张科

摘要：随着社会经济的不断发展，汽车已成为每家每户必备的交通出行工具。而汽车使用时的噪音与振动一定程度上影响了用户的使用体验，对此，我们主要进行了汽车排气系统所引起的振动与噪音的研究，并针对所得到的结论采取了相对的规避措施。

关键词：汽车排气系统；噪音源；振动源；分析与控制

中图分类号：U472.4 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2018）07-0071-01

Abstract： with the continuous development of the social economy， the automobile has become a necessary transportation vehicle for every household. And noise and vibration when the car using a certain extent， affect the use of the user experience， to this， we mainly has carried on the vibration and noise caused by automobile exhaust system research， and get the conclusion for the relative to circumvent measures were taken.

Key words： automobile exhaust system； A noise； Vibration source； Analysis and control

引言：

在某新品汽车“CK-1”刚被推出来时，顾客普遍反映该汽车在驾驶过程中存在明显的振动噪声。经研究人员的检查测试，发现：干扰汽车驾驶员的耳边噪声已达到了54dB，而市场上同车型汽车所产生的振动噪声为43dB，有少数可达到40dB以下。为此，专业人员对此进行了检测，得到结论：汽车的NVH状况受发动机、排气系统振动的影响，与汽车本身的结构也有一定关系，对此原因一一排查，得到排气系统所产生的振动噪声是主要的振动源。故解决此问题，首先要对排气系统分析和完善。

1 排气系统

汽车的排气系统是指从汽车发动机的排气歧管到尾管之间各个零部件的组合连接。排气系统的主要功能是进行废气的处理以及噪声的减弱。通过分析得到的汽车排气系统对车辆NVH的影响应分为两部分：一是排气系统所产生的振动通过吊挂传到驾驶室内，二是通过空气传播传入驾驶室。对这两种情况进行分开的分析处理。

2 排气系统的噪声源与振动源

2.1排气系统的噪声源

由分析得：排气系统所产生的振动是主要的噪声源。排气系统的噪声源分为好几大类：空气噪声、冲击噪声、辐射噪声和气流摩擦噪声。

2.1.1空气噪声是发动机运行过程中由于所形成的压力波在排气通道内传播时产生的。空气噪声主要受排气管道直径的影响，当气流一定时，直径越大，所形成的空气噪声相对就不明显。故它的大小主要受排气系统的结构的影响。

2.1.2冲击噪声是由于排气管道中不稳定气流对管道壁产生强烈冲击所产生的。例如当排气管道壁很窄、管道的弯曲程度很小时，当气流通过，会产生很大的冲击性，产生“砰”的冲击声。即，管道的通路突然弯曲改变或者管道横截面积突然变化，是冲击噪声的主要来源。所以，设计管道结构时，管道弧度的渐进性改变是减弱冲击噪声的主要途径。

2.1.3辐射噪声是由于机械振动激励或者受内部流体压力而引起排气管道内部各消声元件振动，通过声音辐射出去。辐射噪声又主要分以下三个方面：

第一：机械振动。发动机启动及运行的整个过程中，车体的振动会传到排气系统，引起排气系统内部各管道、各元件的直接振动，进而产生噪音。

第二：不稳定气流。当管道中的气流速度很高时，在管道的弯曲部位很容易产生紊流。杂乱的紊流剧烈地冲击管道内各元件外部的薄板，产生辐射噪声。由此产生的辐射噪声主要与管道及各元件的几何尺寸，结构材质刚度等相关。解决此种噪声可通过两方面处理：一是改变结构特征。如加阻尼处理，采用双层板层。二是减少流体声波的干扰。

第三：稳定的空气气流。在车体运动的过程中，稳定的空气气流对管道会产生稳定的脉冲力，由此产生相对稳定的辐射噪声。

2.1.4气流摩擦噪声是指流动速度很高的气流在排气管道尾管处喷出时，所产生的巨大的噪声。可通过添加吸声材料，加大管道横截面积等方法达到降低噪声的目的。

2.2排气系统的振动源

发动机的振动有四个来源：发动机的机械振动，发动机的气源冲击，声波激励，车体振动。

2.2.1发动机的机械振动：发动机是直接与排气系统相连的，所以振动是直接影响的。

2.2.2发动机的气源冲击：高速气流直接通过气缸排出后直接到达排气系统的歧管处，引起排气系统的振动。也易形成紊流，引起振动。

2.2.3声波激励：声波在管道传输过程中，对各元件管道壁的冲击所产生的振动。

3 控制排气系统噪声振动的方法

3.1降低排气系统噪声源的方法

根据上述的原理及影响因素，汽车“CK-1”排气系统进行了以下改进。

3.1.1增大消生器的容积，改变其对应结构。

后消声器相比原消声器将跑道型改变为旋压圆形，并加长了长度，实现了容积的增大，与理论“总消声器的容积应超出发动机排量的10倍”相符合，同时采用了吸声材料，并将其单层外壳改换为双层外壳，消声作用改善明显。

3.1.2改变尾管长度及形状。

尾管噪声主要是由空气噪声和气流摩擦噪声产生的。改进之前的汽车尾管是向下的，改进后使它朝向后下方，并縮短尾管的长度，经多次试验操作，噪声明显改善。

3.2降低排气系统振动源的方法

我们对排气系统进行了模态分析，将排气系统分成了39个点。采用单点激励多点响应的模态实验方法，分析数据最终得到排气系统与发动机排气歧管连接安装面的各阶模态的动刚度都很差，为此，我们采取了以下技术措施。

3.2.1实现发动机振动与车体隔离

在三元催化剂前面加了软波纹管，且软波纹管的长度要进可能的长些，使发动机的传递得到了衰减。

4 结语：

通过研究该型汽车出现高噪音的问题，并对此进行分析与改进，使噪音下降到了43dB，满足了国内同类型汽车的要求。同时，通过进行这项研究，分析影响排气系统的各个因素，为今后工作积累了宝贵的经验。

参考文献：

[1]智淑亚，黄星星.汽车排气系统频率有限元分析及优化设计[J].机械设计与制造，2012（10）：59-61.