微型汽车排气消声器的噪声实验分析
机动车辆排气管的流动噪声研究与控制技术
机动车辆排气管的流动噪声研究与控制技术摘要：随着机动车辆数量的增加，排气管的流动噪声问题引起了广泛关注。
本文对机动车辆排气管的流动噪声产生机理进行了研究，并探讨了相关的控制技术，以实现对排气管噪声的减少。
1. 引言在城市交通中，机动车辆已成为主要的交通工具。
然而，随之而来的机动车辆的数量增加也带来了噪声污染问题。
研究表明，机动车辆的排气管是噪声产生的主要来源之一。
因此，对于机动车辆排气管的流动噪声的研究与控制技术的改进变得尤为重要。
2. 机动车辆排气管的流动噪声产生机理机动车辆的排气管流动噪声主要是由排气气流与管道内壁的摩擦所产生的。
排气气流在排气管内流动时会产生压力波，这些压力波以声波的形式传播，形成噪声。
此外，气流与管壁的摩擦也会引起噪声。
因此，理解机动车辆排气管噪声的产生机理对于噪声控制技术的改进具有重要意义。
3. 机动车辆排气管流动噪声控制技术为了减少机动车辆排气管的流动噪声，已经提出了多种控制技术。
3.1 消声器设计消声器是一种用于减少机动车辆排气管流动噪声的装置。
通过降低排气气流的速度和压力，消声器能够减少噪声的产生。
消声器的设计主要包括吸声材料的选择和排气管的结构设计。
吸声材料主要通过吸收噪声的能量来减少噪声的传播。
同时，通过优化排气管的结构设计，可以改变气流的行为，减少噪声的产生。
3.2 声学屏蔽技术声学屏蔽技术是一种通过隔离机动车辆排气管和周围环境来减少噪声的技术。
这种技术主要包括两个方面的措施：一是在排气管周围建立隔音屏蔽墙或隔音罩，阻隔噪声的传播；二是在车辆内部采用隔音材料，减少噪声的输入。
声学屏蔽技术通过减少噪声的传播和输入来降低噪声的水平。
3.3 流体动力控制技术流体动力控制技术是一种通过改变排气管内气流的行为来减少噪声的技术。
该技术主要包括两个方面的措施：一是在排气管内部设置阻流装置，改变气流的速度和方向，减少噪声的产生；二是采用流体动力控制计算模型，优化排气管的设计参数，减少噪声的产生。
汽车内燃机排气噪声分析
汽车内燃机排气噪声分析随着汽车数量的不断增加，汽车的噪声也一直备受关注。
在这种情况下，汽车内燃机的排气噪声成为了一个研究热点。
本文将对汽车内燃机排气噪声进行分析。
首先，理解排气噪声的产生机理是很重要的。
排气噪声主要来自于排气口，从排气口排出的高温高压气体会在空气中形成压缩波，形成声音。
排气噪声还会受到很多因素的影响，比如引擎的转速和负载、排气系统的结构、接触面积、排气温度和压力等。
因此，要降低排气噪声，需要从多个方面进行优化。
其次，目前降低排气噪声的方法主要有两种：吸声和消声。
吸声是在噪声的产生源头处使用吸音材料来吸收噪声，减少声波的反射和传播；而消声则是通过结构改善，在噪声传播路线上设置消声材料或设备来减少声音的传播。
在汽车内燃机排气噪声分析方面，可以采用模拟和实验两种方法进行研究。
使用模拟方法时，可以借助计算机仿真软件，分析引擎的振动和振动频率，通过改变排气系统的结构和参数，如排气管的长度、直径和形状等，来预测和改善噪声水平。
实验方法则可以通过音圈、声级计和声谱仪等测试和测量设备，对不同条件下的排气噪声进行分析，以便更好地了解排气噪声产生的机理和排气系统的效率。
最后要指出的是，除了研究性的排气噪声分析外，汽车制造商和技术人员也在不断努力寻求降低汽车噪声的方法。
这些方法包括改进汽车总体结构设计、使用更优质的材料，以及采用更先进的降噪技术等。
虽然有一些进展，但是要达到耳朵所能承受的的最低噪声标准，还需要经过长期的研究和不断的改进。
