某小排量增压汽油机，采用多项新技术，与传统增压机不同，该增压机采用了集成冷却的进气歧管，其压后管路短，压后空间小，从性能上来说压力建立快，但是在负荷快速下降时，压后压力上升也加快。搭配整车时大负荷抬加速踏板，车辆前方出现“呼呼”的气流声，根据市场反馈，该噪声影响客户NVH体验。

本文着重研究，如何消除或降低此噪声对主观NVH评价的影响。运用测试手段对噪声样品进行采集和分析，运用理论经验对解决方案进行初步设定，运用仿真手段对消声系统进行建模及传递损失分析，优化消声元件设计方案。最后制作手工样件进行实车试验，验证消声方案效果。

故障数据采集

对样车进行故障再现，采用LMS声学采集设备和GRASS的噪声传感器进行定位采集。采集位置包括：驾驶人右耳位置、车前方发动进气口6 cm位置。另外在空滤后管道内布置一个压力脉冲传感器，可以对管道内噪声频谱进行采集分析（图1）。验证工况为：原地急加速至3 000 r/min后松加速踏板。采集设备及处理：LMS采集终端及LMS.Test.Lab 13A分析软件。

图1  传感器布置图

根据采集到的音频进行分析及主观评价：在驾驶人右耳，车内表现为300～600 Hz频段，但整体泄气声不明显。在车前方，主观泄气噪声为300～670 Hz频段，发出嗡嗡声，70～85 dB持续2～3s。在低压管内出现300～600 Hz峰值与进气口频段吻合（图2）。

图2  频谱分析

理论分析

根据实际应用改良的经验公式计算，波长管相关参数，1/4波长管如图3所示，其中n为阶次取值1，根据进气管路中空气流速的估算，噪声逆着气流方向传播声速C取320 m/s，计算得到结果：380 Hz对应的波长管长度为220 mm，570 Hz对应的波长管长度为146 mm。选取直径40 mm，主要管直径100 mm。根据下面的理论公式：

图3  1/4波长管示意

计算可得：220 mm和 146 mm管对其对应中心频率传递损失TL=129 dB。

仿真分析

通过CAE仿真建模，对原始及增加消声器的模型建模及传递损失进行计算。抽取管路内腔表面，建立有限元网格，计算传递损失，如图4、图5所示。

图4  原始状态建模

 
图5  增压消声器后建模

  在LMS.Virtual Lab中，按照图6位置定义声源入口和吸声边界，分别分析包含原始和安装两个波长管的传递损失（图7）。增加两根波长管以后，出现了目标频段大于15 dB的传递损失峰值。146 mm管对应的中心频率550 Hz，比理论值570 Hz低了20 Hz。220 mm管对应的仿真中心频率370 Hz对应经验公式计算值380 Hz，偏移了10 Hz。

图 6 声学网格分析

图 7 传递损失分析结果

试验复核

根据有限元仿真分析结果，制作两根1/4波长管样件分别是146 mm和220 mm波长管（图8），按照最初的试验状态，布置传声器采集，试验工况仍为急加速至4 000 r/min松加速踏板。

图 8 波长管实车布置

波长管加装到进气管路上以后，我们从频谱分析来看300～600 Hz频段噪声明显减弱，与CAE仿真分析结果频段一致。我们从1/3倍频程来开（图9、图10），300～680 Hz频段明显削弱最高可达13 dB（A），1 200～1 350 Hz峰值下降4 dB(A)，总体下降3.6 dB(A)。

图 9 进气口噪声频谱分析对比

图 10 进气口噪声 1/3 倍频程

结论

根据两次试验的结果分析和CAE仿真分析汇总结果如表所示。

表 试验的结果分析和 CAE 仿真分析汇总

根据几轮结果来看：CAE仿真拟合结果较理论公式计算更为准确，CAE与实际测试偏差主要受到气温和气压的影响。CAE仿真更接近于管道内压力脉冲传感器的测试结果。进气口的频率偏移主要是由于管道内的负压和发动机高转速时进气量大，管道内的空气流速快，共同对声速产生的影响。