发动机进气系统声学性能优化设计技术研究

汽车进气系统开发探讨作者：施昭林杨悦易斌来源：《科技探索》2013年第09期中图分类号：U461 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）09-0372-02摘要：本文对汽车发动机进气系统的现状和在设计中的三种重要性能的影响因素进行了分析。

关键词：汽车发动机进气系统性能开发1、前言发动机是汽车的心脏，而进气系统是汽车发动机的“门户”，因而进气系统是整车开发过程中极其需要重视的子系统。

本文下面将进行阐述。

2、进气系统现状及面临问题为应对激烈的市场竞争，汽车制造企业在应用新技术上想尽了办法，在作为汽车心脏的发动机上更是花了大力气。

事实证明，先进发动机技术的应用在汽车节能、环保开发中起着决定性的作用。

目前主要的发动机新技术包括增压、缸内直喷、进排气气道优化设计、可变进气控制、废气再循环、减磨技术等。

新技术的应用提高了发动机的性能，满足了不断提高的法规要求，但也不同程度地增加了发动机成本。

由此，低的成本增加带来高的发动机性能提升逐渐引起人们的关注。

比如：进排气气道优化设计，特别是进气道优化设计，可以以较低的成本增加甚至是零成本增加大幅提升发动机的性能，改善发动机的排放与油耗。

作为新型小排量发动机开发新技术，为国内发动机厂广泛采用。

近几年随经济的发展，汽车作已经成为人们的代步工具，越来越多的汽车导致道路拥挤、城市交通不堪重负，堵车现象时常发生，使得发动机更多时间工作在中低转速范围内。

而传统发动机进气系统设计主要注重发动机高速性能，根本无法适应当前整车的动力需求，有的还致使整车的部分工况恶化。

所以说，发动机进气系统优化设计，必须兼顾发动机中低速性能。

化油器发动机的空气和燃料是在进气系统前端开始预混合的，进气系统气道的结构对油气混合有很大的影响，特别是气道的长度影响更甚。

在工作条件发生变化时，进气系统气道上附着的油膜也随之改变，导致燃烧效果不良，性能降低、排放恶劣。

为了缓解这种影响，采用一般采用短而直的气道，这种设计结构对发动机高速性能影响不大，但也无法利用进气道波动效应来提升中低转速的性能。

汽车进气系统开发探讨摘要：本文对汽车发动机进气系统的现状和在设计中的三种重要性能的影响因素进行了分析。

关键词：汽车发动机进气系统性能开发1、前言发动机是汽车的心脏，而进气系统是汽车发动机的“门户”，因而进气系统是整车开发过程中极其需要重视的子系统。

本文下面将进行阐述。

2、进气系统现状及面临问题为应对激烈的市场竞争，汽车制造企业在应用新技术上想尽了办法，在作为汽车心脏的发动机上更是花了大力气。

事实证明，先进发动机技术的应用在汽车节能、环保开发中起着决定性的作用。

目前主要的发动机新技术包括增压、缸内直喷、进排气气道优化设计、可变进气控制、废气再循环、减磨技术等。

新技术的应用提高了发动机的性能，满足了不断提高的法规要求，但也不同程度地增加了发动机成本。

由此，低的成本增加带来高的发动机性能提升逐渐引起人们的关注。

比如：进排气气道优化设计，特别是进气道优化设计，可以以较低的成本增加甚至是零成本增加大幅提升发动机的性能，改善发动机的排放与油耗。

作为新型小排量发动机开发新技术，为国内发动机厂广泛采用。

近几年随经济的发展，汽车作已经成为人们的代步工具，越来越多的汽车导致道路拥挤、城市交通不堪重负，堵车现象时常发生，使得发动机更多时间工作在中低转速范围内。

而传统发动机进气系统设计主要注重发动机高速性能，根本无法适应当前整车的动力需求，有的还致使整车的部分工况恶化。

所以说，发动机进气系统优化设计，必须兼顾发动机中低速性能。

化油器发动机的空气和燃料是在进气系统前端开始预混合的，进气系统气道的结构对油气混合有很大的影响，特别是气道的长度影响更甚。

在工作条件发生变化时，进气系统气道上附着的油膜也随之改变，导致燃烧效果不良，性能降低、排放恶劣。

为了缓解这种影响，采用一般采用短而直的气道，这种设计结构对发动机高速性能影响不大，但也无法利用进气道波动效应来提升中低转速的性能。

随着电子技术的广泛应用以及排放法规的日益加严，电控燃油喷射系统逐步取代了化油器，电喷系统的喷油器基本上设计在进气歧管支管或缸盖进气道上方，距离进气门较近。

汽车动力系统噪声与振动控制技术研究汽车动力系统噪声与振动控制技术研究汽车是现代社会不可或缺的交通工具，而汽车动力系统噪声和振动问题一直是制约汽车行驶舒适性和安全性的因素。

