汽车排气低频噪声的优化
机动车辆消声器的降噪效果与优化措施
机动车辆消声器的降噪效果与优化措施随着城市交通的高速发展和机动车辆数量的不断增加，噪音污染成为了一个日益严重的问题。
机动车辆的发动机、排气系统以及底盘都会产生噪音，其中消声器作为噪音控制的一个关键部件，起到了降低噪音水平的重要作用。
本文将探讨机动车辆消声器的降噪效果以及优化措施。
首先，机动车辆消声器的降噪效果是通过声学原理实现的。
消声器内部有许多孔隙和反射壁，能够将发动机产生的噪音吸收、分散和反射，从而减少噪音的传播。
消声器的主要工作原理是利用消声器内的吸声材料和减振装置阻挡或降低噪音的传递路径，使得噪音能被吸收和减弱，从而达到降噪效果。
其次，为了提高消声器的降噪效果，需采取一系列的优化措施。
首先是消声器的结构设计。
通过改变消声器的材料、孔隙结构和消声腔体的几何形状，可以改善消声器的吸声和反射效果，从而减少噪音的传播。
其次是消声器的位置布置，合理的布置可以减少管道震动和噪音的传导，降低噪音的辐射。
此外，合理选择消声器的填充材料也能提高消声效果，常用的材料包括玻璃纤维、陶瓷棉和各类隔音棉。
此外，随着科技的发展，一些新型消声器的应用也在不断推进。
例如，机动车辆消声器的表面涂层技术，可以利用特殊涂层材料对消声器进行表面处理，形成隔音层，减少噪音的反射和传播。
同时，一些新的材料如纳米材料也被应用于消声器的设计与制造中，通过纳米孔隙的阻滞作用，实现更好的降噪效果。
另外，机动车辆消声器的优化措施还包括定期的维护保养。
消声器的内部材料会随着使用时间的增加而老化并丧失吸声能力，因此定期更换消声器或维护其内部材料是必要的。
此外，消声器的清洗和防锈处理也是重要的维护措施，可以延长消声器的使用寿命和保持降噪效果。
最后，政府和相关部门在控制机动车辆噪音污染方面也要发挥积极作用。
加强监管和管理，制定严格的噪音标准，对不合格的消声器进行处罚，鼓励车辆生产商在消声器设计及制造上的投入也是十分必要的。
此外，推动环保技术的发展和推广，如电动汽车的普及、混合动力车型的推广，也是减少机动车辆噪音的有效手段。
汽车排气低频噪声的优化
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通过分析排气低频噪声的产生机理和传播特性，提出了评判消声器低频消声特性的试验方法，并以实际工程问题
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为例，对轿车匹配的消声器进行 CAE 优化、试验筛选和结果验证。
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【关键词】低频噪声、消声器、传递损失、噪声测试
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引言
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汽车工业和城市化的快速发展，给人们带来便捷的同时也带来了烦恼，据有关统计资料显示，
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体对低频的隔声要比高频差。当要增加低频处的隔声量，需满足隔声“质量定律”，即要增加重
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量，这与目前汽车轻量化设计的主流理念背离。对车外噪声而言，特别是怠速及发动机低速运转
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时，低频轰鸣感为主要噪声感知特征。由经典的斯托克斯-克希霍夫声吸收公式[4]，吸收系数与频
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率的平方成正比，即排气低频声波在空气中可以传很远的距离，这将在较大范围内影响到外部声
声压级/dB(A) 声压级/dB
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法见表 1.
