汽车排气消音器容积设计方法

汽车排气消声器的设计与工艺二ΟΟ一年十二月汽车排气消声器的设计与工艺1表1.1 不同媒质中的声速第1章 有关的声学基本概念1.1 声波与噪声声的本质是物质的振动。

振动源的振动，通过介质（媒质）产生的振动，即声波，传到人耳引起对耳膜等的作用，使人感到声音。

声波（介质的振动）可以在固态、液态或气态介质中传播，介质的质点在其平衡位置附近振动，而介质并不传播出去，传播出去的只是声波。

声波每秒钟振动的次数，称为声频，以f 表示，单位为赫兹（Hz ），每秒振动一次为1Hz ，人耳可以感觉到的声频只在f=20~20000Hz 范围内。

声波在媒质中传播的速度称为声速，以C 表示，单位为米/秒，几种媒质中的声速如表1.1所示。

声音在空气中的传播速度随温度的变化为：C=C 0+0.6t 其中：C —声速C 0—在0℃时空气中的声速 t —空气中的温度（℃）同一声波的相邻波同相位点间的距离称为波长，以λ表示，它与频率f 及声速之间关系为：λ=C/f 单位为：米声波和其它波一样，可以产生反射、折射、绕射、干涉和共振等现象。

两个独立的声波同时传播时，相互间的现象是：一方面，各自保持其原有的频率、波速和传播方向不变，继续传播。

另一方面，传播介质的质点的振动，是两个波的合振动，称为声波的叠加。

由此，两个频率相同，相位差恒定，同向传播的声波产生的叠加，称为声波的干涉，该两个声波，称为相干波。

而两个振幅和频率相同的相干线，在同一直线上沿相反方向传播，产生的叠加称为驻波，其特点是在固定的空间合成波的零点（波节）和波幅最大点（波腹）。

两个频率不同，振动方向与相位无固定规律的声波，相互间在传播中，也使某些点振动加强或减弱，但其结果与没有相互作用时的情况相同，则这两个声波称为不相干波。

噪声是由大量频率不同的，一般都是不相干波的声波组成，其特点是振动的非周期性，表现为紊乱、断续的随机振动。

1.2 声的客观度量及频率（频程）1.2.1 媒质在声波的作用下，其中某些点的压力产生强弱变化，这种压力超过静压的值，称为声压，用p 表示，单位为：牛/米2，瞬时声压有正负变化，不能单纯相加，为了表示声压超过静压的程度，一般用有效声压表示，即用一定时间内瞬时声压的均方根值来表示，⎰=Tdt )t (p Tp 021(N/m 2)其中：p (t )——瞬时声压（N/m 2） T ——某时间间隔（s ）声波的传播，使声能也得以传播，在垂直于声波传播方向的单位面积上，单位时间内通过的声能，称为声强，以I 表示，单位为：w/m 2。

