一种消音器设计方法、系统及计算机存储介质与流程

1.本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种消音器设计方法、系统及计算机存储介质。


背景技术：

2.内燃机将燃料的化学能通过燃烧转化为机械能来驱动汽车行驶，工作时需消耗大量空气，进气系统承担着给发送机提供所需空气的任务，进气系统除了为发送机提供干净、充足的空气之外，同时还要降低从发动机端传出的噪声，因此进气系统的降噪设计是非常重要的，其中涉及一种消音器。
3.现有技术中，消音器需要根据发动机的噪声频率适应性调节，以满足对发动机某个频段噪音的消除，在消音器结构的开发阶段，一般采用软件分析手段，需先建立数模，之后通过分析对数模进行调整，导致消音器结构开发周期长且成本高。


技术实现要素：

4.基于此，本发明的目的是提供一种消音器设计方法、系统及计算机存储介质，用于解决现有技术中在消音器结构设计上开发周期长且成本高的技术问题。
5.为实现上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种消音器设计方法，包括：
6.检测发动机的发动机参数，根据所述发动机参数预测初始进气系统的进气管口噪声，并根据所述进气管口噪音确定所需的消音器中心频率；
7.获取预存的多个消音器尺寸模板，选取其中符合进气系统设计空间的目标消音器尺寸模板，并提取所述目标消音器尺寸模板中的多个设计参数；
8.设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数；
9.根据所述虚拟环境工况，对所述单一变量参数进行测试，生成与所述单一变量参数对应的最佳设计参数。
10.作为本发明的进一步优选方案，所述设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数的步骤具体包括：
11.设定声速，输入所述消音器中心频率并提取所述目标消音器尺寸模板中的主管内径、腔体内径、壁厚、中心管长度、穿孔直径及穿孔数量，选取主管内径、腔体内径、壁厚、中心管长度、穿孔直径及穿孔数量的其中一个参数作为单一变量参数。
12.作为本发明的进一步优选方案，所述设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数的步骤具体包括：
13.设定声速，输入所述消音器中心频率并提取所述目标消音器尺寸模板中的喉管直径、喉管长度、主管直径及谐振腔容积，选取所述喉管直径、喉管长度、主管直径及谐振腔容
积的其中一个参数作为单一变量参数。
14.作为本发明的进一步优选方案，所述设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数的步骤具体包括：
15.设定声速和温度，输入所述消音器中心频率并提取所述目标消音器尺寸模板中的主管直径、波长管直径及波长管长度，选取所述主管直径、波长管直径及波长管长度的其中一个参数作为单一变量参数。
16.作为本发明的进一步优选方案，所述设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数的步骤具体包括：
17.设定声速和温度，输入所述消音器中心频率并提取所述目标消音器尺寸模板中的进出口直径、腔体直径及腔体长度，选取所述进出口直径、腔体直径及腔体长度的其中一个参数作为单一变量参数。
18.作为本发明的进一步优选方案，所述根据所述虚拟环境工况，对所述单一变量参数进行测试，生成与所述单一变量参数对应的最佳设计参数的步骤之后，所述方法还包括：
19.获得消音器的传递损失曲线。
20.作为本发明的进一步优选方案，所述根据所述虚拟环境工况，对所述单一变量参数进行测试，生成与所述单一变量参数对应的最佳设计参数的步骤具体包括：
21.根据消音器计算公式计算所述单一变量参数，生成与所述单一变量参数对应的最佳设计参数。
22.作为本发明的进一步优选方案，所述根据所述虚拟环境工况，对所述单一变量参数进行测试，生成与所述单一变量参数对应的最佳设计参数的步骤之后，所述方法还包括：
23.根据所述最佳设计参数建立数字模型。
24.另一方面，本发明实施例还提供了一种消音器设计系统，包括：
25.检测模块，用于检测发动机的发动机参数，根据所述发动机参数预测初始进气系统的进气管口噪声，并根据所述进气管口噪音确定所需的消音器中心频率；
26.获取模块，用于获取预存的多个消音器尺寸模板，选取其中符合进气系统设计空间的目标消音器尺寸模板，并提取所述目标消音器尺寸模板中的多个设计参数；
27.设定模块，用于设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数；
28.生成模块，用于根据所述虚拟环境工况，对所述单一变量参数进行测试，生成与所述单一变量参数对应的最佳设计参数。
29.另一方面，本发明还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述所述的方法。
