排氣系統(tǒng)消聲器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)[詳]

1、排氣消聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范目錄一、主題與適用范圍1 、主題2 、適用范圍二、排氣消聲系統(tǒng)的總稱說(shuō)明及功用三、設(shè)計(jì)應(yīng)用1、設(shè)計(jì)規(guī)則和輸入2、設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)定2.1尺寸及重量2.2排氣背壓2.3功率損失比2.4凈化效率2.5加速行駛車(chē)外噪聲2.6插入損失及傳遞函數(shù)2.6.1 插入損失2.6.2 傳遞函數(shù)2.7 尾管噪聲2.8 定置噪聲2.9 振動(dòng)3、系統(tǒng)及零部件的設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)布置3.1.1布置原則3.1.2間隙要求3.1.3吊鉤位置的選取3.1.4氧傳感器孔的布置3.2 消聲器的容積確定3.3 排氣管徑的選取3.4 消聲器3.4.1 消聲器的截面形狀3.4.2 消聲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.5 補(bǔ)償器3.5.

2、1 波紋管3.5.2 球形連接3.6 橡膠吊環(huán)3.7 隔熱部件3.8 材料選擇3.8.1 排氣管、消聲器內(nèi)組件3.8.2 消聲器外殼體四、參考文獻(xiàn)列表一、主題與適用范圍1、主題: 本指南規(guī)定了與汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配的排氣消聲系統(tǒng)的系統(tǒng)匹配，零部件設(shè)計(jì)。2、適用范圍 :本指南適用于裝汽油 M1、 N1類(lèi)車(chē)的排氣消聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)。二、排氣消聲系統(tǒng)的總成說(shuō)明及功用排氣系統(tǒng)包括排氣歧管、 排氣管、排氣凈化裝置、 排氣消聲裝置、 隔熱部件、 彈性吊塊等。一般地，排氣系統(tǒng)具有以下一些功用：(1) 引導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣，使各缸廢氣順暢的排出；(2) 由于排氣門(mén)的開(kāi)閉與活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的影響，排氣氣流呈脈動(dòng)形式，排氣門(mén) 打開(kāi)時(shí)

3、存在一定的壓力，具有一定的能量，氣體排出時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的排氣噪聲， 氣體和聲波在管道中摩擦也會(huì)產(chǎn)生噪聲 , 因此在排氣系統(tǒng)裝有排氣消聲器來(lái)降 低排氣噪聲；(3) 降低排氣污染物 CO,HC,NOX等 的含量，達(dá)到排氣凈化的作用； 典型的排氣消聲系統(tǒng)如圖 1所示：圖1三、設(shè)計(jì)應(yīng)用1、設(shè)計(jì)規(guī)則和輸入 :1.1 排氣系統(tǒng)能很好的將廢氣順暢排出，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣背壓，功率損失比的要求。1.2 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)能滿足現(xiàn)行中華人民共和國(guó)法規(guī)要求，具體如下：QC/T57 1993汽車(chē)勻速行使車(chē)內(nèi)噪聲測(cè)量方法GB161701996汽車(chē)定置噪聲限制QC/T6311999汽車(chē)排氣消聲器技術(shù)條件QC/T6301999汽車(chē)

4、排氣消聲器性能試驗(yàn)方法GB14952002汽車(chē)加速行使車(chē)外噪聲限值及測(cè)量方法QC/T58 93汽車(chē)加速行使車(chē)外噪聲測(cè)量方法GB18352 輕型汽車(chē)污染物排放限值及測(cè)量方法GB14365-93 聲學(xué) 機(jī)動(dòng)車(chē)輛定置噪聲測(cè)量方法GB/T4759-95 內(nèi)燃機(jī)排氣消聲器測(cè)量方法1.3 排氣系統(tǒng)零部件必須能經(jīng)受 1000的高溫要求以及氣流沖擊，并保證排氣 系統(tǒng)可靠性達(dá)到 10萬(wàn)公里或者三年 （先到者為準(zhǔn) ） 的要求，并要求在三包期內(nèi)插 入損失不得減少 6dB（A） 以上，功率損失不得增加 3%以上。1.4 排氣系統(tǒng)必須滿足顧客對(duì)噪聲的要求，在整個(gè)頻率范圍內(nèi)應(yīng)有足夠的消聲 量，同時(shí)力求避免產(chǎn)生氣流再生噪聲

