王志强，白子琦，代晓旭，周 维

某款增压发动机的进气系统的消声器设计开发

王志强，白子琦*，代晓旭，周 维

（华晨汽车工程研究院 动力总成综合技术处，辽宁 沈阳 110141）

进气口噪声对整车NVH起着至关重要的作用，影响着驾乘人的直观驾乘感受，进而影响客户心中的整体评价。文章基于某车型进气系统声学性能优化，通过分析进气口噪声基态测试结果，建立了有针对性的消声器设计方案；而后，通过声学仿真对消声器的传递损失进行了初步分析；最后又通过整车搭载对消声器的性能进行了试验验证。结果显示，搭载消声器后的进气口噪声测试结果可以满足声学性能目标，设计过程中涉及的仿真与试验方法具有一定的参考价值。

进气系统；消声元件；NVH测试；声学仿真

前言

由于进气口距离驾驶室较近，容易在驾驶室内产生较大噪声。进气口噪声[1]主要来自于发动机和增压器的运行，在整车研发过程中，一般通过开发设计相关消声元件来解决类似问题。本文将根据某项目的实际情况，对进气口噪声进行测试，依据测试结果建立消声器设计方案，并应用Virtual lab软件辅助开发，使进气口满足NVH部门相关要求，保证项目顺利开发。

1 测试原理及NVH目标

1.1 测试原理

汽车NVH测试需在半消音实验室，测试点主要布置在驾驶员右耳和进气口近场，测试工况为3挡节气门全开（3挡WOT），测试距离进气口近场测量10 cm距离，与进气口方向夹角45°。

1.2 NVH目标

进气噪音的主观评价分值应达到6.5分，评分细则依据如下：

（1）小幅加减速或急给/急收油门（Tip in/Tip out）工况，室内不可听到进气轰鸣，室外听到进气噪音须温和，平顺。

（2）2挡/3挡WOT加速工况，发动机自转速度升至5 500转，驾驶室内无明显的进气轰鸣。整个升速过程中无任何产生于进气系统的共振现象。进气口噪音须保持良好的平顺性，不可存在“呲呲”声及哨音等异响。

进气口噪声不可超出图1所示的目标线：

图1 进气口噪声目标线

2 基态测试结果及分析

2.1 基态测试结果

按照测试原理，针对无任何消音零件的进气系统进行基态测试，以便确认优化方向。

图2 基态测试方案

在半消音实验室进行三轮测试，对比选择后，获得基态测试结果如图3所示。

2.2 优化方案设计

通过对进气系统基态测试分析，进气口噪声低转速总声压级不达标，2 200 rpm附近超出目标线，约5 dB左右。通过瀑布图可知，主要来自进气吸气声。进气口噪声吸气声主要贡献频率段：1 000 Hz～2 500 Hz、4 500 Hz～7 000 Hz。 2、4、6、8阶次在目标线以下，满足目标要求，且驾驶室内可以听到明显的发动机噪声。

综合上述结果，需重新评估空气滤清器总成传递损失是否合理。并同时通过增加高频噪声消声元件以及管路隔声处理[2]等优化措施来消除高频噪声。

通过Hyper mesh划分和Virtual lab软件对整套进气系统进行传递损失分析，分析结果见图4。

图4 基态方案传递损失曲线

从三维声学分析结果显示：50 Hz～1 000 Hz进气空滤器消声量基本合理；高频1 000 Hz～2 500 Hz范围内进气吸气声消声量基本满足要求。高频进气吸气声频率分布较广，从测试结果显示主要贡献频率分为两部分：1 000 Hz～2 500 Hz、4 500 Hz～7 000 Hz，建议选用增加高频噪声消声元件来消除。

3 设计开发消声元件及分析

3.1 设计开发消声元件

根据前期布置预留空间，在现有负压端有限空间内设计开发消声元件，选择占用空间小、针对中高频段的多孔消声器，并设计两种消声器方案。预留空间为1.47 L，设计开发消声器需≤1.47 L。应用消声器传递损失计算公式[3]进行计算：

