[發明專利]1/4波長管聯合赫姆霍茲消聲器的汽車降噪系統

無效

• 申請號: 201410054395.3
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103790743A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 李金庫;龐然;李榮;孫文鵬;李雯
• 申請（專利權）人: 黑龍江工程學院
• 主分類號: F02M35/14
• 分類號: F02M35/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種汽車降噪系統，屬于環境控制和改善技術領域。

背景技術

汽車工業以其快速的發展和良好的信譽越來越受到人們的青睞。隨著科學技術的發展和人文理念的提升，人們對于汽車的乘坐舒適性，尤其是對振動噪聲控制的要求越來越嚴格。國外相關資料顯示，70%的城市噪聲污染源于交通噪聲中的汽車噪聲。汽車噪聲對于人們的生活、工作、學習和健康產生重大負面影響，每時每刻在污染著城市的環境。噪聲的控制和治理涉及到千家萬戶，不僅影響到乘員乘坐的舒適性，更關鍵的是觸及環境保護問題，也影響到國際國內聲譽。汽車發動機周而復始的運轉特性使其總成、零部件承受循環的應力作用，與此同時，缸內氣體的更換過程使發動機的進、排氣氣流產生強烈的波動效應，發動機只要運轉就會產生振動與噪聲。然而一切噪聲又起源于振動，振動能夠引起某些部件的早期疲勞損壞，從而降低汽車的使用壽命；過高的噪聲不但會損害駕駛員的聽力，還會使駕駛員迅速疲勞，從而對汽車的行駛安全性構成極大的威脅。噪聲控制，也關系到汽車的耐久性和安全性。因此，參照國際噪聲法規，結合我國當前的現狀，在我國現有的噪聲法律、法規允許的條件下，控制汽車噪聲在標定的范圍內；同時，也要顧及當前的車輛特點，即在車輛還沒有超越報廢期限的情況下，存在一些噪聲超標的車輛，這些車輛很難達到國標標準，只能通過一些技術或其他手段實現噪聲有所降低，通過分步實施，最終使車輛噪聲控制在理想的范圍內。

1/4波長管聯合擴張消聲器汽車降噪系統研究的意義在于降低汽車進氣噪聲，進而降低整車噪聲，凈化交通環境，減輕汽車噪聲對人體的危害。乘用車發動機進氣噪聲占總噪聲能量的比例接近22%。

1、消聲器的特性及類型

消聲器是一種在允許氣流通過的同時，又能有效地阻止或減弱聲能向外傳播的裝置。

消聲器主要用于機械設備的進、排氣管道或通風管道的噪聲控制。一個性能良好的消聲器，可使氣流噪聲降低15～35dB（A）。但是，消聲器只能降低空氣動力設備的進排氣口噪聲或沿管道傳播的噪聲，不能降低空氣動力設備的機殼、管壁等輻射的噪聲。??

消聲器類型很多，按其降噪原理主要有如下三種類型：阻性消聲器、抗性消聲器和阻抗復合式消聲器。

抗性消聲器主要包括擴張消聲器、旁支消聲器，如赫姆霍赫消聲器、1/4波長管。抗性消聲器的原理是聲波經過消聲器時聲阻抗發生變化，一部分聲能被反射回聲源，使傳遞聲能減少，該類消聲器對單頻、特別是低頻噪聲特別有效，產生的傳遞損失很大。

2、消聲器的計算方法

科學技術的進步使消聲器的計算越來越先進。20世紀60年代以前，汽車噪聲和振動的改進是基于試驗和簡單的計算。比如在進排氣系統中使用的赫姆霍赫消聲器就是用簡單的計算來設計，60年代以后計算機逐步應用到汽車領域，首先用于結構分析，有限元被用于計算汽車部件的模態和響應。到了70年代，有限元網格可以劃分得更細，計算精度相當高。到了80年代，隨著工作站的應用，大型計算成為現實，于是出現了整車噪聲的計算，其中以模態技術為主。

2.1仿真計算法；主要是應用一維仿真軟件對車輛進行分析，70年代開始應用，如GT-POWER軟件等。很多學者使用GT-POWER?軟件對發動機的性能和進、排氣消聲器聲學特性進行研究，求解不同形式的消聲器內各點聲學特性隨發動機轉速變化的規律，將發動機和消聲器一并研究，找到發動機的動力性、經濟性和進、排氣噪聲之間契合點；不過，這樣的研究還停留在一維階段，對于復雜結構的進氣消聲器，用一維的方法，已難以滿足精度的要求，所以，這就需要進行發動機的一維和進氣消聲器三維耦合研究。

2.2傳統的計算方法；分為解析法和配點法。這兩種方法都包括復雜的代數運算，且不可避免的要截去級數中的無窮項。更重要的是這些方法只適用于簡單形狀的消聲器，對于復雜形狀的消聲器則無能為力。

20世紀50?年代中期，美國Davis?等人發表了關于抗性消聲器研究的經典論文，主要采用一維波動方程，利用在截面突變處聲壓和體積振速的連續性條件，計算了單級和多級膨脹腔和側支諧振器。60?年代初期，Igarashi?等人利用等效電路方法計算了消聲器的傳遞矩陣。根據電路中的四端網絡原理，每個消聲器單元的聲傳遞特性用四極參數矩陣來表示，消聲器的傳遞特性用每個消聲器單元的四極參數矩陣的乘積來確定。雖然這種方法表現了較大的誤差，但方法本身而言，卻為消聲器的系統聲學性能分析開辟了一條新路，提出了以四極參數為基礎的傳遞矩陣法。繼Igarashi?以后，Munjal?和Sreenash?利用傳遞矩陣法給出了消聲器衰減量的表達式。