爱华网如果您听到过没有消音器的汽车发动机运行时的声音，就会知道消音器对降低噪音水平会产生多么大的作用。在消音器内部，您会发现带有孔隙的简单管组。实际上，可以像调节乐器那样精确调节这些管和室。消音器的设计原理是：通过部分抵消的方式反射发动机产生的声波。
消音器使用一些非常巧妙的技术来抵消噪音。在本文中，我们将了解汽车消音器的内部结构及其工作原理。
但是，我们首先必须掌握一些声学知识。
声音是由 交替的高低气压脉冲形成的压力波。正如您所猜测的，这些脉冲以声速在空气中传播。
在发动机中，当排气阀打开且高压气体突然进入排气系统时，即产生脉冲。此气体中的分子与管道中的低压分子碰撞，使其彼此堆叠。它们反过来进一步沿着管道堆叠在分子上，从而形成低压区域。声波通过这种方式，沿着管道以比实际气体更快的速度传播。
当这些压力脉冲到达人耳时，耳膜产生振动。大脑将这些振动“理解”为声音。声波的两个主要特征确定了我们感知声音的方式：
* 声波频率——声波频率越高，表示气压波动越快。发动机运行越快，听到的音调越高。波动越慢，听到的音调越低。
* 气压水平——声波振幅决定声音的大小。声波振幅越大，则会使耳膜移动越大，而我们将这种感觉理解为高音。
这证明可以将两个或更多声波叠加在一起，从而获得较少的声音。下面具体了解一下所用的方法。有关声波的关键问题是，人耳感受到的是同时作用于它的所有声波的总和。如果听乐队演奏，即使您可以听到多个不同的声源，但是作用于耳朵的所有压力波会累加到一起，因此耳膜在任何既定时刻只能感觉到一个压力。
现在进入精彩部分：可产生与其他声波完全相反的声波。这是您所了解的消除耳机杂音的基础。请看下图。顶部波形和第二个波形都是单音。如果两个声波同相，它们会叠加成一个具有相同频率的声波，但是振幅加倍。这叫相长干扰。但是，如果两个声波完全异相，则其叠加为零。这叫相消干扰。当第一声波在最大压力时，第二个声波在最小压力处。如果两个声波同时冲击耳膜，您就不会听到任何声音，因为两个声波总是叠加为零。
声波相加和相减的方式
在下一节，我们将了解如何设计消音器，以使其所创建的波形能产生尽可能多的相消干扰。消音器的内部是一组管道。这些管道用于创建彼此相长或相消的反射波。了解消音器的内部结构：
废气和声波进入中心管。然后从消音器后壁弹回，并通过孔隙反射到消音器的主体部分。它们通过一组孔隙传到另一室，在这里发生转换，然后传出最后管道，并离开消音器。
共鸣器通过孔隙连接到第一室。共鸣器包含特定的气体量，并具有指定的长度，以产生抵消特定声波频率的波形。这是怎么发生的？
声波冲击孔隙时，一部分声波继续进入气室，另一部分声波发生反射。声波传播到气室，冲击消音器的后壁，并弹回孔隙。计算本气室的长度，以便在下一个声波反射到室外时，此声波保留在共鸣器室内。在理想情况下，来自气室的声波高压部分与从气室外部反射的声波低压部分排列在一起，并且两个声波彼此相消。
下面的动画显示了简化的消音器中共鸣器的工作原理。简化的消音器内的声波相消
事实上，发动机发出的声波是不同声频的混和体，且由于它们中的许多频率依赖于发动机速度，因此声音几乎从来不出现在此发生的精确频率。共鸣器设计用于在发动机产生最大噪音的频率范围内工作最佳。但是，即使频率不是对共鸣器精确调谐的频率，仍然会产生一些相消干扰。
有些汽车，特别是以安静运行为特征的豪华汽车，在其排气装置中还具有类似消音器的其他组件，但是称为共鸣器。这种装置的工作原理与消音器的共鸣器室一样——其尺寸经过计算，以便共鸣器反射的声波有助于抵消排气装置中特定的声波频率。
此消音器内存在有助于以不同方式降低声级的其他功能。将消音器体设计为三层：两个金属薄层以及其间较厚的绝缘层，此绝缘层的绝缘系数较低。这允许消音器体吸收一些压力脉冲。将进入主室的吸气管和排气管穿孔，可以使数千个微小的压力脉冲围绕主室跳跃，除被消音器壳体吸收外，还可以相互抵消一部分脉冲。