在未来的发展中，汽车内燃机排气噪声的分析和降低将继续是汽车噪声领域的一个重要课题。
随着人们对噪声污染的关注越来越高，对汽车噪声的需求也将越来越高，这将促进技术创新和进一步的改进。
汽车内燃机排气噪声分析
汽车内燃机排气噪声分析汽车内燃机排气噪声一直是车辆运行过程中的一个重要问题，它不仅影响着驾驶者的健康，同时也给周围环境带来了不小的干扰。
对于汽车内燃机排气噪声的分析和研究就显得尤为重要。
本文将对汽车内燃机排气噪声进行分析，并探讨其产生原因、影响因素以及如何减少排气噪声。
了解汽车内燃机排气噪声的产生原因是很重要的。
汽车内燃机排气噪声主要是由于燃烧过程中高压燃气的快速排放而产生的。
当汽车内燃机在进行燃烧时，气缸内的高压燃气会通过排气门排放到排气管中，由于高速排放的燃气会产生冲击声音，从而导致排气噪声的产生。
汽车排气管的形状和长度、排气气流速度等因素也会对排气噪声产生影响。
影响汽车内燃机排气噪声的因素有很多。
首先是发动机的工作状态，不同转速下的发动机产生的排气噪声也会有所不同，一般来说，在高速转转速下排气噪声会更大。
其次是排气管的结构和材料，在一般情况下使用优质的排气管会降低排气噪声。
汽车排气系统的消声器也是影响排气噪声的重要因素，消声器的设计和材料都会对排气噪声产生重要影响。
如何减少汽车内燃机排气噪声也是一个重要课题。
可以从发动机本身着手，优化发动机的设计和工作状态，减少发动机产生的排气噪声。
其次是使用优质的排气管和消声器，在排气系统的设计上尽量减少噪音的传播。
还可以在车辆周围环境进行隔音处理，减少噪音对周围环境的影响。
汽车内燃机排气噪声是一个影响车辆行驶安静度和驾驶者健康的重要问题，对其进行分析和研究具有重要意义。
我们可以采用优化发动机设计、使用优质排气系统和消声器以及对周围环境进行隔音处理等方法来减少汽车内燃机排气噪声，从而提高车辆的行驶舒适性和周围环境的安静度。
希望通过相关研究和工程实践，可以进一步减少汽车排气噪声，提高城市环境的舒适性和安静度。
【内容摘录】。
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。
汽车排气消声器性能分析及改进
汽车排气消声器性能分析及改进
汽车排气消声器是汽车排气系统中的重要组成部分，主要负责减少排气管内的高频噪音和水平震动，提升汽车的行驶舒适性。
本文将对汽车排气消声器的性能进行分析，并提出改进的建议。
首先，我们需要了解汽车排气消声器的工作原理。
汽车排气消声器一般由进气管、管壳、排气管、变径管、吸音材料和耗散材料等组成。
当高温高压的废气进入消声器时，它会冷却并经过变径管，由于其内径发生变化，废气产生多次反射。
在消声器的管壳内，安装了吸音材料和耗散材料，吸音材料主要通过几何结构和孔隙形状等改变振动的频率，阻碍声波传播；耗散材料则通过摩擦和加速振动来将振动能转化为热能。
这样，噪音通过吸音和耗散，在排气系统中被分散，从而减少排气管内的噪声。
然而，现有的汽车排气消声器仍然存在着一些问题。
首先，吸音材料和耗散材料的材质和结构需要进一步优化和改进，以提高其噪声吸收和振动耗散能力。
其次，现有的消声器缺乏适当的尾流处理，尾流涡旋的产生会引起排气管内的振动和噪声。
因此，在设计消声器时，需要考虑如何通过增加消声器的长度、直径和尾流处理等手段来减少尾流。
为了解决这些问题，我们可以采用以下改进措施。
首先，可以从材料和结构入手，选择更好的吸音材料和耗散材料，通过改变吸音材料和耗散材料的孔隙结构和厚度等参数，优化消声器的吸振和耗散能力。
