汽车排气消音器容积设计方法
汽车排气消声器的设计与工艺
汽车排气消声器的设计与工艺二ΟΟ一年十二月汽车排气消声器的设计与工艺1表1.1 不同媒质中的声速第1章 有关的声学基本概念1.1 声波与噪声声的本质是物质的振动。
振动源的振动，通过介质（媒质）产生的振动，即声波，传到人耳引起对耳膜等的作用，使人感到声音。
声波（介质的振动）可以在固态、液态或气态介质中传播，介质的质点在其平衡位置附近振动，而介质并不传播出去，传播出去的只是声波。
声波每秒钟振动的次数，称为声频，以f 表示，单位为赫兹（Hz ），每秒振动一次为1Hz ，人耳可以感觉到的声频只在f=20~20000Hz 范围内。
声波在媒质中传播的速度称为声速，以C 表示，单位为米/秒，几种媒质中的声速如表1.1所示。
声音在空气中的传播速度随温度的变化为：C=C 0+0.6t 其中：C —声速C 0—在0℃时空气中的声速 t —空气中的温度（℃）同一声波的相邻波同相位点间的距离称为波长，以λ表示，它与频率f 及声速之间关系为：λ=C/f 单位为：米声波和其它波一样，可以产生反射、折射、绕射、干涉和共振等现象。
两个独立的声波同时传播时，相互间的现象是：一方面，各自保持其原有的频率、波速和传播方向不变，继续传播。
另一方面，传播介质的质点的振动，是两个波的合振动，称为声波的叠加。
由此，两个频率相同，相位差恒定，同向传播的声波产生的叠加，称为声波的干涉，该两个声波，称为相干波。
而两个振幅和频率相同的相干线，在同一直线上沿相反方向传播，产生的叠加称为驻波，其特点是在固定的空间合成波的零点（波节）和波幅最大点（波腹）。
两个频率不同，振动方向与相位无固定规律的声波，相互间在传播中，也使某些点振动加强或减弱，但其结果与没有相互作用时的情况相同，则这两个声波称为不相干波。
噪声是由大量频率不同的，一般都是不相干波的声波组成，其特点是振动的非周期性，表现为紊乱、断续的随机振动。
1.2 声的客观度量及频率（频程）1.2.1 媒质在声波的作用下，其中某些点的压力产生强弱变化，这种压力超过静压的值，称为声压，用p 表示，单位为：牛/米2，瞬时声压有正负变化，不能单纯相加，为了表示声压超过静压的程度，一般用有效声压表示，即用一定时间内瞬时声压的均方根值来表示，⎰=Tdt )t (p Tp 021(N/m 2)其中：p (t )——瞬时声压（N/m 2） T ——某时间间隔（s ）声波的传播，使声能也得以传播，在垂直于声波传播方向的单位面积上，单位时间内通过的声能，称为声强，以I 表示，单位为：w/m 2。
微型汽车排气消声器的设计与优化
微型汽车排气消声器的设计与优化随着汽车产业的发展，越来越多的人选择购买汽车，但乘坐汽车时面临的一个普遍问题就是噪音。
汽车排气噪音是一种非常常见的噪音，因此，微型汽车排气消声器的设计与优化变得尤为重要。
本文将介绍如何设计和优化一个高效的微型汽车排气消声器。
首先，微型汽车排气消声器的主要设计目标是减少排气噪音和提高汽车引擎的性能。
为了实现这一目标，首先需要确定消声器的物理参数，包括长度、直径、材质和布局。
消声器的长度和直径必须满足一定的条件，以确保消声器能够吸收或反射来自排气管的声波能量。
材料会影响消声器的吸声能力，通常使用一些多孔材料或玻璃纤维等，以使消声器能够有效地吸收声波的能量。
消声器的布局应该避免排气管内的爆震并且要确保排气系统足够稳定。
其次，为了更好地优化消声器的设计，必须进行一系列的仿真实验，以测试各种设计参数的效果。
常见的优化方法通常是通过计算机模拟来测试消声器的表现。
消声器的性能和效果可以通过改变各种参数来进行评估和优化。
通过利用这些仿真实验，可以为消声器的最佳设计建立一个准确的模型。
最后，一旦模型被制作出来，就需要进行批量生产，以确保每个消声器都具有相同的吸声能力。
微型汽车排气消声器需要遵循一定的制造标准，并且需要进行严格的质量控制。
消声器的物理参数和吸声能力需要在大量生产之前进行测试，以确保每个消声器都是符合要求的。
在设计微型汽车排气消声器的过程中，有几个重要的点需要注意。
首先，需确保消声器具有良好的吸声能力，并减少排气系统的噪音。
其次，必须通过仿真实验进行优化和测试，并建立一个准确的模型。
最后，需要严格的质量控制和生产标准，以确保每个消声器都具有相同的吸声能力并且符合要求。
总之，设计和优化微型汽车排气消声器是一项关键的任务，涉及多个方面，需要经过认真的计划和测试。
然而，这个过程值得花费时间和精力，因为最终结果将对汽车的噪音控制和性能提高产生长远的积极影响。
除了上文中提到的设计和优化微型汽车排气消声器的基本内容，还有许多其他因素需要考虑。
轿车排气系统设计要点
