【摘要】：噪聲污染與大氣污染、水污染是目前被世界所公認(rèn)的三大環(huán)境公害,嚴(yán)重影響著人們的正常生活,其中汽車(chē)噪聲已經(jīng)成為現(xiàn)代都市的首要噪聲源。面對(duì)日益嚴(yán)格的國(guó)家汽車(chē)噪聲法規(guī)和人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的對(duì)汽車(chē)噪聲控制的需求,發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲作為汽車(chē)噪聲的主要噪聲源之一,也越來(lái)越受到關(guān)注。本文研究工作結(jié)合工程項(xiàng)目中遇到的發(fā)動(dòng)機(jī)怠速噪聲過(guò)高、排氣消聲器功率損失過(guò)大的具體工程問(wèn)題,立足于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲控制,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲生成機(jī)理、控制方法以及數(shù)值仿真優(yōu)化方法進(jìn)行了深入研究。然后,利用GT-Power發(fā)動(dòng)機(jī)仿真分析軟件及其前處理工具GEM3D,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)及排氣消聲器進(jìn)行了建模仿真,并通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了模型校準(zhǔn),用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲的仿真優(yōu)化�；谝研�(zhǔn)的GT-Power仿真數(shù)模,通過(guò)對(duì)原機(jī)排氣噪聲仿真分析,發(fā)現(xiàn)原機(jī)怠速噪聲過(guò)高主要是由于排氣消聲器聲學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)匹配不合理造成的,進(jìn)而對(duì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲的關(guān)鍵因素進(jìn)行了深入分析。通過(guò)對(duì)消聲器多個(gè)基本消聲單元的連接結(jié)構(gòu)以及排氣溫度、排氣管道直徑和排氣尾管長(zhǎng)度對(duì)排氣噪聲的影響分析發(fā)現(xiàn):對(duì)于排氣消聲器可以通過(guò)設(shè)計(jì)多個(gè)不同頻率的消聲單元串聯(lián)擴(kuò)寬其消聲頻帶,并通過(guò)合理設(shè)計(jì)消聲單元串聯(lián)之間的間距增大其消聲性能;排氣溫度對(duì)排氣消聲器的消聲性能有很大影響,由于排氣系統(tǒng)溫度梯度比較大,在排氣消聲器設(shè)計(jì)中,應(yīng)充分考慮排氣溫度梯度的影響;減小排氣管道直徑,可以減小發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速下的排氣噪聲,但在高轉(zhuǎn)速高負(fù)荷工況會(huì)增大流動(dòng)噪聲的產(chǎn)生傾向,同時(shí)也會(huì)使得功率損失上升;通過(guò)增大排氣尾管長(zhǎng)度,可以顯著降低發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲,在排氣消聲器設(shè)計(jì)完成后,可以通過(guò)適當(dāng)增大排氣尾管長(zhǎng)度以滿足消聲目標(biāo)�；趯�(duì)排氣噪聲的關(guān)鍵影響因素的分析,通過(guò)合理地設(shè)計(jì)排氣消聲器,使得工程問(wèn)題中發(fā)動(dòng)機(jī)怠速排氣噪聲較原機(jī)降低6dB,最大功率損失控制在10%以?xún)?nèi),并最終進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,滿足設(shè)計(jì)要求。本文通過(guò)GT-Power數(shù)值仿真的方法指導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣消聲器優(yōu)化設(shè)計(jì),取得了很好的實(shí)際效果,縮短了開(kāi)發(fā)周期,節(jié)約了開(kāi)發(fā)成本,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)噪聲控制具有重要的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U464.134.4;U467.493
【圖文】：

發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲分類(lèi)是一個(gè)綜合性的噪聲源，汽車(chē)包含發(fā)動(dòng)機(jī)及其電控系系統(tǒng)以及車(chē)內(nèi)其它電器元件等，在汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)過(guò)程振動(dòng)、摩擦等因素而產(chǎn)生噪聲，但是它們對(duì)汽車(chē)整體汽車(chē)噪聲是汽車(chē)各部分產(chǎn)生的噪聲相互疊加的結(jié)果，胎噪聲、風(fēng)激勵(lì)噪聲，如圖 1.2 所示。發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲是輪胎噪聲主要是由路面與輪胎的摩擦以及輪胎與空氣噪聲主要是由汽車(chē)高速行駛時(shí)車(chē)身與周?chē)諝饽Σ烈磁c汽車(chē)的行駛速度和噪聲的頻率范圍有關(guān)，如圖 1.，發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的主要噪聲源與振動(dòng)源；在汽車(chē)中速其主要噪聲與振動(dòng)源；而在汽車(chē)高速行駛時(shí)，風(fēng)激勵(lì)振動(dòng)源。在噪聲頻率組成成分中，低頻噪聲范圍內(nèi)，聲源與振動(dòng)源，隨著噪聲頻率的增加，輪胎噪聲與風(fēng)加，在中高頻時(shí)，風(fēng)激勵(lì)噪聲開(kāi)始占主導(dǎo)成分[5]。燃燒噪聲

發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲生成機(jī)理 排氣噪聲生成機(jī)理動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)可分為冷端和熱端兩部分，如圖 2.1 所示，主要由排氣歧管化器、波紋管、前置消聲器、后置消聲器和尾管等部件以及其它相關(guān)附成，對(duì)于增壓發(fā)動(dòng)機(jī)而言，還包括渦輪增壓器或者其他形式的增壓系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，缸內(nèi)混合氣在極短時(shí)間內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫高壓的廢氣，當(dāng)開(kāi)時(shí)，缸內(nèi)高溫高壓的廢氣經(jīng)由排氣系統(tǒng)處理引流排入大氣，排氣系統(tǒng)氣凈化和降低噪聲的作用。由于車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)做活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，排律的開(kāi)啟和閉合必然引起排氣氣流在排氣管內(nèi)以脈沖形式流動(dòng)，導(dǎo)致氣劇的壓力波動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生排氣噪聲。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲屬于空氣動(dòng)力噪聲按照其生成機(jī)理可以分為基頻噪聲、排氣系統(tǒng)管道內(nèi)的氣柱共振噪聲、和噴注噪聲、氣流沖擊管道產(chǎn)生的沖擊噪聲、氣流與管道之間摩擦產(chǎn)生聲以及排氣管道振動(dòng)產(chǎn)生的輻射噪聲等。熱端 冷端

（2-3）式中，n為諧波的次數(shù)（取1，2，3，4…）。圖2.2 氣閥開(kāi)啟時(shí)，Helmholtz諧振結(jié)構(gòu) 圖2.3 氣閥關(guān)閉時(shí)，氣道內(nèi)腔簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)可燃混合氣在缸內(nèi)燃燒會(huì)產(chǎn)生高溫高壓的廢氣，在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣會(huì)以高速度沖擊排氣門(mén)，從而產(chǎn)生比較強(qiáng)烈的廢氣噴注噪聲。在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣過(guò)程中，當(dāng)排氣閥剛開(kāi)始打開(kāi)時(shí)，排氣門(mén)開(kāi)度比較小，流速較大，此時(shí)氣體處于超臨界狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生劇烈的渦流；當(dāng)排氣沖程活塞上行時(shí)，排氣閥開(kāi)度變大，流速減小，但由于流體具有粘性，也會(huì)帶動(dòng)周?chē)鷼饬饕黄鹦D(zhuǎn)形成的一定強(qiáng)度的周期性渦流。渦流帶動(dòng)氣門(mén)背面的氣體一起劇烈流動(dòng)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2757510