消聲器的分類

陳建

摘 要：消聲器一般可歸納為四種類型，擴(kuò)張式消聲器、共振式消聲器、干涉式消聲器以及吸收式消聲器。

關(guān)鍵詞：消聲器；類型；結(jié)構(gòu)

排氣消聲器是現(xiàn)代汽車排氣系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，它的主要作用是將汽車在排放尾氣的過程中，將尾氣排放所造成的噪音降到最低級(jí)別。現(xiàn)在中國整體經(jīng)濟(jì)技術(shù)和科學(xué)技術(shù)水平發(fā)展到今天，可以說一些工藝水準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)到或接近國際的高水平，伴隨著中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、健康有序發(fā)展，也有很多機(jī)動(dòng)車開始進(jìn)入了我們的日常生活中，而此時(shí)，原來因?yàn)檐囕v的保有量并不是那么多，也沒有達(dá)到那么的飽和，所以并沒有暴露出機(jī)動(dòng)車輛由于過多地在馬路上行駛而產(chǎn)生的噪聲對(duì)在外界環(huán)境中工作和生活的人們所構(gòu)成的嚴(yán)重影響的問題，另一方面也對(duì)駕駛者和乘車人員的健康產(chǎn)生了直接的危害和不良后果。

因此，在我國現(xiàn)代的經(jīng)濟(jì)社會(huì)和社會(huì)生產(chǎn)力都不斷發(fā)展的過程中，如今的中國已非常重視環(huán)境污染和汽車排放噪聲對(duì)人們身體健康所帶來的巨大危害，所以今后伴隨著我國新的噪聲法規(guī)的出臺(tái)和日益加劇的能源類的危機(jī)，使得人們不得不更早地、更將重視對(duì)待噪聲污染和節(jié)約能源的問題，所以對(duì)繼續(xù)研究消聲器性能提高的問題，就變得更加有意義和更加迫切了。

一、消聲器的類型

首先我們來了解和掌握一下消聲器的總體分類。消聲器按常用的類型可以分為擴(kuò)張式、吸收式、共振式以及干涉式等幾種抗性消聲器，接下來我們依次介紹一下：

1.擴(kuò)張式消聲器。擴(kuò)張式消聲器的工作原理是利用管道橫截面處橫截面積的突然放大或者突然的減少，造成汽車尾氣管道內(nèi)聲阻抗發(fā)生了突然的變化，從而令從排氣管中傳播的一些高、快頻率的排氣聲波，通過消聲器管道的變化來進(jìn)行逐漸降低噪聲的作用。它主要適用于中低頻率降噪的作用。

2.共振式消聲器。共振式消聲器的工作原理是利用物理學(xué)中的共振原理來降低排氣時(shí)所產(chǎn)生的噪聲，也就是當(dāng)從汽車排氣管道排放出的尾氣的聲波頻率達(dá)到了與共振消聲器共振腔中所固有的頻率一致的時(shí)候所產(chǎn)生的共振使其自然的抵消，使這一部分頻率的聲能由于與排氣管道的不斷摩擦成為熱能而消耗掉，所以達(dá)到降低噪聲效果。

3.干涉式消聲器。干涉式消聲器的工作原理是根據(jù)排氣管道聲波干涉的原理制作而成的。也就是制作有一定的結(jié)構(gòu)，讓兩個(gè)相位相反的聲波在消聲器中自由相遇，互相對(duì)抗，從而達(dá)到抵消彼此能量的和將排氣管道中噪聲降到最低的目的。干涉式消聲器運(yùn)用的范圍不是很廣，它適用于減少某單個(gè)突出的頻率的噪聲的降低過程，并且只有當(dāng)這個(gè)頻率保持在一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值不變的時(shí)候才有降低噪聲的作用。所以，對(duì)于范圍比較寬的噪聲，這種類型的降噪效果是無效的。因此干涉式的消聲器主要用作轉(zhuǎn)速的變化不是很大的發(fā)動(dòng)機(jī)，所以在汽車等要求轉(zhuǎn)速變化頻率較大的這樣的設(shè)備上并不采用這種方式來降低噪聲。所以，干涉式消聲器只適用于中低頻率降噪的效果比較合適，較高頻率的要稍遜一些。

