排气系统性能指标
排放
噪声
振动
功率损失
可靠性
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排气系统噪声源
机械噪声
发动机
尾管噪声
冲击噪声
辐射噪声
• 尾管空气噪声 • 振动噪声 • 辐射噪声 • 机械噪声
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消声器安装位置越靠近发动机消声效果越好，但 是通常在发动机附近由於受到空间的限制，很难 安装消声器，所以消声器通常安装得比较靠后。 对于二级消声器，通常前置消声器安装位置要求 尽可能靠近发动机排气口。
汽车消声器设计
北京绿创环保设备股份有限公司 汽车排气系统设计所 吴帮玉
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声学的基本概念
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目 录
1.声 压、声压示例、声压级、声强级、声功率级 2.声压级和声强级的比较 3.自由声场中的声压级 3.室内声场中的声压级和声功率级 4.声音的叠加及分贝的相加、相减 5.计权网络，A、B、C声级及A声级的计算
结构方面 不能影响通过高 度; 柔性联接: 波纹管/球面法兰 安装方便: 间隙保证>20mm; 油箱,运动件间保 证>50mm 螺栓板子尺寸; 氧传感器角度; 催化器距排气口 距离欧 II<1.5m;欧 III<1mm; 强度/刚度: 插管深度>5mm; 薄板压肋; 消声口/吊钩/支架 加保护; 共振/辐射噪声考 虑
排气系统总成在 正常工作条件下 使用 3 年或 6 万公 理;镀锌 NSS77h； 镀 ZrClNSS144h； 喷漆 NSS240h。
产品安全：防护 整车安全隔热防 火
催化器衬垫保 护; 消声器隔板/ 插 管牢固; 不得有虚焊;
维修方便： 适当地方加法 兰联接。 使用经济性： 阻力小油耗 低。
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汽车排气系统产品质量特性
性能
寿命
可靠性
安全性
经济性
功能方面 排气背压 〈50KPa； 插入损失：28dB； 整车定置噪声： 85dB； 整车通过噪声： 74dB； 气 流 速 度 ： 50-60m/s； 密封:30L/min 排气限值： HC： 0.2 CO：2.3NOX:0.15; 装载密度:>0.7 推力:<6mm/2000N 密封:不准漏气 标准: GB18352.3; GB1495; GB／T18377; QC/T630; QC/T631;
消声器设计过程
排气系统-初步设计:
汽车排气消声器是一种高温、高速的脉动气流噪声， 汽车排气消声器是一种高温、高速的脉动气流噪声，当发动机工作 气缸内的废气随排气口间断开闭而周期性地喷射到排气管内,它的声 时，气缸内的废气随排气口间断开闭而周期性地喷射到排气管内 它的声 源非常复杂。在系统设计时有如下要素需要考虑： 源非常复杂。在系统设计时有如下要素需要考虑：
零部件方面 材 料 :SUH409L/ SAID/45/20/10/3 04/ZG200-400/3 04 等 螺栓: M10/12X1.25 管壁厚:1.5 板厚: 0.5/0.6/0.8/1.0/1. 2/1.5/2 载体:堇青石 衬垫: 3100/4070/6200; 关键尺寸: 联接尺寸(法兰 角度/中心距/螺 栓垂直度/吊钩/ 支架等位置); 装配尺寸:共振 隔板无间隙
400 = SPL+20log10 r +10log10(4π ) ρ0c0
10log10 (4π 400 ) ≈ 11 ρ0c0
SPL = Lw − 20 log10 r − 11
在自由声场中，已知10m处的声压级为60dB,求100m处的声压级。40dB
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声音的叠加
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分贝的相减) 声压级的叠加(分贝的相减 分贝的相减
例：为测定某车间中一台机器的噪声大小，从声级计上测得声级为104dB, 当机器停止工作，测得背景噪声为100dB，求该机器噪声的实际大 小。解： 设有背景噪声时测得的噪声为LP ，背景噪声为LP1，机器 实际噪声级为LP2由题意可知 LP - LP1 =4dB 从图7-2中可查得∆LP = 2.2dB,因此该机器的实际噪声声级为： LP2 = LP -∆LP = 104dB-2.2dB = 101.8dB
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计权网络
计权网络实际上是一种电子滤波线路，是按照等响曲线所表示的人 耳对声音频率的响应而设计的。在声级计中一般都设计了A、B、C三条 计权网络，C计权网络是模拟等响曲线中100phon曲线而设计的。B计权 网络是对应模拟等响曲线中70phon曲线，A计权网络是模拟等响曲线中 40phon 40phon曲线而设计的，它对1000Hz以下的声音有较大的衰减。用A计权 1000Hz A 网络测量出来的噪声强度，与人耳对噪声的主观感觉比较接近，它也与 人耳听力损伤程度相对应，A声级的单位记作dB（A）或dBA。A声级在 噪声测量和评价中应用最为广泛。
= Ln + 10 log10 n
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声音叠加的例子 70dB+70dB+70dB+70dB+70dB=?