微型汽车排气消声器的设计与优化随着汽车产业的发展，越来越多的人选择购买汽车，但乘坐汽车时面临的一个普遍问题就是噪音。

汽车排气噪音是一种非常常见的噪音，因此，微型汽车排气消声器的设计与优化变得尤为重要。

本文将介绍如何设计和优化一个高效的微型汽车排气消声器。

首先，微型汽车排气消声器的主要设计目标是减少排气噪音和提高汽车引擎的性能。

为了实现这一目标，首先需要确定消声器的物理参数，包括长度、直径、材质和布局。

消声器的长度和直径必须满足一定的条件，以确保消声器能够吸收或反射来自排气管的声波能量。

材料会影响消声器的吸声能力，通常使用一些多孔材料或玻璃纤维等，以使消声器能够有效地吸收声波的能量。

消声器的布局应该避免排气管内的爆震并且要确保排气系统足够稳定。

其次，为了更好地优化消声器的设计，必须进行一系列的仿真实验，以测试各种设计参数的效果。

常见的优化方法通常是通过计算机模拟来测试消声器的表现。

消声器的性能和效果可以通过改变各种参数来进行评估和优化。

通过利用这些仿真实验，可以为消声器的最佳设计建立一个准确的模型。

最后，一旦模型被制作出来，就需要进行批量生产，以确保每个消声器都具有相同的吸声能力。

微型汽车排气消声器需要遵循一定的制造标准，并且需要进行严格的质量控制。

消声器的物理参数和吸声能力需要在大量生产之前进行测试，以确保每个消声器都是符合要求的。

在设计微型汽车排气消声器的过程中，有几个重要的点需要注意。

首先，需确保消声器具有良好的吸声能力，并减少排气系统的噪音。

其次，必须通过仿真实验进行优化和测试，并建立一个准确的模型。

最后，需要严格的质量控制和生产标准，以确保每个消声器都具有相同的吸声能力并且符合要求。

总之，设计和优化微型汽车排气消声器是一项关键的任务，涉及多个方面，需要经过认真的计划和测试。

然而，这个过程值得花费时间和精力，因为最终结果将对汽车的噪音控制和性能提高产生长远的积极影响。

除了上文中提到的设计和优化微型汽车排气消声器的基本内容，还有许多其他因素需要考虑。

轿车排气系统设计要点１.排气消声器容积一般为发动机排量的１０倍以上，不然达不到好的消声效果２.光有容积还不够，排气系统的扩张比还必须大于１５，即排气管的截面积必须小于主消截面积的１/１５，不然也达不到想要的效果３.排气管的直径随排量的不同而有粗细不同，一般１Ｌ左右的发动机管径在３５~３８左右，１.6Ｌ的约为４０或更大些，排量更大些的管子可能更大点，不过最大到５０吧（猜测）管子太小气流速度太大，阻力也大．而太大了也不大合适，相应的扩张比就小了，而且受空间制约．再者浪费材料.４.排气系统弹簧螺栓拧紧力矩一般为５０~７０５.消声器连接法兰最好能用球面法兰，可以适应各段排气管的相对转动而保持很好的密封．国标对排气系统的密封性要求为３０Ｌ／min，比较宽松点，做的好的一般都是１０Ｌ／min６.消声器的截面形桩最好做成筒形，加工简单经济实惠，截面构成的取消最好能保证倒角在５０以上，不然倒角太小废品率太高．７.排气管路应适当做长点以满足消声性能，不过转弯需圆滑，不能让气流阻滞．排气管弯曲半径一般为至少要大于管直径的１.５倍，不然也是废品多多．８．消声器壁后厚一般为０.８，管子壁厚也查不多，高档车管子能厚一点能达到１或者１.２mm９.消声器材质量一般选用中档的３.０４不锈刚，材料不太贵防锈效果还可以，排量２Ｌ以上的用的材料应该要好些，不过没有具体测过１０排气系统是一门复杂的系统，其严重影响整车的ＮＶＨ特性．设计排气系统的外形后应进行排气挂钩的设计．一般用的应该是ＭＳＣＮＡＳＴＲＡＮ软件．需要用到有限元分析．挂钩点设计好后，还需要进行车身对应挂钩点的声学灵敏性设计，这个就更专业了。

至今不会，也不知道咋分析．设计好这２个以后还需要对各橡胶吊挂的刚度进行计算，根据整车的间隙要求设计合理的大小和刚度直．（1）-吊挂位置安排要考虑整个排气系统,和扰性节(长度,刚度等)放置位置很有关系（2）-那些小孔很多是用来排水的,壳体两层的时候，排水孔用来排除积水，防锈效果好。

消声器及排气管的设计消声器及排气管的设计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。

１、消声器的主要结构形式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1抗性消声器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。

阻性消声器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。

阻抗复合型消声器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、消声器的性能要求消声量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。

D=L1-L2式中：D——插入损失，dBL1——安装消声器前在某点测量的排气声压级，dBL2——安装消声器后在某点测量的排气声压级，dB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。

2 消声器功率损失评价发动机额定功率点的功率损失比R的计算公式为：R=（P1-P2）/P1×100%式中：P1——不带消声器而带空气管时的发动机功率，KWP2——带消声器后发动机功率，KW功率损失比要求为：重型车R≤3%；中型车R≤5%；轻型车R≤6%。

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。

排气系统排气系统的主要作用是降低排气噪声，防止排气泄漏，保持排气畅通，特别是排气系的阻力非常重要，如果阻力过大，将引起发动机输出功率降低，油耗增加，自由加速烟度过大，有害排放物增多，整车加速也将受到影响，因此对排气系统的结构设计应给予足够重视。

发动机排气压力一般为0.3~0.5Mpa ，温度为500℃~700℃，这表明排气具有一定的能量，同时由于排气具有间歇性，在排气管内引起排气压力的脉动。

若将发动机排气直接排放到大气中必将产生强烈的噪音。

排气消声器是具有吸声衬里或特殊形式的气流管道，它是通过逐渐降低排气压力和衰减排气脉动，使排气能量消耗殆尽。

它不但要满足车辆噪声的要求，又要满足排气阻力的要求，还要满足消耗功率尽可能少的要求。

因此，消声器的设计很重要。

1.排气消声器容积的选择方法（一）：美国Nelson 消声器公司推荐消声器容积计算公式式中：从公式中可以看出，消声器容积与发动机排量成正比。

方法（二）：方法（三）：根据实验，一般消声器的大小为发动机排量的3-5倍，客车不同于轿车，有较大空间布置消声器，因此，消声器可选择较大尺寸，在此我们可以选择消声器为发动机排量的5倍。

还有几种计算消声器容积的方法，在此不一一列举。

值越大消声器级别越高可取修正系数发动机排量，冲程数缸数发动机转速消声器容积Q Q V i r n V st ,,62,L.min /,-------τ）（L V *)A A A (st 321++=V2. 排气流量的计算Q=（b T +273）ψi Q /（s T +273） 式中：b T ——排气温度，℃；s T ——进气温度，℃；ψ——取0.98i Q ——进气流量3. 排气管径的计算排气管的直径为d ，则排气管的截面积为：排气气流的速度为v ，则根据实验要求，一般要求排气速度在70—90m/s ，从而求得排气管直径。

