燃油汽车排气系统NVH的改善

摘 要：随着社会经济发展水平的不断提高，汽车已经逐渐成为了人们日常生活中主要的出行工具，对于人们的正常生活具有十分重要的影响。从汽车的排气系统出发进行相关的设计工作，已经成为不断降低汽车噪声、振动和声震粗糙程度的重要方法，同时这项设计的效果也是影响到顾客满意程度的重要因素，需要引起汽车制造商的重视。本文主要从汽车排气系统NVH性能的内涵和影响因素入手，对汽车排气系统NVH性能改善设计进行分析研究。
关键词：汽车；排气系统；NVH性能；改善

0 前言

汽车发动机排气噪声是汽车噪声的主要噪声源之一，其设计的好坏不但影响发动机的功率损失和排放，而且直接影响车内的噪声和振动。由排气系统激励引起的车内振动与噪声问题在新开发车型中较为常见，并直接影响到用户对汽车产品的满意度。因此降低排气系统对车身的激励，优化排气尾管噪声频率特性，提升整车NVH性能具有重要作用。近年来，人们对汽车舒适性要求不断提高，对汽车NVH性能控制的研究越来越重视，分析汽车的排气系统振动和噪声对车内影响非常有必要。

1 汽车排气系统NVH性能的内涵和影响因素

1.1 汽车系统NVH性能的内涵

NVH是噪声、振动与声振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）的英文缩写。NVH性能，是检验汽车性能质量的一个重要标准，人们在使用汽车的过程中，对NVH性能的感受是直接而明显的。研究实践表明，汽车出现故障问题的时候，三分之一是与NVH性能相关联的。因而汽车制造商和零部件制造商在对汽车和相关部件进行设计和生产的时候，都对汽车NVH性能十分重视。NVH性能和汽车的排气系统之间的关系较为密切。汽车的排气系统主要是将汽车运行过程中产生的废气进行收集、净化并将其进行排放。汽车排气系统在正常工作运转的时候，会产生一定的噪声，但是如果该噪声较大、频率较快，都将会影响到汽车的正常使用效果。

1.2 汽车排气系统NVH性能的影响因素

1.2.1 影响排气系统出现噪声

尾管噪声是汽车排气系统产生噪声的主要原因，表现为车内噪声和环境噪声两种。尾管噪声产生的主要原因是发动机在工作过程中会将废气通过排气系统传入到大气之中。排气系统之中通常设有管道和壳体结构，这两部分在进行运转的过程中，会产生一定的辐射噪声，同时排气系统内部的各个组件之间也会有湍流的存在，气流的扰动造成一定的功率损失，从而影响到发动机的性能。

1.2.2 汽车排气系统出现振动

发动机产生的振动，会作用到排气系统方面，并在排气吊挂的作用下，传递到车身之上，车身的振动会影响到乘客，产生一定的车内噪声。汽车排气系统的振动，会在很大程度上给汽车的运行造成影响，不利于满足乘客的舒适度。在对排气系统的振动情况进行分析的时候，可以从动力学分析、模态分析和传递函数方面进行。

2 汽车排气系统NVH性能的改善设计

2.1 汽车排气消声器的应用

汽车排气消声器主要是用于降低汽车排气系统产生的噪声的，将其应用在汽车内部系统之中，能够起到良好的实际效果。随着现代科技的不断改进和提高，汽车排气消声器的有效应用在汽车的实际运行当中发挥着越来越重要的作用。某汽车排气系统使用的发动机额定功率是75kW，在对排气消声器进行安装和使用的时候，通常需要和汽车自身的状况保持一致，因而该汽车设定的目标噪声如表1。经结果可知汽车在使用排气消声器的时候，可以根据设定的目标噪声进行相应的设计工作，从而保证汽车排气系统的噪声能够有效降低，提高汽车的运行性能。

表1 目标噪声设定情况表


2.2 优化排气系统的结构

排气系统在汽车内部能够进行设计的空间有限，因而该项设计工作通常涉及到的问题较多，想要不断降低排气系统的噪声，优化汽车的NVH性能，就需要对排气系统的结构进行优化设计。根据以前汽车排气系统的设计方案和实际使用效果，分析其中存在的优势和不足，设计出更加优良的排气系统模型。在创建排气系统模型的过程中，需要针对发动机的自由模态、刚性模态以及柔性模态进行分析，针对排气系统的端部进行有效约束，从而增加排气系统悬挂点的约束，针对其具体情况进行有效调整，最终确定良好的布置方案。

2.3 正向设计和开发NVH性能

针对汽车排气系统的NVH性能，积极有效的进行正向开发和设计，能够起到良好的优化作用。汽车制造商需要不断提高自身的技术和创新能力，选拔优秀的高素质人才，进行NVH性能的开发和正向设计。根据汽车数字样车的CAE进行全面的分析，并在此基础上进行有效改进，从而创建出有效的汽车模型，全面检测和逐步提高该模型的NVH性能。

3 结语

汽车排气系统的使用效果将会在很大程度上影响到汽车的实际使用效果，因而加强汽车排气系统的设计工作具有十分重要的意义。NVH性能是检测汽车排气系统优劣的重要标准，加强汽车排气消声器的应用，优化排气系统的结构，以及对NVH性能进行正向设计和开发能够有效优化汽车排气系统的NVH性能。

来源：《汽车世界·车辆工程技术》
作者：王成，李晓龙