李明珠 王暉 閆立濱

（華晨汽車工程研究院NVH工程室）

2.3 進(jìn)氣系統(tǒng)旁支消聲元件設(shè)計(jì)

為了更好地尋找各階次中人耳能夠聽到的較大能量峰值，將進(jìn)氣口噪聲聲壓級(jí)進(jìn)行A計(jì)權(quán)處理，并將其與目標(biāo)線進(jìn)行對比，如圖10所示。

將測試結(jié)果中各階次峰值的轉(zhuǎn)速及頻率特性進(jìn)行歸納，如表1所示。從表1可以看出，基礎(chǔ)方案的進(jìn)氣口噪聲中低頻能量主要集中于117，260，360 Hz3處。

表1 階次峰值的轉(zhuǎn)速及頻率特性Hz

2.3.1 設(shè)計(jì)消除117 Hz噪聲的赫姆霍茲消聲器

旁支消聲器是抗性消聲器。當(dāng)聲波傳到旁支消聲器后，第1部分聲波被反射回主管形成反射波，第2部分聲波繼續(xù)在主管傳播形成透射波，第3部分聲波進(jìn)入旁支消聲器。消聲器內(nèi)某些頻率的反射聲波與主管的入射聲波相位相反，2個(gè)聲波相互抵消，形成一個(gè)聲壓的節(jié)點(diǎn)或者使得入射波的波幅降低。

赫姆霍茲消聲器一般是由一個(gè)具有一定容積的腔室和一根連接管組成。當(dāng)聲抗為0時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到共振。通過分析在交界處的壓力和速度邊界條件，可以得到噪聲傳遞損失。

對于117 Hz噪聲問題，選擇使用赫姆霍茲消聲器1進(jìn)行消聲。結(jié)合該車型實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)艙空間條件，設(shè)計(jì)該共振腔的基本參數(shù)為：腔體容積5 L；連接管口徑0.045m；連接管長度0.05m。經(jīng)計(jì)算，該赫姆霍茲消聲器1消聲主頻為116.7Hz，其噪聲傳遞損失峰值為34.67dB。

2.3.2 設(shè)計(jì)消除260 Hz噪聲的赫姆霍茲消聲器

同理于2.3.1小節(jié)，對中心頻率為260 Hz的噪聲同樣選擇設(shè)計(jì)一個(gè)赫姆霍茲消聲器2，具體參數(shù)為：腔體容積1.2 L；連接管口徑0.04 m；連接管長度0.025 m。經(jīng)計(jì)算，赫姆霍茲消聲器2消聲主頻為260.3 Hz，其噪聲傳遞損失峰值為45.49 dB。

2.3.3 設(shè)計(jì)消除360 Hz噪聲的1/4波長管

1/4波長管是安裝在主管道上的一個(gè)封閉的管子，如圖11所示。當(dāng)聲波從主管道進(jìn)入旁支管后，聲波被封閉端反射回到主管，某些頻率的聲波與主管中同樣頻率的聲波由于相位相反而相互抵消，從而達(dá)到消聲目的。

這種旁支管的頻率只取決于管道的長度。管道越長，頻率越低。不同于117 Hz和260 Hz噪聲峰值，中心頻率為360 Hz的噪聲峰值其能量分布頻率帶寬較窄，加之其中心頻率偏高，很適于使用1/4波長管對其進(jìn)行消聲。所設(shè)計(jì)的1/4波長管參數(shù)為：管口徑0.04 m；管長度0.025 m。經(jīng)計(jì)算，其1階消聲主頻為358 Hz，噪聲傳遞損失峰值為51.2 dB。

最后，將上述設(shè)計(jì)的赫姆霍茲消聲器1，2及1/4波長管安裝于基礎(chǔ)進(jìn)氣方案上，如圖12所示。

對該進(jìn)氣系統(tǒng)的優(yōu)化方案再次進(jìn)行進(jìn)氣口噪聲2擋節(jié)氣門全開測試，并將測試結(jié)果的各階次成分與原基礎(chǔ)方案以及目標(biāo)線進(jìn)行對比。

優(yōu)化方案的進(jìn)氣口噪聲較基礎(chǔ)方案在2，4，6，8階都有極為明顯的下降，且原方案在117，260，360 Hz的峰值都得到了有效消除或衰減，如圖13所示。

進(jìn)而將進(jìn)氣系統(tǒng)優(yōu)化前后的駕駛室內(nèi)噪聲進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)在2 500～4 500 r/min范圍內(nèi)駕駛員位置右耳側(cè)A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)下降明顯，如圖14所示，以此驗(yàn)證了本次進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲優(yōu)化的有效性。

3 結(jié)論

文章通過對某2.4 L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)車型的進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)，系統(tǒng)地提出了進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)手段和優(yōu)化方法。

綜合管道聲學(xué)理論在內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)上的推廣應(yīng)用研究，采用四負(fù)載法，并結(jié)合傳統(tǒng)噪聲測試規(guī)范，成功地對2.4 L發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了進(jìn)氣聲源特性提取。再利用中低頻聲音平面波傳播模型，根據(jù)聲阻抗傳遞損失和波長相位疊加抵消原理，設(shè)計(jì)了空氣濾清器、2個(gè)赫姆霍茲消聲器及1/4波長管等消聲元件，最終將進(jìn)氣口噪聲控制在預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)以下，降低了加速過程中的車內(nèi)噪聲。

（續(xù)完）