CN102748093B - 消声器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种与发动机的排气系统连接的消声器，即使在将与排气管连接的内管和共振室连接的连接通路的长度存在限制的情况下，也能够充分地增长该连接通路，使共振室的共振频率向低频率侧转移，且效率良好地消除与该频率相同的频率的排气声。将废气流动的内管(7d)与外管(3)之间作为共振室(9)，内管(7d)与共振室(9)经由内管(7d)的孔(16)和在内管(7d)的外周面上形成的连接通路(P)连通，该连接通路(P)通过将内侧通路(22)和外侧通路(32)形成从基端侧(23)到前端侧(35)的一个连续的通路而构成，该内侧通路(22)和外侧通路(32)距内管(7d)的外周面的径向的距离不同，且由在该外周面上沿轴向相互重合。

Description

消声器
技术领域
本发明涉及与车辆用等的发动机的排气系统连接的消声器，尤其涉及能够效率良好地消除特定频率的排气声的共振型的消声器。
背景技术
目前，已知有如下述的消声器，其具备设置在机动车用发动机的排气系统1中的排气管4、覆盖该排气管4的至少一部分的外筒31，将排气管4与外筒31之间的空间作为共振室30，将排气管4的内部与共振室30经由在排气管4的管壁上形成的孔32和连接通路(半圆弧状构件33、细管34或筒体36)连通，其中，该连接通路在排气管4的外周面上沿着轴向形成，基端侧与所述孔32连接，且前端侧与共振室30连接(参照后述专利文献1)。
并且，该消声器3被称作共振型消声器，通过将共振室30的共振频率设定为特定的频率，由此能够效率良好地消除与该特定频率相同频率的排气声、及该特定频率附近的频率的排气声。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本实开平6-22521号的CD-ROM
然而，在上述专利文献1所记载的消声器3中，在进行消声的排气声进一步向低频率侧转移的情况下，使共振室30的共振频率相应地向低频率侧转移。这种情况下，作为使共振室30的共振频率向低频率侧转移的技术手段，
(1)增大共振室30的容积。
(2)减小连接通路33、34、36的通路截面积。
(3)增长连接通路33、34、36的通路长度。
考虑了以上的(1)～(3)的技术手段，但所述(1)中，由于共振室30的体积变大，因此存在与消声器3周边的车辆设备产生干涉这样的问题，所述(2)中，空气向共振室30的出入变差，存在难以在共振室30中产生共振等其它问题。
从而，优选利用所述(3)这样的增长连接通路33、34、36的通路长度的技术手段来使共振室30的共振频率向低频率侧转移，但在所述消声器3中，在使连接通路33、34、36直接向轴向延长(在图2、图3、图4、图6中向右方延长)的情况下，则向轴向的延长余地小，因此无法使共振室30的共振频率充分地向低频率侧转移，存在无法将共振室30的共振频率设定为低频率侧的所期望的频率这样的问题。
发明内容
本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于即使在连接通路向轴向的延长余地小的情况下，也能够确保连接通路的长度足够长，能够将共振室的共振频率设定为低频率侧的所期望的频率，从而解决上述问题。
为了达成上述目的，本发明的第一方面涉及的消声器具备：内管，其一端与排气管的上游侧连接，且另一端与该排气管的下游侧连接，其中，该排气管与发动机的排气系统连接；外管，其覆盖内管的至少一部分，
将内管与外管之间的空间作为共振室，内管的内部与共振室经由在内管的管壁上形成的孔和连接通路连通，该连接通路在内管的外周面上沿着轴向形成，基端侧与所述孔连接，且前端侧与共振室连接，所述消声器的特征在于，
所述连接通路通过将多个通路以形成从所述基端侧到所述前端侧的一个连续的通路的方式串联连接而构成，其中，这多个通路距内管的外周面的径向的距离不同，且在内管的外周面上沿轴向相互重合。
为了达成上述目的，本发明的第二方面以第一方面的消声器为基础，其特征在于，横截面呈从内管的外周面向径向外方鼓出的凸形状且在长度方向的一方具有闭塞部的多个通路形成构件以长度方向朝向与所述轴向一致的方向且所述闭塞部的位置互不相同的方式层叠在所述内管的外周面上，其中，所述闭塞部将在所述多个通路形成构件的内部形成的空间在长度方向上封闭，由通路形成构件与所述内管之间的空间和通路形成构件之间的空间形成所述多个通路。
