乘用车排气消声器的设计开发

论文摘要

近年来汽车工业和交通运输事业迅猛发展,汽车保有量逐年大幅增加,城市的汽车噪声压力日趋严重。同时随着人们对汽车依赖性的增加,对乘坐的舒适性要求也越来越高,制造低噪声的汽车成为各大汽车厂的主要目标。汽车排气噪声在整个汽车噪声中占有三分之一的比例,如果要将整个汽车系统噪声降低,涉及的声源非常多,在一定程度上比单独控制排放噪声的难度大得多,需要一定的技术攻关。并且,随着内燃机转速和强化程度的提高,排气系统内气流速度的加大,排气噪声也日益增大,使整车噪声有增大的趋势。对内燃机排气噪声的控制,仅靠从噪声源本身采取措施,降噪量是很有限的。最有效、最简单的降噪措施是采用排气消声器。一个好的消声器不仅要很好的降低发动机的排气噪声,而且其功率损失不能过大,此外,对不同的车辆类型,其需要的降噪要求也不一样。因此,排气消声器有必要得到进一步的探讨。本文首先介绍了消声器的一些理论知识和相关试验项目,以日本和中国大陆为例,重点介绍了排气噪声试验及排气背压试验的测试方法和过程,并比较了中国和日本这两个国家测试标准之间的异同点。分析结果表明,日本的噪声法规要求更能体现实际行驶车辆中的噪声状态,对汽车的排气噪声要求限值也更加严格。本文运用GT-Power软件,针对某涡轮增压发动机,通过分析发动机某一转速段的1／3倍频程中心频率和总体及各阶次噪声图,研究其噪声源特性,设计出三个不同方案的消声器。在此基础上建立消声器模型和消声器性能评价模型,完成了其声学性能的仿真分析。对三个方案的插入损失和压力损失进行对比分析后,认为三个方案的仿真结果均可以达到工程目标的要求。相比较来说,方案一的效果在三种方案中是最好的一个,各项性能均能满足客户提出的要求。在此基础上对消声器进行了排水和隔热设计,在设计过程中要考虑一些细节,排水和隔热板的设计是结合消声器结构、材料和在车上的实际安装位置等来考虑的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 汽车噪声的危害
• 1.2 汽车噪声法规标准及限值
• 1.2.1 日本汽车噪声法规标准
• 1.2.2 中国大陆汽车噪声法规标准
• 1.2.3 中国台湾汽车噪声法规标准
• 1.3 研究排气消声器的意义
• 1.4 消声器国内外的研究现状
• 1.4.1 国外现状
• 1.4.2 国内现状
• 1.5 课题的来源及目的
• 1.6 本文主要内容
• 第2章 发动机排气噪声及消声器理论基础
• 2.1 发动机排气噪声理论基础
• 2.1.1 基频排气噪声
• 2.1.2 气柱共振噪声
• 2.1.3 涡流噪声
• 2.1.4 废气喷注和冲击噪声
• 2.1.5 紊流噪声
• 2.1.6 其他排气噪声
• 2.2 消声器理论基础
• 2.2.1 消声器分类及消声原理
• 2.2.2 消声器性能评价指标
• 2.3 消声器试验
• 2.3.1 试验项目
• 2.3.2 试验规范
• 2.4 本章小结
• 第3章 发动机模型的建立及其性能仿真
• 3.1 GT-POWER概述
• 3.2 发动机模型的建立
• 3.2.1 离散长度
• 3.2.2 进排气管道的建模
• 3.2.3 进排气道建模
• 3.2.4 配气相位设定
• 3.2.5 压气机与涡轮机的建模
• 3.2.6 中冷器的建模
• 3.3 发动机整机外特性比较
• 3.4 发动机排气噪声模型的建立
• 3.5 排气系统频谱分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 消声器声学模型的建立及分析
• 4.1 消声器模型的建立
• 4.1.1 前消声器模型的设计
• 4.1.2 主消声器的具体设计
• 4.2 消声器传递损失仿真平台搭建
• 4.3 消声器插入损失仿真平台搭建
• 4.4 消声器压力损失仿真平台搭建
• 4.5 计算结果及分析
• 4.5.1 传递损失比较
• 4.5.2 尾管噪声比较
• 4.5.3 排气背压比较
• 4.6 消声器排水方案的设计
• 4.7 隔热板的设计
• 4.8 本章小结
• 第5章 总结及展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 工作与展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文