汽车消声器及排气管的设计

钢铁战士

反射和吸收原理!!一般的消声器是组合式消声器!就是说消声器里又有反射又有吸收!!
消声器的主要作用是降低发动机的排气噪声，并使高温废气能安全有效地排出。消声器作为排气管道的一部分，应保证其排气畅通、阻力小及足够强度。消声器要经受500~700。C高温排气，保证在汽车规定的行驶里程内，不损坏、不失去消声效果。
１、 消声器的主要结构形式
汽车消声器按消声原理与结构可分为抗性消声器、阻性消声器和阻抗复合型消声器三类
1抗性消声器
抗性消声器是在内部通过管道、隔板等部件组成扩张室、共振室等各种消声单元时，声波在传播时发生反射和干涉，降低声能量达到消声目的。抗性消声器消声频带有限，通常对低、中频带消声效果好，高频消声效果差，货车多采用抗性消声器。
阻性消声器
是在内部排气通过的管道周围填充吸声材料来吸收声能量达到消声目的的消声器。对中、高频消声效果好，单纯用作汽车排气消声器较少，通常与抗性消声器组合起来使用。
阻抗复合型消声器
是分别用抗性消声单元和吸声材料组合构成的消声器，它具有抗性、阻性消声器的共同特点。对低、中、高频噪声都有很好的消声效果。
２、消声器的性能要求
消声量
大小以消声器的插入损失来评价。插入损失是指装消声器前后在消声器出口某固定点测量的排气声压级之差。
D=L1-L2
式中：D——插入损失，dB
L1——安装消声器前在某点测量的排气声压级，dB
L2——安装消声器后在某点测量的排气声压级，dB
在实际测量时先测量不装消声器的排气噪声。按插入损失定义，为保证测量点位置不变，用一根同消声器等长、管径与消声器进气管相同的空管代替消声器。再测量装消声器时的排气声压级。
2 消声器功率损失
评价发动机额定功率点的功率损失比R的计算公式为：
R=（P1-P2）/P1×100%
式中：P1——不带消声器而带空气管时的发动机功率，KW
P2——带消声器后发动机功率，KW
功率损失比要求为：重型车R≤3%；中型车R≤5%；轻型车R≤6%。
实际测量中，用直接测量消声器排气背压来评价消声器性能。货车柴油车一般为10Kpa。
3 结构强度
主要是指抗震性、密封性、抗回火性等。消声器台架试验中经20次试验后，消声器不出现咬口或焊接部位损坏。试验完毕后测量漏气量总和不超过200L/min，插入损失下降不大于3 dB，功率损失比增加不大于1.5%。
３设计要点
1确定消声器的消声量
设计消声器时首先要确定降低排气噪声的目标值，即由发动机排气噪声大小，频谱特性和消声器所匹配车辆的噪声标准限值来决定消声器消声量大小。假设声源特性属线性声源，声衰减量L为：
L=10Lg(R2/R1)
式中：R1——消声器出口处噪声限值点到声源点距离；
R2——整车噪声限值测点到声源点距离。
现以轻型汽车计算为例，已知整车车外加速行驶噪声限值La=84 dB, R1=0.5m（按消声器试验规范）, R2=7.5 m（按整车噪声试验规范），
L=10 Lg(R2/R1)=10 Lg（7.5/0.5）=11.6 dB
消声器出口噪声限值Lm=L+La=95.6 dB
轻型车发动机排气声压级为120 dB，那么消声器的消声量应大于120-95.6=24.4 dB
2控制消声器出口气流速度
当气流速度超过一定限值

