汽車消聲器設(shè)計課件

汽車消聲器設(shè)計張志紅2012-06-29北京綠創(chuàng)1汽車消聲器設(shè)計一、汽車噪聲1.1汽車噪聲種類發(fā)動機噪聲、進氣和排氣系統(tǒng)、輪胎噪聲、車體與空氣的摩擦噪聲、傳動系統(tǒng)噪聲等。1.2排氣系統(tǒng)噪聲原因和種類主要是由于高壓燃燒廢氣高速流動而形成。主要包括基頻噪聲、管道內(nèi)的氣柱共振噪聲、渦流噪聲、廢氣噴注和沖擊噪聲及紊流噪聲等組成。2一、汽車噪聲1.1汽車噪聲種類2二、排氣系統(tǒng)消聲器概述排氣系統(tǒng)的作用：（1）廢氣處理（2）降低噪聲

消聲器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，其消聲性能就會越好，但是相應(yīng)的動力損失和經(jīng)濟性損失就越大。所以，在設(shè)計消聲器的時候要整體考慮，既要有好的消聲性能，結(jié)構(gòu)又不能過于復(fù)雜。3二、排氣系統(tǒng)消聲器概述排氣系統(tǒng)的作用：3三消聲器的性能評價指標(biāo)1、聲學(xué)性能2、空氣動力學(xué)性能3、氣流再生噪聲性能4、機械和材料方面的要求5、工藝和外觀特性6、成本的要求4三消聲器的性能評價指標(biāo)1、聲學(xué)性能43.1聲學(xué)特性53.1聲學(xué)特性5（1）消聲量消聲量是評價消聲器聲學(xué)性能的重要指標(biāo)，一般用以下兩個參數(shù)評價：（1）傳遞損失（2）插入損失6（1）消聲量消聲量是評價消聲器聲學(xué)性能的重要指標(biāo)，一般用以下傳遞損失：一般用來評價單個消聲元件。只取決于消聲元件的結(jié)構(gòu)、介質(zhì)的阻抗率和截面面積。與消聲元件在一個系統(tǒng)中的位置沒有關(guān)系。傳遞損失的計算：消聲器入射聲功率級與透射的聲功率級之差。而插入損失與消聲元件的位置有關(guān)系。7傳遞損失：一般用來評價單個消聲元件。只取決于消聲元件的結(jié)構(gòu)、插入損失：8插入損失：8（2）消聲頻率特性9（2）消聲頻率特性93.2空氣動力性能的評價103.2空氣動力性能的評價101、壓力損失：111、壓力損失：11壓力損失產(chǎn)生的原因根據(jù)壓力損失的機理，可將壓力損失產(chǎn)生的原因分為2類：（1）氣流與消聲器的管壁摩擦產(chǎn)生的壓力損失。（2）局部損失。12壓力損失產(chǎn)生的原因根據(jù)壓力損失的機理，可將壓力損失產(chǎn)生的原因2、功率損失：132、功率損失：13通常指的功率損失指：在發(fā)動機最大轉(zhuǎn)速下的損失。功率損失與背壓直接相關(guān)，可以通過實驗得到。14通常指的功率損失指：在發(fā)動機最大轉(zhuǎn)速下的損失。功率損失與背壓15151616四、消聲器的理論抗性消聲器和阻性消聲屬于器被動消聲器。抗性消聲器包括：擴張消聲器和旁支管消聲器。旁支管消聲器包括：四分之一波長管、二分之一波長管、赫爾姆茲消聲器。17四、消聲器的理論抗性消聲器和阻性消聲屬于器被動消聲器。174.1阻性消聲器184.1阻性消聲器184.2抗性消聲器194.2抗性消聲器19抗性消聲器的特點20抗性消聲器的特點20(1)擴張室消聲器21(1)擴張室消聲器2122222323（2）赫姆霍茲消聲器原理:利用共振吸聲，當(dāng)聲波入射到共振腔口時，因為聲阻抗的突然變化，一部分聲能將反射回聲源。同時在聲波的作用下，孔徑中的空氣柱產(chǎn)生振動，振動時摩擦阻尼又使一部分聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏纳⒌?，僅有少量聲能輻射出去，從而達到了消聲的目的。24（2）赫姆霍茲消聲器原理:24分類：旁支型和同軸型25分類：旁支型和同軸型25共振消聲器傳遞損失為：ΔL=10lgK=26共振消聲器傳遞損失為：ΔL=10lgK=26K值越大，則消聲量越大，應(yīng)盡量選定較大的K值；從上述公式可以看出，K值是同共振腔容積成正比。27K值越大，則消聲量越大，27（3）阻性消聲器原理利用聲阻進行消聲。一般是利用多孔吸聲材料來制作阻性消聲器，當(dāng)聲波通過敷設(shè)有吸聲材料的管道時，聲波將激發(fā)多孔吸聲材料中眾多小孔內(nèi)空氣分子的振動，由于摩擦阻力和粘滯力的作用，使得一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，從而達到消聲目的。28（3）阻性消聲器原理28材料的密度與吸聲系數(shù)

