排气消声器有阻性消声器、抗性消声器及两者结合的阻抗复合型消声器。阻性消声器借助于装在管壁上的吸声材料(如玻璃棉、岩棉和毛毡等)或吸声结构的吸声作用达到消声的目的。这种消声器对中高频噪声有较好的消声效果,但对低频噪声消声效果差。抗性消声器是利用管道的突然扩张、收缩或旁接共振腔,使沿管道传播的噪声在截面突变处有一部分向声源反射回去,而不通过消声器,这种消声器对中低频噪声消声效果好,高频较差。阻抗复合型消声器是综合上述两种消声器的特点制成的,即将扩张室、共振腔和吸声材料组合在一起构成消声器,因而这种消声器在很宽的频率范围内都有良好的消声性能。
由于阻性消声器及阻抗复合型消声器均加有吸声材料,这些吸声材料易被高温排气熔化,或被炭烟、油泥堵塞而使消声性能下降。因此,一般不选用这两种消声器作汽车的排气消声器。从对汽车排气消声器的要求看,采用抗性消声器为合适。因为它是金属结构,耐高温、耐腐蚀、耐气流冲击、成本低、寿命长。为了弥补其高频消声效果差的缺陷,一般采用穿孔管、穿孔板及多级组合等对高频消声效果好的结构。图1为几种不同车型抗性排气消声器典型结构。
在设计消声器时,首先要确定消声器的容积。据目前大多数汽车统计资料看,消声器总容积与发动机排量之比大多在3~5之间。从发动机发声的能量来看,发动机的排量越大,它的废气量也越多,排气噪声的能量也就越大,要消声达到国家标准规定的允许值就必须用大容量的消声器。
消声器腔数的选择
单腔消声器很难满足发动机排气噪声消声量的要求,实用的发动机排气消声器大多由2~4腔组成。消声量并不是随腔数的增加而按比例增加的。相反腔数越多,排气背压大,消声器的功率损失也越大,同时消声器的结构、重量、工艺性能都差。因而超过4腔将是得不偿失的。消声器腔数的选择原则是在满足消声量要求的前提下,尽量选用腔数少的消声器。
消声器****腔容积的确定
在消声器总容积一定的条件下,适当增加****腔的容积分配可以改善消声器的消声性能。此外,还可以降低气流的脉冲性,使气流参数有充分的平衡空间,从而减少气流流动阻力损失。