进而，选择接漏合适的消声器。

4. 排气管长度的计算（1）发动机基频噪声的计算实验中发现，随着尾管长度的增加，消声器的截止频率移向低频区域，消声效果也增加。

消声器及排气管的设计消声器及排气管的设计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。

１、消声器的主要结构形式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1抗性消声器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。

阻性消声器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。

阻抗复合型消声器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、消声器的性能要求消声量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。

D=L1-L2式中：D——插入损失，dBL1——安装消声器前在某点测量的排气声压级，dBL2——安装消声器后在某点测量的排气声压级，dB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。

2 消声器功率损失评价发动机额定功率点的功率损失比R的计算公式为：R=（P1-P2）/P1×100%式中：P1——不带消声器而带空气管时的发动机功率，KWP2——带消声器后发动机功率，KW功率损失比要求为：重型车R≤3%；中型车R≤5%；轻型车R≤6%。

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。

汽车消声器设计方法与评价指标分析摘要：由于社会的发展，对货车的使用率也越来越高。

然而货车的使用会伴随着噪音的产生，给城市居民带来非常大的影响。

为了能够减少对居民的影响，设计消声器是非常重要的。

目前消声器的设计仍不完善，对于消声器原理的设想还停留在理论和试验当中。

对于传统的消声器，其具有不可忽视的弊端。

而现今的计算机却能够有效避免消声器设计的不足，本文通过对消声器的设计方案进行研究，结合现代计算机的辅助设计，为汽车消声器的设计提出几点合理的建议。

关键词：消声器，设计，评价指标，分析由于货车在行驶的过程中会产生大量的噪音，给城市居民的生活带来严重的影响。

关于降低货车行驶的噪音，我国的相关政府已经立法对汽车产生噪音进行限定。

可见，减低货车的噪音已经成为急需解决的主要问题。

而关于汽车的消音工作，消音器是目前汽车最有效的消音手段之一，汽车消音器的设计方法和评价指标对于汽车消声器的品质有着重要的影响，下面本文针对这一点进行详细的分析介绍。

1. 汽车消声器设计方法汽车消声器主要分为几个结构原理，分别是：气体流动、传热、震动、发动机性能、结构等，通过这些结构原理，消声器能够很好地进行消声作用，同时也具有较高的复杂性。

对于传统的消声器设计方法主要分为几点，分别是：理论、设计经验、试验三点。

对于汽车当中形状较为简单的排气系统，已经有了比较成熟的产品设计方法和设计理论。

然而，这些设计方法是在理论的指导下进行的，因此缺乏实践，在高负载、高频率的情况下，会出现与现实比较大的误差情况。

随着科学技术的不断发展，汽车的消声器设计由过去的经验设计逐渐转向以CAE（计算机辅助工程）设计结合经验设计，工作人员利用计算机的先进性以及先进的测试手段，对消声器进行设计、制造和测试工作，让消声器能够更好地投入工作。

举个例子，某些企业现在尝试利用各种工具来建立消声器性能计算模型，并进行排气系统结构的设计，使用的工具包括：A VLBoost、GT-Power、LMSSysnoise等。

排气消声系统设计技术规目录一、主题与适用围1、主题2、适用围二、排气消声系统的总称说明及功用三、设计应用1、设计规则和输入2、设计参数的设定2.1 尺寸及重量2.2 排气背压2.3 功率损失比2.4 净化效率2.5 加速行驶车外噪声2.6 插入损失及传递函数2.6.1 插入损失2.6.2 传递函数2.7 尾管噪声2.8 定置噪声2.9 振动3、系统及零部件的设计3.1 系统布置3.1.1 布置原则3.1.2 间隙要求3.1.3 吊钩位置的选取3.1.4 氧传感器孔的布置3.2 消声器的容积确定3.3 排气管径的选取3.4 消声器3.4.1 消声器的截面形状 3.4.2 消声器部结构3.5 补偿器3.5.1 波纹管3.5.2 球形连接3.6 橡胶吊环3.7 隔热部件3.8 材料选择3.8.1 排气管、消声器组件3.8.2 消声器外壳体四、参考文献列表一、主题与适用围1、主题:本指南规定了与汽车发动机相匹配的排气消声系统的系统匹配，零部件设计。

2、适用围:本指南适用于装汽油M1、N1类车的排气消声系统设计。

二、排气消声系统的总成说明及功用排气系统包括排气歧管、排气管、排气净化装置、排气消声装置、隔热部件、弹性吊块等。

一般地，排气系统具有以下一些功用：(1) 引导发动机排气，使各缸废气顺畅的排出；(2) 由于排气门的开闭与活塞往复运动的影响，排气气流呈脉动形式，排气门打开时存在一定的压力，具有一定的能量，气体排出时会产生强烈的排气噪声，气体和声波在管道中摩擦也会产生噪声,因此在排气系统装有排气消声器来降低排气噪声；(3) 降低排气污染物CO,HC,NOX 等的含量，达到排气净化的作用；典型的排气消声系统如图1所示：图1三、设计应用1、设计规则和输入:1.1 排气系统能很好的将废气顺畅排出，满足发动机的排气背压，功率损失比的要求。