5、。1.5 消聲器在滿足消聲量的前提下要體積小，重量輕，便于安裝和維修，有一 個(gè)較好的價(jià)格性能比。除消聲器幾何尺寸和管路走向應(yīng)符合裝車(chē)的要求外，消 聲器的尾管應(yīng)美觀大方，表面裝飾應(yīng)與車(chē)的總體造型相協(xié)調(diào)。2、設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)定2.1 尺寸及重量尺寸和重量需根據(jù)產(chǎn)品所要達(dá)到的性能要求以及底盤(pán)空間位置來(lái)確定，但是 在滿足性能要求的基礎(chǔ)上，做到盡量小為最好。2.2 排氣背壓排氣背壓指發(fā)動(dòng)機(jī)裝上整套排氣系統(tǒng)后，按 QC/T524-1999 設(shè)定測(cè)點(diǎn)測(cè)得的 壓強(qiáng) （離發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管出口或渦輪增壓器出口下游 75mm處，在排氣連接管里測(cè) 量，測(cè)壓頭與管內(nèi)壁齊平，誤差不大于± 0.2kPa） 。排氣背壓越

6、高，排氣阻力越 大，充氣效率也就越低，發(fā)動(dòng)機(jī)功率、扭矩?fù)p失也越大。一般來(lái)說(shuō)，考慮到發(fā) 動(dòng)機(jī)的功率和扭矩要求，會(huì)對(duì)排氣系統(tǒng)提出一個(gè)具體的排氣背壓要求。對(duì)自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，排氣背壓一般設(shè)定在 30±5kPa。對(duì)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，排氣背壓一般設(shè)定在 40±10kPa。一般認(rèn)為消聲器的壓力損失由兩部分構(gòu)成：一是局部壓力損失；二是管壁沿 程摩擦阻力損失，兩者都是由于流體運(yùn)動(dòng)時(shí)克服粘性切應(yīng)力作功引起的。局部阻力損失發(fā)生在消聲器內(nèi)收縮、擴(kuò)張等截面突變的地方，大小取決于 局部結(jié)構(gòu)型式、管道直徑和氣流速度，與消聲器截面擴(kuò)張比有關(guān)，即 m=s2/s1 沿程阻力損失發(fā)生在消聲器管道壁面，其大小取決于管壁

7、粗糙度及氣流速度 的大小，而管道直徑和氣流速度是密切相關(guān)的，所以管徑的選取至關(guān)重要。所以，通常排氣系統(tǒng)應(yīng)該盡可能地設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單的走向，而避免過(guò)度彎曲的 形狀。2.3 功率損失比 消聲器的功率損失比是發(fā)動(dòng)機(jī)在標(biāo)定工況下，使用消聲器前后的發(fā)動(dòng)機(jī)功率 的差值和沒(méi)有使用消聲器時(shí)功率值的百分比。 （P1P2）/ P1×100對(duì)于值， QC/T 631 1999汽車(chē)排氣消聲器技術(shù)條件規(guī)定為 <8，我們一 般設(shè)定為 <5。2.4 凈化效率根據(jù)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，一般要求排氣系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的凈化率（凈化 前后排氣的污染物 HC、CO、NOx 含量之比）要求在 90%以上。2.5 加速行駛

8、車(chē)外噪聲 汽車(chē)加速行駛車(chē)外噪聲需滿足現(xiàn)行中華人民共和國(guó)的法規(guī)規(guī)定要求，其具體 測(cè)量方法和限值見(jiàn) GB1495 2002汽車(chē)加速行使車(chē)外噪聲限值及測(cè)量方法和 QC/T 5893汽車(chē)加速行使車(chē)外噪聲測(cè)量方法。汽車(chē)加速行使車(chē)外噪聲是一 個(gè)整車(chē)噪聲衡量標(biāo)準(zhǔn)，影響汽車(chē)加速行使車(chē)外噪聲的因素主要有三 / 四個(gè)：發(fā)動(dòng) 機(jī)本體噪聲，進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲、排氣系統(tǒng)噪聲和車(chē)胎 - 路面摩擦噪聲，并且將來(lái)車(chē) 胎-路面摩擦噪聲會(huì)越來(lái)越重要。各系統(tǒng)在滿足各自的要求的基礎(chǔ)上盡量做到更 好的噪聲水平?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 2005.1 月以后生產(chǎn)的 M1類(lèi)汽車(chē)加速行駛車(chē)外噪聲限值是 74dB(A)，以下幾點(diǎn)要特別說(shuō)明：1、M1 類(lèi)汽車(chē)如果