4.吸收式消聲器。吸收式消聲器的工作原理主要是借助于安放在排氣管道管壁上的負(fù)責(zé)吸收聲音的材料（比如巖棉等）或者是為了吸聲而特制的排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)用來達(dá)到吸聲的效果。這種吸收式消聲器對(duì)中高段頻率排氣噪聲有較好的降低噪聲的效果，但對(duì)低頻率段的降低噪聲的效果比較一般，并且它的吸聲材料也極易被高溫的尾氣熔化掉，或被排放的尾氣中的碳煙、油污等堵塞而使消聲性能大幅降低。

二、消聲器的結(jié)構(gòu)

1.擴(kuò)張式消聲器結(jié)構(gòu)

擴(kuò)張式消聲器的結(jié)構(gòu)是抗性類型消聲器中使用的頻率比較高的結(jié)構(gòu)形式之一，也稱膨脹式消聲器。它的作用是利用管道橫截面處橫截面積的突然放大或者突然減少，造成汽車尾氣管道內(nèi)聲阻抗的大小發(fā)生了突然的變化，從而令從排氣管中傳播的一些高、快頻率的排氣聲波能夠通過消聲器管道的橫截面大小的變化來逐漸降低聲音。擴(kuò)張式消聲器主要由管和室兩種基本部分組成，其最常用的、最基礎(chǔ)的類型是單節(jié)擴(kuò)張式排氣消聲器。

汽車的尾氣在排放過程中在管道中傳播時(shí)，橫截面積的突然變大或者突然變小都會(huì)使傳播過來的噪聲降低，從而也使管道中透射的能量逐漸降低下來。

2.共振式消聲器結(jié)構(gòu)

共振式消聲器也是現(xiàn)在汽車行業(yè)里運(yùn)用的領(lǐng)域比較多的一種類型，它的結(jié)構(gòu)主要就是由一段設(shè)計(jì)有一定數(shù)量的通道同通道外一個(gè)密閉的空腔體相連而組合成的一個(gè)共振的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，那么這個(gè)共振式消聲器基本上也是通過共振吸聲特性的一種運(yùn)用，其最根本的原理為亥姆霍茲的共振器。聯(lián)通的通道內(nèi)的小孔中純?cè)谟锌諝庵諝庵愃朴谄嚢l(fā)動(dòng)機(jī)里的活塞，管道里密閉的腔室就像是空氣的彈簧，它們組成了一個(gè)比較完整的主要用于共振的一個(gè)結(jié)構(gòu)。

3.干涉式消聲器結(jié)構(gòu)

干涉式消聲器的結(jié)構(gòu)是在共振式吸聲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上演化而來的，就是制作有一定結(jié)構(gòu)的部件，然后讓兩個(gè)相位相反的尾氣排放聲波在排氣消聲器中自由地遇見，互相對(duì)抗從而抵消的作用，最終達(dá)到將排氣管道中噪聲降低的目的。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在細(xì)小的金屬板面上鉆許多小的透孔，這些透孔主要作用是：當(dāng)由排氣管道排放出來的熱氣體流過這些微小的透孔時(shí)，通過流經(jīng)透孔而產(chǎn)生的摩擦來降低汽車排放尾氣的流動(dòng)速度，從而達(dá)到衰減汽車尾氣流動(dòng)速度的目的，進(jìn)而達(dá)到降低汽車尾氣排放噪聲的效果。一般將所設(shè)計(jì)的透孔的直徑定為1 mm以下，這是由于盡量要加寬吸收尾氣的頻率的范圍，透孔在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)做到孔徑盡可能地小一些。

4.吸收式消聲器結(jié)構(gòu)

吸收式消聲器的結(jié)構(gòu)主要是一種利用一些制作好的吸聲材料而進(jìn)行吸收汽車排放尾氣的噪聲的一種消聲器，吸收式消聲器的降噪性能有點(diǎn)像活性炭的吸收過程。一般情況下，吸收式消聲器的結(jié)構(gòu)具有良好的中高頻段的汽車尾氣降噪的特點(diǎn)，因此對(duì)于那些經(jīng)常在低段頻率降噪的設(shè)備上使用效果會(huì)很一般。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉曉玲，張曉輝.消聲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噪聲的影響[J].四川工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1999.

[2]藍(lán)軍，杜海明.單腔擴(kuò)張式消聲器傳聲特性的有限元分析[J].小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車，2001，30（2）.

[3]季振林.直通穿孔管消聲器聲學(xué)性能計(jì)算及分析[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2005（6）.

[4]薛茂，王曉寧，趙曉丹.微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)計(jì)算及其應(yīng)用[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（9）.

編輯 段麗君