燃料电池空气系统消声器详解
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2022年12月19日 14:50:42
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知识点:消声器 与传统燃油车相比,氢燃料电池汽车的噪声要小得多,但即便如此,氢燃料电池汽车上仍有一些噪声源,会影响乘员的舒适性,尤其是在燃料电池系统中的空气供应系统中,空压机工作时噪声较大,一般需要在排气路加装消声器,减少排气噪声。 前段时间,我们已经陆续介绍了燃料电池系统中空气路中的空气滤清器、流量计、空压机、中冷器、电子节气门,接下来我们着重介绍一下消声器。 丰田Mirai燃料电池系统

知识点:消声器

与传统燃油车相比,氢燃料电池汽车的噪声要小得多,但即便如此,氢燃料电池汽车上仍有一些噪声源,会影响乘员的舒适性,尤其是在燃料电池系统中的空气供应系统中,空压机工作时噪声较大,一般需要在排气路加装消声器,减少排气噪声。

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前段时间,我们已经陆续介绍了燃料电池系统中空气路中的空气滤清器、流量计、空压机、中冷器、电子节气门,接下来我们着重介绍一下消声器。

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丰田Mirai燃料电池系统

消声器作为消除空气动力性噪声的重要器件,其形式和种类多样,按照工作原理不同可以分为三类,即阻性消声器、抗性消声器以及阻抗复合式消声器。

阻性消声器

阻性消声器通过安装在气流通道中的多孔吸声材料将能量吸收,当噪声通过消声器内部管道时,通过多孔吸声材料的小孔内空气介质的振动,通过摩擦和阻尼作用,将噪声变成热能耗散掉,以达到消声的目的。

概括说来,阻性消声器就是采用吸声原理,让声波在吸音介质中传播,通过将声能转化为其他类型能量(一般多是热能),从而达到消声效果的。阻性消声器就好比电学里的纯电阻电路,吸声材料类似于电阻,故而,称这类消声为阻性消声器。

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阻性消声器

一般而言,阻性消声器对中高频段的噪声具有较好的消声效果,对于低频段噪声,消声效果比较差。按照气流通道的构造形式和安装位置,阻性消声器又可分为直管式、片式、蜂窝式、折板式、声流式、弯管式和迷宫式等。

由于阻性消声器的流阻较大,因此不大适合应用在燃料电池系统中。

抗性消声器

与阻性消声器相比,抗性消声器不需要使用多孔吸声材料。抗性消声器利用管道上连接界面突变的管道或者旁接共振腔,利用声波在突变截面发生反射、干涉等,进而达到消声的目的。按照消声原理不同,抗性消声器又可分为共振式、扩张式、微穿孔板式等。

抗性消声器对于低中频率范围内具有特别好的消声效果,可以适应高速、高温、脉动气流下工作,特别适合作为发动机等的排气消声器。

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抗性消声器

阻抗复合式消声器

阻抗复合式消声器,即阻性消声器和抗性消声器相结合,也因此结合了阻性消声器和抗性消声器的优点,在比较宽频下实现了较好的消声效果。

燃料电池汽车用消声器

前面提到由于阻性消声器的流阻较大,因此不大适用于燃料电池系统。用在车上的消声器需要在不同负载和不同速度下工作,因此,就要求消声器也能在不同温度和流速下正常运行,同时需要在较宽频范围内均具有较好的消声效果,较低的流阻。

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具体到燃料电池车上,一般要求消声器具有如下特性:

  1. 1.     宽频内良好的消声效果,降噪能力;

  2. 2.     较低的压力损失;

  3. 3.     耐高温、耐腐蚀、耐气流冲击

  4. 4.     可靠性好

  5. 5.     成本低


在燃料电池系统开发过程中,压损是影响其性能的重要因素。大的压力损失就表示需要消耗相对大的功率以克服大压损,而消耗功率大就意味着燃料电池系统的寄生功率高,输出功率低,对输出性能有着直接影响。因此,在设计消声器时,对压损要特别关注。

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燃料电池系统冷却系统

至此,燃料电池系统的空气路上的关键部件已经陆续介绍完毕,接下来,将介绍燃料电池系统中的冷却水路的核心部件,包括电子节温器、电子水泵、散热器、电子风扇、去离子器、膨胀水箱等。

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