某車型排氣系統(tǒng)嘯叫問(wèn)題分析及解決

王偉偉，梁文海，韓宗斌

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545000）

隨著人民生活水平的提高，人民對(duì)汽車的要求，也已從最簡(jiǎn)單的代步車的要求，變成了乘坐舒適性的要求。噪聲作為衡量舒適性的一個(gè)重要指標(biāo)，也越來(lái)越受到人們的重視。汽車噪聲來(lái)源很多，主要有發(fā)動(dòng)機(jī)本身發(fā)出的噪聲排氣系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲，傳動(dòng)軸產(chǎn)生的噪聲以及胎噪[1]。作為汽車噪聲的重要組成部分，排氣系統(tǒng)噪聲開(kāi)發(fā)則成為汽車開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一個(gè)重要內(nèi)容。嘯叫、異響則成為必須解決和避免的問(wèn)題。

作者以某小型緊湊型轎車為研究對(duì)象，通過(guò)解決在排氣系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)的嘯叫問(wèn)題，分析嘯叫產(chǎn)生的原因，提出解決措施，為以后排氣系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中嘯叫問(wèn)題解決提供方法與指導(dǎo)。

1　問(wèn)題描述

某前驅(qū)緊湊型轎車在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，在車輛加速時(shí)，排氣系統(tǒng)會(huì)發(fā)出類似于“口哨”聲的嘯叫問(wèn)題，嚴(yán)重影響車輛乘坐舒適性。對(duì)其尾管進(jìn)行噪聲測(cè)試，其噪聲曲線圖及頻譜圖結(jié)果如圖1所示。

圖1　尾管口噪聲曲線圖

從圖1噪聲曲線圖可以看出，尾管口總值噪聲、階次噪聲滿足目標(biāo)要求，且沒(méi)有明顯的峰值。但在噪聲頻譜圖中，如圖2所示，則明顯發(fā)現(xiàn)在幾個(gè)位置處存在一些能量集中區(qū)域（圓圈中），這樣就導(dǎo)致了“口哨”嘯叫聲的出現(xiàn)。

圖2　尾管噪聲頻譜圖

2　原因分析

排氣系統(tǒng)的口哨哨聲現(xiàn)象，是高頻的噪聲，經(jīng)常在加速時(shí)產(chǎn)生，聽(tīng)起來(lái)像：pii或poh[2]。而此緊湊型轎車的排氣系統(tǒng)分別由三部分組成，分別是排氣管總成、前消聲器總成和后消聲器總成。通過(guò)氣密性的檢測(cè)，三套總成的泄露量都是是符合要求的。這表明三套總成的焊接都符合要求。

經(jīng)晃動(dòng)三個(gè)零件后，也沒(méi)有異響產(chǎn)生，這說(shuō)明聽(tīng)到的口哨聲是由于氣流吹過(guò)小孔產(chǎn)生的。前消聲器總成和后消聲器總成的結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示。

圖3　前消聲器總成

圖4　后消聲器總成

通過(guò)分別更換前消聲器總成和后消聲器總成，最后證明口哨聲是由后消聲器總成發(fā)出的。

后消聲器總成則是由三個(gè)子零件：后消聲器前段管、后消聲器筒體和消聲器尾管組成。其中只有后消聲器筒體零件上開(kāi)有小孔。后消聲器筒體內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5　后消聲器筒體內(nèi)部結(jié)構(gòu)

從圖5可以看出，后消聲器進(jìn)氣管、出氣管、隔板上開(kāi)有小孔，可能會(huì)產(chǎn)生口哨聲。為確定口哨聲的具體產(chǎn)生位置，根據(jù)后消聲器筒體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，組合進(jìn)氣管、隔板分別開(kāi)孔與不開(kāi)孔，保證內(nèi)阻件裝配正確，且零件無(wú)焊接質(zhì)量問(wèn)題，選擇6個(gè)方案進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

圖6　“口哨聲”測(cè)試結(jié)果

測(cè)試結(jié)果表明，口哨聲是由于消聲器出氣管開(kāi)孔不當(dāng)所導(dǎo)致的。由于出氣管在隔板中間為單排孔，且到后隔板的距離過(guò)小，該類結(jié)構(gòu)對(duì)小孔的位置度比較敏感，消聲器在批量生產(chǎn)時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)誤差的容錯(cuò)率很低，導(dǎo)致后消聲器總成在批量生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)了口哨聲。

3　問(wèn)題解決

（1）針對(duì)后消聲器出氣管開(kāi)孔問(wèn)題，設(shè)計(jì)了兩個(gè)后消聲器筒體方案，方案如圖7、圖8所示。

圖7　后消聲器筒體改進(jìn)方案一

圖8　后消聲器筒體改進(jìn)方案二

對(duì)改進(jìn)后的方案一和方案二分別進(jìn)行實(shí)車主觀評(píng)價(jià)，無(wú)“口哨聲”產(chǎn)生。再分別對(duì)兩套方案進(jìn)行尾管口噪聲測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖9、圖10所示。

圖9　后消聲器新方案一、方案二頻譜圖

圖10　新后消聲器方案一、方案二尾管噪聲曲線圖

從尾管噪聲頻譜圖上可以看出，并沒(méi)有能量集中的現(xiàn)象，這表明沒(méi)有口哨聲的出現(xiàn)。從尾管噪聲曲線圖上也看出，新后消聲器方案一和方案二也滿足整套排氣系統(tǒng)的噪聲要求。

（2）背壓測(cè)試。排氣系統(tǒng)的背壓是指排氣管多支管出口處的壓力與大氣壓之間的差值。通常所指的損失是在發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速時(shí)的損失。背壓越大，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率就越低，即功率損失越大[3]。故任何一套方案的排氣系統(tǒng)都需要對(duì)背壓進(jìn)行測(cè)試。在整車上分別對(duì)新方案一和方案二的排氣系統(tǒng)進(jìn)行背壓測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖11所示。

圖11　新后消聲器方案一、方案二背壓圖

從圖11看出，新后消聲器方案一、方案二排氣系統(tǒng)的背壓值都滿足發(fā)動(dòng)機(jī)總成對(duì)排氣系統(tǒng)的最大背壓要求。

綜合排氣系統(tǒng)噪聲及背壓的考慮，選用方案二為最終的方案。

4　結(jié)束語(yǔ)

排氣系統(tǒng)“口哨聲”主要由高速氣流通過(guò)細(xì)小間隙和微小孔徑產(chǎn)生。消聲器筒體在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下原則：

（1）消聲器筒體在設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免高速氣流通過(guò)細(xì)小間隙或微小孔徑的結(jié)構(gòu)；

（2）消聲器筒體在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮實(shí)際生產(chǎn)工藝的偏差，避免敏感性結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]殷志雄.某皮卡空載異響產(chǎn)生根源的發(fā)現(xiàn)與問(wèn)題研究[J].柴油機(jī)設(shè)計(jì)與制造，2014，20（4）：28-32.

[2]高 杰.消除排氣異響噪聲研究[C]//河南省汽車工程學(xué)會(huì)第八屆科研學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.鄭州：河南省汽車工程學(xué)會(huì)，2011：130-131.

[3]韓國(guó)華.汽車排氣消聲器異響的識(shí)別及解決方法[J].噪聲與振動(dòng)控制，2008（02）：103.