CN102251829A - 消声单元及采用该消声单元的内燃机排气消声器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及噪音控制，提供了一种消声单元，包括腔体、隔板、连通隔板两侧的气道，隔板下游侧侧面上设置有螺旋结构；以平面螺旋线作为断面轮廓线，螺旋结构任意断面与断面轮廓线相适应，螺旋结构整体与由断面轮廓线沿轨迹线移动形成的形状相适应；由螺旋结构及其相邻结构包围构成螺旋消声腔及其开口，且开口位于声波经隔板下游侧相邻结构反射后的传播方向上。通过螺旋结构增大反射几率并捕获声波，增大声波衰减，消声量与扩张比无关，消声、结构性能更好。及一种内燃机排气消声器，通过采用上述消声单元，保证了良好的消声和结构性能，同时气流路径上任意点的上游侧位于该点的消声器入口侧、下游侧位于该点的消声器出口侧，空气动力性能好。

Description

消声单元及采用该消声单元的内燃机排气消声器

技术领域

本发明涉及噪音控制，尤其是一种消声单元及采用该消声单元的内燃机排气消声器。

背景技术

消声器是消减气流噪声的装置，将其安装在管道中或进、排气口上，在气流通过的同时对噪声具有一定的消减作用，其性能主要包括三个方面：一、消声性能，包括消声量的大小和频谱特性；二、空气动力性能，通常是用消声器入口和出口的全压差来表示；三、结构性能，是指其的外形尺寸、坚固程度、维护要求、使用寿命等。评价消声器的上述三个方面的性能，既互相联系又互相制约，从消声器的消声性能考虑，在所需频率范围内的消声量越大越好；但是同时必须考虑空气动力性能的要求。例如，汽车内燃机的排气消声器，如果阻损过大，会使功率损失增加、增加油耗，甚至影响车辆行驶。在兼顾消声器声学性能和空气动力性能的同时，还必须考虑结构性能的要求，不但要耐用，还应避免体积过大、安装困难等情况。

消声器的种类很多，但究其消声机理，主要包括如下三种：阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器。其中，阻性消声器是一种吸收型消声器，其利用声波在多孔吸声材料中传播时，因摩擦将声能转化为热能而消声；抗性消声器不使用吸声材料，其依靠管道截面的突变或旁接共振腔等在声传播过程中引起阻抗改变而产生声能的反射、干涉及共振吸声来降低消声器向外辐射的声能，达到消声的目的；阻抗复合式消声器，是把阻性与抗性两种消声原理通过适当结构复合起来而构成的。由于阻性消声器及阻抗复合式消声器均加有吸声材料，这些吸声材料易被高温废气熔化、或被炭烟、油泥堵塞而使消声性能下降，因此，现有的内燃机排气消声器，主要采用抗性消声器。

对应上述利用管道截面的突然扩张或收缩造成通道内声阻抗突变的抗性消声器，称为扩张室式或膨胀室式，由管和室组成的，使沿管道传播的某些频率的声波通不过消声器而反射回声源去。

对应上述旁接共振腔的抗性消声器，称为共振腔式，是由管道壁开孔与外侧密闭空腔相通而构成的，管壁上小孔颈中的气柱类似活塞，具有一定的声质量；密闭空腔类似空气弹簧，具有一定的声顺；空气在小孔中振动与孔颈壁面存在着摩擦和阻尼作用，具有一定的声阻。这样声质量、声顺和声阻就在气流通道构成声振动系统，它们就象电学上电感、电容和电阻构成谐振电路一样。

现有抗性消声器，均由六种抗性消声单元组合构成，各单元的结构如图1由上至下、由左至右所示，依次为进口内插管、出口内插管、直通穿孔管、穿孔板、反向扩张、反向收缩。其中进口内插管、出口内插管、反向扩张、反向收缩均为扩张室式，进口内插管、出口内插管用于气流直线流动，反向扩张、反向收缩用于气流反向；直通穿孔管根据其穿孔情况，可以是扩张室式也可以是共振腔式；穿孔板则主要是为了降低气流流速、消除高速气流的喷注噪音；使用时，各单元直接串联或通过直管跨越其他单元进行串联。

