CN102003250B - 用于车辆的消音器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的消音器装置，可以包括：消音器壳体；设置在消音器壳体中并分隔消音器壳体的内部空间的隔音板；被至少一个隔音板支撑并吸入废气的进气管；以及被至少一个隔音板支撑并吸入从进气管释放的废气并将废气释放到消音器壳体外部的排气管，其中排气管的管道循环通过消音器壳体的内部空间。

Description

用于车辆的消音器装置
相关申请的交叉引用
本发明要求2009年9月3日提交的韩国专利申请No.10-2009-82858的优先权，其全部内容为各种目的而包含于此。
技术领域
本发明涉及一种减小车辆废气的排气噪声的消音器装置，具体而言，涉及一种用于车辆的消音器装置，其特征在于其具有通过使用U形排气管来减小在消音器装置内流动的废气引起的空腔噪鸣(booming noise)和背压(back pressure)的结构。
背景技术
通常，用于车辆的消音器执行减小由车辆排放的废气所产生的废气噪声的功能。
图1显示了相关技术中的用于车辆的消音器装置，其中该相关技术中的消音器装置1包括用于吸收或排放废气的管、支撑该管并形成声音吸收腔和用于废气的共振腔的隔音板(baffle plate)、以及设置在隔音板上的可变阀，其中根据废气的排气压力来调节可变阀的排放量。
下面详细描述相关技术中的消音器装置1的结构，车辆发动机运转时产生的废气通过净化对人体有害的成分(例如一氧化碳或氮化合物)的催化设备，然后通过排气系统流到消音器装置1的进气管10的入口11。
接下来，来自于车辆的废气流入进气管10的入口11，然后已经流入的废气被排放到进气管10的出口12，其中进气管由第一隔音板41、第二隔音板42、和第三隔音板43形成，其中出口12设置在位于第三隔音板43后的第四腔A4中。
通过出口12被释放到第四腔A4中的废气随后通过被第一隔音板41、第二隔音板42、和第三隔音板43分隔的第四腔A4、第三腔A3、第二腔A2回到第一腔A1，并且可变阀30连接到第一隔音板41上，从而通过返回过程中废气的膨胀、收缩和干扰减小了废气的空腔噪鸣。
在这种结构中，为了实现废气的返回过程，穿过第一隔音板41、第二隔音板42、和第三隔音板43形成用于废气的流动的通气孔(未显示)。
然后，如上所述，已经返回第一腔A1的废气流入在第一隔音板41前具有入口21的排气管20。
排气管20被设置为通过第二隔音板42和第三隔音板43和消音器壳体50，该消音器壳体50形成有消音器装置的外形，并且废气通过排气管20的出口22被排放到消音器装置1的外部，其中出口22通向消音器壳体50的外部。
在这种结构中，诸如玻璃丝的声音吸收材料可以被填充到形成于第一隔音板41和第二隔音板42之间的第二腔A2中，以改善对声音的吸收。
但是，相关技术中的消音器装置1的性能在有效地阻止最近开发出的高性能发动机产生的大噪声方面略微不足。例如，由于不能有效地控制背压，当车辆启动时废气发出的声音太大，或者发动机的最大输出被略微降低。
背景技术部分公开的信息只用于增强对本发明的一般背景技术的理解，其不应被看作是表示或以任何方式暗示该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明的不同方面用于提供一种用于车辆的消音器装置，通过使用U形排气管，其可以通过减小来自于高输出发动机的废气的噪声获得安静的驾驶，并通过减小废气产生的背压保持发动机的输出，以及通过在消音器装置内流动的废气来减小产生的空腔噪鸣和背压。
根据本发明的一方面，用于车辆的消音器装置可以包括：消音器壳体；设置在消音器壳体中并分隔消音器壳体的内部空间的隔音板；被至少一个隔音板支撑并吸入废气的进气管；以及被至少一个隔音板支撑并吸入从进气管释放的废气并将废气释放到消音器壳体外部的排气管，其中排气管的管道循环通过(circulate through)消音器壳体的内部空间。
排气管的管道可以形成为U形。
