汽車消聲器設計方法與評價指標分析

摘要：由于社會的發展，對貨車的使用率也越來越高。然而貨車的使用會伴隨著噪音的產生，給城市居民帶來非常大的影響。為了能夠減少對居民的影響，設計消聲器是非常重要的。目前消聲器的設計仍不完善，對于消聲器原理的設想還停留在理論和試驗當中。對于傳統的消聲器，其具有不可忽視的弊端。而現今的計算機卻能夠有效避免消聲器設計的不足，本文通過對消聲器的設計方案進行研究，結合現代計算機的輔助設計，為汽車消聲器的設計提出幾點合理的建議。

關鍵詞：消聲器，設計，評價指標，分析

由于貨車在行駛的過程中會產生大量的噪音，給城市居民的生活帶來嚴重的影響。關于降低貨車行駛的噪音，我國的相關政府已經立法對汽車產生噪音進行限定。可見，減低貨車的噪音已經成為急需解決的主要問題。而關于汽車的消音工作，消音器是目前汽車最有效的消音手段之一，汽車消音器的設計方法和評價指標對于汽車消聲器的品質有著重要的影響，下面本文針對這一點進行詳細的分析介紹。

1.汽車消聲器設計方法

汽車消聲器主要分為幾個結構原理，分別是：氣體流動、傳熱、震動、發動機性能、結構等，通過這些結構原理，消聲器能夠很好地進行消聲作用，同時也具有較高的復雜性。對于傳統的消聲器設計方法主要分為幾點，分別是：理論、設計經驗、試驗三點。對于汽車當中形狀較為簡單的排氣系統，已經有了比較成熟的產品設計方法和設計理論。然而，這些設計方法是在理論的指導下進行的，因此缺乏實踐，在高負載、高頻率的情況下，會出現與現實比較大的誤差情況。

隨著科學技術的不斷發展，汽車的消聲器設計由過去的經驗設計逐漸轉向以CAE（計算機輔助工程）設計結合經驗設計，工作人員利用計算機的先進性以及先進的測試手段，對消聲器進行設計、制造和測試工作，讓消聲器能夠更好地投入工作。舉個例子，某些企業現在嘗試利用各種工具來建立消聲器性能計算模型，并進行排氣系統結構的設計，使用的工具包括：AVLBoost、GT-Power、LMSSysnoise等。再利用如AVL、BK或LMS等設備對消聲器的性能進行檢測。除此以外，對于一些結構模型較為簡單的方法（如傳遞矩陣法），則需要經驗豐富的技術人員進行控制，一般的技術人員往往會以為經驗不足而導致計算不準確。

需要注意的是，在汽車消聲器設計之前，設計人員一定要注意如何選擇消聲器輔助設計軟件，軟件選擇的好壞能夠直接影響到消聲器的設計。此外，設計人員還必須要注意到消聲器設計軟件本身的缺點，并進行克服，才能夠設計出符合相關要求的消聲器，否則反而會延長設計周期，降低消聲器的設計效率。因此，設計人員在進行消聲器設計的過程中，一定要使用專業化的計算機分析軟件進行分析，從而為消聲器軟件的開發和使用提供豐富的經驗。

2.消聲器的評價指標分析

人們通常會覺得，有時候汽車行駛的聲音并不是很大，但是卻給人非常煩躁的感覺，這是因為噪聲對人體的影響不僅僅跟聲音的強度有關，還與汽車的聲學頻率有關系，汽車的聲學頻率不一樣，給人的感覺也完全不一樣。關于消聲器的設計，目前主要考慮到的只是對汽車噪聲源進行降低，而沒有考慮到噪聲的聲學頻率特性。其實，對于消聲器的設計，不僅僅要考慮到噪聲源，對于噪聲的響度、尖銳度、粗糙度等各種聲音品質的指標也要進行控制。此外，除了要滿足消聲器良好的消聲性能時，設計人員對于消聲器的結構、強度、性能都要進行考慮檢測，檢測其是否達到規定標準。

目前國外對于消聲器性能指標主要有兩個，分別是：汽車的消聲量以及功率的損失。其中消聲量的評價指標指的是，汽車使用的傳聲損失和插入損失；而功率損失則使用損失比來進行評價，即關于消聲器的動力性能，設計人員經常使用壓力損失來進行評價。總的來說，對于汽車的消聲量和功率損失方面，主要是采用聲學性能和空氣動力性能來進行評價。聲學性能主要是通過采取汽車傳聲損失、末端降噪量等方式進行評價；空氣動力性能則主要是通過系數損失來進行表示。

除了這兩方面，設計人員還必須要從消聲器的結構性能方面進行評價。關于消聲器的結構性能主要指的是消聲器的外形、堅固、尺寸、壽命等方面。在進行結構的評價工作時，設計人員還應該對消聲器結構的運行速度、啟動等工況進行評價分析。

值得注意的是，消聲器性能的評價指標不能夠完全獨立于外，應該有所結合地進行評價。例如，設計人員對于阻性消聲器的評價，由于其“插入損失”和“傳聲損失”有所接近，在進行評價的時候可以互相借鑒、互相結合；又如抗性消聲器的評價，其“插入損失”比“傳聲損失”要低，因此需要分開進行評價。此外，消聲器的性能評價還要為檢測服務，便于檢測才是最好的評價方法。舉個例子，由于不同的評價指標具有不同的優勢和劣勢，因此也適用于不同的現場進行測量，這一點需要設計人員進行考慮。總的來說，高效的消聲器，其特性要求包括：消聲量較大，并附帶有良好的消聲頻率，對汽車氣流的阻力損失要降至最小，消聲器的結構要堅固耐用，便于設計人員的升級和加工，消聲器的隔熱墊、安裝托架和橡膠墊一定要具有可靠性。

3.汽車消聲器的綜合評價指數分析

汽車的消聲器不能夠使用單一的指標進行衡量，設計人員要對汽車消聲器的綜合性能進行客觀評價，需要通過不同的容積、插入損失、質量等方面進行評價，從而在工程實踐中具有重要的意義：第一，可以通過客觀的評價對新產品的開發進行指導，并對不同的設計方案進行選擇。第二，提高設計人員的開發能力。第三，為消聲器產品的綜合評價提供了程序語言，不斷促進產品的開發。本文對消聲器的綜合評價指標提出相關的公式：

消聲器的綜合評價指數為：ZR=L/VPG×100

比容消聲量為ZRV，單位容積的消聲量為：ZRV=L/V。

比重消聲量為ZRg，單位獲得的消聲量公式為：ZRp =IL/P。

以上的公式能夠使用CAE（計算機）進行分析，分析結果對消聲器設計有非常重要的幫助。

結束語

由于目前CAE分析結果還不能夠很好地仿真消聲器性能，但技術人員卻可以使用CAE分析，對消聲器設計方案進行選擇。在對消聲器性能分析的過程中，工作人員需要對消聲器性能的假設條件進行不斷修正，從而不斷地接近實際的工作條件，反應真實的消聲器性能。

消聲器的評價指標比較多，在進行測試之前，技術人員一定要對消聲器的各項指標進行完善。消聲器是汽車發動機的其中一部分，起到控制排氣噪音的作用。設計人員必須將其放在發動機系統當中進行研究，研究其外形、堅固、尺寸、壽命、運行速度、啟動等情況，從系統的角度進行研究，從而對整體進行把握。

參考文獻

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