某轿车排气噪声性能优化分析及解决措施

张鹤，钟素娟，朱帅，何延刚

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某轿车排气噪声性能优化分析及解决措施

张鹤，钟素娟，朱帅，何延刚

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

在某轿车产品研发过程中，出现了排气噪声偏高导致车内噪声偏大，从而影响乘坐舒适性的问题，为了消除这两个问题，对排气系统进行优化分析并针对排气噪声对车内NVH影响进行相关的试验验证，通过优化排气系统，最终解决了车内噪声偏高和排气噪声影响车内NVH的问题，提高了产品品质和乘坐舒性。

排气噪声；NVH；CAE；优化设计

CLC NO.:U463.9Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-211-03

前言

随着中国经济的飞速发展，汽车保有量的迅猛增加，排气噪声已经成为危害城市环境的重要因素，不仅如此，鉴于目前人们对轿车的使用不再局限于普通的代步工具，对轿车的乘坐舒适性提出了更高的要求，作为影响车内舒适性的重要因素，为了限制汽车的排气噪声，国家已经制定了越来越严格的强制性噪声标准。

1、排气噪声的组成及优化方法

1.1 排气噪声的组成

排气噪声一般由以下成分组成：

1）排气压力脉动产生的声音；

2）气流流过气门、气门座等位置产生的涡流声；

3）由于边界气流扰动产生的噪声；

1.2 排气噪声的优化方法

一般而言，排气噪声是汽车噪声的主要噪声源，降低排气噪声将大幅减小对车内噪声的辐射水平，从而对乘坐舒适性产生较大的影响。

排气噪声属于空气动力性噪声，排气噪声研究涉及到气体流动、传热、振动、声学以及发动机的性能等学科，具有相当的难度和复杂性。目前排气消声器是控制排气噪声的主要手段。设计排气消声器要考虑很多的因素：排气噪声的声学特征，采用的声学结构，以及造成的功率损失等。通过试验分析和模拟分析相结合的手段改进消声器是合理有效提高消声器性能的重要途径。

文章所针对的某轿车车型在加速过程中排气噪声较高，对车内噪声影响较大，平均约有2dB以上的影响，尤其对后排座的影响较大，严重影响了整车噪声的品质。采取通过GT-Power软件模拟分析优化内部结构同时保证排气背压基本维持不变对其进行改善。

2、排气噪声偏高及优化

该车在三挡全油门加速时，排气噪声较高，对车内噪声影响较大，平均约有2dB以上的影响，尤其对后排座的影响较大，严重影响了整车噪声的品质。

图1为三挡全油门加速时驾驶员右耳频谱图，从图中更可以看出1000rpm～2500rpm（33.3Hz～83.3Hz）之间2阶噪声较高，4阶噪声在低转速（67Hz～234Hz）和3500rpm（234Hz）各存在一个峰值。由于2阶和4阶噪声能量值较高，对车内的辐射能力较强，导致车内噪声在相应的借此下噪声较高，尤其是4阶噪声在3500rpm的峰值对后排座的影响较大。为了改善排气噪声品质、消减排气噪声对车内噪声的贡献量，必须降低中低频噪声对排气噪声的影响，同时要降低4阶噪声在3500rpm（234Hz）的噪声峰值。

图1 3-WOT，驾驶员右耳频谱图（track time），频率区间33～83Hz、234Hz

2.1 排气消声器优化分析

使用软件GT-Power进行排气噪声进行模拟分析，图2为排气噪声模拟分析的处理模型。

图2 排气噪声模拟分析处理模型

图3为CAE分析的优化方案与原方案的主消的插入损失对比分析结果，显示优化方案相比原方案的插入损失整体上有较大改善。

图4为三挡全油门加速时排气噪声的对比频谱图，图中可以明显的看出装配优化后的消声器比装配原消声器排气噪声要小，在低转速1000rpm（33.3Hz）下噪声可降低6dB左右，另外在整个中高频都有2dB左右的降低，各个阶次下的噪声在低频段都有较大的改善，同时4阶噪声在3500rpm（234Hz）也有约3.5dB的降低，由此证明优化后的消声器效果明显。

图3 排气系统主消插入损失模拟对比分析

图4 3-WOT，驾驶员右耳优化前后对比频谱图

图5为三挡全油门加速时车内后排座右的噪声对比频谱图，由图中可以看出车内后排噪声在低频段有较大的下降，3000rpm以后的高频段也有很好的效果。试验结果与CAE模拟分析趋势大致相同，从而反证了CAE模拟分析的有效性。

图5 3-WOT，车内后排右座优化前后对比频谱图

3、排气背压对比分析

排气噪声的控制不是一个简单的过程，需要综合考虑。由于排气系统要消耗一部分发动机的功率，从而降低了整车的动力性，这种牺牲动力性的做法往往会得不偿失，所以我们在降低噪声的同时，必须考虑到功率损失的问题。因此，必须对装配优化前后的消声器进行排气背压的CAE流体分析和整车的排气背压试验。

3.1 排气消声器优化分析

利用GT-Power对排气系统背压进行分析，图6所示的排气系统计算模型，图7为模拟分析的排气背压分布图，根据模拟分析结果显示主消的背压增加了1kPa，而整个排气系统基本没有变化。

An automobile exhaust noise performance optimization analysis and solutions

Zhang He, Zhong Sujuan, Zhu Shuai, He Yangang
( Hefei, anhui province, anhui jianghuai automobile co., LTD., 230601 )

In a course of product research and development of the car, the car exhaust noise on the high level that caused big noise, which affects the ride comfort, in order to eliminate the two problems, analyzing the exhaust system is optimized and the exhaust noise and influence on harshness inside the car in test, by optimizing the exhaust system, finally solves the interior noise on the high side and the exhaust noise influencing interior harshness problems, improve the product quality and comfort.

Exhaust; noise; NVH; CAE; optimization analysis

U463.9

A

1671-7988(2017)02-211-03

张鹤（1984 -），男，哈尔滨工业大学本科，现就职于江淮汽车技术中心从事底盘设计工工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.072