其次，可以采用流量分离技术，在进气前将废气分流，部分废气绕过消声器直接排出，减少消声器的负荷，提高噪声减幅。
最后，可以在消声器内部设计增加一些导流板和环形翼片，通过引导气流的方向和强度，减少尾流涡旋的产生，并降低排气管内的振动和噪音。
汽车排气消声器性能研究与设计开发分析
0引言声学和流体动力学是研究汽车排气消声器性能的最主要的两门学科。
研究人员运用多种运算方式和模拟仿真软件进行消声器的性能测试，对其设计提供了极大的方便。
汽车排气消声器的组成是消声单元。
其基本的消声单元分为扩张式、共振式和阻性消声器等。
汽车排气消声器的开发设计就是基于对消声单元的研究和探索，运用科学的数值分析法研究消声单元在外界条件及不同参数结构影响下的噪声和气流波动是对汽车排气消声器性能研究的基础。
本文研究将在国家规定的行业标准下进行，利用专业的排气消声器测试平台对不同的消声器进行性能的测试，分析出对汽车排气消声器性能设计有重大参考意义的噪声频谱特性。
最后，运用汽车消声器的正向设计思路，以降低噪声的基本性能为主合理的选择消声单元，通过计算和结构构成的实验去验证和检测汽车消声器的设计。
1汽车排气噪声产生原理和消声器的机理研究发动机排气噪声的产生是由于发动机气缸内部高温废气的压力急剧变化，气压波巨大，从而导致排出过程中产生噪声，其噪声根据不同振幅、频率以及产生的结构位置不同分为：基频排气噪声、亥姆霍兹共振噪声、废气喷注噪声、排气道内壁面的紊流噪声、冲击噪声等多种噪声形式，其中基频排气噪声是最主要的噪声形式。
在汽车排气消声器上，为了应对不同噪声形式，从根本上降低噪声，消声器从消声原理上分为有源消声器和无源消声器两大类，由于有源消声器在排气系统的实际应用上比较繁琐，一般多采用无源消声器。
1.1汽车排气噪声产生原理汽车发动机的排气口在打开的瞬间，高速高温的废气从气缸中喷出，从而产生具有低频性、周期性的噪声。
这种噪声称为基频排气噪声，是发动机最主要的噪声源，它的噪声频率和排气次数相同。
其基频和谐波的运算公式为：fk=knz60τ式中，k表示谐波的次数；n表示发动机转速，单位为r/min；z为发动机气缸的数量；τ表示冲程系数，其中二冲程的τ值为1，四冲程的τ值为2。
1.2汽车排气消声器的机理研究汽车消声器是安装在汽车空气动力设备上的气流通道上降低噪声的设备。
汽车内燃机排气噪声分析
汽车内燃机排气噪声分析汽车内燃机排气噪声是指汽车发动机在运行过程中产生的噪声，主要来自于排气管中高温高压气体迅速喷放的过程中引起的气体脉动和冲击波产生的声波。
首先是排气系统的噪声产生。
排气系统是指由发动机排气歧管、排气管、消声器等组成的一套系统，它直接影响着噪声的产生和传播。
排气系统中的主要噪声源包括排气脉冲噪声、炮声、爆音和瞬间加速度引起的机械振动噪声等。
排气脉冲噪声是由于燃烧室内的气体高温高压喷出排气管时引起的气体脉动所产生的噪声；炮声和爆音则是由于排气管中的气体燃烧不完全引起的爆炸声音；机械振动噪声主要来自于发动机和排气系统的共振和不平衡引起的机械振动。
其次是发动机特性对排气噪声的影响。
发动机的排气噪声主要与燃烧室形状、气缸容积、喷油系统和机械传动系统等因素有关。
缸径和冲程的大小会影响排气量和排气脉冲频率，从而影响排气噪声的频谱特性；喷油系统的调整也会影响燃烧效果，进而影响噪声的产生。
气体膨胀过程对排气噪声也有影响。
气体在排气管中的膨胀过程中会产生压力波和声波，进而引起噪声的产生。
排气管的设计和材料选择对于噪声的控制非常重要。
合理的设计可以减小噪声的产生并且增加噪声的耐久性。