由于共振腔式消声，当体系固有频率与声波频率发生共振时，消耗的声能最多，消声量最大；当偏离时，迅速下降，消声频带范围窄，且微孔易堵塞，因此在内燃机排气消声器中较少采用。现有的内燃机排气消声器，通常采用扩张室式单元并配合迷宫式气流路径，如图2所示即一种典型的摩托排气消声器。由于扩张室式消声的消声量大小由扩张比决定、消声频率特性由扩张部分的长度决定，因此为了获得大的消声量、好的频谱特性，现有内燃机排气消声器结构性均较差；扩张室式消声器由于通道截面的扩张和收缩，将会使阻力损失增大，特别是当气流速度较高时，空气动力性能会变坏，同时迷宫式气流路径同样会增大气阻，因此排气阻力大，空气动力性能差，内燃机排气背压高，导致内燃机功耗损失、油耗增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种相同消声量、频谱特性条件下，结构性能更好的消声单元；以及相同消声量、频谱特性条件下，空气动力性能和结构性能更好的采用该消声单元的内燃机排气消声器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：消声单元，包括由壳体包围构成的腔体、固定在壳体上并位于腔体内的隔板，设置有连通隔板轴向两侧腔体的气道，所述隔板下游侧的侧面上设置有螺旋结构；沿腔体轴向投影，所述螺旋结构的投影面位于隔板的投影面内；以由外至内盘绕的平面螺旋线作为断面轮廓线，螺旋结构任意断面的形状与断面轮廓线相适应，螺旋结构整体形状与由断面轮廓线沿轨迹线移动形成的立体形状相适应；由螺旋结构及其径向和轴向相邻结构包围构成断面形状与断面轮廓线形状相适应的螺旋消声腔，由螺旋结构与径向相邻结构之间的间隙构成连通螺旋消声腔和隔板下游侧腔体的螺旋消声腔开口，且螺旋消声腔开口位于声波经隔板下游侧相邻结构反射后的传播方向上。

进一步的，断面轮廓线为相邻折边夹角均为90°的折线状方螺旋。

进一步的，螺旋结构各断面螺旋大小一致。

进一步的，所述螺旋结构沿隔板对应气道的边缘延伸，且螺旋结构通过对应断面轮廓线最外圈端点的棱边固定于隔板对应气道的边缘。

进一步的，所述隔板是与壳体固定连接并轴向隔断腔体的平板。

进一步的，所述隔板上设置有通孔；所述轨迹线呈环形，所述螺旋结构整体呈环状并由螺旋结构与通孔相邻的壁包围构成螺旋结构的内孔，由内孔和通孔连通构成气道。

进一步的，所述隔板和壳体之间设置有径向间隙，并由径向间隙构成气道；所述螺旋结构整体呈沿隔板对应气道边缘延伸的管状。

进一步的，所述隔板是沿腔体轴向盘绕的螺旋板，隔板宽度方向与腔体径向相适应，隔板通过其呈圆柱螺旋状的宽度方向外侧边缘固定于壳体，气道由沿腔体轴向隔板相邻各圈之间的间隙构成并呈螺旋状。

进一步的，以与隔板螺旋形状相适应的轴向螺旋线作为轨迹线，所述螺旋结构整体形状与由断面轮廓线沿轨迹线移动形成的立体形状相适应。

作为一种优选，采用上述消声单元的内燃机排气消声器，包括由消声器壳体包围构成腔体、分别位于腔体轴向两端的消声器入口和出口，腔体内设置有消声单元，气体在腔体内沿气流路径流动并经过各消声单元，气流路径上任意点的上游侧均位于该点的消声器入口侧、下游侧均位于该点的消声器出口侧。

本发明的有益效果是：现有扩张室式消声的消声量大小由扩张比决定、消声频率特性由扩张部分的长度决定。而本发明的消声单元主要通过螺旋结构的设置，增大声波的反射几率及对声波的捕获，通过声波的分散、吸收、干涉抵消实现声波的衰减，螺旋结构的捕获机理有效保证了其消声的频谱性能，而消声量与扩张比无必然联系，可显著减小消声量对扩张比的依赖，能显著减小消声单元的径向尺寸，进而显著减小消声器的径向尺寸，消声器结构性能更好，而扩张比的减小还能减小气流的气阻，改善空气动力性能。通过上述消声单元取代现有的内插管消声单元，能在保证消声性能的同时提供更好的结构性能；由于上述消声单元结构紧凑，能在相同消声器体积下提供更好的消声声能，也为气流路径的优化提供了可能，采用气流路径上任意点的上游侧均位于该点的消声器入口侧、下游侧均位于该点的消声器出口侧，避免了气流的迂回流动，避免了迷宫式气流路径的采用，改善了空气动力性能。

