毕业设计(论文)_排气系统的分析与设计

毕业设计论文

排气系统的分析与设计

摘要

随着城市车辆的增多，噪声污染已经严重地干扰人们的生活。汽车排气噪声是汽车的主要噪声源之一,而汽车排气系统的性能决定着排气噪声的水平。故而，一套好的排气系统配备一个好的消声器是更好地降低发动机排气噪声的有效途径，因此对排气系统中消声器的设计越来越受到重视。

本文通过对汽车排气系统的全面分析,评价该排气系统的整体性能,同时也研究了消声器以及排气系统的开发设计方法。建立排气系统分析模型,应用有限元分析软件对汽车排气系统的声场特性进行计算,得到系统的声场分布情况,归纳出穿孔管的结构参数与消声器消声性能的影响关系。其仿真分析结果对排气系统整体性能的优化具有重要指导意义。经过研究分析,总结出排气消声器的开发设计流程、典型消声结构的计算方法等,为下一步开发出可用于排气消声器设计与性能预测的软件提供了重要依据。

关键词：汽车，排气系统，声学分析，噪声控制，消声器设计

Analysis and design of the exhaust system

ABSTRACT

Along with the city vehicle increasing, noise pollution has seriously disrupt people's lives .Automobile exhaust noise is one of the main noise source of automobile, and the automobile exhaust system performance determines the exhaust noise level. Therefore, a good set of exhaust system with a muffler is better for reducing engine exhaust noise effectively, so the exhaust system muffler design is being paid more and more attention.

In this paper, based on the comprehensive analysis of the automotive exhaust system, the exhaust system performance, but also on the muffler and exhaust system design method. Establishment of the exhaust system analysis model, using finite element analysis software for automotive exhaust system characteristics of sound field calculation, system field distribution, summarizes the structure parameters and the perforated tube muffler performance influence .The results of simulation analysis on exhaust performance of the whole system has important guiding significance for optimization. Through research and analysis, summed up the development of exhaust muffler design process, typical anechoic structure calculation method as well as the exhaust system design methods and process development for the next step, which can be used for exhaust muffler design and performance prediction of software provides important basis.

KEY WORDS:Automotive，exhaust systems, acoustic analysis, Noise

Control，the design of muffler

目录

前言 (1)

第1章绪论 (3)

.1.1汽车排气系统的国内外研究状况 (3)

1.2本课题的主要研究目的与内容 (4)

第2章汽车排气系统理论基础 (6)

2.1汽车排气系统理论 (6)

2.1.1汽车排气系统的基本要求 (6)

2.1.2汽车排气系统的结构组成及其功能 (6)

2.1.3汽车排气系统设计中的材料分析及其选择 (9)

2.2汽车排气系统的声学分析 (11)

2.2.1排气系统噪声发生机理 (11)

2.2.2影响排气噪声的主要因素 (12)

2.2.3降低排气噪声的主要方法 (13)

第3章汽车排气系统消声器的开发设计 (15)

3.1消声器的基础理论 (15)

3.2汽车排气消声器分析设计方法 (16)

3.2.1排气噪声的频率特性 (16)

3.2.2消声器的设计指标的确定 (17)

3.3消声器结构的确定 (18)

3.3.1消声器的结构类型的确定 (18)

3.3.2排气消声器进、出气管内径1d、2d的确定 (18)

3.3.3消声器容积及截面形状的确定 (19)

3.3.4消声器外形尺寸L和D以及消声器腔数n的确定. 21

3.3.5消声器各腔长度i l的确定 (22)

3.3.6消声器穿孔管扩张腔结构参数确定 (23)

3.3.7消声器内各腔连接的确定 (24)

3.4消声器声学性能分析方法 (24)

3.4.1 一维平面波理论分析 (25)

3.4.2 三维数值仿真分析方法 (25)

3.5消声器空气动力性分析计算 (27)

3.6消声器的改进设计 (29)

第4章汽车排气系统消声器的设计 (30)

4.1消声器结构基本参数的确定 (30)

4.1.1 排气消声器进、出气管内径

d、2d的确定 (30)

