某车型排气系统啸叫问题分析及解决

王伟伟，梁文海，韩宗斌

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州545000）

随着人民生活水平的提高，人民对汽车的要求，也已从最简单的代步车的要求，变成了乘坐舒适性的要求。噪声作为衡量舒适性的一个重要指标，也越来越受到人们的重视。汽车噪声来源很多，主要有发动机本身发出的噪声排气系统产生的噪声，传动轴产生的噪声以及胎噪[1]。作为汽车噪声的重要组成部分，排气系统噪声开发则成为汽车开发过程中的一个重要内容。啸叫、异响则成为必须解决和避免的问题。

作者以某小型紧凑型轿车为研究对象，通过解决在排气系统开发过程中出现的啸叫问题，分析啸叫产生的原因，提出解决措施，为以后排气系统开发过程中啸叫问题解决提供方法与指导。

1　问题描述

某前驱紧凑型轿车在开发过程中，在车辆加速时，排气系统会发出类似于“口哨”声的啸叫问题，严重影响车辆乘坐舒适性。对其尾管进行噪声测试，其噪声曲线图及频谱图结果如图1所示。

图1　尾管口噪声曲线图

从图1噪声曲线图可以看出，尾管口总值噪声、阶次噪声满足目标要求，且没有明显的峰值。但在噪声频谱图中，如图2所示，则明显发现在几个位置处存在一些能量集中区域（圆圈中），这样就导致了“口哨”啸叫声的出现。

图2　尾管噪声频谱图

2　原因分析

排气系统的口哨哨声现象，是高频的噪声，经常在加速时产生，听起来像：pii或poh[2]。而此紧凑型轿车的排气系统分别由三部分组成，分别是排气管总成、前消声器总成和后消声器总成。通过气密性的检测，三套总成的泄露量都是是符合要求的。这表明三套总成的焊接都符合要求。

经晃动三个零件后，也没有异响产生，这说明听到的口哨声是由于气流吹过小孔产生的。前消声器总成和后消声器总成的结构如图3、图4所示。

图3　前消声器总成

图4　后消声器总成

通过分别更换前消声器总成和后消声器总成，最后证明口哨声是由后消声器总成发出的。

后消声器总成则是由三个子零件：后消声器前段管、后消声器筒体和消声器尾管组成。其中只有后消声器筒体零件上开有小孔。后消声器筒体内部结构如图5所示。

图5　后消声器筒体内部结构

从图5可以看出，后消声器进气管、出气管、隔板上开有小孔，可能会产生口哨声。为确定口哨声的具体产生位置，根据后消声器筒体内部结构，组合进气管、隔板分别开孔与不开孔，保证内阻件装配正确，且零件无焊接质量问题，选择6个方案进行测试，测试结果如图6所示。

图6　“口哨声”测试结果

测试结果表明，口哨声是由于消声器出气管开孔不当所导致的。由于出气管在隔板中间为单排孔，且到后隔板的距离过小，该类结构对小孔的位置度比较敏感，消声器在批量生产时对结构误差的容错率很低，导致后消声器总成在批量生产时出现了口哨声。

3　问题解决

（1）针对后消声器出气管开孔问题，设计了两个后消声器筒体方案，方案如图7、图8所示。

图7　后消声器筒体改进方案一

图8　后消声器筒体改进方案二

对改进后的方案一和方案二分别进行实车主观评价，无“口哨声”产生。再分别对两套方案进行尾管口噪声测试，测试结果如图9、图10所示。

图9　后消声器新方案一、方案二频谱图

图10　新后消声器方案一、方案二尾管噪声曲线图

从尾管噪声频谱图上可以看出，并没有能量集中的现象，这表明没有口哨声的出现。从尾管噪声曲线图上也看出，新后消声器方案一和方案二也满足整套排气系统的噪声要求。

（2）背压测试。排气系统的背压是指排气管多支管出口处的压力与大气压之间的差值。通常所指的损失是在发动机最大转速时的损失。背压越大，发动机的功率就越低，即功率损失越大[3]。故任何一套方案的排气系统都需要对背压进行测试。在整车上分别对新方案一和方案二的排气系统进行背压测试，测试结果如图11所示。

图11　新后消声器方案一、方案二背压图

从图11看出，新后消声器方案一、方案二排气系统的背压值都满足发动机总成对排气系统的最大背压要求。

综合排气系统噪声及背压的考虑，选用方案二为最终的方案。

4　结束语

排气系统“口哨声”主要由高速气流通过细小间隙和微小孔径产生。消声器筒体在设计时应考虑以下原则：

（1）消声器筒体在设计时尽量避免高速气流通过细小间隙或微小孔径的结构；

（2）消声器筒体在设计时需考虑实际生产工艺的偏差，避免敏感性结构的应用。

参考文献：

[1]殷志雄.某皮卡空载异响产生根源的发现与问题研究[J].柴油机设计与制造，2014，20（4）：28-32.

[2]高 杰.消除排气异响噪声研究[C]//河南省汽车工程学会第八届科研学术研讨会论文集.郑州：河南省汽车工程学会，2011：130-131.

[3]韩国华.汽车排气消声器异响的识别及解决方法[J].噪声与振动控制，2008（02）：103.