隔音板可以包括位于消音器壳体前部的第一隔音板、位于消音器壳体中部的第二隔音板和位于消音器壳体后部的第三隔音板，其中消音器壳体的内部空间被第一隔音板、第二隔音板和第三隔音板分隔为串联的(in series)第一腔、第二腔、第三腔和第四腔。
进气管可以具有穿过消音器壳体的前部在消音器壳体内形成的入口，以及穿过第一隔音板设置在第二腔中的出口，其中排气管具有设置在第四腔中的入口以及通过消音器壳体的后部形成的与外部连通的出口。
排气管的管道可以串联地(in series)循环通过第三隔音板、第二隔音板和第一隔音板，然后再串联地循环通过第一隔音板、第二隔音板和第三隔音板，以形成U形。
允许通过进气管内流动的废气流入排气管的入口内的通气孔可以形成在第一、第二和第三隔音板中，以及可变阀被连接到第二隔音板上，其中可变阀的打开/关闭量被通过形成于第二隔音板中的通气孔从进气管的出口被释放的废气的释放压力可变地控制。
填充有声音吸收材料的双管吸音管(double pipe soundabsorption tube)可以被连接到排气管上。
用于将废气释放到第一腔的孔，可以形成为通过消音器壳体的前部中的进气管。
根据本发明的不同方面，具有以上结构的用于车辆的消音器装置的优点是，首先是减小在流入进气管的废气通过第一腔到达第四腔时废气的高频噪声，其次利用具有长U形管道的排气管减小废气的剩余带宽中的高频噪声和低频噪声，从而有效地减小废气的噪声和背压。
此外，本发明的优点还在于，通过改变可变阀的弹性部件的特性，在低速时减小噪声，并通过减小背压防止在高速时发动机的输出减小。
此外，本发明的优点还在于，通过去除相关技术的消音器装置中所使用的共振腔，来改善由被向外排放的废气所产生的噪声的线性度，从而与相关技术相比，可以在随着发动机的转数(RPM)的增大连续增大废气的声音压力的同时，获得不致于使司机不愉快的废气声。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以阐明。
附图说明
图1是显示相关技术中的消音器装置的结构的视图。
图2是显示根据本发明的示例性实施例的消音器装置的结构的视图。
图3是显示根据本发明的示例性实施例的消音器装置的可变阀的结构的视图。
图4是显示根据本发明的示例性实施例的可变阀的弹性体的特性的曲线图。
应理解，附图不一定按比例绘制，其只对说明本发明的基本原理的各种特征进行某种程度的简化表示。本文所公开的本发明的具体设计特征，包括例如具体尺寸、方向、位置和形状，将部分取决于特定的预期应用和使用环境。
图中，附图标记在附图的全部多张图中表示本发明的相同或等效的部件。
具体实施方式
现在，将详细参考本发明的不同实施例，其实例显示在附图和以下描述中。虽然将结合示例性的实施例描述本发明，但应当理解该描述并非要把本发明限制于该示例性的实施例。相反，本发明旨在不仅覆盖该示例性的实施例，而且还覆盖各种替换的、改变的、等效的和其他实施例，其可包含在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。
下面，参考附图详细描述根据本发明的示例性实施例的用于车辆消音器装置的优选实施例的结构。
图2是显示根据本发明的示例性实施例的消音器装置的结构的视图。本发明的示例性实施例中的消音器装置100包括：形成装置的外形的消音器壳体150，设置在消音器壳体150中的隔音板140，被隔音板140支撑并吸入废气的进气管110，以及被隔音板140支撑并吸入从进气管110释放的废气并将其释放到消音器壳体150外部的排气管120，其中管道循环通过被隔音板140分隔的消音器壳体150的内部空间。
隔音板140分隔空间以使废气沿排气管120的流入方向返回，并且隔音板140包括前部的第一隔音板141、中间的第二隔音板142和后部的第三隔音板143。
虽然没有显示，但是在这种结构中，允许在进气管110中流动的废气流入排气管120的入口121的通气孔135穿过第一隔音板141和第三隔音板143而形成。
与上述的相关技术中的消音器装置相同，消音器装置100的壳体150的内部被第一隔音板141、第二隔音板142和第三隔音板143分隔为第一腔B 1、第二腔B2、第三腔B3和第四腔B4。
