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增壓器Hiss噪聲及泄氣噪聲優(yōu)化措施

文檔作者：顏偉，許濤，張?jiān)龉? 文檔來(lái)源：安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司新技術(shù)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2026年01月24日
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10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.058
增壓器Hiss噪聲及泄氣噪聲優(yōu)化措施
顏偉，許濤，張?jiān)龉?
（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司新技術(shù)研究院，安徽 合肥 230601）
摘 要：文章針對(duì)某增壓機(jī)型存在的噪聲問(wèn)題進(jìn)行摸底測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其存在的Hiss 噪聲及泄氣噪聲的頻譜范圍較寬，
約在1500Hz到20000Hz之間。為了進(jìn)行消音，針對(duì)其噪聲頻率段，采用穿孔式與插入式相結(jié)合的高頻消聲器設(shè)計(jì)
方案。然后制作樣件，并最終進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果顯示，該消聲器對(duì)于該機(jī)型存在的hiss 噪聲和泄氣噪聲有良好
的消聲作用，無(wú)論是Hiss 噪聲，還是泄氣噪聲都得到了明顯的衰減，改善效果明顯。
關(guān)鍵詞：Hiss噪聲；泄氣噪聲；消聲器
中圖分類號(hào)：U467.4+93 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7988 (2017)21-169-03
Optimization Measures on Hiss and Tip-out Noise from Turbocharger
Yan Wei, Xu Tao, Zhang Zengguang
( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd, New Technology Research Institute, Anhui Hefei 230601 )
Abstract: This paper focuses on the noise test of one turbo-charged engine and finds out that the frequency spectrum range
of the existing Hiss Noise and Tip-out Noise is wide, between about 1500Hz and 20000Hz. In order to reduce the noise and
considering the frequency section, a muffler combined with both perforation and insertion is proposed. The prototype is
made and then tested. The results show that the muffler can obviously decrease the noise. Either the hiss noise or the tip-out
noise has been weakened significantly.
Keywords: Hiss Noise; Tip-out Noise; Muffler
CLC NO.: U467.4+93 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)21-169-03
前言
隨著增壓小型化的發(fā)展趨勢(shì)，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)正變得越來(lái)越
普及普及，而增壓器隨之帶來(lái)的噪聲問(wèn)題也正日益突出。增
壓器最高轉(zhuǎn)速可達(dá)每分鐘30 多萬(wàn)轉(zhuǎn)，由于葉輪與氣流的相互
作用，轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡以及浮環(huán)軸承的油膜震蕩等因素，使
增壓器在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生各種噪聲，這些噪聲會(huì)大大降低車
內(nèi)聲學(xué)品質(zhì)，造成對(duì)駕駛員和乘客的噪聲干擾，所以對(duì)增壓
器噪聲的控制是一件迫在眉睫的事情。
比較常見(jiàn)的增壓器噪聲主要包括：同步噪聲、次同步噪
聲、BPF 噪聲、Hiss 噪聲以及泄氣噪聲等，隨著人們對(duì)于增
壓器噪聲的研究逐漸加深，像同步噪聲、次同步噪聲、BPF
噪聲等的解決方式基本掌握，而對(duì)于Hiss 噪聲以及泄氣噪聲
的理解還較少。本文將針對(duì)某增壓車型出現(xiàn)的Hiss 噪聲和泄
氣噪聲提出解決方案，設(shè)計(jì)高頻消聲器進(jìn)行消聲。
1 Hiss噪聲及泄氣噪聲介紹
