汽车消声器设计概述

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,汽车消声器设计,张志红,2012-06-29,北京绿创,1,一 、汽车噪声,1.1,汽车噪声种类,发动机噪声、进气和排气系统、轮胎噪声、车体与空气的摩擦噪声、传动系统噪声等。,1.2,排气系统噪声原因和种类,主要是由于高压燃烧废气高速流动而形成。主要包括基频噪声、管道内的气柱共振噪声、涡流噪声、废气喷注和冲击噪声及紊流噪声等组成。,2,二、排气系统消声器概述,排气系统的作用：,（,1,）废气处理,（,2,）降低噪声,消声器内部的结构越复杂，其消声性能就会越好，但是相应的动力损失和经济性损失就越大,。所以，在设计消声器的时候要整体考虑，既要有好的消声性能，结构又不能过于复杂。,3,三 消声器的性能评价指标,1,、声学性能,2,、空气动力学性能,3,、气流再生噪声性能,4,、机械和材料方面的要求,5,、工艺和外观特性,6,、成本的要求,4,3.1 声学特性,5,（1）消声量,消声量是评价消声器声学性能的重要指标，一般用以下两个参数评价：,（,1,）传递损失,（,2,）插入损失,6,传递损失：,一般用来评价单个消声元件。只取决于消声元件的结构、介质的阻抗率和截面面积。与消声元件在一个系统中的位置没有关系。,传递损失的计算：消声器入射声功率级与透射的声功率级之差。,而插入损失与消声元件的位置有关系。,7,插入损失：,8,（2）消声频率特性,9,3.2 空气动力性能的评价,10,1、压力损失：,11,压力损失产生的原因,根据压力损失的机理，可将压力损失产生的原因分为,2,类：,（,1,）气流与消声器的管壁摩擦产生的压力损失。,（,2,）局部损失。,12,2、功率损失：,13,通常指的功率损失指：在发动机最大转速下的损失。功率损失与背压直接相关，可以通过实验得到。,14,15,16,四、消声器的理论,抗性消声器和阻性消声属于器被动消声器。,抗性消声器包括：扩张消声器和旁支管消声器。,旁支管消声器包括：四分之一波长管、二分之一波长管、赫尔姆兹消声器。,17,4.1 阻性消声器,18,4.2 抗性消声器,19,抗性消声器的特点,20,(1)扩张室消声器,21,22,23,（2）赫姆霍兹消声器,原理,:,利用共振吸声,，,当声波入射到共振腔口时，因为声阻抗的突然变化，一部分声能将反射回声源。同时在声波的作用下，孔径中的空气柱产生振动，振动时摩擦阻尼又使一部分声能转变为热能而耗散掉，仅有少量声能辐射出去，从而达到了消声的目的。,24,分类：旁支型和同轴型,25,共振消声器传递损失为：,L=10lg,K=,26,K值越大，则消声量越大，,应尽量选定较大的K值；,从上述公式可以看出，,K值是同共振腔容积成正比。,27,（3）阻性消声器,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。,28,材料的密度与吸声系数,0,0.2,0.4,0.6,0.8,1,0,200,400,600,800,1000,1200,1400,1600,1800,2000,频,率,(Hz),吸,声,系,数,0,0.2,0.4,0.6,0.8,1,0,500,1000,1500,2000,材料的密度与吸声系数,材料的吸声系数,29,阻性消声器，吸声材料的密度越高，吸收系数就越大。,在吸声材料的密度相同，那么纤纬材料的直径越小，吸声系数越高。,材料的吸声系数可用驻波管或混响时间差测量得到。,30,阻性消声器的传递损失,:,赛宾公式：,彼洛夫公式：,31,消声器的高频失效,高频失效：高频不能很好的用平面波近似，方向性强，以窄声束的形式沿通道传播，很少或根本不与饰面接触，造成消声量急剧下降。,上限失效频率:,式中：,c, 声速，米/秒；,D, 气流通道的截面直径，米。,32,（3）阻抗复合式消声器,1.,在设计时,把上述的对应该消声元件进行有效地组合起来,;,2.,在组合时,按照流场与声场不同的传递路径分别加以考虑,这样可在保证最大声传递损失时,使气流更通畅,减少排气背压,;,3.,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。,4.,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。,5.,其它因素考虑，如位置、容积、强度、刚度、排气、腐蚀等。,33,案例：,34,谢谢大家！,35,