胡臣锦

通常，我们在消音器的实际设计中，大致分为吸收式、膨胀式、共鸣式及其组合。吸收式就是在消音器内部填入吸音材料；膨胀式就是利用气道断面变化使得气体因膨胀而使流速和压力减小从而减小声音；共鸣式就是利用开设一些小孔的内筒和外筒组成共鸣腔使声音发生共鸣从而减小声音。
膨胀式的衰减值=10lg［1+1/4（m－１／ｍ）平方ｓｉｎ平方Ｋｌ］　（ｄＢ）
ｍ：膨胀比（S2/S1）；
S1,S2：消音器入口及膨胀室的断面积；
K：2πf/c=ω/c
c:音速，340m/s;
f:声源频率（Hz）
共鸣式的衰减值=10lg｛1+［(NGV)的开平方/2s/（f/F－F/f）］的平方｝
G：A/(t+1.6r)   (cm)
A:一个孔的面积（cm平方）
t:板厚（cm)
r:小孔的半径（cm)
s:内筒的断面积（cm平方）
V:内外筒间的容积(cm立方）
f:声源的频率（Hz）
F：=c/2π×(NG/V)开平方

guoge01

哇！跟帖这么专业，是翻着工程手册做的吧。

胡臣锦

当然是查过专业书籍啦。但都经过实际设计作过。并做过噪音测试，确实有效。

胡臣锦

动手设计前，要测定各种状态下声源的频率，反复修正设计参数，使最好的衰减效果处于常用状态下。这样做也许很笨，请哪位大侠提供更好的路子。

xihua

学习学习,排气管设计没提到啊..

imjacksong

不全，^_^。我看了一下，内容大都来自：噪声控制新技术与消声器设计选用及质量检验规范实用手册
也许很多教材都有

feifeishen

消声器分抗性消声器和阻性消声器，抗性消声器利用结构使声波发生反射、干涉等现象，从而达到消声目的。阻性消声器利用在气流通道中布置吸声材料使沿通道传播的哭声不断衰减达到吸声目的。阻性消声器对于高频噪声的吸声效果显著，但所用吸声材料会产生二次污染，抗性消声器对于中低频器声吸声效果好。在实用中还有阻抗复合式消声器。

wangri

一般按发动机排量的5~7倍确定消声器的容积，随着增压发动机的大量应用，也常以发动机排量的10倍确定消声器容积.
根据经验消声器的长度和直径的比值一般选择在3~5之间。
抗性消声器主要是利用声抗的大小来消声的，利用各种不同形状的管道和腔室进行适当的组合，提供管道系统的阻抗失配，使声波产生反射或干涉现象，从而降低由消声器排气口向外辐射的声能。
常用于汽车消声器设计的技术：扩张室式、共振腔、干涉等
阻性消音器原理：利用声阻进行消声。一般是利用多孔吸声材料来制作阻性消声器，当声波通过敷设有吸声材料的管道时，声波将激发多孔吸声材料中众多小孔内空气分子的振动，由于摩擦阻力和粘滞力的作用，使得一部分声能转化为热能耗散掉，从而达到消声目的。
复合型消音器原理：阻性消声器对中、高频噪声的消声效果好，而抗性消声器则适于消除低、中频噪声。将阻性、抗性两种结构的消声器复合起来使用获得宽频带的降噪效果。
不同方式的组合，可设计出不同结构形式的阻抗复合消声器。一般情况下，是抗性部分放在前面(入口端)，阻性部分放在后面。 这样做的好处是可以将抗性消声器中产生的再生噪声进行消除。

litterming

传统排气消声器的优缺点

hanzongbin2002

阻性消声器可以消掉高中频噪音，抗性消声器可以消掉中底频噪音，汽车用消声器一般是阻抗复合式消声器

liulijun5044

排气管设计没说啊

阿浦

排气管设计差异很大，管径一般和排气管口差不多，弯曲看底盘布置，半径不能太小，一般在100mm以上

qyu0635

看到了个资料：
《噪声控制新技术与消声器设计选用及质量检验规范实用手册》

linghanzl

胡臣锦 发表于 5-6-2008 12:43
动手设计前，要测定各种状态下声源的频率，反复修正设计参数，使最好的衰减效果处于常用状态下。这样做也许 ...

胡兄，我目前正在学习消声器的仿真模拟，请问您对GT-power之类的软件熟悉么？如果可以的话，我想向您请教一下，QQ: 343679268 ,先谢过了