00.20.40.60.810200400600800100012001400160018002000頻率(Hz)

吸聲系數(shù)

00.20.40.60.810500100015002000材料的密度與吸聲系數(shù)材料的吸聲系數(shù)29材料的密度與吸聲系數(shù)00.20.40.60.8102004阻性消聲器，吸聲材料的密度越高，吸收系數(shù)就越大。在吸聲材料的密度相同，那么纖緯材料的直徑越小，吸聲系數(shù)越高。材料的吸聲系數(shù)可用駐波管或混響時間差測量得到。30阻性消聲器，吸聲材料的密度越高，吸收系數(shù)就越大。30阻性消聲器的傳遞損失:賽賓公式：彼洛夫公式：31阻性消聲器的傳遞損失:賽賓公式：31消聲器的高頻失效高頻失效：高頻不能很好的用平面波近似，方向性強，以窄聲束的形式沿通道傳播，很少或根本不與飾面接觸，造成消聲量急劇下降。上限失效頻率:式中：c—聲速，米/秒；D—氣流通道的截面直徑，米。32消聲器的高頻失效高頻失效：高頻不能很好的用平面波近似，方向性（3）阻抗復(fù)合式消聲器1.在設(shè)計時,把上述的對應(yīng)該消聲元件進行有效地組合起來;2.在組合時,按照流場與聲場不同的傳遞路徑分別加以考慮,這樣可在保證最大聲傳遞損失時,使氣流更通暢,減少排氣背壓;3.阻性消聲器對中、高頻噪聲的消聲效果好，而抗性消聲器則適于消除低、中頻噪聲。將阻性、抗性兩種結(jié)構(gòu)的消聲器復(fù)合起來使用獲得寬頻帶的降噪效果。4.不同方式的組合，可設(shè)計出不同結(jié)構(gòu)形式的阻抗復(fù)合消聲器。一般情況下，是抗性部分放在前面(入口端)，阻性部分放在后面。5.其它因素考慮，如位置、容積、強度、剛度、排氣、腐蝕等。33（3）阻抗復(fù)合式消聲器1.在設(shè)計時,把上述的對應(yīng)該消聲元案例：34案例：34謝謝大家！3535汽車消聲器設(shè)計張志紅2012-06-29北京綠創(chuàng)36汽車消聲器設(shè)計一、汽車噪聲1.1汽車噪聲種類發(fā)動機噪聲、進氣和排氣系統(tǒng)、輪胎噪聲、車體與空氣的摩擦噪聲、傳動系統(tǒng)噪聲等。1.2排氣系統(tǒng)噪聲原因和種類主要是由于高壓燃燒廢氣高速流動而形成。主要包括基頻噪聲、管道內(nèi)的氣柱共振噪聲、渦流噪聲、廢氣噴注和沖擊噪聲及紊流噪聲等組成。37一、汽車噪聲1.1汽車噪聲種類2二、排氣系統(tǒng)消聲器概述排氣系統(tǒng)的作用：（1）廢氣處理（2）降低噪聲

