CN101280708A - 车用消音器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车用消音器，其包括：外层管，由第一宽段、第一渐缩段及第一窄尾段构成，第一宽段的头端为形成有穿孔的封闭面；内层管，由第二宽段、第二渐缩段及第二窄尾段构成，设置在外层管内部，第二宽段头端顶靠在封闭面，第二窄尾段尾端伸入第一窄尾段内部，第二宽段管壁形成数个通气孔；内导管，由第三宽段、第三渐缩段及第三窄尾段构成，设置在内层管内部，第三宽段头端穿置在封闭面穿孔，第三窄尾段尾端伸入第二窄尾段内部，第三宽段位于内层管内部管壁形成数个通气孔；数个隔板，设置在第一宽段与第二宽段间，以及第二宽段与第三宽段间，供隔出数个内外大小不一的吸音室；消音效果佳且可提升输出马力。

Description

车用消音器

技术领域

本发明涉及一种兼具有迂回式与直通式消音器消音特性，且可增进输出马力的车用消音器。

背景技术

引擎在燃油燃烧后所产生的废气，若直接排至大气中，会因废气的气体压力由高压骤降至大气压力，而产生很刺耳的噪音，于是，必须让废气经过消音器，致使废气的压力及频率变小，以有效降低排气噪音。

目前，常见的车用消音器，如图1所示的迂回式消音器10，是在一筒体11内部以隔板12隔出数个气室13，而将数支导气管14依预定的迂回设计，串联穿设在数个气室13，并在各导气管14依需求形成有数个通气孔141，使得通过通气孔141的排气可以膨胀；此外，自引擎排出的高压废气，可如图中箭头所示，通过各导气管14而在各气室13内膨胀，达到减压而消音的效果。

另如图2所示的直通式消音器20，是在一外覆筒21穿设一内直管22，内直管22位于外覆筒21内部的被包覆段，形成有数个通气孔221，并在内直管22被包覆段外缘与外覆筒21内部所构成的吸音室填充吸音材23，这样，通过内直管22的引擎排气，会通过数个通气孔221产生膨胀作用，降低排气压力，并利用吸音室所填充的吸音材23吸收排气音，达到消音目的。

然而，前述的车用消音器，各有其优缺点，迂回式消音器10，由于排气流动的路径复杂，会造成回压大的问题，不过消音效果较好。另，直通式消音器20，因排气路径简单顺畅，虽然回压小而利于高速排气，但却有排气音吸收能力不佳而噪音大的问题。

由于引擎是个空气泵，它的工作效率有很大成份取决于空气进出汽缸的容易程度，以及空气进出气缸的阻力，我们称之为吸排损(Pumping loss)。显然，最少的阻碍就能减少Pumping loss，也就能释放出更大的马力，要产生最大的马力，排气系统必须对排气气流保持最小的阻碍，这些阻碍阻挡了废气吹出引擎，造成后来进入引擎的新鲜油汽被稀释了(也就是说废气还有一部份留在汽缸内和新鲜油汽相混合)，这样必然造成引擎工作性能的下降，若阻碍更大，形成回压，引擎就要花更大的力气把废气排出汽缸，这就是Pumpingloss的其中一个来源。

所以，现有的迂回式消音器及直通式消音器各有优缺点，但尚无法兼顾低噪音与最大马力的要求，故仍有改善空间。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种车用消音器，使回压程度与消音效果都可以兼顾，具有回压程度随排气速度的增加而降低，且消音效果佳的功效。

本发明又一目的在于提供一种车用消音器，其具有迂回式的消音效果，同时具有使排气气流保持最小的阻碍，使引擎效率保持最佳，进而可提升输出马力在20％以上的功效。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明车用消音器，其特征在于，包括：一外层管，由第一宽段、第一渐缩段及第一窄尾段构成，第一宽段的头端为形成有穿孔的封闭面；一内层管，由第二宽段、第二渐缩段及第二窄尾段构成，是设置在外层管内部，第二宽段的头端顶靠在封闭面，第二窄尾段的尾端伸入第一窄尾段内部，且在第二宽段的管壁形成有数个通气孔；一内导管，由第三宽段、第三渐缩段及第三窄尾段构成，是设置在内层管内部，第三宽段的头端穿置在封闭面的穿孔，第三窄尾段的尾端伸入第二窄尾段内部，且在第三宽段位于内层管内部的管壁形成有数个通气孔；数个隔板，是设置在第一宽段与第二宽段之间，以及第二宽段与第三宽段之间，供隔出数个内外大小不一的吸音室。