因此，汽车动力系统噪声和振动控制技术的研究一直是汽车工业领域的热点之一。

汽车动力系统噪声和振动的来源主要包括发动机、变速器、传动轴、驱动桥等部件。

这些部件在运转过程中会产生各种噪声和振动，其中发动机是主要的噪声和振动源。

发动机的噪声和振动主要来自于燃烧过程、气门机构、曲轴连杆机构、活塞环等部件的运动。

为了控制汽车动力系统的噪声和振动，目前主要采用以下几种技术：1. 声学设计技术声学设计技术是通过优化汽车发动机和车身的结构设计来降低噪声和振动。

例如，在发动机的进气和排气系统中加装消音器、在发动机周围安装隔音材料等措施可以有效地降低发动机的噪声和振动。

2. 主动噪声控制技术主动噪声控制技术是通过在汽车内部安装传感器、控制器和扬声器等设备来实现噪声的反相干涉，从而达到降低噪声的目的。

这种技术可以有效地降低低频噪声，但对高频噪声的控制效果较差。

3. 振动控制技术振动控制技术是通过在汽车结构中安装减振器、阻尼器等装置来消除振动。

例如，在发动机和变速器之间加装减振器、在车身结构中加装阻尼材料等措施可以有效地降低汽车的振动。

除了以上技术外，还有一些新兴的技术正在逐渐应用于汽车动力系统噪声和振动控制中，如无源噪声控制技术、智能材料技术等。

无论采用哪种技术，汽车动力系统噪声和振动控制都需要进行精确的测试和分析。

目前，常用的测试方法包括模态分析、频响分析、传递路径分析等。

这些测试方法可以帮助工程师了解汽车动力系统中各部件的振动特性，进而优化设计和控制方案。

总之，汽车动力系统噪声和振动控制技术是汽车工业领域中不可或缺的一部分。

随着科技的不断进步，相信未来会有更多更先进的技术被应用于汽车动力系统噪声和振动控制中，为人们创造更加舒适、安全的出行环境。

降低发动机进气系统噪声的研究现代汽车发动机进气系统的噪声是一个重要的问题，尤其是在高压缩比和高转速的情况下，会造成相当大的噪声污染。

高噪声不仅会影响乘车者的舒适性，也会降低发动机的性能和工作效率。

为了降低发动机进气系统的噪声，许多研究人员对此进行了广泛的研究。

降低噪声的主要方法有两种，一种是通过外部隔音，另一种是通过内部减震和降噪。

在外部隔音方面，最重要的是减少发动机与驾驶室之间的传声。

这可以通过使用隔音材料和空气隔音系统来实现，从而显著降低汽车内部噪音水平。

在内部减震和降噪方面，主要有以下几种方法：第一种是优化进气系统的设计。

优化进气总成的设计可以降低气流的涡流噪声和气体压力扰动噪声。

具体来说，可以采用光滑的气道设计、优化进气系统的截面和曲率，以及增加缓解噪声的附加装置等。

第二种是降低进气中的噪声。

对于发动机进气系统来说，如果空气通过空气滤清器和进气歧管时发出噪音，则可以降低这些部件的噪音水平。

具体来说，可以优化空气滤清器的设计，减少噪音的产生和传播，或者使用音频缓冲器来吸收噪音。

第三种是改善发动机的机械结构。

我们知道，某些发动机结构（如吸气阀门，进气歧管等）会产生噪音。

在这种情况下，可以通过缓冲、吸声等方法降低噪声。

具体来说，可以使用吸波材料、减震垫等附加装置来降低噪声。

总之，在研究发动机进气系统的噪声减少方面，需要对汽车的全局噪声情况进行综合考虑，进行全面的设计和优化，以便在尽可能降低噪声的同时保证汽车的性能和安全。

在今后的研究中，可以通过特定的模型和试验，进一步改善和优化发动机进气系统的噪声问题。

除了上述方法，还有其他一些较为高级的技术可以用于降低发动机进气系统噪声。

例如，一些研究人员使用被动和主动降噪系统来降低进气噪声。

被动降噪系统通常使用吸声材料和隔音设备来吸收和隔离噪声。

而主动降噪系统则利用扬声器和与发动机相关的传感器来检测和产生反向声波，从而抵消噪声。

此外，还可以使用CFD仿真技术来优化发动机进气系统的噪声，以确保气道的光滑度并减少气流噪声。

汽车发动机进气系统降噪设计与优化汽车是现代交通工具的代表之一，而发动机作为汽车的核心部件之一，承担着驱动车辆的重要任务。

然而，随着汽车的普及和城市化的发展，交通噪音成为了不可忽视的问题。

其中，发动机噪音是影响汽车噪音水平的主要来源之一。

因此，如何降低汽车发动机的噪音，提升驾乘舒适性，已经成为汽车工程领域的热门研究方向之一。

现代汽车发动机通常采用内燃机的原理，其工作过程中会产生各种形式的噪音。

其中，排气噪音和进气噪音是最为显著的两种。

而进气系统的噪音主要来自空气通过进气道进入发动机时的喷胶催化燃烧和涡流噪声。

为了降低进气系统的噪音，工程师们采取了一系列的设计和优化措施。

首先，设计合理的进气道结构是降低噪音的有效方法之一。

进气道的长度、截面形状和材料的选择都会直接影响噪音的传输和衰减。

一般来说，较长的进气道可以通过增加传输路径来减弱噪音传播；不规则形状的进气道可以通过折射、散射等方式来降低噪音的能量；而选用有良好消音性能的材料，如吸音材料和隔音材料，可以有效地减少噪音的产生和传播。