1.2 排气系统设计能满足现行中华人民国法规要求，具体如下：QC/T57－1993 汽车匀速行使车噪声测量方法GB16170－1996 汽车定置噪声限制QC/T631－1999 汽车排气消声器技术条件QC/T630－1999 汽车排气消声器性能试验方法GB1495－2002 汽车加速行使车外噪声限值及测量方法QC/T58－93 汽车加速行使车外噪声测量方法GB18352 轻型汽车污染物排放限值及测量方法GB14365-93 声学机动车辆定置噪声测量方法GB/T4759-95 燃机排气消声器测量方法1.3 排气系统零部件必须能经受1000℃的高温要求以及气流冲击，并保证排气系统可靠性达到10万公里或者三年(先到者为准)的要求，并要求在三包期插入损失不得减少6dB(A)以上，功率损失不得增加3%以上。

目录1 概述 (1)1.1 任务来源 (1)1.2 排气系统简介 (1)1.3 计算目的 (1)1.4 排气系统设计的输入条件 (1)2. 消声器的计算 (2)2.1 消声器容积的理论计算 (2)2.2 消声器容积的确定 (5)2.3 消声器的扩张比的计算 (5)2.4 计算结果 (5)3 总结 (5)参考文献 (6)1 概述1.1 任务来源根据双方确认的设计依据和要求，其发动机附件各系统按照公司相关部门的设计标准及要求对发动机排气系统进行设计与校核。

1.2 排气系统简介排气系统由排气管、三元催化器、消声器等部分组成，其作用是降低排气噪音、防止排气漏气、保持正常排气、降低有害物质的排放，从而达到汽车正常运行，保护环境。

结构型式如图1所示：图1 排气系统的结构图1.3 计算目的通过计算确定消声器容积及扩张比。

1.4 排气系统设计的输入条件排气系统设计的输入条件见表1。

表1 排气系统设计输入条件2. 消声器的计算2.1 消声器容积的理论计算消声器容积估算： 1）第一种算法： i1000V n St ⋅⋅⋅⋅=τQ V (2-1)式中：V ——消声器容积，L ； n ——发动机最高转速，r/min ； i ——气缸数；τ——冲程数；V——发动机排量，L；stQ——有关消声效果的修正系数。

各值为：n＝6000 r/mini＝4τ＝4V＝1.498 LstQ＝2～6，可取2～6，对消声器要求越高时值应越大，本车取6。

算出结果得：V=13.482 L2）第二种算法：V=(A1+A2+A3)•V st（2-2）式中：V——消声器容积；A1——插入损失修正系数；A2——增压机型修正系数；A3——汽车适应系数；V st——发动机排量。

修正系数选择范围如下：表2 消声器容积参数其中各值为：1A ＝3 2A ＝3 3A ＝2 st V ＝1.498L将上述各值代入表达式得： V ＝11.984L 3）另外一种经验算法：st V V ∂＝ (2-3) 式中：V ——消声器容积 ，L ；stV ——发动机排量，L ；∂——经验系数。

