摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，汽車已經(jīng)逐漸成為了人們?nèi)粘Ｉ钪兄饕某鲂泄ぞ?，對于人們的正常生活具有十分重要的影響。從汽車的排氣系統(tǒng)出發(fā)進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)工作，已經(jīng)成為不斷降低汽車噪聲、振動和聲震粗糙程度的重要方法，同時這項(xiàng)設(shè)計(jì)的效果也是影響到顧客滿意程度的重要因素，需要引起汽車制造商的重視。本文主要從汽車排氣系統(tǒng)NVH性能的內(nèi)涵和影響因素入手，對汽車排氣系統(tǒng)NVH性能改善設(shè)計(jì)進(jìn)行分析研究。
關(guān)鍵詞：汽車；排氣系統(tǒng)；NVH性能；改善

0 前言

汽車發(fā)動機(jī)排氣噪聲是汽車噪聲的主要噪聲源之一，其設(shè)計(jì)的好壞不但影響發(fā)動機(jī)的功率損失和排放，而且直接影響車內(nèi)的噪聲和振動。由排氣系統(tǒng)激勵引起的車內(nèi)振動與噪聲問題在新開發(fā)車型中較為常見，并直接影響到用戶對汽車產(chǎn)品的滿意度。因此降低排氣系統(tǒng)對車身的激勵，優(yōu)化排氣尾管噪聲頻率特性，提升整車NVH性能具有重要作用。近年來，人們對汽車舒適性要求不斷提高，對汽車NVH性能控制的研究越來越重視，分析汽車的排氣系統(tǒng)振動和噪聲對車內(nèi)影響非常有必要。

1 汽車排氣系統(tǒng)NVH性能的內(nèi)涵和影響因素

1.1 汽車系統(tǒng)NVH性能的內(nèi)涵

NVH是噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）的英文縮寫。NVH性能，是檢驗(yàn)汽車性能質(zhì)量的一個重要標(biāo)準(zhǔn)，人們在使用汽車的過程中，對NVH性能的感受是直接而明顯的。研究實(shí)踐表明，汽車出現(xiàn)故障問題的時候，三分之一是與NVH性能相關(guān)聯(lián)的。因而汽車制造商和零部件制造商在對汽車和相關(guān)部件進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的時候，都對汽車NVH性能十分重視。NVH性能和汽車的排氣系統(tǒng)之間的關(guān)系較為密切。汽車的排氣系統(tǒng)主要是將汽車運(yùn)行過程中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行收集、凈化并將其進(jìn)行排放。汽車排氣系統(tǒng)在正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)的時候，會產(chǎn)生一定的噪聲，但是如果該噪聲較大、頻率較快，都將會影響到汽車的正常使用效果。

1.2 汽車排氣系統(tǒng)NVH性能的影響因素

1.2.1 影響排氣系統(tǒng)出現(xiàn)噪聲

尾管噪聲是汽車排氣系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲的主要原因，表現(xiàn)為車內(nèi)噪聲和環(huán)境噪聲兩種。尾管噪聲產(chǎn)生的主要原因是發(fā)動機(jī)在工作過程中會將廢氣通過排氣系統(tǒng)傳入到大氣之中。排氣系統(tǒng)之中通常設(shè)有管道和殼體結(jié)構(gòu)，這兩部分在進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，會產(chǎn)生一定的輻射噪聲，同時排氣系統(tǒng)內(nèi)部的各個組件之間也會有湍流的存在，氣流的擾動造成一定的功率損失，從而影響到發(fā)動機(jī)的性能。

1.2.2 汽車排氣系統(tǒng)出現(xiàn)振動

發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的振動，會作用到排氣系統(tǒng)方面，并在排氣吊掛的作用下，傳遞到車身之上，車身的振動會影響到乘客，產(chǎn)生一定的車內(nèi)噪聲。汽車排氣系統(tǒng)的振動，會在很大程度上給汽車的運(yùn)行造成影響，不利于滿足乘客的舒適度。在對排氣系統(tǒng)的振動情況進(jìn)行分析的時候，可以從動力學(xué)分析、模態(tài)分析和傳遞函數(shù)方面進(jìn)行。

2 汽車排氣系統(tǒng)NVH性能的改善設(shè)計(jì)

2.1 汽車排氣消聲器的應(yīng)用

汽車排氣消聲器主要是用于降低汽車排氣系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲的，將其應(yīng)用在汽車內(nèi)部系統(tǒng)之中，能夠起到良好的實(shí)際效果。隨著現(xiàn)代科技的不斷改進(jìn)和提高，汽車排氣消聲器的有效應(yīng)用在汽車的實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中發(fā)揮著越來越重要的作用。某汽車排氣系統(tǒng)使用的發(fā)動機(jī)額定功率是75kW，在對排氣消聲器進(jìn)行安裝和使用的時候，通常需要和汽車自身的狀況保持一致，因而該汽車設(shè)定的目標(biāo)噪聲如表1。經(jīng)結(jié)果可知汽車在使用排氣消聲器的時候，可以根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)噪聲進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作，從而保證汽車排氣系統(tǒng)的噪聲能夠有效降低，提高汽車的運(yùn)行性能。

表1 目標(biāo)噪聲設(shè)定情況表


2.2 優(yōu)化排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

排氣系統(tǒng)在汽車內(nèi)部能夠進(jìn)行設(shè)計(jì)的空間有限，因而該項(xiàng)設(shè)計(jì)工作通常涉及到的問題較多，想要不斷降低排氣系統(tǒng)的噪聲，優(yōu)化汽車的NVH性能，就需要對排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)以前汽車排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和實(shí)際使用效果，分析其中存在的優(yōu)勢和不足，設(shè)計(jì)出更加優(yōu)良的排氣系統(tǒng)模型。在創(chuàng)建排氣系統(tǒng)模型的過程中，需要針對發(fā)動機(jī)的自由模態(tài)、剛性模態(tài)以及柔性模態(tài)進(jìn)行分析，針對排氣系統(tǒng)的端部進(jìn)行有效約束，從而增加排氣系統(tǒng)懸掛點(diǎn)的約束，針對其具體情況進(jìn)行有效調(diào)整，最終確定良好的布置方案。

2.3 正向設(shè)計(jì)和開發(fā)NVH性能

針對汽車排氣系統(tǒng)的NVH性能，積極有效的進(jìn)行正向開發(fā)和設(shè)計(jì)，能夠起到良好的優(yōu)化作用。汽車制造商需要不斷提高自身的技術(shù)和創(chuàng)新能力，選拔優(yōu)秀的高素質(zhì)人才，進(jìn)行NVH性能的開發(fā)和正向設(shè)計(jì)。根據(jù)汽車數(shù)字樣車的CAE進(jìn)行全面的分析，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行有效改進(jìn)，從而創(chuàng)建出有效的汽車模型，全面檢測和逐步提高該模型的NVH性能。

3 結(jié)語

汽車排氣系統(tǒng)的使用效果將會在很大程度上影響到汽車的實(shí)際使用效果，因而加強(qiáng)汽車排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作具有十分重要的意義。NVH性能是檢測汽車排氣系統(tǒng)優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)汽車排氣消聲器的應(yīng)用，優(yōu)化排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，以及對NVH性能進(jìn)行正向設(shè)計(jì)和開發(fā)能夠有效優(yōu)化汽車排氣系統(tǒng)的NVH性能。

來源：《汽車世界·車輛工程技術(shù)》
作者：王成，李曉龍