CN102753793B - 用于内燃机的消声器 - Google Patents

Abstract

用于内燃机的消声器包括外壳、入口管、出口管和至少一个收缩部。至少一个收缩部设置在入口管和出口管的至少一个管朝向外壳内部开放的开口侧上。至少一个收缩部的截面积小于入口管和出口管设有至少一个收缩部的该至少一个管的截面积。

Description

用于内燃机的消声器

相关申请的交叉引用

此国际申请要求于2010年2月1日提交至日本专利局的第2010-020311号日本专利申请的优先权，第2010-020311号日本专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于内燃机的消声器，该消声器设置在内燃机的排气流路中以降低排气噪声。

背景技术

传统地，如专利文献1中所公开的，在内燃机的排气流路中，排气歧管、催化转化器、副消声器、主消声器和尾管布置在排气流路中并且安装在车辆底盘下面的空间内。

在车辆底盘下面的空间内，不仅设有排气系统的装置，还设有车辆的许多部件，诸如传动轴、横梁、侧梁、燃料箱及其它部件。为此，由于底盘下面的空间有限，故根据消声器的布置确定各个连接至消声器的排气管的长度。

排气噪声通常包括内燃机汽缸内部的爆炸噪音、由废气的流动所产生的气流噪声、由于排气管长度而由气柱共振所产生的驻波等等。在这方面，取决于排气管的长度，与低频噪声相关的消声性能可能因在这些排气管的每个中产生的驻波的影响而恶化。低频噪声导致车辆内的沉闷的声音，并且这种沉闷的声音是使车内的乘客产生不舒适感的因素。为了抑制这种沉闷的声音，使用具有大容量的主消声器或副消声器。

例如，如图4A所示，在连接至主消声器100的下游侧的排气管102的长度较长并因此在排气管102中产生由有害的低频波的气柱共振所引起的驻波的情况下，如图4B所示，通过增加主消声器100的容量或在排气管102的长度的某个位置设置副消声器来缩短排气管102的实际长度，共振频率增大至不会带来问题的频率。

当通过增大主消声器100的容量或额外设置副消声器104来增加噪声降低的量时，如图4C中的实线所示，由驻波引起的声压级峰降低，并且总的声压级也降低。图4C中的虚线示出了在未布置副消声器的情况下内燃机的旋转数与声压级之间的关系。在图4C中，纵轴示出了声压级，横轴示出了内燃机的旋转数。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：公开号为2001-221043的未经审查的日本专利申请

发明内容

技术问题

然而，在上述传统的用于内燃机的消声器中，出现下面的问题：当主消声器具有大容量或额外设置副消声器时，构成排气管系统的装置的重量增加或者底盘下面的空间的布局严重受到影响。

本发明的目的是提供一种用于内燃机的消声器，通过这种消声器重量增加和对布局的影响的问题能够得到抑制。

技术方案

为了实现上述目的，本发明的用于内燃机的消声器包括：外壳；入口管，装在外壳中，从内燃机排放的排气被引入到入口管中；出口管，装在外壳中，并且排放排气；以及至少一个收缩部，设置在入口管和出口管的至少一个的朝向外壳内部开放的开口侧上，至少一个收缩部的截面积小于入口管和出口管的设有至少一个收缩部的该至少一个的截面积。

当用于内燃机的消声器如上所述构造时，入口管和出口管的设有至少一个收缩部的所述至少一个可包括锥形部，锥形部具有朝向至少一个收缩部减小的直径。而且，入口管和出口管的设有至少一个收缩部的至少一个可设有在外壳内开放的小孔。此外，出口管可包括被设置为与锥形部连接的直部，小孔可形成于直部上。另外，当至少一个收缩部设置在出口管的朝向外壳的内部开放的开口侧上时，喇叭部可设置在出口管的位于外壳的内部的开放端处，喇叭部具有从至少一个收缩部朝向外壳的内部增大的直径。