机动车辆消声器的尺寸与重量优化机动车辆的消声器是保障车辆行驶过程中减少噪音产生的重要部件。

针对机动车辆消声器的尺寸和重量，优化设计是提高车辆性能和驾驶舒适度的关键要素。

本文将探讨机动车辆消声器尺寸与重量优化的相关措施与技术。

一、尺寸优化机动车辆消声器的尺寸优化是保证车辆减噪性能和排放标准合规的重要步骤。

下面介绍几种常用的尺寸优化措施。

1. 减小消声器的长度消声器的长度与内部空气流动路径相关，对消声效果有一定影响。

通过优化内部构造，可以减小机动车辆消声器的长度，从而减小车辆整体尺寸。

例如，采用复合材料或陶瓷材料制造消声器，可以在保证消声效果的同时减小尺寸，实现车辆整体轻量化。

2. 改变消声器的形状传统的消声器通常采用圆柱形状，但通过改变形状可以改善消声效果和减小尺寸。

例如，采用锥形或扇形的消声器可以增加内部空气流动的相对速度，提高消声效果，并使消声器在车辆上的布置更加灵活。

3. 使用多腔室设计多腔室设计是一种有效的尺寸优化方案，它将消声器分为若干个腔室，每个腔室有不同的工作频率范围。

通过调整每个腔室的参数，可以优化消声器的消声性能。

这种设计可以减小整体尺寸，并增强消声器在低频和高频噪音控制方面的效果。

二、重量优化机动车辆消声器的重量优化是为了减小车辆整体负荷和燃油消耗。

以下是几种常见的重量优化措施。

1. 材料选择选择轻质且耐高温的材料可以有效降低消声器的重量。

铝合金和镁合金等金属材料具有较高的强度和轻量化特性，是重量优化的理想选择。

同时，新型复合材料的应用也可以减小消声器的重量。

例如，玻璃纤维和碳纤维复合材料具有优异的强度和轻量化特性。

2. 结构优化通过优化消声器的结构设计，可以减小不必要的材料用量。

设计合理的内部结构，例如蜂窝状结构或隔板设计，可以增强消声效果，同时减轻重量。

另外，利用计算机模拟和有限元分析等工具，可以优化消声器的结构参数，达到更好的重量优化效果。

3. 制造工艺优化制造工艺的优化对减小消声器的重量具有重要作用。

排气系统排气系统的主要作用是降低排气噪声，防止排气泄漏，保持排气畅通，特别是排气系的阻力非常重要，如果阻力过大，将引起发动机输出功率降低，油耗增加，自由加速烟度过大，有害排放物增多，整车加速也将受到影响，因此对排气系统的结构设计应给予足够重视。

发动机排气压力一般为0.3~0.5Mpa ，温度为500℃~700℃，这表明排气具有一定的能量，同时由于排气具有间歇性，在排气管内引起排气压力的脉动。

若将发动机排气直接排放到大气中必将产生强烈的噪音。

排气消声器是具有吸声衬里或特殊形式的气流管道，它是通过逐渐降低排气压力和衰减排气脉动，使排气能量消耗殆尽。

它不但要满足车辆噪声的要求，又要满足排气阻力的要求，还要满足消耗功率尽可能少的要求。

因此，消声器的设计很重要。

1.排气消声器容积的选择方法（一）：美国Nelson 消声器公司推荐消声器容积计算公式式中：从公式中可以看出，消声器容积与发动机排量成正比。

方法（二）：方法（三）：根据实验，一般消声器的大小为发动机排量的3-5倍，客车不同于轿车，有较大空间布置消声器，因此，消声器可选择较大尺寸，在此我们可以选择消声器为发动机排量的5倍。

还有几种计算消声器容积的方法，在此不一一列举。

值越大消声器级别越高可取修正系数发动机排量，冲程数缸数发动机转速消声器容积Q Q V i r n V st ,,62,L.min /,-------τ）（L V *)A A A (st 321++=V2. 排气流量的计算Q=（b T +273）ψi Q /（s T +273） 式中：b T ——排气温度，℃；s T ——进气温度，℃；ψ——取0.98i Q ——进气流量3. 排气管径的计算排气管的直径为d ，则排气管的截面积为：排气气流的速度为v ，则根据实验要求，一般要求排气速度在70—90m/s ，从而求得排气管直径。

进而，选择接漏合适的消声器。

4. 排气管长度的计算（1）发动机基频噪声的计算实验中发现，随着尾管长度的增加，消声器的截止频率移向低频区域，消声效果也增加。

排气消声系统设计技术规范目录一、主题与合用范围1、主题2、合用范围二、排气消声系统的总称说明及功用三、设计应用1、设计规则和输入2、设计参数的设定2.1尺寸及重量2.2排气背压2.3功率损失比2.4净化效率2.5加快行驶车外噪声2.6插入损失及传达函数插入损失传达函数2.7尾管噪声2.8定置噪声2.9振动3 、系统及零零件的设计3.1系统部署部署原则空隙要求吊钩地点的选用氧传感器孔的部署3.2消声器的容积确立3.3排气管径的选用3.4消声器消声器的截面形状消声器内部结构3.5赔偿器涟漪管球形连结3.6橡胶吊环3.7隔热零件3.8资料选择排气管、消声器内组件消声器外壳体四、参照文件列表一、主题与合用范围1 、主题 :本指南规定了与汽车发动机相般配的排气消声系统的系统般配，零零件设计。

2 、合用范围 :本指南合用于装汽油 M1 、N1 类车的排气消声系统设计。

二、排气消声系统的总成说明及功用排气系统包含排气歧管、排气管、排气净化妆置、排气消声装置、隔热零件、弹性吊块等。

一般地，排气系统拥有以下一些功用：(1)指引发动机排气，使各缸废气顺畅的排出；(2)因为排气门的开闭与活塞来去运动的影响，排气气流呈脉动形式，排气门翻开时存在必定的压力，拥有必定的能量，气体排出时会产生激烈的排气噪声，气体和声波在管道中摩擦也会产生噪声 ,所以在排气系统装有排气消声器来降低排气噪声；(3)降低排气污染物 CO,HC,NOX 等的含量，达到排气净化的作用；典型的排气消声系统如图 1 所示：图1三、设计应用1 、设计规则和输入 :1.1排气系统能很好的将废气顺畅排出，知足发动机的排气背压，功率损失比的要求。

