車用發動機排氣波紋管異響問題的試驗探究

沈先明

合肥和安機械制造有限公司 安徽 合肥 231200

引言

伴隨著我國現代化建設的不斷發展與進步，人們對于汽車的產品質量要求越來越高，特別是在汽車的駕駛體驗上，有著更高的要求和標準。汽車NVH品質以及體驗，是影響用戶購車的關鍵性要素。用戶對于汽車出現的異響問題十分重視，會直接影響到乘客的日常駕駛體驗，其中波紋管異響問題，受到各界人士的重視。

1 研究背景

排氣系統是當下汽車NVH性能的重要組成部分，因此一旦出現噪聲或者不良振動問題，就會直接對用戶的個人駕駛體驗造成較為直接的影響。在排氣波紋管的設計中，由于起到排氣系統的關鍵作用，因此安裝在了三元催化器與消聲器之間，主要是為了起到補償排氣系統零部件的安裝偏差問題，以此降低發動機在運行過程中的震動情況，傳導到汽車的內部以及外部，這是一種振動解耦的作用。另外在波紋管振動的過程中，解耦性比較高，排氣系統在發動機以及路面的傳遞過程中，使得車身底板的振動頻率比較低，這樣就會使用戶對NVH的性能體驗良好，受到消費者的歡迎。

2 排氣波紋管技術

在現階段排氣波紋管的安裝過程中，采用了可以抵抗排氣系統安裝偏差，以及對出現的多余載荷的處理效果，從而避免出現熱變形的問題。波紋管的設計中，可以便于汽車進行尾氣的排放，加上對排氣系統的振動吸收以及隔離，提升了車輛整體的乘車體驗。當下波紋管的材料選擇，基本上都會采用不銹鋼材料，可以承受一定程度的耐腐蝕的效果。

排氣管波紋管在設計過程中，采用的技術參數，基本上包含著剛度系數，例如靜態、動態等參數，以及涉及位移、材料參數內容。在靜剛度的耐久性分析中，會受到一定程度的影響，使得在動剛度的分析中，往往會對其系統的NVH造成性能方面的影響。

排氣管波紋管是一種對排氣系統十分重要的連接和補償的元器件。另外，在異響問題的分析過程中，逐漸成為現階段各種用戶的關注問題，為了對其內部異響問題進行準確處理，就需要對某車型進行詳細的分析，以此了解到車輛波紋管的異響特征，并利用實驗方式，設計出相應的優化措施，同時保障波紋管噪聲的質量性控制。

3 A車波紋管異響

3.1 整車主觀評價分析

在某轎車猛踩油門的時候，發動機轉速達到3200r/min時，振動的頻率為107Hz，這個時候會在波紋管位置出現刺耳的噪聲，同時對波紋管進行觀察，發生出現較為明顯的抖動。同時熱端轉速會在3250r/min左右的時候，出現共振問題。之后將波紋管使用硬物進行抵住，可以在震動減弱之后，要嚴格控制噪聲的出現[1]。

針對這樣的異響問題，本文從整車的主觀性評價與預測的方式，試用貼臺架的數據采集分析方式，確定出波紋管振動的成因。基于故障問題的實際情況進行分析，相關測試與分析人員，判斷可能造成噪聲問題的原因分為兩種[2]。首先是可能在排氣熱端出現一定程度的共振問題，其二則是在波紋管外層編織網，以及與內層波紋管的振動處理上，會出現一定的膨脹，進而造成異響問題的出現。為了避免排氣系統的振動問題，傳遞到車體當中，波紋管無法取消設置。因此，現階段進行整車的試驗分析會后，就要嚴格按照波紋管的整車處理方式進行試驗，同時還要對波紋管異響現象，進行針對性的數據采集分析，從而實現數據的處理。

