Optimización del ruido del sistema de admisión de aire del motor

Introducción: He recopilado algunas introducciones e información sobre la optimización del ruido del sistema de admisión de aire del motor. ¡Espero que sea útil para los amigos que están aprendiendo a diseñar moldes!

1 Introducción

Hoy en día, el rendimiento NVH (ruido, vibración y confort) se ha convertido en un indicador importante para evaluar la calidad de un automóvil. Todos los principales fabricantes de automóviles están comprometidos a mejorar el valor de su marca y su competitividad en el mercado mejorando el rendimiento NVH de sus vehículos. Al mismo tiempo, a medida que la gente presta cada vez más atención a la contaminación acústica, las leyes y normativas sobre el ruido de los vehículos son cada vez más estrictas. Como fuente importante de ruido en los automóviles, el ruido de entrada de aire también ha recibido suficiente atención. Sin embargo, los métodos de diseño tradicionales ya no pueden responder rápidamente a la demanda del mercado y diseñar un sistema de admisión de aire que cumpla con los requisitos. Es imperativo desarrollar sistemas de admisión de aire utilizando tecnología CAE moderna.

Se describe el proceso de optimización del ruido del sistema de admisión de aire del motor autocebante. Durante este proceso, se utilizó la tecnología CAE para analizar las características del campo sonoro de todo el sistema de admisión (incluido el colector de admisión) y se descubrieron los defectos del sistema de admisión original en términos de reducción de ruido. Mediante cálculos y análisis, el diseño y la disposición de la unidad del silenciador son razonables y compensa la falta de reducción de ruido del sistema de admisión de aire original.

2 Fuentes de ruido y medidas de reducción de ruido en el sistema de admisión de aire del motor

2.1 Fuentes de ruido en el sistema de admisión de aire del motor

El sistema de admisión de aire del motor es un fuente de ruido muy compleja Las fuentes incluyen varios tipos de ruido y el mecanismo de generación de cada ruido también es diferente. Por lo tanto, para optimizar el ruido del sistema de entrada de aire, primero debemos aclarar las causas de cada fuente de ruido y determinar la contribución de cada fuente de ruido, y luego resolver el problema del ruido de manera específica.

El ruido del sistema de admisión generalmente se puede dividir en dos categorías: ruido del aire y ruido de la estructura.

El ruido del aire incluye el ruido de pulsaciones y el ruido de fluidos. El ruido pulsante es causado por las fluctuaciones de presión provocadas por la apertura y cierre periódicos de la válvula de admisión. Esta parte del ruido afecta principalmente a las características del ruido de baja frecuencia del sistema de admisión de aire. Además, si la frecuencia natural de la columna de aire en el tubo de admisión es consistente con la frecuencia principal del ruido pulsante periódico, se producirá el sonido * * * de la columna de aire. Además, puede haber una cavidad que suena entre la entrada de aire y el panel lateral frontal, lo que puede producir un ruido de timbre adicional. El ruido del fluido es un ruido de alta frecuencia causado por el flujo de aire a alta velocidad a través de la sección de flujo de la válvula de admisión y la formación de corrientes parásitas. Debido al cambio continuo de la sección de flujo de la válvula de admisión, este ruido tiene una distribución de frecuencia de cierto ancho y el componente de frecuencia principal está por encima de 1000 Hz. Además, a veces se producen remolinos en el cuerpo del acelerador.

El ruido irradiado de la estructura del sistema de admisión de aire es causado por la baja rigidez de la carcasa de plástico. Excitada por ondas de presión internas, la cáscara vibra y la superficie exterior empuja el aire para generar fluctuaciones, irradiando así ruido. La onda de presión interna mencionada aquí es en realidad la onda de sonido dentro del caparazón.

2.2 Medidas de reducción de ruido del sistema de admisión de aire del motor

Los métodos de tratamiento del ruido de fluidos y del ruido estructural son relativamente sencillos y muchas veces no constituyen el ruido principal del sistema de admisión de aire. Este artículo analiza principalmente las medidas de reducción de ruido para el ruido de baja frecuencia.

1) Diseño razonable del filtro de aire. Diseñe la carcasa del filtro de aire según el espacio de instalación. El volumen del filtro de aire debe ser lo más grande posible para que la pérdida de transmisión sea grande y se cubra el ancho de banda de frecuencia. Los tubos de entrada y salida del filtro de aire a veces se insertan en el filtro de aire y la longitud de la inserción tiene un impacto en la pérdida de transmisión. Diferentes longitudes de inserción pueden aumentar la pérdida de transmisión del filtro de aire, pero insertarlo en la tubería provocará una mayor pérdida de potencia, incluso mayor que la pérdida causada por la reducción del área de la sección transversal de la tubería.

2) Determine el diámetro y la longitud de los tubos de entrada y salida del filtro de aire. Reducir el diámetro de los tubos de admisión y escape del filtro de aire y aumentar la relación de expansión ayudará a reducir el ruido, pero aumentará la pérdida de presión del sistema de admisión, reducirá la entrada de aire del motor y afectará el rendimiento del motor. . La longitud del tubo de entrada de aire afectará la frecuencia de silenciamiento efectiva del filtro de aire. A medida que aumenta la longitud del tubo de admisión, la frecuencia de silenciamiento efectiva del filtro de aire se mueve hacia frecuencias bajas. También es importante determinar razonablemente la longitud de las tuberías de entrada y salida según las necesidades de diseño.