轿车排气系统设计要点１.排气消声器容积一般为发动机排量的１０倍以上，不然达不到好的消声效果２.光有容积还不够，排气系统的扩张比还必须大于１５，即排气管的截面积必须小于主消截面积的１/１５，不然也达不到想要的效果３.排气管的直径随排量的不同而有粗细不同，一般１Ｌ左右的发动机管径在３５~３８左右，１.6Ｌ的约为４０或更大些，排量更大些的管子可能更大点，不过最大到５０吧（猜测）管子太小气流速度太大，阻力也大．而太大了也不大合适，相应的扩张比就小了，而且受空间制约．再者浪费材料.４.排气系统弹簧螺栓拧紧力矩一般为５０~７０５.消声器连接法兰最好能用球面法兰，可以适应各段排气管的相对转动而保持很好的密封．国标对排气系统的密封性要求为３０Ｌ／min，比较宽松点，做的好的一般都是１０Ｌ／min６.消声器的截面形桩最好做成筒形，加工简单经济实惠，截面构成的取消最好能保证倒角在５０以上，不然倒角太小废品率太高．７.排气管路应适当做长点以满足消声性能，不过转弯需圆滑，不能让气流阻滞．排气管弯曲半径一般为至少要大于管直径的１.５倍，不然也是废品多多．８．消声器壁后厚一般为０.８，管子壁厚也查不多，高档车管子能厚一点能达到１或者１.２mm９.消声器材质量一般选用中档的３.０４不锈刚，材料不太贵防锈效果还可以，排量２Ｌ以上的用的材料应该要好些，不过没有具体测过１０排气系统是一门复杂的系统，其严重影响整车的ＮＶＨ特性．设计排气系统的外形后应进行排气挂钩的设计．一般用的应该是ＭＳＣＮＡＳＴＲＡＮ软件．需要用到有限元分析．挂钩点设计好后，还需要进行车身对应挂钩点的声学灵敏性设计，这个就更专业了。
至今不会，也不知道咋分析．设计好这２个以后还需要对各橡胶吊挂的刚度进行计算，根据整车的间隙要求设计合理的大小和刚度直．（1）-吊挂位置安排要考虑整个排气系统,和扰性节(长度,刚度等)放置位置很有关系（2）-那些小孔很多是用来排水的,壳体两层的时候，排水孔用来排除积水，防锈效果好。
汽车排气系统声学的设计
• 根据球坐标下声扰动的波动方程, 假设波是均匀的, 波阵面上的
各个参量相同, 可得
S 1 x S P x C 1 2t22 PS •xsin 2
锥形扩散管的四端网络系数
P1 U1
A C
BP2 DU2
A P1 P2 U2 0
B P1 U2 P2 0
C U1 P2 U2 0
D U1 U2 P2 0
• 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。
16
消声器空间几何尺寸的限制
• 原则上，增大消声器的外几何尺寸，可以提高消 声量。但是受到底盘布置的限制，增大背压阻力。
• 截面形状对消声效果也有不可忽视的影响。 • 排量频繁变化的脉动气流使得静态的声学计算要
11
S1
pi (x,t)
pr (x,t)
p2i (x,t)
p2r (x,t)
pt (x, t) S3
S2
扩张消音器的传递损失为：
T 1 L l0 o 1T 0 1 W g 1l0 o 1( 1 0 g 1 4 ( m 1 m ) 2 s2 i2 n L )
x0
xL
峰值消声频率:
fn=（2n+1） 4 l
S
0
S
l
Z
2 l
Z
2 l
33
当L给定时, 可找出某一频率, 在此频率上声抗最大, 即消声量最大。这个结果只限于低频
klC• 1 kC• 1
Zl S0Sl
lZl S0Sl
34
2、直颈锥管声电类比图
L V
X0
Le
V S0
P
汽车消声器设计流程b
ZR 比压消声量： p =
ZR 比重销售量： g =
消声量可以是插入损失IL，也可以用传输损失TL
绿创汽车排气系统设计研究班
IL G 单位耗材获得的消声量
汽车消声器综合评价指数
IL 4 4* 5 5* 21 23 30 30 V 17.1 17.2 16.5 19.1 ZRl 1.2 1.3 1.8 1.6 P 7.2 5.7 15.2 6 ZRP
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汽车消声器设计与评价
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主观评价的客观描述
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74,2 dB
75,1 dB
74,7 dB
声质量研究：差不多同样的 声级和 声级和1/3倍频程谱分布 声质量研究：差不多同样的A声级和 倍频程谱分布
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赛车的排气声品质特征
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消声器设计验证过程小结
消声器产品按设计图纸试制后需要进行如下的设 计验证工作： 1. 产品性能的试验验证； 2. 产品装车性能的试验验证； 3. 产品在线检测的性能控制与试验。
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消声器设计评审
重点评审阶段： 重点评审阶段： 1. 策划阶段评审 目标制定能否满足顾客要求，有 无能力达到顾客要求，能否超出顾客的希望目 标。 2. 设计输出的评审 评价设计的结果是否已达到目 标或顾客要求，还有那些改进的地方能超出顾 客的希望目标。 3. 过程开发的评审 加工制造过程能否达到消声器 设计和顾客的要求，对加工制造的稳定性，降 低生产成本，提高劳动生产率还有改进可能。
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WA
DTL = LI − LT = 10 log(W I / WT )
汽车消声器及排气管的设计(非常实用)
