车用发动机排气波纹管异响问题的试验探究

沈先明

合肥和安机械制造有限公司 安徽 合肥 231200

引言

伴随着我国现代化建设的不断发展与进步，人们对于汽车的产品质量要求越来越高，特别是在汽车的驾驶体验上，有着更高的要求和标准。汽车NVH品质以及体验，是影响用户购车的关键性要素。用户对于汽车出现的异响问题十分重视，会直接影响到乘客的日常驾驶体验，其中波纹管异响问题，受到各界人士的重视。

1 研究背景

排气系统是当下汽车NVH性能的重要组成部分，因此一旦出现噪声或者不良振动问题，就会直接对用户的个人驾驶体验造成较为直接的影响。在排气波纹管的设计中，由于起到排气系统的关键作用，因此安装在了三元催化器与消声器之间，主要是为了起到补偿排气系统零部件的安装偏差问题，以此降低发动机在运行过程中的震动情况，传导到汽车的内部以及外部，这是一种振动解耦的作用。另外在波纹管振动的过程中，解耦性比较高，排气系统在发动机以及路面的传递过程中，使得车身底板的振动频率比较低，这样就会使用户对NVH的性能体验良好，受到消费者的欢迎。

2 排气波纹管技术

在现阶段排气波纹管的安装过程中，采用了可以抵抗排气系统安装偏差，以及对出现的多余载荷的处理效果，从而避免出现热变形的问题。波纹管的设计中，可以便于汽车进行尾气的排放，加上对排气系统的振动吸收以及隔离，提升了车辆整体的乘车体验。当下波纹管的材料选择，基本上都会采用不锈钢材料，可以承受一定程度的耐腐蚀的效果。

排气管波纹管在设计过程中，采用的技术参数，基本上包含着刚度系数，例如静态、动态等参数，以及涉及位移、材料参数内容。在静刚度的耐久性分析中，会受到一定程度的影响，使得在动刚度的分析中，往往会对其系统的NVH造成性能方面的影响。

排气管波纹管是一种对排气系统十分重要的连接和补偿的元器件。另外，在异响问题的分析过程中，逐渐成为现阶段各种用户的关注问题，为了对其内部异响问题进行准确处理，就需要对某车型进行详细的分析，以此了解到车辆波纹管的异响特征，并利用实验方式，设计出相应的优化措施，同时保障波纹管噪声的质量性控制。

3 A车波纹管异响

3.1 整车主观评价分析

在某轿车猛踩油门的时候，发动机转速达到3200r/min时，振动的频率为107Hz，这个时候会在波纹管位置出现刺耳的噪声，同时对波纹管进行观察，发生出现较为明显的抖动。同时热端转速会在3250r/min左右的时候，出现共振问题。之后将波纹管使用硬物进行抵住，可以在震动减弱之后，要严格控制噪声的出现[1]。

针对这样的异响问题，本文从整车的主观性评价与预测的方式，试用贴台架的数据采集分析方式，确定出波纹管振动的成因。基于故障问题的实际情况进行分析，相关测试与分析人员，判断可能造成噪声问题的原因分为两种[2]。首先是可能在排气热端出现一定程度的共振问题，其二则是在波纹管外层编织网，以及与内层波纹管的振动处理上，会出现一定的膨胀，进而造成异响问题的出现。为了避免排气系统的振动问题，传递到车体当中，波纹管无法取消设置。因此，现阶段进行整车的试验分析会后，就要严格按照波纹管的整车处理方式进行试验，同时还要对波纹管异响现象，进行针对性的数据采集分析，从而实现数据的处理。