1

4.1.2 消声器容积及截面形状的确定 (30)

4.1.3 消声器外形尺寸L和D以及消声器腔数n的确定 30

4.1.4消声器各腔长度的确定 (31)

4.1.5 消声器结构参数确定结果 (32)

4.1.6 内插管布置方式及长度确定 (33)

4.2消声器结构模型的建立 (33)

4.3消声器最终结构的确定 (34)

结论 (35)

谢辞 (36)

参考文献 (37)

前言

汽车工业的快速发展和交通的日益发达使得汽车保有量大幅增加，带+来的交通噪声污染也日益严重。据资料表明，城市噪声的80℅来源于机动车辆，各种机动车辆已成为环境噪声的最大污染源。为了限制交通噪声污染，各国大都制定了严格的相关法规，而且每隔几年就要修改一次。并且随着汽车市场竞争越来越激烈，低噪声已经成为乘坐舒适性的一部分，与动力性、经济性和排放性一起成为了评价汽车品质的重要指标。

发动机噪声是汽车的主要噪声源，要降低整车噪声，应首先从降低发动机噪声入手。排气噪声有事发动机的最大噪声源，它往往比发动机的其他噪声高10—15dB。可见，控制排气噪声是重中之重。作为降低和控制汽车排气噪声的一种有效途径，消声器在汽车发动机排气系统中得到了广泛的应用。但消声器在降低排气噪声的同时增加了排气阻力，提高了排气背压，从而影响了发动机的动力性和经济性。因此，研究消声量高、功率损伤小的排气系统消声器便成为降低汽车噪声，从而控制环境噪声的主要措施。

传统的排气系统内消声器设计主要是一维平面波理论，但该理论难以正确模拟三维波动效应等实际因素的影响，分析结果相对不准确。随着日益严格的噪声和排放法规的规定，排气系统的功能已不仅仅是单纯的将废气导出。对排气系统的要求是：在尽可能低的排气流动阻力下，排出尽量少的有害物质；并在车辆的特定部位，以尽可能低的热辐射，尽可能少的噪声排气。排气管表面不仅要光滑，流通断面不要突出，外形尽量符合气流流线。

排气噪声是汽车及发动机中能量最大最主要的噪声源，除基频噪声及其高次谐波噪声外，排气噪声还包括排气总管和排气歧管中存在的气柱共振噪声、气门杆背部的涡流噪声、排气系统管道内壁面的紊流噪声等，此外，排气噪声还包括废气喷射和冲击噪声。排气噪声的控制策略主要是：

(1)从排气系统的设计方面入手，如合理设计排气管的长度与形状，以避免气流产生共振和减少涡流。

(2)废气涡轮增压器的应用可降低排气噪声，但最有效的方法还是采用高消声技术，使用低功率损耗和宽消声频率范围的排气消声器。

本文对汽车排气消声器进行性能分析与设计，对设计高性能的消声器，降低汽车排气噪声有一定的重要意义。

第1章绪论

.1.1汽车排气系统的国内外研究状况

排气系统在汽车的发动机上起着重要的作用，而消声器作为排气系统的一部分，作用更是不言而语。消声器是一种既能降低噪声又能使气流顺利通过的设备。经过众多前人长期的研究，消声器的结构形式和计算方法都得到了不断完善。

最早出现的是无源消声器，它包括阻性消声器、抗性消声器及阻抗复合式消声器。其中抗性消声器又发展为扩张式消声器、共振式消声器、无源干涉消声器以及近几年我国学者研究出来的微穿孔板消声器等。二十世纪五十年代，国际上提出有源消声器的概念。但在我国应用最多的还是无源消声器。

消声器的理论研究最早可追溯到1922年，美国学者Stewart率先应用声学滤波理论指导抗性消声器设计，利用集中参数近似算法分析消声器元件。这种原理只在声波远大于消声器尺寸时才成立。五十年代中期，Davis 等人采用以为波动方程，利用截面突变处声压和体积振动速度的连续性，计算了单级和多级膨胀腔和侧支共振腔。五十年代后期，Igarashi等人利用等效电路的方法计算了消声器的传递矩阵。这种以四极参数为基础的传递矩阵法在不考虑流速和温度梯度的平面波范围内计算结果比较准确。

