排气系统设计开发指南

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1. 主题与适用范围

1.1 主题

本指南制订了与汽车发动机相匹配的消声排气系统的开发流程及设计指南；

1.2 适用范围

本指南适用于汽车消声排气系统的设计开发

2. 参考标准和相关文件

QC/T 631—1999 汽车排气消声器技术条件

QC/T 630—1999 汽车排气消声器性能试验方法

QC/T 58—1993 汽车加速行驶车外噪声测量方法

QC/T 10125—1997人造气氛腐蚀试验盐雾试验

3.定义

3.1 排气消声器

排气消声器是具有吸声衬里或特殊形式的气流管道，可有效的降低气流噪声的装置。

3.2 插入损失

消声器的插入损失为装消声器前后，通过排气口辐射的声功率级之差。

3.3 排气背压

按QC/T524设置排气背压测量点，当分别带消声器和带空管时，测点处的相对压力值之差。

3.4 功率损失比

消声器的功率损失比是指发动机在标定的工况下，使用消声器前后的功率差值和没有使用消声器时功率的百分比。

4.开发流程及设计指南

4.1 接受产品开发任务并做好开发前的准备工作

开发之初，需要了解如下信息，作为设计输入：

1、发动机的排量、额定功率、额定扭矩等相关参数；

2、整车底盘走向，空间布局；

3、发动机对排气背压、功率损失比的要求；

4、噪声标准的制定；

（1）、插入损失大于35dB；

（2）、整车车外加速噪声小于74 dB；

4.2 方案设计

1、消声器的容量设计计算

消声器的容量关系到发动机的功率和扭矩，因此容量的设计将决定整车的动力性。一般地，消声器的容量有如下的计算公式：

Ｖm＝k×P

Ｖm＝消声器的容量（L）

K＝0.14

P＝输出功率(Ps)

2、消声器的位置确定

各相邻部件耐温在150℃以下的越远离排气系统越好，相对产生运动部件最少保证与排气系统的间隙大于25mm 。

5、管径的选择

根据发动机对排气背压的要求，并兼顾振动噪声的影响来选择合适的管径。

6、排气系统吊挂位置的选择

排气系统的吊挂位置的选择应该遵循以下三个原则： （1）、吊耳应该位于振动的节点上； （2）、吊耳应该在纵向能够延伸；

（3）、吊耳应该位于车身结构的刚性处。

7、根据以上的原则，对排气系统在数模上进行整体布局，并保证各部件的间隙，完成总体

概念设计。

8、内部结构设计

消声器内部结构的设计是一个很复杂的课题。

可行方案

不可行方案

燃油箱(50mm)

制动拉索(40mm)

转向机护套(40mm)

传动轴护套(40m)

橡胶吊耳（40mm ） 中间轴橡胶部件(60mm) 保险杠(30mm)

按消声器的消声机理，可分为阻性消声器、抗性消声器和阻抗复合型消声器三类。

阻性消声器是利用在管道内适当的布置吸声材料，部分的吸收管道中传播的声能，类似电路中的电阻的作用。这类消声器的特性是在中、高频范围内有良好的消声效果。

抗性消声器是利用各种形状、尺寸的管道或共振腔内发生反射或干涉，从而降低所输出的声能。抗性消声器的消声频带较窄，在中、低频消声效果较好，高频较差。

阻抗复合型消声器是将阻性和抗性消声器结合起来，故从低频到高频都有较好的消声效果。

目前的汽车消声器的设计中，主要结构采用抗性消声原理，而在其中某些结构则采用阻性原理。

9、材料的选择

消声器的材料选择应该遵循以下原则：能耐高温、耐腐蚀、机械性能好、使用寿命长。根据以上的要求，排气系统对材料的选择如下：

10、CAE分析

根据以上的设计思路对排气系统进行详细的数模建立，并借助CAE的软件如：BOOST、ADAMS等进行排气系统的计算机仿真模拟分析，并对振动噪声进行摸底分析，以确定设计的理论合理性，并提出修改方案。

4.3 手工样件的制造

根据以上的设计方案和三维数模，进行手工样件的试制，并严格控制手工样件与数模的一致性，以检查设计的合理性。手工样件在提交试验前应该做如下的检查：

①、尺寸检查，必须完全符合图纸的要求，体现设计状态；

②、气密性检查，满足如下要求：

消声器的相对气压稳定在30±1kPa时，排气前管的漏气量为0.5L/min；

消声器的相对气压稳定在30±1kPa时，预消声器的漏气量为25L/min；

消声器的相对气压稳定在30±1kPa时，主消声器的漏气量为25L/min；

4.4 试验验证

对手工样件进行试验验证，以确定设计状态。试验包括以下几个方面：

（1）台架性能试验

将排气系统安装在台架上,测出如下数据 :

①、排气背压

②、功率损失比

③、插入损失

④、比油耗

⑤、额定功率和扭矩

并判断这些数据是否满足要求，如果满足要求，则装在整车上做下一步的试验，如果不满足要求，则对设计进行改进，并重新进行试制，试验。

（2）整车噪声试验

将排气系统的手工样件装置在整车上，并检查各部件之间的间隙，达到设计的要求，如果不能满足，进行调整。

在进行试验前，检查整车各部件的状态均处在良好状态，以免其他部件的不合格造成噪声偏大。

根据QC/T57和QC/T58的标准进行试验，测出整车车外加速噪声；

如果试验结果满足小于74dB的要求，则对改系统进行状态的确认，如果不满足要求，则对产品的结构进行改进优化，并重新进行试验。

4.5 经过以上的试验验证后,根据各项指标均满足设计输入的状态,重新修改数模,并出二

维工程图纸,对设计进行固化,并下发图纸给供应商进行工装样件的制造。

4.6 OTS认可

①工装样件的提供

供应商根据技术协议的时间节点按时提供工装样件，并同时携带如下PPAP资料：样品检验报告：尺寸结果、材料试验结果、性能结果（格式按附页一）；

工艺设备调查表（格式按附页二）；

工装模具一览表（格式按附页三）；

检验设备一览表（格式按附页四）；

二级供应商登记表（格式按附页五）；

二级供应商调查表（格式按附页六）；

二级供应商情况及运输情况(格式按附页七)；

零件提交保证书（格式按附页八）；

生产能力（格式按附页九）；

主要成本构成（格式按附页十）；

产品FMEA(失效模式分析)

②工装样件的验收

（1）、工装样件的尺寸检查。对工装样件按图纸进行全尺寸检查，对于空间

尺寸，可用检具进行检测。