9、裝用直噴式柴油機(jī)，其限值增加 1dB(A) ； 2、對(duì)于越野汽車(chē)，其最大總質(zhì)量大于 2t ，如果額定功率< 150kW，限值增加 1dB(A)，如果額定功率 150kW，限值增加 2dB(A) 。3、M1 類(lèi)汽車(chē)，變速箱前進(jìn)檔多于四個(gè)， P>140kW，P/GVM>75kW/t，并且用第 三檔測(cè)試時(shí)其尾端出線的速度大于 61km/h，其限值增加 1dB(A)通過(guò)噪聲在汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中非常重要，針對(duì)不同的市場(chǎng)，要達(dá)到不同的通過(guò) 噪聲標(biāo)準(zhǔn)，所以在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段就必須要確定通過(guò)噪聲的目標(biāo)值。同時(shí)還 要考慮到未來(lái)幾年的規(guī)定變化，這方面可參照歐美法規(guī)，歐共體的標(biāo)準(zhǔn)是最嚴(yán) 格的，不遠(yuǎn)的將

10、來(lái)汽車(chē)通過(guò)噪聲標(biāo)準(zhǔn)可能為 71dB(A)。2.6 插入損失以及傳遞函數(shù) :2.6.1 插入損失 : 消聲器的插入損失為裝置消聲器前后，通過(guò)排氣口輻射聲功率級(jí)( 或者聲壓級(jí) )之差。 D L1-L2 對(duì)于D值，由于各發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲水平以及整車(chē)類(lèi)型不同，所以插入損失的目標(biāo)值 也不同。QC/T 631 1999汽車(chē)排氣消聲器技術(shù)條件規(guī)定為 >28dB， JB/T 5081-91 中小功率柴油機(jī)消聲器技術(shù)條件規(guī)定功率損失在小于 5%時(shí)，插入損失應(yīng) 25dB。我們要求在發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)轉(zhuǎn)速下的插入損失均大于 32dB。與傳遞損失只考慮消音元件本身不同，插入損失是考慮一個(gè)系統(tǒng)。也就是說(shuō) 除了消音元件本身外，

11、插入損失還包括了聲源和出聲口 ( 如進(jìn)氣口和排氣尾管 ) 的聲學(xué)特征，因此這種方法是描述整個(gè)系統(tǒng)消音效果的最佳表達(dá)方式。2.6.2 傳遞函數(shù) :排氣系統(tǒng)傳遞函數(shù)是指空氣介質(zhì)傳播所引起的聲功率的差值，傳遞損失沒(méi)有 包括聲源和管道終結(jié)端的聲學(xué)特性，它只與自身的結(jié)構(gòu)有關(guān)。在評(píng)價(jià)單個(gè)消音 元件的消音效果或者初步評(píng)估系統(tǒng)的消音性能時(shí)，通常用傳遞損失。傳遞損失 是評(píng)價(jià)消音元件消音效果最簡(jiǎn)單的一種方法，具體測(cè)量方法如下：圖2排氣系統(tǒng)由排氣管，副消聲器、主消聲器組成，如果有三元催化器，則應(yīng)該 同時(shí)帶上 ; 激勵(lì)體聲源（能發(fā)出頻率為 20Hz20000Hz的聲源）放置于排氣管的 入口端，并用橡膠管與排氣管相連。