最后是噪声的传播和控制。
汽车内燃机排气噪声会通过空气传播出去，污染周围环境并且给人们带来困扰。
为了减小噪声的传播，可以采取一些措施，如增加隔音层、使用吸音材料、调整排气管的走向和长度等。
对于汽车内燃机排气噪声的分析是非常重要的。
通过分析噪声的产生机理和传播规律，可以采取相应的措施来减小噪声的产生并且保护环境。
汽车排气消声器性能分析及改进
车辆工程技术4车辆技术1 汽车排气系统 汽车排气系统位于车辆底部，连接发动机出气端与大气，主要作用是排放发动机产生的废气、净化废气、降低噪音，排气系统关系到整车的动力、排放、振动噪声、舒适度等性能。
汽车排气系统从靠近发动机的方向开始，依次由排气歧管、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。
汽车排气系统不同部位的工作环境不同，所需要的材料也有不同的性能要求。
2 国内研究现状 相比国外的学术研究，国内学者研究消声器的起步较晚，直到20世纪80年代后期，我国学者开始对消声器进行研究，为国内消声器研究奠定了基础。
在科研工作者的不断努力研究下，我国在消声器研究方面取得了阶段性的研究成果。
上世纪80年代后期国内学者们利用一维声传递矩阵开启了对消声器声学性能的研究历程。
1988年，盛胜我研究了具有声能耗散时抗性消声器的传递矩阵，找出了声能衰减的三种主要原因，并利用直接堵塞法测得了矩阵元素值，得出了在具有声能耗散时声波在管道中的传递矩阵。
1991年，黄其柏、夏薇在考虑排气气流和温度的影响下，研究并得到了四种常用消声元件（突变插管、刚性直管、摩擦穿孔板和穿孔声管）的传递矩阵，并通过试验验证了该理论的正确性。
1994年，蔡超等人根据消声器传递矩阵分析方法，在未考虑气流再生噪声问题的影响下，得到了拖拉机抗性消声器12种不同声学子结构的传递矩阵，该研究为后期的消声器工程设计创造了条件，大大拉近了我国在一维声波研究领域与国外的距离。
3 仿真模型建立 副消声器为一简单扩张式结构，进、出口管径为36mm，管壁厚度为1mm，扩张比为8；主消声器由三腔三管组成，中間管和出口管在中间腔室部分均开有18个直径为7.8mm的均布小孔。
由于GT-Power软件采用一维有限体积法对流体动力学流动方程进行求解，因此在用GEM3D软件建立好消声器几何模型后，需要将模型离散化处理。
汽车内燃机排气噪声分析
汽车内燃机排气噪声分析【摘要】汽车内燃机排气噪声是城市交通中普遍存在的问题，引起了广泛关注。
本文针对汽车排气噪声进行了分析，首先介绍了汽车内燃机排气噪声的重要性和研究背景。
接着分析了排气噪声的来源和影响因素，以及排气噪声测试方法和控制技术。
也对排气噪声的法规标准进行了探讨。
在展望了汽车内燃机排气噪声分析的未来发展，并对本文的研究成果进行了总结。
通过本文的研究，可以更好地了解和控制汽车内燃机排气噪声，为改善城市交通环境提供参考和指导。
【关键词】汽车内燃机，排气噪声，分析，研究背景，来源，影响因素，测试方法，控制技术，法规标准，未来发展，结论总结。
1. 引言1.1 汽车内燃机排气噪声分析的重要性汽车内燃机排气噪声分析是汽车工程领域中的重要研究方向之一。
汽车内燃机排气噪声的产生是由内燃机在燃烧过程中产生的气流振动引起的，这种噪声不仅影响驾驶者的驾驶体验，还会对周围环境和行人造成干扰和污染。
对汽车内燃机排气噪声进行分析和控制具有重要的意义。
通过对汽车内燃机排气噪声的分析，可以深入了解噪声的来源和产生机理，有助于找出噪声的主要影响因素，进而制定有效的控制措施。
