王颖

摘 要：噪音是一种非常常见的环境污染。基于人的主观意愿来讲，没有人愿意听到噪音。所以，消声器的使用愈来愈广泛。汽车在运行过程中排气管会产生非常大的噪音，在排气装置中安装消声器能够有效地减小噪音，降低对驾驶人和周围环境的污染。本文对汽车排气消声器的性能及设计方式进行了分析。

关键词：汽车；排气管；消声器；性能

在当前严峻的环保形势下，汽车排气消声器不但要具备降低噪音的性能，同时还应该能够有效地实现对其他空气污染物的吸收和过滤。本文对汽车排气消声器的性能与设计展开了探讨。

一、发动机排气消声器的应用原理和分类

发动机进气和排气噪声是由汽车主要的噪声源之一。为降低和控制发动机的进气和排气噪声，在进气和排气系统中安装消声器是一种最有效的措施。由于发动机的功率范围很广，转速范围也各不相同，所以发动机进气和排气消声器的结构形式也多种多样。此外，由于不同的应用领域又各有其特点和要求，发动机的进气和排气消声器的性能分析非常有必要。

常见的汽车排气消声器主要可以分为阻性消声器以及抗性消声器两种。阻性消声器利用吸声材料的吸声作用，当声波进入消声器中，会引起阻性消声器内多孔材料中的空气和纤维振动，由于摩擦阻力和粘滞阻力，使一部分声能转化为热能而失散掉，从而起到消声作用。抗性消声器主要是通过在管道上接截面突变的管段或旁接共振腔，利用声阻抗失配，使某些频率的声波在声阻抗突变的截面处发生反射、干涉现象，从而达到消声目的。

二、排气消声器的性能与设计分析

发动机燃烧所产生的废气中的有害成分主要有碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、二氧化硫、灰尘颗粒等。颗粒性物质主要包括固态碳基颗粒、可溶性有机物及无机物（硫酸盐类）。这些物质是重要的环境污染源，在排入大气之前，必须对其进行净化处理。发动机排放控制可分为机内控制和机外控制两种。随着发动机排放法规的日益严格，仅依靠改善发动机的燃烧等机内净化技术已经无法满足需求，必须借助机外控制技术（即采用后处理装置），相应的机外净化技术有催化转化器和微粒过滤器等。

催化转化器是利用催化剂加速废气中的有害成分HC、CO、SOF 和 NOx 的氧化、还原反应，将有害物转化为H2O、CO2 和N2 的一种反应器。催化转化器又分为氧化型催化转化器和还原型催化转化器（用于降低 NOx 的排放）。催化转化器使用涂有催化剂的陶瓷载体或金属载体，载体由很多个直通的小孔道平行排列而成，为通流式。其载面上每平方英寸有几百个通道，各个小孔道由薄壁相隔，小孔通道壁面涂有催化剂层，催化剂主要是用的是铂（Pt）、钯（Pd）、等黄金属。微粒过滤器用于过滤和除去碳烟微粒。与催化转化器所使用的载体不同，微粒过滤器所使用的载体是由很多个一端开口、一端封闭的小孔道平行排列而成，为横流式。气体从小孔到的开口端进入，由于另一端封闭迫使气体通过壁面上的孔隙流入相邻的小孔道，再从这个小孔道的开口端流出。由于壁面上的空隙很小，颗粒无法通过，进而在壁面上烧掉或氧化掉，从而实现过滤颗粒的效果。

下图1为发动机尾气净化后处理装置结构图。无论是催化转化器还是微粒过滤器，都需要安装在金属客体之内，因而这种尾气净化后处理装置本身就是一个消声器，具有一定的消声效果。

为控制发动机尾气污染和降低排气噪声，需要在排气系统中安装净化机和消声器。为了节省空间，可以将净化器和消声器设计成一体式结构，即排气净化消声器。从而实现发动机尾气净化和排气噪声控制的双重功能。由于载体细小通道内的气体粘滞性阻尼对高频声能具有一定的衰减作用，这种复合结构的 排气净化消声器能够获得比传统排气消声器（无载体）更好的消声效果。

下图2为一种车用发动机排气净化消声器结构示意图，尾气由进气管上的小孔流入左端腔和中间腔，进入中间腔的气体经 穿孔隔板进入左端腔，由两路气体汇合后流入装有净化器连接 管，在此发生化学反应，使废气得到净化，之后进去右端腔，最后从出气管排出。

下图3为一种大功率发动机排气净化消声器结构示意图。双级膨胀腔结构能很好地消减中低频噪声成分，而净化器载体对高频声波具有一定的衰减作用。

三、结语

由于设备的工作状态和技术要求各不相同，消声器设计需要综合考虑各种因素的影响、指标要求和限制条件。消声器设计的首要任务就是获取设计输入信息，如发动机的型号、功率、噪声频谱、管道直径、消声器外形尺寸、安装位置、消声器插入损 失和阻力等技术指标。在消声器设计过程中，除了需要消声性能计算分析和测量外，还需要开展阶次噪声分析、流場和阻力分析，消声器对发动机动力性和经济学影响分析、震动、应力、强度 和可靠性分析等。为验证消声器的实际消声效果和其他技术指标，通常需要开展必要的实验测量，如各种工况下消声器的插入损失、辐射噪声、阻力损失、震动、应力、疲劳耐久等。

参考文献

[1]华敏相.汽车排气消声器性能分析与改进[D].江苏大学，2017.

[2]彭菊生. 汽车排气消声器性能仿真分析与结构改进[J].现代制造工程，2017（12）：86-91.