進排氣系統噪聲和振動開發簡介（NVH)動力總成部***講座內容發動機噪聲簡介進氣系統振動與噪聲（NVH)開發簡介排氣系統振動與噪聲（NVH)開發簡介噪聲測試及Pass-ByNoise進排氣系統開發亟待解決的課題發動機噪聲簡介有關噪聲的基礎概念發動機噪聲發動機進氣噪聲發動機排氣噪聲發動機噪聲測試有關噪聲的基礎概念1.聲壓和聲壓級剛剛使人耳產生疼痛感覺的聲壓（痛閾聲壓）約為20Pa。聲壓空氣中的參考聲壓一般取p0=2×l0-5Pa

聲壓級通過對數壓縮：數字簡單；和人的生理感覺特性一致。

一些典型噪聲源或典型環境的聲壓和聲壓級噪聲聲源或噪聲環境聲壓（帕）聲壓級（dB）導彈發射場2000160鍋爐排氣放空200140汽車喇叭，距離1米20120織布機車間，織布機間過道3.17104大型卡車，車廂內0.6390大聲講話，距離1米0.280繁華街道0.06370安靜的房間0.00240輕聲耳語，距離0.3米0.0006330樹葉沙沙聲，樹下0.000220鄉村靜夜0.000063102.聲功率級

聲源的聲功率級Lw等于這個聲源的聲功率W與基準聲功率W0的比值取常用對數再乘以10。其數學表達式為：

噪聲源聲功率（W）聲功率級（dB）宇宙飛船4×107196噴氣飛機104160大型鼓風機102140汽錘100120織布機10-1110鋼琴2×10-390小鬧鐘2×10-843輕聲耳語10-930聲壓級：表述空間固定位置的聲能量；聲功率級：表述聲源輻射的聲能量。W0=10-12(w)排氣設計指南的要求

在急加速和急減速的情況下，整車載荷為70KgX2，按上述方法進行測量的尾管噪聲見圖5：當發動機轉速為1000-2000rpm時，噪聲值為82dB(A)，當發動機轉速為5000rpm時，噪聲值為92dB(A)，當發動機轉速為6000rpm時，噪聲值為97dB(A)。3.頻譜和A聲級

人耳等響曲線A、C計權網絡進氣口噪聲對比（綠色為現狀態，紅色為歐藍得）

（頻譜曲線）頻譜分析三維圖形進氣口噪聲2檔彩圖加上控制的系統原系統聲壓dB(L)階次頻率(Hz)發動機噪聲概述發動機噪聲結構振動噪聲空氣動力噪聲1、燃燒噪聲2、機械噪聲3、液體動力噪聲1、進氣噪聲2、排氣噪聲3、風扇和風機噪聲內燃機噪聲源頻率特性機械噪聲空氣動力噪聲發動機進氣系統噪聲進氣噪聲源：1、發動機燃燒和氣門撞擊聲

2、氣門開啟的周期變化產生的空氣動力噪聲3、氣體在管道、氣門、節流閥體出摩擦發出的聲音4、管路和殼體輻射噪聲、及振動傳遞噪聲氣門周期開啟發動機排氣系統噪聲排氣噪聲源：1、發動機空氣動力噪聲（周期排氣變化形成的噪聲）

2、高速強烈排氣沖擊噪聲（對管、空氣）3、輻射噪聲（通過殼體）4、氣流摩擦噪聲排氣空氣動力噪聲（與發動機點火頻率相同）

n:轉速z:發動機缸數

i:發動機沖程系數k:諧波次數（階次數）f:噪聲頻率耐久性噪聲排放振動背壓、功率損失排氣系統性能指標排氣系統開發的難點（后面介紹）1mairbornenoiseTestbedsetupDefinitionof?envelopebox“1mdistanceformicrophoneson TopSide LHS RHS FrontSide

Averagingofall4microphonesresultsin1mairbornenoiselevel2.0TCIacousticassessment發動機噪聲測試不同噪聲水平的噪聲構成Standardis80dB(A):exhaustnoise,enginenoiseStandardis77dB(A):exhaustnoise,intakenoise,enginenoiseStandardis74dB(A):exhaustnoise,intakenoise,tire-roadnoise,enginenoiseStandardis71dB(A):tire-roadnoise,exhaustnoise,enginenoise,intakenoise