前述的车用消音器，其中各吸音室内选择性填充有吸音材料。

前述的车用消音器，其中吸音材料为消音棉、铜丝绒或二者的组合物。

前述的车用消音器，其中内层管的数量依需求而增减。

本发明车用消音器的有益效果，本发明运用的原理是将引擎所排出的废气在进入消音管时，其排气流场可膨胀至多个不同的吸音室，且该数个吸音室是由多支管体以轴向穿套组合而成，各管体形成进气端孔径大而出气端孔径小的设计，即形成一“文氏管”(Venturi tube)的形式，从而产生文氏管效应；又，计算其中流速的变化，可依柏努利定律(Bernoulli’sequation)来计算，其公式为：Q＝Ф₁×V₁＝Ф₂×V₂。

因此，在相同流量(Q)废气通过前后通孔时，因后通孔(Ф₂)的孔径变小，必然会使V₂(流速)增加，故可在消音管内具有增强流速的效果，且此一流速可在其喷流嘴(Flow nozzle)的周围产生吸力效应，因此可带动外层管内部的排气流场，也即使多层管内的排气在膨胀消音后，可以快速排出，产生引流作用；这样，使引擎的吸排损(Pumping loss)降低，达到在不增加噪音的前提下，提升输出马力的功效。

为达上述目的，本发明的结构特征，包括：一外层管，由第一宽段、第一渐缩段及第一窄尾段所构成，第一宽段的头端为形成有穿孔的封闭面；一内层管，由第二宽段、第二渐缩段及第二窄尾段所构成，而设置在外层管内部，使得第二宽段的头端顶靠在该封闭面，并令第二窄尾段的尾端伸入第一窄尾段内部，且在第二宽段的管壁形成有数个通气孔；一内导管，由第三宽段、第三渐缩段及第三窄尾段所构成，而设置在该内层管内部，另使得第三宽段的头端穿置在该封闭面的穿孔，并令第三窄尾段的尾端伸入第二窄尾段内部，第三宽段位于该内层管内部的管壁形成有数个通气孔；数隔板，设置在第一宽段与第二宽段之间，以及第二宽段与第三宽段之间，供隔出数个内外大小不一的吸音室。

附图说明：

图1为现有迂回式消音器结构示意图。

图2为现有直通式消音器结构示意图。

图3为本发明立体结构部分剖示图。

图4为本发明立体结构剖示图。

图5为图4所示文氏管效应实施状态图。

图中主要标号说明：10迂回式消音器、11筒体、12隔板、13气室、14导气管、141通气孔、20直通式消音器、21外覆筒、22内直管、221通气孔、23吸音材料、30外层管、31第一宽段、32第一渐缩段、33第一窄尾段、34封闭面、341穿孔、40内层管、41第二宽段、4l1通气孔、42第二渐缩段、43第二窄尾段、44混合腔室、45第二喷流嘴、50内导管、51第三宽段、5l1通气孔、52第三渐缩段、53第三窄尾段、54第一喷流嘴、60隔板、6la吸音室、6lb吸音室、6lc吸音室、6ld吸音室、6le吸音室、62吸音材料。

具体实施方式

参阅图3、图4所示，本发明的一可行实施例包括有：一外层管30，由第一宽段3l、第一渐缩段32及第一窄尾段33构成，第一宽段31的头端是形成有穿孔341的封闭面34；一内层管40，由第二宽段41、第二渐缩段42及第二窄尾段43构成，设置在外层管30内部，使第二宽段4l的头端顶靠在该封闭面34，并令第二窄尾段43的尾端伸入第一窄尾段33内部，且在第二宽段41的管壁形成有数个通气孔4l1；一内导管50，由第三宽段51、第三渐缩段52及第三窄尾段53构成，设置在内层管40内部，另，使第三宽段5l的头端穿置在封闭面34的穿孔341，并令第三窄尾段53的尾端伸入第二窄尾段43内部，第三宽段5l位于该内层管40内部的管壁形成有数个通气孔5l1；数个隔板60，设置在第一宽段31与第二宽段4l之间，以及第二宽段41与第三宽段51之间，供隔出数个内外大小不一的吸音室6la、6lb、6lc、6ld、6le，且在各吸音室6la、61b、6lc、6ld、6le内选择性填充有吸音材料62，该吸音材料62为消音棉、铜丝绒或二者的组合物。

前述的内层管40可依需求而增减，对于大型车辆具有较大排气需求者，可为一层或二层；当然，对于较小排气量的机动车而言，该内导管50只要配合外层管30或内层管40其中任一也可实施。