通过排气噪声测试方法的研究，可以准确快速地评估汽车排气噪声的水平，为噪声控制提供可靠的数据支持。
对排气噪声控制技术的研究和应用，可以有效降低汽车排气噪声，提升车辆的整体品质和市场竞争力。
汽车内燃机排气噪声分析的重要性不可忽视，它对汽车行业的发展和环境保护都有着重要的意义。
通过深入研究和控制汽车排气噪声，可以提高车辆的质量和安全性，为人们创造一个更加安静、舒适的驾驶和生活环境。
1.2 研究背景：汽车内燃机排气噪声是汽车行驶过程中产生的噪声之一，对驾驶员和乘客的健康造成潜在危害。
随着社会的进步和人们生活水平的提高，人们对舒适和安静的生活环境的需求也越来越高。
对汽车内燃机排气噪声进行深入分析研究，寻找降噪措施并制定相应的法规标准，对于提高汽车驾驶舒适性和降低环境噪声污染具有重要意义。
汽车内燃机排气噪声分析
汽车内燃机排气噪声分析汽车内燃机排气噪声是指机动车在运行过程中产生的由内燃机排气产生的噪音。
这种噪音不仅会给车辆驾驶员和乘客带来不适，还会对周围环境和居民生活造成干扰和污染。
对汽车内燃机排气噪声进行分析和控制具有重要意义。
本文将对汽车内燃机排气噪声进行系统分析，并探讨相应的噪声控制方法。
汽车内燃机排气噪声的产生主要是由内燃机工作时排气气流与排气管道、消声器等构件的相互作用所导致的。
内燃机在燃烧燃料时会产生高温高压的排气气流，这些气流经过排气管道和消声器时会产生振动和共振效应，从而产生噪音。
而排气管道和消声器的设计、材料、工艺等因素都会影响排气噪声的大小和特性。
汽车内燃机排气噪声在频谱特性上表现为低频噪音为主，同时伴随着高频成分。
低频噪音主要是由于排气气流与排气管道等大型构件的振动和共振所产生的，而高频噪音则主要由于排气气流的高速流动和不规则性所产生的。
这种频谱特性决定了汽车内燃机排气噪声在传播过程中具有较远的传播距离和较大的穿透能力，因此在城市交通道路和居民区等密集地区会产生较大的噪音污染。
针对汽车内燃机排气噪声的控制，可以从排气系统设计、材料选择、消声器结构等方面进行改进。
对排气管道和消声器等构件的设计要尽量减少共振效应的产生，并通过增加长度、安装隔振支架等手段提高结构的刚度和阻尼，抑制振动传播。
优化消声器的结构设计和材料选择，采用多层隔音棉、阻尼材料等来减少排气气流对消声器的直接冲击，并提高噪声的吸收和散射效果。
通过改变排气气流的流速、方向等参数，减少高速气流所产生的湍流和不规则振动，从而降低高频噪音的产生。
在汽车内燃机排气噪声的控制方面，还可以采用主动噪声控制技术。
通过在排气管道上设置声学隔离器、振动传感器等传感器和执行器，利用自适应控制算法和电子控制单元实时监测排气噪声的频谱特性，并通过变化排气管道的结构、长度、声学特性等来实现噪声的主动控制，从而降低汽车内燃机排气噪声的传播和影响。
除了排气系统的改进和主动噪声控制技术外，还可以通过车辆的运行管理和维护来控制汽车内燃机排气噪声。
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第30卷第9期重庆大学学报(自然科学版)Vo.l30 No.9 2007年9月Jour nal of Chongqi n g U niversity(N t u r l Sc ience Ed ition)Sep.2007文章编号:1000 582X(2007)09 0017 05微型汽车排气消声器的噪声实验分析邓兆祥1,李明友1,王 攀1,陶丽芳1,2(1.重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆400030;2.奇瑞汽车有限公司CAE部发动机科,安徽芜湖241009)摘 要:针对某微型汽车排气消声器,在分析排气噪声的基础上,采用理论与试验相结合的方法进行改进消声器,并将试验件进行配机试验。