進氣系統噪聲開發TURBONOISEDAMPERDUCTWITHINTEGRATEDRESONATOROR?WAVECOMPLETELINEWITHRESONATOR&POROUSDUCT1、國外車型各種消聲結構Admissionline:filter&hosesASTRA:Diesel&GasolineenginesFilterYarisGasoline&DieselCorollaGasolineAvensisGasoline&DieselVECTRA&SAAB9.3:Diesel&gasolineenginesFlexibleelbowDecouplingelementCleanairshellFilterDirtyairshellFilterconnectionFlexibleelementResonatorOrificeExampleJaguar(美洲虎）X150AirInductionsystemShanghaiGML850AirInductionSystemProd.Location:Shanghai,ChinaProcess :SnapfitdesignS.O.P. :02/2006AnnualVolume:110,000IntegratedPlug-inMAFsensor2、目前我公司幾款車型進氣系統情況試驗后布置兩個諧振腔老狀態A21進氣系統更改后增加布置兩個諧振腔初期A15(BMW)進氣系統B11進氣系統在參考原車時就設計有諧振腔目前B14進氣系統試驗要求在此處再增加一個諧振管B11及B14進氣系統諧振腔S11沿用MATIZ進氣系統,設計有諧振腔空濾進氣噪聲問題1、目前各新開發車型進氣系統均未布置諧振腔消聲結構。2、開發過程中測試結果和提出的方案有時不是很準確，對優化帶來一定的困難。優化方案實施困難3、如何在設計階段預見性的提出一些解決措施和方法。4、如何提高正向開發能力（噪聲、模態、流場分析）耐久性噪聲防水振動流阻、功率損失進氣系統性能指標B

增加空濾器的體積（擴張式消聲）A改變進氣管的截面積進氣系統消聲方法C

增加諧振腔（管、室）LL’/λ=C/4FScVLc2R2RL’=L+0.85RK=2π/λR=10lg[1+1/4tan2kL’]L’=L+0.85RR=10lg[1+C2/4S02(?L’/S-C2/

?V)2]Z2VWhy?Ifasystemhaveseveralnoisepeaks,suchasat66.7Hz,100Hzand200Hz,threeresonatorscouldbeused.TheHelmholtz

resonatorfrequencydependsonVolume,necksectionareaandnecklengthIftheparametersarechanged,thetuningfrequencywillchangeD

如圖方式：對發動機功率損失最小進氣系統示意圖空濾容積的確定1、空濾容積:V=K*LK:經驗系數（4－5）L:發動機排量3、空濾的設計：

A、上下殼體進出管布置

B、進氣管直徑的確定（流速25m/s小于30m/s

）

C、引氣管口位置

D、濾芯的計算：濾芯過慮面積：Q=K*FQ:額定流量

K:流量系數（經驗值：0.03）F:有效過慮面積4、諧振腔的布置

諧振腔計算.xls5、空濾消聲量（傳遞損失）的估算（下頁)空濾擴張消聲器分析

如果在傳聲主管中插入一根面積擴張管或收縮管。設主管的截面積為S1，中間插管的截面積為S2，長度為L。這時插入損失為：

1、投射損失隨擴張比增多而增大。2、當sin(kl)=±1方程的根為：kl=(2n+1)π/2

時消聲量最大3、K=2πf/c

當S1=S3時，得到第一個公式S3擴張比對消聲量的影響流場分析振動模態分析噪聲計算(GT-POWERWAVE)進氣系統CAE分析進氣噪聲的優化進氣噪聲的測量及主觀評價噪聲頻譜分析確定進氣噪聲產生的原因（多種）布置諧振腔或1/4波長管諧振腔計算.xls樣件準備及驗證試驗布置確認及工裝樣件開發進氣系統的振動噪聲：不是主要的1、對佳景提供的數模進行分析，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試驗要求。3、空濾噪聲試驗結果（手工件）：加上200和300Hz的兩個諧振腔后，2000rpm以上的進氣噪聲平均下降2dB(A)，加上60Hz的諧振腔后，1800rpm的進氣噪聲峰值消除，峰值噪聲下降6dB(A)左右。（增加200Hz和60Hz的諧振腔大諧振腔小諧振腔進氣系統的噪聲優化案例排氣系統噪聲開發耐久性噪聲排放振動背壓、功率損失排氣系統性能指標排氣系統開發的難點

各款排氣系統參數對比.doc排氣系統開發（動力總成參數收集）排氣系統布置設計供應商初步確認工藝及背壓和噪聲布置修改確認及數據凍結提供發動機及附件系統，供應商匹配手工件試制及裝車驗證（尺寸、背壓、噪聲）提供車輛供應商走向修改和性能匹配奇瑞噪聲、背壓確認工裝樣件開發、OTS認可（B階段）排氣系統開發（動力總成參數收集）排氣系統布置設計消聲器初步選型(初步內部結構)及布置驗證CAE流場分析（背壓計算）GT-POWER(RICADO)聲學分析CAE排氣系統模態分析（約束、自由）手工件試制及消聲室臺架性能驗證（背壓、噪聲）工裝樣件開發、裝車尺寸確認奇瑞噪聲、背壓確認OTS認可（B階段）調整結構、供應商工藝確認NY排氣NVH1、目前排氣系統的開發流程