基于如上所述的结构，本发明的消音作用可概分为两部分，一是引擎排气经内导管50的数个通气孔511，先膨胀至内层的吸音室6ld、6le，进一步再由内层管40的数个通气孔4l1，膨胀至外层的吸音室6la、6lb、6lc，以降低排气压力，并利用吸音材料62吸收排气音；另一是未流经内导管50的数个通气孔5l1的引擎排气，自内导管50的第三窄尾段53，排放至内层管40的第二窄尾段43，再排放至外层管30的第一窄尾段33，而因排气管径扩大产生降低排气压力的膨胀作用，并可导引出膨胀至后段的吸音室6lc、6le的排气。

参阅图4箭头所示的排气流场，本发明的消音方式是兼具迂回式与直通式，其中，当引擎低速排气时，膨胀至后段的吸音室6lc、6le的排气，被导引出的流速低，因而产生较大的迂回效果，可形成大回压提升扭力；当引擎高速排气时，膨胀至后段的吸音室6lc、6le的排气，被导引出的流速高，因而产生接近直通的小回压效果；此外，由数个隔板60隔出数个内外大小不一的吸音室6la、6lb、6lc、6ld、6le，配合所填充的吸音材料62，则吸收不同音域的排气音；所以，具有回压程度随排气速度的增加而降低，且消音效果佳的功效。

参阅图5所示，其是说明图4中的各层管的文氏管效应，本实施中的内导管50，其进气口(即第三宽段51)的直径Ф₁为50mm，而外层管30的出气口(即第一窄尾段33)的直径Ф₄基本与Ф₁是一样的，为50mm，但不限定于此。本发明的最大特征在于该内层管40的第二窄尾段43的直径Ф₃约为18mm，并伸入第一窄尾段33内，该内导管50的第三窄尾段的直径Ф₂约为9mm，并伸入第二窄尾段43内，形成多重“文氏管效应”，并配合柏努利定律：Q(流量)＝Ф₁×V₁＝Ф₂×V₂的公式，可以得知该内导管50的管径Ф₁(50mm)缩减为Ф₂(9mm)时，在第三窄尾段53的流速(V₂)增加，且可在第一喷流嘴54周围产生吸力效应，形成负压状态，进而带动内层管40内部的排气流场(S₁)，使其快速导入第二窄尾段43内的混合腔室44中，该混合腔室44的排气经由第二喷流嘴45进入第一窄尾段33内，并带动外层管30内的排气流场(S₂)，使得由内导管50进入到各吸音室内消音的排气可以很顺利借助引流作用而快速排出，使引擎的吸排损降低，以提升马力。

发明人于2007年2月6日委托桃园县政府环保局测试的资料及结果如下：

一、车辆资料：

汽车厂牌：中华FB511W  车辆引擎型式：L4

出厂日期：1996年7月   车牌号码：L5-3508

总排气量：2835(C.C.)  车辆总重量：3490(kg)

最大预定马力及转速：93/4000(hp/rpm)

环境温度及大气压力：294.6  100.4(k/kpa)

二、测试结果：

①采用旧消音管与本发明消音管所作的污染度测试二者都合格。

②马力比(％)：采用旧消音管的马力比为4l％，而装设本发明消音管所测得的马力比为61％，增加了20％的马力比。

所以，由以上说明及测试结果说明，本发明的消音管在不增加噪音及污染度的前提下，确实可提升输出马力，增进引擎效益。

综上所述，本发明所揭示的技术手段，确实具有新颖性、创造性及实用性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1. 一种车用消音器，其特征在于，包括：一外层管，由第一宽段、第一渐缩段及第一窄尾段构成，第一宽段的头端为形成有穿孔的封闭面；一内层管，由第二宽段、第二渐缩段及第二窄尾段构成，是设置在外层管内部，第二宽段的头端顶靠在封闭面，第二窄尾段的尾端伸入第一窄尾段内部，且在第二宽段的管壁形成有数个通气孔；一内导管，由第三宽段、第三渐缩段及第三窄尾段构成，是设置在内层管内部，第三宽段的头端穿置在封闭面的穿孔，第三窄尾段的尾端伸入第二窄尾段内部，且在第三宽段位于内层管内部的管壁形成有数个通气孔；数个隔板，是设置在第一宽段与第二宽段之间，以及第二宽段与第三宽段之间，供隔出数个内外大小不一的吸音室。

2. 根据权利要求1所述的车用消音器，其特征在于，所述各吸音室内填充有吸音材料。

3. 根据权利要求2所述的车用消音器，其特征在于，所述吸音材料为消音棉、铜丝绒或二者的组合物。

4. 根据权利要求1所述的车用消音器，其特征在于，所述内层管的数量依需求而增减。

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