L = Ln + 10 log10 n = 70 + 10 log10 5 = 77 dB
一个人讲话为声压级60dB，一百个人 同时讲话声压级为? 80dB 60dB+70dB=? 60dB+65dB=?
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声 压
1.声压 声压:设体积元受声扰动后压强由 P0 改变为Pl ，则由声扰动产生
的逾量压强 ( 简称为逾压 ) 就称为声压。
p = p1 − p0
2.瞬间声压 :在已定时间间隔中最大的瞬间声压值称为峰 2.瞬间声压 值声压或巅值声压。 3.有效声压: 3.有效声压:在一定时间间隔中，瞬时声压对时间取均方 有效声压 根值称为有效声压
D=2
Q
πν
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管径与排气噪声关系
110 105 100
dB(A)
直径D=68mm
95 90 85 80 75 70
1000 2000 3000 4000 5000 6000
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班 rpm 直径D=62mm 直径D=56mm
消声器安装位置初步设计
操作方面 安装方便; 重量轻巧; 不得怠速 反复加油;
外观方面 表面防锈处理; 法兰发兰; 吊钩/螺栓镀 ZrCl; 不锈钢焊条/焊道喷 漆; 表面: 无划伤;无焊渣;焊道 均匀;焊高 3mm; 标识: 标识安主机厂要求; 标识清楚; 代码/批次号正确; 包装: 标识/数量/重量/强度 /运输安全/装卸方便
A声级的计算 声级的计算
人们在夜间对噪声比较敏感，近年来在等效连续 A 声级的基础上又提 出了昼夜等效 A 声级的概念来评价环境噪声。对于夜里 22 时起到次 日晨 6 时之间的声压级，作了附加 10dB的处理。昼夜等效 A 声级可 以表示为
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消声器质量特性
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p L = 20log10 = 2 0 lo g 1 0 pref
= 20 log 10 10 Ln /10 ∑
j =1 n
p ref
∑ 10
j =1
n
Ln / 1 0
p ref
当L1=L2=……=Ln时，上式就简化为：
= 20 log10 n *10 Ln / 20 = 20log10 10Ln / 20 +10log10 n
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声压级
1.人的耳朵有一个很“奇怪”的特点、当耳朵接收 到声振动以后，主观上产生的“响度感觉”并不 是正比于强度的绝对值，而是更近于与强度的对 数成正比。 2.声压级 声压级以符号 SPL 表示 声压级
pe SPL = 20 log10 (dB) pref
参考声压 p ref 一般取为 2 × 10 － 5 Pa
pe =
1 T 2 ∫0 p dt T
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声压示例
声压大小的典型例子： 声压大小的典型例子： 人耳对 1kHz 声音的可听阈 ( 即刚刚能觉察到 它存在时的声压 ) 约 2 × 10 － 5 Pa ；微风轻轻 吹动树叶的声音约 2 × 10 － 4 Pa ；在房间中的 高声谈话声〔相距 l m 处 ) 约 0.05Pa ～0.1Pa ； 交响乐演奏声 ( 相距 5m － 10 m 处 ) 约0.3Pa ； 飞机的强力发动机发出的声音 ( 相距 5m 处 ) 约 200Pa 。
参考声强 I ref 一般取 10 － 12 W ／ m 2 。这一数值是与考声压 2 × 10 － 5 Pa 相对应的声强 ( 计算时取空气的特性阻抗 400 N · s ／ m) ，这也是 1kHz 声音 的可听阈声强。
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声压级和声强级的比较
声压级与声强级数值上近于相等
如果在测量时条件恰好是 :
ρ0c0 = 400
则 SIL ＝ SPL ；对一般情况，声强级与声压级将相差一个修正项 ， 它通常是比较小的。
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自由声场中的声压级
在自由声场中，Lw为声源的声功率级，求距声源r米处的声压级Lp 。
pe2 w = 4π r 2 ρ0c0
w 4π r 2 pe2 400 Lw = 10log10 = 10log10 ( * 2 ) w0 ρ0c0 pref