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进排气系统NVH开发中常见的疑难问题小结

吕老师

1年前浏览383

整车开发时，进排气系统的NVH开发是非常重要的一环，本文将对进排气系统NVH开发过程中遇到的疑难问题做一个小结，希望能让NVH工程师在解决类似问题时有一些借鉴作用。

这里把常见的进排气NVH疑难问题分类如下：

一、进排气系统共振问题

二、排气系统轰鸣声特点及原因

三、排气系统啸叫声特点及原因

四、排气系统中间管道常见问题

五、分析案例

然后以一些案例来说明一些以上问题的产生原因及解决措施。

一、进排气系统共振问题

进排气系统共振有两种，一种是由于结构的原因导致的，另一种是由于声学的原因导致的。

1、结构共振

（1）进排气系统结构共振一般由发动机运转产生的振动引起，当振动频率跟系统固有频率一致时，便产生了共振。

图1排气系统模态共振

（2）排气系统：安装柔性节（波纹管或者球连接）可以有效降低共振，但需要合理布置吊钩位置和尺寸结构。

图2 柔性节示意图

（3）进气系统：合理设计波纹管基本可以解决共振问题（进气系统模态一般比较高）。

图3 进气波纹管

另外：改装排气管时，原厂的连接管管径、消声器大小和尾管一旦发生发化，整个排气系统的固有频率和振动量大小的位置也会发生发化，所以改装车辆容易出现结构共振问题。

2、声学共振

（1）排气系统声音的共振：发动机的排气声浪频率与排气管中驻波频率吻合时便产生共振。

（2）进气系统管道驻波能量较小，一般不怎么关注。

（3）共振声从排气尾管传播出来进入车厢，如果和车厢的固有频率也正好吻合，那么共振声会被再次放大。

图4 消声器内管路断开处声压最低点

图5驻波的计算案例

3、进排气系统共振噪声特点

（1）声音通常表现为嗡嗡声，通常为单一频率噪声。

（2）通常发生在发动机的某一转速附近。

（3）一般低频，车内车外均比较明显，而如果是高频，一般车外比较明显。

4、进排气系统共振噪声产生原因

（1）发动机的激励与排气系统的固有频率产生共振，将某单一频率下的振动及噪声放大。

（2）放大后的噪声可直接传入车内，使车养噪声变大

（3）放大后的振动可通过吊钩传入到车内，引起车内某板件的振动，从而辐射出噪声，使车内噪声变大。

图6 有无共振时车内频谱图比较

二、排气轰鸣声特点及原因

1、排气系统轰鸣声的特点

1）声音很沉闷压耳，频率一般较窄，且通常为单一的低频噪声，范围在20-100Hz（见图7）。

2) 通常发生在发动机的某一转速附近。

3）车内外一般都能感觉到。

图7 加速轰鸣声

2、排气轰鸣声产生原因

1)一般是由于发动机的噪声源过大导致的，尤其是阶次噪声过大

2)一般是通过调节消声器的体积及内部结构，比如设置赫姆赫兹调音腔去解决单一频率噪声。

3)一般表现为单一频率处的能量比较高，如图8所示，

4)加上大的后消后，声压级有明显的下降。

图8 单一频率处的能量比较高

三、排气啸叫声特点及原因

1、排气啸叫特点

（1）声音通常类似于吹口哨的声音，声音一般很尖且声能量比较高

（2）频率范围较宽，一般在1000-10000Hz范围内。

（3）一般出现在汽车急加速工况下，车内外均较明显，有时怠速深踩油门也能重现。

2、排气啸叫的成因

（1）高速气流穿过带棱角的边缘处便会产生此声音。

（2）一般发生在大孔或者内壁不光滑，有尖角的位置。

图8 排气系统有无啸叫频谱图对比

四、排气系统中间管道常见问题见表1

表1排气系统管道异响

序号	问题类型	问题原因
1	排气啸叫	车辆在发动机转速3000转时収生消声棉填充位置不正确和出气孔管内壁上的毛刺焊渣导致该啸叫
2	排气异响	消音器过多积水
3	排气异响	隔板变形，隔板强度不够
4	排气异响	外壳与隔板贴合得不够紧（壳体与隔板尺寸均在spec内）
5	排气异响	排气热涨冷缩“叮叮”声管子与管子之间热涨冷缩产生摩擦
6	排气异响-振动传递	发动机2000rpm-轰鸣声,由于3#吊耳刚度过大，造成排气管结构振动传递到车身上，从而产生噪声