实验调查和被动噪声控制组件的性能评估

B.Venkataraman博士¹,Gokul拉吉²

印度大学机械科学学院院长(点击),印度钦奈
研究学者、汽车工程系、印度斯坦大学(点击),印度钦奈

文摘

内燃机产生过度的排气噪声。一个好的排气系统应该控制和保持通行的限制内的排气噪声。被动噪声控制技术是用来控制排气噪声。消声器充当被动噪声控制元素的排气系统变弱噪声通过反射声波,取消它的破坏性干扰,通过吸收声音分散成热使用吸收材料,消声器使用吸收衰减噪声的材料可以覆盖大范围的更高频率创建低背压而反射式消声器适用在低频率和中期范围但产生更高的背压。本论文讨论了实验结果和性能评估计算了吸收和反射消声器的传声损失(STL)的实验技术。

关键字

被动噪声控制、反射、吸收、频率、内燃机。

介绍

噪声的主要来源在内燃机排气噪音。排气噪声是最主要噪声源的引擎噪音[1]。减少不必要的噪音,被动噪声控制元素,如消声器通常使用,参考图1。这些围巾减弱噪声对范围广泛的发动机点火频率及其谐波[2]。发动机点火频率可以由使用方程(1)。无功消声器可以用来减弱噪声较低的频率低于800赫兹和吸收消声器通常都在更高的频率高于600赫兹也改进排气的声音质量。各种研究在消声器设计参数评估性能[3]。的设计参数之一消声器的传声损失技术。详细研究做这个实验方法Z。道和A.F.Seybert。等[4]。在他们的研究中被发现,两个源STL测试方法是最好的方法来确定STL的围巾也给了准确的结果。所以对消声器性能评价两个源测试方法。

发动机点火频率=数量的发动机气缸x发动机转速/ 120 - - - - - - - - - - - - - - - - (1)

例子:内联8缸汽车发动机运行在6000 RPM会解雇120赫兹的频率及其谐波频率会上升到960 Hz,除此之外涡轮增压的噪音可能会上升到3000赫兹以上。这清楚地表明,一个汽车排气消声器减弱噪音超过3000赫兹。在实验中STL将从50赫兹到5000赫兹。

材料和方法

传声损失(STL)是一个重要的参数设计消声器。传声损失指定并确定消声器的声学性能属性[5]。它被定义为入射声能之间的比例进入消声器和传播声能离开下游消声器的结束是一个无回声的终止条件。传声损失可以用方程(2)和(3)。

STL = 10 Log10 Wi / Wt - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - (2)

STL = 20 Log10π/ Pt - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - (3)

在哪里

是指入射声能。

Wt指的是声音传播能量。

π是指事件压力振幅。

Pt指的是传播的压力振幅。

被动噪声控制类型

消声器是一种被动噪声控制元素的汽车排气系统的目的是减少噪声,发动机产生由于燃烧[6]。消声器的性能不仅是减少噪音,但减少背压。在排气背压创建线因为限制废气排气消声器的[7]。背压必须是最小的,因为他们有助于减少所做的功引擎组件,从而提高发动机的性能。消声器是排气系统的关键部分,变弱的不愉快的噪声在排气冲程发动机燃烧后。

反应类型消声器

反应性消声器由谐振腔由一系列折流板和管道如图2所示。发动机的气流是由不同长度的管道和穿孔。分发的废气到谐振腔,反应性消声器的原理是亥姆霍兹的原理原则。消声器反映了压力波180º阶段回噪声源通过相消干涉,最终取消它。低活性消声器适用和发动机点火和谐波频率范围中期活性消声器的声学性能高30 - 600赫兹的频率范围。消声器的排气气体膨胀室,从而降低其压力振幅,反应性消声器也降低了高速气体放慢速度,降低了面向流的声音,使用活性消声器的唯一的缺点是它创造了高背压.Proper穿孔在折流板的设计和管道,管径的选择将控制最优的背压。消声器的体积大小的选择是基于发动机一般消声器容积应10到12次引擎可以减少压力振幅的大小有效[8]。反应性消声器的优点是系统的寿命将会更长,因为没有非降解材料里面。适当的金属板材料的选择将有一个长期没有生锈。