针对发动机不同转速,研究几种消声器方案下的某型汽油机排气噪声的频谱特性、插入损失、功率损失,从而确定了最优的消声器方案,达到储备消声器设计的目的。
关键词:排气噪声;消声器;频谱;插入损失;功率损失中图分类号:U467.4文献标志码:A在消声器的设计研究中,首先设计几种消声器结构,然后采取试验的方法对各个消声器的消声性能进行评价,从而确定出最佳消声器,是目前国内采用较多的一种方法[1 2]。
在研制消声器时,可将理论与试验相结合,根据发动机排气频谱特性对原消声器性能进行评价,并针对其消声量不足的频率或结构不合理的地方进行了切实可行的改进设计,通过试验对所设计消声器的声学性能进行验证,并以此来优化消声器的声学设计,并对所设计消声器的试验件进行配机试验[3 4]。
1 微型汽车排气噪声频谱特征笔者研究的消声器是某汽车公司微型轿车上配装的两级消声器,按进气先后分别命名为前消声器和后消声器,如图1-2。
图1 前消声器的实物半剖图其中前消声器为简单的抗性消声器,芯部结构是一个简单的穿孔内插管,尾部是个渐缩开口管。
后消声器是结构比较复杂的阻抗复合消声器,它主要由三图2 后消声器实体的芯部构造及穿孔隔板实物图管、三腔组成。
三管分别为:带穿孔的进气缓冲管,带穿孔的中间缓冲管,出气管。
第一腔为内插管扩张腔。
进气缓冲管和出气缓冲管的穿孔区域布置在第二腔内,由于这两个管的末端是封闭的,所以小孔是主要的气流通道,进气缓冲管的穿孔率约为5.63%,中间缓冲管的穿孔率约为5.5%。
第三腔为吸声腔,穿孔隔板后面放置了大量的吸声材料,隔板上穿孔率为15%。
汽油机的排气噪声频谱特性较为复杂,它包括以排气次数为基频的排气噪声、管道内气柱共振噪声、排气歧管处气流吹气声、废气喷注和冲击噪声、气缸亥姆霍兹共振噪声以及排气系统管道内表面的紊流噪声等[5]。
理解原消声器的消声性能和相匹配的发动机排气频谱特性,这样才能找到原消声器的不足之处,使改进设计有的放矢。
为了更有效地评价所测消声器的消声效果,准备了一根与消声器长度差不多的空管 等效直管,并在相同位置测量其噪声信号。
通过进行消声器插入损失实验,可以对比获得原装消声器的降噪量及排气噪声的频谱特性[6]。
汽油机额定功率下,发动机转速为5000r /m i n 时排气噪声倍频程频谱如图3、4所示。
发动机安装原消声器和空管时的对比实验结果,见下表1。
图3安装直管的排气噪声频谱图图4 安装原消声器的频谱图表1 装直管与消声器时插入损失对比表名义转速/(r m i n -1)直管时实际转速/(r m i n -1)直管时的声压级/dB(A )消声器时实际转速/(r m i n -1)消声器的声压级/dB(A)消声量/dB(A )15001500.099.21494.572.526.720001996.5103.52004.574.728.825002500.5110.02496.580.929.130002999.0111.53003.084.826.735003500.0111.03503.587.223.840004004.5113.04005.590.622.445004497.0116.54504.094.422.150005002.0118.54999.097.820.755005506.0118.05503.0100.018.0从表1中可以看出,排气噪声的声压级随转速提高而提高,低速、高速时相差近20dB (A )。
