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进气系统气动性能与声学特性研究开发

宋述岗  
【摘要】:进气系统在过滤杂质前提下要尽量减少进气系统的压力损失,较大的空气压降会降低发动机功率,同时进气系统应该具有良好的NVH性能。本文结合进气系统流场局部优化、进气防雪设计、进气系统降噪三方面阐述现代汽车设计技术在进气系统优化设计中的应用,针对一款A级乘用车进气系统运用了CATIA软件建立系统模型,通过CAE软件来进行气动性能、进气防雪性能及声学性能分析,并进行了相关试验研究。气动性能方面,根据进气系统流场分析结果,对进气系统进行了局部结构优化,经过试验验证,仿真和实验结果有很好的一致性,说明局部优化效果良好。由于雪花的流动特性与空气不同,也与雨水不同,同时粒径差异较大,既随空气流动,又受自重与惯性力作用影响,很难通过仿真分析,这是进气系统开发难点所在。确认雪花准确的侵入路径,同时该车型采用了前置式进气口有利于吸入冷空气,但同时会导致雪花侵入,对防雪结构的设计提出了很高的要求。本文通过采用STAT-CD软件进行整车流场及进气系统流场分析同时结合试验验证确认雪花准确的侵入路径。在做好防雪性能的同时,需要兼顾进气温度﹑进气阻力﹑滤清效率等参数。基于以上现状,通过自主设计进气防雪结构,结合仿真分析与试验验证,最终开发的进气系统达到了防雪性能和系统功能的平衡。声学开发方面,对多孔消声管进行了试验研究,测得多孔消声管的声学性能。针对2800r/min对应的4阶噪声峰值,采用消声频率为186Hz左右的谐振腔建立声学模型,进行声学预测和试验确认,最终使进气口噪声与空滤壳体辐射噪声均满足设计要求。针对节气门异响问题,从噪声产生机理、传递路径、优化方案等多角度进行了仿真与试验研究。经过试验确认节气门发出“哧哧”啸叫声为宽频噪声,频率成分主要分布在400Hz-2000Hz,经过车身隔吸声作用,传递到车内噪声集中在1000Hz以下,易感知。急踩油门节气门快速开启后,节气门处提前于发动机加速噪声产生一个峰值,表现为“哧哧”声,进气口和驾驶员内耳处则没有明显峰值,说明进气系统不是“哧哧”声的主要传递路径。节气门覆盖吸音棉后,可减少节气门体向外辐射的噪声,从而一定程度上降低啸叫声。说明通过节气门体直接辐射是节气门处噪声传播的关键路径之一。通过在节气门上覆盖吸音棉,可以达到较好吸音效果。说明从传递路径屏蔽节气门异响效果良好。


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