消聲器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，其消聲性能就會越好，但是相應(yīng)的動力損失和經(jīng)濟性損失就越大。所以，在設(shè)計消聲器的時候要整體考慮，既要有好的消聲性能，結(jié)構(gòu)又不能過于復(fù)雜。38二、排氣系統(tǒng)消聲器概述排氣系統(tǒng)的作用：3三消聲器的性能評價指標(biāo)1、聲學(xué)性能2、空氣動力學(xué)性能3、氣流再生噪聲性能4、機械和材料方面的要求5、工藝和外觀特性6、成本的要求39三消聲器的性能評價指標(biāo)1、聲學(xué)性能43.1聲學(xué)特性403.1聲學(xué)特性5（1）消聲量消聲量是評價消聲器聲學(xué)性能的重要指標(biāo)，一般用以下兩個參數(shù)評價：（1）傳遞損失（2）插入損失41（1）消聲量消聲量是評價消聲器聲學(xué)性能的重要指標(biāo)，一般用以下傳遞損失：一般用來評價單個消聲元件。只取決于消聲元件的結(jié)構(gòu)、介質(zhì)的阻抗率和截面面積。與消聲元件在一個系統(tǒng)中的位置沒有關(guān)系。傳遞損失的計算：消聲器入射聲功率級與透射的聲功率級之差。而插入損失與消聲元件的位置有關(guān)系。42傳遞損失：一般用來評價單個消聲元件。只取決于消聲元件的結(jié)構(gòu)、插入損失：43插入損失：8（2）消聲頻率特性44（2）消聲頻率特性93.2空氣動力性能的評價453.2空氣動力性能的評價101、壓力損失：461、壓力損失：11壓力損失產(chǎn)生的原因根據(jù)壓力損失的機理，可將壓力損失產(chǎn)生的原因分為2類：（1）氣流與消聲器的管壁摩擦產(chǎn)生的壓力損失。（2）局部損失。47壓力損失產(chǎn)生的原因根據(jù)壓力損失的機理，可將壓力損失產(chǎn)生的原因2、功率損失：482、功率損失：13通常指的功率損失指：在發(fā)動機最大轉(zhuǎn)速下的損失。功率損失與背壓直接相關(guān)，可以通過實驗得到。49通常指的功率損失指：在發(fā)動機最大轉(zhuǎn)速下的損失。功率損失與背壓50155116四、消聲器的理論抗性消聲器和阻性消聲屬于器被動消聲器?？剐韵暺靼ǎ簲U張消聲器和旁支管消聲器。旁支管消聲器包括：四分之一波長管、二分之一波長管、赫爾姆茲消聲器。52四、消聲器的理論抗性消聲器和阻性消聲屬于器被動消聲器。174.1阻性消聲器534.1阻性消聲器184.2抗性消聲器544.2抗性消聲器19抗性消聲器的特點55抗性消聲器的特點20(1)擴張室消聲器56(1)擴張室消聲器2157225823（2）赫姆霍茲消聲器原理:利用共振吸聲，當(dāng)聲波入射到共振腔口時，因為聲阻抗的突然變化，一部分聲能將反射回聲源。同時在聲波的作用下，孔徑中的空氣柱產(chǎn)生振動，振動時摩擦阻尼又使一部分聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏纳⒌簦瑑H有少量聲能輻射出去，從而達到了消聲的目的。59（2）赫姆霍茲消聲器原理:24分類：旁支型和同軸型60分類：旁支型和同軸型25共振消聲器傳遞損失為：ΔL=10lgK=61共振消聲器傳遞損失為：ΔL=10lgK=26K值越大，則消聲量越大，應(yīng)盡量選定較大的K值；從上述公式可以看出，K值是同共振腔容積成正比。62K值越大，則消聲量越大，27（3）阻性消聲器原理利用聲阻進行消聲。一般是利用多孔吸聲材料來制作阻性消聲器，當(dāng)聲波通過敷設(shè)有吸聲材料的管道時，聲波將激發(fā)多孔吸聲材料中眾多小孔內(nèi)空氣分子的振動，由于摩擦阻力和粘滯力的作用，使得一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，從而達到消聲目的。63（3）阻性消聲器原理28材料的密度與吸聲系數(shù)

00.20.40.60.810200400600800100012001400160018002000頻率(Hz)

吸聲系數(shù)

00.20.40.60.810500100015002000材料的密度與吸聲系數(shù)材料的吸聲系數(shù)64材料的密度與吸聲系數(shù)00.20.40.60.8102004阻性消聲器，吸聲材料的密度越高，吸收系數(shù)就越大。在吸聲材料的密度相同，那么纖緯材料的直徑越小，吸聲系數(shù)越高。材料的吸聲系數(shù)可用駐波管或混響時間差測量得到。65阻性消聲器，吸聲材料的密度越高，吸收系數(shù)就越大。30阻性消聲器的傳遞損失:賽賓公式：彼洛夫公式：66阻性消聲器的傳遞損失:賽賓公式：31消聲器的高頻失效高頻失效：高頻不能很好的用平面波近似，方向性強，以窄聲束的形式沿通道傳播，很少或根本不與飾面接觸，造成消聲量急劇下降。上限失效頻率:式中：c—聲速，米/秒；D—氣流通道的截面直徑，米。67消聲器的高頻失效高頻失效：高頻不能很好的用平面波近似，方向性（3）阻抗復(fù)合式消聲器1.在設(shè)計時,把上述的對應(yīng)該消聲元件進行有效地組合起來;2.在組合時,按照流場與聲場不同的傳遞路徑分別加以考慮,這樣可在保證最大