Page 147 - 《应用声学》2020年第6期
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第 39 卷 第 6 期 王栋等： 轻卡进气管的结构优化及其声学性能 941
进行实验测试，进而定量得出该自行设计的消声器
0 引言
具备的降噪效果。
随着社会的发展和进步，各类汽车越来越普及，
1 声学度量和噪声评价指标
而这也相应地带来了越来越严重的噪声污染问题。
交通噪声会通过汽车的进气系统传递到驾驶室，驾 一般可用噪声的插入损失或传递损失来评价
驶员长期处于这种噪声环境中，容易产生疲劳感，引 消声器的效果。插入损失是指装消声器前后出口处
发各种头昏脑胀的症状，增加了发生交通事故的可 声压级之差，其主要用于对整个系统进行测量评价，
能性。 与声源和出口端的声学特性有关；传递损失是指声
卡车等车型噪声值很大，严重的噪声环境会直 波传播过程中声音的能量通过消声器的衰减量。由
接影响人的心血管系统、消化系统等 [1−3] 。因此，必 于传递损失出口端为全吸声条件，传递损失仅与消
须对噪声污染进行重点防治，然而，对于汽车这种移 声器自身结构有关，与声源无关，因此本文采用传递
动的噪声声源，治理也将更为困难 [4] 。汽车的噪声 损失来评价声学元件的声学性能。
主要是通过进气系统进入到驾驶室，因此，如果能够 采用频谱分析法来进行噪声测试时，仅能分析
设计出合理的消声器，并将其加装在汽车的进气管， 处理稳态信号。而发动机在运转时，变化的转速导
就可以有效减少进入到驾驶室内的噪声，从而提升 致了噪声频率成分不恒定。若采用频谱分析法进行
驾车环境的舒适性，一定程度上也可以降低事故的 处理信号，会产生频率混叠现象，对测试结果造成误
发生率。 差。为便于处理非稳态信号，本文选择阶次分析方
许多学者都针对汽车的降噪消声器进行了设
法对进气口噪声进行测试和分析。
计和研究，经过多年的发展，排气噪声已经得到了
汽车发动机进气管进气口的声压级限值没有
一定的控制 [5−7] 。事实上，除排气系统外，进气系
国标，一般由厂家依据自身实际情况自行制定。本
统的噪声在汽车整体噪声中所占比重也很大，越
文所研究进气管进气口的声压级限制标准如下：在
来越受到人们的重视 [8] 。近年来，国内外的学者
怠速工况下，空调处于关闭状态 (AC-off) 时，噪声
开始将研究的方向和重点转向了进气系统的降噪。
总值低于 60 dB；在怠速工况下，空调处于开启状态
Siano 等 [9] 以某发动机的进气系统为研究对象，利
(AC-on)时，噪声总值低于66 dB；在加速工况下，噪
用有限元法进行三维数值模拟和噪声传递损失的
声总值保持在 61 ∼ 95 dB 之间，阶次噪声值保持在
计算，然后通过相关实验来进行分析和验证，实验结
48 ∼ 80 dB之间。
果表明模拟计算具有很好的准确性。Li 等 [10] 利用
LES-FEM 耦合方法进行数值模拟，深入分析了汽 2 进气管声学性能的研究
车进气系统的气动噪声特性，之后进行了相关的实
验研究，并将实验结果与模拟结果进行了详细对比， 2.1 原始进气管噪声实验及结果分析
结果表明：模拟所得静态压力损失与实验数据基本 对所研究轻卡的进气口噪声进行实验测试，分
一致。袁磊等 [11] 对几种典型消声器的消声原理进 为两种工况：怠速工况和加速工况。实验时，采用
行了简介，并使用 Virtual.Lab声学分析软件对某涡 LMS 噪声频谱分析仪对进气管进气口的噪声值进
轮增压发动机的进气系统进行了声学性能的研究， 行测量，搭载的数据采集器可对测出的数据进行自
最后选择了合适的消声器进行降噪处理，模拟研究 动采集和处理。图1 为怠速工况下，空调开启/关闭
结果表明：增加消声器后，进气系统的消声能力得到 时进气口的噪声频谱曲线。加速工况下，采集了发
大幅提高。 动机转速在 750 ∼ 5800 r/min 范围内的时域信号
本文以一款轻卡的进气管系统为研究对象，首 数据。图 2 为加速工况下，噪声限值曲线及采用阶
先通过实验测量得出进气口在不同工况下的噪声 次分析法所得到的噪声曲线。由图 1 可知，在怠速
值，并与声压级限值进行比较，得出该系统噪声的主 工况下，空调处于关闭状态 (AC-off) 或者开启 2 档
要贡献频率，以此为依据，结合进气系统管道的实际 状态 (AC-on 2)，进气口噪声值满足要求的限值；在
布置情况，优化设计了相应的消声器，最后对优化前 空调开启1档(AC-on 1)时，进气口的噪声值总值为
后进气系统的声学性能进行了模拟研究，并对噪声 66.69 dB(限值为66 dB)，基本满足限值要求。