原消声器在低速时消声效果较好,但其在转速5000r/m i n 附近时的消声量还不足20dB (A ),而在车外加速实验时,最大噪声值对应的发动机转速正好在该转速附近,这说明如果增大消声器在5000r /m in 时的消声量,整车车外噪声是可以得到一定改善的。
而从传统的消声器设计观点来看,消声器在该转速下的消声能力应该还有潜力可挖。
这一点从实验得到的排气噪声频谱特性图对比分析也可以映证。
当发动机转速为5000r/m i n ,从安装和不安装消声器时的排气噪声频谱图(图3、4)中可以看出,装消声器后整个频带范围内的排气噪声都有大幅降低,特别是低频处168,332H z 的声压峰值削减明显,但是在1000H z 以上的高频范围内,其声压级仍然在70~80dB 之间,这些频率处的噪声虽然不是明显的峰,但在通过能量叠加求总声压级时将对总声压级有较大的贡献,因此,有必要对消声器加以改进以降低这些频率处的噪声从而降低排气噪声。
2 消声器理论设计分折实验结果表明,该消声器高频噪声大,消声量不够,需要对其进行改进。
针对现有消声器排气噪声的特点,根据所需要的消声频谱特性,结合安装空间和加工成本等因素,对原消声器进行改进时保持外型尺寸和总长度不变,主要对它的芯部结构进行适当的调整。
后消的穿孔隔板只起了罩面板的作用,消声效果不够明显。
针对高频消声量不足、吸声材料作用不明显的情况,将穿孔管结构改为内插结构。
把吸声材料的厚度减小,增加一个密闭的隔板,在消声器后部隔出一个空腔,并在出气管上穿孔形成一个共振腔用以改善低频的消声量。
穿孔板共振吸声结构的共振频率f 0可以由式(1)计算。
f 0=c 2 PL (t+0.8d ),(1)式中:L 为板后空气层厚度;t 为板的厚度;d 为孔径;c 为声速;P 为穿孔率。
内插管法是把扩张室的进、出口处分别插入长度为L /2和L /4的两根小管,当插入L 1=L /2的内接管时,可以消除1/2波长的奇数倍通过频率,当插入L 2=L /4的内接管时,可以消除1/2波长的偶数倍通过频率,如果二者结合,便可在理论上获得没有通过频率的消声性能。
将改进有效果的消声单元组合可以得到整体的改进方案[7],具体改进为:改变前消的膨胀腔和穿孔率(改进后穿孔个数为42个,其中直径为6mm 的孔18重庆大学学报(自然科学版) 第30卷36个,按四边形排列,孔心距22mm;直径为3mm 的孔6个,距离6mm 孔44mm );减小后消第三腔内吸声材料的厚度,增加空腔,并在出气管上穿孔(穿孔直径3mm,穿孔个数24个,分成3排按正方形排列);将后消第二腔的穿孔共振结构改为内插扩张结构。
原结构和改进结构示意图如图5所示。
由于后消一、二腔的内插管位置不同,消声特性有所区别,所以可以得到以下整体改进方案:方案一:第一腔中间缓冲管内插二分之一、出气管内插四分之一;第二腔两管内插二分之一。
方案二:第一腔中间缓冲管内插四分之一、出气管内插二分之一;第二腔两管内插二分之一。
方案三:第一腔内两管内插二分之一;第二腔两管内插二分之一。
方案四:第一腔中间缓冲管内插四分之一、出气管内插二分之一;第二腔进气缓冲管内插四分之一,中间缓冲管内插二分之一。
根据排气系统二维图纸以及数值计算需要,在UG 平台下建立了整个系统C AE 模型如图6所示,并通过ANSYS 、SYSNO I SE 分析得到在无外界因素影响下的消声器原结构和改进方案的传递损失曲线,如图7所示:其中实线代表原消声器,虚线代表改进方案一,点划线代表改进方案二,由图7可知改进结构的消声特性保证了150~2900H z 整个频带范围内的消声特性都比较好,特别在高频上比原结构有明显的提高。