其次，优化进气道的导流和流场分布可以减少涡流噪声的产生。

在进气系统中，空气流动会产生涡流，并伴随着噪音的产生。

通过优化进气道的导流结构和流场分布，可以减少涡流噪声的形成和传播。

例如，在进气道的入口处设置进气导流罩，可以使气流更加平稳地进入发动机，减少涡流的产生，从而降低噪音。

此外，选择合适的进气口形式也是降低进气系统噪音的一项重要措施。

集中式进气口和分散式进气口是常见的两种进气口形式。

前者通常采用开放式进气口，噪音较大；而后者则采用封闭式进气口，噪音较小。

通过合理选择进气口形式，可以在保证进气量的同时降低噪音。

最后，在进气系统中使用消声器是一种常见的噪音控制方法。

消声器是一种利用欧拉方程和混合音频技术来消除声音的装置。

在进气管道中安装消声器，可以通过反射、吸收和散射等方式将噪音分解和消除，从而降低发动机进气系统的噪音水平。

汽车发动机排气系统的设计与优化随着现代社会的快速发展，汽车成为人们生活中不可或缺的一部分。

而汽车发动机作为汽车的核心部件，其排气系统的设计与优化显得尤为重要。

本文将探讨汽车发动机排气系统的设计与优化，旨在提高汽车的性能、减少污染物排放并增加燃油经济性。

一、排气系统的组成汽车发动机排气系统主要由排气管、催化转化器和消声器组成。

排气管将废气从发动机引导到后方，催化转化器通过催化剂的作用将废气中的有害物质转化为无害物质，而消声器则通过降低排气噪音提高驾乘舒适性。

二、排气系统的设计原则1. 管径与长度的设计排气管的管径和长度对发动机性能有着直接影响。

合适的管径和长度能够减小排气压力损失，提高排气流动效率，并使发动机爆发力更加强劲。

这需要根据发动机的转速范围和扭矩曲线进行合理的匹配。

2. 配气时间与排气脉冲的匹配发动机的排气脉冲与排气管的设计密切相关。

排气脉冲的产生与汽缸爆燃顺序和工作循环有关，而正确匹配排气管的长度和直径可以使排气脉冲的反射与吸入门的打开时间相吻合，最大程度地提高进气效率。

3. 系统的阻尼与减震排气系统中的消声器起到了阻尼和减震的作用，能够降低噪音和振动对车辆的不良影响。

消声器的设计需要考虑到噪音的频率和幅度，以达到最佳的消音效果。

4. 污染物的净化与转化催化转化器在排气系统中起到了重要的作用，它能够将废气中的一氧化碳、氮氧化物和有害氢化合物转化为二氧化碳、氮气和水，减少对环境的污染。

催化转化器的材料选择和设计需要考虑到转化效率、工作温度和对发动机性能的影响。

三、排气系统的优化方法1. 材料的选择与轻量化设计目前，许多排气系统的零部件使用不锈钢或铁铝合金材料，以提高耐腐蚀性和耐高温性。

而轻量化设计则可以减少排气系统的重量，降低整车的油耗，并提升悬挂系统的响应速度和车辆的操控性能。

2. 流体动力学模拟与优化通过流体动力学模拟软件对排气系统进行优化设计，可以准确分析每个部件的流量、压力损失和排气流动，从而提前发现潜在问题并进行改进。

提高汽车发动机效率的技术研究在现代社会，汽车已经成为人们日常生活中不可或缺的交通工具。

然而，随着社会的发展和人们对环境保护意识的不断增强，如何提高汽车发动机效率成为了汽车技术领域的一个热门话题。

本文将从发动机燃油系统、空气进气和排气系统、双离合器等多个方面介绍提高汽车发动机效率的技术研究。

1. 发动机燃油系统燃油系统是发动机中重要的一个部件，其主要功能是为发动机提供所需燃油。

目前，汽车发动机燃油系统主要可分为三种类型：化油器系统、点火喷油系统和直喷系统。