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测点位置：
表 1. 整车试验排气噪声测量方法
尾管口 45°角,距 500mm 处
汽车排气系统低频噪声分析与结构优化
汽车排气系统低频噪声分析与结构优化耿鹏飞;张延超;耿旭贞;范永恒【摘要】针对某车型排气尾管低频噪声大问题，利用GT-Power软件建立发动机工作过程与排气消声器耦合仿真分析模型，对排气消声器声学性能和空气动力学性能进行数值计算，分析排气尾管低频噪声大的原因。
依据分析结果提出消声器结构优化方案，制作优化样件进行整车排气尾管噪声试验。
试验结果表明，低转速时消声器插入损失提高5 dB～7 dB(A)，2阶次噪声整体降低，低频噪声问题明显改善。
%Model for engine working process and exhaust muffler coupling simulation of a car is established with GT-POWER software and the acoustic characteristics and aerodynamics performance of the exhaust muffler are computed. The reason of large low-frequency noise of the exhaust tailpipe is found. Muffler structure optimization strategy is proposed based on the simulation results. Then, the full vehicle exhaust tailpipe noise test is conducted to validate the proposal. Test results show that, at low rotary speed, the muffler insertion loss is increased by 5 dB (A)-7 dB (A) after the optimization, the overall second order noise is reduced, and the low frequency noise is reduced significantly.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2016(036)005【总页数】4页(P82-85)【关键词】声学;排气消声器;低频噪声;声学性能;空气动力学性能;结构优化【作者】耿鹏飞;张延超;耿旭贞;范永恒【作者单位】长城汽车股份有限公司技术中心，河北保定 071000; 河北省汽车工程技术研究中心，河北保定 071000;长城汽车股份有限公司技术中心，河北保定071000; 河北省汽车工程技术研究中心，河北保定 071000;长城汽车股份有限公司技术中心，河北保定 071000; 河北省汽车工程技术研究中心，河北保定071000;长城汽车股份有限公司技术中心，河北保定 071000; 河北省汽车工程技术研究中心，河北保定 071000【正文语种】中文【中图分类】TB535.2;U464排气噪声是汽车的主要噪声源之一，在排气系统上加装消声器是控制汽车排气系统噪声最有效、简单的办法［1］。
汽车噪音控制技术及改进措施
汽车噪音控制技术及改进措施摘要：汽车噪音对人类健康和生活带来了不利影响。
因此，汽车噪音控制已成为当前的研究热点。
本文主要通过综述汽车噪音产生的原因、分类及其对人体健康带来的影响，并针对噪音产生问题提出了汽车噪音的控制技术和改进措施。
关键词：汽车噪音；原因；分类；控制技术；改进措施正文：一、汽车噪音产生的原因汽车噪音的产生主要包括以下几种原因：1、机械噪音：机械噪音主要是发动机、传动系统、制动系统等机械结构部位传出的噪音。
2、气动噪音：气动噪音主要是空气流经车辆表面时所产生的噪音。
例如车身风噪和摩擦噪音，以及速度与风阻的关系。
3、轮胎噪音：轮胎噪音主要是轮胎和道路之间的摩擦声和较高速度下轮胎形状所产生的噪音。
4、车内噪音：车内噪音主要是由发动机振动、气动噪音、轮胎噪音等产生的噪音进入车内，同时也包括了车内音响、空调等附属设备所产生的声音噪音等。
二、汽车噪音的分类汽车噪音可以按照来源、频率和时间等多个维度进行分类。
1、按来源分类：按来源分类，汽车噪音分为外部噪音和内部噪音两种。
外部噪音主要是路面、行驶速度以及空气动力学等因素所产生的噪音。
内部噪音主要是由于行驶过程中汽车机械结构部位振动、风阻以及车轮轮胎产生的噪音进入车厢内。
2、按频率分类：按频率分类，汽车噪音可以分为低频噪音和高频噪音两种。
低频噪音主要是指音频频率在20~150Hz间的噪音，由于具有强烈的穿透力，所以对人耳的刺激也较强。
高频噪音主要是指音频频率在1500~20000Hz之间的噪音，尤其是机械结构发出的高频噪音也具有一定的刺耳程度。
3、按时间分类:按时间分类，汽车噪音可分为固定时段噪音和非固定时段噪音两种。
固定时段噪音是指一段时间内噪音幅值不变的噪音，例如刹车、发动机瞬间启动等。
非固定时段噪音则是指变化的噪音，例如车速的变化所带来的汽车噪音的变化。
三、汽车噪音的控制技术为了降低汽车噪音，目前汽车行业采用了很多控制技术，这些控制技术主要包括以下几种：1、降噪板：降噪板通过减振材料吸收噪声能量，使得机械结构振动和噪声减少。
汽车吸收低频噪音方法
汽车吸收低频噪音方法
以下是汽车吸收低频噪音的方法：
1. 使用隔音材料：隔音材料可用于消除汽车内部的振动和噪音。
使用隔音材料将车内的噪音降低到最小。
2. 使用低噪音轮胎：低噪音轮胎可以降低汽车在行驶时的振动和噪音，以改善驾驶舒适性。
3. 使用有效的排气系统：有效的排气系统可以将汽车引擎排放的低频噪音降到最小。
4. 改善车身结构：改善汽车车身的结构可以减少车辆行驶时的振动和噪音。
5. 使用高效的空气过滤器：高效的空气过滤器可以过滤掉汽车引擎的低频噪音。
这些方法可以帮助减少汽车内部的低频噪音，提高驾驶舒适性。
某轿车排气噪声性能优化分析及解决措施
10.16638/ki.1671-7988.2017.02.072某轿车排气噪声性能优化分析及解决措施张鹤，钟素娟，朱帅，何延刚（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：在某轿车产品研发过程中，出现了排气噪声偏高导致车内噪声偏大，从而影响乘坐舒适性的问题，为了消除这两个问题，对排气系统进行优化分析并针对排气噪声对车内NVH影响进行相关的试验验证，通过优化排气系统，最终解决了车内噪声偏高和排气噪声影响车内NVH的问题，提高了产品品质和乘坐舒性。