1.2排气系统设计能知足现行中华人民共和国法例要求，详细以下：QC/T57－1993汽车匀速履行车内噪声丈量方法GB16170－1996汽车定置噪声限制QC/T631－1999汽车排气消声器技术条件QC/T630－1999汽车排气消声器性能试验方法GB1495 －2002汽车加快履行车外噪声限值及丈量方法QC/T58－93汽车加快履行车外噪声丈量方法GB18352轻型汽车污染物排放限值及丈量方法GB14365-93声学灵活车辆定置噪声丈量方法GB/T4759-95内燃机排气消声器丈量方法1.3排气系统零零件一定能经受1000 ℃的高温要求以及气流冲击，并保证排气系统靠谱性达到 10 万公里或许三年 (先到者为准 )的要求，并要求在三包期内插入损失不得减少 6dB(A) 以上，功率损失不得增添3% 以上。

汽车排气消音器容积设计方法
关键词:排气消音器容积设计,消音器容积,消音器容积确定,消音器容积计算方法,消音器容积大小,消音器容积计算方法,排气消音器设计技巧,音器设计方案,声学目标与背压目标,噪音与背压
目前,排气消音器容积设计有几种不同的方法,但是基本跟发动机排量、气缸数、压缩比、是否涡轮增压和噪音目标值有关。

本文列举目前世界上主流的几种容积设计方法,并对几种方法进行对比,给出一个基本的结论。

结论:
1随着轿车NVH品质的不断提高,对排气噪音的要求也越来越高,传统的消音器容积经验
设计经验方法已经不能满足噪音目标值要求。

2解决途径:(1提高消音系数经验值(2-5;(2提高消音器声学性能设计水平
一般是两个方法并行;但如果总布置容积有限的情况下,一般只能采用第二种方法。

轿车排气系统设计要点
1.消声器容积一般为发动机排量的10倍。

2.排气系统的扩张比必须大于15，即排气管的截面积必须小于主消声器截面
积的1/15。

3.排气管的直径随排量的不同选取，1L的发动机，排气管径在35~38左右，
1.6L的管径在40左右，排量越大，管径相应增大，最大管径选取（50猜测），
管子太小，气流速度太大，阻力大。

相反管子太大，相应的扩张比减小了，会受空间限制，造成材料浪费。

4.排气系统弹簧螺栓扭紧力一般为50~70.
5.消声器连接最好用球法兰，可以适应各段排气管的相对转动而保持很好的密
封，国际队排气系统密封性要求为30L/min,要求好的，一般在10L/min。

6.消声器的截面积最好做成筒形，加工简单实惠，截面构成的倒角在50以上，
倒角太小，废品率太高。

7.排气管路应适当做长，保证消声性能，转角需圆滑不能让气流阻滞，，排气
管弯曲半径一般为至少大于管直径的1.5倍，不然废品率高。

8.消声器壁厚一般为0.8，稍好的为1或者1.2。

9.消声器材料选取中档3.04不锈钢，材料价格便宜防锈效果满足要求，排量
2L材料应选取更好。

10.排气系统影响整车NVH特性。

消声器容积计算经验上取发动机排量的8-10倍，而美国康明斯公司推荐的经验值:消声器的容量一般为发动机排量的6倍左右；而日本日野株式会社推荐的值是：消声器的容量一般为发动机排量的5～6倍左右，可以根据消声器在整车上的布置选择合适的容积，一般考虑噪音的情况下，消声器容积越大越好，但在空间利用和成本上，在满足使用的情况下越小越好。

排气消声器的容量计算，目前行业里还没有一个确切的计算方法。

我们通常采用美国NELSON公司的推荐标准:
V =Q×n×Vst×/1000×(τ×i）1/2`
式中：V---消声器容积；
n---发动机额定转速，
r/min；/
i---缸数；/
τ--冲程数；
Vst--发动机排量，
Q---修正系数，一般取2～6（对消声效果要求越高，Q值越大）
此公式在汽车设计手册中也可以查到。