化油器系统是较早期的燃油供给系统，其原理是将液态燃油与空气混合形成可燃气体，通过进气道输送至发动机燃烧室。

该系统最大的问题是混合气的浓度无法精确调节，不能满足发动机的不同工况需求。

目前，汽车化油器系统已经逐渐被点火喷油系统代替。

点火喷油系统是一种通过电子控制的喷油器向气缸内直接喷油的燃料供给系统。

相对于化油器系统，点火喷油系统能够精确调节混合气浓度，减少燃油浪费和排放物污染。

直喷系统是汽车发动机燃油系统的一种新型形式。

该系统通过高压泵将燃油直接喷入气缸内，从而提高燃油利用率，同时减少对环境的污染。

与点火喷油系统相比，直喷系统的燃油喷射量更准确，相对应的可以得到更高的燃油效率。

2. 空气进气与排气系统发动机空气进气和排气系统的设计也是影响发动机效率的重要因素。

空气进气系统的主要任务是将清洁的空气输送到燃烧室中。

与传统的空气滤清器相比，高效空气滤清器能够提高汽车发动机的性能和燃油经济性。

排气系统是将发动机燃烧产生的废气排出，其对发动机的性能和排放都具有重要影响。

目前，高效排气系统采用降低排气管的排气压力、采用不锈钢材质、使用变量声学控制等方式来改善空气的流通和降低噪音，提高发动机效率。

3. 双离合器自动变速器中的双离合器技术是当前汽车技术海洋中一种非常先进的技术，它除了可以提高汽车的动力性能和经济性，还可以降低排放量。

双离合器技术的原理是将离合器系统分为两个独立的部分，其中一个负责1、3、5档，另一个则负责2、4、6档。

872023/06·汽车维修与保养栏目编辑：高中伟 ******************职教园地文/河南 张锐 张涛 冯世杰 郭一鸣 张鑫宇目前，国家法令法规对车辆噪声控制的要求愈来愈严格。

以传统发动机为动力的汽车噪声，首要噪声源之一是发动机进气系统，发动机进气系统也是当前汽车降噪的首要对象之一。

进气系统噪声作为发动机运转中的首要噪声源，已引发了NVH工程师的关注。

为了削减进气系统在发动机运行时的噪声，必须在进气系统中安装几个消音器元件，如赫姆霍兹消音器、1/4波长管等。

一、进气系统消音元件的特性分析1.1/4波长管的声学分析1/4波长管一般安装在汽车发动机进气系统的进气管上。

如图1所示，主管内的声波进入分支管时，出口端被关闭，声波反射，部分频率的声波被主管反射后，相位与主管内的同频声波偏移或反转，声压部分或全部抵消，实现几个频带的噪声控制效果。

图1 1/4波长管结构示意图1/4 波长管的传递损失可由下式进行计算：(1)式中：m —旁支管与主管截面积的比值；L—旁支管的长度；—声源的波长。

从上述公式可以看出，固定旁路长度为L 时，传输损失仅与旁路和主管横截面积之比m 有关，横截面积之比越大，传输损失越大。

在式(1)中，若比值m 固定，则当(n 为大于10的整数)时，1/4波长管的传递损失TL 最大，此时，1/4波长管的旁支管长度为：(2)当在n =1的情况下，旁路管的长度最小，并且可以安装在紧凑的空间里。

此时，旁路管的长度是声源发出声波波长的1/4。

式(2)得到的1/4波长管的峰值频率为：(3)式中:c—声速。

在实际应用中，可以设置在机舱内的备用空间是有限的，1/4波长管不应过长，因此通常用于控制高频噪声。

2.赫姆霍兹消音器特性分析赫姆霍兹(Helmholtz)消音器也是发动机进气系统应用最早、最广泛的消音器之一，赫尔姆霍兹消音器从一个容积室通过一个分流管连接到主管道，在结构上被分类为旁路分路消音器。