=2π（3）

式中：为声速，340 m/s；为空气密度，1.225 kg/m³；S为管路截面积，m²；为孔截面积，m²；为孔数；为管路壁厚，m；为腔体容积，m³；为频率，Hz。

3.1.1五腔方案

通过一维计算和Virtual lab仿真分析可以获得如下数据：

图5 五腔方案及一维计算结果

从传损曲线可以看出，在880 Hz～1 510 Hz频段，平均消声量超过10 dB（与一维计算结果基本符合）；2 080 Hz、2 450 Hz位置各存在一个波峰，频段宽分别为50 Hz、100 Hz。

3.1.2四腔方案

通过一维计算和Virtual lab仿真分析可以获得如下数据：

图7 四腔方案及一维计算结果

图8 四腔方案仿真分析结果

从传损曲线可以看出，950 Hz位置存在一个波峰，频段宽为100 Hz。2 500 Hz位置存在一个波峰，频段宽75 Hz。1 300 Hz～2 100 Hz频段内，平均消声量超过20 dB（与一维计算结果较为符合）。

4 试验验证及筛选

4.1 试验验证

为了保证分析的准确性满足设计要求，对两种腔体均制作了快速样件，并在半消声实验室[4]进行搭载整车进行验证，结果如下图9、图10所示。

图10 四腔、五腔方案与目标线对比结果

通过上图可以明显看出，两种均可以满足设计要求，相对而言，四腔方案优于五腔方案。且从生产工艺复杂难易程度，最终方案选择四腔结果作为最终的最优方案。

5 结论

本文根据某项目某款增压发动机的实际情况，进行相关的消声器设计开发，在过程中可以发现，选择合理的消声器种类、准确的计算分析、实车搭载验证，都是开发过程中[5]不可或缺的重要组成部分，分析为开发设计的最前沿部分，需要对不同方案进行不同程度的验证，保证方案合理性。同时整车搭载试验又是对分析结果的最好验证，二者相辅相成。

[1] 杨德银,吴孟兵,王帅.增压器Hiss噪声及泄气噪声优化措施[J].内燃机,2021(01):11-13+18.

[2] 王博洋,张治国,赵世来,等.基于降低增压器HISS噪声的进气系统优化方案研究[J].汽车实用技术,2018(24):97-99.

[3] 庞剑,谌刚,何华.汽车噪声与振动[M].北京:北京理工大学出版社,2006.

[4] 田松,张哲明.汽车排气消声器性能研究及设计开发探究[J].内燃机与配件,2021(23):18-19.

[5] 林尚锦,刘淑玉,庞士明,等.某混合动力汽车怠速排气噪声研究及设计优化[J].汽车科技,2021(06):73-77.

Development of Silencer in Air Intake System for the Supercharged Engine

WANG Zhiqiang, BAI Ziqi*, DAI Xiaoxu, ZHOU Wei

( Brilliance Auto R&D Center Powertrain Integrated Technology Section, Liaoning Shenyang 110141 )

The acoustic performance of air intake system plays an important role in vehicle NVH, which affects the driving feeling of drivers and passengers. This paper focuses on the optimization of air intake system of the vehicle. By analyzing the test results of air inlet noise, the acoustic optimization of air intake system is carried out; Then, the acoustic performance of the silencer is verified by simulation and experiment separately, the result of experiment show that the performance of the silencer could meet the target of the whole vehicle. The simulation methods and experiments involved in optimization could have a certain reference value for air intake system designing.

Air intake system; Silencer; NVH test; Acoustic simulation

B

1671-7988(2022)01-86-04

U464.9

B

1671-7988(2022)01-86-04

CLC NO.:U464.9

王志强，学士，进气系统工程师，就职于华晨汽车工程研究院动力总成综合技术处，研究方向：传递损失仿真分析。

白子琦，学士，进气系统工程师，就职于华晨汽车工程研究院动力总成综合技术处，研究方向：传递损失仿真分析。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.001.020