附图说明

图1是现有抗性消声器基本结构单元的示意图；

图2是现有抗性消声器的结构示意图；

图3是本发明实施例一的结构示意图；

图4是本发明实施例一隔板、螺旋结构的轴向结构示意图；

图5是本发明实施例二隔板、螺旋结构的轴向结构示意图；

图6是本发明实施例二的结构示意图；

图7是本发明实施例三的结构示意图。

具体实施方式

本发明的消声单元，包括由壳体31包围构成的腔体5、固定在壳体31上并位于腔体5内的隔板1，设置有连通隔板1轴向两侧腔体5的气道11，所述隔板1下游侧的侧面上设置有螺旋结构2；沿腔体5轴向投影，所述螺旋结构2的投影面位于隔板1的投影面内；以由外至内盘绕的平面螺旋线作为断面轮廓线，螺旋结构2任意断面的形状与断面轮廓线相适应，螺旋结构2整体形状与由断面轮廓线沿轨迹线移动形成的立体形状相适应；由螺旋结构2及其径向和轴向相邻结构包围构成断面形状与断面轮廓线形状相适应的螺旋消声腔21，由螺旋结构2与径向相邻结构之间的间隙构成连通螺旋消声腔21和隔板1下游侧腔体5的螺旋消声腔21开口，且螺旋消声腔21开口位于声波经隔板1下游侧相邻结构反射后的传播方向上。

螺旋结构2的径向和轴向相邻结构根据隔板1结构的不同而不同，比如：一、隔板1为设置有通孔的平板，螺旋结构2整体呈含内孔的环状，气道11由内孔和通孔构成，螺旋消声腔21由螺旋结构2、隔板1、壳体31包围构成，开口由螺旋结构2和壳体21之间的环形间隙构成；二、隔板1为通过支架固定在壳体31上的平板，螺旋结构2整体呈含内孔的环状，气道11由隔板1和壳体31之间径向的环形间隙构成，螺旋消声腔21由螺旋结构2、隔板1包围构成，开口由螺旋结构2内孔构成。隔板1下游侧相邻结构根据消声单元在消声器内的位置、消声器结构的不同而不同，可以是消声器3端板35、下游侧相邻隔板1、下游侧相邻壳体31等。

其中断面轮廓线、轨迹线根据三维作图中通过移动平面图形并通过平面图形移动形成立体图形的原理进行定义，其中的断面轮廓线是与螺旋结构2断面的平面图形近似或一致的平面图形；轨迹线即形成立体形状过程中定义断面轮廓线移动路径的线。

其消声原理主要是：将该消声单元安装到消声器3内后，声波直线传播，经气道11由隔板1上游侧传入下游侧，被隔板1下游侧相邻结构向后反射，进而在隔板1下游侧相邻结构之间、隔板1下游侧相邻结构和螺旋结构2之间被不断反射，在反射过程中被不断吸收、分散；螺旋消声腔21开口位于声波经隔板1下游侧相邻结构反射后的传播方向上，因此部分声波经反射后由开口进入螺旋消声腔21，螺旋消声腔21任意断面的形状与断面轮廓线相适应，声波在螺旋消声腔21内的反射几率大，且由于螺旋结构2的自封闭性，声波进入螺旋消声腔21后被不断反射、干涉抵消、吸收，再次传出的几率极小，从而实现对声波的捕获，捕获量的大小与消声单元、消声器的结构形式有关。

现有扩张室式消声的消声量大小由扩张比决定、消声频率特性由扩张部分的长度决定。而本发明的消声单元主要通过螺旋结构2的设置，增大声波的反射几率及对声波的捕获，通过声波的分散、吸收、干涉抵消实现声波的衰减，螺旋结构2的捕获机理有效保证了其消声的频谱性能，而消声量与扩张比无必然联系，可显著减小消声量对扩张比的依赖，能显著减小消声单元的径向尺寸，进而显著减小消声器3的径向尺寸，消声器3结构性能更好，而扩张比的减小还能减小气流的气阻，改善空气动力性能。

