排氣系統(tǒng)消聲器設計技術規(guī)范標準詳

排氣消聲系統(tǒng)設計技術規(guī)范一、 主題與適用范圍1、 主題2、 適用范圍二、 排氣消聲系統(tǒng)的總稱說明及功用三、 設計應用1、 設計規(guī)則和輸入2、 設計參數(shù)的設定2.1尺寸及重量2.2排氣背壓2.3功率損失比2.4凈化效率2.5加速行駛車外噪聲2.6插入損失及傳遞函數(shù)插入損失傳遞函數(shù)尾管噪聲定置噪聲振動3、系統(tǒng)及零部件的設計系統(tǒng)布置3.1.1布置原則3.1.2間隙要求3.1.3吊鉤位置的選取3.1.4氧傳感器孔的布置3.2 消聲器的容積確定3.3排氣管徑的選取3.4消聲器消聲器的截面形狀消聲器內(nèi)部結構3.5補償器波紋管球形連接橡膠吊環(huán)隔熱部件3.8材料選擇排氣管、消聲器內(nèi)組件消聲器外殼體四、參考文獻列表一、 主題與適用范圍1、 主題:本指南規(guī)定了與汽車發(fā)動機相匹配的排氣消聲系統(tǒng)的系統(tǒng)匹配，零部件設計。2、 適用范圍：本指南適用于裝汽油MlN1類車的排氣消聲系統(tǒng)設計。二、 排氣消聲系統(tǒng)的總成說明及功用排氣系統(tǒng)包括排氣歧管、排氣管、排氣凈化裝置、排氣消聲裝置、隔熱部件、彈性吊塊等。一般地，排氣系統(tǒng)具有以下一些功用：引導發(fā)動機排氣，使各缸廢氣順暢的排出；由于排氣門的開閉與活塞往復運動的影響，排氣氣流呈脈動形式，排氣門打開時存在一定的壓力，具有一定的能量，氣體排出時會產(chǎn)生強烈的排氣噪聲，氣體和聲波在管道中摩擦也會產(chǎn)生噪聲，因此在排氣系統(tǒng)裝有排氣消聲器來降低排氣噪聲；降低排氣污染物CO,HC,NOX等的含量，達到排氣凈化的作用；典型的排氣消聲系統(tǒng)如圖1所示：圖1三、設計應用1、設計規(guī)則和輸入：1.1排氣系統(tǒng)能很好的將廢氣順暢排出，滿足發(fā)動機的排氣背壓，功率損失比的要求。1.2排氣系統(tǒng)設計能滿足現(xiàn)行中華人民共和國法規(guī)要求，具體如下:QC/T57-1993汽車勻速行使車內(nèi)噪聲測量方法GB16170—1996汽車定置噪聲限制QC/T631—1999汽車排氣消聲器技術條件QC/T630—1999汽車排氣消聲器性能試驗方法GB1495-2002汽車加速行使車外噪聲限值及測量方法QC/T58—93汽車加速行使車外噪聲測量方法GB18352輕型汽車污染物排放限值及測量方法GB14365-93聲學機動車輛定置噪聲測量方法GB/T4759-95內(nèi)燃機排氣消聲器測量方法1.3排氣系統(tǒng)零部件必須能經(jīng)受1000C的高溫要求以及氣流沖擊，并保證排氣系統(tǒng)可靠性達到10萬公里或者三年（先到者為準）的要求，并要求在三包期內(nèi)插入損失不得減少6dB（A）以上，功率損失不得增加3刎上。1.4排氣系統(tǒng)必須滿足顧客對噪聲的要求，在整個頻率范圍內(nèi)應有足夠的消聲量，同時力求避免產(chǎn)生氣流再生噪聲。1.5消聲器在滿足消聲量的前提下要體積小，重量輕，便于安裝和維修，有一個較好的價格性能比。除消聲器幾何尺寸和管路走向應符合裝車的要求外，消聲器的尾管應美觀大方，表面裝飾應與車的總體造型相協(xié)調(diào)。2、設計參數(shù)的設定2.1尺寸及重量尺寸和重量需根據(jù)產(chǎn)品所要達到的性能要求以及底盤空間位置來確定，但是在滿足性能要求的基礎上，做到盡量小為最好。2.2排氣背壓排氣背壓指發(fā)動機裝上整套排氣系統(tǒng)后，按 QC/T524-1999設定測點測得的壓強（離發(fā)動機排氣歧管出口或渦輪增壓器出口下游75m處，在排氣連接管里測量，測壓頭與管內(nèi)壁齊平，誤差不大于士0.2kPa）。排氣背壓越高，排氣阻力越大，充氣效率也就越低，發(fā)動機功率、扭矩損失也越大。一般來說，考慮到發(fā)動機的功率和扭矩要求，會對排氣系統(tǒng)提出一個具體的排氣背壓要求。對自然吸氣發(fā)動機，排氣背壓一般設定在30士5kPa。對增壓發(fā)動機，排氣背壓一般設定在40士10kPa。一般認為消聲器的壓力損失由兩部分構成：一是局部壓力損失；二是管壁沿程摩擦阻力損失，兩者都是由于流體運動時克服粘性切應力作功引起的。局部阻力損失發(fā)生在消聲器內(nèi)收縮、擴張等截面突變的地方，大小取決于