消声器及排气管的设计消声器及排气管的设计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，dBL1——安装消声器前在某点测量的排气声压级，dBL2——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，KWP2——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。
排气系计算
排气系统排气系统的主要作用是降低排气噪声，防止排气泄漏，保持排气畅通，特别是排气系的阻力非常重要，如果阻力过大，将引起发动机输出功率降低，油耗增加，自由加速烟度过大，有害排放物增多，整车加速也将受到影响，因此对排气系统的结构设计应给予足够重视。
发动机排气压力一般为0.3~0.5Mpa ，温度为500℃~700℃，这表明排气具有一定的能量，同时由于排气具有间歇性，在排气管内引起排气压力的脉动。
若将发动机排气直接排放到大气中必将产生强烈的噪音。
排气消声器是具有吸声衬里或特殊形式的气流管道，它是通过逐渐降低排气压力和衰减排气脉动，使排气能量消耗殆尽。
它不但要满足车辆噪声的要求，又要满足排气阻力的要求，还要满足消耗功率尽可能少的要求。
因此，消声器的设计很重要。
1.排气消声器容积的选择方法（一）：美国Nelson 消声器公司推荐消声器容积计算公式式中：从公式中可以看出，消声器容积与发动机排量成正比。
方法（二）：方法（三）：根据实验，一般消声器的大小为发动机排量的3-5倍，客车不同于轿车，有较大空间布置消声器，因此，消声器可选择较大尺寸，在此我们可以选择消声器为发动机排量的5倍。
还有几种计算消声器容积的方法，在此不一一列举。
值越大消声器级别越高可取修正系数发动机排量，冲程数缸数发动机转速消声器容积Q Q V i r n V st ,,62,L.min /,-------τ）（L V *)A A A (st 321++=V2. 排气流量的计算Q=（b T +273）ψi Q /（s T +273） 式中：b T ——排气温度，℃；s T ——进气温度，℃；ψ——取0.98i Q ——进气流量3. 排气管径的计算排气管的直径为d ，则排气管的截面积为：排气气流的速度为v ，则根据实验要求，一般要求排气速度在70—90m/s ，从而求得排气管直径。
进而，选择接漏合适的消声器。
4. 排气管长度的计算（1）发动机基频噪声的计算实验中发现，随着尾管长度的增加，消声器的截止频率移向低频区域，消声效果也增加。
汽车消声器的设计
北京绿创环保设备股份有限公司 汽车排气系统设计所 吴帮玉
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
声学的基本概念
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
目录
1.声 压、声压示例、声压级、声强级、声功率级 2.声压级和声强级的比较 3.自由声场中的声压级 3.室内声场中的声压级和声功率级 4.声音的叠加及分贝的相加、相减 5.计权网络，A、B、C声级及A声级的计算
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
等响曲线
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
A声级的计算
在噪声测量中经常需要由倍频带或1/3倍频带声压级计算 A声级，可用计权网络数据进行声级叠加方法计算：
10 t (LAi Li )/10 i
Lp 10log10 i
对于二级消声器，通常前置消声器安装位置要求 尽可能靠近发动机排气口。
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
dB(A)
110 105 100
95 90 85 80 75 70
1000
直径D=68mm
直径D=62mm
直径D=56mm
2000
3000
4000
5000
6000
rp２m００7年绿创汽车排气系统设计研究班
消声器安装位置初步设计
消声器安装位置越靠近发动机消声效果越好，但 是通常在发动机附近由於受到空间的限制，很难 安装消声器，所以消声器通常安装得比较靠后。
Ln
20log10
pn pref
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汽车排气消音器容积设计方法
关键词：排气消音器容积设计，消音器容积，消音器容积确定，消音器容积计算方法，消音器容积大小，消音器容积计算方法，排气消音器设计技巧，音器设计方案，声学目标与背压目标，噪音与背压
目前，排气消音器容积设计有几种不同的方法，但是基本跟发动机排量、气缸数、压缩比、是否涡轮增压和噪音目标值有关。
本文列举目前世界上主流的几种容积设计方法，并对几种方法进行对比，给出一个基本的结论。
结论：
1）随着轿车NVH品质的不断提高，对排气噪音的要求也越来越高，传统的消音器容积经验设计经验方法已经不能满足噪音目标值要求。
2）解决途径:(1)提高消音系数经验值（2-5）;(2)提高消音器声学性能设计水平一般是两个方法并行；但如果总布置容积有限的情况下，一般只能采用第二种方法。