发动机进气歧管NVH性能分析与优化

1、汽油发动机进气歧管NVH性能分析与优化技术创新，变革未来 目录目 录ONTENTS公司介绍问题背景有限元模型模态分析及优化1234C8动刚度分析及优化辐射噪声分析及优化模态试验总结567二、问题背景塑料进气歧管比铝进气歧管重量减轻50%以上，发动机动力性得到5%10%的提升，经济性和排放性也 有相当改善,材料和制造成本都可得到降低。近年来，国内外相关研究学者对进气歧管的研究大部分仅限于流体动力学分析，而对塑料进气歧管的NVH问题分析不够全面。基于这样的研究现状，本文将以某汽油机项目为例，从模态、频响及辐射噪声三个方面进行仿真分析， 提出结构优化建议。并通过模态试验验证仿真模型的准确性。铝进气歧

2、管结构塑料进气歧管结构 三、有限元模型使用有限元前处理软件对某发动机进气 歧管进行实体网格划分，单元类型采用二阶 四面体单元。模型包括曲轴箱通风结构，节气门阀体， 进气歧管上片，进气歧管下片等。其中，进 气歧管上下片实际是通过摩擦焊焊在一起， 仿真中用共节点进行连接。节气门阀体则简 化为一个质点。在材料库中选取各部件对应的弹性模量、 泊松比、密度等参数。实际工况中，进气歧管通过螺栓与缸体 缸盖连接，本文将通过Cbar来模拟。进气歧管有限元模型四、模态分析及优化阶数第一阶第二阶第三阶原状态进气歧管频率（Hz）125150212优化后进气歧管频率（Hz）185241372优化措施增加壁厚；优化支架

3、；在节气门安装位置附近加筋；将进气歧管表面筋结构由横竖筋改成蜂窝状。原状态进气歧管第一阶 模态振型f=125Hz优化后进气歧管第一阶 模态振型f=185Hz进气歧管前三阶约束模态频率小结：优化后进气歧管第一阶模态从125Hz提高到185Hz，效果明显 五、模态试验阶次进气歧管（仿真）进气歧管（试验）误差一阶（Hz）1851765.1%二阶（Hz）2412638.4%三阶（Hz）3723564.5%进气歧管模态频率对比第一阶仿真模态第二阶仿真模态第三阶仿真模态第一阶试验模态第二阶试验模态第三阶试验模态进气歧管模态试验图小结：仿真结果与试验结果误差满足 工程技术要求，振型基本一致，说明所建 立的进

4、气歧管有限元模型较准确，可以作 为后续分析的基础模型。 六、动刚度分析及优化进气歧管频响分析上片测点进气歧管频响分析下片测点进气歧管上、下片测点动刚度从图中可以看出， 上片测点6、9、15、18 的动刚度较差；下片测 点7 、15 、16 、17 、18 的动刚度均较差。所以 这些点是动刚度优化的主要针对对象。进气歧管上片优化前后IPI动刚度对比图进气岐管下片优化前后IPI动刚度对比图小结：从图9中可以看出，优化后进气歧管 上片的IPI动刚度波动较小，基本处于1500-2000 之间，特别是对测点6-9、15、18，优化前其IPI 动刚度低于1000，优化后基本提高到1500左右。 从图10可

5、以看出，优化后进气歧管下片大部分测 点IPI动刚度有不同程度提高，特别是点15-18， 提高较大，对减少该处辐射噪声有明显效果。 七、辐射噪声分析及优化进气歧管辐射噪声计算模型原状态进气歧管1m声压级类型原状态优化后优化前-优化后上侧（dBA）87.6987.460.23下侧（dBA）88.2387.370.86前侧（dBA）83.1682.710.45小结：从表中可以看出，进气歧管三 个面的声压级均有不同程度降低，其中下 侧降低最大， 达到0.86dBA， 前侧降低了0.45dBA，上侧降低了0.23dBA。进气歧管优化前后辐射噪声对比 八、总结通过对进气歧管进行模态、频响及辐射噪声仿真分析，再对模型进行优化再 分析得到以下结论：通过模态优化，进气歧管约束模态的第一阶固有频率从125Hz提高到185Hz。 其中，壁厚、支架固定位置及支架螺栓间距对模态影响较大。通过频响分析，成功找到进气歧管动刚度薄弱位置，并通过优化，使得大部分 点IPI提高到1500以上。通过辐射噪声分析，发现优化前后进气歧管上侧、下侧及前侧辐射噪声分别降 低0.23dBA，0.86dBA、0.45dBA。通过仿真分析的