消声器结构已广泛应用于管路系统的NVH解决方案，其设计原理与工程开发已相对较成熟，但怎么样提高NVH调音效率同时保证声学调校的精度？怎么来实现通用化与多平台的共用，以此来降低生产制造成本？这将是未来消声器结构的全新设计理念：模块化开发。本文将详述模块化设计开发的理念与相应结构的声学特性，结合实际工程案例论证模块化消声器在增压中冷管NVH开发中的作用，并探讨模块化开发的发展优势。

  消声器结构的设计与应用，已然成为动力装置管路系统NVH开发的必需产品。进气系统、排气系统、增压器进出气管系统、泵系统，风道系统等，几乎所有管路系统的NVH问题改善与解决，都会应用消声器结构。

  针对消声器结构NVH调音，常规开发思路一般为：结构设计—样件试制—装车验证。当一个消声器样件试制完毕即表征声学状态基本冻结，若有效通过整车声学验证，那么NVH调校工作随即完成。但实际工作过程中往往并非如此，实际装车的声学特性并非与设计目标相一致（工作环境、温度、压力、气流等因素影响，尤其诸如增压中冷管等高温、高压管路系统）。此时便需要对结构参数做调整与调校，因此不得不重启新的一轮“结构设计—样件试制—装车验证”工作。

  另一方面，主机厂需要面对的是所有车型、发动机的项目，而很多情况下同一款发动机将配置到多款不同车型，同时多款发动机也常常会配置同一套进气管路系统，这就需要仔细考虑单个零部件的通用化率的问题。传统的消声器开发思路，通常只能适用于特定的一款车型，多款车型必然需要启动多副模具，这在产品研究开发阶段势必将占据相当大的成本。

  模块化设计开发理念应运而生，专门适用于解决常规消声器NVH调音效率低、单个零件没办法平台化通用化、生产所带来的成本高等问题。模块化消声器的整体的结构由外壳体与内芯子组成，如图1所示。外壳体的设计，需分析研究发动机的噪声特点，定义合适的声学腔体尺寸，以满足解决实际噪声问题的需求。此外，外壳体结构亦可根据管路布置、整车边界等因素进行定制化设计，而内部芯子结构即采用模块化设计理念。芯子结构严格定义了外观尺寸，以实现跨平台、多项目之间的通用化应用目的，主要区别则在于芯子表面穿孔/开槽等形式及相应的参数。从NVH技术角度分析，确定外壳体消声容积后，仅通过调整内部芯子的声学参数实现不同频段的消声特性。由此，实际消声器声学调校时仅需通过选择更换芯子实现特定消声特性的快速调整，可大幅度的提升NVH工作效率。

  图2所示为设计的典型模块化消声器，能满足市面上多数涡轮增压中冷管尺寸边界。该消声器为直段式穿孔管抗性消声器，主管路内径为35mm，即消声器进、出口内径均为35mm，共有四个声学腔体，自右向左方向依次标识为1#~4#，内芯尺寸先后共设计了多达二十多种，适用于不同频段的针对性消声。传递损失实验测量时，通过更换不同的内芯就可以获得相应的TL曲线所示为该模块化消声器的TL实验测量结果，黑色曲线表征选取的四个芯子为最低频芯子，以确认该模块化消声器的消声频率下限，同理蓝色曲线表征该模块化消声器的消声频率上限。TL结果为：1#声腔可调频率范围900-1900Hz，4#声腔可调频率范围2000-3800Hz；而整体消声器的消声特性可实现900-6000Hz宽频段内任意频率成分的消声，TL幅值均高于20dB以上；而实际的消声频段更高，能满足12000-15000Hz超高频成分的消声，这主要是由于实验测试存在截止频率。

  模块化消声器，非常适合于发动机的平台化应用，相同发动机采用同一外部结构，通过调整内部声学模块来匹配不同的车型，可大幅度提升单个零件的平台化率。目前大创NVH团队所设计开发的模块化消声器，涵盖了直管式、弯管式、圆周式、偏心式等多种不同外形的结构，开发了近二十款内芯结构以适用于不同的消声特征。

  国内某小型乘用车，发动机为三缸1.5T汽油机，整车加速行驶过程中，车内主观能明显感知“嘶嘶”声。经整车NVH噪声源测试与传递路径排查分析，其噪声源主要为涡轮增压器（Hiss噪声），且主要传递路径为增压中冷管管路表面辐射。基于整车原中冷管路的布置边界，设计了弯管/偏心式模块化消声器，如图4所示。

  消声器整体由于管路走向设计为弯管式结构，内部共设计了三个声学腔体，三个芯子外轮廓相同而相互独立可分别调节。将消声器置于静态传递损失测试台架进行实验测试，经过多轮内芯的选型与调整，最终得到最优的消声器声学特性如图5所示。该模块化消声器在1050-2850Hz其TL幅值均高于20dB，消声峰值体现在1700-2200Hz，其幅值达36dB左右，能有效针对加速工况增压中冷管“Hiss”辐射噪声成分。

  将该模块化消声器安装于增压中冷管处（压气机出口段）进行整车道路试验，图6所示即为安装模块化消声器前后的管路近场辐射噪声时频谱结果。图6-a为增压中冷管路近场辐射噪声，原状态加速工况1400-3000Hz存在很明显的“Hiss”成分，且能量较高贡献量较大。优化后的管路辐射噪声整体声压级水平降低明显，尤其在2000-3000Hz频段内的噪声成分得到非常明显降低，优化后1400-2000r/min转速区间基本无明显“Hiss”声成分。图6-b为车内驾驶员右耳处噪声对比，与中冷管路辐射噪声相对应，中低转速区域车内噪声1500-3000Hz成分也有明显的降低。由于车内噪声量级本身并不高，因此从客观数据反映不如增压管近场噪声明显，但车内主观感受“Hiss”声成分基本消失，优化效果明显，也提升了车内声品质水平与乘驾舒适性。

  本文详细阐述了模块化开发的理念，深入探究了模块化设计开发在消声器设计领域的应用，并结合工程建设项目解决了实际NVH问题，声学优化效果明显，且大幅度的提升了工作效率。模块化开发理念在管路系统消声器的应用将是未来NVH领域的发展趋势：

  从技术层面，NVH调音由传统的“设计—样件—验证”循环往复蜕变为“选芯—验证”的简单调校；

  从经营角度，模块化产品将实现多平台共用，大大节约了技术开发、模具生产等成本；