针对气流对消声器性能的影响，各国学者导出了存在气流时的声传递矩阵，这就是线性声学的声波分析法。这些声传递的矩阵的建立依赖于以下五个假设：1、线性化假设；2、无损耗假设；3、均匀流动假设；4、均匀参数假设；5、平面波假设（一维近似理论）以上都是基于一维平面波理论对消声器内部声场做近似的理论分析。当声波长远大于截面几何尺寸，且噪声频率不太高时，平面波假设与实际情况比较一致。但随着消声量要求的加大，消声器的结构形式都比较复杂，截面几何尺寸一般都不会远小于声波波长，这时在扩张腔内出现了高次模式波，采用平面波与线性化家

社会产生较大偏差，特别是当声波频率较高、波长相应较短时，这种偏差更明显。

消声器在国内的研究也经历了由早期的实验方法到一维平面波理论的辅助分析以及现在的三维数值模拟分析，从单纯考虑声学特性到考虑流速温度的影响过程。1994年江苏理工大学的蔡超等用有限元方法计算了轴对称抗性消声器的传递损失，通过实验验证和声传递矩阵计算结果对比发现有限元具有较高的精度。1998年大连理工大学的季振林等使用传递矩阵和边界发计算了整个排气消声系统的四极参数，使用双负载法和特征线法确定发动机的声源阻抗和强度，实现内燃机排气噪声和消声器插入损失预测，并与实测结果相吻合良好。2003年吉林大学的丁万龙用边界法对摩托车排气消声器进行了数值仿真分析，在实验验证的基础上提出了切实可行的方案。

综上所述，在消声器声学特征和空气动力特性预测分析方面前人已做了大量的工作，在形成了很多好的理论和方法供我们借鉴和参考。相对来讲，我国在这方面起步较晚，要缩短我国和国外的差距，在提高消声器实验技术和试验设备，完善数值模拟方法方面我们都有待发展。

1.2本课题的主要研究目的与内容

不同类型汽车的排气系统大都一样，但不同类型汽车发射的噪声功率和频谱特性有很大差异。由于物理性能上的差异，以及文化、传统和生活方式的影响，人们对噪声的接纳已经更多地加入了主观因素，对消声器的性能提出了更高的要求。

性能的影响因素。本文对单扩张腔消声器进行分析研究，总结了消声器结构参数、气流温度、流速等对消声器综合性能的影响情况，为消声器的设计与改进提供为了设计出高性能的排气消声器，研究消声器综合消声依据。本文针对某一典型发动机排气系统，设计了消声器，预测了其综合性能。

本文的具体内容如下：

1）总结当前排气系统的理论基础和消声器的设计理论方法，分析消

声器声学性能及空气动力学性能的影响因素。

2）采用基于相关声学分析的方法，分析消声器结构参数等对消声器内部流场、声场等的影响，从而研究消声器中的流场、压力损失、再生噪声等对消声器性能的影响，为消声器的设计与改进提高依据。

3）针对某典型发动机，利用当前消声器的设计方法，确定消声器的结构尺寸和基本参数。

4）预测分析各改进消声器的综合性能，选择综合最优的消声器结构，并绘制排气系统装配图和零件图。

第2章汽车排气系统理论基础

2.1汽车排气系统理论

2.1.1汽车排气系统的基本要求

1）必须满足发动机的有关要求，如排气背压、功率损失等。

2）排气系统中的元件不得承受由于重量、惯性力、元件的相对运动或由于过热膨胀产生的直径变化而引起的过大应力。

3）排气系统必须能防止由于路边飞溅、下雨、冲洗或其他任何途径的水进入发动机或增压器。

4）排出的废气必须扩散，以免对进气的清洁功能、冷却系统的效率、发动机合适的环境和运转产生不良影响。

5）排气系统必须能使由于发动机产生的噪声降低到符合相关法规要求的程度。

2.1.2汽车排气系统的结构组成及其功能

排气系统是客车底盘一个重要的组成部分。它的主要作用是将发动机工作时产生的废气排出，并且降低排气时所产生的噪声，减少环境污染和产生辅助制动。它的设计质量直接关系到客车的动力性、舒适性和安全性能。另外，它对发动机的使用寿命也会产生重要影响。