Hiss 噪聲是一種常見(jiàn)的增壓器噪聲，主要發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)
油門瞬時(shí)加速，增壓器轉(zhuǎn)速在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)快速提升的情
況下。它的主要頻譜特征是頻帶較寬，出現(xiàn)的頻率可能在
0-20000Hz 的范圍內(nèi)。
對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)而言，動(dòng)力性，尤其是低速時(shí)的動(dòng)力性一直
是發(fā)動(dòng)機(jī)追求的目標(biāo)，而為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)在低速時(shí)獲得較高
的動(dòng)力性，作者簡(jiǎn)介：顏偉，就職于安徽江淮汽車股份有限公司新技術(shù)研究院。 則在低速時(shí)增壓器的運(yùn)行曲線必然接近喘振線，
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
170 汽車實(shí)用技術(shù) 2017 年第 21 期
則在發(fā)動(dòng)機(jī)油門瞬時(shí)加速時(shí)，增壓器運(yùn)行曲線會(huì)越過(guò)喘振線，
從而發(fā)生瞬態(tài)喘振，此時(shí)產(chǎn)生的噪聲就是Hiss 噪聲。總而言
之，為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的低速動(dòng)力性，則增壓器低速時(shí)的運(yùn)行
曲線必然接近喘振線，從而在油門瞬時(shí)加速時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生
Hiss 噪聲。
泄氣噪聲也是一種寬頻噪聲，一般發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)急松油
門時(shí)，其頻率不超過(guò)20000Hz。
泄氣噪聲產(chǎn)生的機(jī)理：在車輛加速后，快速松開(kāi)油門時(shí)，
節(jié)氣門關(guān)閉，此時(shí)增壓后的氣體無(wú)法進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。而壓氣機(jī)
由于慣性作用，致使壓氣機(jī)至節(jié)氣門之間的氣體壓力持續(xù)增
加。當(dāng)氣體壓力值增大至限值時(shí)，放氣閥打開(kāi)進(jìn)行泄壓保護(hù)，
此時(shí)高壓氣體快速通過(guò)放氣閥旁通管路時(shí)產(chǎn)生的氣流噪聲即
是泄氣噪聲。
2 摸底測(cè)試
2.1 測(cè)試說(shuō)明
本文針對(duì)某增壓車型（手動(dòng)擋）進(jìn)行摸底測(cè)試，重點(diǎn)評(píng)
估進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲(包括壓前與壓后)對(duì)車內(nèi)噪聲的影響(客觀
數(shù)據(jù)與主觀評(píng)估相結(jié)合)。
根據(jù)前面的分析，Hiss 噪聲主要發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)油門瞬時(shí)
加速，而泄氣噪聲主要發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)急加油門后急松油門，
因此，根據(jù)這兩種噪聲發(fā)生的最常見(jiàn)工況，定義本次測(cè)試的
工況：
（1）3 擋全負(fù)荷WOT 加速至4000rpm(Run up)；
（2）2 擋WOT 2000rpm 松油門(Tip in/Tip out)。
2.2 測(cè)試結(jié)果
圖1 所示的是3 擋全負(fù)荷WOT加速至4000rpm 工況時(shí)，
在進(jìn)氣口測(cè)試的噪聲頻譜。從圖中可以看到，在大約在
1500Hz～18000Hz 的寬頻范圍內(nèi)出現(xiàn)了明顯的Hiss 噪聲，而
轉(zhuǎn)速范圍主要發(fā)生在2500rpm以內(nèi)，2500rpm 以上Hiss 噪聲
強(qiáng)度明顯減弱。
圖1 3擋全負(fù)荷WOT加速至4000rpm工況噪聲頻譜
圖2 2擋全油門至2000rpm松油門工況噪聲頻譜
圖2 所示的則是2 擋全油門加速至2000rpm，然后急松
油門時(shí)測(cè)得的噪聲頻譜。從圖中可以看到，在大約1500Hz～
20000Hz 范圍內(nèi)出現(xiàn)了明顯的泄氣噪聲頻譜。
從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，Hiss 噪聲及泄氣噪聲的頻譜范圍非常
寬，最大幾乎達(dá)到20000Hz。為了消除Hiss 噪聲以及泄氣噪
聲的影響，必須在1500Hz～20000Hz范圍內(nèi)進(jìn)行消聲，即設(shè)
計(jì)對(duì)應(yīng)頻率段的高頻消聲器。
3 噪聲優(yōu)化
3.1 高頻消聲器設(shè)計(jì)方案
針對(duì)前面摸底測(cè)試的結(jié)果，需要同時(shí)針對(duì)Hiss 噪聲和泄
氣噪聲的頻率段來(lái)設(shè)計(jì)相應(yīng)的高頻消聲器。消聲器一般包括
阻性消聲器和抗性消聲器。阻性消聲器由于要使用吸聲棉，
