消声器结构对排气噪声和发动机性能的影响

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1、万方数据2011年(第33卷)第6期汽车工程AutomotiveEngineering2011111消声器结构对排气噪声和发动机性能的影响边杰，季振林，刘晨(哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，哈尔滨150001)【摘要]利用GT—Power软件建立了汽油机与其排气系统的耦合模型，模拟分析主消声器和副消声器的结构对排气噪声、发动机性能以及排气系统参数的影响。最后，根据模拟结果，选择合适的主消声器和副消声器的结构形式，设计出性能优越的排气系统。关键词：排气消声器；排气噪声；St动机性能；数值分析；GT-PowerEffectsofMufflerConfigura

2、tionsonExhaustNoiseandEnginePerformancesBianJie．JiZhenlin&LiuChenCollegeofPowerandEnergyEngineering，HarbinEngineeringUniversity，Har6in150001[Abstract]ByusingsoftwareGT—Power，acoupledmodelforgasolineengineanditsexhaustsystemisbuiltandtheeffectsofprimaryandsecondarymufflerconfigurati

3、onsonexhaustnoise，en酉neperformanceandtheparam-etersofexhaustsystem8resimulatedandanalyzed．Basedontheresultsofsimulation，theappropriateconfigura-tionsofprimaryandsecondarymufflesarefinallychosenandanexhaustsystemwithgoodperformanceisdesigned．Keywords：exhaustmuffler；exhaustnoise；engi

4、neperformance；numericalanalysis；GT-Power前言排气噪声是发动机最主要的噪声源，安装消声器是控制排气噪声最有效的方法。消声器的设计应兼顾声学和空气动力学等性能方面的要求。消声器在降低排气噪声的同时，也增加了发动机的排气背压，造成发动机经济性和动力性损失。因此，有必要研究消声器的结构形式对排气噪声和发动机性能的影响，使设计的排气消声器既能满足消声效果要求，又不会对发动机性能产生过大影响。GT．Power软件可以计算发动机的性能参数和进排气噪声，进而分析发动机和进排气系统之间的相互影响，有利于发动机进排气系统的开发。应用GT．

5、Power软件进行了很多研究：对单缸柴油机排气系统声学性能仿真和优化【l3；对消声器流体动力特性和声学性能进行分析，探索一种从经验设计到优化设计的消声器设计方法旧1；建立发动机与其消声器的耦合模型，根据计算得到的发动机进排气系统噪声的频率特性，提出消声器的改进设计方案[31；建立消声器消声性能与发动机工作过程耦合仿真模型，完成消声器声学性能和空气动力性的仿真分析M1。本文中使用GT—Power软件计算和分析由不同结构的主消声器和副消声器组成的排气系统的排气噪声和发动机性能；得出消声器结构形式对排气噪声和发动机性能的影响规律；选择合适的主消声器和副消声器的结构

6、形式，使设计出的排气系统能兼顾消声性能和发动机性能两方面的要求。1汽油机与其排气系统的耦合模型汽油机为1．4L直列四冲程4气门4缸汽油机，采用自由吸气方式，气缸直径为73．8mm，活塞行程81．8mm，压缩比10．5，进排气门直径分别为25．9和22mm，点火顺序为1⋯342，其排气系统原始结构如图1所示，总长为2960ram，由三效催化转化器、排气管、副消声器、主消声器和尾管组成，各个管道直径相同，为40mm(以下同)。图中圆形截面的原稿收到日期为2010年8月2日，修改稿收到日期为2010年10月12日。万方数据·542-汽车工程2011年(第33卷)第

7、6期为副消声器，穿孔直径为妒，穿孔率为15％，椭圆形截面的为主消声器，穿孔直径为由3，穿孔率为4．5％。两个消声器的壁厚(包括隔板)均为2mm，管道壁厚为Imm，其余尺寸详见图1。2消声器的结构形式图I排气系统示意图2．1主消声器分析主消声器的3种结构形式：(1)椭圆形带端部共振器的三通穿孔管消声器(原始结构)，如图l所示；(2)为了改变主消声器的共振频率，在端部共振腔的隔板上打一个直径d。为25．4mm的小孔，如图2所示；(3)无端部共振器的三通穿孔管消声器，取两种不同的端部空腔长度z为51和234mm，如图3所示‘51。图2隔板上打孔的主消声器图3无端部

8、共振器的主消声器2．2副消声器副消声器的3种结构形式