3.2 波纹管异响台架试验分析

为了对波纹管的异响问题进行深入分析，判断是否是在热端位置出现共振，以及对波纹管外层的编织网进行振动方面的分析，就要构建出台架试验方式。

3.2.1 发动机台架试验。在进行试验过程中，首先将排气系统基于整车的运行方式，将其固定到发动机的声学实验台架上，之后经过波纹管的中心点、将其垂直位置上布置音筒，同时在进行声音信号的采集处理上，始终都要保持一个针对性的噪声测试分析方式，在不同的波纹噪音处理上，始终都要将试验人员在试验过程中，实现异响主观方面的分析以及处理，全面提升主观评价体系[3]。发动机的声学台架试验分析的过程中，要保持装置的合理使用，同时提升各个装备的性能值，以此保持系统的信息采集稳定性。

3.2.2 数据分析以及试验结果。在进行分析的过程中，发现波纹管在单体动刚度的测试过程中，出现一定的波纹管共振频率，分别为70Hz与150Hz，因此与噪声的发生频率并不相同。在将台架试验当中的波纹管声音信号进行分析中，则要保持红色箭头显示的异常噪声，会出现6次以上的情况，在噪声频率的处理上，始终都可以保持覆盖到整个范围当中[4]。另外从硬物抵住波纹管之后，发现噪声小时，以你波纹管的动态刚度测试过程中，在显示共振频率以及异常噪声的频率处理上，与MAP的图显示噪声，可以得到针对性的分析以及处理。在进行噪声的初步判断过程中，可以得到具体的编织网的分析。

3.2.3 方案对比分析。为了消除波纹管的碰撞噪声问题，就可以在进行处理的过程中，采用外层渔网结构，替代传统的外层编织网的结构类型。这样的设计方式，相比较原本的设计方式，用户的NVH性能得到了全面的提升，同时在结构的参数对比上也比较合理。其次在方案变更之后，其能够起到的静刚度受到的影响比较有限，这样就会使得在动刚度的影响方式下，可以从全新的方案角度进行分析，同时动态刚度的测试过程中，无论是在峰值频率还是在动态刚度的测试上，都可以发挥出较强的性能值。

在进行分析的过程中，所采用的MAP图显示的新方案，可以在整个测试的过程中，相比较原本的方案更加平稳，在对该数据进行分析中，也得到其噪声的出现，基本上是收到这方面的因素影响。通过科学合理的设计以及分析，可以极大地提升噪声的判断方式，也相应地让新结构发挥出应有的作用。

3.3 分析结论

在对其轿车的波纹管噪声问题进行处理的过程中，进行主观评价之后进行台架试验分析，可以判断出其噪声出现的原因，主要是受到中间波纹管与外层编织网的碰撞问题影响。因此在将波纹管外层网结构进行更换，就可以起到消除噪声的问题。

4 B轿车波纹管异响

4.1 主观性评价

在对B轿车进行异响问题进行分析中，要首先基于主观的角度进行异响问题的评价，通过试验之后发现，在发动机转速扫过或者稳定在3000转的时候，会出现明显的异响问题，其他转速并不会出现异响问题。同时异响问题出现之后，其波纹管会出现明显的刺耳噪声，进行主观评价之后，是一种无法接受的噪声问题。相关人员进行仔细的观察，发现在外观进行的振动的时候，有着明显的振动问题，同时对于异响现象以及特征的角度进行分析，基本上都是波纹管出现的共振问题影响。

4.2 异响原因

波纹管的实际安装过程中，由于是在三元催化器之后，这样就可以起到对振动情况的消减作用。同时波纹管的设计中，基本上为外网、波纹管、软管以及护网圈进行组成，所起到的刚度支持以及减震的作用，可以很好地为波纹管提供良好的防护效果，同时提升部分的阻尼作用。在软管的设置过程中，需要进行导通高温尾气，以及在波纹管的运动限位处理。整个护网圈的设计中，要全面提升波纹管的整体固定作用。

排气波纹管的技术设计上，基本上包含着刚度、线性位移、气密性等方面的要求。在精刚度的设置上，基本上会涉及波纹管的耐久性能，而在动刚度方面，则会直接影响到NVB的性能，在出现的线性位移方面，基本上是波纹管运动限位方面的作用。出现的气密性在检查装配方式下，存在着一定的裂缝问题。