航空发动机的声学特性与降噪技术研究航空发动机作为现代飞行器的核心部件，为飞机提供了强大的动力。

然而，其运行过程中产生的噪声却成为了一个不可忽视的问题。

航空发动机的噪声不仅会影响乘客的舒适度，还可能对周边环境造成严重的噪声污染。

因此，深入研究航空发动机的声学特性以及降噪技术具有重要的现实意义。

航空发动机的噪声来源较为复杂，主要包括风扇噪声、压气机噪声、燃烧室噪声、涡轮噪声以及喷流噪声等。

风扇噪声通常是由于叶片与气流相互作用而产生的，尤其是在高速旋转时，气流的不稳定流动会引发强烈的噪声。

压气机噪声则主要源于叶片的周期性扰动以及气流在压气机内部的复杂流动。

燃烧室中的燃烧过程不稳定性以及高温高压气体的快速膨胀也会产生噪声。

涡轮噪声与叶片的高速旋转以及气流的冲击有关，而喷流噪声则是由于高速喷出的气流与周围大气相互作用所导致。

这些噪声具有不同的频率和幅度特性。

例如，风扇噪声往往在低频段较为显著，而涡轮噪声则在高频段表现突出。

不同类型的发动机，其声学特性也存在差异。

涡扇发动机由于风扇直径较大，风扇噪声相对较为明显；而涡喷发动机则由于喷流速度高，喷流噪声更为突出。

为了降低航空发动机的噪声，科研人员和工程师们开展了大量的研究工作，开发出了多种降噪技术。

在设计阶段，通过优化发动机的结构和气动布局，可以从源头上减少噪声的产生。

例如，采用先进的叶片设计，如掠形叶片、宽弦叶片等，可以改善气流的流动状态，降低叶片与气流相互作用产生的噪声。

优化风扇和压气机的级间匹配，减少气流的分离和漩涡，也能有效降低噪声。

声学衬垫技术是一种常用的降噪手段。

在发动机的内部表面，如进气道、风扇涵道等部位，安装具有吸声性能的声学衬垫。

这些衬垫通常由多孔材料或多层结构组成，能够有效地吸收噪声能量，从而降低噪声的传播。

主动降噪技术是近年来发展迅速的一种方法。

通过在发动机内部或外部布置传感器和作动器，实时监测噪声信号，并产生与之相反的声波，从而实现噪声的抵消。

Internal Combustion Engine &Parts0引言汽车废气涡轮增压器利用发动机排气能量带动涡轮叶片转动，使同轴的压气机叶片同步转动并且压缩进气空气，增大进气压力，从而增加发动机进气量，进而提高发动机功率。

涡轮增压技术既可以减少污染物的排放，又可以提高发动机功率节约能源，因此被广泛运用与汽车发动机上[1]。

由于增压器的引入，也带来了一些NVH 问题，王钦庆对几种常见涡轮增压器噪声进行了详细的阐述，刘丽媛对增压器噪声控制与进气系统消声器设计进行了研究。

多数情况下，随着增压器介入后，增压器后管内压力迅速升高，当急收油门时，管路内压力无法释放，节气门和压气机叶片势必受到高压气体冲击，会有一定程度的损坏。

因此，引入泄气阀这一结构，很好的将增压管路内气体泄掉，由于泄气阀的引入，带来了泄气声品质问题，是当前增压进气系统常见的问题。

郑超等对某增压汽油机RCV 泄气声进行了优化，采用了试验仿真结合的方法进行设计消声器[2]。

本文通过车内及进气口泄气声频率特性的识别，针对频率设计进气管路宽频消声器，达到优化泄气声的目的。

1消声器设计原理消声器可被分为三大类，主要是主动消声器、被动消声器和半主动消声器，应用较为广泛的是被动消声器。

主要的被动消声器包括扩张消声器、赫姆霍兹消声器和1/4波长管等。

这些元件使得一些频率的声波通过，同时也阻止了另一些频率的声波传递，这样就起到了消声器的效果[3]。

本文设计的是一种扩张消声器，声波经过扩张消声器时，声阻抗发生明显变化，将部分能量反射回声源，使传递声能减少。

评价消声器性能的参数是传递损失，传递损失（TL:Transmission Loss ）表明声音经过消声元件后能量的衰减，即入射声功率级L Wi 和透射声功率级L Wt 的差值，通常情况下我们认为传递损失值越大，消声器效果越好。

扩张消声器的传递损失计算公式为：（1）（2）式中：D 是扩张器的直径、d 是管道直径，L 是扩张腔器的长度，λ是波长。