排气系统从靠近发动机的方向开始，由排气歧管、前管、挠性管、催化转换器、中心管、主消音器和末端管等7个零部件构成。根据车种的不同，有的安装了数个催化转换器，有的安装了副消音器。客车排气系统是主要是排放发动机工作所排出的废气，同时使排出的废气污染减小，噪音减小。客车排气系统主要用于轻型车、微型车和客车，摩托车等机动车辆。

1）排气歧管

排气歧管，又叫排气支管，是发动机的一个重要组件，它的设计是一项很专业化的工作。排气歧管与发动机的匹配由发动机厂完成。作为客车生产厂家，只要买进发动机总成就可以了。发动机在工作过程中所产生的废气通

过排气歧管进入排气管。它与排气管之间通过挠性法兰或者弹性波纹管联接。

图2-1 排气系统的组成

2）前排气管

排气管的主要作用是将发动机工作过程中所产生的废气排除。排气管不能因为自身的重量及产生的惯性、弯矩和相对运动或因其受热膨胀产生形变而影响排气歧管和涡轮增压器的正常工作，以至于过载产生附加应力，造成损坏。所以设计时要在其满足其刚度、强度的前提条件下，要尽量使排气管的质量减轻，其材料可以选薄壁中碳钢钢板或者不锈钢钢板。当排气管过长时，要考虑增加辅助支撑来固定排气管，减少因排气管过长所产生的弯矩、扭矩对发动机排气歧管涡轮增压器产生影响。但是从另一方面来看，这样做又会影响排气歧管连接法兰的运动自由度。同时，为了减轻排气管的热膨胀应力，在排气管路采用热补偿装置。常用的热补偿装置一一般有两种形式：一种是采用弹性的波纹管；另一种是挠性连锁式接管。这两种方式各有特点。弹性波纹管的的密封性能比较好，但它的热补偿性较差，使用寿命不长，而且它的价格相比也较贵，相比之下，挠性连锁式

接管的热补偿性和使用寿命都好于弹性波纹管,但它的密封新不太好。在设

计时，应根据具体要求来选择。

3）催化反应器

为减少汽车排出的废气对空气的污染，安装了被称作“催化转换器”的

排气净化系统。催化转换器安装在排气歧管下面或底盘下面等，因此要能

够经受住高温和振动等苛刻条件的考验。对于催化载体，在使用了铁素体

系不锈钢箔材制作的金属载体。使用铁素体系不锈钢箔材的原因是它的热

冲击特性小且热容量小的缘故。金属载体由采用不锈钢钢箔制作的蜂窝状

型芯和采用不锈钢钢板制作的外壳构成。蜂巢上的型芯是把平箔材和波浪

状箔材卷起后通过钎焊等焊接结合而成的。外壳要求具有高温强度、耐高

温盐害性加工性。

4）消声器

排气消声器是一种既能让气流通过，又能消除或减弱排气噪声的有效装置，是控制气流噪声的主要装置。它是控制气流噪声的一种主要方法。一个好的消声器在其工作气流的温度、压力环境下，在需要的频率范围内应有效的消声效果和较小的阻力损失。也就是说，其插入损失要大，功率损失要小。另外，在消声器空腔内，一般要发生许多共振，因而在高频区域要产生较多的通过频率，消声器的效果也就变得复杂起来。考虑到柴油机排气噪声中高频程（250Hz～400Hz）上的噪声最高，所以，对消声效果要求较高的消声器可以在内腔衬以吸声材料。

