乘用車的汽油發動機有哪些調整或降低進氣雜訊的設計？

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同時請解釋大致的設計思路。

謝邀。題主把邊界條件界定得非常清楚，略知一二，答之。

盡量用通俗的語言，方便大家理解，很多辭彙我也只知道德語怎麼說= =如果表達不那麼準確還請見諒，也隨時歡迎指正。

只做科普，因此內容只能是Science以及一些原理相關，而非Engineering。不定期更新。

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首先我們來簡單了解一下進氣系統。

1. 進氣系統

現代汽油機的進氣系統中主要集成進氣、空濾、降噪、分流等功能，進氣系統由臟空氣管、空氣濾清器、乾淨空氣管和進氣歧管等零部件組成，通過這些零部件保證經過進氣系統後的空氣含有儘可能少的顆粒，並將進氣溫度控制在適宜參與燃燒的區間內，然後進氣歧管儘可能均勻地將空氣導入對接的單獨氣缸中進行四個衝程。Abb.1為一個四缸的渦輪增壓汽油機進氣系統的示意圖。

Abb. 1 一個渦輪增壓內燃機的進氣系統

因為發動機Downsizing的趨勢、模塊化策略和更嚴格的排放標準等因素，使得OEM們對進氣系統的要求也在逐步上升，體現在Specification中主要是，提高充氣係數，使得在高速下有大升功率輸出和中低速下有大扭矩輸出。一般來說進氣系統的Assembly由供應商進行設計、開發、生產並裝配。要求供應商對發動機複數個系統間的協同作用有深層的理解，比如發動機換氣過程和排氣系統。

值得一提的是，自然進氣和渦輪增壓發動機的進氣系統的零部件是有些許不同的，詳見Abb.1a和Abb.1b

Abb.1.a 自然進氣發動機的進氣系統

Abb.1.b 渦輪增壓發動機的進氣系統

1.1 臟空氣管

臟空氣管也就是從汽車的進氣格柵開始至空氣濾清器的這一段。Abb.1.1.1與Abb.1.1.2為供給Daimler某馳某車型的臟空氣管。一個設計合理的臟空氣管能夠將大顆粒（水珠，雪，大塵土顆粒）以低壓力損失通過彎管轉角來濾除。臟空氣管的粗顆粒分離功能分擔了空氣濾清器對顆粒物的過濾任務。由於它的曲率對顆粒的粗分離率和壓力損失的大小起決定性影響，所以在研發階段的前期會先用計算流體動力學（CFD -

Computational Fluid Dynamics）進行模擬。

Abb.1.1.1 對進氣格柵介面

Abb.1.1.2 對空濾介面

1.2 空氣濾清器與MAF

一般來說空氣濾清器指的是包含濾芯的空濾殼體總成。除降噪之外，空濾還有優化通過濾芯氣流的功能。為了保證空濾濾芯在通過氣流時產生儘可能低的壓力損失且發揮最大的容塵和雜質濾清能力，臟空氣的進氣流速應當垂直於通過濾芯的過濾表面，並被均勻分流。同樣，為了減少樣件階段產生的非必要的實驗花費和設計返工，圖Abb.1.2.1中的CFD分析會介入研發階段前期，以驗證和模擬設計可行性。如該圖所示系統使壓力損失相對原設計減少30%，並通過空濾濾芯的氣流均化作用，使得空濾效率得到顯著改善。空氣流量感測器（MAF - Mass Air Flow Sensor）的信號質量也同樣受益於進氣氣流的優化。

解釋一下，在空濾盒的乾淨口氣端亦或在乾淨空氣管中常常集成如壓力、溫度和空氣流量等感測器。由於對MAF信號要求和排放法規越來越嚴格，就必須對通過MAF的進氣氣流有更高的要求。因為預留給MAF結構空間通常來說是相當有限的，所以將信號誤差dQ/Q控制在±2.5%的範圍內是一個有難度但普遍面臨的難題。由曲軸箱或廢氣循環裝置（EGR – Exhaust Gas

Recirculation）竄出的機油滴的堆積，會引起的感測器信號弱化，這些特殊的模擬同樣可以藉助CFD進行，通過對3D數據的改進也可使得信號的弱化程度大幅下降。

