噪声污染与大气污染、水污染是目前被世界所公认的三大环境公害,严重影响着人们的正常生活,其中汽车噪声已经成为现代都市的首要噪声源。面对日益严格的国家汽车噪声法规和人们日益增长的对汽车噪声控制的需求,发动机排气噪声作为汽车噪声的主要噪声源之一,也越来越受到关注。本文研究工作结合工程项目中遇到的发动机怠速噪声过高、排气消声器功率损失过大的具体工程问题,立足于发动机排气噪声控制,对发动机排气噪声生成机理、控制方法以及数值仿真优化方法进行了深入研究。然后,利用GT-Power发动机仿真分析软件及其前处理工具GEM3D,对发动机整机及排气消声器进行了建模仿真,并通过试验数据进行了模型校准,用于发动机排气噪声的仿真优化。基于已校准的GT-Power仿真数模,通过对原机排气噪声仿真分析,发现原机怠速噪声过高主要是由于排气消声器声学结构设计匹配不合理造成的,进而对影响发动机排气噪声的关键因素进行了深入分析。通过对消声器多个基本消声单元的连接结构以及排气温度、排气管道直径和排气尾管长度对排气噪声的影响分析发现:对于排气消声器可以通过设计多个不同频率的消声单元串联扩宽其消声频带,并通过合理设计消声单元串联之间的间距增大其消声性能;排气温度对排气消声器的消声性能有很大影响,由于排气系统温度梯度比较大,在排气消声器设计中,应充分考虑排气温度梯度的影响;减小排气管道直径,可以减小发动机低转速下的排气噪声,但在高转速高负荷工况会增大流动噪声的产生倾向,同时也会使得功率损失上升;通过增大排气尾管长度,可以显著降低发动机排气噪声,在排气消声器设计完成后,可以通过适当增大排气尾管长度以满足消声目标。基于对排气噪声的关键影响因素的分析,通过合理地设计排气消声器,使得工程问题中发动机怠速排气噪声较原机降低6dB,最大功率损失控制在10%以内,并最终进行了试验验证,满足设计要求。本文通过GT-Power数值仿真的方法指导发动机排气消声器优化设计,取得了很好的实际效果,缩短了开发周期,节约了开发成本,对发动机排气系统噪声控制具有重要的指导意义。