高性能抗性消声器优化设计分析

　　内燃机工作时产生的气动噪声、燃烧噪声和机械噪声等构成汽车的主要噪声源，其中以排气系统气动噪声最为突出，成为环境噪声污染的主要因素。关于汽车内燃机的排气噪声控制问题，最为简单、有效的降噪措施就是采用排气消声器。消声器的种类按消声原理大致分为阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器、微穿孔板消声器、耗散型及特殊消声器。由于抗性消声器是全金属结构，具有构造简单、耐高温、耐腐蚀，耐气流冲击、不会被废气中的炭灰微粒堵塞、成本低且寿命长等优点，再加之汽车内燃机的排气噪声主要以中、低频率为主，因此，目前汽车排气消声器大多采用抗性消声器。如何研制高效、低阻的抗性排气消声器是大家最为关心的问题，本文针对排气噪声的频率特性，系统介绍了消声器的评价指标、分类、消声原理和消声器优化设计理论，给出了如何优化设计高性能消声器的方法步骤。

　　1 排气噪声频率特性[3]

　　影响内燃机排气噪声的因素很多，比如汽缸压力、排气门的直径、发动机排气量等，但是最主要的影响因素是发动机转速和负荷。 利用发动机排气噪声频谱来确定不同频率下所需要取得的消声量是消声器设计中很重要的工作。 排气噪声频谱特性较为复杂，它主要包括排气压力脉动声、气流通过气门、气门座等处产生的涡流声、管道内气柱共振噪声、废弃喷注和冲击噪声等。

　　排气噪声主要是以低频为主， 并且包含高次谐波噪声及其他噪声。 低频噪声是由于内燃机每一缸的排气门开启时，气缸内燃气突然以高速喷出，气流冲击到排气管道内气门附近，使其产生压力剧变而形成压力波，从而激发出噪声。忧郁各气缸排气相位一定，因而这是一种周期性噪声，而且是一种低频噪声。 低频噪声与发动机点火频率相同，且 f=zn60τ

　　式中：z———内燃机气缸数；

　　n———内燃机转速，r/min；

　　τ———行程系数。

　　2 抗性消声器基本原理

　　抗性消声器与阻性消声器的消声原理是不同的，它不直接吸收声能，而是利用管道上突变的界面或旁接共振腔，使沿管道传播的某些频率声波，在突变的界面处发生反射、干涉等现象，从而达到消声的目的。 抗性消声器具有良好的中、低频率的消声特性，而且能在高温、高速、脉动气流条件下工作。适用于汽车、拖拉机、空压机、排气口管道的消声。抗性消声器的种类很多，常见的主要有扩张室消声器、共振腔消声器和干涉消声器等。[1]

　　2.1 扩张室消声器