【发明效果】
根据本发明的各方面，将在内管的管壁上形成的孔与共振室连接的连接通路由以形成一个连续的通路的方式串联连接的在轴向上相互重合的多个通路形成，因此即使在连接通路的轴向的长度存在限制的情况下，也能够充分地增长连接通路的长度。由此，能够将共振室的共振频率设定为低频率侧的所期望的频率。尤其在像实施例那共振室的形状在轴向短且在径向长的情况下有效。
另外，根据本发明的第二方面，横截面呈从内管的外周面向径向外方鼓出的凸形状且在长度方向的一方具有闭塞部的通路形成构件因其形状而能够通过冲压成形容易地制作，因此批量生产性优越，且能够降低成本。
附图说明
图1是表示具备本发明消声器的排气系统的图。
图2是图1的2向视的消声器的局部剖视立体图。
图3是图2的3向视的假想线包围部分的分解放大图。
图4是图2的沿4-4线的剖视图。
图5是图4的沿5-5线的放大剖视图。
图6是图4的沿6-6线的放大剖视图。
图7是图4的沿7-7线的放大剖视图。
图8是表示本发明消声器的组装顺序的剖视图。
【符号说明】
1……排气管
3……外管
7……内管
9……共振室
16……孔
20……通路形成构件(内侧通路形成构件)
22……多个通路(内侧通路)
23……(连接通路P的)基端侧
24……闭塞部
30……通路形成构件(外侧通路形成构件)
32……多个通路(外侧通路)
35……(连接通路P的)前端侧
E……发动机
Ex……排气系统
P……连接通路
具体实施方式
以下，基于附图所示的本发明的实施例来对本发明的实施方式具体地进行说明。
在以下的说明中，前后、左右及上下以搭载排气系统的机动车的前进方向为基准。
在图1中，在机动车用发动机E的排气系统Ex中的排气管1上从其上游侧向下游侧依次连接有催化剂部C、一级消声器M1及二级消声器M2，从搭载于机动车的车身上的发动机E排出的废气通过催化剂部C而被净化掉HC、CO、NOx等有害成分，之后进入一级消声器M1，排气声在此被一级消声后到达二级消声器M2，并在二级消声器M2被二级消声，而向外部气体放出。
以下，参照图2～7，对本发明的一级消声器(以下称作消声器)M1的结构详细地进行叙述。
该消声器M1通过将吸声型消声器Ma与共振型消声器Mb从上游侧向下游侧邻接连接而构成。构成消声器M1的外壳的壳体2由椭圆筒状的外管3、封闭该外管3的两开口端的前、后端板4、5构成，前、后端板4、5的外周缘在整周上与外管3的前、后端的外周面激光焊接w3、w4(焊接部位为w3、w4，以下相同)。在外管3内的长度方向的中间部内周面上嵌合将外管3内前后划分的内板6的外周面。
在壳体2上一体地结合在其中心轴线上纵向贯通的内管7。该内管7通过将与吸声型消声器Ma对应的上游侧内管7u和与共振型消声器Mb对应的下游侧内管7d在整周上进行金属极惰性气体保护焊w2而构成，且该内管7贯通前、后端板4、5及内板6的中央部的支承孔，内管7的前端(废气的流动方向上游端)与前端板4的支承孔在整周上被进行金属极惰性气体保护焊w5，内管7的后端(废气的流动方向下游端)与后端板5的支承孔在整周上被进行金属极惰性气体保护焊w6，并且，内管7的前后方向中间部与内板6的支承孔在整周上被进行金属极惰性气体保护焊w2。
如图2、4所示，上游侧排气管1u和前端板4一起与内管7的前端(上游端)在整周上被进行金属极惰性气体保护焊w5，且下游侧排气管1d和后端板5一起与内管7的后端(下游端)在整周上被进行金属极惰性气体保护焊w6。
如图2、4、5所示，壳体2内由内板6划分成其前方的吸声室8和其后方的共振室9，在吸声室8内，椭圆筒状的外侧吸声材料11、内侧吸声材料12及不锈钢棉13沿径向从外侧朝向内侧依次层叠填充。外侧吸声材料11由玻璃棉构成，内侧吸声材料12由比外侧吸声材料11耐热性高的玻璃棉构成。在上游侧内管7u上穿设有由冲孔构成的多个通气孔14，在内管7中流动的废气的一部分通过通气孔14而向吸声室8内流入，其排气声被所述吸声材料12、11消除。不锈钢棉13用于避免构成吸声材料12、11的玻璃棉的纤维从上游侧内管7u的通气孔14进入该内管7u中。
