乘用车进气系统NVH CFD开发案例.pdf

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1、4内燃机与配件2010年第2—3期乘用车进气系统NVH&CFD开发案例PassengerairintakesystemNVH＆CFDDevelopmentCase张志华王桂林刘迟(浙江恒勃滤清器有限公司技术研发中心)[摘要]本文以进气系统设计为例，介绍了进气噪音与流体力学模拟过程和设计方法，验证了几种消声单元对进气系统的影响。说明了模拟分析在进气系统开发中的便利性。(关键词]进气系统进气噪音消声单元流体力学1概述1．1进气系统的功能空滤器从功能上可以归为发动机的子系统．属于进气系统的一部分；在车辆开

2、发过程中，不同车型可以共用相同的发动机。由于机舱内零部件的布置不同，空滤器很难通用，因此对于目前的车辆开发来讲。更趋向于把空滤器总成作为发动机的子系统来开发。1．2进气系统的噪声问题1．2．1进气噪声是由进气门周期性开／闭。产生的压力波动所形成的，它主要包括三种成分：(1)进气门开启时活塞做变速运动所引起的进气脉动噪声：(2)进气门关闭时进气管道中的空气柱共振噪：}尸：(3)气流经过进气门环隙时产生的涡流噪声。1．2．2进气系统噪声是汽车最主要的噪声源之一，同时，进气噪声也是汽车最主要的通过噪声源。

3、进气噪音主要是指进气口处的噪声，这个噪声源离车厢的距离很近，所以对车内噪声的贡献非常大。1．2．3进气系统消声单元通常包括扩张消声器和旁支消声器。空气滤清器的主体除了过滤空气外，还起到扩张消声的功能；旁支消声器包括赫姆霍兹谐振腔和1／4波长管。1．3进气系统设计要求1．3．1进气系统设计的第一个问题是系统的噪声。进气噪声与消声容积有关。消声容积一般是指空滤器和谐振腔的容积之和。一般来说，消声容积越大越好。对空滤器壳体来说，其容积越大，消声量就越大。可以调节的频带也就越宽。对赫姆霍兹谐振器，容积越大。

4、可以用于消声的频率越低，消声频带也越宽。在一定消声容积的情况下，合理匹配不同消声单元是设计的关键。1．3．2进气系统设计的第二个问题是系统的压降。在消声容积一定的情况下．如果要降低进气系统噪声，则需要缩小进气管的截面积(截面积越小。扩张消声器的扩张比就越大，消声效果就越好)。但管道的截面积变小后，在额定空气体积流量的情况下．气流速度就会提高。摩擦阻力、能量损失也就相应增大，最终导致压降升高，发动机充气效率降低。所以减小进气系统的阻力与降低进气口噪声对进气管道截面积的要求是相互矛盾的，在设计过程中。必

5、须合理的匹配进气系统声学性能和系统压降。1．3．3进气系统设计的第三个问题是进气口位置的选择。从防水、雪、灰尘的角度考虑，进气口应尽量放置在较高的位置。或尽量离车轮较远的位置；从噪声角度考虑。进气口相当于进气系统的主要噪声源，因此从降低车内噪声的角度出发．进气口应远离车厢．使得噪声源与驾驶员和车内乘客之间的距离越远越好；从降低通过噪声的角度出发，进气口应尽量避免直接朝向车辆的左右两侧。除此之外。进气口应尽量放置在机舱内温度较低的部位。这样可以保证有充足的冷空气进入到气缸内．提高发动机燃烧效率。以上对

6、进气口位置的要求很难全部满足，应张志华王桂林刘迟：乘用车迸气系统NVH&CFD开发案例5合理取舍，以发动机可靠性为主，NVH性能为次，例如必须先要满足防水、雪、灰尘的要求之后，再考虑对噪声的要求。2进气系统的结构设计进气系统的结构设计主要是指空气滤清器主体、进气管道、柔性出气连接管、消声元件等部件的尺寸、结构、紧固方式和固定方法的初设计。初设计往往依照以往的设计经验进行，主要包括以下几个方面的内容：(1)进气系统进气管口位置的选择；(2)进气系统容积的确定；(31进气系统零件不与机舱内其他部件发生干

7、涉。2。1进气系统进气管口位置的选择进气口位置的选择是进气系统开发必须考虑的问题，综合考虑到车内噪声、车外通过噪声、进气温度、防尘效果这些因素。进气口安放的位置通常有三种。如表2．1所示：表2．1进气管口位置方案对比车内通过进气防尘进气El位置方案示意图噪声温度效果1进气管口远离发国：．i曩优良优良动机2进气管n在发动国。¨≥’良差优机的前方或上侧3进气管El在侧板国_?j差良优附近从上述的比较分析中可知，将进气13放置在发动机的前方，如方案1，对减少进气系统噪声传到车厢最有利，还能保证有足够的冷空

8、气会进到发动机，有较好的综合性能。因此，进气系统的进气管口位置选择方案一，将进气口放置在发动机侧前方。2．2进气系统体积的确定一般来说空滤器的容积越大，传递损失可以调节的频带也就越宽．消声量也会有所增加。对空滤器容积设计一般要求满足发动机排量的3-6倍，从进气消声的角度来分析，容积与单个气缸排量的比值应在15—20之间，可是进气系统安装在发动机机舱。旁边有许多其他部件，所以在进气系统初设计的时候必须留出足够的空间。表2．2一些汽车进气系统的消声容积参考制造厂家汽车品牌