其成本較高，防水、防油性能較差等因素，極少在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)
氣系統(tǒng)中使用，而一般常用的是抗性消聲器。
抗性消聲器包括擴(kuò)張式消聲器、插入式消聲器、穿孔式
消聲器、波長(zhǎng)管、赫爾姆茲消聲器等。其中波長(zhǎng)管、赫爾姆
茲消聲器只能消除單頻噪聲或者較窄頻帶的噪聲，而擴(kuò)張式
消聲器盡管消聲頻率相對(duì)較寬，但是主要用于中低頻消聲，
因此，本文選擇插入式+穿孔式消聲器組合起來(lái)進(jìn)行消聲。
為了在1500Hz-20000Hz 的寬頻范圍了內(nèi)實(shí)現(xiàn)消聲，本文
設(shè)計(jì)了一個(gè)包含六個(gè)腔體的高頻消聲器，其中除腔體3、4
為穿孔式消聲器外，其余四個(gè)腔體均為插入式消聲器。具體
結(jié)構(gòu)圖如圖3 所示。
圖3 高頻消聲器結(jié)構(gòu)示意圖
3.2 高頻消聲器傳遞損失分析
在進(jìn)行聲學(xué)計(jì)算時(shí)，首先利用Hypermesh 軟件抽取模型
的內(nèi)表面，并進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
采用LMS.Virtual lab 軟件聲學(xué)分析模塊，管道聲學(xué)對(duì)
網(wǎng)格模型進(jìn)行處理，定義空氣材質(zhì)聲速設(shè)置為340m/s，流速
設(shè)置為2m/s，密度為默認(rèn)密度，空濾定義為多孔阻性材質(zhì)。
圖4 高頻消聲器傳遞損失仿真結(jié)果
計(jì)算傳遞損失的模型， （下轉(zhuǎn)第198頁(yè)）
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
198 汽車實(shí)用技術(shù) 2017 年第 21 期
對(duì)業(yè)務(wù)層中功能模塊設(shè)計(jì)進(jìn)行了具體闡述。
（4）運(yùn)用web 開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)這款信息管理系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，
并對(duì)開(kāi)發(fā)完成的系統(tǒng)的部分界面進(jìn)行展示。
（5）運(yùn)用這款退役汽車循環(huán)利用信息管理系統(tǒng)能夠有效
管理這一過(guò)程中產(chǎn)生的復(fù)雜海量的信息，合理管理循環(huán)利用
的過(guò)程 ，規(guī)范了退役汽車市場(chǎng)的秩序，提高了退役汽車循環(huán)
利用率。
參考文獻(xiàn)
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（上接第170頁(yè)）
定義入口網(wǎng)格和輸入邊界，利用管道聲模態(tài)的理論對(duì)其進(jìn)行
傳遞損失計(jì)算。出口截面定義為無(wú)反射邊界，入口選擇聲模
態(tài)邊界條件。
基于軟件的計(jì)算以及傳遞損失的測(cè)試，得到高頻消聲器
的傳遞損失結(jié)果，如圖4 所示。
由于計(jì)算頻率越高，誤差會(huì)放大，計(jì)算時(shí)間與規(guī)模會(huì)急
劇增加，甚至算不動(dòng)。目前傳遞損失試驗(yàn)一般做到近6000Hz，
而傳遞損失仿真計(jì)算，一般只要做到8000Hz 即可，更高頻
段也會(huì)因?yàn)楦叽沃C波起作用。
3.3 高頻消聲器試驗(yàn)驗(yàn)證
為驗(yàn)證優(yōu)化效果，根據(jù)設(shè)計(jì)方案制作快速成型件，然后
裝車進(jìn)行NVH 測(cè)試。測(cè)試工況與摸底測(cè)試時(shí)相同。
圖5 所示的是安裝高頻消聲器后，在3 擋全負(fù)荷加速至
4000rpm 工況時(shí)，在進(jìn)氣口測(cè)試的噪聲頻譜。從圖中可以看
到，在大約在1500～18000Hz頻帶范圍內(nèi)，Hiss 噪聲明顯衰
減，優(yōu)化效果非常明顯。
圖5 3擋全負(fù)荷WOT加速至4000rpm工況
噪聲頻譜（裝高頻消聲器）
圖6 所示的則是安裝高頻消聲器后，發(fā)動(dòng)機(jī)在2 擋全油
門加速至2000rpm，然后急松油門時(shí)測(cè)得的噪聲頻譜。從圖
中可以看到，在大約1500Hz～20000Hz范圍內(nèi)的泄氣噪聲也
得到了明顯改善，說(shuō)明高頻消聲器的設(shè)計(jì)達(dá)到了目的，滿足
使用要求。
圖6 2擋全油門至2000rpm松油門工況噪聲
頻譜（裝高頻消聲器）
4 結(jié)論
本文以某增壓機(jī)型為研究對(duì)象，針對(duì)其存在的噪聲問(wèn)題
進(jìn)行摸底測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該機(jī)型存在明顯的hiss噪聲和泄氣噪聲，
然后針對(duì)其噪聲頻率段設(shè)計(jì)相應(yīng)的高頻消聲器，根據(jù)設(shè)計(jì)方
案制作樣件，并最終進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果顯示，該消聲器對(duì)
于該機(jī)型存在的hiss 噪聲和泄氣噪聲有良好的消聲作用，改
善效果非常明顯。
參考文獻(xiàn)
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