汽车进气系统的降噪优化设计

摘要：随着汽车保有量大幅度增加，噪声污染问题日渐加重，如何高效控制汽车噪声已成为社会大众关注的热点话题。因此，本文从不同角度入手客观阐述了汽车进气系统的降噪优化设计，科学控制噪声的同时最大化提高汽车乘坐舒适度，同步实现车辆运行的经济、社会以及生态效益战略目标。

引言

在绿色、环保、低碳等理念作用下，我国进一步优化完善了在汽车噪声控制方面颁布的法律法规、制度条例等。汽车噪声源体现在多个方面，发动机噪声、轮胎噪声、进排气噪声等，而进气系统是汽车发动机运行中的主要噪声之一，由于该噪声源和车厢之间的距离特别近，对乘坐舒适度有着较大的影响，要在综合分析进气系统噪声基础上通过多样化路径进行有效降噪设计，将整车噪声有效控制在规定范围内，在解决噪声污染问题中提升汽车进气系统运行安全性、稳定性以及经济性。

1 汽车进气系统

进气系统是汽车运行中必不可少的组成要素，而进气系统的组成元素并不单一，进气导流管、中冷管路、空气滤清器。汽车进气系统运行中能够及时向发动机传输干燥度、清洁度等较高的空气，有效防止进入到发动机燃烧室中的空气中有着大量杂质、大颗粒粉尘等，从根本上降低汽车发送机运行中异常磨损程度。与此同时，降噪也是汽车进气系统的关键性功能，进气噪声的影响较大，汽车进气系统和发动机功率、噪声品质、乘车舒适程度等有机联系，要对汽车的进气系统进行合理化降噪设计，高效控制产生的噪声，从根本上最大化提高整车的NVH性能，更好地发挥进气系统多样化功能作用，提高汽车运行效益。

2 汽车进气系统的降噪优化设计分析

2.1 整车的NVH测试分析

整车的NVH测试分析是汽车进气系统降噪优化设计的首要前提，明确汽车加速运行中噪声超标的关键性噪声源。由于汽车发动机运行中噪声降低的可能性不高，可以将辅助消声器合理加装在进气管口、排气管口的相关位置，在科学测试基础上有效分析整车NVH。转速范围为1500-3500r/min的时候，在汽车进气管加辅助消声器功能作用下，驾驶员右耳处的噪声明显降低，即3-5dB，还有着较大的改进潜力，可以将产生的噪声进一步降低。与此同时，在车辆加速过程中，驾驶员右耳处的噪声也有所降低，但转速范围为1500-2500r/min的时候，降低的噪声只有1-2dB。相应地，图1便是汽车进气管加辅助消声器以及原方案噪声比较结构图。

2.2 汽车的进气系统降噪优化设计

2.2.1 调整进气口噪声源与驾驶室的距离

在把握汽车进气系统特征、功能、噪声等过程中坚持具体问题具体分析、一切从实际出发等原则，根据当下汽车噪声范围以及控制要求、标准等，从不同角度入手深入探究进气系统降噪优化设计思路、方法，在比较、分析中明确最佳设计方案，规范化指导进气系统的降噪优化设计。在此过程中，改进汽车进气系统整体结构是降噪优化设计的关键，要全方位、多层次解剖汽车的进气系统结构，以噪声为切入点，明确进气系统运行中存在的问题。具体来说，汽车进气口的噪声源和汽车驾驶室之间的距离特别近，是驾驶室噪声分析中不可忽视的重要方面，要根据车辆各方面实际情况，对进气口噪声源进行合理化调整，在保证汽车进气系统功能作用顺利发挥的基础上让其尽可能远离驾驶室，在一定程度上降低驾驶室产生的噪声。

图1 汽车进气管加辅助消声器以及原方案噪声比较结构图

2.2.2 优化进气口位置，延长进气管，加大消声的面积

在降噪优化设计过程中，分析汽车发动机舱的空间位置，准确把握大小的同时优化进气系统结构，可以将进气口设在发送机前部合理位置，促使进气系统运行过程中传输到驾驶室的噪声最小化，当然，进气口所处位置必须保证气体温度不高，发动机有着较高的燃烧率。与此同时，针对各方面实际情况，适当延长汽车的进气管，也可以适当加大对应的消声容积，在提高进气系统整体性能过程中达到降噪的目的。

2.3 汽车的进气系统降噪优化设计验证与改进

2.3.1 汽车的进气系统降噪优化设计验证

降噪优化设计验证是保证汽车进气系统噪声控制在规定范围内以及各方面性能是否达标的关键点。在此过程中，加工快速成型件装车测试，以加速度为切入点，在验证噪声大小过程中明确汽车的进气系统结构性能，在试验验证中发现汽车加速度的时候，噪声声压级达到72.5dB，满足我国在汽车噪声控制方面提出的具体要求，即不超过74dB，表明在进气管延长、消声面积扩大等方法作用下汽车的进气系统得到明显改善。在此基础上，为了更加全面、深入了解进气系统改进以后，汽车整体加速度性能高低，开展合理化的汽车3档加速试验验证工作，对比、剖析改进前后汽车加速中进气消声器对驾驶室的噪声影响情况。相应地，图2便是改进前后汽车3档急加速中驾驶员右耳处的噪声对比结构图。

通过图2可以知道，进气系统改进之后，汽车不同转速下的噪声声压有着不同程度的降低，加速性能也有所提升。但转速范围为3000-3500r/min的时候，汽车进气系统的噪声声压出现峰值情况，车辆加速度性能有待进一步提升，需要在联系实际中以该转速范围为出发点，深层次改进进气系统的同时促使汽车加速NVH性能最大化提高。

2.3.2 改进

图2 改进前后汽车3档急加速中驾驶员右耳处的噪声对比结构图

经过改进后验证分析，汽车运行过程中在某一速度段，会出现噪声峰值情况，增加一个适宜的共振消声器是有效手段之一。与此同时，亥姆霍兹共振型消声器频繁应用到当下汽车中，包括1/4波长管，可以从根本上将汽车窄频带噪声消除。如果消除的是低频噪声，需要采用亥姆霍兹共振型消声器，1/4波长管主要用来消除高频噪声。针对这种情况，在改进过程中，可以针对汽车进气系统运行状态、性能以及转速范围为3000-3500r/min的时候噪声频率的分布情况，准确计算腔体体积的同时进行合理化有限元分析、验证，明确进气消声器的空间尺寸、集合形状等，规范化设置亥姆霍兹共振型消声器，在性能优化过程中确保该转速范围为3000-3500r/min的时候，汽车进气系统产生的噪声被控制在规定范围内。相应地，图3便是亥姆霍兹共振型消声器作用下不同谐振腔加速性能比较结构图。

图3 不同谐振腔加速性能比较结构图

3 结语

总而言之，噪声控制是新时代下汽车工业发展中不可忽视的重要方面，汽车进气系统设计必须满足进气、空气滤清、降噪等方面要求，要在客观剖析汽车进气系统中不断探索新思路、新路径，优化降噪设计的同时确保噪声达标，在降噪过程中提升进气系统整体性能，满足人们在车辆乘坐、性能等方面的客观要求，在提升汽车运行综合效益中全面推动我国汽车工业可持续发展。

作者：李峰；梁志涛

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