汽車噪聲源包括空氣動力噪聲、沖擊噪聲、輻射噪聲和氣流摩擦噪聲。

1. 空氣動力噪聲: 發動機在運動的時候產生聲音。這個聲音在排氣管道中傳播而形成空氣動力噪聲。在管道中的這股氣流是穩定的。空氣動力噪聲取決于排氣管道的直徑。在一定的氣流量時,直徑越大,空氣動力噪聲就越穩定。空氣動力噪聲的大小取決于排氣系統的結構。在排氣系統中,純粹的聲學設計就是針對這類噪聲的。

2. 沖擊噪聲: 排氣管道中不穩定的氣流會對管道產生沖擊,從而形成沖擊噪聲。比如,排氣多支管彎曲段的弧度太小,發動機出來的氣流會對它產生強烈的沖擊,從而發出“砰、砰”的沖擊噪聲。在管道截面積突然變化的時候,也會產生沖擊噪聲。加大管道的過渡圓弧和漸進地改變結構的變截面積是減小沖擊噪聲的途徑。

3.輻射噪聲: 當一個振動體與流體接觸的時候,就會推動流體運動而產生聲音。麥克風傳聲就是這樣。排氣系統的管道和消音元件被機械振動激勵或者受內部流體壓力波動引起振動,這些被激勵的結構對外將聲音輻射出去,形成了輻射噪聲。

在排氣系統中,輻射噪聲源來自三方面:

第一是機械振動。發動機會帶動整個排氣系統振動,車體的振動也會通過掛鉤傳遞給排氣系統。排氣系統中有很多薄板,如消音器的外殼、催化器的外殼、管道的外殼等等。一旦這些薄板被激起振動,就會對外輻射噪聲。

第二是穩定的空氣氣流。這種穩定的氣流會對薄板結構施加穩定脈動力,從而激起板的振動,并輻射噪聲。

第三種是不穩定氣流。當管道中的氣流速度非常高的時候,在管壁附近就會形成紊流。這股紊流不斷沖擊薄板產生輻射噪聲。輻射噪聲的大小取決于這些板結構的幾何尺寸、結構形狀、剛度等。輻射噪聲的頻率與薄板結構振動的頻率是一致的。消音元件輻射的聲音頻率一般比較低,而管道輻射的頻率一般比較高,因為管道的剛度比消音元件的剛度高。

解決輻射噪聲的途徑有兩個:

一是減少流體聲波的擾動;

二是改變結構的特征,如質量、剛度和阻尼等。

4. 氣流摩擦噪聲: 當管道中氣體流動速度非常高的時候,流體與管壁之間產生摩擦,一方面形成紊流,擾動板振動并產生輻射噪聲,另一方面當氣流傳到尾管時對外發出巨大的噪聲,這就是氣流摩擦噪聲。降低摩擦噪聲的辦法有:減小氣體的流動速度,增加管道的截面積,使得管壁盡可能地光滑,避免管道中的突然轉彎,在排氣管口避免障礙物體,使用吸聲材料。