3) Uso razonable de unidades silenciadoras. Las unidades de silenciador de uso común incluyen resonadores Helmholtz, tubos de 1/4 de longitud de onda, tubos de 1/2 de longitud de onda, etc.

Los silenciadores Helmholtz generalmente están destinados a bajas frecuencias y generalmente se utilizan tubos de 1/4 de longitud de onda para eliminar el ruido de alta frecuencia.

4) Medidas especiales de eliminación de ruido. Cuando el espacio de la cabina no puede cumplir con los requisitos para disponer unidades silenciadoras, se pueden considerar medidas silenciadoras especiales, como el uso de tubos trenzados de entrada de aire, que pueden lograr un efecto silenciador en un rango mayor. En el modo purificador de aire, los materiales porosos que absorben el sonido se colocan en áreas donde se concentra una alta presión sonora.

3 Identificación de la fuente y exploración de la causa raíz del sistema de entrada de aire original

Para identificar con precisión la fuente de ruido del sistema de entrada de aire, el ruido de entrada de aire y el ruido de radiación del Las carcasas del filtro de aire se analizaron simultáneamente para realizar pruebas. Mediante comparación, se descubrió que el ruido de admisión es el componente principal. Como puede verse en la Figura 1, la linealidad del nivel de presión sonora total es pobre y es mucho más alta que el objetivo de ruido de entrada establecido. El pico de ruido de segundo orden está a 1900 rpm, el pico de ruido de cuarto orden está a 4000 rpm, el pico de ruido de sexto orden está a 2636 rpm y el pico de ruido de octavo orden está a 2000 rpm. Exceptuando el ruido secundario, las frecuencias correspondientes a estos otros picos son básicamente las mismas. El ruido de segundo orden alcanza un máximo de 63 Hz, lo que provoca el sonido * * * en el automóvil.

4 Diseño óptimo del sistema de admisión de aire

4.1 Diseño del vibrador Helmholtz* * *

Para eliminar el pico de ruido de segundo orden a 63 Hz, según Debido a las necesidades de espacio, se diseñó un oscilador Helmholtz de 3L. La clave para diseñar un resonador de Helmholtz es elegir la ubicación de montaje correcta. Una ubicación de instalación incorrecta a menudo no funciona como debería. Según la teoría del ruido, el oscilador de Helmholtz debería colocarse en la zona con mayor presión sonora. Como puede verse en la Figura 3, el área con mayor presión sonora se encuentra en el colector de admisión. No es realista colocar aquí un silenciador Helmholtz. La mejor ubicación real debería ser la entrada del tubo de entrada. Al diseñar un resonador de Helmholtz, también se debe considerar la influencia de la temperatura y el caudal del sistema de entrada de aire sobre la velocidad del sonido local. El efecto de la velocidad sobre la velocidad del sonido es más importante. Cuando la velocidad de rotación es baja, el caudal es lento y el impacto en la velocidad del sonido es relativamente pequeño. Se puede ver en la Figura 6 que después de agregar el oscilador Helmholtz, la pérdida de transmisión alrededor de 60 Hz ha mejorado.

4.2 Agregar un tubo de 1/4 de longitud de onda

El tubo de 1/4 de longitud de onda está diseñado para el área del valle alrededor de 260 Hz. Al igual que al diseñar un resonador Helmholtz, lo primero que se debe considerar al diseñar un tubo de 1/4 de longitud de onda es la ubicación de montaje (consulte la Figura 7). En segundo lugar, se deben considerar los efectos de la velocidad y la temperatura sobre la velocidad del sonido. A diferencia del resonador de Helmholtz, el tubo de un cuarto de longitud de onda puede reducir el ruido a tres velocidades diferentes. Además, el rango de estas tres velocidades es relativamente grande, de 2000 rpm a 4000 rpm. El caudal de entrada es aproximadamente de 10 m/s a 21 m/s. Después de agregar un tubo de 1/4 de longitud de onda, la pérdida de transmisión alrededor de 260 Hz mejora considerablemente.

4.3 Verificación de prueba

Para verificar el efecto de optimización, hicimos una muestra rápida para probar. El pico de ruido de segundo orden a 1900 rpm cayó de 100 dB(A) a 94 dB(A), el pico de ruido de cuarto orden a 4000 rpm cayó de 102 dB(A) a 87 dB(A) y el pico de ruido de sexto orden a 2636 rpm disminuyó desde 93dB(A).

5 Resumen

1) Al optimizar el ruido del sistema de admisión de aire, es necesario aclarar la fuente del problema del ruido y proponer soluciones específicas al problema;

2) Al calcular las características del campo sonoro del sistema de admisión, es mejor incluir el colector de admisión en el cálculo, de modo que las características del campo sonoro del sistema de admisión puedan examinarse más exhaustivamente, los defectos en el ruido de admisión se puede descubrir la ruta de propagación y se pueden proponer medidas de mejora;

3) Al optimizar el sistema de admisión de aire, es necesario comprender las funciones y principios de cada unidad de silenciador y, al mismo tiempo, Es necesario considerar de manera integral el impacto de las medidas del silenciador en el rendimiento del motor y los posibles factores que generan otros ruidos.

4) El software acústico Sysnoise puede simular con precisión las características del campo sonoro del sistema de entrada de aire, cumplir con los requisitos de diseño, acelerar el proceso de desarrollo, ahorrar costos de desarrollo y convertirse en una herramienta importante para el diseño de optimización de la entrada de aire.

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