吸收型消声器

吸收消音器由多孔管由噪音吸收玻璃棉,如图3所示。管穿孔,使部分压力波通过穿孔穿过噪音吸收玻璃棉。玻璃棉是一种噪音抑制材料是纤维的性质和保护周围的辅助封面由金属钢板。玻璃棉可以站的热量超过950ºC因此适用于排气应用高温[9]。吸收消声器顾名思义吸收噪声通过其纤维玻璃棉的噪音是由于摩擦热消散。然后转移到热外壳和失去强度从而减少排气的声音。吸收消声器通常由直接通过管道将限制在最小的废气管创建非常少背压而反射消声器。但直接通过吸收消声器是有效的只有在更高频率即高于600赫兹以上的范围。这种消声器适用更高的发动机转速与更高的频率及其谐波[10]。低于600赫兹吸收消声器的降噪性能逐渐降低。 The amount of glass wool is selected based on the size of the outer shell where its dimensions are solely selected due to the under body space of the vehicles chassis. The glass wool quantity is basically selected by its packing density a good muffler with greater noise performance will have a packing density between 80 to 120 kg//m3. The performance of the muffler reduces if the packing density is below 80 kg//m3 and there will be no improvement in absorption quality if it is above 120 kg/m3.The perforation size in the pipe should not be above 3mm diameter because the fibrous glass wool may escape through the holes to the atmosphere by the high velocity gas flows through the pipe leading to reducing in mufflers noise attenuating performance. A disadvantage in using absorption muffler is the glass wool may deteriorate due to heat in the longer run. In this paper STL experiment is carried out and the performance of absorption muffler is analysed and discussed in detail.

试验研究

STL的实验设置如图4所示,它由一个阻抗管有四个麦克风,两个都分别在阻抗管的上游和下游。管的前端连接到扬声器这声音驱动程序,通过功率放大器噪声发生器的信号。四个麦克风连接到STL分析器。

两者之间的消声器是固定的阻抗管。的进气消声器连接麦克风1 & 2侧,作为我们的消声器连接麦克风3 & 4侧,阻抗管充当消声终止结束。在第一次测量扬声器保存在上游阻抗管和第二次测量扬声器在反向即在下游端阻抗管的第二个来源计算消声器的传输损耗。实验设置如图4所示。测试设置基于ASTEM 1051[11]标准。

在这个实验中两个被动降噪元素1)活性消声器2)吸收消声器遭受STL测量。后的绩效评估是消声器。活性消声器,图5中,有两个折流板和3多孔管道和有三个共振腔控制低频噪音。reactine消声器的内部尺寸如图5所示。

吸收消声器,图5 c,由一个被信念之玻璃棉,直通穿孔管消声器的入口,让连接到蒸汽和下游的阻抗。吸收消声器的内部尺寸如图5所示。

吸收消声器的玻璃棉包装密度120 kg / m³。寻找包装密度的影响减少到100 & 80公斤/ m³和声音传输损耗测量执行所有三个变种。然后对实验结果进行分析性能。

实验结果

活性消声器的传声损失是图6所示,它在较低的频率,从50赫兹开始超过30分贝。STL detorating开始在更高的频率2500赫兹,哪里至于absoprtive消声器STL结果从1000赫兹开始超过30分贝。它是在更高的频率高。但在较低的频率STL非常少.Below 600 Hz的吸收材料不控制低频噪声。这个结果发现活性消声器适用较低的频率和抗式消声器是有效的只有在更高的频率。

进一步吸收的STL结果消声器的包装密度glasswool减少从100和80公斤/ m³显示的结果80公斤/ m³STL最低价值通过了所有的频率。100公斤/ m³的变体有更好的STL价值超过80公斤/ m³但仍然低于120公斤/ m³玻璃棉变种最终STL最高价值的所有变体。参考图7。

背压值

背压测量的类型的消声器在气体流试验装置生产250公斤/小时的流量在600ºC,它维护的测量。背压测量值如表1所示。

结果表明,活性消声器背压值120最高mbar给定气体流量和温度条件。而只吸收消声器产生背压20 mbar同样的条件。这是因为有非常少的限制的直通管吸收消声器而反应由折流板和管道消声器有很多限制导致更高的背压。

结论

通过评估实验结果本文得出结论:被动降噪组件都有利于排气噪声控制设计的频率范围。反应性消声器具有更好的传声损失低,中期范围在更高的频率,频率和恶化吸收消声器STL水平更高的频率高,STL吸收消声器的性能减少低于600赫兹的玻璃棉包装密度120 kg / m³产生最高的传声损失。由于高气体限制反应消声器的背压值是通过吸收高而直消声器降低气体的限制。有效排气系统可以结合这两种消声器降噪所有引擎操作高频率。

引用

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