X收稿日期:2008-11-13作者简介:朱义坤(1982)),男,硕士研究生,主要从事发动机C AE 、N V H 研究.汽车排气消声器匹配设计方法X朱义坤,王德伦(重庆工学院重庆汽车学院,重庆 400050)摘要:对某一款轿车,采用一种新的消声器匹配设计方法进行方案改进设计.该方法使用目前比较先进的噪声频谱采集分析的硬件和仿真软件G T 2po wer.并将仿真结果和试验结果进行对比.对比结果表明:这种方法具有先进、高效的工程实用性.关 键 词:消声器;G T 2po w er;匹配设计中图分类号:TK413.47文献标识码:A文章编号:1671-0924(2009)02-0021-06Design Method of Vehicle MufflerZ HU Yi 2kun,WA N G De 2lun(Cho ngqi ng Institute of Auto mo bile,Chongqing Insti tute o f Technolog y,Cho ngqing 400050,China)Abstract:In view of an exhaust muffler of the car,this paper improves its design according to a ne w matching design method for muf flers.This method takes f ull advantage of the more advanced hardware fa 2cilities and software of the noise spectrum acquisition and one 2dimensional nonlinear CFD simulation soft 2ware G T 2pow er.C omparing the simulation results with test results,this paper concludes that this method is advanced and efficient in the process of muffler design.Key words:muf fler;G T 2po wer;matc hing design 随着汽车工业的发展,汽车保有量持续增加.在给我们的生活带来方便的同时也带来了很多负面影响,比如汽车尾气中的CO,HC,NO x 对大气环境造成污染,对臭氧层等的破坏导致温室效应,还有汽车噪声对人们生活及身体造成的影响等.因此,全球各大汽车制造商都非常重视汽车的NV H (noise vibration and harshness)性能,而排气噪声是汽车中最主要的噪声,甚至比发动机本体噪声高出10~15dB(A).加装排气消声器是降低排气噪声最有效、最直接的措施.因此,设计一种消声性能良好的排气消声器对于降低整车噪声、提高整车舒适性至关重要.然而,目前国内企业对于排气消声器的设计还是以经验设计为主.这种设计方法通常需要经过设计y 试制y 试验y 改进设计y 试制y 试验等二次或多次循环,完善设计后才能定型投产,设计周期长、成本高.利用目前比较先进的噪声频谱采集分析硬件设施、配套分析软件和一维非线性CFD 仿真软件第23卷 第2期Vol.23 No.2重庆工学院学报(自然科学)Journal of Chongqing Institute of Technology(Natural Science)2009年2月Feb.2009G T 2power 进行排气消声器的设计,极大地提高了效率.同时,在G T 2pow er 中,通过对消声器模型添加分析模块,进行传递损失分析;将发动机模型与消声器模型进行耦合仿真和插入损失分析.通过分析比较仿真结果发现问题,为改进设计提供指导,可显著减少改进和试制的次数,缩短了设计周期,节约了成本.1 直管噪声的采集及分析本文中所有试验均是在半消声室的条件下,利用FC2000发动机自动测控系统做D A468Q 的台架试验.此系统主要由FC2010测控仪、FC2020数据采集系统、FC2210智能油耗变送器、FC2310角行程油门执行器、FC2030四参数大屏幕显示器、G W/C W 系列电涡流测功机、FC2000系统软件组成.用与消声器等长的直管代替消声器,来测试发动机的直管排气噪声.利用Head 测试系统(数据采集前端为Head Disc6,软件采用Head ArtemiS 7.00)来采集D A468Q 发动机直管的排气噪声频谱图.试验过程严格遵照几个标准:¹5内燃机排气消声器测量方法6GB/T 4759)1995;º5汽车排气消声器性能试验方法6QC/T 630)1999;»5汽车排气消声器技术条件6QC/T 631)1999.发动机油门全开时,分别测量6000,5500,5000,4500,4000,3500,3000,2500,2000,1500r/min 和怠速的A 计权声级噪声和发动机性能参数.通过软件的分析处理,得到了直管排气噪声的频谱(如图1所示).同时,通过台架试验也得到了建模所需参考的部分发动机结构参数(如表1所示)和关键的外特性试验数据(如表2所示).表1 发动机建模所需的结构参数发动机的特征参数缸数4压缩比9.7发火顺序1)3)4)2气缸排列(直列或V 型)直列冲程数4气缸几何参数缸径68活塞冲程74连杆长度112燃烧室部分的活塞表面积3988mm 2燃烧室部分的气缸头表面积3237mm 2排气系统管路中所有的部件的几何尺寸,包括长度、直径、容积、表面粗糙度、材料等参数排气歧管长度:1#:424mm 、2#:353m m 、3#:294mm 、4#:267m m,内径<29mm,出口直径<33mm,材料:铸铁喷油器喷油器的个数4在管路中的位置(汽油机)安装在进气歧管上空燃比(汽油机)14.7B 1排气门气门直径进气:<256;排气:<22.6表2 关键的发动机外特性试验数据功率净功率50kW(6000r/min)有效扭矩净扭矩87N #m(3500~4500r/min)图1 1000~6000r/min D A468Q 直管排气噪声频谱22重庆工学院学报2 加装原消声器噪声的采集及分析用同样的方法对加装原消声器的排气尾管噪声进行了采集,得到了加装原消声器时排气噪声的频谱(如图2所示),1000~6000r/min 几种不同工况下的噪声频谱(如图3所示).