局部結構型式、管道直徑和氣流速度，與消聲器截面擴張比有關，即 m=s2/s1＜沿程阻力損失發(fā)生在消聲器管道壁面，其大小取決于管壁粗糙度及氣流速度V的大小，而管道直徑和氣流速度是密切相關的，所以管徑的選取至關重要。所以，通常排氣系統(tǒng)應該盡可能地設計成簡單的走向，而避免過度彎曲的形狀。2.3功率損失比消聲器的功率損失比是發(fā)動機在標定工況下，使用消聲器前后的發(fā)動機功率的差值和沒有使用消聲器時功率值的百分比。Y=[（P1-P2）/P1]X100%對于丫值，QC/T631—1999《汽車排氣消聲器技術條件》規(guī)定為＜8%，我們一般設定為＜5%。2.4凈化效率根據(jù)尾氣排放標準的要求，一般要求排氣系統(tǒng)對發(fā)動機排氣的凈化率（凈化前后排氣的污染物HC、CONOx含量之比）要求在90%以上。2.5加速行駛車外噪聲汽車加速行駛車外噪聲需滿足現(xiàn)行中華人民共和國的法規(guī)規(guī)定要求，其具體測量方法和限值見GB149A2002《汽車加速行使車外噪聲限值及測量方法》和QC/T58—93《汽車加速行使車外噪聲測量方法》。汽車加速行使車外噪聲是一個整車噪聲衡量標準，影響汽車加速行使車外噪聲的因素主要有三 /四個：發(fā)動機本體噪聲，進氣系統(tǒng)噪聲、排氣系統(tǒng)噪聲和車胎 -路面摩擦噪聲，并且將來車胎-路面摩擦噪聲會越來越重要。各系統(tǒng)在滿足各自的要求的基礎上盡量做到更好的噪聲水平?，F(xiàn)行標準規(guī)定2005.1月以后生產(chǎn)的M類汽車加速行駛車外噪聲限值是74dB(A)，以下幾點要特別說明：1、M1類汽車如果裝用直噴式柴油機，其限值增加 1dB(A);2、 對于越野汽車，其最大總質(zhì)量大于2t，如果額定功率v150kW限值增加1dB(A)，如果額定功率>150kVy限值增加2dB(A)。3、M1類汽車，變速箱前進檔多于四個， P>140kWP/GVM>75kW/t，并且用第三檔測試時其尾端出線的速度大于61km/h,其限值增加1dB(A)通過噪聲在汽車產(chǎn)品開發(fā)中非常重要，針對不同的市場，要達到不同的通過噪聲標準，所以在產(chǎn)品概念設計階段就必須要確定通過噪聲的目標值。同時還要考慮到未來幾年的規(guī)定變化，這方面可參照歐美法規(guī)，歐共體的標準是最嚴格的，不遠的將來汽車通過噪聲標準可能為71dB(A)。2.6插入損失以及傳遞函數(shù)：插入損失：消聲器的插入損失為裝置消聲器前后，通過排氣口輻射聲功率級 (或者聲壓級)之差。D=L1-L2對于D直，由于各發(fā)動機的噪聲水平以及整車類型不同，所以插入損失的目標值也不同。QC/T631 —1999《汽車排氣消聲器技術條件》規(guī)定為>28dB,JB/T5081-91《中小功率柴油機消聲器技術條件》規(guī)定功率損失在小于 5%寸，插入損失應>25dB我們要求在發(fā)動機各個轉(zhuǎn)速下的插入損失均大于 32dBo與傳遞損失只考慮消音元件本身不同，插入損失是考慮一個系統(tǒng)。也就是說除了消音元件本身外，插入損失還包括了聲源和出聲口 (如進氣口和排氣尾管)的聲學特征，因此這種方法是描述整個系統(tǒng)消音效果的最佳表達方式。262傳遞函數(shù)：排氣系統(tǒng)傳遞函數(shù)是指空氣介質(zhì)傳播所引起的聲功率的差值，傳遞損失沒有包括聲源和管道終結端的聲學特性，它只與自身的結構有關。在評價單個消音元件的消音效果或者初步評估系統(tǒng)的消音性能時，通常用傳遞損失。傳遞損失是評價消音元件消音效果最簡單的一種方法，具體測量方法如下：圖2排氣系統(tǒng)由排氣管，畐葉肖聲器、主消聲器組成，如果有三元催化器，貝S應該同時帶上；激勵體聲源（能發(fā)出頻率為20Hz—20000HZ勺聲源）放置于排氣管的入口端，并用橡膠管與排氣管相連。參考麥克風放置與前端橡膠管上，并在內(nèi)部接受體聲源發(fā)出的聲功率級 ；接收麥克風放置于消聲器的尾部，接收經(jīng)過排氣系統(tǒng)傳遞后的聲功率級 ；對于傳遞函數(shù)的目標值，根據(jù)整車對噪聲水平的要求，其設定值也不相同，一般的，我們設定按圖3:

