基于試驗(yàn)設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化

基于試驗(yàn)設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)動(dòng)基于試驗(yàn)設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)動(dòng) 態(tài)優(yōu)化態(tài)優(yōu)化 本文簡要探討了管道聲學(xué)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(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的措施 目的在于進(jìn)一步 提高設(shè)計(jì)水平 在車輛中 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)是其主要的噪聲源之一 其產(chǎn) 生的噪聲很復(fù)雜 包含很多成分 其中 管口的噪聲是其重要 部分 現(xiàn)今 發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)仿生多匯集在一維聲學(xué)方面 無法將消聲的原件模型參數(shù)化 同時(shí)具備發(fā)動(dòng)機(jī)的仿真模型 如何在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上降低噪聲 就成為了設(shè)計(jì)人員 需要深入探究的事情 以下簡要針對其相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析 管道聲學(xué)的基本理論管道聲學(xué)的基本理論 汽車內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)主要是由消聲元件及管道兩部分 構(gòu)成的 部分從業(yè)者在對進(jìn)氣系統(tǒng)的聲學(xué)特性進(jìn)行設(shè)計(jì)期間 需要基于相應(yīng)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(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)傳播 所以 一般采用管道聲學(xué)的方法對進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行研究 通常 聲學(xué)方程為 其中 p 表示的是管道內(nèi)某一點(diǎn)的聲壓 x 表示 的是位置變量 c 表示的是在管道內(nèi)聲波傳遞的速度 t 表示的 是時(shí)間變量 四分之一的波長管四分之一的波長管 對于四分之一的波長管來講 其結(jié)構(gòu)較為簡單 所占據(jù)的 面積較小 壓力損耗較低 被廣泛使用在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)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(gè)密閉的管子 為了安裝方便 聲學(xué)仿真平臺聲學(xué)仿真平臺 依據(jù)車廠的需求 對某車輛噪聲進(jìn)行改進(jìn) 因?yàn)檫M(jìn)氣系統(tǒng) 的噪聲對車輛噪聲造成嚴(yán)重影響 并且汽車車身的密閉性同進(jìn) 氣系統(tǒng)的管出口位置存在緊密關(guān)聯(lián) 相關(guān)工作人員應(yīng)對發(fā)動(dòng)機(jī) 的進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化 然而發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)廠商無法提供仿真發(fā) 動(dòng)機(jī)的模型參數(shù)及物理參數(shù) 由現(xiàn)實(shí)出發(fā) 基于缺少發(fā)動(dòng)機(jī)仿 真模型的基礎(chǔ)上 使用無源法 創(chuàng)建進(jìn)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(jìn)氣系統(tǒng)的管 道及消聲元件的尺寸圖 通過相關(guān)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(dòng)形成聲學(xué)空濾器的模型 然后建立管 道的聲學(xué)模型及消聲器的聲學(xué)模型 將其進(jìn)行組合 第二 借助臺架實(shí)驗(yàn) 獲取同發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配的進(jìn)氣系統(tǒng)時(shí) 域信號 依據(jù)管道的聲學(xué)理論可以發(fā)現(xiàn) 假如一支管道一點(diǎn)的 壓力 則該點(diǎn)的聲壓即可通過計(jì)算得出 進(jìn)而利用聲壓級的方 法對噪聲施行預(yù)測 把進(jìn)氣系統(tǒng)出的壓力時(shí)域信號當(dāng)做進(jìn)聲口 確定其工作情況 第三 為了證實(shí)無源法預(yù)測的結(jié)果 在設(shè)計(jì)完成以后 需 要對發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算 分析 因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)為 四缸直列汽油機(jī) 進(jìn)氣系統(tǒng)的管口噪音以二階與四階為主 其 結(jié)果詳見圖 4 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn) 其一 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度小于 2800 轉(zhuǎn) 分時(shí) 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果同計(jì)算的結(jié)果相同 當(dāng)轉(zhuǎn)速超過 2800 轉(zhuǎn) 分 則實(shí)驗(yàn)的結(jié)果高于計(jì)算數(shù)值 造成此種情況的原因 在于實(shí)驗(yàn)結(jié)果容納了高速氣流及周期性噪聲兩部分內(nèi)容 但是 計(jì)算的結(jié)果僅容納了周期性噪聲一部分內(nèi)容 其二 對二階及 四階的成分所占比例進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn) 結(jié)果相對較高 區(qū)別是因 為實(shí)驗(yàn)同計(jì)算應(yīng)用的帶寬不同導(dǎo)致的 計(jì)算的數(shù)值僅包含單純 的二階或者四階內(nèi)容 其三 管口噪聲的二階及四階成分 實(shí) 驗(yàn)結(jié)果同計(jì)算結(jié)果的趨勢大致相同 由此可以看出 無源法能 夠被廣泛應(yīng)用 計(jì)算結(jié)果真實(shí) 可信 doe 分析分析 利用對車輛的噪聲實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn) 轉(zhuǎn)速超過 6000 轉(zhuǎn) 分時(shí) 車內(nèi)的噪聲并沒有實(shí)現(xiàn)樣車的水準(zhǔn) 從圖 4 中可以發(fā)現(xiàn) 在 6000 轉(zhuǎn) 分附近 氣流的高速流動(dòng)產(chǎn)生的噪聲占進(jìn)氣系統(tǒng)管口噪 聲的絕大分量 因?yàn)檐囕v內(nèi)部加裝阻性材料 所以進(jìn)氣系統(tǒng)的 噪聲被衰弱 從而導(dǎo)致摩擦噪聲的成本以高頻噪聲為主 一般 頻率同轉(zhuǎn)速的關(guān)系為 f 2n 60 其中 f 表示二階噪聲相應(yīng)的頻 率 n 表示發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 一般來講 影響四分之一波長管的損失參數(shù)約三個(gè) 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(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展 城市建設(shè)進(jìn) 程的逐步深入 人們的生活質(zhì)量及生活水平獲取了顯著提高 對發(fā)動(dòng)機(jī)的要求標(biāo)準(zhǔn)也越來越高 所以 相關(guān)工作人員應(yīng)不斷 提高自身的專業(yè)技能及綜合素養(yǎng) 細(xì)致對發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn) 行設(shè)計(jì)