同时，消声器体积要小，结构要简单合理、坚固耐用。因此，需合理选择消声器的形式和主要参数。

5）排气尾管

发动机的末端管的设计必须合理，必须保证客车排出的尾气不至于吹

到车身上，也不能是排出的尾气被吸进空气滤清器，影响发动机的工况。

末端管设计的合理性和美观性将影响客车整体的设计质量和外观性。在设

计排气尾管的时候，为了有效控制排除尾气的排出方向，可以将尾气排器

口设计成“鸭嘴”行或者是朝下45度开斜口。

2.1.3汽车排气系统设计中的材料分析及其选择

1）排气歧管

汽车排气歧管使用的氏球墨铸铁，但随着发动机性能的提高，排气温度会上升，且由于对减轻零部件重量的需要，因此不锈钢的使用量正不断增加。

排气歧管所用的不锈钢有奥氏体系不锈钢和铁素体系不锈钢。奥氏体系不锈钢的高温强度好，但容易发生氧化皮剥落，因此在抗氧化性方面不如铁素体系不锈钢。另一方面，铁素体系不锈钢的抗氧化性好，但高温强度不如奥氏体系不锈钢。热膨胀系数小的铁素体系不锈钢在热疲劳特性方面是有利的。因此，铁素体系不锈钢钢种主要可用作排气歧管。

初期为适应排气温度为800℃左右的需要，使用的是YUS409D （11Cr-TI）。其后，由于排气规定的强化，为适应排气温度的升高，采用了高温特性好、添加19%Cr-Nb的YUS180（19Cr-Nb）。再后来，由于在高温特性的基础上又对经济性提出了要求，于是开发了优化成分的YUS450-MS（14Cr-0.5Mo-Nb-Ti）。另一方面，近年来随着排气规定的强化，排气温度变得更高，如果达到950℃，以往的材料就无法适应，因此开发了增加Cr和Nb添加量、再添加Mo，以此提高抗氧化性和高温强度的YUS190-EM（19Cr-2Mo-Nb-Ti）。

新日铁生产的排气歧管材料（YUS450-MS和YUS190-EM）的特征在于Nb-Ti的混合添加。由此可以提高高温特性，尤其是可以提高热疲劳特性。根据合金元素对铁素体系不锈钢在950℃时0.2%屈服强度的影响可知，Nb、Mo、W和Ta有助于提高屈服强度，尤其是添加少量的Nb，效果更好。另外，Mo和Nb在固溶状态下有助于高温强度化。但是，Nb在高温下长时间使用过程中会析出碳化物和莱夫斯相，固溶Nb会随着时间推移而下降，高温强度也会下降。因此，为抑制这种固溶Nb量的下降造成高温强度下的下降，研究了Nb-Ti混合添加的作用。根据Nb单独添加钢和Nb-Ti混合添加钢在900℃时的0.2%屈服强度随900℃时效变化的曲线可知，Nb-Ti混合添加钢伴随时效的强度下降小。这是由于添加Ti可抑制粗大Nb碳化物（M6C）析出的缘故。具有高温强度的14Cr系Nb单独添加钢和Nb-Ti混合添加钢在约束率变化后热疲劳试验的结果表明，在100%约束的情况下，Nb-Ti混合

添加钢有时高温强度低，热疲劳寿命比Nb单独添加钢的短。但是，当约束为50%时，Nb-Ti混合添加钢的热疲劳寿命会大大延长，超过Nb单独添加钢的热疲劳寿命。可以认为这是由于当约束率降低时，热疲劳强度在总体上会提高，由于延长在高温下的保持时间，如果是在采用上述Nb-Ti混合添加钢，它能通过添加Ti抑制Nb碳化物的析出，使高温下热疲劳强度下降变小的缘故。

实际汽车排气系统零部件材料会因周围部件的影响而在约束状态下承受反复的热滞后，所以其热疲劳特性是很重要的，但在实际中是无法获得100%约束率，因此在约束率低的情况下Nb-Ti混合添加对提高热疲劳特性非常有效。