2、希望到達的開發流程

排氣系統消聲的方法赫爾姆茲消聲器（多級）擴張消聲?波長管吸聲材料（玻璃纖維）強度考慮消聲器手工計算不可能排氣系統消聲器的常見結構1、阻性消聲器（吸聲材料）

2、抗性消聲器（消聲結構）

3、主動和半主動消聲相關的資料排氣系統設計消聲器容積確定（估算、參考其他車型）初步的布置（消聲器選型）CFD流場分析（計算排氣背壓）A21排氣系統CFD計算報告.doc

muffler.ppt排氣噪聲計算（GT-POWER/WAVE)應用GT-Power優化發動機進排氣系統噪聲.pdf排氣系統模態分析（振動分析）A21排氣系統模態分析—培訓.doc

吊鉤位置的確定、吊鉤點振幅與頻率（確定吊耳參數）豪華車排氣吊鉤受力：高檔車2－4N

普通車10N手工樣件試制及臺架驗證及優化排氣系統噪聲開發中存在的難題消聲器內部結構的初步確定（用于流場和模態分析）。流場和模態分析已初具能力，聲學分析手段暫沒有。發動機排氣口空管的聲學頻譜獲得（用于聲學分析）。通用尺寸驗證檢具的設計和制作費用（提高樣件開發檢測能力）。噪聲試驗驗證的手段建立排氣系統噪聲的優化排氣噪聲的測量及主觀評價噪聲頻譜分析確定排氣噪聲產生的原因（多種）提供狀態好的車給供應商優化結構或者提出具體的方案給供應商進行更改樣件準備及驗證試驗工裝樣件更改進氣噪聲——和排氣一樣發動機和變速箱——不易分離可集體避之bodyEngine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化Atlowenginespeed,thecontrolvalve(red)isclosed.HighrestrictionunderlowflowconditionistocontrollowfrequencynoiseAtmiddletohighenginespeed,thecontrolvalve(red)isopened.Lowrestrictionunderhighflowconditionistominimizebackpressure控制閥控制閥一些噪聲優化控制結構Semi-ActiveMufflerInternalValveOutsideValvePass-ByNoiseEEC(EuropeEconomicCommittee)Standards1970:82dB197019741984199582807774dB(A)1974:80dB1984:77dB1995:74dBRequirementismorerestrictThedifferenceis8dBActually,morethan8dB(A)improvement,because:Vehicle’spowerisincrease,potentialnoiseishigherRoadsurfaceisimprovedUSAStandardsSAEJ1470SAEJ89678dB(A)forJ1470USArequirementislowerthanEuropeandJapanUSAstreetisfarawayfromresidentareasFordvehiclepass-bynoiseisusually72to74dB(A)NoiseSourcesofPass-ByNoiseTestingofPass-ByNoise10m10m10m10m10m10m7.5m7.5m>3m50m麥克風麥克風A-AB-BTestFieldInletPath:10mby3mOutletPath:10mby3mMainBody:20mby20m1Pass-BytrackTestingofPass-ByNoiseTimestobetested:Atleast4timesThedifferencebetweeneverytwotestsshouldbelessthan2dBMicrophoneLocation:Distancefromcenterline:7.5mTheheightfromground:1.2mRequirementofthetestfieldAcousticRequirement: noobjectswithin50mBackgroundNoise: 10to15dBlowerthanpass-bynoiseRoadCondition: Smooth,roadsurfaceerrorWeather: 00Cto400C;windspeed<5m/sTestingofPass-ByNoiseDifferentvehiclesarerequiredfordifferentspeedtoapproachthestartinglineUsually,AtstartinglineA-A: 50km/hr,WOTBetweenA-AandB-B: WOTAtendinglineB-B: releasethegaspedal不同噪聲水平的噪聲構成Standardis80dB(A):exhaustnoise,enginenoiseStandardis77dB(A):exhaustnoise,intakenoise,enginenoiseStandardis74dB(A):exhaustnoise,intakenoise,tire-roadnoise,enginenoiseStandardis71dB(A):tire-roadnoise,exhaustnoise,enginenoise,intakenoise

車外加速噪聲的研究AA’B