30.根据本发明提供的消音器设计方法、系统及计算机存储介质，通过预先检测发动机的发动机参数，根据发动机参数预测出进气系统的进气管口噪声，根据所述进气管口噪声确定所需的消音器中心频率，选取符合进气系统设计空间的所述消音器尺寸模板，并提取所述消音器尺寸模板中的多个设计参数，然后设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量
可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本技术所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
42.本发明实施例旨在题出一种消音器设计方法，应用于汽车技术领域，具体地，进气系统作为汽车最主要的噪音来源之一，其中内燃机将燃料的化学能通过燃烧转化为机械能来驱动汽车行驶，工作时需消耗大量空气，进气系统承担着给发送机提供所需空气的任务，进气系统除了为发送机提供干净、充足的空气之外，同时还要降低从发动机端传出的噪声，现有技术中，消音器需要根据发动机的噪声频率适应性调节，以满足对发动机某个频段噪音的消除，在消音器结构的开发阶段，一般采用软件分析手段，需先建立数模，之后通过分析对数模进行调整，导致消音器结构开发周期长且成本高。
43.为了解决现有消音器设计方法存在上述的技术问题，本发明实施例旨在提供一种消音器设计方法，检测发动机的发动机参数，根据所述发动机参数预测初始进气系统的进气管口噪声，并根据所述进气管口噪音确定所需的消音器中心频率；获取预存的多个消音器尺寸模板，选取其中符合进气系统设计空间的目标消音器尺寸模板，并提取所述目标消音器尺寸模板中的多个设计参数；设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数；根据所述虚拟环境工况，对所述单一变量参数进行测试，生成与所述单一变量参数对应的最佳设计参数。通过输入设计结构参数的手段，针对需要的消音频率进行设计、调整，大幅缩短进气系统设计开发周期以及成本。
44.实施例一
45.请参阅图1，所示为本发明第一实施例中的消音器设计方法的流程图，该方法包括以下步骤：
46.步骤s101，检测发动机的发动机参数，根据所述发动机参数预测初始进气系统的进气管口噪声，并根据所述进气管口噪音确定所需的消音器中心频率；
47.具体地，从所述发动机参数中提取发动机燃烧效率、动力性和经济性，通过发动机热力学模型对所述发动机燃烧效率、动力性和经济性进行发动机分析，以获得发动机分析结果，基于管道声学和所述发动机数据预测初始进气系统的进气管口噪声频率段，根据该噪音频率段确定所需的消音中心频率，假设实际测得的噪音频率段在1800～2500hz，则设计两个频率的腔，使消音中心频率接近1800hz和2500hz。
48.步骤s102，获取预存的多个消音器尺寸模板，选取其中符合进气系统设计空间的目标消音器尺寸模板，并提取所述目标消音器尺寸模板中的多个设计参数；
49.具体地，根据测试已知边界和管路接口，确定消音器有效空间，根据消音器有效空间选取符合整车设计的消音器尺寸模板，另外还可根据所需的消音器中心频率选择不同规格的消音器，如扩张腔、亥姆霍兹谐振腔、波长管或穿孔谐振腔类型的消音器。
50.步骤s103,设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数；
51.具体地，在选取消音器尺寸模板后，根据已知边界和管路接口，可以得到部分确定好的设计参数，选取消音器中可以调整的设计参数作为单一变量参数，以满足对消音器中心频率的设计需求。
52.步骤s104，根据所述虚拟环境工况，对所述单一变量参数进行测试，生成与所述单一变量参数对应的最佳设计参数。
53.具体地，在自制的excel表格上输入消音器计算公式，通过设定好消音器相关设计参数及所需要的消音器频率，计算所需单一变量，进而获得消音器的最佳设计参数。
54.根据上述消音器设计方法，通过预先检测发动机的发动机参数，根据发动机参数预测出进气系统的进气管口噪声，根据所述进气管口噪声确定所需的消音器中心频率，选取符合进气系统设计空间的所述消音器尺寸模板，并提取所述消音器尺寸模板中的多个设计参数，然后设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数；根据所述虚拟环境工况，对所述单一变量参数进行测试，生成与所述单一变量参数对应的最佳设计参数，通过输入设计结构参数的手段，针对需要的消音频率进行设计、调整，大幅缩短进气系统设计开发周期以及成本，解决了现有技术中在消音器结构设计上开发周期长且成本高的技术问题。
55.实施例二
56.本发明第二实施例中的消音器设计方法包括以下步骤：
57.步骤s11，检测发动机的发动机参数，根据所述发动机参数预测初始进气系统的进气管口噪声，并根据所述进气管口噪音确定所需的消音器中心频率；
58.步骤s12，获取预存的多个消音器尺寸模板，选取其中符合进气系统设计空间的所述消音器尺寸模板，并提取所述消音器尺寸模板中的多个设计参数；