12、參考麥克風(fēng)放置與前端橡膠管上，并在內(nèi)部接受體聲源發(fā)出的聲功率級(jí) ; 接收麥克風(fēng)放置于消聲器的尾部，接收經(jīng)過(guò)排氣系統(tǒng)傳遞后的聲功率級(jí) ; 對(duì)于傳遞函數(shù)的目標(biāo)值，根據(jù)整車(chē)對(duì)噪聲水平的要求，其設(shè)定值也不相同，一 般的，我們?cè)O(shè)定按圖 3：圖3圖中紅線為傳遞損失的限值，在每個(gè)頻率下的傳遞函數(shù)的值均在紅線下部根據(jù)整車(chē)的噪聲水平和發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型不同，可對(duì)該紅線位置進(jìn)行調(diào)整。2.7 尾管噪聲 （ 三檔節(jié)氣門(mén)全開(kāi)加速 ）排氣系統(tǒng)尾管噪聲是衡量排氣系統(tǒng)消聲效果的一個(gè)主要性能指標(biāo)。尾管噪聲的測(cè)量方法見(jiàn)圖 4：尾管噪聲的目標(biāo)設(shè)定如下：在急加速和急減速的情況下，整車(chē)載荷為 70KgX2，按上述方法進(jìn)行測(cè)量的尾管噪聲見(jiàn)圖

13、5 ：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1000-2000rpm時(shí)，噪聲值為 82dB(A)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 5000rpm時(shí)，噪聲值為 92dB(A) ，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 6000rpm時(shí)，噪聲值為97dB(A)。圖5在急加速和急減速的情況下，整車(chē)載荷為 70KgX2，按上述方法進(jìn)行測(cè)量的 二階尾管噪聲見(jiàn)圖 6，四階尾管噪聲見(jiàn)圖 7 ，六階尾管噪聲見(jiàn)圖 8 ，八階尾管噪 聲見(jiàn)圖 9 。圖6圖7圖8圖9對(duì)于以上尾管噪聲曲線，可以根據(jù)不同車(chē)型所要達(dá)到的噪聲水平的不同進(jìn)行 調(diào)整。2.8 定置噪聲定置噪聲限值按國(guó)標(biāo) GB161701996汽車(chē)定置噪聲限制執(zhí)行，我們要求 定置噪聲 85dB（A） 。試驗(yàn)方法按國(guó)標(biāo) GB1

14、4365-93聲學(xué) 機(jī)動(dòng)車(chē)輛定置噪聲測(cè) 量方法進(jìn)行；定置是指車(chē)輛不行使，發(fā)動(dòng)機(jī)處于空載運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，定置噪聲可 評(píng)價(jià)、檢查機(jī)動(dòng)車(chē)輛的排氣噪聲水平，不能表征車(chē)輛行使最大噪聲級(jí)。2.9 振動(dòng)排氣系統(tǒng)一端與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，一端通過(guò)掛鉤與車(chē)體相連。發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)傳 遞給排氣系統(tǒng)，然后在通過(guò)掛鉤傳給車(chē)體。車(chē)體的振動(dòng)通過(guò)座椅、方向盤(pán)和地 板直接傳給顧客，同時(shí)車(chē)體的振動(dòng)也會(huì)幅射出去，在車(chē)內(nèi)產(chǎn)生噪聲，所以控制 傳到車(chē)體的力是排氣系統(tǒng)振動(dòng)控制的最重要的目標(biāo)之一。排氣系統(tǒng)的振動(dòng)源主要有四個(gè)：發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械振動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流沖擊、聲 波激勵(lì)和車(chē)體的振動(dòng)，車(chē)體的振動(dòng)傳遞方向與前面三種相反，車(chē)體振動(dòng)會(huì)通過(guò) 掛鉤傳遞到排氣系統(tǒng)，這種

15、傳遞會(huì)逆向傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)，從而加大了發(fā)動(dòng)機(jī)的振 動(dòng)。為了控制排氣系統(tǒng)的振動(dòng)，在進(jìn)行排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：1、要避免與整車(chē)固有頻率范圍重合，應(yīng)盡量做到差距越大越好，一般地，車(chē)身 固有頻率在 25Hz 34Hz之間，因此排氣系統(tǒng)振動(dòng)頻率不能設(shè)計(jì)在這個(gè)范圍內(nèi)。2、在設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)時(shí)，要使得其模態(tài)越少越好。如果模態(tài)太多，那么系統(tǒng)某些 頻率很容易被激勵(lì)起來(lái)，振動(dòng)容易被傳遞到車(chē)體。通常排氣系統(tǒng)應(yīng)該盡可能地 設(shè)計(jì)成一條直線，而盡量避免彎曲的形狀。3、合理選擇掛鉤的位置，且掛鉤的剛度要滿足下面的要求：支架頻率 =（ 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速 x 發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸數(shù)目） /1204、波紋管和橡膠吊塊的設(shè)計(jì)對(duì)排氣系統(tǒng)的振動(dòng)

