汽车排气消声器设计研究

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20 05年第 2期

车

辆

与动

力

技术

Ve il& P we e h o o y hce o r T c n lg

总第 9期 8

文章编号：10 4 8 2 0 0 0 4 0 0 9— 6 7( 0 5)2— 0 9— 4

汽车排气消声器设计研究宋艳冗，葛蕴珊，张宏波 (京理工大学机械与车辆工程学院，北京 10 8 )北 0 0 1

摘

要：基于管道声学理论，利用 A L公司的 B o软件建立排气消声器模型，进行某轿车的排气消声器改进设 V os t

计 .实验证明，这种设计方法能够充分考虑发动机排气气流对消声性能的影响，并可以在消声器设计过程中兼顾发动机的综合性能和消声器的消声性能，是排气消声器设计的理想方法 .关键词：噪声；消声器；插入损失中图分类号：T 4 3 4 K 1 . 7文献标识码：A

S ud n t hil h us u e sg t y o he Ve ce Ex a tM f r De i n lS ONG Ya—o g, nrn GE Yu—h n, ns a ZHANG n— o Ho g b

( c ol f c aia a dV hc l n ier g e igIs tt f eh oo,B in 0 0 1 hn ) S h o o h ncl n e iua E g ei,B in tueo c nlg Me r n n j ni T y e ig10 8,C ia j

Ab ta t Ba e n t e te r ff w u ta u t s. smu aig mo e fa muf ri sa l h d b — sr c: sd o h h oy o o d c o si l c i ltn d lo f e se tbi e y u l s sn h ig t e AVL BOOS T, a d i rv d d s n o ee h u tmuf ro a si lme td T ets e n mp o e e i ft x a s f e fa c ri mpe ne . h e tr— g h l s l e ty t a h i lt n meh d i b e t o sd rte u se d o fte g s f m h x a s ut tsi h tte smu ai to s a l o c n i e h n ta y f w o h a r s f o l o te e h u t muf ra d gv

te t n t oh te c mp e e sv e fr n e o n i e a d muf r I i n i e l f e n ie atn i o b t h o rh n ie p r ma c fe gn n fl . t s a d a l o o e meh d t e in muf r t o o d sg f e . l

Ke r s: n ie mu e; i s rin ls y wo d os; l f r n e t o s o

发动机排气噪声是汽车噪声的主要噪声源.对发动机排气噪声的控制，可以对噪声源本身采取措施，这需要从噪声源机理分析人手，采取相应对策，但这往往会影响到发动机其他方面的性能，因

型，在此基础上对消声器结构进行改进设计 .实验

证明，本文介绍的方法可以方便的考察更改消声器的结构对排气噪声的影响，达到消声器和发动机最佳匹配的目的 .

而需要综合考虑并进行大量的实验研究¨ .此外， 仅靠从噪声源本身采取措施，其降噪量也是很有限的.最有效、最简单的降噪措施是采用结构合理的排气消声器.1 1消声器模型 .

1数学模型

作者将发动机排气系统作为消声器的噪声源，利用 A L B ot件建立了发动机和排气系统模 V os软收稿日期：2 0 0 4—1—1 1 1

消声器内部结构复杂，包括管道、穿孔管、扩

作者简介：宋艳冗 (9 1,女，硕士生；葛蕴珊 (95一) 18一) 16,男，教授，博士生导师

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5 O

车辆与动力技术

20 0 5年

张室、共振室等部件，假设其内部气体流动为一维非定常流动，以一维流体动力学和管道声学为理论基础建立模型，基本方程可以写成如下形式：一 ++连续方程亚 p a t++“ +p “

发动机工作过程包括缸内燃烧和进排气系统换

气，都是以热力学第一定律为基础的，其数学描述如下： d m ) (“— 一 一

●一口+一 以 一

=。,

dPc.

dF Q+ 一

a Q

d B mBB B,

() 1

() 4

动量方程能量方程

十

塑+u

() 2

式中

m为缸内气体质量； c c P为缸内气体压力；“

为气体比内能；为曲轴转角；一。为缸内气体

p() 3

0塑

( k一1 P( ) q+u F)=0,

推活做功警为料成量∑ 动塞的；燃生热；警为 d —d缸壁热量损失； 为流出气体带走的焓值.

式中 P为密度；“为速度；F为管道截面，由于此处为刚性管道，因而：;p为压力；F为单 0

位气体质量上所受的摩擦力；0为音速；q为单位时间内，单位质量气体从管壁吸收的热量，q U :o(—T; ) 热系数.12 .发动机模型

2排气噪声计算和消声器设计为使发动机排气噪声在各种工况下都能得到有效的控制，试验测量了某轿车用汽油机安装空管时在各种转速下的排气噪声的倍频程频谱，如图 1所示.

为管壁温度；T为气体温度；为换

∞口\

鼷{缸、

图 1发动机排气噪声的倍频程频谱

以图 1排气噪声频谱外包络线为依据，并根据车外加速噪声限值标准，设计了如图 2所示的抗性消声器方案 1,并且在 A L B ot cut s中建立 V os A osc i消声器各扩张室模型.按照气体流动方向，方案 1

据能量叠加原理，可以求得消声器的合成插入损失.

I厂[]]厂二 r _—] I声源扩张室 ( )扩张室 1 a、2模型边界

消声器的第 1和第 2扩张室的进气管和排气管在扩张室的两侧，建立模型如图 3所示，而第 3和第 a4扩张室的进排气管在扩张室的同侧，模型如图 3 b

所示.取频率间隔为 1 z 0H,输出频率范围为 2 0~ 50 0H之间各频率的单扩张室插入损失，然后根 0 z

边界

( )扩张室 3 4模型 b、图 2消声器设计方案 1 图 3各扩张室模型

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第 2期

宋艳冗等：汽车排气消声器设计研究

考虑气体流动对消声器性能的影响，计算了发动机排气流量分别为 0 …… 此处隐藏：2783字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……