根据消声器3使用场合的不同，隔板1和螺旋结构2可以采用不同的材料制成，比如采用金属板制成并构成抗性消声器、采用镶嵌吸声材料的金属板或直接采用吸声材料制成并构成阻抗复合消声器。当采用火山岩等多孔吸声材料时，通过螺旋结构2提高声波的反射几率，能显著提高吸声材料对声能的吸声效率；当采用金属材料时，螺旋结构2可看作一个发条式弹簧，通过螺旋结构2的弹性伸缩，能显著增强对声波的吸收，显著提高消声量。

进一步的，所述螺旋结构2的断面轮廓线为相邻边夹角均为90°的折线状方螺旋线，方螺旋相比其他螺旋，设计计算、制作最方便。方螺旋的折边数量根据消声器的应用场合、消声单元级数、消声器大小、制作工艺进行设定，采用轧制一体成型时，最好的包括四至六条折边，其中四条折边是为了构成至少一个完整的圈，而超过六条则会显著增加制作工艺的复杂性。

螺旋结构2整体形状与由断面轮廓线沿轨迹线移动形成的立体形状相适应，沿轨迹线的螺旋结构2各断面螺旋大小可以是一致的也可以是不一致。当各断面螺旋大小不一致时，能进一步增加反射声波的分散几率，但该方式会进一步复杂化该消声单元的设计和制作。因此，最好的，螺旋结构2各断面螺旋大小一致。

螺旋结构2固定于隔板1的形式，可以通过螺旋结构2对应断面轮廓线最外圈端点的棱边及棱边附近的内表面、外表面焊接固定在隔板1上、采用同一金属板材通过轧制一体成型等。其中优选轧制一体成型，为了方便轧制，进一步的，所述螺旋结构2沿隔板1对应气道11的边缘延伸，且螺旋结构2通过对应断面轮廓线最外圈端点的棱边固定于隔板1对应气道11的边缘。此时，隔板1和螺旋结构2通过边缘部分连为一体，因此能有效保证一体轧制的实施。沿腔体5轴向投影，螺旋结构2的投影面位于隔板1的投影面内，因此螺旋结构2通过对应断面轮廓线最外圈端点的棱边和隔板1对应气道11的边缘相连，也即轴向投影面内螺旋结构2和隔板1的部分边缘相对应，因此能以整个隔板1轴向投影覆盖区域作为螺旋结构2的设置区域，获得最大的螺旋结构2设置空间，方便螺旋结构2及螺旋消声腔21开口的设置，保证声波反射进行螺旋消声腔21的几率。

螺旋结构2整体可以呈环状、轴向螺旋状、直线管状、弧线管状、折线管状等，在同一隔板1上也可以设置多个螺旋结构2，此时的轨迹线可以看作阵列的线段或间断线。气道11可以采用通孔、径向间隙、阵列微孔等。具体形式，根据具体的结构、性能要求进行设置。

作为一种优选，采用上述消声单元的内燃机排气消声器，包括由消声器3壳体31包围构成腔体5、分别位于腔体5轴向两端的消声器3入口和出口32，腔体5内设置有消声单元，气体在腔体5内沿气流路径流动并经过各消声单元，气流路径上任意点的上游侧均位于该点的消声器入口侧、下游侧均位于该点的消声器出口32侧。通过上述消声单元取代现有的内插管消声单元，能在保证消声性能的同时提供更好的结构性能；由于上述消声单元结构紧凑，能在相同消声器3体积下提供更好的消声声能，也为气流路径的优化提供了可能，采用气流路径上任意点的上游侧均位于该点的消声器入口侧、下游侧均位于该点的消声器出口32侧，避免了气流的迂回流动，避免了迷宫式气流路径的采用，改善了空气动力性能。

为了增强消声器3的高频性能，控制进入腔体5的气流速度，保证消声器3的消声性能，所述消声器3入口包括接口管33、接口管33和壳体31之间的锥形筒34，所述锥形筒34的筒腔内设置有垂直于腔体5轴向的纵板4，腔体5通过纵板4与锥形筒34筒壁之间的间隙同接口管33连通，该间隙与相邻气道11错开。通过纵板4避免由接口管33进入的气体直接冲入腔体5，并通过高频声波的声影区提高高频的消声性能。为了保证气流速度的控制效果，最好的，设置有至少两个纵板4，各纵板4间隔设置，且由接口管33起各纵板4高度递增。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例一