进气管110具有通过壳体150的前部形成的位于壳体150内的入口111，并且出口112穿过第一隔音板141设置在第二腔B2中。
在这种结构中，用于将在内部流动的废气释放到第一腔B1的孔113形成在进气管110的入口111处，以削弱内部废气的高频刺耳声音(high-frequency rough sound)。
此外，排气管120具有设置在第四腔B4中的入口121和通过壳体150的后部形成的与壳体150的外部连通的出口122，从而管道形成为U形。
即排气管120的管道从第三隔音板143的后部(即位于第四腔B4中的入口121)通过第二隔音板142和第一隔音板141延伸到第一腔B1的内部，并且在第一腔B1中弯曲并穿过第一隔音板141、第二隔音板142和第三隔音板143返回与壳体150的外部连通的出口122。
同时，填充有吸收材料的用于减小高频噪声的双管吸音管(double pipe sound absorption tube)123连接到排气管120的出口122附近。
此外，在本发明的示例性实施例中，消音器装置包括连接到第二隔音板142的可变阀130。
可变阀130是可以通过从进气管110的出口112释放的废气产生的背压来可变地调节开/关量的阀，该进气管110的出口112连接到第二隔音板142的后部。
如图3的可变阀130的立体图所示，可变阀130具有阀体131，阀体131具有位于底部的弹性部件133，位于上部的具有开口132a的环132，废气穿过该开口132a，以及铰接到阀体131并可以被弹性部件133的弹力向前和向后旋转以打开/关闭该阀的阀塞(valvecork)134。
通过环132在内部流动的废气产生的背压使阀塞134向前和向后旋转，从而打开或关闭可变阀130，并且阀塞134优选地利用普通弹簧作为弹性部件133。
根据本发明的示例性实施例的具有上述结构的用于车辆的消音器装置具有以下结构，即在进气管110中流动的废气的高频噪声首先在废气通过第一腔B1流入第四腔B4时被减小，然后，废气的剩余带宽的高频噪声和低频噪声再次在废气通过具有U形长管道的排气管120被排放到消音器外部时被减小，从而减小废气产生的噪声。
下面详细描述具有根据本发明的示例性实施例的上述结构的用于车辆的消音器装置100的操作。
首先，通过入口111流入进气管110的废气的一部分，通过在进气管110的入口附近形成的孔113泄露到第一腔B 1中，同时高频噪鸣被减小，然后，废气通过穿过第一隔音板141形成的通气孔135流入第二腔B2中。
此外，流过入口111的其他废气流过进气管110，然后通过出口112被释放到第二腔B2中。
如上所述，由于废气通过两条路线流入第二腔B2中，由于沿着不同路线流动的废气之间的干扰，可以最大程度地减小来自于废气的噪声。
然后，当已经流入第二腔B2的废气流入连接到第二隔音板142的可变阀130的环132的开口132a中时，铰接到阀体131的阀塞134被弹性部件133的弹力打开，该弹力由通过开口132a流入内部的废气的背压产生，并且通过打开的阀塞134形成废气的流动通道，从而在第二腔B2中流动的废气流入第三腔B3中，而且在第三腔B3中流动的废气通过穿过第三腔B3形成的通气孔135继续流入第四腔B4中。
通过使用如上所述的可变阀130，本发明的消音器装置可以根据可变阀130的打开/关闭量有效地减小当车辆从低速变为高速时产生的可变噪声和背压。
当按照以上过程通过入口111流入进气管110的废气依次通过第一腔B1、第二腔B2、第三腔B3和第四腔B4时，废气的高频刺耳噪声和背压被减小。
然后，释放到第四腔B4中的废气通过穿过第三隔音板143形成的入口121流入排气管120中，当废气流过长U形(也称作“长尾”)排气管120的管道时，剩余带宽中的低频刺耳噪声(low-frequency rough sound)被最大限度地减小，然后废气通过与壳体150的外部连通的排气管120的出口122被排放到外部。
当废气通过设置在排气管120的出口122附近的填充有吸收材料的双管吸音管123时，高频噪声再次被减弱。
在另一方面，利用连接到可变阀130的弹性部件133的弹力，如上所述运转的本发明的消音器装置100可以进一步提高噪声减小效率。
