18596

۱۸۵۹۶

بهبود صداخفه‌‌كن انتهايي خودرو سايپا-تيبا 2 با هدف كاهش صداي برون‌رو، سامان‌دهي به طنين آن و افزايش توان پيشرانه

كارشناسي ارشد

سيستم محركه

شهريورماه ۱۳۹۶

دكتر اميرحسن كاكايي

خودرو

در دهه‌‌هاي واپسين، هم‌گام با پيشرفت‌‌هاي صنعتي و گسترش به‌‌كارگيري فناوري‌‌هاي نوين، چالش آلودگي نوفه‌‌اي به يكي از بزرگ‌‌ترين دشواري‌‌هاي زيست‌‌محيطي بدل شده است. پيرو افزايش روزافزون شمار خودروها در آمدوشدهاي شهري و نقش پررنگي كه بر آلودگي نوفه‌‌اي دارند، بايستگي مهار نوفه آزاردهنده آن‌‌ها، بيش از گذشته به چشم مي‌‌آيد. سهم چشم‌‌گيري از سروصداي خودروهاي با پيشرانه احتراق داخلي، از راه سامانه برون‌‌بر دودشان به بيرون پراكنده مي‌‌شود و بنابراين بهبود كارايي صداخفه‌‌كن‌‌هاي خودرويي، مي‌‌تواند چاره‌‌اي بنيادين در راستاي بهبود كيفيت زندگي، به‌‌ويژه در شهرها باشد. از اين‌‌رو در بسياري از كشورها چون ايران، هنجارها و آيين‌‌نامه‌‌هايي در زمينه نوفه خودروها فراهم‌‌آوري و روزبه‌‌روز سخت‌‌گيرانه‌‌تر شده كه خودروسازها نيز به پيروي از آن‌‌ها واداشته شده‌‌اند. در پژوهش پيش‌‌رو كه انگيزه بهبود ساختار دروني صداخفه‌‌كن انتهايي خودرو سايپا تيبا-2 را در راستاي دست‌‌يابي به كاهش تراز نوفه خروجي از آن، افزايش توان ترمزي پيشرانه و نيز سامان‌‌ بخشيدن به طنين صداي برون‌رو دنبال مي‌‌كند، مجموعه نرم‌‌افزاري جي‌تي‌-سوييت براي شبيه‌‌سازي و تحليل هم‌‌زمان پيشرانه و گذرگاه برون‌‌رو دود، به‌‌ كار گرفته شده است. در گام نخست، به مدل‌‌سازي سه‌‌بعدي بخش‌‌هاي گوناگون گذرگاه برون‌رو دود چون صداخفه‌‌كن مياني و انتهايي و نيز لوله‌‌هاي رابط پرداخته شده و پس از جايگزيني آن‌‌ها در مدل پيشرانه دردسترس، فرايندهايي بنابر داده‌‌هاي آزمايشگاهي براي راستي‌‌آزمايي انجام شده است. پس از آن، متغيرهاي توصيف‌‌كننده صداخفه‌‌كن براي گزينش متغيرهاي ورودي در فرايندهاي بهينه‌‌سازي، در دو بخش 12 و 23 متغيري واكاوي حساسيت شده و سپس بنا به هدف‌هاي دل‌خواه، شش فرايند بهينه‌‌سازي هم‌زمان پنج‌متغيره بر پايه الگوريتم ژنتيك با رويكردهاي گوناگون بازشناسايي شده و اندازه‌‌هاي بهينه متغيرها، روي‌‌هم‌‌رفته پس از 1200 تكرار به‌دست‌آمده است. پي‌‌آيند فرايندهاي يادشده، دربرگيرنده بهبود 35/2 دسي‌‌بلي در تراز نوفه هم‌افزوده تمام‌‌مرتبه و 40/1 درصد افزايش در توان ترمزي پيشرانه مي‌‌باشد. افزون بر آن، با هدف نزديك شدن به طنين صداي دل‌خواه در خروجي صداخفه‌‌كن، كاهش 13/2 دسي‌‌بلي در تراز فشار صداي مرتبه هشتم براي دست‌‌يابي به طنين صداي بم و نيز كاهش 38/1 دسي‌‌بل در تراز فشار صداي مرتبه دوم براي دست‌‌يابي به صداي زير، از دستاوردهاي ديگر اين پژوهش مي‌‌باشند. از آن‌جايي كه ساختار صداخفه‌‌كن بنا بر هدف بهينه‌‌سازي، تنها براي يك تندي چرخشي بهينه مي‌‌گردد، براي آسودگي خيال از كارايي دل‌خواه مجموعه صداخفه‌‌كن و پيشرانه، پس از پايان هر فرايند، صداخفه‌‌كن با به‌‌كارگيري متغيرهاي بهينه، مورد مدل‌‌سازي و تحليل نوباره قرار گرفته و پي‌‌آيندهاي آن با نمونه پايه هم‌‌سنجي گرديده است كه نشان از بهبود كارايي در ديگر نقاط كاري پيشرانه دارد. واژه‌‌هاي كليدي: صداخفه‌‌كن، بهينه‌‌سازي، جي‌تي‌-سوييت، نوفه

1396/12/07

9/18/2017 12:00:00 AM

Sound pollution has become one of the biggest environment problems along with industrial advances and spread of new technologies in recent decades. Due to the increasing number of vehicles in urban traffic and the high role of them in noise pollution, the need to curb their disturbing noise is more than ever before. Significant contributions of noise from internal combustion engines are scattered through the exhaust system, and thus, improving the efficiency of automotive mufflers can be fundamental solution to improving the quality of life; especially in cities. Thus, in many countries, such as Iran, they have adopted norms and regulations concerning the noise of cars, and they have become more rigorous every day, and the car manufacturers have been forced to follow them. In this research, which seeks to improve the internal structure of the Saipa Tiba-2's rear muffler, in order to reduce the output noise level, increase the brake power of the engine and also adjuste the tonality of sound, GT-SUITE software is used for simulation and analysis of the engine and exhaust system synchronously. In the first step, three-dimensional modeling of various parts of the exhaust system, such as the middle silencer, rear muffler and conecting pipes, has been done and after replacing them in the engine model, some processes have been carried out based on the data for verification. Subsequently, Characteristic variables of the muffler for selecting input variables in optimization processes are sensivity analysed in two part of 12 and 23 parametrs and then, based on the desired goals, 6 simultaneous optimization processes of the 5 variable are defined based on the genetic algorithm with different approaches and the optimum amount of variables are obtainrd during totally 1200 itterations. The results of these processes include 2.35 dB improvement at total order sound pressure level and 1.40% increase in engine brake power output. In addition, with the aim of achievement to the wished sound tonality at thet end of muffler, a decrease of 2.13 dB at the 8th order of sound pressure level to achieve Bass sound and a decrease of 1.38 dB in the 2nd order of second pressure level to achieve Trable sound are the other achievements of this research. Since the muffler structure is optimized for specified rotational speed, in order to ensurance of the desired performance of the muffler and engine together, they are remodeled by optimal amounts of parameters and the reaults are compared with the base model, which indicates improvement in performance in hole engine operating range. Keywords: Muffler, Optimization, GT-SUITE, Noise