消音器的设计结构

    反射和吸收原理!!一般的消声器是组合式消声器!就是说消声器里又有反射又有吸收!!4 E8 @/ S2 e' @: f2 j* d( r. K9 i
消声器的主要作用是降低发动机的排气噪声，并使高温废气能安全有效地排出。消声器作为排气管道的一部分，应保证其排气畅通、阻力小及足够强度。消声器要经受500~700。C高温排气，保证在汽车规定的行驶里程内，不损坏、不失去消声效果。
9 H1 t" d1 T9 w2 `( `& ^１、 消声器的主要结构形式 + _7 f; B8 k) R, n$ Y
汽车消声器按消声原理与结构可分为抗性消声器、阻性消声器和阻抗复合型消声器三类9 m! y* d8 W) p; Z
1抗性消声器 ; k# j+ @" B" X- ]: V' S0 c7 T  k; i
抗性消声器是在内部通过管道、隔板等部件组成扩张室、共振室等各种消声单元时，声波在传播时发生反射和干涉，降低声能量达到消声目的。抗性消声器消声频带有限，通常对低、中频带消声效果好，高频消声效果差，货车多采用抗性消声器。. B; h$ F. S% [; N1 W- \
阻性消声器
- i3 |+ r3 a, }是在内部排气通过的管道周围填充吸声材料来吸收声能量达到消声目的的消声器。对中、高频消声效果好，单纯用作汽车排气消声器较少，通常与抗性消声器组合起来使用。7 g% }' K* Z; d) ]9 `
阻抗复合型消声器
9 Z( ~( `% s1 S是分别用抗性消声单元和吸声材料组合构成的消声器，它具有抗性、阻性消声器的共同特点。对低、中、高频噪声都有很好的消声效果。2 T- j  W. O2 ~- y# j
２、消声器的性能要求
; m' a, l4 x6 T+ c消声量+ ?$ K# Y4 y4 c- ^
大小以消声器的插入损失来评价。插入损失是指装消声器前后在消声器出口某固定点测量的排气声压级之差。* T" [  o# }# E* u! b' ]5 q! Z! |
D=L1-L26 Y7 \$ r) h9 g! S! }3 u2 _+ Y4 ?
式中：D——插入损失，dB/ \& k6 U: z, W3 ~+ ^' s9 r
L1——安装消声器前在某点测量的排气声压级，dB
. `  Y. M" }! n* H3 T) dL2——安装消声器后在某点测量的排气声压级，dB
  y; h& J) I$ s" s$ N& l/ I在实际测量时先测量不装消声器的排气噪声。按插入损失定义，为保证测量点位置不变，用一根同消声器等长、管径与消声器进气管相同的空管代替消声器。再测量装消声器时的排气声压级。" ~6 h* U' V: ^$ i
2 消声器功率损失/ _! c. R4 J7 E! s: U1 w
评价发动机额定功率点的功率损失比R的计算公式为：& V; ~' O% F" o. U& ?
R=（P1-P2）/P1×100%# D& V4 o1 b3 l; {6 j' L
式中：P1——不带消声器而带空气管时的发动机功率，KW1 s2 D: x5 R7 m) e3 ]- Q
P2——带消声器后发动机功率，KW
2 D" T9 m/ G/ R! P2 Y0 ?1 f功率损失比要求为：重型车R≤3%；中型车R≤5%；轻型车R≤6%。  E, M9 [8 c) b; Z
实际测量中，用直接测量消声器排气背压来评价消声器性能。货车柴油车一般为10Kpa。: m. h& q. l6 |8 S! {3 G# s8 ]
3 结构强度
7 U8 W( [3 d; k( B主要是指抗震性、密封性、抗回火性等。消声器台架试验中经20次试验后，消声器不出现咬口或焊接部位损坏。试验完毕后测量漏气量总和不超过200L/min，插入损失下降不大于3 dB，功率损失比增加不大于1.5%。+ i, X( u: i' _9 Q
３设计要点
7 ?% P( d6 w4 R& O6 F& Y6 G; l4 W: u1确定消声器的消声量
" z5 L% G9 J( B# R* v, g8 Y. p设计消声器时首先要确定降低排气噪声的目标值，即由发动机排气噪声大小，频谱特性和消声器所匹配车辆的噪声标准限值来决定消声器消声量大小。假设声源特性属线性声源，声衰减量L为：! @& g0 F" t3 j4 h  {4 Z' n+ c
L=10Lg(R2/R1) 0 I6 f4 u: ~5 ]( ~0 I
式中：R1——消声器出口处噪声限值点到声源点距离；5 W/ [6 `1 P4 L9 ^
R2——整车噪声限值测点到声源点距离。
; m  a( z. g) ^现以轻型汽车计算为例，已知整车车外加速行驶噪声限值La=84 dB, R1=0.5m（按消声器试验规范）, R2=7.5 m（按整车噪声试验规范），, n: k" ~. Q2 a* J# w- g: g
L=10 Lg(R2/R1)=10 Lg（7.5/0.5）=11.6 dB , G8 h8 ~* G4 G0 U! t4 `
消声器出口噪声限值Lm=L+La=95.6 dB
7 [& V5 V1 C( n7 f) {" P/ R6 n+ ?, z轻型车发动机排气声压级为120 dB，那么消声器的消声量应大于120-95.6=24.4 dB/ u3 B$ {6 l0 J9 _5 o3 d
2控制消声器出口气流速度" L: V% M( F$ ?+ f; w* N
当气流速度超过一定限值

通常，我们在消音器的实际设计中，大致分为吸收式、膨胀式、共鸣式及其组合。吸收式就是在消音器内部填入吸音材料；膨胀式就是利用气道断面变化使得气体因膨胀而使流速和压力减小从而减小声音；共鸣式就是利用开设一些小孔的内筒和外筒组成共鸣腔使声音发生共鸣从而减小声音。
8 R3 N# _+ y1 g) u, O$ a膨胀式的衰减值=10lg［1+1/4（m－１／ｍ）平方ｓｉｎ平方Ｋｌ］　（ｄＢ）
) ]5 N' B0 ^3 x* ^& N6 Tｍ：膨胀比（S2/S1）；, x' z3 F9 X4 h3 \
S1,S2：消音器入口及膨胀室的断面积；; p5 {, T& E( K: {$ T5 @7 _
K：2πf/c=ω/c9 o" H- p+ L, H# w: A
c:音速，340m/s;; [4 x$ x0 d$ E2 G
f:声源频率（Hz）6 D/ y2 @2 y5 T; `$ d. d
共鸣式的衰减值=10lg｛1+［(NGV)的开平方/2s/（f/F－F/f）］的平方｝
4 @" g; u5 N1 M) p; M; CG：A/(t+1.6r)   (cm)0 t; Q0 Y, v5 ?" L* d, l: j6 c+ k2 z
A:一个孔的面积（cm平方）( P3 z3 i( `8 ?5 ]! @: A, _
t:板厚（cm)3 @6 x5 n- E7 Z% E% B# {0 L8 ^& ^
r:小孔的半径（cm)
+ C! Q+ K( A+ O1 gs:内筒的断面积（cm平方）) Q6 {* b9 t/ v8 b7 Y3 f2 {
V:内外筒间的容积(cm立方）
9 O8 ~  u! r) f; {% ?: p+ vf:声源的频率（Hz）; C9 T! S. C6 a8 _
F：=c/2π×(NG/V)开平方