在壳体2的后半部形成的共振型消声器Mb中，在下游侧内管7d的外周面与外管3的内周面之间形成的空间中形成有密闭状的共振室9。该共振室9内与下游侧内管7d经由在该内管7d的管壁上形成的一个孔16和在下游侧内管7d的管壁上设置的连接通路P而相互连通，在内管7内中流动的废气经由所述孔16及连接通路P向共振室9流动，从而能够消除与共振室9的共振频率相同(包括其附近的频率在内)的排气声。
所述孔16形成在与共振室9对应的下游侧内管7d的管壁的后部(下游部)侧方，且经由连接通路P与共振室9内连接。
接着，参照图3、4、6、7，对所述连接通路P的结构进行说明。
该连接通路P具备沿下游侧内管7d的径向层叠而相互重合的内侧通路形成构件20及外侧通路形成构件30，内侧通路形成构件20通过板材的冲压成形而形成为沿着轴向的长方形状，其横截面呈向径向外方鼓出的圆弧状(凸形状)，其外周缘利用安装凸缘21来镶边。该安装凸缘21在其整周上与下游侧内管7d的外周面的一侧(前后方向左侧)进行金属极惰性气体保护焊w1。并且，在内侧通路形成构件20与下游侧内管7d之间的空间中构成作为多个通路之一的沿着内管7的轴向的内侧通路22。在连接通路P的基端侧、即内侧通路形成构件20的基端侧(下游侧)23形成有闭塞部24，通过含有该闭塞部24的基端侧23来覆盖所述孔16。另外，在内侧通路形成构件20的上游侧端部25形成有连通孔26，该连通孔26将所述内侧通路22与后述的外侧通路32连通。
在所述内侧通路形成构件20的径向外侧重合的外侧通路形成构件30通过板材的冲压成形形成为比所述内侧通路形成构件20短的沿着轴向的长方形状，其横截面呈向径向外方鼓出的コ形状(凸形状)，除了前端侧(下游侧)35之外，在其外周缘上形成的安装凸缘31被金属极惰性气体保护焊w1到内侧通路形成构件20的安装凸缘21上。在外侧通路形成构件30的上游侧端部33形成有闭塞部34，由包含该闭塞部34的上游侧端部33来覆盖内侧通路形成构件20的所述连通孔26。另外，外侧通路形成构件30的轴向的长度比内侧通路形成构件20的轴向的长度短，其前端侧(下游侧)35在内侧通路形成构件20上向共振室9内开口，从而成为连接通路P的前端侧。并且，在外侧通路形成构件30与内侧通路形成构件20之间的空间构成作为多个通路之一的外侧通路32。
内侧通路22与外侧通路32距下游侧内管7d的外周面的径向的距离不同，且在该内管7d的外周面上沿轴向相互重合地层叠而串联连接，从而形成一个连续的长的所述连接通路P。并且，在内管7内流动的废气通过这一个连续的长的连接通路P而向共振室9内流入。具体而言，废气从下游侧向上游侧从下游侧内管7d的孔16向内侧通路22内流动，接着从上游侧向下游侧从连通孔26向外侧通路32内流动，从而在内侧通路22和外侧通路32中沿轴向交错状地互不相同地流动而向共振室9流入。
接着，参照图8对本发明的消声器M1的组装顺序进行说明。
(1)如图8(A)所示，对外侧通路形成构件30与内侧通路形成构件20进行点焊(三个部位)而将它们临时固定，并将它们通过金属极惰性气体保护焊w1焊接到下游侧内管7d的外周面上。
(2)如图8(B)所示，在上游侧内管7u的外周卷绕不锈钢棉13和内侧及外侧吸声材料12、11，且将内板6嵌合在上游侧内管7u的下游端。之后，将下游侧内管7d的上游端嵌合于上游侧内管7u的下游端，然后对下游侧内管7d、上游侧内管7u及内板6的整周进行金属极惰性气体保护焊w2而制成组件SA。
(3)如图8(C)所示，将所述组件SA插入外管3后，在外管3的两端分别嵌入前、后端板4、5，并将它们的外周整周激光焊接w3、w4到外管3上。
(4)如图8(D)所示，将前端板4的支承孔与上游侧内管7u的前端、及后端板5的支承孔与下游侧内管7d的后端分别各在一处进行点焊而临时固定。之后，将上游侧排气管1u嵌合于上游侧内管7u，然后对前端板4、上游侧内管7u及上游侧排气管1u在整周上进行金属极惰性气体保护焊w5，接着将下游侧排气管1d嵌合于下游侧内管7d，然后对后端板5、下游侧内管7d及下游侧排气管1d在整周上进行金属极惰性气体保护焊w6。
接着，对该实施例的作用进行说明。