作为今后的发展趋势是，排气温度将继续升高，因此需要高温度和热疲劳特性更好的材料。另外，由于排气歧管具有复杂的形状，因此希望提高成形性，使加工变得更加容易。

2）前管

前管使用的材料有SHU409L、SUS436L（17Cr-1Mo-LC，N），SUS430J1L 等铁素体系不锈钢，但在采用中空双重时，还有的使用奥氏体系不锈钢作内管。

作为今后的发展趋势，低成本、抗氧化性和热疲劳特性好的铁素体系不锈钢毫无疑问将成为主流。尤其是，由于排气温度的高温化和管子的薄壁化，可以认为将采用高温性能更好的钢种。

3）催化转换器

对于催化转换器用箔材的要求是抗氧化性要好，因此使用了Fe-Cr-Al 系铁素体不锈钢。具有代表性的钢种是Fe-20Cr-5Al合金。为提高氧化皮膜的密封性，还有的添加了少量Hf、Y、Ce等稀土类金属元素（REM）。今后对抗氧化性的要求将会进一步提高。对于催化转换器的外壳，大部分是使用SUS430（17Cr）系不锈钢，但随着排气温度的升高，目前还有的正在使用SUS430J1L或SUS429系等高温特性更好的铁素体系不锈钢。

4）主消声器

各种不锈钢耐冷凝水腐蚀性的比较结果表明，在有盐化物共存的条件下，容易发生点腐蚀。为抑制在这种环境下发生点腐蚀，有效的办法是添

加Cr和Mo，基于这一点考虑，目前正在加快材料的开发。作为内外面都处于严酷腐蚀环境下的主消音器用材料，以往使用的是热浸镀铝钢板和SUS410L及YUS409D，但目前正采用耐蚀性更高的不锈钢予以替代。最初采用的是高Cr、耐蚀性好的YUS180和减少Si含量、提高加工性的YUS180S。

其后，随着实际消音器用材料在腐蚀环境下评价的发展，提出了各种与之相应的不锈钢评价试验法。新日铁提出了半浸渍加热循环试验法（下称NSC试验法）。采用这种方法能对接近实际环境下的消音器用材料耐蚀性进行评价。结果可知，添加Cr和Mo能有效地抑制不锈钢在冷凝液中发生局部腐蚀，于是开发了YUS436S（17Cr-1.2Mo-Ti）。该钢的特征是通过优化Cr和Mo的添加量，抑制了决定消音器寿命的点腐蚀的发生和扩大，另外为固定碳化物，不选择添加Nb，而是选择添加Ti，因此采用高效率的普通钢生产工序（采用串列式轧机冷轧-连续退火-酸洗）就能生产出。目前，YUS436S正被广泛用作排气系统用零部件。

最近，由于降低成本的需要，正重新看待实际消音器的腐蚀环境，随之液正在进行相应的材料选择，有的已开始使用YUS432（17Cr-0.5Mo-Ti）。出于美观和防腐的需要，有的外壳或末端板采取镀铝处理。

5）排气尾管

由于末端管的使用温度低，因此从材料的性能来看，使用镀铝钢板就可以了，但是，从图案性的方面来看，有的使用SUS409L和SUS430系等高纯度铁素体系不锈钢，有的则使用奥氏体系的SUS304不锈钢。在对图案有特别要求的情况下，还有的使用镀Cr不锈钢钢管或热浸镀铝不锈钢钢管。

2.2汽车排气系统的声学分析

2.2.1排气系统噪声发生机理

发动机的排气过程按照排气气流的流速可分为自由（或称超临界）排期阶段和强制（或称亚临界）排气阶段。当排气门开启时，高温高压的排气由气缸内已接近当地声速的流速排入排气管中，在排气门附近发生压力剧变，形成强烈的压力扰动波。压力波在气缸内发生多次反射，产生强烈的噪声。影响排气噪声的主要因素有：气缸压力、排气门直径、发动机排

