基于GT-Power的某型摩托车排气噪声仿真分析

严天雄，刘进伟，赵东升，高中华

（隆鑫通用动力股份有限公司技术中心，重庆400052）

基于GT-Power的某型摩托车排气噪声仿真分析

严天雄，刘进伟，赵东升，高中华

（隆鑫通用动力股份有限公司技术中心，重庆400052）

利用GT-Power建立了摩托车的整车仿真模型，并根据均匀设计理论组合消声器的结构参数，利用仿真模型计算不同参数组合下的排气噪声水平，选出了排气噪声最优结构参数方案，并制作样件进行试验验证。试验结果表明：仿真结果和实验结果具有较好的一致性，该方法能够有效地指导摩托车消声器的设计。

消声器；均匀设计；排气噪声；试验

随着工业的快速发展，人们对噪声的要求越来越高，相关的法规也是越来越严格。尤其对于摩托车而言，骑乘人员直接暴露在环境中，如果噪声过大，将直接影响骑乘人员的感受，而排气噪声是摩托车噪声的主要噪声源[1]，因此摩托车的消声器设计尤为重要。

评价消声器消声效果的指标主要传递损失、插入损失以及排气声压级的大小，传递损失是消声器本身的结构属性，无法考虑与整车系统的匹配问题，通过建立消声器与发动机的耦合模型，求解声压级大小来评估消声器的消声性能，能解决消声器与整机的匹配问题[2]。

1 消声器结构参数边界条件

消声器设计的结构参数众多，需要综合考虑其安装空间的限制以及排气背压大小，不同的触媒的长度，转接管的直径、隔板的位置以及排气尾管的直径对消声器消声效果有重要的影响，本文着重对其进行设计分析。

本文消声器的基本结构如图1所示，边界条件：触媒长度50 mm～90 mm，转接管的直径φ38～φ42 mm，第三隔板距尾端的距离125～145 mm，排气尾管的直径25～25.8 mm.每个参数在设计中取5个不同的数值，并进行组合分析，如果用全面试验设计方法来设计样本，将要进行54=625次分析，工作量极大。均匀设计能合理地缩小数据样本的范围，提高设计工作的效率[3]。

图1 消声器结构图

均匀设计首先确定消声器结构参数设计因素及水平数，因素数为4个，而因素的水平数为5个，本文利用DPS数据处理系统来制作消声器结构设计变量的均匀设计表[4]，如表1，只需要进行50次的设计计算。

表1 消声器结构参数均匀设计表

2 仿真计算模型建立

该摩托车所挂发动机为排量650 mL的单缸发动机，根据其相关参数建立了GT-Power仿真模型[5]，在消声器模型后加入声压传感器和麦克风对排气噪声进行测试，如图2所示。

图2 排气噪声仿真模型

利用该仿真模型分别计算50组不同消声器设计组合的声压级大小，通过对比选取最优组合方案第7组，具体尺寸如表2所示。

表2 最优方案结构参数组合

3 试验验证

根据最优方案制作样件，在半消声室内进行试验测试，如图3所示，根据GB4569-2005关于《摩托车和轻便摩托车定置噪声排放限值及测量方法》的相关要求进行测试，麦克风的位置与仿真模型中设置的一致，距排气口0.5 m，且与排气方向成45°.

图3 排气噪声试验测试

测试结果与仿真结果对比如图4所示，排气噪声声压级均随发动机转速的升高不断增大，趋势一致，且二者差异在2dB（A）以内，试验结果略高于仿真结果，可能是测试过程中受机械噪声的干扰所致。

图4 仿真和试验结果对比

4 结论

（1）利用均匀设计理论能够充分组合消声器的各个设计参数，合理地选择各参数进行匹配，提高消声器的设计效率。

（2）利用GT-Power建立摩托车消声器和发动机的耦合模型能够准确地对排气噪声进行预测，对消声器的前期开发具有重要的指导意义，通过仿真能大大缩短消声器的设计周期，节约消声器开发成本。

[1]马大猷.噪声与振动控制工程手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2]候献军，刘 庆，刘基恩.基于GT-Power的汽车排气消声器性能分析与改进[J].汽车技术，2009（1）：38-40.

[3]赵选民.试验设计方法[M].北京：科学出版社，2006.

[4]唐启义.DPS数据处理系统：实验设计、统计分析及数据挖掘[M].北京：科学出版社，2010.

[5]GT-Power用户手册[Z].

Design and Simulation of a Motorcycle Muffler Based on GT-Power

YAN Tian-xiong，LIU Jin-wei，ZHAO Dong-sheng，GAO Zhong-hua
（Technology Center，Loncin Motor Co.，Ltd.，Chongqing 400052，China）

In this paper，GT-Power is applied to build the vehicle simulation model of a motorcycle，and combinate the structure parameters of the motorcycle muffler based on uniform design theory，calculate sound pressure level of exhaust noise under different parameters by simulation model，choose the optimal structure parameters of exhaust noise，product muffler prototype and test.The simulation results are in good agreement with the experimental results.This method can effectively guide the design of motorcycle mufflers.

muffler；uniform design；exhaust noise；test

TK413

A

1672-545X（2017）10-0176-02

2017-07-03

作者介绍：严天雄（1989-），男，云南昭通人，硕士研究生，NVH工程师，研究方向：排气噪声控制及声品质研究。