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消音器基本原理以及构成

2022-04-26
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消音器基本原理及结构组成。

消声器是指具有噪声传播的气流管道,可使用带吸声衬里的管道和弯头,或使用截面积突然变化和其他声阻不连续的管道,使管道内的噪声衰减或反射。

大多数人知道,少数人知道。

说到声波,就要说明它产生的机制:我们需要简单介绍一下声音。

声音的三个要素是:声源、传播和接收。传播依赖于空气、水、钢管等媒体;声源是刺激媒体振动的物体,如发动机排放废气,排气管振动;耳朵是接收装置。

媒体振动会产生分子的稀疏区域和密集区域,这通常被称为声波(类似于水波)。相邻分子密集区域(或稀疏区域,可将手放在消音器出口区域,感觉压力间歇性增加和减小,大密集区域,小稀疏区域)距离决定声波频率,距离越长,声音频率越低(低音),距离越短,声音频率越高(高音)。在GT分析中,排气噪声频率一般不超过1000赫兹(噪声频率超过1000赫兹GT精度下降),低于100赫兹可视为低音,100至300赫兹可视为中音,高于300赫兹属于高音,不同于正常音乐低中高音划分。声音的大小用分贝表示。人们的正常演讲声音约为60~70分贝,F1赛车声音可达到10~10分贝。

噪声的原因。

首先,了解发动机是如何工作的。常见的四冲程发动机有四个工作环节:1-进气、2-压缩、3-点火和4-排气。在相邻的两个排气过程中,还有另外三个工作环节,因此排气管中的气体压力是不连续的,不连续的气体压力导致气体分子的稀疏和密集区域,这与上述声音产生机制相同。

排气声波的特点。

排气声波分为两部分:一部分与发动机的周期性旋转有关,称为阶级声;另一部分是尾气流动,然后排放到空气中,称为气流声,改装排气追求的迷人声波是阶级声。为了突出阶级声音,需要减少气流声音,通常的方法是使用吸声棉吸声,加厚排气尾管,降低排气流速,从而减少气流声音。

阶级声可分为许多部分。根据发动机气缸的不同,阶级声的名称也不同。例如,4缸机对应2阶、4阶和6阶,6缸机分为3阶、6阶和9阶。专业排气声设计通常通过专业设备记录和分析排气声,获得彩色频谱图。以4缸机排气声波彩色频谱图为例:

蓝色代表声音小,红色代表声音大,横轴方向为声音频率,纵轴方向为发动机转速。图中的黄色斑点是气流声,如1200至1500赫兹的排气声波段。图中50至450赫兹区间的斜线代表阶次声。个明显的斜线是2阶;第二个是4阶,等等。一般来说,低声和强大的排气声波集中在前两个阶(即2阶和4阶)。高清脆的排气声波集中在更高的阶段(6、8、10、12甚至更高)。

如何控制排气声波?

消声器主要用于调节排气声波。根据工作原理,消声器可分为阻力、阻力和复合型。

阻力消声器:工作原理是使用吸声棉来吸收声音。顾名思义,阻碍声音是通过在消声器中填充多空吸声材料,将声能转化为内部能量,消耗这部分能量,但对高频消声效果好,对低频消声效果差。为什么是这样?可以认为高频可以消除大部分,低频较少,效果不好。我认为如果阻碍了低频部分,可以添加更多的消声棉,当然,消声棉的添加是有限的。常见于中间消声器和尾部直接消声器,阻力消声器主要在中高频工作。

抗性消声器:顾名思义,抗性消声器主要由隔板和膨胀室组成,以消除不同波动和阻力原理的抗性消声器(也称为反射)。一般消声器有三个不同大小的膨胀室。利用废气在这些腔室内反射,相互干扰(摩擦),达到消声效果。对中低频噪声的抑制效果非常明显。结构不连续,声音反射在这些不连续的结构中,以降低声音。抗性消声器主要在中低频工作。

复合消声器:作为阻力和阻力消声器的组合,可以实现全频段降噪。然而,大多数人经常混合气流和声音,认为改变气流方向可以改变声音,这是不完全正确的。例如,简单的例子是,由于吸声棉的阻挡,大多数气流沿着内管流动,而一些声音可以很容易地通过内管上的孔穿透到吸声棉被中。如果阻力消声器的外壳直径增加到足够大,气流方向仍然沿着内管流动,但基本上所有的声音都会被吸声棉吸收,所以即使直接排放,也可以消除一定的噪音。

排气共振分为两种,一种是声音共振(也称为共振),另一种是振动共振。排气管的振动是由发动机运行产生的振动(可称为声源)引起的。波纹管可以安装在连接处,以减少传输到中后部的振动,这相当于弹簧减震系统。合理设计的波纹管可以减少沿排气管传播的大部分振动。

任何物体都有固定的振动频率,排气管也不例外。此外,物体各部分的振动尺寸也有规律,有些地方的振动总是很小,有些地方的振动总是很大。当我们在方程式中固定消音器时,我们也应该找到正确的位置,不要放在振动较大的地方(如FSCC赛车的前后仓库),也可以在排气管和消音器之间安装波纹管,以减少振动频率,并改变排气管的固有振动频率。排气噪声的振动将被放大,并通过框架驱动车辆振动。当两个振动函数的频率相同时,振幅将叠加,因此振动将被放大。因此,在安装消音器时也应找到合适的位置。

声音共振是振动传播所需的媒介。振动共振是由发动机振动与排气管结构固有特性一致引起的。排气声波传播介质为空气,因此声音共振是由发动机的排气声波与排气管中的空气固有特性一致引起的。排气声波在传播过程中会在排气管中形成驻波,这与排气管不同位置振动的振动量不同。由于驻波的存在,排气管中声音的大小也因位置不同而不同。通常,声音的点和位置因声音频率的不同而不同。例如,驻波1的声音点在两个消音器的中间,而驻波2的频率是驻波1的两倍。当发动机的排气声波频率与连接管的驻波频率一致时,就会产生声音共振。同样的共振意味着振动将被放大。


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