图5 整体改进前后示意图图6 CAE 模型(后消)示意图图7 整体改进方案的消声特性3 验证实验3.1 试验测试方案由于所采用的实验台架不是专门的振动噪声实验台,发动机工作时的噪声较大。
因此,为了消除发动机运转时表面辐射噪声对排气噪声测量的影响,用排气管将发动机排气噪声引到台架实验室外,用隔声棉封堵大门,以防止室内的发动机噪声传出对测量结果产生影响。
测量按!GB /T 4759-1995内燃机排气消声器测量方法∀要求进行。
实验工况为:排气噪声是满负荷工况下,转速范围从1500r/m i n 开始,每隔500r /m in 测试一次,直到5500r /m i n ,测量时台架用汽油机处于稳定热状态。
实验步骤:针对几种方案,其中设计的前消1个,后消4个,加一套原消。
分别连接各方案的消声器,测得消声量和功率。
3.2 试验结果分析汽车发动机排气噪声的特性与点火频率密切相关的中低频噪声最为突出,其次是这种噪声的高次谐波。
基频是发动机的发火频率,在整个排气噪声频谱中呈现出基频及其高次谐波的延伸,发动机排气噪声的频率可按式(2)计算[2]。
f i =ni 60k ,(2)式中:k 为谐波次数;i 为汽缸数;n 为发动机曲轴转速,r /m i n ; 为冲程系数,对四冲程发动机取 =2。
当发动机转速为5000r /m in 时,四行程、四缸发动机的排气噪声基频为166.7H z 。
消声器的插入损失定义为装消声器前与装消声器后,在某给定点测得的平均声压级之差值,即:L I L =L P 1-L P 2。
19第9期 邓兆祥,等: 微型汽车排气消声器的噪声实验分析图8 原消声器、前消1后消3与原前消后消3的消声效果图图9 原消声器、前消1后消3与原前消后消3的功率损失图图10 发动机转速3000r/m i n时安装改进消声器的频谱图图11 发动机转速5000r/m i n 时安装改进消声器的频谱图通过实验数据分析,从四种后消方案与原前消和前消方案一组合消声器的插入损失和功率损失来看,方案三效果较好,并得到改进消声器(原前消与后消方案三组合),它与原消、前消方案一配装后消方案三的消声效果和功率损失对比曲线如图8、9所示,在汽车行驶时发动机的常用转速范围(3000~5500r m i n-1)内,改进后的消声器插入损失比原车表2 直管、原消声器与优化消声器的消声效果对比表转速/(r m in -1)直管声压级/dB(A )原消声器声压级/dB(A )优化消声器声压级/dB(A )原消声量/d B(A )优化后消声量/d B(A )增加的消声量/dB(A )150099.272.5076.3526.722.85-3.852000103.574.7077.4028.8026.10-2.702500110.080.9580.9529.0529.0503000111.584.8084.4026.7027.100.403500111.087.2084.4523.826.552.754000113.090.6587.7522.3525.252.904500116.594.4591.2522.0525.253.205000118.597.8095.0520.7023.452.755500118.0100.0098.3018.0019.701.70消声器有所提高;而功率损失与原消声器相比,在整个发动机转速范围内基本没有变化,消声器的整体性能有了较好的改善。