排气系统消声器设计技术规范

排气系统消声器设计技术规范

排气消声系统设计技术规范

目录一、主题与适用范围

1、主题

2、适用范围

二、排气消声系统的总称说明及功用

三、设计应用

1、设计规则和输入

2、设计参数的设定

2.1 尺寸及重量

2.2 排气背压

2.3 功率损失比

2.4 净化效率

2.5 加速行驶车外噪声

2.6 插入损失及传递函数

2.6.1 插入损失

2.6.2 传递函数

2.7 尾管噪声

2.8 定置噪声

2.9 振动

3、系统及零部件的设计

3.1 系统布置

3.1.1 布置原则

3.1.2 间隙要求

3.1.3 吊钩位置的选取

3.1.4 氧传感器孔的布置

3.2 消声器的容积确定

3.3 排气管径的选取

3.4 消声器

3.4.1 消声器的截面形状 3.4.2 消声器内部结构

3.5 补偿器

3.5.1 波纹管

3.5.2 球形连接

3.6 橡胶吊环

3.7 隔热部件

3.8 材料选择

3.8.1 排气管、消声器内组件

3.8.2 消声器外壳体

四、参考文献列表

一、主题与适用范围

1、主题:

本指南规定了与汽车发动机相匹配的排气消声系统的系统匹配，零部件设计。

2、适用范围:

本指南适用于装汽油M1、N1类车的排气消声系统设计。

二、排气消声系统的总成说明及功用

排气系统包括排气歧管、排气管、排气净化装置、排气消声装置、隔热部件、弹性吊块等。一般地，排气系统具有以下一些功用：

(1) 引导发动机排气，使各缸废气顺畅的排出；

(2) 由于排气门的开闭与活塞往复运动的影响，排气气流呈脉动形式，排气门打开时存在一定的压力，具有一定的能量，气体排出时会产生强烈的排气噪声，气体和声波在管道中摩擦也会产生噪声,因此在排气系统装有排气消声器来降

低排气噪声；

(3) 降低排气污染物CO,HC,NOX 等的含量，达到排气净化的作用；

典型的排气消声系统如图1所示：

图1

三、设计应用

1、设计规则和输入:

1.1 排气系统能很好的将废气顺畅排出，满足发动机的排气背压，功率损失比的要求。

1.2 排气系统设计能满足现行中华人民共和国法规要求，具体如下：

QC/T57－1993 汽车匀速行使车内噪声测量方法

GB16170－1996 汽车定置噪声限制

QC/T631－1999 汽车排气消声器技术条件

QC/T630－1999 汽车排气消声器性能试验方法

GB1495－2002 汽车加速行使车外噪声限值及测量方法

QC/T58－93 汽车加速行使车外噪声测量方法

GB18352 轻型汽车污染物排放限值及测量方法

GB14365-93 声学机动车辆定置噪声测量方法

GB/T4759-95 内燃机排气消声器测量方法

1.3 排气系统零部件必须能经受1000℃的高温要求以及气流冲击，并保证排气系统可靠性达到10万公里或者三年(先到者为准)的要求，并要求在三包期内插入损失不得减少6dB(A)以上，功率损失不得增加3%以上。

1.4 排气系统必须满足顾客对噪声的要求，在整个频率范围内应有足够的消声量，同时力求避免产生气流再生噪声。

1.5 消声器在满足消声量的前提下要体积小，重量轻，便于安装和维修，有一个较好的价格性能比。除消声器几何尺寸和管路走向应符合装车的要求外，消声器的尾管应美观大方，表面装饰应与车的总体造型相协调。

2、设计参数的设定

2.1尺寸及重量

尺寸和重量需根据产品所要达到的性能要求以及底盘空间位置来确定，但是在满足性能要求的基础上，做到尽量小为最好。

2.2 排气背压

排气背压指发动机装上整套排气系统后，按 QC/T524-1999 设定测点测得的压强(离发动机排气歧管出口或涡轮增压器出口下游75mm处，在排气连接管里测量，测压头与管内壁齐平，误差不大于±0.2kPa)。排气背压越高，排气阻力越大，充气效率也就越低，发动机功率、扭矩损失也越大。一般来说，考虑到发动机的功率和扭矩要求，会对排气系统提出一个具体的排气背压要求。

对自然吸气发动机，排气背压一般设定在30±5kPa。

对增压发动机，排气背压一般设定在40±10kPa。

一般认为消声器的压力损失由两部分构成：一是局部压力损失；二是管壁沿程摩擦阻力损失，两者都是由于流体运动时克服粘性切应力作功引起的。

局部阻力损失发生在消声器内收缩、扩张等截面突变的地方，大小取决于局部结构型式、管道直径和气流速度，与消声器截面扩张比有关，即m=s2/s1。沿程阻力损失发生在消声器管道壁面，其大小取决于管壁粗糙度及气流速度Ｖ的大小，而管道直径和气流速度是密切相关的，所以管径的选取至关重要。

所以，通常排气系统应该尽可能地设计成简单的走向，而避免过度弯曲的形状。

2.3功率损失比

消声器的功率损失比是发动机在标定工况下，使用消声器前后的发动机功率的差值和没有使用消声器时功率值的百分比。

γ＝[（P1－P2）/ P1]×100％

对于γ值，QC/T 631－1999《汽车排气消声器技术条件》规定为<8％，我们一般设定为<5％。

2.4 净化效率

根据尾气排放标准的要求，一般要求排气系统对发动机排气的净化率（净化前后排气的污染物 HC、CO、NOx 含量之比）要求在 90%以上。

2.5加速行驶车外噪声

汽车加速行驶车外噪声需满足现行中华人民共和国的法规规定要求，其具体测量方法和限值见 GB1495－2002《汽车加速行使车外噪声限值及测量方法》和QC/T 58－93《汽车加速行使车外噪声测量方法》。汽车加速行使车外噪声是一个整车噪声衡量标准，影响汽车加速行使车外噪声的因素主要有三/四个：发动机本体噪声，进气系统噪声、排气系统噪声和车胎-路面摩擦噪声，并且将来车胎-路面摩擦噪声会越来越重要。各系统在满足各自的要求的基础上尽量做到更好的噪声水平。