如图3、图4所示，一种用于摩托车的内燃机排气消声器，包括由消声器3壳体31包围构成的圆柱形腔体5、消声器3入口、消声器3出口32，沿腔体5轴向在腔体5内设置有五级消声单元，所述消声单元包括隔板1、螺旋结构2。

隔板1是与腔体3径向截面一致并垂直于腔体5轴向设置的圆形平板，隔板1四周与壳体31固定连接并轴向隔断腔体5，隔板1中心设置有同轴的通孔。各消声单元隔板1的通孔均同消声器3出口32同轴，气流路径呈直线状。

以由外至内盘绕的平面方螺旋线作为断面轮廓线，断面轮廓线包括五条边且相邻边夹角均为90°。螺旋结构2整体呈圆环状且其任意断面的形状与断面轮廓线均一致，也即螺旋结构2各断面螺旋大小一致，轨迹线为圆环。由螺旋结构2对应断面轮廓线最外圈第一条折边的外侧壁22包围构成与通孔11等径的内孔24，螺旋结构2对应断面轮廓线最内圈最后一条折边的内侧壁23位于外侧壁22远离内孔24的一侧。

螺旋结构2和隔板1通过同一不锈钢板材轧制而成，螺旋结构2固定于隔板1对应消声器3出口32一侧的侧面上；沿腔体5轴向投影，螺旋结构2的投影面位于隔板1的投影面内。由通孔和内孔24构成连通隔板1两侧腔体5的气道11，隔板1和螺旋结构2通过通孔边缘和内孔24边缘相连，内孔24与通孔同轴，气道11为等截面孔、孔壁为圆柱面。由螺旋结构2、隔板1、壳体31包围构成断面形状与断面轮廓线形状相适应的螺旋消声腔21，由螺旋结构2和壳体31之间与气道11同轴的环形间隙构成螺旋消声腔21的开口，螺旋消声腔21经开口与隔板1轴向两侧中出口32一侧的腔体5相连通，开口位于声波经隔板1下游侧相邻隔板1、壳体31、消声器端板35反射后的传播方向上。

为了进一步提高空气动力性能，同时保证消声器良好的频谱特性，沿气流方向气道11孔径递减，也即沿气流方向，各消声单元的隔板1通孔、螺旋结构2内孔孔径递减。

所述消声器3入口包括接口管33、接口管33和壳体31之间的锥形筒34，所述锥形筒34的筒腔内设置有垂直于腔体5轴向并间隔设置的五个纵板4，由接口管33起各纵板4高度递增，腔体5通过各纵板4与锥形筒34筒壁之间的间隙同接口管33连通，且该间隙和相邻的隔板1通孔错开。

实施例二

如图5、图6所示，一种用于摩托车的内燃机排气消声器，包括由消声器3壳体31包围构成圆柱形腔体5、消声器3入口、消声器3出口32，沿腔体5轴向在腔体5内设置有五级消声单元，所述消声单元包括隔板1、螺旋结构2。

隔板1是边缘由圆弧及圆弧两端之间的弦构成的不完整圆形平板，隔板1垂直于腔体5轴向设置并轴向隔断腔体5，隔板1通过其圆弧对应边缘与壳体31固定连接、通过弦对应边缘和壳体31之间的径向间隙构成气道11，相邻隔板1对应的径向间歇在轴向投影面内径向对称，气流路径呈波浪形。

以由外至内盘绕的平面方螺旋线作为断面轮廓线，断面轮廓线包括五条边且相邻边夹角均为90°，螺旋结构2整体呈管状并与由断面轮廓线沿垂直于断面轮廓线所在平面的直线状轨迹线移动构成的立体形状相适应。具体的说，螺旋结构2沿隔板1对应径向间隙的边缘延伸，也即轨迹线是与隔板1弦对应边缘平行的直线。

