(2)排气噪声控制对策

(2)排气噪声控制对策

1)降低气流汇合部的噪声。气流汇合部位噪声的产生原因是脉冲压力在合流处的突然释放和脉冲同相干涉而产生的冲击,使声压增加而产生噪声。

解决这一问题的方法,是使合流部位的脉冲干涉压力衰减。可以在合流部位插入其上开有小孔的隔板,这样脉冲压力就可以平缓释放,防止压力急剧变动。

2)降低消声器放射噪声。消声器放射噪声是消声器内部的传播噪声通过消声器外壁向外辐射的噪声。脉冲压力在消声器内部释放,产生急剧的压力变动,激励外壁产生共鸣噪声。噪声的频率因消声器壁面积和形状的不同而不同,一般被视为异响。

另外,消声器的截面形状对放射噪声的影响很大。如果条件许可,应尽可能将截面做成圆形。不得不使用扁平形状的消声器时,通常会在消声器的外筒上添加吸声材料。为了提高外筒的面刚度,可以调整消声器内部隔板的间距、在隔板上加筋等方法,这些方法也是成本最低的。

3)降低排放噪声。当发动机气缸内的气体爆发时,排气管内会产生空气柱共鸣。特别是低转速范围、100Hz以下频率成分更容易发生,有必要设计一个大容量的低频共鸣腔,其容量占主消声器容量的一半左右。为了协调低频和中频、高频降噪措施,计算可以隔断排气系气柱共鸣的副消声器位置、主消声器的尾管长度,保证各个驻波的模态不重叠。另外,为了抑制驻波,在副消声器内部填充吸声材料。更新的设计案例中,使用了内部填充吸声材料的无反射管来制作排气管。

根据在较宽范围内对驻波的控制,从低频到高频都能实现有效果的消声。实际应用中,对排气管的弯曲、直径、内部多孔管的耐热性、长度、成本等因素进行设计。在排气系统中不仅对调整驻波有利,对异响、放射噪声、气流噪声等都有降低的效果。

4)降低气流噪声。气流噪声是指消声器的尾管后端传出来的高频噪声(800~5kHz),对车外噪声的贡献量非常高。(https://www.daowen.com)

气流噪声是因排气系统主消声器内部的气流分离、乱流而产生的2次成分,可以采用的解决措施是确保不产生乱流即整流。另外,气流噪声的大小与气流速度有紧密的关系,扩大管径可以降低气流速度,还可以在消声器出口管处配置同心状吸声材料以直接消去高频成分噪声。

图7-8所示为采取上述消声措施的消声器构造。在图中,入口管处的吸声材料是为了消去高频异响,入口管的出口导入扩张室,与其同轴设置的管与低频共鸣腔连通,气流流入从扩张室返回来的管中。为了降低此时管内的发动机噪声,采用了喇叭形设计方案。从这个管中向下一个腔室导入并扩张,在这个腔室内有多个开有小孔的管,并用隔板进行整流,最终从喇叭形出口管排出。在出口管上也配置有同轴的吸声材料,具有消除气流噪声的作用。在出口端,为了降低气流喷射噪声,也做成了扩张型喇叭口。

图示

图7-8 改进消声器构造

今后这些技术还会向最优化、最合理的方向发展,与ANC等先进技术的组合应用,以进一步提高排气管的消声能力。