Abb.1.2.1 通過空濾濾芯的氣流：

-左：未均化，伴隨高壓力損失和較差的過濾率；

-右：均化，根據CFD結果表明導流筋有助於均化氣流，提高過濾率

在寒冷的天氣中，冰雪有很高几率會被吸入進氣系統中，這些冰雪會導致空濾前的臟空氣管堵塞，進而空濾的臟空氣端和乾淨空氣端之間產生了非常高的壓力損失。若不採取措施，長時間在該環境中工作會使發動機停止運轉。一個有效的手段為在空濾的臟空氣端設計進氣ASS（Anti-Snow System）,即熱空氣第二進氣口。如Abb. 1.2.2 一般該進氣口設計在靠近臟空氣端的發動機空間周圍，使用如氣動執行器或彈性材料調節器（Dehnstoffregler, 例如使用蠟作為介質）以控制第二進氣口的進氣隔板的開合。

Abb.1.2.2 供給某車型上空濾的Anti-Snow System

1.3空濾濾芯

顧名思義，空濾濾芯的功能是將臟空氣內的顆粒物儘可能地濾除，以儘可能避免感測器（如MAF）和發動機被這些顆粒磨損，起到保護作用。當然還有很重要的一點就是沒有人希望開車開著開著吃了一嘴灰lol。空濾主要從外觀上分為平板型和圓柱型，功能上分為慣性式、過濾式等。為了充分利用有限的過濾空間，因此濾芯供應商將濾芯設計為摺疊狀，以此增大它與臟空氣的接觸表面積。Abb. 1.3.1所示為平板型濾芯。傳統的濾芯材料為賽璐珞纖維。漸漸地濾芯越來越多地使用其餘的人工合成材料進行生產。然而無論如何，材料的選擇和空濾外形的設計都必須滿足Tier 1所提出的技術要求（比如分離效率）和邊界條件（比如結構空間）。此外，空濾濾芯在負載下由MAF所輸出的信號質量是評價MAF性能的一個重要標準。

Abb. 1.3.1 平板型濾芯，wix filtron

2. 雜訊的產生和降噪措施

雜訊是發聲體做不規則運動時振動所發出的聲音，比如機械振動和彈性介質中的波。不管是對駕駛者、乘客還是行人來說，這些雜訊必然不受歡迎的。汽車雜訊主要分為空氣雜訊（Luftschall）和結構雜訊（K?rperschall）,籠統地說，前者由進氣引起，後者由駕駛環境和零部件的運動產生的振動所輸出。這裡主要討論前者。

2.1 雜訊源

進氣門關閉後，進氣氣流突然停止，所以在進氣門處壓力上升，產生了與進氣方向相反的負壓波。負壓波相對著進氣方向，沿著進氣管道以聲速傳到了進氣管口，形成了管口雜訊；除此之外，又由於活塞的往複運動對管壁作用，產生了振動，這就形成了發動機的輻射雜訊；說到底不管對於管口雜訊還是輻射雜訊來說，活塞都是雜訊直接或間接產生的源頭之一。另一個空氣雜訊源是來自進氣氣流經過氣管的彎折時產生的雜訊。

首先部分管口雜訊必定會沿著臟空氣管的管口，直接排放到環境當中；由振動引起的輻式雜訊會傳遞給發動機零部件周圍的氣體環境，或者通過發動機架和緊固點過渡給整個車身。管口雜訊和輻式雜訊之間的聯繫可詳見Abb. 2.1.1

Abb. 2.1.1 進氣系統的雜訊源

2.2 降噪方案

兩個字：玄學。進氣雜訊改進措施是以在研發階段就將雜訊大幅度降低為目的的一個永恆的話題。在此主要討論的是進氣管路內的降噪解決方案。

不同進氣系統零部件的工況不同，必然也使用不同的降噪元器件，詳見Abb. 2.2.1。

Abb. 2.2.1 不同消聲器和它們對應的應用環境

消聲器中最重要的種類是諧振器。從本質上來說，諧振器如同一個彈簧質量系統Abb. 2.2.2，在這個系統中，通過諧振腔和進氣管的空氣如同彈簧般，根據進氣條件的不同造成氣體密度的改變，而相對的，質量塊就類比為與發動機進氣方向相反的負壓波。通過測定出諧振腔輸入的雜訊，可輸出對應的諧振頻率。