螺旋结构2和隔板1通过同一不锈钢板材轧制而成，即螺旋结构2通过对应断面轮廓线最外起点的棱边固定在隔板1对应径向间隙的边缘上。沿腔体5轴向投影，螺旋结构2的投影面位于隔板1的投影面内，螺旋结构2投影小于隔板1投影且两者形状相适应，沿轨迹线的螺旋结构2各断面螺旋大小一致，为了避免螺旋结构2和壳体31的干涉，截去了部分轨迹线两端对应的螺旋结构2，也即截去了螺旋结构2远离径向间隙且与壳体31相邻的两角。

螺旋结构2位于隔板1对应消声器3出口32一侧的侧面上，螺旋结构2对应断面轮廓线最外圈第一条折边的外侧壁22与径向间隙相邻、对应断面轮廓线最内圈最后一条折边的内侧壁23位于外侧壁22远离径向间隙的一侧。由螺旋结构2、隔板1、壳体31包围构成断面形状与断面轮廓线形状相适应的螺旋消声腔21，由螺旋结构2和壳体31之间的间隙构成螺旋消声腔21的开口，螺旋消声腔21开口和径向间隙11沿隔板1径向对称，螺旋消声腔21经开口与隔板1轴向两侧中出口32一侧的腔体5相连通，开口位于声波经隔板1下游侧相邻隔板1、壳体31、消声器端板35反射后的传播方向上。

为了进一步提高空气动力性能，同时保证消声器3良好的频谱特性，沿气流方向各消声单元对应的径向间隙孔径递减。

所述消声器3入口包括接口管33、接口管33和壳体31之间的锥形筒34，所述锥形筒34的筒腔内设置有垂直于腔体5轴向并间隔设置的五个纵板4，由接口管33起各纵板4高度递增，腔体5通过各纵板4与锥形筒34筒壁之间的间隙同接口管33连通，且该间隙和相邻的隔板1径向间隙在轴向投影内径向对称。

实施例三

如图7所示，一种用于摩托车的内燃机排气消声器，包括由消声器3壳体31包围构成圆柱形腔体5、消声器3入口、消声器3出口32，腔体5内设置有一个消声单元，所述消声单元包括隔板1、螺旋结构2。

所述隔板1是沿腔体5轴向盘绕的螺旋板，隔板1宽度方向与腔体5径向一致并小于腔体5半径；隔板1通过其呈圆柱螺旋状的宽度方向外侧边缘12固定于壳体31；由入口至出口32，隔板1的宽度递增，隔板1宽度方向的内侧边缘13呈圆锥螺旋状；由沿腔体5轴向隔板1相邻各圈之间的间隙构成连通隔板1轴向两端腔体5的螺旋状气道11。

以由外至内盘绕的平面方螺旋线作为断面轮廓线，断面轮廓线包括五条边且相邻边夹角均为90°；以圆锥螺旋线作为轨迹线，且该圆锥螺旋线与隔板1宽度方向的内侧边缘13对应的圆锥螺旋线成比例；螺旋结构2各断面形状大小一致，整体形状与由断面轮廓线沿轨迹线移动形成的立体形状一致。

螺旋结构2和隔板1通过同一不锈钢板材轧制而成，螺旋结构2固定于隔板1对应消声器3出口32一侧的侧面上，螺旋结构2通过对应断面轮廓线最外圈端点的棱边固定于隔板1宽度方向的内侧边缘13。沿腔体5轴向投影，螺旋结构2的投影面位于隔板1的投影面内，螺旋结构2对应断面轮廓线最外圈第一条折边的外侧壁22位于隔板1宽度方向内侧、对应断面轮廓线最内圈最后一条折边的内侧壁23位于隔板1宽度方向两侧之间。由螺旋结构2、隔板1、壳体31包围构成断面形状与断面轮廓线形状相适应的螺旋消声腔21，由螺旋结构2和壳体31之间的间隙构成螺旋消声腔21的开口，开口同样呈轴向螺旋状，螺旋消声腔21经开口与隔板1轴向两侧中出口32一侧的腔体5相连通，开口位于声波经隔板1下游侧相邻圈隔板1、壳体31、消声器端板35反射后的传播方向上。

所述消声器3入口包括接口管33、接口管33和壳体31之间的锥形筒34，所述锥形筒34的筒腔内设置有垂直于腔体5轴向并间隔设置的五个纵板4，由接口管33起各纵板4高度递增，腔体5通过各纵板4与锥形筒34筒壁之间的间隙同接口管33连通。