关键词：排气噪声；NVH；CAE；优化设计中图分类号：U463.9 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2017)02-211-03An automobile exhaust noise performance optimization analysis and solutionsZhang He, Zhong Sujuan, Zhu Shuai, He Yangang( Hefei, anhui province, anhui jianghuai automobile co., LTD., 230601 )Abstract: In a course of product research and development of the car, the car exhaust noise on the high level that caused big noise, which affects the ride comfort, in order to eliminate the two problems, analyzing the exhaust system is optimized and the exhaust noise and influence on harshness inside the car in test, by optimizing the exhaust system, finally solves the interior noise on the high side and the exhaust noise influencing interior harshness problems, improve the product quality and comfort.Keywords: Exhaust; noise; NVH; CAE; optimization analysisCLC NO.: U463.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)02-211-03前言随着中国经济的飞速发展，汽车保有量的迅猛增加，排气噪声已经成为危害城市环境的重要因素，不仅如此，鉴于目前人们对轿车的使用不再局限于普通的代步工具，对轿车的乘坐舒适性提出了更高的要求，作为影响车内舒适性的重要因素，为了限制汽车的排气噪声，国家已经制定了越来越严格的强制性噪声标准。
车辆解决风噪方案设计案例
车辆解决风噪方案设计案例车辆的舒适性是购车者关注的重要指标之一，而风噪是影响车辆舒适性的一个主要因素。
因此，设计师需要在车辆解决风噪方案中采取一系列措施来降低风噪的产生和传导。
以下是一个车辆解决风噪方案的设计案例，详细描述了各项措施。
1.提高车辆外壳和车窗的密封性能。
首先，设计师可以采用优质的密封材料，如橡胶密封条，来提高车门、车窗等部位的密封性能，阻隔外部风噪的传导。
其次，要确保车辆外壳的接缝处紧密结合，减少风噪的泄漏。
2.优化车辆的气流设计。
车辆的设计应考虑气流在行驶过程中的流动情况，以减少风噪的产生。
设计师可以通过采用空气动力学原理进行流线型外观设计，减小车辆与空气的阻力，降低风噪的产生。
此外，车辆的车身底部也可以设置护板，减少风噪的产生和传导。
3.音频隔离和吸音设计。
设计师可以采用隔音材料覆盖车辆内部的关键区域，如底板、车门等，减少风噪的传导。
同时，车辆内部的隔音材料也可以起到吸音的作用，减少风噪的反射和共振。
4.轮胎和悬挂系统的优化。
车辆行驶过程中，轮胎与路面的摩擦也会产生一定的风噪。
因此，设计师可以选择低噪音的轮胎，并优化悬挂系统，减少车辆与路面的震动，降低风噪的产生。
5.驾驶舱内部的降噪设计。
驾驶舱是车辆内部与外界风噪交互最为密切的区域。
设计师可以采用降噪玻璃和隔音材料来减少外界风噪的传入。
此外，还可以在车辆内部设置原车系统等音响设备来提供正常声音，使驾驶者更加舒适。
总体来说，车辆解决风噪的方案设计需要从车辆外壳和车窗的密封性能、气流设计、音频隔离和吸音、轮胎和悬挂系统的优化以及驾驶舱内部的降噪设计等多个方面综合考虑。
通过综合应用这些措施，可以有效降低车辆风噪，提高车辆的舒适性，为用户提供更加愉悦的驾驶体验。
某乘用车排气系统异响噪声分析和方案优化
50
1. 00
41. 39
27. 44
9pn4 Idun
□
-rH
-■ F
- AutoPower FRLE:S (A)原状态
j ■ F---------AutoPower FRLE:S (A)管路系统 1. 0mm
-50 F，I
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,
, J183.0可，Ro. 00
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 250 Hz
WANG Pan (Huachuang Auu 545007)
Abstract: Aiming at the abnormal noise that appears when a passenger car is idling, the stethoscope, elimination method and spectruin analysis technology have locked the source of the abnormal sound. The resuIt shows that the front muffler attachment of the exhaust system resonates purely a/t 183 Hz, and the vibration of the hook is amplified and radiated noise. Proposed the plan of hook position forward and exhaust system pipe wall thinning, and verified the plan in real vehicle. The resuIts show that the two schemes can effectively solve the abnormal noise problem, and comprehensive consideration is given to the choice of exhaust system pipe wall thinning. The solution is beneficial to the weight reduction of the vehicle, has no effect on the acceleration noise of the entire vehicle, and can reduce the fourth—order noise of the engine in the rear row. Key words: exhaust system; abnormal noise; avoid frequency; hook