对整个零部件气密性进行检查，在泄漏量方面符合设计的实际要求，这就表明没有出现明显的气密性。对波纹管的故障进行分析，并没有出现明显的开裂以及失效的问题，因此可以排除漏气出现的可能。

在异响问题出现在3000转的情况下，就可以初步判断是由于发动机激励起发波纹管的模态，这样就会导致共振问题出现问题。因此就要在进行排气系统的设计中，积极加强横扫试验分析，测量波纹管的加速值。

4.3 波纹管设计优化

基于波纹管出现的异响问题进行分析，以及从振动控制角度进行分析，要制定出一个对波纹管异响问题进行处理的重要方案，以此实现波纹管的全面优化设计分析。

在具体的操作中，首先进行移频处理，同时波纹管动刚度的峰值频率，会向着高频方向进行移动。这样的处理方式下，可以让固有频率发生变动，不会出现发动机激励的情况，进而控制波纹管的共振问题。这样的波纹管动刚度的峰值频率提升之后，就可以充分地利用好波纹管的实际长度，以及对波数的实际变化进行分析，全面提升波纹管的静刚度。在方案的设置过程中，需要经过长期的耐久性试验之后，才可以全面降低整体的断裂效果。在耐久性的处理过程中，要进行针对性分析，以此保障波纹管可以符合使用的具体需求。

控制突变的情况，这是由于影响到排气波纹管的振动问题，基本上会出现各种各样的因素，噪声的问题也较为的复杂。在进行结构尺寸的设计以及分析过程中，无法及时找到一个科学合理的设计方式，对其波纹管的峰值进行相应的突变调整，因此这样的处理方式存在着一定弊端。

利用削峰的处理方式，可以在系统发生共振的时候，让阻尼对系统的幅值影响较大，因此就可以利用好阻尼的效果，提升整体的削峰的效果。波纹管的使用过程中，基本上与弹簧相似，仅仅有着刚度方面的处理方式，因此在外网的设计过程中，就要进行针对性的阻尼处理。

在原本的设计过程中，采用的是利用编织网的方式，对其波纹管进行有效的约束，因此本质上无法起到阻尼的效果。同时，这样的编织方式重量比较大，经常会受到震动的影响，而出现明显的敲击、摩擦的情况，进而出现异响。在当下进行处理过程中，要积极的控制波纹管的振动问题，对其外编织网进行重新设计，这样就可以全面提升整体的运行稳定性，不会出现异响问题。

4.4 实验分析

在对全新的方案进行试验过程中，基本上可以从刚度、扫频以及主观评价的方式进行试验分析。在新方案动刚度的峰值处理上，基本上需要在100Hz的位置，实现明显的降低，因此比原本的方案更小。在新方案的处理过程中，可以得到良好的控制。在新波纹管投入使用之后，也相应符合当下零部件的质量需求，在动刚度以及扫频环节，始终保持一个较高的设计需求。经过全新的设计方案分析中发现，对于波纹管异响的消失，要积极的保障波纹管可以始终保持一个较高的设计效果。另外，在进行处理过程中，对于波纹管的运行质量，并不会发生一定的问题，因此整体的处理手段，可以发挥出较强的处理效果，是一种十分重要的优化以及设计的方式。

在上述两种方案的分析中，可以发现对波纹管的异响问题处理中，要秉承着主观评价、台架分析的方式，进行深入的分析以及处理，这样才可以在运行过程中，始终控制振动以及异响，并不会对系统造成严重的影响。其次，在进行处理过程中，也要积极提升分析的针对性，提升方案稳定性，解决异响问题。

5 结束语

综上所述，在现阶段汽车产品的推出中，人民群众对于汽车的异响问题十分看重，因此本文就从波纹管的异响问题出发，进行了详细的分析，针对不同的车辆进行不同分析，以此提升处理的整体效率，避免车辆在实际运行中出现的异响问题，提升车辆品质。