10.16638/jki.1671-7988.2017.21.058
颜伟，许涛，张增光
（安徽江淮汽车集团股份有限公司新技术研究院，安徽合肥230601）
摘要：文章针对某增压机型存在的噪声问题进行摸底测试，发现其存在的Hiss噪声及泄气噪声的频谱范围较宽，约在1500Hz到20000Hz之间。为了进行消音，针对其噪声频率段，采用穿孔式与插入式相结合的高频消声器设计方案。然后制作样件，并最终进行试验验证。结果显示，该消声器对于该机型存在的hiss噪声和泄气噪声有良好的消声作用，无论是Hiss噪声，还是泄气噪声都得到了明显的衰减，改善效果明显。
关键词：Hiss噪声；泄气噪声；消声器
中图分类号：U467.4+93 文献标识码：A 文章编号：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.江淮汽车股份有限公司
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
随着增压小型化的发展趋势，增压发动机正变得越来越普及普及，而增压器随之带来的噪声问题也正日益突出。增压器最高转速可达每分钟30多万转，由于叶轮与气流的相互作用，转子的动不平衡以及浮环
轴承的油膜震荡等因素，使增压器在运行过程中产生各种噪声，这些噪声会大大降低车内声学品质，造成对驾驶员和乘客的噪声干扰，所以对增压器噪声的控制是一件迫在眉睫的事情。
比较常见的增压器噪声主要包括：同步噪声、次同步噪声、BPF噪声、Hiss噪声以及泄气噪声等，随着人们对于增压器噪声的研究逐渐加深，像同步噪声、次同步噪声、BPF 噪声等的解决方式基本掌握，而对于Hiss噪声以及泄气噪声的理解还较少。本文将针对某增压车型出现的Hiss噪声和泄气噪声提出解决方案，设计高频消声器进行消声。
1 Hiss噪声及泄气噪声介绍
Hiss噪声是一种常见的增压器噪声，主要发生在发动机油门瞬时加速，增压器转速在相对短的时间内快速提升的情况下。它的主要频谱特征是频带较宽，出现的频率可能在0-20000Hz的范围内。
对于发动机而言，动力性，尤其是低速时的动力性一直是发动机追求的目标，而为了保证发动机在低速时获得较高的动力性，则在低速时增压器的运行曲线必然接近喘振线，
作者简介：颜伟，就职于安徽江淮汽车股份有限公司新技术研究院。
汽车实用技术
170 2017年第21期
则在发动机油门瞬时加速时，增压器运行曲线会越过喘振线，从而发生瞬态喘振，此时产生的噪声就是Hiss噪声。总而言之，为了提高发动机的低速动力性，则增压器低速时的运行曲线必然接近喘振线，从而在油门瞬时加速时，必然会产生Hiss噪声。
泄气噪声也是一种宽频噪声，一般发生在发动机急松油门时，其频率不超过20000Hz。
泄气噪声产生的机理：在车辆加速后，快速松开油门时，节气门关闭，此时增压后的气体无法进入发动机。而压气机由于惯性作用，致使压气机至节气门之间的气体压力持续增加。当气体压力值增大至限值时，放气阀打开进行泄压保护，此时高压气体快速通过放气阀旁通管路时产生的气流噪声即是泄气噪声。
2 摸底测试
2.1测试说明
本文针对某增压车型（手动挡）进行摸底测试，重点评估进气系统噪声(包括压前与压后)对车内噪声的影响(客观数据与主观评估相结合)。
根据前面的分析，Hiss噪声主要发生在发动机油门瞬时加速，而泄气噪声主要发生在发动机急加油门后急松油门，因此，根据这两种噪声发生的最常见工况，定义本次测试的工况：
（1）3挡全负荷WOT加速至4000rpm(Run up)；
（2）2挡WOT 2000rpm松油门(Tip in/Tip out)。
2.2测试结果
图1所示的是3挡全负荷WOT加速至4000rpm工况时，在进气口测试的噪声频谱。从图中可以看到，在大约在1500Hz～18000Hz的宽频范围内出现了明显的Hiss噪声，而转速范围主要发生在2500rpm以内，2500rpm以上Hiss噪声强度明显减弱。
图1 3挡全负荷WOT加速至4000rpm工况噪声频谱
图2 2挡全油门至2000rpm松油门工况噪声频谱图2所示的则是2挡全油门加速至2000rpm，然后急松油门时测得的噪声频谱。从图中可以看到，在大约1500Hz～20000Hz范围内出现了明显的泄气噪声频谱。
从测试结果来看，Hiss噪声及泄气噪声的频谱范围非常宽，最大几乎达到20000Hz。为了消除Hiss噪声以及泄气噪声的影响，必须在1500Hz～20000Hz范围内进行消声，即设计对应频率段的高频消声器。
3 噪声优化
3.1 高频消声器设计方案
针对前面摸底测试的结果，需要同时针对Hiss噪声和泄气噪声的频率段来设计相应的高频消声器。消声器一般包括阻性消声器和抗性消声器。阻性消声器由于要使用吸声棉，其成本较高，防水、防油性能较差等因素，极少在发动机进气系统中使用，而一般常用的是抗性消声器。
抗性消声器包括扩张式消声器、插入式消声器、穿孔式消声器、波长管、赫尔姆兹消声器等。其中波长管、赫尔姆兹消声器只能消除单频噪声或者较窄频带的噪声，而扩张式消声器尽管消声频率相对较宽，但是主要用于中低频消声，因此，本文选择插入式+穿孔式消声器组合起来进行消声。
为了在1500Hz-20000Hz的宽频范围了内实现消声，本文设计了一个包含六个腔体的高频消声器，其中除腔体3、4为穿孔式消声器外，其余四个腔体均为插入式消声器。具体结构图如图3所示。
图3 高频消声器结构示意图
3.2高频消声器传递损失分析