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排气系统除了挂钩将结构噪声传递到车内产生轰鸣外，排气尾管口的低频空气声透过车体传入车
┊
内同样有很大贡献。理论上，隔声频率特性曲线在质量控制区其上升的斜率为 6dB/倍频程，即车
┊
体对低频的隔声要比高频差。当要增加低频处的隔声量，需满足隔声“质量定律”，即要增加重
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量，这与目前汽车轻量化设计的主流理念背离。对车外噪声而言，特别是怠速及发动机低速运转
声压级/dB(A) 声压级/dB
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法联立各个消声元件的传递矩阵，可以获得消声器入口端(in)与出气端(0)的声学关系。（如图 2 所
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示）
订
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pin T1 T2 ... Tn p0
qin
q0
⎡ ⎢ ⎣
pin qin
⎤ ⎥ ⎦
=
T1
⋅
T2
L Tn
⋅
⎡ ⎢ ⎣
p0 q0
⎤ ⎥ ⎦
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线
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图 2 消声器入口端与出气端的声学量描述
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时，低频轰鸣感为主要噪声感知特征。由经典的斯托克斯-克希霍夫声吸收公式[4]，吸收系数与频
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率的平方成正比，即排气低频声波在空气中可以传很远的距离，这将在较大范围内影响到外部声
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场环境。
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LMS 用户大会
1.2 排气低频噪声的特征
声波导管理论表明：如果希望在声管中获得比较纯净的平面声场，那么声源的频率不仅要比
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【关键词】低频噪声、消声器、传递损失、噪声测试
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┊
引言
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┊
┊
汽车工业和城市化的快速发展，给人们带来便捷的同时也带来了烦恼，据有关统计资料显示，
┊
以汽车噪声为主的交通噪声污染占城市环境噪声污染的75％。汽车是一个包括多种噪声源的综合
┊
噪声源[1]，研究表明排气噪声是汽车的主要噪声源之一，而这其中又以排气低频噪声对人们的影
┊
阵T将a、b两种状态联系起来。（如图 1 所示.）
┊
┊
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┊ ┊ ┊ ┊
a pa
qa
T
b pb
qb
┊
⎡ ⎢ ⎣
pb qb
⎤ ⎥ ⎦
=
T
•
⎡ ⎢ ⎣
pa qa
⎤ ⎥ ⎦
装
┊
图 1. 直管道中平面波的声学量描述
┊
排气低频噪声控制的最有效的措施是安装设计合理的消声器。用于低频消声的消声器可以包
┊
含扩张腔、赫姆霍兹共振腔、1/4 波长管、小孔共振等其中一个或几个消声元件。通过四端网络
综上所述，此次对排气低频噪声的优化达到了预期的效果。
┊ ┊
3 结语
┊
装
┊
本文从分析排气低频噪声透射强、传播远以及在导管中平面波传播的特征，提出验证消声器
┊
低频特性的传递损失试验方法，用于在声学设计过程中进行方案筛选。并以实际工程问题为例，
┊
通过传递损失试验，发现轿车匹配的原消声器较差的低频消声效果为导致“车辆怠速以及低转速
装
响最大。
┊ ┊ ┊
本文主要研究的内容：分析排气低频噪声产生机理和特征，提出合理的测试和控制方法，并 以实际工程问题为例，进行CAE优化和试验验证。
┊
┊
1 排气低频噪声特征
订
┊
┊
1.1 排气低频噪声的产生机气噪声包括空气动力噪声、冲击噪声、结构辐射噪声和气流摩擦噪声[2]。排气低频噪声主
LMS 用户大会
汽车排气低频噪声的优化
吴仍广 钟诚 才明嵩
┊
┊
（上海红湖消声器厂）
┊
【摘要】低频成分的噪声是排气噪声的主要特征，能否降低排气低频噪声成为衡量消声器声学特性的重要指标。
┊
通过分析排气低频噪声的产生机理和传播特性，提出了评判消声器低频消声特性的试验方法，并以实际工程问题
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为例，对轿车匹配的消声器进行 CAE 优化、试验筛选和结果验证。
线
要源于空气动力噪声，而空气动力噪声是由发动机在运转时排气阀门周期性的开闭所产生的压力
┊
脉冲激发气流而产生的，并在排气系统各个部件中传播，最终在排气尾管口与高频的气流摩擦噪
┊
声一起向外辐射。
┊
┊
排气低频噪声对车内、车外噪声的力度、轰鸣、烦恼等主观听觉感知特征产生重要影响[3]。
┊
对车内噪声来说，主要是降低 300Hz以下的低频噪声在耳膜处产生的轰鸣感受，作为与车匹配的
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LMS 用户大会
2.2 计算分析与方案筛选
利用 Sysnoise 中边界元方法对消声器内部结构进行优化（图 3.），获得几套低频消声效果较
好的方案，并对其进行实物样件试制。经比较传递损失试验结果（图 4.），方案二（K2）在 200Hz
┊
以下其传递损失值比原消声器平均高出约 6dB，于是筛选出方案二进行整车低噪转鼓试验，以验
订
法见表 1.
