【摘要】：為了達(dá)到環(huán)境友好要求,降低機(jī)動(dòng)車尾氣污染物排放,國(guó)家機(jī)動(dòng)車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)苛,國(guó)家第五階段排放標(biāo)準(zhǔn)已于2017年1月1日開始實(shí)施,而更加嚴(yán)苛的國(guó)家第六階段排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入了制定階段,因此研發(fā)一套既滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn)又具有良好消聲性能的排氣系統(tǒng)是現(xiàn)階段學(xué)術(shù)界與工程界研究熱點(diǎn)。排氣系統(tǒng)主要功能是降低尾氣排放和降低排氣噪聲,為了滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn),排氣系統(tǒng)后處理元件和基本結(jié)構(gòu)都需要改變。本文以滿足國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)的排氣系統(tǒng)為研究對(duì)象,建立后處理元件理論消聲模型,分析其消聲性能,根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)聲源設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)冷端主消聲器。通過實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證理論消聲模型正確性,驗(yàn)證排氣系統(tǒng)是否滿足消聲要求。本文研究了四缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣聲源特性,在半消聲室中測(cè)量未安裝排氣系統(tǒng)狀態(tài)下的排氣噪聲,并與聲源端排氣壓力波動(dòng)進(jìn)行對(duì)比,研究發(fā)動(dòng)機(jī)聲源頻域特征,分析發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。研究了滿足國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)的排氣系統(tǒng)熱端部分消聲性能,基于平面波理論,使用傳遞矩陣方法,建立了熱端系統(tǒng)中各子單元傳遞矩陣模型,計(jì)算了氧化催化器(DOC)、選擇性還原器(SCR)和顆粒捕捉器(DPF)三個(gè)后處理元件傳遞損失,分析了后處理元件頻域內(nèi)消聲性能與特點(diǎn)。使用傳遞矩陣方法,將子單元傳遞矩陣串聯(lián)獲得排氣系統(tǒng)熱端傳遞矩陣模型,并計(jì)算傳遞損失,分析了熱端部分頻域消聲性能。搭建傳遞損失測(cè)試平臺(tái),測(cè)量氧化催化器(DOC)、顆粒捕捉器(DPF)和熱端部分傳遞損失,與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了理論消聲模型正確性。根據(jù)熱端系統(tǒng)消聲性能分析結(jié)果,結(jié)合柴油發(fā)動(dòng)機(jī)聲源特性,分析熱端系統(tǒng)在排氣系統(tǒng)中消聲貢獻(xiàn)以及存在風(fēng)險(xiǎn)的頻段,確定冷端消聲器設(shè)計(jì)目標(biāo)。根據(jù)消聲器目標(biāo)頻段設(shè)計(jì)出消聲器基本結(jié)構(gòu),使用GT-Power仿真軟件,建立消聲器模型,結(jié)合正交實(shí)驗(yàn)法,以傳遞損失仿真結(jié)果為評(píng)價(jià)指標(biāo),優(yōu)化消聲器主要參數(shù),達(dá)到了在目標(biāo)頻段消聲效果。結(jié)合熱端與冷端,完整的設(shè)計(jì)出一套滿足國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)四缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)。在半消聲室中進(jìn)行插入損失測(cè)量,測(cè)試結(jié)果表明,在發(fā)動(dòng)機(jī)各轉(zhuǎn)速下,排氣系統(tǒng)插入損失都超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),具有良好消聲效果。
【圖文】：

第二章 排氣系統(tǒng)與聲學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)章已經(jīng)介紹了國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程以及現(xiàn)在柴油車排氣系統(tǒng)的研究目標(biāo)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在排氣系統(tǒng)開發(fā)中需要針對(duì)的對(duì)象，以及在進(jìn)行聲學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)經(jīng)過多年的發(fā)展與研究排氣系統(tǒng)的研發(fā)與評(píng)價(jià)已經(jīng)形成六標(biāo)準(zhǔn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣聲源插入損失定義，插入損失大小由排氣系統(tǒng)消聲性能與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣聲源同時(shí)決有不同聲源特性，因此針對(duì)不同發(fā)動(dòng)機(jī)需要設(shè)計(jì)不同排氣系統(tǒng)以滿足插入損統(tǒng)設(shè)計(jì)之前需要進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)聲源分析，下面對(duì)本文所研究發(fā)動(dòng)機(jī)聲源進(jìn)行分采用測(cè)量方法獲得發(fā)動(dòng)機(jī)聲源。在半消聲室中用與排氣系統(tǒng)長(zhǎng)度相等，出口替排氣系統(tǒng)，連接在排氣總管后端，在管口處布置聲壓傳感器，測(cè)量各特定由于直管中沒有任何消聲結(jié)構(gòu)，近似認(rèn)為聲音在管中沒有衰減，，管口噪聲可特性。按照 GB-T4759-2009《內(nèi)燃機(jī)排氣消聲器測(cè)量方法》測(cè)試尾管口輻射況如下圖所示

上部分為排氣系統(tǒng)入口端壓力頻域瀑布圖，下部分為尾管口聲壓頻域瀑布圖深代表幅值越大。從圖中可以看出，第 2、4、6 階階次成分對(duì)整體能量貢獻(xiàn)很突出，間 900rpm-3400rpm 內(nèi)，2、4、6 階階次頻率在 360Hz 以下，因此階次噪聲主要貢獻(xiàn)低通過以上對(duì)排氣噪聲中頻率成分分析可以發(fā)現(xiàn)，在發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)間，頻率較低的始終會(huì)有明顯貢獻(xiàn)，而階次噪聲頻率分布在低頻段，本文將針對(duì)排氣系統(tǒng)的低頻消聲分析，主要針對(duì)包括階次噪聲的 1000Hz 以內(nèi)的頻段2 國(guó)六柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)基本構(gòu)造排氣系統(tǒng)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)后端，包括從歧管后端到尾管間的各個(gè)部件。柴油車排氣系統(tǒng)：前管、波紋管、催化器、尿素噴射裝置、消聲器、尾管以及用于部件連接的法蘭和安裝的吊鉤等部件。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，尾氣經(jīng)過前管進(jìn)入排氣系統(tǒng)，先后經(jīng)后處消聲裝置進(jìn)入尾管，排到大氣中。尾氣在排氣系統(tǒng)中從前往后溫度越來(lái)越低，所以在氣體溫度呈由高到低的梯度，一般將前端裝有尾氣后處理裝置部分熱端，后部分溫度域稱為冷端，冷端主要功能是降低排氣噪聲。如圖 2.5 所示。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U464.134.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2685624