59.步骤s13，设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数；
60.步骤s14，根据所述虚拟环境工况，对所述单一变量参数进行测试，生成与所述单一变量参数对应的最佳设计参数。
61.需要解释的是，关于本实施例中步骤s11、步骤s12及步骤s13中未描述之处可参见第一实施例。
62.可选地，在本实施例中，步骤s13中，所述设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数的步骤具体包括：
63.设定声速，输入所述消音器中心频率并提取所述目标消音器尺寸模板中的主管内径、腔体内径、壁厚、中心管长度、穿孔直径及穿孔数量，选取所述主管内径、腔体内径、壁厚、中心管长度、穿孔直径及穿孔数量的其中一个参数作为单一变量参数。
64.具体地，请参阅图3，所示为穿孔谐振腔的传递损失曲线图，本方案针对于穿孔谐振腔的消声器的结构设计，一般组合使用，在保证一定的消音幅值的情况下，可以解决宽频、中高频噪声问题，多应用于空滤出气管和中冷出气管，有一些还会应用到空滤内部。
65.实际应用中，当前需要的消音频率为1800～2500hz，在传递损失excel分析表格中输入基本参数，并通过对消音腔容积，穿孔面积等参数的调整，设计两个频率的腔，使其中心频率接近1800hz和2500hz，需要注意的是，增压后的问题较高，对空气流速存在影响，从而导致中心频率产生偏移，此处需要输入增压后气体温度(150℃较常温约便偏移400hz)。为了更好的完成nvh测试，可将中心频率偏移，多做几组方案。以下示出了其中一个穿孔谐振腔计算的表格如表一所示：
[0066][0067]
表一
[0068]
可选地，在本实施例中，步骤s13中，所述设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数的步骤具体包括：
[0069]
设定声速，输入所述消音器中心频率并提取所述目标消音器尺寸模板中的喉管直径、喉管长度、主管直径及谐振腔容积，选取所述喉管直径、喉管长度、主管直径及谐振腔容积的其中一个参数作为单一变量参数。
[0070]
具体地，请参阅图4，所示为谐振腔、喉管直径及喉管长度的传递损失曲线图，本方案针对于谐振腔的消声器的结构设计，以下示出了其中一个谐振腔计算的表格如表二所示：
[0071][0072]
表二
[0073]
可选地，在本实施例中，步骤s13中，所述设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数的步骤具体包括：
[0074]
设定声速和温度，输入所述消音器中心频率并提取所述目标消音器尺寸模板中的主管直径、波长管直径及波长管长度，选取所述主管直径、波长管直径及波长管长度的其中一个参数作为单一变量参数
[0075]
具体地，请参阅图5，所示为波长管的传递损失曲线图，本方案针对于波长管的消声器的结构设计，主要用于解决单一频率，多应用于空滤出气管，以下示出了其中一个波长管计算的表格如表三所示：
[0076][0077]
表三
[0078]
可选地，在本实施例中，步骤s13中，所述设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心
频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数的步骤具体包括：
[0079]
设定声速和温度，输入所述消音器中心频率并提取所述目标消音器尺寸模板中的进出口直径、腔体直径及腔体长度，选取所述进出口直径、腔体直径及腔体长度的其中一个参数作为单一变量参数。
[0080]
具体地，请参阅图6，所示为扩张腔的传递损失曲线图，本方案针对于扩张腔的消声器的结构设计，主要用于解决中低频，以下示出了其中一个扩张腔计算的表格如表四所示：
[0081][0082]
表四
[0083]
进一步地，在本实施例中，步骤s14中，所述根据所述虚拟环境工况，对所述单一变量参数进行测试，生成与所述单一变量参数对应的最佳设计参数的步骤还包括：
[0084]
获得消音器的传递损失曲线。用以评估消音器的消音效果。
[0085]
进一步地，在本实施例中，步骤s14中，所述根据所述虚拟环境工况，对所述单一变量参数进行测试，生成与所述单一变量参数对应的最佳设计参数的步骤之后还包括：
[0086]
根据所述最佳设计参数建立数字模型。获取数字模型后，还可通过lms软件进行分析，同时通过微调数模优化传递损失
[0087]
根据上述消音器设计方法，通过预先检测发动机的发动机参数，根据发动机参数预测出进气系统的进气管口噪声，根据所述进气管口噪声确定所需的消音器中心频率，选取符合进气系统设计空间的所述消音器尺寸模板，并提取所述消音器尺寸模板中的多个设计参数，然后设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数；根据所述虚拟环境工况，对所述单一变量参数进行测试，生成与所述单一变量参数对应的最佳设计参数，通过输入设计结构参数的手段，针对需要的消音频率进行设计、调整，大幅缩短进气系统设计开发周期以及成本，解决了现有技术中在消音器结构设计上开发周期长且成本高的技术问题。