16、控制至關(guān)重要。3 系統(tǒng)及零部件的設(shè)計(jì)3.1 、系統(tǒng)布置3.1.1 布置原則一個(gè)完整的排氣系統(tǒng)，從前到后，一般布置次序是：預(yù)催化器、補(bǔ)償器（波紋管)、主催化器、前消聲器、后消聲器。排氣管用于連接以上不同部件。排氣管分段以及連接方式主要根據(jù)安裝和維 修方便確定。如果補(bǔ)償器采用球面法蘭，一般不把球面法蘭布置在催化器之前。對(duì)于滿足歐及以下排放標(biāo)準(zhǔn)的排氣系統(tǒng)，由于歐標(biāo)準(zhǔn)不涉及冷啟動(dòng)階段 的排放限制，所以一般可不采用預(yù)催化器而只采用一個(gè)主催化器。對(duì)于滿足歐 及以上排放標(biāo)準(zhǔn)的排氣系統(tǒng)，一般在排氣歧管出口處布置預(yù)催化器(即CCC，Closed Couple Catalyst )或者在預(yù)催化器前的排氣管段采取良

17、好的保溫措施。 主催化器一般布置在車(chē)身底板下，所以又叫底板下催化器( Under Floor Catalyst )。消聲器有一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)之分。二級(jí)消聲應(yīng)用最多， SUV、跑車(chē)等追求動(dòng)力 性的車(chē)輛一般才采用一級(jí)消聲器。對(duì)于二級(jí)消聲，我們將其分別稱為前消聲器 和后消聲器。根據(jù)聲學(xué)原理，消聲器擺放在不同的位置，將產(chǎn)生不同的消聲效 果，一般地，推薦如下的消聲器擺放位置(見(jiàn)圖 10)：圖103.1.2 間隙要求排氣系統(tǒng)與各相鄰部件地間隙關(guān)系見(jiàn)圖 11：圖11各相鄰部件耐溫在 150 以下的越遠(yuǎn)離排氣系統(tǒng)越好，相對(duì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)部件最 少保證與排氣系統(tǒng)的間隙大于 25mm，同時(shí)要保證最小離地間隙符合整車(chē)布置

18、要 求。3.1.3 吊鉤位置的選取 排氣系統(tǒng)吊鉤位置的選擇遵循以下原則：（1）、吊鉤應(yīng)該位于振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)上；（2）、吊鉤應(yīng)該在縱向能夠延伸；（3）、吊耳應(yīng)該位于車(chē)身結(jié)構(gòu)的剛性處。對(duì)于排氣系統(tǒng)吊鉤位置的選取必須借助 CAE 分析來(lái)進(jìn)行，首先對(duì)排氣系統(tǒng)進(jìn)行 各階模態(tài)分析 （ 見(jiàn)圖12）來(lái)確定排氣系統(tǒng)上的最佳吊鉤位置，根據(jù)此位置來(lái)確定 車(chē)身吊鉤位置，并增加車(chē)身吊鉤位置處的剛性。圖123.1.4 氧傳感器孔的布置有時(shí)氧傳感器孔需要布置在前管總成或前消聲器總成上，由電控部門(mén)確認(rèn)氧 傳感器孔的位置區(qū)域，根據(jù)裝車(chē)空間垂直管面布置氧傳感器孔 （如下圖所示 ）， 垂直布置能使氧傳感器更多地接觸尾氣，比較真實(shí)、敏捷

19、地反映出尾氣中氧離 子的濃度信息，從而使 ECU能夠更好的進(jìn)行理論空燃比的反饋控制，改善排放。 盡量不要傾斜布置，氧傳感器螺母傾斜會(huì)造成排放結(jié)果不穩(wěn)定。3.2 消聲容積的確定 消聲容積指排氣系統(tǒng)所有消聲器的容積之和。消聲器的容積決定了其消聲量， 因此容積確定的正確與否，將直接影響到整車(chē)的噪聲水平。一般要達(dá)到理想的消音效果，消音容積要是發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體積的 10倍左右。由于消聲器的容積主要 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率和扭矩決定，我們通常采用以下公式：mk×Pm消聲器的容量（ L） K 0.14 P 輸出功率（ Ps） 功率單位是馬力， 1Ps=1.36×1kW 根據(jù)不同車(chē)型對(duì)噪聲的要求

