渦輪增壓發(fā)動機(jī)排氣噪聲預(yù)報與降噪技術(shù)研究.pdf

1、渦輪增壓發(fā)動機(jī)因其能夠有效提高動力性能而被廣泛應(yīng)用汽車與船舶行業(yè)，但隨著人們對于環(huán)境保護(hù)的重視，其排氣噪聲問題已成為當(dāng)今社會亟待解決的問題之一。應(yīng)用GT-Power軟件先建立了某型渦輪增壓發(fā)動機(jī)的仿真模型，在與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行校核后，又建立非增壓發(fā)動機(jī)模型，其與渦輪增壓發(fā)動機(jī)具有相同轉(zhuǎn)速和相等負(fù)荷，確保發(fā)動機(jī)的排氣噪聲源大致相當(dāng)。通過對排氣子系統(tǒng)流場以及聲場的分析，重點研究了渦輪增壓器對發(fā)動機(jī)排氣噪聲的影響。研究表明，渦輪對聲學(xué)的作用類似于

2、一個消音元件，通過消耗一部分排氣動能并反射部分聲能，使得排氣噪聲在低頻域得到有效衰減，但是會因為渦流噪聲和旋轉(zhuǎn)噪聲在部分中高頻域內(nèi)產(chǎn)生較高的聲壓幅值。
　　為了探究發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)與排氣噪聲的關(guān)系，研究了噴油量、噴油正時、燃油種類、燃燒過程、點火正時、排氣閥、壓縮比以及排氣歧管形式對排氣噪聲的影響，并詳細(xì)闡述原因。排氣噪聲和排氣閥開啟瞬間缸內(nèi)燃燒壓力有密切關(guān)系，缸內(nèi)壓力高則排氣管道的壓力脈沖變化顯著，排氣噪聲也相應(yīng)增強，因此可以通過

3、優(yōu)化發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)，在提高動力輸出的前提下降低排氣噪聲，實現(xiàn)對噪聲源的控制。
　　在噪聲傳播途徑安裝消聲器是最為行之有效的降噪手段，在對消聲器的研究過程中，將一維時域法與三維有限元方法進(jìn)行比較，驗算了四個消聲器模型的傳遞損失，通過與實驗數(shù)據(jù)對比分析，驗證了一維時域方法在低頻域內(nèi)進(jìn)行聲學(xué)計算具有較高的可靠性。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計前后級排氣消聲器，并針對頻譜特性提出兩種改進(jìn)方案，使得排氣噪聲符合目標(biāo)要求。由于排氣噪聲聲壓級已達(dá)到非線性范圍

4、，本文也對排氣系統(tǒng)聲學(xué)非線性進(jìn)行了研究分析。
　　最后，依照汽車的實際參數(shù)，建立了渦輪增壓發(fā)動機(jī)與汽車的耦合模型，計算了汽車的加速噪聲和車外排氣噪聲，并且模擬城市交通中汽車的實際行駛情況，計算了該型汽車在常用轉(zhuǎn)速(2000r/min)下，發(fā)動機(jī)突加負(fù)荷與突減負(fù)荷的瞬態(tài)變化對排氣噪聲的影響。另外，又計算了發(fā)動機(jī)在負(fù)荷不變時，轉(zhuǎn)速在2000r/min瞬間加減200r/min時排氣噪聲隨時間的變化情況。結(jié)果表明，在轉(zhuǎn)速的拐點處會出現(xiàn)噪聲