入探究的事情。以下簡要針對其相關內容進行分析。管道聲學的基本理論 汽車內的發(fā)動機進氣系統(tǒng)主要是由消聲元件及管道兩部分構成的。部分從業(yè)者在對進氣系統(tǒng)的聲學特性進行設計期間，

2、需要基于相應頻率的范圍前提下，保證聲波波長高于消聲元件的尺寸及管道的直徑。聲波被視為平面波在進氣系統(tǒng)內傳播，所以，一般采用管道聲學的方法對進氣系統(tǒng)進行研究。通常，聲學方程為：，其中，p表示的是管道內某一點的聲壓，x表示的是位置變量，c表示的是在管道內聲波傳遞的速度，t表示的是時間變量。四分之一的波長管 對于四分之一的波長管來講，其結構較為簡單，所占據的面積較小，壓力損耗較低，被廣泛使用在發(fā)動機的進氣體系中，用于控制噪聲。一般來講，四分之一的波長管指的是在主管道上安裝的一個密閉的管子，為了安裝方便。聲學仿真平臺 依據車廠的需求，對某車輛噪聲進行改進。因為進氣系統(tǒng)的噪聲對車輛噪聲造成嚴重影響，并且

3、汽車車身的密閉性同進氣系統(tǒng)的管出口位置存在緊密關聯(lián)。相關工作人員應對發(fā)動機的進氣系統(tǒng)進行優(yōu)化。然而發(fā)動機的生產廠商無法提供仿真發(fā)動機的模型參數及物理參數。由現(xiàn)實出發(fā)，基于缺少發(fā)動機仿真模型的基礎上，使用無源法，創(chuàng)建進氣系統(tǒng)的仿真平臺。 具體流程如下：第一，利用測量的方法獲取進氣系統(tǒng)的管道及消聲元件的尺寸圖。通過相關專業(yè)軟件創(chuàng)建空氣過濾器的三維模型圖。 借助消聲器軟件自動形成聲學空濾器的模型，然后建立管道的聲學模型及消聲器的聲學模型，將其進行組合。 第二，借助臺架實驗，獲取同發(fā)動機相匹配的進氣系統(tǒng)時域信號。依據管道的聲學理論可以發(fā)現(xiàn)，假如一支管道一點的壓力，則該點的聲壓即可通過計算得出，進而利用

4、聲壓級的方法對噪聲施行預測。把進氣系統(tǒng)出的壓力時域信號當做進聲口，確定其工作情況。 第三，為了證實無源法預測的結果，在設計完成以后，需要對發(fā)動機的進氣系統(tǒng)進行計算、分析，因為實驗的發(fā)動機為四缸直列汽油機，進氣系統(tǒng)的管口噪音以二階與四階為主，其結果詳見圖4。 經過實驗分析發(fā)現(xiàn)：其一，當發(fā)動機的旋轉速度小于2800轉/分時，實驗的結果同計算的結果相同，當轉速超過2800轉/分，則實驗的結果高于計算數值。造成此種情況的原因在于實驗結果容納了高速氣流及周期性噪聲兩部分內容，但是計算的結果僅容納了周期性噪聲一部分內容；其二，對二階及四階的成分所占比例進行分析發(fā)現(xiàn)，結果相對較高，區(qū)別是因為實驗同計算應用的

5、帶寬不同導致的，計算的數值僅包含單純的二階或者四階內容；其三，管口噪聲的二階及四階成分，實驗結果同計算結果的趨勢大致相同。由此可以看出，無源法能夠被廣泛應用，計算結果真實、可信。doe分析 利用對車輛的噪聲實驗分析發(fā)現(xiàn)，轉速超過6000轉/分時，車內的噪聲并沒有實現(xiàn)樣車的水準。從圖4中可以發(fā)現(xiàn)，在6000轉/分附近，氣流的高速流動產生的噪聲占進氣系統(tǒng)管口噪聲的絕大分量。因為車輛內部加裝阻性材料，所以進氣系統(tǒng)的噪聲被衰弱，從而導致摩擦噪聲的成本以高頻噪聲為主，一般頻率同轉速的關系為f=2n/60，其中，f表示二階噪聲相應的頻率，n表示發(fā)動機的轉速。 一般來講，影響四分之一波長管的損失參數約三個，即主管道、波長管的直徑及波長管的長度。 總而言之，伴隨著現(xiàn)今社會經濟的不斷發(fā)展，城市建設進程的逐步深入，人們的生活質量及生活水平獲取了顯著提高，對發(fā)動機的要求標準也越來越高。所以，相關工作人員應不斷提高自身的專業(yè)技能及綜合素養(yǎng)，細致對發(fā)動機的進氣系統(tǒng)進行設計，優(yōu)化