XX型摩托车消声器性能分析与改进

　　XX型摩托车在国内深受用户欢迎车,具有很强的市场竞争力,但在启动加速时感觉声响稍差,即声品质不尽如人意,为此,本文对该摩托车消声器的结构进行了声学分析,对各主要消声结构的消声量和消声频带进行了估算,并针对目前所测的噪声数据提出了改进方案,改进后对样品的测试结果及主观实验表明:其声音品质有了明显的改善。

　　1 消声器结构

　　XX摩托车消声器的内部结构及相关尺寸如图1所示。

　　由图1可以看出,该消声器外壳由圆锥管YZG、圆柱管YG及尾端WD三部分组成,其内部由与排气管相连接的g1管及其横隔板b1、内圆锥管gz、横隔板b2、b3、b4、b5及收缩管g2-g3、g4-g5和g6组成,其中横隔板b1带有12个直径3mm的开孔,圆锥管gz开有40个直径12 mm的壁孔,横隔板b2上有52个直径5 mm的通孔,圆柱管YG的内径为92 mm。

　　2 声学结构分析与消声量估算

　　由图1可以看出,内圆锥管gz和外圆锥管YZG及圆柱管YG之间形成腔室q1,从而构成共振式消声器,横隔板b2、b3、b4和b5将消声器后半部分成q2、q3和q4三个腔室,由腔室q2、g2-g3管和腔室q4组成第一级扩张式消声器,q4、g4-g5管和腔室3构成第二级扩张式消声器,q3、g6管和室外空间构成第三极扩张式消声器,而b2是一个开孔的横隔板,也可以看成是具有一定消声性能的抗性结构。各消声器的消声量和消声频带估算如下。

　　2.1 共振式消声器

　　根据圆锥角及所给几何尺寸,可计算出腔室q1的容积为V1=560@103mm3。

　　内圆锥gz壁孔每孔传导率为

　　其中d为壁孔直径, l0为孔径有效长度。由于孔心距较大,故总的传导率GT=nG=426.8 mm。因此,共振频率

　　对于以fr为中心频率的倍频带(上下限频率分别为1 068Hz, 2 136Hz),其消声量为

　　LNR=10lg[1+2K2] =10.7 dB

　　其中K=GTV1/2S=2.33为引入参数,S为园锥管gz的等效面积,其值为

　　S =Pd2/4=P(90+32)2/2/4 = 3 117 mm2

　　该共振消声器的特性如图2所示。

　　2.2 扩张式消声器

　　第一级扩张消声器由腔室q2、g2-g3管和腔室q4组成,腔室直径即为圆柱管YG的内径,故其截面积S0=Pd20/4=6 647.6 mm2,收缩管g2-g3的内径为20 mm,所以,S2=S3=Pd22/4=314.2 mm2,因此,其扩张比其最大消声量约为

　　L1NRmax= 20lgs02-6=14.6 dB

　　由于g2-g3管的长度均为11.8 mm,因此其最大消声频率f1max及通过频率f1min分别为

　　同理,可估算出第二级和第三级扩张消声器的消声量L2NR,L3NR及最大消声频率f2max,f3max如表1所示。

　　三级扩张式消声器特性曲线如图3所示,其组合特性曲线如图4所示。