李国伟（卡特彼勒(青州)有限公司青岛研发中心　,北京　102200）

汽车排气系统噪音与振动的控制

李国伟
（卡特彼勒(青州)有限公司青岛研发中心,北京102200）

本文针对某汽车产品的排气系统造成与振动现象进行分析，通过一系列的研究找到导致系统产生振动和噪声的来源，基于汽车出现噪声和振动的愿意提出降低汽车排气系统噪声与振动的有效措施。

汽车；排气系统；噪声源；振动源某新品汽车与刚上市阶段，顾客普遍反映汽车的驾驶室中有较大的振动噪声，研究人员经过测试，发现怠速驾驶员的耳边噪声达到54dB，而市场上的同车型汽车产生的噪声仅为43dB左右，更小的在40dB以下。为了改善客户的使用体验，必须对振动噪声进行处理。测试人员对这样的状况进行系统的分析，发现汽车的NVH状况不但和发动机、排气系统的振源有着明显的关系，还与这些振源的悬挂隔震能力有着明显的相关性，与汽车车身的结构也存在一定联系，因此试验人员对其进行逐一的分析和排查，排气系统产生的震动噪声是主要噪声源，要解决车辆的噪声问题，首先需要对排气系统进行改善。

1　汽车的排气系统

排气系统指的是从汽车发动机排气歧管到尾管之间各个零部件的组合，其功能主要是进行废气的处理和噪声的减弱。通过分析，汽车的排气系统对于车辆NVH产生的影响主要有两种：第一是排气系统产生振动，通过吊挂传递到驾驶室当中；第二是排气系统产生的噪声，会通过空气传播到驾驶室当中。需要进行分开处理。

2　汽车排气系统的噪声源与解决方式

2.1排气系统的噪声源

通过分析论证发现汽车排气系统的噪声源主要有空气噪声、冲击噪声、气流摩擦产生的声音以及辐射噪声等。空气噪声是指汽车发动机在运动过程中，由于压力波在排气管道中传播而造成的，空气噪声的大小取决于排气管道的直径，当气流量一定时，管道的直径越大产生的空气噪声就越稳定；而冲击噪声是由于不稳定的气流冲击管道形成的，加入排气歧管的弯曲幅度不够，那么产生的气流就会非常大，也就会出现噪声；气流摩擦的噪声是应为气体流动速度非常高的情况下，传递到尾管的时候就会发出巨大的噪声；辐射噪声则是由于排气管道中中的消声原件受到影响后出现震动，从而出现噪声。

2.2排气系统噪声的解决方式

通过对噪声产生原因的分析，基于对某汽车拍题系统的分析研究之后从以下三个方面进行改造：首先是将消声器的容积增大，改变其结构。某汽车的原消声器由于跑道型的穿孔前消声器以及赫姆霍兹消声器组合形成，总消声的容积为11.9L，通常认为总消声容积应该超出发动机排量的10倍，因此在论证之后将前消声器进行改造，将原来的跑道型改变为原来的旋压圆形，同时将其长度增加，容积增加1L。后消声器在原来姆霍兹消声器的基础上增加吸声材料并将单层的外壳改成双层外壳。随后对汽车尾管的长度以及形状进行改造，尾管产生的噪声是一种脉动噪声，由空气噪声和气流摩擦噪声两种形式组合而成，某汽车的原尾管向地面弯曲直接排向地面。在改进之后尾管的长度减少，是排气的方向由下方变成后方，经过多次试验证明，驾驶过程中产生的噪声出现很大程度的减弱，改善效果非常明显。

3　汽车的振动源与解决方式

3.1汽车的振动源

在研究过程中找到某汽车的发动机的噪声源一共有4个，分别为发动机的机械振动、气源发生冲突、声波激励以及陈体振动。首

先是发动机的机械振动，由于排气系统与发动机是直接先练的，所以发动机的震动就会直接传递给排气系统，其振动非常明显；第二是发动机产生气流冲击，高速的气流通过气缸排出，就会直接对排气歧管造成冲击，进而造成排气系统的振动。尤其是发生很大的转变的时候，气流进入到汽车的排气系统中，在管道中发生很大的紊流，造成排气管道出现很大的振动；此外声波会在汽车排气系统的管道中运动，在这一过程中会对消声元件结构产生很大的冲击力，进而出现振动，这样的振动会随着挂钩传递到汽车车身当中；最后是车体产生的振动，车身的振动会通过挂钩等船体，当传递到发动机之后会增加其振动。根据这样的研究能够发现，汽车排气系统中振动的主要传递途径就是挂钩，所以挂钩的选择和位置安装对于整个汽车的振动具有重要影响。

3.2降低汽车排气系统振动的措施

技术工作人员首先对汽车的排气系统进行模态分析，将其分为多个点，然后使用单点激励多点的试验方式，激励点选择在汽车的排气系统与发动机排气歧管的断面，然后根据借宿传感器对振动加速度进行测量。根据测试结果可知汽车排气系统的模态，以及前三节模态下会出现发动机工作过程中出现一阶频率激励吻合的现象，进而发生发动机与汽车排气系统的共振。排气系统和发动机排气歧管之间的连接安装面的模态动刚度都非常诧异，特别是在排气系统的两个拐角的地方振型非常大，为了避免由于振型而造成的噪声，技术人员决定使用以下技术手段：首先，为了将发动机产生的振动与车体隔离，在三元催化器的前方增加软波纹管，使发动机向配齐系统后部的传递发生衰减，这一过程中要求波纹软管尽可能的更长；为了保证排气系统实现相对自由的悬吊，避免安装过程中出现别死的状况，能够让悬吊的弹性更佳，对于减少排气系统的振动和噪声具有非常重要的作用。悬挂点的位置要合适，但是数量不能太多，避免即将悬挂点布置在出现较大振型的地方，更合理的选择是：布置三个悬挂点分别在消声器模态较小的点附近、以及后消声器的前后两端；悬吊点与车体对应的部位要具有较大的刚度，所以安装对应安装的位置要适当提高刚度，并加设更宽的托班。为了提高减震的效果，注意在前消声器附近的悬挂点使用两侧悬吊的方式。

4　结束语

通过研究和分析某汽车排气系统振动噪声的原因，在进行实验改进之后多次测试汽车的车内噪声，由原来的54dB减少到46dB，再加上之后改造汽车发动机排气系统的悬挂系统，车内的噪声进一步下降带43dB,整体下降非常明显，达到了预期的效果，基本上以及能够满足国内同类型汽车的要求，为今后的工作提供了非常宝贵的经验。

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