圖3圖中紅線為傳遞損失的限值，在每個頻率下的傳遞函數(shù)的值均在紅線下部根據(jù)整車的噪聲水平和發(fā)動機的類型不同，可對該紅線位置進行調(diào)整。2.7尾管噪聲（三檔節(jié)氣門全開加速）排氣系統(tǒng)尾管噪聲是衡量排氣系統(tǒng)消聲效果的一個主要性能指標。尾管噪聲的測量方法見圖4:尾管噪聲的目標設定如下:在急加速和急減速的情況下，整車載荷為70KgX2，按上述方法進行測量的

尾管噪聲見圖5:當發(fā)動機轉(zhuǎn)速為1000-2000rpm時，噪聲值為82dB(A)，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速為5000rpmfl寸，噪聲值為92dB(A)，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速為6000rpml時，噪聲值為97dB(A)。10002000圖610002000圖65000 6000(rpm)在急加速和急減速的情況下，整車載荷為70KgX2，按上述方法進行測量的二階尾管噪聲見圖6,四階尾管噪聲見圖7，六階尾管噪聲見圖8，八階尾管噪聲見圖9。

圖7蘆壓級別圖8圖7蘆壓級別圖8圖9對于以上尾管噪聲曲線，可以根據(jù)不同車型所要達到的噪聲水平的不同進行調(diào)整。2.8定置噪聲定置噪聲限值按國標GB16170-1996《汽車定置噪聲限制》執(zhí)行，我們要求定置噪聲W85dB（A）。試驗方法按國標GB14365-93《聲學機動車輛定置噪聲測量方法》進行；定置是指車輛不行使，發(fā)動機處于空載運轉(zhuǎn)狀態(tài)，定置噪聲可評價、檢查機動車輛的排氣噪聲水平，不能表征車輛行使最大噪聲級。2.9振動排氣系統(tǒng)一端與發(fā)動機相連，一端通過掛鉤與車體相連。發(fā)動機的振動傳遞給排氣系統(tǒng)，然后在通過掛鉤傳給車體。車體的振動通過座椅、方向盤和地板直接傳給顧客，同時車體的振動也會幅射出去，在車內(nèi)產(chǎn)生噪聲，所以控制傳到車體的力是排氣系統(tǒng)振動控制的最重要的目標之一。排氣系統(tǒng)的振動源主要有四個：發(fā)動機的機械振動、發(fā)動機的氣流沖擊、聲波激勵和車體的振動，車體的振動傳遞方向與前面三種相反，車體振動會通過掛鉤傳遞到排氣系統(tǒng)，這種傳遞會逆向傳遞到發(fā)動機，從而加大了發(fā)動機的振動。為了控制排氣系統(tǒng)的振動，在進行排氣系統(tǒng)設計時要注意以下幾點：1、 要避免與整車固有頻率范圍重合，應盡量做到差距越大越好，一般地，車身固有頻率在25Hz-34HZ之間，因此排氣系統(tǒng)振動頻率不能設計在這個范圍內(nèi)。2、 在設計排氣系統(tǒng)