┊ ┊
测点位置：
表 1. 整车试验排气噪声测量方法
尾管口 45°角,距 500mm 处
┊
测量工况：
3 档全负荷加速，转速从 1000 至 6000RPM
┊
噪声测量：
倍频程 63、125、250Hz 和总的 A 计权声压级
┊ 线 ┊ ┊ ┊
图 5 显示了，优化后的消声器与原消声器在 3 档全负荷加速工况下排气噪声值的对比，在 2000RPM 以下优化后的总的 A 计权声压级降低了 3～5dB(A)，高转速下噪声值基本与原消声器 持平，且车外轰鸣的主观感受有所改善。图 6～8 分别为 63Hz、125Hz、250Hz 倍频程声压级情 况，再次验证了优化后的在消声器在低转速处有所改善。
2000
3000
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5000
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1000
2000
3000
4000
5000
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┊
┊
图 7. 125Hz 倍频程声压级
图 8. 250Hz 倍频程声压级
┊ ┊ ┊ ┊
通过测量 6000RPM 处背压，优化后消声器比原消声器高出 1.8Kpa，但其背压值在规定的范 围内，可以接受。另外发动机怠速情况下，优化后的整车排气噪声从 62.2dB(A)降到了 58.0dB(A)。
声管的截至频率低，而且还要低得更多些，低得愈多在管中获得纯净的平面声场的区域愈大[4]。
┊ ┊
圆柱形声波导管的截至频率可以表示为：
fc
= 1.84 c πd
;
c 为声速；d为圆管直径。因此，对于汽
┊
车用排气系统，其排气低频远低于管道的截至频率，即可以认为在排气系统直管道中只存在平面
┊
波，其声学特性可以用传递波的声压p和体积速度q两个变量进行描述，并在频域上用一个线性矩
┊
消声器是否有效地消除了排气低频噪声，可以通过发动机台架试验或整车试验测量尾管噪声
┊
进行评判。同样的可以用传递损失来单独评价消声器的低频声学性能[5]，以验证排气低频的消声
┊
效果，为前期声学设计进行方案筛选提供很好的方法。后文实例分析与验证一方面借助于LMS
┊
SYSNOISE优化原消声器结构，另一方面通过传递损失试验对几套效果较好的方案进行筛选，最
┊
quality. Technical Acoustics 2006.
┊
[4] 杜功焕, 朱哲明, 龚秀芬. 声学基础. 南京大学出版社, 2001.
┊
[5] TAO Z, SEYBERT A F. A review of current techniques for measuring muffler transmission
┊
加速时车外噪声偏大，且轰鸣感较强”问题的关键因素。经 CAE 优化分析并由传递损失试验筛
┊
选，确定几套方案中的方案二为最终进行整车低噪转鼓试验验证的方案。从 3 档全负荷加速试验
订
和怠速测量结果显示，优化后的消声器在怠速和低转速加速工况下噪声值都有明显改善，且排气
┊
系统最大背压值在规定范围内，优化达到了预期效果，且为今后进行汽车排气低频噪声的优化提
图 5. 总的 A 计权声压级 Overall
图 6. 63Hz 倍频程声压级
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LMS 用户大会
声压级/dB 声压级/dB
105
105
Deadline Original K2
Deadline Original K2
95
95
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75
75 转速/rpm
转速/rpm
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证改善后的低频消声效果，并考虑对高频消声效果和排气背压的影响。
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┊
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Original K2
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Frequency/Hz
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图 3. Sysnoise 边界元模型