一种排气系统驻波消除方法以及排气系统技术方案

本发明专利技术提供了一种排气系统驻波消除方法以及排气系统。本发明专利技术的总体技术实现方案包括噪声仿真模型的建立、基于试验数据的仿真修正、微型孔消声器模型建立、驻波打断位置确定、微型孔消声器孔隙率确定、输出等。根据试验数据的排气系统消声器驻波问题，确定驻波的位置，在此位置对微型孔消声器进行孔隙率计算，选出最佳的孔隙率匹配其消声器来解决排气系统驻波的问题。通过上述方式确定的微型孔消声器结构小，对于底盘空间有限的车型，更有利于布置排气系统，能够起到更好的打断驻波的作用，传统的消包加棉的结构需要足够容积才能降低驻波峰值，并且微型孔消声器结构重量比传统消声器轻，成本更低，对于排气系统减容降本有利。利。利。

【技术实现步骤摘要】
一种排气系统驻波消除方法以及排气系统


[0001]本专利技术属于发动机排气系统
，具体涉及一种排气系统驻波消除方法以及排气系统。

技术介绍

[0002]汽车行业NVH性能(噪声、振动与声振粗糙度，Noise、Vibration、Harshness，简称NVH)在整个汽车设计的时候是关注度很高的性能之一。排气系统噪声控制是整车NVH性能设计验证的重要组成部分，排气系统噪声控制如果控制不好，会传递到车内对驾驶员以及车内乘客的舒适性产生影响，所以控制排气系统噪声，设计消声性能更优的消声器结构，是整个排气系统设计的关键。
[0003]针对一些排气管路很长，主要为中消后消之间的排气管路很长，或者后消尾管排气管路很长的排气系统，容易出现驻波问题，导致汽车加减速行驶时出现明显的主观轰鸣问题。所以解决此类问题对于整车NVH性能尤为重要。
[0004]目前现有技术下，排气驻波解决方法有两种，第一种是采用长尾管，打断尾管位置，在其中设计消声器，第二种是设计一个专门针对驻波共振频率峰值消除的传统消声器解决。本专利技术提供的解决方法，主要采用第一种模式的解决方法设计消声器，解决排气系统由于长尾管驻波引起的超出指标线或者主观轰鸣问题。目前国内外汽车上应用第一种方法的应用模式，多在长尾管上布置一个小的消声包并且填充消音棉来起到打断消尾管长度的作用并且降低噪声。
[0005]现有技术主要为在长尾管上布置一个小的消声包并且填充消音棉来起到打断消尾管长度的作用并且降低噪声的方法，主要有两个缺陷：第一个尾管上加消声包的方案，会受底盘空间限制布置，现在很多车没有空间布置小的消声器消包，而且尾管打断的位置受到影响，往往不是最佳打断的位置；第二个缺陷是打断位置加的消声包有容积限制，容积太小，当驻波能量比较高时，小容积消声器方案并不能起到很好的消声作用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种排气系统驻波消除方法以及排气系统。本专利技术通过排气系统驻波消除方法确定消声器在长尾管上的设置位置，并优化消声器中微型孔的数量及大小，将得到的最优的消声器设置方式应用在在排气系统的长尾管上，采用微穿孔结构的薄板来代替小的消声包以及填充消音棉结构，这从结构上既未增加消声器的容积，也未增加结构的成本，能够较好地实现排气系统中驻波的消除。
[0007]为实现以上技术目的，本专利技术实施例采用的技术方案是：
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供了一种排气系统驻波消除方法，包括以下步骤：
[0009]步骤S1，通过对汽车排气系统噪声的测试数据进行理论分析，确定其存在的问题是否为排气系统驻波问题；
[0010]步骤S2，噪声仿真模型的建立：包括发动机模型建立、噪声仿真需要的参数输入以
及排气系统模型的搭建；
[0011]步骤S3，将汽车排气系统噪声的测试数据与步骤S2中得到的仿真数据进行对比，对包括马赫数、流噪在内的参数进行修正，保证实测数据与仿真数据有较好的相关度；
[0012]步骤S4，依据汽车排气系统噪声的测试数据分析对应驻波的转速以及驻波的阶次，计算出驻波对应的频率，在驻波的反节点处设置微型孔消声器；
[0013]步骤S5，对所述微型孔消声器进行优化，将GT
‑
power可编程式的动态链接库与外部遗传算法形成关联；
[0014]步骤S6，编写遗传算法：将排气系统中存在的驻波噪声问题作为优化指标，变量为所述微型孔消声器中微型孔的大小和数量，在多次寻优后确定具有最优微型孔大小和数量的微型孔消声器结构，从而确定微型孔消声器的最优孔隙率，采用式(1)所示的函数计算孔隙率：
[0015][0016]其中，f(x)
‑
孔隙率，n
‑
微型孔的数量，d
‑
微型孔的直径，P
‑
排布区域面积；
[0017]步骤S7，将步骤S6优化设计的微型孔消声器进行汽车排气系统噪声验证，与仿真结果进行对比：如果二者的频率误差不超过
±
10％，则认为频率一致，输出排气系统参数及微型孔消声器尺寸，如果二者的频率误差大于
±
10％，则认为频率不一致，重复上述步骤S4
‑
S6，直到频率一致。
[0018]进一步地，步骤S1中，所述汽车排气系统噪声的测试数据包括加速工况的转速、噪声的频域图频谱图、怠速工况的噪声时域图。
