汽车排气系统噪音源

汽车噪声源包括空气动力噪声、冲击噪声、辐射噪声和气流摩擦噪声。

1. 空气动力噪声: 发动机在运动的时候产生声音。这个声音在排气管道中传播而形成空气动力噪声。在管道中的这股气流是稳定的。空气动力噪声取决于排气管道的直径。在一定的气流量时,直径越大,空气动力噪声就越稳定。空气动力噪声的大小取决于排气系统的结构。在排气系统中,纯粹的声学设计就是针对这类噪声的。

2. 冲击噪声: 排气管道中不稳定的气流会对管道产生冲击,从而形成冲击噪声。比如,排气多支管弯曲段的弧度太小,发动机出来的气流会对它产生强烈的冲击,从而发出“砰、砰”的冲击噪声。在管道截面积突然变化的时候,也会产生冲击噪声。加大管道的过渡圆弧和渐进地改变结构的变截面积是减小冲击噪声的途径。

3.辐射噪声: 当一个振动体与流体接触的时候,就会推动流体运动而产生声音。麦克风传声就是这样。排气系统的管道和消音元件被机械振动激励或者受内部流体压力波动引起振动,这些被激励的结构对外将声音辐射出去,形成了辐射噪声。

在排气系统中,辐射噪声源来自三方面:

第一是机械振动。发动机会带动整个排气系统振动,车体的振动也会通过挂钩传递给排气系统。排气系统中有很多薄板,如消音器的外壳、催化器的外壳、管道的外壳等等。一旦这些薄板被激起振动,就会对外辐射噪声。

第二是稳定的空气气流。这种稳定的气流会对薄板结构施加稳定脉动力,从而激起板的振动,并辐射噪声。

第三种是不稳定气流。当管道中的气流速度非常高的时候,在管壁附近就会形成紊流。这股紊流不断冲击薄板产生辐射噪声。辐射噪声的大小取决于这些板结构的几何尺寸、结构形状、刚度等。辐射噪声的频率与薄板结构振动的频率是一致的。消音元件辐射的声音频率一般比较低,而管道辐射的频率一般比较高,因为管道的刚度比消音元件的刚度高。

解决辐射噪声的途径有两个:

一是减少流体声波的扰动;

二是改变结构的特征,如质量、刚度和阻尼等。

4. 气流摩擦噪声: 当管道中气体流动速度非常高的时候,流体与管壁之间产生摩擦,一方面形成紊流,扰动板振动并产生辐射噪声,另一方面当气流传到尾管时对外发出巨大的噪声,这就是气流摩擦噪声。降低摩擦噪声的办法有:减小气体的流动速度,增加管道的截面积,使得管壁尽可能地光滑,避免管道中的突然转弯,在排气管口避免障碍物体,使用吸声材料。