由图2a)可以得出,在154.7Hz 存在共振峰值,在580~630Hz 存在峰值.从图2b)可以得到,发动机在1135,1533和2338r/min 时存在峰值.图2 D A468Q 加装原消声器的排气噪声频谱图3 D A 468Q 加装原消声器在1000~6000r/min 几种工况下的排气噪声频谱23朱义坤,等:汽车排气消声器匹配设计方法3 改进方案的提出及试验验证通过对原消声器方案的噪声频谱进行分析,得到了原消声器存在峰值的频率及频段.依据经验,通过改变主消声器结构的方式来提高消声器的消声量.整个排气系统的布置及结构如图4所示.图4 排气系统的结构3.1 主消声器的三维结构设计利用G T 2power 中专门为消声器设计的图形化前处理程序M uffler 设计主消声器的三维结构(如图5所示),此程序包含在G T 2S UI TE 的用户截面内.该前处理程序包括了消声器的各种零部件数学模型,如壳体、直管、弯管、重叠管、多孔管、吸声材料及隔板等,用户可以在图形界面下很方便地建立消声器复杂形状的三维网格.主要对原消声器以下几个方面进行改进:1)取消进口管的阻性吸声材料,减少穿孔的长度和孔数.孔径、孔数、穿孔长度分别由原消声器的3.5mm,460,161.5mm,改为3mm,96,34mm.穿孔位置的改变如图5所示.2)将第1进气管的直径由45mm 改为42mm,其出口直径改为22.8mm.3)取消一个隔板,取消中间的插入管,在2个隔板上打通孔径、孔数,直径分别为7mm,25,50mm 的穿孔板.4)更改消声器出口管的穿孔位置及穿孔数等.分2部分穿孔,孔径、孔数、穿孔长度分别为3mm,162,54.4mm 和3mm,357,52.2mm.图5 主消声器的三维结构3.2 传递损失计算模型将设计好的主消声器改进方案三维图形转换为*.dat 格式,导入前处理程序G T 2ISE 中,生成了G T 2power 关键模型.通过在其中添加扬声器End 2Flow Speaker 模块和传递损失计算模块Acoust 2TransLoss.扬声器EndFlo wSpeaker 模块能够产生一个随机的白噪声,用其作为分析消声器的声源.传递损失计算模块AcoustTransL oss 是采用Chung 和Blaser 的理论和方法在4个外置麦克风之间通过自相关谱和互相关谱得到声功率级之差.由于不对发动机工况进行运算,因而计算速度快,同时还可以对声源的激发频率进行设置,以验证消声结构对不同声波频率段的通过性.得到改进方案的传递损失计算模型和插入损失计算模型,分别如图6和图7所示.图6 主消声器的传递损失计算模型24重庆工学院学报图7 消声器的传递损失计算模型3.3 结果比较3.3.1 传递损失比较改善主消声器的结构,进行仿真分析,得到改进后的消声器的传递损失曲线,利用后处理模块G T 2post 将其与原消声器的传递损失进行比较,可以看出改进后对消声性能的影响.原消声与改进消声器的传递损失比较曲线如图8所示.图8 主消声器的原方案与改进方案的传递损失曲线比较从图8可以看出,改进后的消声器对整个低频段的传递损失有很大的提高.同时也注意到,高频段的传递损失有所下降,但这部分属于高频段的噪声,由于还有前消,可以通过填充吸声材料、增加前消长度、提高穿孔率等措施来提高其传递损失.3.3.2 插入损失比较运行图7所示的插入损失计算模型.此模型将发动机模型与消声器模型进行耦合和联合仿真.通过运行模型,得到了发动机加装原消声器和改进后消声器的插入损失曲线,将两者的仿真结果进行比较,如图9所示.图9 发动机加装原消声器与新消声器的插入损失比较从图9可以看出,加装改进后的消声器的插入损失明显大于原消声器的插入损失,说明改进方案是合理的.3.4 试验验证将改进后的方案做成样件,安装到发动机的排气系统中,做台架试验,按照前面相同的测试方法及规范,采集其频谱数据,得到改进方案的排气噪声频谱(如图10所示).将改进后的方案与原方案的试验结果进行比较,得到了两者的排气噪声倍频程图的比较曲线图(如图11所示).可以看出,对整个转速范围内的排气噪声都有了一定程度的改善,说明改进方案是合理有效的.25朱义坤,等:汽车排气消声器匹配设计方法图10改进方案的排气噪声频谱图11 改进方案与原方案排气噪声倍频程图的比较3.5 小结由直管噪声试验,方案改进设计、试验验证对比,得出匹配方法的工作流程为:1)做直管噪声试验.采集排气噪声的频谱图,然后分析频谱图确定降噪指标、各频段中心频率等.2)依据原方案的结构提出新的改进方案.对整个消声器的腔体、穿孔管的穿孔率、容积等做了必要的改进.此过程充分利用G T 2S UITE 软件所提供的各项模块,用M uffler 画图,用G T 2pow er 计算分析传递损失和插入损失,再根据需要去调整参数.3)做出样件进行试验验证.反复几次上述过程,直至符合标准,达到满意的降噪效果.5 结束语最终台架试验表明,改进后的发动机的排气噪声得到了明显的改善.这验证了该方法是一种快速有效的消声器设计方法.同时,还需要做发动机与消声器的匹配,其中试验验证是最重要的环节,最好是整车的验证,以整车加速通过测试出的噪声结果作为依据来校正模型.参考文献:[1] 马大猷.噪声控制学[M].北京:科学出版社,1987.[2] 何渝生.汽车噪声控制[M].北京:机械工业出版社,1999.[3] 顾柏良.汽车工程手册#试验篇[M].北京:人民交通出版社,2001.[4] 谢田峰,金国栋,钟绍华.G T 2pow er 在内燃机排气消声器设计中的应用[J].内燃机,2003(1):12-14.[5] G T 2PO W ER TU TORIA L version 6.1.Gamma Technolo gy[M].[S.l.]:[s.n.],2004.(责任编辑 陈 松)26重庆工学院学报。