[0019]进一步地，步骤S1中，采用式(2)计算出噪声的理论频率f，如果计算得到的理论频率f和频谱图中的实际频率一致，则为驻波问题；
[0020][0021]式中，f
‑
频率，Hz；L
‑
长尾管的长度，m；n
‑
无量纲参数，取正整数1、2、3
……
，c
‑
声速，其中，T为介质的热力学温度，K。
[0022]进一步地，步骤S2中，噪声仿真时输入参数包括排气管的壁厚、材料、长度，催化剂的涂层厚度、壁厚、长度，以及发动机的排气流量、排气温度、载体信息、怠速转速、功率、扭矩、发动机排量及缸数。
[0023]进一步地，步骤S2中，所述排气系统模型包括主消声器以及用于驻波打断的辅助消声器；
[0024]所述排气系统搭建包括管路和消声器的搭建，消声器利用GT
‑
Power软件包中的GT
‑
Muffler建立消声器的三维几何模型，并以.dat格式导入GT
‑
Power软件中，从而生成消声器的离散化模型，并且在出气管处设置传感器、传感器应设置位置及流噪系数。
[0025]进一步地，步骤S3中，进行参数修正时采用遗传算法进行GT
‑
power软件仿真，在模型中添加用于检测声音大小的传感器，并且在实际测试中也采用传感器检测声音的大小，将实测数据作为一个参考值，在仿真计算后对仿真数据与实测数据进行对比，二者误差不大于1dB则停止计算，此时实测数据与仿真数据有较好的相关度。
[0026]进一步地，步骤S4
‑
S7中，所述微型孔消声器是在长尾管上设置的微穿孔结构的薄板，薄板上微型孔的大小在1
±
0.5mm；微型孔的数量根据驻波的能量级决定，并依据仿真结果进行相应调整。
[0027]进一步地，步骤S4中，对于2阶驻波，将微型孔消声器设置在尾管的1/2处，对于n阶驻波，微型孔消声器设置在尾管的1/n位置处，其中所述微型孔消声器设置在靠近主消声器的尾管一端。
[0028]进一步地，步骤S5中，对所述微型孔消声器进行优化时，给所述微型孔消声器设定m个直径为d mm的孔，并将驻波噪声指标作为优化的目标，如果噪声值大于驻波噪声指标，则对微型孔消声器的孔数量或/和孔大小进行矩阵形式的调整，直到得到最优的微型孔消声器结构，优化过程通过外部遗传算法的形式与动态链接库关联。
[0029]第二方面，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种排气系统驻波消除方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，通过对汽车排气系统噪声的测试数据进行理论分析，确定其存在的问题是否为排气系统驻波问题；步骤S2，噪声仿真模型的建立：包括发动机模型建立、噪声仿真需要的参数输入以及排气系统模型的搭建；步骤S3，将汽车排气系统噪声的测试数据与步骤S2中得到的仿真数据进行对比，对包括马赫数、流噪在内的参数进行修正，保证实测数据与仿真数据有较好的相关度；步骤S4，依据汽车排气系统噪声的测试数据分析对应驻波的转速以及驻波的阶次，计算出驻波对应的频率，在驻波的反节点处设置微型孔消声器；步骤S5，对所述微型孔消声器进行优化，将GT
‑
power可编程式的动态链接库与外部遗传算法形成关联；步骤S6，编写遗传算法：将排气系统中存在的驻波噪声问题作为优化指标，变量为所述微型孔消声器中微型孔的大小和数量，在多次寻优后确定具有最优微型孔大小和数量的微型孔消声器结构，从而确定微型孔消声器的最优孔隙率，采用式(1)所示的函数计算孔隙率：其中，f(x)
‑
孔隙率，m
‑
微型孔的数量，d
‑
微型孔的直径，P
‑
排布区域面积；步骤S7，将步骤S6优化设计的微型孔消声器进行汽车排气系统噪声验证，与仿真结果进行对比：如果二者的频率误差不超过
±
10％，则认为频率一致，输出排气系统参数及微型孔消声器尺寸，如果二者的频率误差大于
±
10％，则认为频率不一致，重复上述步骤S4
‑
S6，直到频率一致。2.根据权利要求1所述的排气系统驻波消除方法，其特征在于，步骤S1中，所述汽车排气系统噪声的测试数据包括加速工况的转速、噪声的频域图频谱图、怠速工况的噪声时域图。3.根据权利要求1所述的排气系统驻波消除方法，其特征在于，步骤S1中，采用式(2)计算出噪声的理论频率f，如果计算得到的理论频率f和频谱图中的实际频率一致，则为驻波问题；式中，f
‑
频率，Hz；L
‑
长尾管的长度，m；n
‑
无量纲参数，取正整数1、2、3
……
；c
‑
声速，其中，T为介质的热力学温度，K。4.根据权利要求1所述的排气系统驻波消除方法，其特征在于，步骤S2中，噪声仿真时输入参数包括排气管的壁厚、材料、长度，催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴成军，汪海燕，杨纯，杨烨，陈嘉豪，
申请(专利权)人：无锡威孚力达催化净化器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：