摘 要：随着汽车噪声控制技术的发展，进气噪声己成为汽车噪声控制的重点。但是目前国内对进气消声的研究还不系统，因此对进气噪声的产生机理及控制技术的研究已经成为一个亟待解决的问题。
关键词：汽车;发动机;进气;消声
1 概述
发动机噪声是汽车的主要噪声源，它又可分为空气动力性噪声、燃烧噪声和机械噪声。燃烧噪声是可燃混合气在气缸燃烧时，因高压气体的冲击而产生的。这种噪声在柴油机噪声中占很大的比例，而在汽油机中则占次要地位。机械噪声包括活塞敲击声、气门机构声、正时齿轮声等。在柴油机中正时齿轮的噪声是很大的噪声源。燃烧噪声和机械噪声都是由发动机本体发出的，并且随着发动机转速的增加，噪声也增加。空气动力性噪声主要包括进、排气和风扇噪声。一般地，在没有进排气消声器时， 排气噪声是发动机的最大噪声源，进气噪声次之，风扇噪声与进排气噪声相比其噪声级很小。近年来在降低排气噪声方面成绩较为突出，已取得相当满意的成果，相比之下在研究进气降噪方面则显得相对不足。试验研究表明，当排气噪声得以有效控制时， 进气噪声便升级为主要的噪声源之一，进气噪声有时可比发动机的燃烧噪声、机械噪声高出5-10dB（A）。
2 进气噪声的组成及产生机理
进气噪声系汽车发动机的空气动力噪声，一般来说，进气噪声随发动机转速的提高而增大，基本上与发动机的负荷变化无关。因为随发动机转速的提高和吸入空气流速的加大，气流通道的紊流、涡流强度、管道内压力的脉动强度和频率也随之增大。非增压发动机进气噪声的主要成份包括周期性压力脉动噪声、涡流噪声、气缸的亥姆霍兹共振噪声等。
3 进气消声系统研究
控制进气噪声涉及到进气系统的设计、气门的结构、凸轮曲线的形状等诸多因素，但它亦受到动力性、经济性等多方面的约束，有时调整和改变设计也很困难，因此，大多数只对空气滤清器做改动，例如增大它的容积以及加长进气管等，这些措施也取得了一定的效果，但是它的消声能力毕竟是有限的，对气缸的亥姆霍兹共振噪声和进气管的气柱共振噪声有较好的抑制，而对处低频的周期性压力脉动噪声则没有起到作用，而这部分噪声恰恰是造成发动机进气“吼叫”，引起车内低频共鸣、令人发闷的主要原因。因此，有必要研究、安装性能良好的专用进气消声器器以降低进气压力脉动噪声。目前汽车上最常用的亥姆赫兹共振腔型进气消声器，它实际上是一个低频带阻滤波器，能够有效地降低发动机的低频噪声，但是目前对它仅限于集中参数模型下的研究，腔体尺寸大于波长的5%时，其理论共振频率会与实际的共振频率产生较大的误差，最终导致进气噪声控制的失效，究其原因是并没有考虑波在腔体中的传播。此外，由于进气消声器在实车上使用时往往受到空间等方面的限制，因此应该从波在进气消声器中传播的基本理论和在不同截面形状（只研究圆形、矩形）的波导管中传播的基本规律出发来研究亥姆赫兹共振腔型进气消声器。
4 消声器的组成及功能
主要由气流产生装置、噪声产生装置、加热装置、压差及流速测量装置、气流流速控制装置、温度控制装置、电源控制装置及噪声测试装置等组成：①气流产生装置。 该装置由风机总成和稳压箱等组成。其中风机总成由风机、风机进排气消声器及调节阀等组成。风机产生一定流速的气体，为管路提供所需气流;风机消声器用于降低风机的进排气噪声，避免产生过高的“背景噪声”及对周围环境造成噪声污染;调节阀用于调节通过管道内的气体流量，从而达到调节流速的目的。稳压箱用于稳定管道内气体流动，以产生流速稳定的气流，同时它是根据风机噪声进排气噪声的频谱设计的，对噪声有一定的抑制作用。②噪声产生装置。该装置是主要组成部分之一，其主要功能是为消声器的实验研究提供一个可控的声源，它由信号发生器、功率放大器和音箱组成。信号发生器采用便携式双通道频谱分析仪自带的噪声产生模块，它能够产生正弦信号、正弦扫频信号、白噪声、粉红噪声及脉冲信号等较为常用的噪声源，本实验采用白噪声。功率放大器是将信号发生器发出的噪声信号进行功率放大传给音箱，驱动扬声器工作发出相应的噪声类型和噪声值。本实验中采用丹麦B&K2706型功率放大器，它有良好的线性放大性能，能够满足实验的要求。为避免音箱内产生混响，音箱内壁贴了一层50mm厚的吸声材料;为提高音箱的低频辐射能力，扬声器的后面铺了一层30mm的吸声材料。③加热装置。做進气消声器实验时该装置将从其中通过的气流加热以模拟发动机排出的高温气体。加热器中设计有六组加热管，可独立工作，实验中通过不同的组合可以改变气流的温度，从而研究温度的变化对消声器的声学性能的影响。④压差及流速测量装置。该装置由皮托管、微型压差计和U型压差计等组成。 其中皮托管、微型压差计构成流速测量装置。皮托管的结构由测风头、总压管、静压管、总压管接头和静压管接头5等部件组成。将皮托管的两个接头通过胶管分别与微型压差计两端连接后，可测出测点处的动压值。噪声测试装置。⑤该装置是本实验主要组成部分之一，它由双传声器测试阻抗管和测试系统组成。此外，为确保信号的正确，还需要用相位标定器和声级校准器或活塞发生器来标定信号通道间的相位及信号的幅值。测试系统主要由传声器、接口箱和测试用电脑等组成。由于噪声在截面突变及管道末端会产生反射声波，它的存在会大大影响测试结果。所以，本实验中采用了一个重要的实验方法：双传声器传递函数法，它可以避免反射噪声对测试结果的影响，同时制做了双传声器测试阻抗管。这种方法不但可以用于发动机进排消声器传声损失的测试，还可以测吸声材料等的声学特性参数，如反射系数、吸声系数等。
5 结语
根据进气噪声产生机理及控制的基本理论，对进气消声器的原理进行了研究，并分析了共振腔腔体的结构参数对共振频率的影响及其趋势。得出本次设计方法是可行的，功能也比较全，完全能够满足进气消声器的声学性能实验与空气动力学实验。此外，所采用的双传声器方法是正确的，它能够有效避免传统差谱法的不足，提高了测试精度。
参考文献：
[1]梁浩，项晨隆.发动机进气系统噪声降低探究[J].现代制造技术与装备，2016.
[2]杜丹丰，李亮，刘红玉，et al.发动机进气消声的研究现状及趋势分析[J].重庆理工大学学报，2019.