在进行声学计算时，首先利用Hypermesh软件抽取模型的内表面，并进行网格划分。
采用LMS.Virtual lab软件声学分析模块，管道声学对网格模型进行处理，定义空气材质声速设置为340m/s，流速设置为2m/s，密度为默认密度，空滤定义为多孔阻性材质。
图4 高频消声器传递损失仿真结果
计算传递损失的模型，（下转第198页）
10.16638/jki.1671-7988.2017.21.059
1/4车辆半主动悬架LQG控制仿真分析*
张志达1，李韶华1，2，张兵1
（1.石家庄铁道大学机械工程学院，河北石家庄050043；2. 河北省交通安全与控制重点实验室，
河北石家庄050043）
摘要：建立了包含半主动悬架的2自由度1/4车辆动力学模型，应用最优控制理论设计了车辆半主动悬架的LQG 控制器。针对各性能指标的加权系数依靠经验选取的不足，引入层次分析法对各权重系数进行计算，并利用MA TLAB/Simulink软件进行仿真试验。仿真结果表明：与被动悬架相比，采用LQG控制器的半主动悬架，可使车身加速度、悬架动行程和轮胎动变形的均方根值均有所减小，有效地减缓车身的振动，改善车辆的行驶平顺性。关键词：车辆；半主动悬架；平顺性；LQG控制；层次分析法
中图分类号：U461.4 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)21-171-04
Simulation analysis for LQG control based on quarter vehicle model with
semi-active suspension
Zhang Zhida1, Li Shaohua1,2, Zhang Bing1
( 1.School of Mechanical Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Hebei Shijiazhuang 050043; 2. Key Laboratory of Traffic Safety and Control in Hebei, Hebei Shijiazhuang 050043 )
Abstract:A2-DOF 1/4 vehicle dynamics model including semi-active suspension is established. The LQG controller of semi-active suspension is designed by using the optimal control theory. According to the deficiencies of the determining weight coefficients of each performance indicators, the analytic hierarchy process (AHP) is adopted to calculate the weight coefficients, and the simulation test is carried out by using MATLAB/Simulink software. The simulation results show that compared with the passive suspension, the semi-active suspension with LQG controller can make the RMS value of body acceleration, suspension dynamic deflection and tire dynamic displacement decrease, effectively reduce the vibration of the vehicle, and improve the vehicle ride comfort.
Keywords: vehicle; semi-active suspension; ride comfort; LQG control; Analytic Hierarchy Process
CLC NO.: U461.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)21-171-04
引言
随着汽车行业的不断发展，消费者对车辆舒适性的要求也日渐提高，传统被动悬架难以满足要求。半主动悬架可以较好地兼顾舒适性和操纵稳定性，且耗能小，逐步成为研究热点[1]。国内外专家学者对半主动悬架控制策略进行了较多的研究。目前，常用的悬架控制策略主要有：最优控制[2]、天棚控制[3]、滑模控制[4]、模糊控制[5]和PID控制[6]等。天棚控制和滑模控制具有一定的鲁棒性，但不能使车辆系统整体的性能达到最优。模糊控制和PID控制虽然具有一定的自适应能力，但其控制精度不够高。因此，理论基础比较完善的
作者简介：张志达（1990-），男，硕士研究生，研究方向为：车辆系统动力学与控制。基金项目：国家自然科学基金项目（No. 11472180，11572207）；石家庄铁道大学研究生创新项目（No. YC201712）。
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