量以及排气门开启特性等。排气噪声一般包含以下成分：基频排气噪声、气柱共振噪声、涡流噪声、废气喷注和冲击噪声、紊流噪声等。

2.2.2影响排气噪声的主要因素

1)发动机转速和负荷对排气噪声的影响

影响排气噪声的主要因素是：气缸压力、排气门直径、法定及排量以及排气门开启特性等。对同一台发动机来说，影响排气噪声最大的因素是发动机的传递和负荷。

以一台4缸、2升的柴油机，在空负荷、不同排气系统时的排气噪声与传递作比较。由相关数据显示，当转速增加一倍时，排气噪声增加12—14dB；不同的排气系统对噪声级随转速变化的影响不大。

由于排气压力与发动好几负荷密切相关，因此，排气噪声在空负荷和全负荷时差别较大。由相关数据显示，几种不同的发动机在转速增加一倍时，空负荷的排气噪声增加10—14dB，二全负荷时的排气噪声仅增加5—9dB。这就说明发动机在全负荷时，各转速下的排气压力变化是不大的。

综合试验数据得出排气噪声与发动机转速、平均有效压力、发动机排量的关系如下：

四冲程汽油机：

L=28lgn+20lgP e+15lgV h+K1

四冲程柴油机：

L=25lgn+20lgP e+13lgV h+K2

式中，n为发动机转速，r/min；Pe为平均有效压力，kgf/ cm2; Vh为发动机排量，l; K1、K2为与发动机结构有关的常数。

2)不同类型发动机排气噪声的比较

同等功率的二冲程机比四冲程机的排气噪声大，主要原因是：①二冲程机为了充分换气，一般比四冲程机排气开始时刻早，因而排气开始时气缸压力较高，故排气噪声大些。②二冲程机通常转速较高，单位时间内平均换气量比四冲程机多，排气次数也多一倍，因此产生的气流声和涡流声大，频率也高。③为了保证扫气效果，二冲程发动机不宜采用结构复杂的消声器。

柴油机一般比汽油机的排气噪声大，这是因为：①柴油机工作时，最高

爆发压力和压力增长率均比汽油机的高，因此，同等功率相比，柴油机排气噪声较大。②同一功率的发动机，往往汽油机的缸数较多，因而改善了排气系统中的气流脉动。

3) 涡轮增压对排气噪声的影响

采用涡轮增压后，由于气门开启瞬间所产生的噪声通过涡轮机之后，其能量将有很大衰减，再自涡轮机排气口排出时噪声将明显降低。这是非增压四冲程机明显的低频部分的基频噪声消失了，而涡轮机本身所具有的高频涡流噪声仍然具有较高的噪声。

2.2.3降低排气噪声的主要方法

1) 从噪声源本身采取措施

这需要从噪声源机理分析入手，采取相应的对策，但这些措施往往又要涉及到排气系统，如凸轮轴、气门机构以及气缸盖的设计，而这些又要影响到内燃机其他方面的性能，因而需要综合考虑并进行大量的试验研究。主要工作集中在不改变发动机性能和排气系统不做大的改变的情况下，采取一些措施来降低声源噪声“诸如：改变排气歧管的布置，使吹过管口的气流方向与该管的轴线方向夹角保持在最不易策动该管发生共振的角度范围内；合理设计各支管的长度，使管的声共振频率错开，使各排气支管管口及各管之间连接处都有较大的过渡圆角，减小界面突变，避免管口存在尖锐的边缘，以减弱声共振作用；提高排气门杆、气门歧管和排气道内壁面的光洁度，以减小紊流附面层中的涡流强度；在保证排气门刚度和强度的条件下，尽可能地减小排气门杆直径，等等。

2) 从噪声源外围采取措施

噪声减振措施包括采用消声器和控制由发动机排气歧管传来地机械振动，这些措施的采用不影响发动机的性能，又比较容易实现，其中最主要、最有效、最简单的是采用排气消声器。

①隔离排气歧管传递的振动

隔振是一种有效的降低噪声的方法。将软弹性管装在排气歧管和前排气管之间，以便隔离由排气歧管传来的振动

②用消声器消声

现在用得最普遍的方法是安装消声器消声，消声器消声与其它消声方法相比更具有针对性，它可针对峰值频段制定消声策略，其实际效果也随着消声器设计技术的发展而最为显著，这也正是本文所研究的主要内容。