在排气系统Ex中流动的废气流过催化剂部C而被除去有害成分，之后通过上游侧排气管1u在一级消声器M1中流动而被一级消音，之后通过下游侧排气管1d向二级消声器M2流动而被二级消音，之后向外部气体放出。
然而，向本发明涉及的一级消声器M1内流入的废气通过上游侧内管7u而进入在壳体2的上游侧半部形成的吸声型消声器Ma，在此废气的一部分从该上游侧内管7u通过多个通气孔14而向吸声室8流动，在此被内侧及外侧吸声材料12、11吸声而降低高频的排气声。
另外，在内管7中流动的废气向在壳体2的下游侧半部形成的共振型消声器Mb流入。在共振型消声器Mb内，废气从下游侧内管7d经由设置在下游侧内管7d上的孔16，并通过所述连接通路P而进入共振室9，从而降低与共振室9中设定的规定的低频率相同的低频率及其附近的频率的排气声。
这样，在该实施例中，将在下游侧内管7d上形成的孔16与共振室9连接的连接通路P通过串联连接的沿轴向相互重合的内侧通路22和外侧通路32形成为一个连续的长的通路，因此，能够在下游侧内管7d的受限制的轴向的长度范围内增长连接通路P的长度，由此能够使共振室9的共振频率充分地向低频率侧转移，能够将共振室9的共振频率设定为低频率侧的所期望的频率。尤其在本实施例那样形成为轴向短且径向长的形状的共振室9的情况下，优选使用上述那样构成的连接通路P。
需要说明的是，在本实施例中，在吸声型消声器Ma的部分，降低高频的排气声，在本发明涉及的共振型消声器Mb的部分，降低低频率的排气声。
另外，在本实施例中，内侧通路形成构件20及外侧通路形成构件30的横截面形成为凸形状，且形成为在长度方向的一方具有闭塞部24、34的形状，因此通过冲压成形能够容易制作。
以上，对本发明的实施例进行说明，但本发明并不限定于本实施例，可以在本发明的范围内实施各种实施例。
例如，在上述实施例中，将本发明涉及的消声器实施为位于二级消声器M2的上游侧的一级消声器M1，但也可以将其实施为其它消声器。另外，在上述实施例中，将本发明涉及的消声器与吸声型消声器邻接而与其一体地设置，但当然也可以将本发明涉及的消声器作为单独的消声器来实施。另外，在上述实施例中，“沿轴向相互重合的多个通路”由内侧通路22和外侧通路32这两条通路形成，但所述多个通路也可以是三个以上的通路。
并且，在上述实施例中，“连接通路P”以与上述专利文献1的图6同样的方式形成在内管7的外周面的周向的一部分伤，但该“连接通路P”也可以如上述专利文献1的图4那样在内管7的外周面的整周上形成。

Claims (2)

1.一种消声器，其具备：
内管(7)，其一端与排气管(1)的上游侧连接，且另一端与该排气管(1)的下游侧连接，其中，该排气管(1)与发动机(E)的排气系统(Ex)连接；
外管(3)，其覆盖内管(7)的至少一部分，且构成所述消声器(M1)的外壳，
将内管(7)与外管(3)的内周面之间的空间作为共振室(9)，内管(7)的内部与共振室(9)经由在内管(7)的管壁上形成的孔(16)和连接通路(P)连通，该连接通路(P)在内管(7)的外周面上沿着轴向形成，基端侧(23)与所述孔(16)连接，且前端侧(35)与共振室(9)连接，所述消声器的特征在于，
所述连接通路(P)通过将多个通路(22、32)以形成从所述基端侧(23)到所述前端侧(35)的一个连续的通路的方式串联连接而构成，其中，这多个通路(22、32)距内管(7)的外周面的径向的距离不同，且在内管(7)的外周面上沿轴向相互重合，所述排气系统的废气从该连接通路(P)的前端侧(35)向所述共振室(9)内流入。
2.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，
横截面呈从内管(7)的外周面向径向外方鼓出的凸形状且在长度方向的一方具有闭塞部(24、34)的多个通路形成构件(20、30)以长度方向朝向与所述轴向一致的方向且所述闭塞部(24、34)的位置互不相同的方式层叠在所述内管(7)的外周面上，其中，所述闭塞部(24、34)将在所述多个通路形成构件(20、30)的内部形成的空间在长度方向上封闭，由通路形成构件(20)与所述内管(7)之间的空间和通路形成构件(20、30)之间的空间形成所述多个通路(22、32)。
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