20、水平， K 可選 0.10 0.20 之間不同的值。 圖 13 為 消聲器容積 與發(fā)動(dòng)機(jī)功率之間的關(guān)系。我們盡量將消聲器的容積控制在紅線附件，不能超出藍(lán)線范圍圖13通常講，消音容積越大，消音效果就越好，當(dāng)然其背壓也就越大，功率損失增加。但是當(dāng)消音容積增加到一定的時(shí)候，其消音效果的增加慢慢趨緩，如下 圖所示。3.3 排氣管徑的選取為獲得良好的噪聲和低的背壓，在排氣管和消聲器內(nèi)的排氣流速應(yīng)分別低于0.35c和0.25c （c聲速），我們可根據(jù)此要求來(lái)計(jì)算排氣管的最小管徑。假設(shè)某發(fā)動(dòng)機(jī)最大排氣流量為 m（kg/h） ，排氣溫度為 T （K） ，壓力為 P（Pa） ， 在溫度T和下氣流密度為（ kg/

21、m3），聲速為 c （m/s）。則排氣管最小流通面 積 Smin 為 : Smin=m/900c。3.4 消聲器消聲器一般要求有大的消聲量和消聲頻率范圍，小的排氣阻力 （ 即排氣背壓 ） 和良好的耐久性（ 3 年或者 10萬(wàn)公里無(wú)異常）。3.4.1 消聲器的截面形狀消聲器的截面形狀盡量避免扁平狀，并盡可能往圓形靠近，其設(shè)計(jì)方案的選 擇如圖 14的規(guī)則圖143.4.2 消聲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)消聲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)很復(fù)雜的課題。按消聲器的消聲機(jī)理，可分為阻性消聲器、抗性消聲器和阻抗復(fù)合型消聲器三類(lèi)。阻性消聲器是利用在管道內(nèi)適當(dāng)?shù)牟贾梦暡牧希寐暡ㄔ诙嗫仔晕暡?料中傳播時(shí)，因摩擦將聲能轉(zhuǎn)化為熱能而

22、散發(fā)掉，部分的吸收管道中傳播的聲 能從而達(dá)到消聲的目的，類(lèi)似電路中的電阻的作用。這類(lèi)消聲器的特性是在中、高頻范圍內(nèi)有良好的消聲效果，對(duì)低頻消聲性能較差。阻性消聲器的傳聲損失 與吸聲材料的聲學(xué)性能、氣流通道周長(zhǎng)、斷面面積以及管道長(zhǎng)度等因素有關(guān)， 結(jié)構(gòu)示意如下所示：抗性消聲器是利用各種形狀、尺寸的管道或共振腔，靠管道截面的突變或 旁接共振腔等在聲傳播過(guò)程中引起引起阻抗的改變而產(chǎn)生聲能的反射、干涉， 一部分聲能被反射回聲源，這樣傳遞聲能減少，從而降低所輸出的聲能，達(dá)到 消聲目的?？剐韵暺鞯南曨l帶較窄，在中、低頻消聲效果較好，高頻較差?？剐?消音器主要包括擴(kuò)張消音器和旁支管消音器，旁支消音器通常包

23、括赫爾姆茲消 音器、四分之一波長(zhǎng)管。赫爾姆茲消音器傳遞損失頻帶比四分之一波長(zhǎng)管的消 音頻帶要寬一些。赫爾姆茲消音器通常用來(lái)消除低頻噪聲，而四分之一波長(zhǎng)管 用來(lái)消除頻率比較高的噪聲。擴(kuò)張室式消聲器是抗性消聲器最常用的結(jié)構(gòu)形式，也稱膨脹式消聲器。它 是由一個(gè)主要腔室和兩邊與之相連接的管道組成的，其最基本的形式是單節(jié)擴(kuò) 張室消聲器，如下圖所示：阻抗復(fù)合型消聲器是將阻性和抗性消聲器結(jié)合起來(lái)，故從低頻到高頻都有 較好的消聲效果。在實(shí)際噪聲控制工程中，噪聲以寬頻帶居多，通常將阻性和 抗性兩種結(jié)構(gòu)消聲器組合起來(lái)使用，以控制高強(qiáng)度的寬頻帶噪聲。目前的汽車(chē)消聲器的設(shè)計(jì)中，主要結(jié)構(gòu)采用抗性消聲原理，而在其中某些結(jié)