3.2 波紋管異響臺架試驗分析

為了對波紋管的異響問題進行深入分析，判斷是否是在熱端位置出現共振，以及對波紋管外層的編織網進行振動方面的分析，就要構建出臺架試驗方式。

3.2.1 發動機臺架試驗。在進行試驗過程中，首先將排氣系統基于整車的運行方式，將其固定到發動機的聲學實驗臺架上，之后經過波紋管的中心點、將其垂直位置上布置音筒，同時在進行聲音信號的采集處理上，始終都要保持一個針對性的噪聲測試分析方式，在不同的波紋噪音處理上，始終都要將試驗人員在試驗過程中，實現異響主觀方面的分析以及處理，全面提升主觀評價體系[3]。發動機的聲學臺架試驗分析的過程中，要保持裝置的合理使用，同時提升各個裝備的性能值，以此保持系統的信息采集穩定性。

3.2.2 數據分析以及試驗結果。在進行分析的過程中，發現波紋管在單體動剛度的測試過程中，出現一定的波紋管共振頻率，分別為70Hz與150Hz，因此與噪聲的發生頻率并不相同。在將臺架試驗當中的波紋管聲音信號進行分析中，則要保持紅色箭頭顯示的異常噪聲，會出現6次以上的情況，在噪聲頻率的處理上，始終都可以保持覆蓋到整個范圍當中[4]。另外從硬物抵住波紋管之后，發現噪聲小時，以你波紋管的動態剛度測試過程中，在顯示共振頻率以及異常噪聲的頻率處理上，與MAP的圖顯示噪聲，可以得到針對性的分析以及處理。在進行噪聲的初步判斷過程中，可以得到具體的編織網的分析。

3.2.3 方案對比分析。為了消除波紋管的碰撞噪聲問題，就可以在進行處理的過程中，采用外層漁網結構，替代傳統的外層編織網的結構類型。這樣的設計方式，相比較原本的設計方式，用戶的NVH性能得到了全面的提升，同時在結構的參數對比上也比較合理。其次在方案變更之后，其能夠起到的靜剛度受到的影響比較有限，這樣就會使得在動剛度的影響方式下，可以從全新的方案角度進行分析，同時動態剛度的測試過程中，無論是在峰值頻率還是在動態剛度的測試上，都可以發揮出較強的性能值。

在進行分析的過程中，所采用的MAP圖顯示的新方案，可以在整個測試的過程中，相比較原本的方案更加平穩，在對該數據進行分析中，也得到其噪聲的出現，基本上是收到這方面的因素影響。通過科學合理的設計以及分析，可以極大地提升噪聲的判斷方式，也相應地讓新結構發揮出應有的作用。

3.3 分析結論

在對其轎車的波紋管噪聲問題進行處理的過程中，進行主觀評價之后進行臺架試驗分析，可以判斷出其噪聲出現的原因，主要是受到中間波紋管與外層編織網的碰撞問題影響。因此在將波紋管外層網結構進行更換，就可以起到消除噪聲的問題。

4 B轎車波紋管異響

4.1 主觀性評價

在對B轎車進行異響問題進行分析中，要首先基于主觀的角度進行異響問題的評價，通過試驗之后發現，在發動機轉速掃過或者穩定在3000轉的時候，會出現明顯的異響問題，其他轉速并不會出現異響問題。同時異響問題出現之后，其波紋管會出現明顯的刺耳噪聲，進行主觀評價之后，是一種無法接受的噪聲問題。相關人員進行仔細的觀察，發現在外觀進行的振動的時候，有著明顯的振動問題，同時對于異響現象以及特征的角度進行分析，基本上都是波紋管出現的共振問題影響。

4.2 異響原因

波紋管的實際安裝過程中，由于是在三元催化器之后，這樣就可以起到對振動情況的消減作用。同時波紋管的設計中，基本上為外網、波紋管、軟管以及護網圈進行組成，所起到的剛度支持以及減震的作用，可以很好地為波紋管提供良好的防護效果，同時提升部分的阻尼作用。在軟管的設置過程中，需要進行導通高溫尾氣，以及在波紋管的運動限位處理。整個護網圈的設計中，要全面提升波紋管的整體固定作用。

排氣波紋管的技術設計上，基本上包含著剛度、線性位移、氣密性等方面的要求。在精剛度的設置上，基本上會涉及波紋管的耐久性能，而在動剛度方面，則會直接影響到NVB的性能，在出現的線性位移方面，基本上是波紋管運動限位方面的作用。出現的氣密性在檢查裝配方式下，存在著一定的裂縫問題。