[0088]
实施例三
[0089]
本发明还提供了一种消音器设计系统，如图2所示，该系统包括：
[0090]
检测模块10，用于检测发动机的发动机参数，根据所述发动机参数预测初始进气系统的进气管口噪声，并根据所述进气管口噪音确定所需的消音器中心频率；
[0091]
获取模块20，用于获取预存的多个消音器尺寸模板，选取其中符合进气系统设计空间的目标消音器尺寸模板，并提取所述目标消音器尺寸模板中的多个设计参数；
[0092]
设定模块30，用于设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数；
[0093]
生成模块40，用于根据所述虚拟环境工况，对所述单一变量参数进行测试，生成与
所述单一变量参数对应的最佳设计参数。
[0094]
进一步地，所述设定模块30包括：
[0095]
第一设定单元31，用于设定声速，输入所述消音器中心频率并提取所述目标消音器尺寸模板中的主管内径、腔体内径、壁厚、中心管长度、穿孔直径及穿孔数量，选取主管内径、腔体内径、壁厚、中心管长度、穿孔直径及穿孔数量的其中一个参数作为单一变量参数。
[0096]
第二设定单元32，用于设定声速，输入所述消音器中心频率并提取所述目标消音器尺寸模板中的喉管直径、喉管长度、主管直径及谐振腔容积，选取所述喉管直径、喉管长度、主管直径及谐振腔容积的其中一个参数作为单一变量参数。
[0097]
第三设定单元33，设定声速和温度，输入所述消音器中心频率并提取所述目标消音器尺寸模板中的主管直径、波长管直径及波长管长度，选取所述主管直径、波长管直径及波长管长度的其中一个参数作为单一变量参数。
[0098]
第四设定单元34，设定声速和温度，输入所述消音器中心频率并提取所述目标消音器尺寸模板中的进出口直径、腔体直径及腔体长度，选取所述进出口直径、腔体直径及腔体长度的其中一个参数作为单一变量参数。
[0099]
进一步地，所述系统还包括：
[0100]
评估模块50，用于获得消音器的传递损失曲线。
[0101]
进一步地，所述生成模块40包括：
[0102]
生成单元41，用于根据消音器计算公式计算所述单一变量参数，生成与所述单一变量参数对应的最佳设计参数。
[0103]
进一步地，所述系统还包括：
[0104]
建模模块60，用于根据所述最佳设计参数建立数字模型。
[0105]
根据上述消音器设计系统，通过检测模块预先检测发动机的发动机参数，根据发动机参数预测出进气系统的进气管口噪声，根据所述进气管口噪声确定所需的消音器中心频率，获取模块选取符合进气系统设计空间的所述消音器尺寸模板，并提取所述消音器尺寸模板中的多个设计参数，设定模块设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数；生成模块根据所述虚拟环境工况，对所述单一变量参数进行测试，生成与所述单一变量参数对应的最佳设计参数，通过输入设计结构参数的手段，针对需要的消音频率进行设计、调整，大幅缩短进气系统设计开发周期以及成本，解决了现有技术中在消音器结构设计上开发周期长且成本高的技术问题。
[0106]
本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述的消音器设计方法。
[0107]
本发明还提出一种服务器，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述的订单处理方法。
[0108]
综上，本发明当中的服务器，通过预先检测发动机的发动机参数，根据发动机参数预测出进气系统的进气管口噪声，根据所述进气管口噪声确定所需的消音器中心频率，选取符合进气系统设计空间的所述消音器尺寸模板，并提取所述消音器尺寸模板中的多个设计参数，然后设定虚拟环境工况，输入所述消音器中心频率与多个所述设计参数，选取多个所述设计参数中的其中一个参数作为测试的单一变量参数；根据所述虚拟环境工况，对所
述单一变量参数进行测试，生成与所述单一变量参数对应的最佳设计参数，通过输入设计结构参数的手段，针对需要的消音频率进行设计、调整，大幅缩短进气系统设计开发周期以及成本，解决了现有技术中在消音器结构设计上开发周期长且成本高的技术问题。
[0109]
本领域技术人员可以理解，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
[0110]
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0111]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0112]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0113]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。