上述三个实施例，气体分别呈直线状、波浪状、螺旋状流动，依据空气、声波传播方式的不同，在保证气体通过的同时通过螺旋结构2对声波进行捕获，在保证消声性能的同时提高了空气动力性能、结构性能。根据工程实验，在保证消声性能的接近的前提下，由于空气动力性能的提高，油耗均降低15％左右；对比图2，由于无需采用迷宫式气体路径，且抗性消声单元对扩张比要求小，因此整体结构小，结构性能显著提高。

Claims (10)

1.消声单元，包括由壳体(31)包围构成的腔体(5)、固定在壳体(31)上并位于腔体(5)内的隔板(1)，设置有连通隔板(1)轴向两侧腔体(5)的气道(11)，其特征在于：

所述隔板(1)下游侧的侧面上设置有螺旋结构(2)；沿腔体(5)轴向投影，所述螺旋结构(2)的投影面位于隔板(1)的投影面内；

以由外至内盘绕的平面螺旋线作为断面轮廓线，螺旋结构(2)任意断面的形状与断面轮廓线相适应，螺旋结构(2)整体形状与由断面轮廓线沿轨迹线移动形成的立体形状相适应；

由螺旋结构(2)及其径向和轴向相邻结构包围构成断面形状与断面轮廓线形状相适应的螺旋消声腔(21)，由螺旋结构(2)与径向相邻结构之间的间隙构成连通螺旋消声腔(21)和隔板(1)下游侧腔体(5)的螺旋消声腔(21)开口，且螺旋消声腔(21)开口位于声波经隔板(1)下游侧相邻结构反射后的传播方向上。

2.如权利要求1所述的抗性消声单元，其特征在于：断面轮廓线为相邻折边夹角均为90°的折线状方螺旋。

3.如权利要求1所述的抗性消声单元，其特征在于：螺旋结构(2)各断面螺旋大小一致。

4.如权利要求1所述的抗性消声单元，其特征在于：所述螺旋结构(2)沿隔板(1)对应气道(11)的边缘延伸，且螺旋结构(2)通过对应断面轮廓线最外圈端点的棱边固定于隔板(1)对应气道(11)的边缘。

5.如权利要求1、2、3或4所述的抗性消声单元，其特征在于：所述隔板(1)是与壳体(31)固定连接并轴向隔断腔体(5)的平板。

6.如权利要求5所述的抗性消声单元，其特征在于：所述隔板(1)上设置有通孔；所述轨迹线呈环形，所述螺旋结构(2)整体呈环状并由螺旋结构(2)与通孔相邻的壁包围构成螺旋结构(2)的内孔(24)，由内孔(24)和通孔连通构成气道(11)。

7.如权利要求5所述的抗性消声单元，其特征在于：所述隔板(1)和壳体(31)之间设置有径向间隙，并由径向间隙构成气道(11)；所述螺旋结构(2)整体呈沿隔板(1)对应气道(11)边缘延伸的管状。

8.如权利要求1、2、3或4所述的抗性消声单元，其特征在于：所述隔板(1)是沿腔体(5)轴向盘绕的螺旋板，隔板(1)宽度方向与腔体(5)径向相适应，隔板(1)通过其呈圆柱螺旋状的宽度方向外侧边缘(12)固定于壳体(31)，气道(11)由沿腔体(5)轴向隔板(1)相邻各圈之间的间隙构成并呈螺旋状。

9.如权利要求8所述的抗性消声单元，其特征在于：以与隔板(1)螺旋形状相适应的轴向螺旋线作为轨迹线，所述螺旋结构(2)整体形状与由断面轮廓线沿轨迹线移动形成的立体形状相适应。

10.采用如权利要求1、2、3或4所述消声单元的内燃机排气消声器，包括由消声器(3)壳体(31)包围构成腔体(5)、分别位于腔体(5)轴向两端的消声器(3)入口和出口(32)，腔体(5)内设置有消声单元，气体在腔体(5)内沿气流路径流动并经过各消声单元，其特征在于：气流路径上任意点的上游侧均位于该点的消声器入口侧、下游侧均位于该点的消声器出口(32)侧。

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