消音器基本原理：排氣聲浪調(diào)節(jié)都靠它

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      消聲器是指對(duì)于同時(shí)具有噪聲傳播的氣流管道，可以用附有吸聲襯里的管道及彎頭或利用截面積突然改變及其他聲阻抗不連續(xù)的管道等降噪器件，使管道內(nèi)噪聲得到衰減或反射回去。

　　說(shuō)起聲浪就要說(shuō)明它產(chǎn)生的機(jī)理：我們需要對(duì)聲音做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

　　聲音的三大要素是：聲源、傳播和接收。傳播靠的是媒質(zhì)，例如空氣、水和鋼管等物質(zhì);聲源是激發(fā)媒質(zhì)振動(dòng)的物體，例如排氣聲浪是發(fā)動(dòng)機(jī)排出尾氣，尾氣在排氣管內(nèi)振動(dòng)而產(chǎn)生的;而人耳是一種接收裝置。

　　媒質(zhì)振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生分子的稀疏區(qū)和稠密區(qū)，這就是常說(shuō)的聲波(和水波類(lèi)似)。相鄰的分子稠密區(qū)(或稀疏區(qū)，可以把手放在消音器出口段會(huì)感到壓力是間斷增大和減小的，大的即稠密區(qū)，小的即稀疏區(qū))距離的長(zhǎng)短決定了聲波的頻率，此距離越長(zhǎng)，聲音頻率越低(低音)，此距離越短，聲音頻率越高(高音)。在GT分析中排氣噪聲頻率時(shí)一般不超過(guò)1000赫茲(噪音頻率超過(guò)1000赫茲GT的精度會(huì)有所下降)，其中低于100赫茲的部分可認(rèn)為是低音，100至300赫茲可認(rèn)為是中音，高于300赫茲屬于高音，這和正常的音樂(lè)低中高音劃分是不一樣的。聲音的大小用分貝來(lái)表示。人正常講話的聲音大約為60~70分貝，F(xiàn)1賽車(chē)的聲音可達(dá)100~110分貝。

　　噪音產(chǎn)生的原因

　　首先來(lái)了解發(fā)動(dòng)機(jī)是如何工作的，常見(jiàn)的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)有四個(gè)工作環(huán)節(jié)：“1-進(jìn)氣”、“2-壓縮”、“3-點(diǎn)火”和“4-排氣”，相鄰的兩次排氣過(guò)程中間間隔著另外3個(gè)工作環(huán)節(jié)，所以排氣管內(nèi)的氣體壓力是不連續(xù)的，而不連續(xù)的氣體壓力產(chǎn)生導(dǎo)致了氣體分子的稀疏區(qū)和稠密區(qū)，這和前面講到的聲音產(chǎn)生機(jī)理一樣，排氣聲浪就是這樣由發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣周期性排出產(chǎn)生的。

　　排氣聲浪的特點(diǎn)

　　排氣聲浪分為兩部分：一部分是和發(fā)動(dòng)機(jī)周期性旋轉(zhuǎn)相關(guān)的，稱(chēng)為階次聲;另一部分是尾氣流動(dòng)然后排放到空氣中產(chǎn)生的咝咝聲，稱(chēng)為氣流聲，改裝排氣追求的迷人聲浪均為階次聲。為了突出階次聲，需要降低氣流聲，通常采取的辦法是使用吸音棉吸聲和將排氣尾管加粗，降低尾氣的流動(dòng)速度，從而降低氣流聲。

　　階次聲又可分為很多部分，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)的不同，階次聲名稱(chēng)也不同，如4缸機(jī)對(duì)應(yīng)的為2階、4階和6階等，6缸機(jī)分為3階、6階和9階等。專(zhuān)業(yè)的排氣聲浪設(shè)計(jì)通常會(huì)將排氣聲通過(guò)專(zhuān)業(yè)設(shè)備錄下來(lái)并進(jìn)行分析，得到彩色頻譜圖。

　　如何控制排氣聲浪

　　排氣聲浪的調(diào)節(jié)主要靠消聲器來(lái)完成。按工作原理來(lái)劃分，消聲器可分為阻性、抗性和復(fù)合型。

　　阻性消聲器：工作原理為利用吸音棉吸收聲音。顧名思義是阻礙聲音是通過(guò)在消音器中填充多空吸聲材料，將聲能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，消耗掉這部分能量，但是對(duì)高頻消音效果好對(duì)低頻消音效果差。這是為什么呢?可以想高頻頻率大可以消除絕大部分，而低頻本來(lái)就少，效果不好。我覺(jué)得要是阻礙低頻部分可以多添加消音棉，當(dāng)然消音棉添加是有限制的。常見(jiàn)于中段消聲器和尾段直排消聲器，阻性消聲器主要工作于中高頻。

　　抗性消聲器：顧名思義相抗來(lái)消除波動(dòng)與阻性原理不同抗性消聲器(也有稱(chēng)之反射式)主要由隔板、膨脹室組成。一般消聲器有三個(gè)膨脹室，大小不一。利用廢氣在這些腔室里反射、相互干涉(摩擦)而達(dá)到消聲效果。對(duì)中低頻的噪聲抑制效果非常明顯。利用管路打孔和管路斷開(kāi)等方式造成結(jié)構(gòu)不連續(xù)，聲音在這些不連續(xù)的結(jié)構(gòu)處被反射回去，從而達(dá)到降低聲音的目的，抗性消聲器主要工作于中低頻。