24、構(gòu)則采用阻性原理，而這些阻性消音器也往往是與抗性消音器做成一體而成 為混合消音器。典型如圖 15 所示：圖15阻抗復(fù)合式消聲器的傳遞損失可以認(rèn)為是阻抗與抗性在同一頻帶內(nèi)的消聲 量相疊加，但由于聲波在傳播過(guò)程中具有反射、繞射、折射和干涉等性能，所 以消聲值并不是簡(jiǎn)單的疊加關(guān)系，尤其對(duì)于波長(zhǎng)較長(zhǎng)的聲波來(lái)說(shuō)，當(dāng)消聲器以 阻性、抗性的形式復(fù)合在一起有聲的耦合作用，因此互相有影響。在實(shí)際應(yīng)用 中，阻抗復(fù)合消聲器的傳遞損失是通過(guò)實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量確定。3.5 補(bǔ)償器補(bǔ)償裝置是排氣系統(tǒng)減振降噪的一個(gè)重要部件，同時(shí)也是提高排氣系統(tǒng)使用 壽命的重要部件。它把由發(fā)動(dòng)機(jī)引起的振動(dòng)及扭轉(zhuǎn)進(jìn)行吸收，從而降低排氣系 統(tǒng)的振動(dòng)

25、傳遞，同時(shí)改善排氣系統(tǒng)的受力，提高使用壽命。它所吸收的振動(dòng)主 要來(lái)自以下三個(gè)方面：1、減少或吸收由于載荷變化、路況所引起的運(yùn)動(dòng)；2、減少由于發(fā)動(dòng)機(jī)慣性力所引起的振動(dòng)；3、隔離傳到排氣系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)噪聲； 我們常見(jiàn)的補(bǔ)償器有兩種形式：波紋管和球形連接。3.5.1 波紋管典型的波紋管如圖 16所示 : 懸掛系統(tǒng)分為兩種，一種是斷耦式，另一種是半斷耦式。 斷耦式，就是采用柔性極高的波紋管（如采用 0.25mm/ 層×2 層的波紋管結(jié)構(gòu) 或者波紋管相當(dāng)長(zhǎng)）將發(fā)動(dòng)機(jī)與排氣系統(tǒng)的振動(dòng)和晃動(dòng)完全阻隔開(kāi)。斷耦式的波紋管不起承載作用，所以波紋管后段的排氣系統(tǒng)需設(shè)計(jì)前后左右上下六方向 位移皆有極

26、好限制作用的懸掛。半斷耦式，就是采用強(qiáng)度較大的承載式波紋管（如采用 0.4mm/層×2 或 3 層的波紋管結(jié)構(gòu)），發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和晃動(dòng)有部分傳遞到排氣系統(tǒng)。采用半斷耦 式的排氣系統(tǒng)，吊環(huán)一般設(shè)計(jì)的偏軟，并且對(duì)前后位移的限制作用不是很明顯。圖163.5.2 球形連接 球形連接的零件圖紙見(jiàn)圖 17（球形密封墊），圖 18 （螺栓），圖 19（ 彈簧）圖17圖18圖19球形連接具有空間小的特點(diǎn)，同時(shí)能很好的起到補(bǔ)償作用，現(xiàn)越來(lái)越被廣泛 采用。對(duì)于球形連接的設(shè)計(jì)，必須滿足以下的技術(shù)要求 ;1、在 49kPa ( 0.5Kgf/cm2 )壓力下，漏氣量小于 0.79L/min 。2、在振動(dòng)角為± 6°，振動(dòng)頻率為 2.5Hz ，所受振動(dòng)力為 980 ±98N，溫度為700±10°C的條件下，完成振動(dòng)次數(shù)為 100104次。3.6 橡膠吊環(huán)圖 20 所示為汽車(chē)排氣系統(tǒng)常用橡膠吊環(huán)。橡膠吊環(huán)有如下作用：1、 將排氣系統(tǒng)與車(chē)身相連；承