對整個零部件氣密性進行檢查，在泄漏量方面符合設計的實際要求，這就表明沒有出現明顯的氣密性。對波紋管的故障進行分析，并沒有出現明顯的開裂以及失效的問題，因此可以排除漏氣出現的可能。

在異響問題出現在3000轉的情況下，就可以初步判斷是由于發動機激勵起發波紋管的模態，這樣就會導致共振問題出現問題。因此就要在進行排氣系統的設計中，積極加強橫掃試驗分析，測量波紋管的加速值。

4.3 波紋管設計優化

基于波紋管出現的異響問題進行分析，以及從振動控制角度進行分析，要制定出一個對波紋管異響問題進行處理的重要方案，以此實現波紋管的全面優化設計分析。

在具體的操作中，首先進行移頻處理，同時波紋管動剛度的峰值頻率，會向著高頻方向進行移動。這樣的處理方式下，可以讓固有頻率發生變動，不會出現發動機激勵的情況，進而控制波紋管的共振問題。這樣的波紋管動剛度的峰值頻率提升之后，就可以充分地利用好波紋管的實際長度，以及對波數的實際變化進行分析，全面提升波紋管的靜剛度。在方案的設置過程中，需要經過長期的耐久性試驗之后，才可以全面降低整體的斷裂效果。在耐久性的處理過程中，要進行針對性分析，以此保障波紋管可以符合使用的具體需求。

控制突變的情況，這是由于影響到排氣波紋管的振動問題，基本上會出現各種各樣的因素，噪聲的問題也較為的復雜。在進行結構尺寸的設計以及分析過程中，無法及時找到一個科學合理的設計方式，對其波紋管的峰值進行相應的突變調整，因此這樣的處理方式存在著一定弊端。

利用削峰的處理方式，可以在系統發生共振的時候，讓阻尼對系統的幅值影響較大，因此就可以利用好阻尼的效果，提升整體的削峰的效果。波紋管的使用過程中，基本上與彈簧相似，僅僅有著剛度方面的處理方式，因此在外網的設計過程中，就要進行針對性的阻尼處理。

在原本的設計過程中，采用的是利用編織網的方式，對其波紋管進行有效的約束，因此本質上無法起到阻尼的效果。同時，這樣的編織方式重量比較大，經常會受到震動的影響，而出現明顯的敲擊、摩擦的情況，進而出現異響。在當下進行處理過程中，要積極的控制波紋管的振動問題，對其外編織網進行重新設計，這樣就可以全面提升整體的運行穩定性，不會出現異響問題。

4.4 實驗分析

在對全新的方案進行試驗過程中，基本上可以從剛度、掃頻以及主觀評價的方式進行試驗分析。在新方案動剛度的峰值處理上，基本上需要在100Hz的位置，實現明顯的降低，因此比原本的方案更小。在新方案的處理過程中，可以得到良好的控制。在新波紋管投入使用之后，也相應符合當下零部件的質量需求，在動剛度以及掃頻環節，始終保持一個較高的設計需求。經過全新的設計方案分析中發現，對于波紋管異響的消失，要積極的保障波紋管可以始終保持一個較高的設計效果。另外，在進行處理過程中，對于波紋管的運行質量，并不會發生一定的問題，因此整體的處理手段，可以發揮出較強的處理效果，是一種十分重要的優化以及設計的方式。

在上述兩種方案的分析中，可以發現對波紋管的異響問題處理中，要秉承著主觀評價、臺架分析的方式，進行深入的分析以及處理，這樣才可以在運行過程中，始終控制振動以及異響，并不會對系統造成嚴重的影響。其次，在進行處理過程中，也要積極提升分析的針對性，提升方案穩定性，解決異響問題。

5 結束語

綜上所述，在現階段汽車產品的推出中，人民群眾對于汽車的異響問題十分看重，因此本文就從波紋管的異響問題出發，進行了詳細的分析，針對不同的車輛進行不同分析，以此提升處理的整體效率，避免車輛在實際運行中出現的異響問題，提升車輛品質。