Abb.2.2.2 彈簧質量系統和進氣系統的類比

其中Aw 表示諧振器喉管的截面面積，lakust 為有效孔頸長度，V為腔體容積。普遍的一些措施為增加空濾的容積，降低管路的橫截面或者加長進氣管路的長度。因為有限的空間，所以空濾的容積不可能無止盡地變大。如果管路的橫截面陡然減小會產生我們所不希望的副作用，比如進氣氣流被節流（同流速下截面面積越小，流量越小Q=Av）。同樣的，增大的壓力損失也總是意味著發動機的功率損失，因此在實際應用中會通過在進氣管路管口處的縮口結構以擴壓來抵消部分壓力損失；貿然減小管路截面面積也會導致諧振腔的失效。

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對內燃機來說降噪是個長長久久的課題，而對進氣降噪措施的定位只會從研發費用和profitability出發, 比如我不會指望花100人民幣能買到以往花10000軟妹幣才能買到的產品，產生超級巨大的附加值，那多半是扯淡呢。

暫時就寫到這裡。謝謝大家的耐心。這篇科普仍然停留在汽車愛好者水平，因為對進氣系統及降噪的理解還不深，絕不貿然稱自己是懂NVH的。歡迎知友們工程師朋友們進行補充。

很多，比如四分之一波長管，赫姆霍茲消聲室器，各種穿孔管之類的，空濾也算。詳細的介紹有時間再來答吧，先簡單列這幾個。

不請自來，嘿嘿，處答。正好和自己職業相關，就答了。進氣系統NVH性能分析攻城獅。

關於進氣系統組成及雜訊相關的介紹，Haochi大神已經講得非常詳細了，對於發動機進氣系統雜訊來源，小弟想補充一下，獻醜了，歡迎交流...主要介紹一下自吸發動機的進氣雜訊成分。

進氣系統雜訊，是發動機主要雜訊源之一，其聲壓級大小僅次於排氣雜訊，產生原理可以分為節氣門周期性開啟-關閉產生的脈動雜訊、進氣門關閉後整個進氣系統內氣柱共振產生的雜訊、氣缸的赫姆霍茲共振雜訊及氣流在進氣管道內產生的渦流雜訊。

1.壓力脈動雜訊

空氣通過進氣口進入到發動機進氣系統之後，在節氣門開閉的過程中，發生周期性壓力脈動，引起管內空氣密度的變化，產生壓力脈動雜訊，具體雜訊成分可以通過下面的公式得出：

$f=inN/60t$ ,n-發動機轉速，N-發動機衝程，t-發動機缸數，i-諧波次數（可以是1,2,3,...）通常4衝程4缸發動機主要諧次為2，也就是階次，隨著諧波數的升高，該頻率雜訊聲壓級能力逐步降低，所以常見的4缸發動機2階頻率能力最大，我們重點關注的也就是它；

2.氣柱共振雜訊

節氣門關閉時，整個進氣系統就構成了一個一端封閉（節氣門處），一端開口（進氣口處）的氣柱共振系統，其原理就是一根1/4波長管，此處涉及管道聲學理論https://wenku.baidu.com/view/236b141314791711cc79177b.html?from=search，管道長度是波長的1/4，也就是說對應該管道長度的共振頻率為 $f=c/4L$ ,c-當地聲速，L管道長度。由此可見，管道長度越長，頻率越低。

3.氣缸的赫姆霍茲共振雜訊

氣缸可以看做成一個赫姆霍茲共振腔，具體形式Haochi兄已經說的很明白了，當進氣系統中氣體壓力脈動的頻率和氣缸的赫姆霍茲共振頻率相同時，就激發出雜訊。

4.渦流雜訊

當高速氣流進入管道的時候，由於進氣管道內壁面的毛刺、尖棱等不平滑導致渦流產生，流體力學中，渦流雜訊是一種高聲強雜訊源，研究顯示，其聲功率與氣流流速的4次方成正比，所以，進氣系統氣體流速越高，雜訊越大，因此增壓發動機進氣系統的主要雜訊源就是氣流聲。

先寫這麼多，第一次在知乎上回答，下次介紹一下進氣系統調音相關的...

進氣系統的NVH分析與控制-龐劍_圖文_百度文庫

龐劍大神的ppt，簡單易懂，講的很詳細

建一個大的機油箱，把能泡的部分都泡機油里，讓液體來隔音。當然，如果能搞一個真空箱更好。

我是來歪樓的請無視