　　復(fù)合型消聲器：為阻性和抗性消聲器的結(jié)合體，可實(shí)現(xiàn)全頻率段降噪。然而大多數(shù)人常把氣流和聲音混為一談，認(rèn)為改變氣流走向就能改變聲音，這是不完全正確的。舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子，如圖所示的阻性消聲器，氣流由于吸音棉的阻擋作用，大部分沿著內(nèi)管流動(dòng)，而一部分聲音則可以輕松地通過(guò)內(nèi)管上的孔穿透至吸音棉被吸收。如果將阻性消聲器的外殼直徑加大到足夠大，此時(shí)氣流走向依然保持沿內(nèi)管流動(dòng)，但是基本上所有聲音會(huì)被吸音棉吸收掉，所以即使是直排，也可以消除一定的噪聲。

　　排氣共振

　　排氣共振分為兩種，一種是聲音上的共振(也叫共鳴)，一種是震動(dòng)上的共振。排氣管的振動(dòng)是由發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)引起的(可以稱(chēng)之為聲源)，可以在連接處安裝波紋管來(lái)降低傳遞到中尾段的振動(dòng)，這是波紋管相當(dāng)于一個(gè)彈簧減震系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì)的波紋管可以衰減掉大部分沿排氣管傳播的振動(dòng)。

　　任何物體都有固定的振動(dòng)頻率，排氣管也不例外。除此之外，物體每個(gè)部位的振動(dòng)大小也是有規(guī)律的，有的地方振動(dòng)量始終很小，有些地方的振動(dòng)量始終很大。我們?cè)诜匠淌街泄潭ㄏ羝鲿r(shí)也要找對(duì)位置不要放在振動(dòng)量大的地方(如FSCC賽車(chē)正后倉(cāng))，也可以在排氣總管與消音器之間加裝波紋管衰減振動(dòng)頻率，改變排氣管固有的振動(dòng)頻率。而且排氣噪聲的振動(dòng)將會(huì)放大且通過(guò)車(chē)架帶動(dòng)整車(chē)振動(dòng)。當(dāng)兩個(gè)振動(dòng)函數(shù)的頻率相同時(shí)，其振幅將會(huì)疊加故會(huì)放大振動(dòng)。所以在安裝消音器時(shí)也要找到合適的位置。

　　聲音的共振是振動(dòng)的傳播需要媒介，振動(dòng)共振是發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)和排氣管的結(jié)構(gòu)固有特性相吻合導(dǎo)致的，排氣聲浪傳播介質(zhì)是空氣，那么聲音的共振就是發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣聲浪與排氣管中的空氣固有特性相吻合導(dǎo)致的。排氣聲浪在傳播過(guò)程中會(huì)在排氣管內(nèi)形成駐波，與振動(dòng)在排氣管不同位置振動(dòng)量大小存在差別一樣，因?yàn)轳v波的存在，聲音在排氣管內(nèi)的大小也因位置不同而存在差異，通常在消音器內(nèi)部管路斷開(kāi)點(diǎn)處都是聲音的最低點(diǎn)聲音最高點(diǎn)的個(gè)數(shù)和位置則因聲音頻率的不同而不同。如駐波1的聲音最高點(diǎn)在兩個(gè)消音器的中間，而駐波2的頻率是駐波1的兩倍。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣聲浪頻率和連接管駐波的頻率相吻合時(shí)，就產(chǎn)生了聲音的共振。同樣共振即代表振動(dòng)將會(huì)放大。

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　　相關(guān)問(wèn)答：

　　問(wèn)：為什么汽車(chē)消音器往外出水

　　答：汽車(chē)消音器滴水是好現(xiàn)象來(lái)的。證明的車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)充分的燃燒，汽車(chē)的消音器從而會(huì)向外滴水，其實(shí)這是一個(gè)很正常的現(xiàn)象，與消音器排氣管沒(méi)什么事。

　　消音器排氣管之所以滴水就是因?yàn)槠?chē)汽油燃燒完全后生成的是二氧化碳和水，高溫下水是變成水蒸汽，水蒸氣在高溫下是無(wú)色透明的，不過(guò)水低于100°時(shí)候，水蒸氣就會(huì)冷凝成水，如果冷凝的水滴很小并且懸浮在空氣中，水蒸氣就呈現(xiàn)為白色的氣體，但氣溫低的時(shí)候，排氣管冒白煙就是水蒸氣;如果冷凝的水滴積聚起來(lái)，就變成了水。排氣管排出的水滴，就是汽油燃燒后生成的水蒸氣，在排氣管和消音器中冷凝的結(jié)果，只不過(guò)當(dāng)環(huán)境氣溫較高時(shí)，水蒸氣還沒(méi)有冷凝就已經(jīng)排出去了，當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，水蒸氣就會(huì)在排氣管壁冷凝成水滴，并且隨排氣流出來(lái)了。這樣的現(xiàn)象在多數(shù)的汽車(chē)的比較正常的。

　　對(duì)于如果出現(xiàn)很多的話，這時(shí)候可能是排氣管積水了。所以建議去購(gòu)買(mǎi)所在店去換一個(gè)，有保修的話是免費(fèi)的。

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　　問(wèn)：汽車(chē)的消音器總成是什么?和前消音器和后消音器是一個(gè)東西嗎

　　答：汽車(chē)消音器總成包括三元催化器(最接近發(fā)動(dòng)機(jī))、消音器中節(jié)、消音器后節(jié)三部分，你說(shuō)的前消音器應(yīng)該就是中節(jié)，后消音器就是后節(jié)，主要區(qū)別在于中節(jié)的消音包比較長(zhǎng)且細(xì)，而后節(jié)粗短。它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是完全不同的，中節(jié)大多是一個(gè)包體包覆著一根中節(jié)有阻隔的并且布滿孔洞的直管，而后節(jié)則是整個(gè)消音系統(tǒng)的核心，它是一個(gè)多層間隔結(jié)構(gòu)的裝置，中間大多有三條管通過(guò)改變聲音的相位使聲音短路抵消為零。

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