消音器的一个重要特征是产生反压的多少。由于排出的废气必须经过所有拐角和孔隙，因此消音器将产生相当高的反压。这将造成发动机的功率减少一部分。
NASCAR赛车的排气装置：这里不存在消音器，
因为降低反压正是比赛的真正含义所在。具有可以降低反压的其他类型的消音器。一种称为玻璃丝或者樱桃爆竹的消音器只通过吸收来降低声音。在这种消音器上，废气直接通过穿孔的管道。围绕此管道的是一层用于吸收压力脉冲的玻璃绝缘体。绝缘体外是一个钢制壳体。
这些消音器受到的限制要小得多，但是不会将声级降低到常规消音器的水平。
目前已经进行了一些有源消音器的试验，特别是对于工业发电机。这些系统结合了一组麦克风和扬声器。
扬声器位于管道内，并环绕在排气管周围，以便排气装置的声音从与扬声器声音相同的方向出来。计算机监控位于扬声器前后的麦克风。通过了解有关管道长度和形状等相关内容，计算机可以产生一个驱动扬声器的信号。这可以抵消发电机产生的大部分声音。下游麦克风使计算机知道消音效果，以便可在必要时进行调整。
汽车发动机消音器容积经验公式
消 声器容积计算经验上取发动机排量的8-10倍，而美国康明斯公司推荐的经验值:消声器的容量一般为发动机排量的6倍左右；而日本日野株式会社推荐的值是：消声器的容量一般为发动机排量的5～6倍左右，可以根据消声器在整车上的布置选择合适的容积，一般考虑噪音的情况下，消声器容积越大越好，但在空间利用和成本上，在满足使用的情况下越小越好。: A0 ^0 e; ?8 s! W: j5 |1 c"|
排气消声器的容量计算，目前行业里还没有一个确切的计算方法。我们通常采用美国NELSON公司的推荐标准:
V=Q×n×Vst×/1000×(τ×i）1/2`;]8 B6 E# c7 S/ H7 y' u
式中：V消声器容积；(m7 ?' }8 b! l7 c/ [( t
n发动机额定转速，3z@: v4 T( p3 I( X- T" N:j
r/min；/% ]:@l0 b( ^9 {, r
i缸数；/
τ--冲程数；.Y: H/ A9 }1 ]& E- X- a
Vst--发动机排量， * G7 l# n4 N)E
Q修正系数，一般取2～6（对消声效果要求越高，Q值越大）
此公式在汽车设计手册中也可以查到。
身负主要消音工作的尾段排气管，自然是一个发生阻力的所在，这便牵涉到消音筒内部的设计。尾消的构成大髅上可分成两类，第一种是利用交错隔板造成反射波的方式减低音量，原厂晶几乎都是此种型式：第二种则为改装晶常见的直线型吸音绵式，由流体力学的立场观之，隔板式的排气阻力一定较大，马力提升也就不如直线型来得占优势了。
要想降低尾消的排气阻碍，不单单是需通路直线化以及内管口径扩大，整个消音器小型化同时是必要的(N一类排气管的筒身仅二O，；O曰而已），而且这里还可以加入些巧思，如在进入尾消前安装一活动阀门；integr-r嚣有这项装置），或者是如无限设置双回路加速气流(TwinLoop)，让背压视转速提高而递减等，旨是不错的变通方法。
直线构这的改装排气管尾财，噪音的吸收需要藉消音绵达成，在此之中，大部份厂家都是单纯采玻璃绵对 应（细玻璃纤维绵加少量石绵I中消、代髑媒亦然），但是时间久了以后，长时间处於高热环境的玻璃绵，必定 会囚劣化而出现共振、謦音变大的问题，故现在也有些制晶会标榜内岂提高耐久性的不锈钢丝，此种设计的变 更点，差别是先用不锈钢丝包覆内管的打孔外套，然后才是玻璃绵的填入，其用慧即是以不锈钢丝防止热传 导到玻璃绵上，进而延长总体寿命。这里附带一提的是，为了防止临检、验车等不必要的麻烦，现在也有厂一样，但它的性能仍是相当不错，主要的原因就是其乃利用大简身、加多吸音绵来彻底抑制噪音，内部的构造则依旧以直线型为主，然后在消音筒的头尾端加入隔板，如果你有自行订做尾消打算的话，不妨参考一下找们的附田，较容易取得出力兴譬浪的平衡，另外，最近颇流行的ECV调音阀，建义大家最好要装在进尾段前，如此才会有最大的静音效果。
