生汽车噪声控制——第六章消声器(第十三次课)范例.ppt

* * 汽车、拖拉机上实用的共振振式消声器结构如图所示，这种多孔共振消声器是在一段气流通道的管壁上开若干小孔，孔与外面的密闭空腔相通，形成共振腔。 式中So为管壁上开的小孔截面积；S为内管通道截面积；Sc为同心的空腔部分截面； G为传导率。如果开 n个孔，则 G=1.5ΣGi；Gi为一个孔的传导率；K值同前。 * * 6.4 阻抗复合式消声器 阻性或抗性消声器的有效消声频率均有一定范围，因而使消声器对宽频带的气流噪声适用性受到局限。为了获得宽频带的消声效果，可将两种类型的消声器结合起来，这就是所谓的阻抗复合式消声器。在噪声控制中，阻抗复合式消声器的应用很多，对一些强度大的宽频带噪声，几乎都采用这种型式的消声器来消除。 * * 常用的阻抗复合式消声器有：阻性——扩张室式复合消声器、阻性——共振腔式复合消声器、以及阻性——扩张室式——共振腔式复合消声器。 阻抗复合式消声器可以认为是阻性和抗性在同一频带上的叠加，但由于声波在传播过程中反射、衍射、折射、干涉等特性，所以其消声值并不是简单的叠加关系。尤其当声波的波长较长时，阻抗复合以后因耦合作用而相互有干涉等因素的影响，使声波传播过程的衰减机理变得极为复杂。在实际应用中，阻抗复合式消声器的消声值通常由试验或实际测量来确定。 * * 目前要设计一个最佳消声器的结构尚无直接的优化方法。为了满足消声量的要求，必须通过恰当的形状组合或附加共振器来反复验算。在设计消声器时，除应与试验充分配合外，还应参考过去设计中使用的经验和已发表的资料。在设计时要着重考虑以下几个主要问题。 6.5 消声器设计中的几个问题 * * (1) 气流对消声量的影响 高速气流通过消声器时，将对消声性能产生很大的不良影响，其主要原因是发动机排气的高速脉动气流产生气动噪声，其次是这种高速脉动气流会冲击消声器中的管道，壳体和隔板等，从而激发起振动产生固体辐射噪声。 当消声器的结构参数选择不当，结构不合理或制造质量有问题时，都会造成消声器内的气流速度过高，使消声嚣内发出气流噪声。这种噪声将会抵消消声器的消声效果、降低消声量，同时过高的气流速度还会使消声器的阻力损失加大，从而增加发动机的功率损失。因此，在设计时要从结构上尽量消除产生再生噪声的可能性，不使局部气流速度过高，不使强气流直接冲击管口边角，更不应使两股气流产生激烈地对冲摩擦等。 * * 试验结果表明，对扩张式消声器来讲，气流低于30m／s时，对消声效果影响较小，当流速超过30m/s时，则应当注意气流对消声量的影响。 汽车发动机用的扩张式消声器气流速度不应超过50m／s。此外还必须指出，共振式消声器在气流速度达到20m／s时，共振峰已不明显了，消声效果急剧变差。 * * (2) 消声器扩张比的选择 从公式式可知，扩张比m增大，消声量亦增大。缩小消声器出、入口直径或增大消声器外壳直径，都可以增大扩张比m，但消声器出、入口直径不得小于内燃机排气歧管出口或排气道口的直径，否则因排气背压增高会引起功率损失增加，同时也会使排气流速提高，从而激发起再生噪声，影响消声器的实际消声效果。消声器的外形尺寸受安装位置限制而不能过大，并且消声器外壳直径增大还会降低其上限失效频率。 * * 统计资料表明，重型汽车排气管直径约为90mm左右，消声器直径在250～300mm范围内；中型货车排气管直径大约为65mm，消声器直径在180～250mm之间，轻型车排气管直径在50mm左右，消声器直径在l20～200mm之间。一般消声器的扩张比m取值在9～16的范围内。 * * （3）消声器容积的确定 在使用条件允许的情况下，消声器容积应尽量取大为宜。因为容积增大有助于降低下限失效频率，提高消声效果，另外还可避免过大的功率损失。一般四冲程发动机的轿车消声器容积为内燃机排量的4～7倍，载货汽车消声器容积为发动机排量的3～5倍。 * * （4）消声器结构的选择 实用的汽车排气诮声器一般为多个扩张腔用穿孔管和穿孔板联接而成的多级消声器，级数越多消声量越大，且高频消声效果就越好。但消声量并不随级数增加而按比例增加，五级以上时，再增加级数消声量增加就微小了，故一般消声器的级数2～5级内选取。例如，重型汽车消声器多选2～4级，内部结构采用扩张腔和穿孔结构相结合；中型货车消声器基本上是3～4级，内部结构比较复杂，有穿孔管结构、旁支共振腔结构和扩张腔结构等；轻型汽车消声器则基本上采用四级或五级，其内部结构更加复杂。 * * （5） 消声器尾管结构的确定 尾管的作用是将废气引到整车合适的位置排入大气和降低