即如图4中的曲线图所示，其显示了本发明的可变部件的弹性部件的特性，根据连接到本发明的可变部件上的弹性部件的特性，由于在低扭矩时弹性部件的弹性系数大于相关技术中的弹性部件的弹性系数，在低速时可变阀的打开量较小，从而在发动机的初始运转中(特别是在启动发动机时)有利地减小了噪鸣。此外，由于在高扭矩时弹性部件的弹性系数小于相关技术中的弹性部件的弹性系数，在高速时可变阀的打开量较大，从而进一步增大了发动机的输出。
如上所述运行的本发明的消音器装置100的性能如下表1所示。表1本发明的消音器装置的性能试验
项目   相关技术的消音器装置   本发明的消音器装置 参考
  C2空腔噪鸣水平   99dB   95dB   噪声减小4dB
  背压   65kPa   63kPa   背压减小2kPa
如表1所示，关于作为参考噪声水平的C2空腔噪鸣水平，与相关技术的消音器相比，本发明的消音器装置将其减小4dB，与相关技术的消音器装置相比，背压也被减小2kPa。
这是由于与相关技术的消音器装置相比，废气的高频噪声在流入进气管110的废气通过第一腔B1到达第四腔B4的过程中首先被减小，其次废气的剩余带宽中的高频噪声和低频噪声在废气通过具有U形长管道的排气管120时被减小，从而有效地减小了废气产生的噪声和背压。
此外，与相关技术中的消音器装置相比，通过改变可变阀的弹性部件的特性，可以在低速时进一步减小噪声，并通过减小背压防止在高速时发动机的输出被减小。
此外，通过去除相关技术的消音器装置中使用的共振腔，向外排放废气的噪声的线性度被增强，从而与相关技术相比，可以在随着发动机的转数(RPM)的增加连续增大废气的声音压力的同时获得不致使司机不愉快的废气声。
为了便于解释以及所附权利要求中的准确定义，参照图中所显示的特征的位置，使用术语“上”或“下”来描述示例性实施例的这些特征。
前面对本发明的具体示例性实施例所呈现的描述是出于说明和描述的目。其不是穷尽性的，也不用于将本发明限制到所公开的特定形式，显然，根据上述教导，各种修改和变化都是可能的。选择和描述了示范性实施例是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员可以实施并利用本发明的不同示范性实施例，及其各种改变和变化。本发明的范围将由所附的权利要求及其等效方式所限定。

Claims (4)

1.一种用于车辆的消音器装置，包括：
消音器壳体；
隔音板，其设置在消音器壳体中并分隔消音器壳体的内部空间；
进气管，其被至少一个隔音板支撑并吸入废气；以及
排气管，其被至少一个隔音板支撑并吸入从进气管释放的废气并将废气释放到消音器壳体外部，其中排气管的管道循环通过消音器壳体的内部空间；
其中排气管的管道形成为U形；
其中隔音板包括位于消音器壳体前部的第一隔音板、位于消音器壳体中部的第二隔音板和位于消音器壳体后部的第三隔音板，以及其中消音器壳体的内部空间被第一隔音板、第二隔音板和第三隔音板分隔为串联的第一腔、第二腔、第三腔和第四腔；
其中进气管具有穿过消音器壳体的前部在消音器壳体内形成的入口，以及穿过第一隔音板设置在第二腔中的出口，以及其中排气管具有设置在第四腔中的入口以及通过消音器壳体的后部形成的与外部连通的出口；
其中排气管的管道串联地循环通过第三隔音板、第二隔音板和第一隔音板，然后再串联地循环通过第一隔音板、第二隔音板和第三隔音板，以形成U形。
2.如权利要求1所述的用于车辆的消音器装置，其中允许通过进气管内部流动的废气流入排气管的入口内的通气孔形成在第一、第二和第三隔音板中，以及
可变阀被连接到第二隔音板上，其中可变阀的打开/关闭量被通过形成于第二隔音板中的通气孔从进气管的出口释放的废气的释放压力可变地控制。
3.如权利要求1所述的用于车辆的消音器装置，其中填充有声音吸收材料的双管吸音管被连接到排气管上。
4.如权利要求1所述的用于车辆的消音器装置，其中用于将废气释放到第一腔的孔形成为通过消音器壳体的前部中的进气管。
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