技术效果

在本发明的用于内燃机的消声器中，至少一个收缩部能够抑制在同样方向反射的声音反射。结果本发明的用于内燃机的消声器具有如下效果：它能够减少驻波的产生，降低排气噪声而不会导致大容量和重量增加，并且减少重量的增加以及对布局的干扰。

而且，在设有收缩部的用于内燃机的消声器中，能够在入口管和出口管的至少一个中更广泛地一致在同样方向反射的声音反射。结果，还可在收缩部中降低排气噪声，而不会导致大容量和重量增加。而且，通过设置收缩部，待形成收缩部的区域可被局部化；因此，可使收缩部中的压力损失（入口损失）最小化。而且，在设有小孔的用于内燃机的消声器中，排气噪声可被小孔降低而不会导致大容量和重量增加。而且，通过设置喇叭部，能够抑制收缩部中排气紊流的出现。因此，可减少由提供收缩部所导致的压力损失的增加。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的用于内燃机的消声器的示意性配置的视图；

图2是在该实施方式的用于内燃机的消声器中，内燃机的旋转数与声压级之间的关系的图表；

图3A-3C分别是作为另一实施方式的用于内燃机的消声器的示意性配置的视图；以及

图4A-4C是传统排气系统的示例性视图。

参考标号的说明

1…外壳，2…管部，4、6…侧壁部，8、10、36…隔断壁，12…第一膨胀室，13…第二膨胀室，14…第三膨胀室，16…入口管，22…出口管，24、32…收缩部，26、34…锥形部，27…直部，28…喇叭部，30…小孔，38…共振室，60…内燃机，70…用于内燃机的消声器

具体实施方式

下面参照附图详细描述用于实施本发明的实施方式。

如图1所示，用于内燃机的消声器70设有外壳1、入口管16和出口管22。

外壳1包括圆筒形管部2、以及侧壁部4和6。侧壁部4和6封闭管部2的两端。外壳1形成为内部中空。

在外壳1的中空内部设有隔断壁8和10。管部2被隔断壁8和10划分成多个膨胀室：第一膨胀室12至第三膨胀室14。

入口管16穿过位于外壳1一侧处的侧壁部4并插入中空部。入口管16穿过隔断壁8和10以通过第三膨胀室14和第二膨胀室13的内部；因此，入口管16的一端位于第一膨胀室12内。入口管16位于第一膨胀室12内的这一端具有开口。在各个隔断壁8和10中，形成有未示出的多个孔，从而第一膨胀室12至第三膨胀室14彼此相通。

入口管16的外周在第二膨胀室13内部分地钻有多个通孔18。而且，入口管16的外周在第一膨胀室12内部分地钻有多个通孔20。入口管16的另一端连接至未示出的上游排气管，将废气从内燃机60引入到入口管16中。

出口管22穿过位于外壳1的另一侧处的侧壁部6并且插入中空部。出口管22穿过隔断壁8和10以通过第一膨胀室12和第二膨胀室13；因此，出口管22的一端位于第三膨胀室14内。出口管22位于第三膨胀室14内的这一端（下文称为上游端）具有开口。出口管22的另一端（下文称为下游端）连接至未示出的下游排气管，以排放来自内燃机60的废气。

在出口管22的上游端中，形成有收缩部24。收缩部24的截面积小于出口管22的其它部分的截面积。收缩部24的截面积可通过实验等，根据消声性能以适当的方式确定。

出口管22包括锥形部26，锥形部26具有从下游端朝向收缩部24减小的直径。锥形部26设置在外壳1内。当前实施方式中的锥形部26被形成为具有从收缩部24至另一侧（即，下游端）处的侧壁6附近的长度。出口管22还包括直部27，直部27被设置为与锥形部26连接。下游排气管连接至直部27。在此，下游排气管可在不具有直部27的情况下连接至锥形部26。

从收缩部24与设有锥形部26的一侧相反的一侧上形成喇叭部28。喇叭部28以锥形方式形成，使得喇叭部28的直径从收缩部24逐渐增大。喇叭部28的一端具有位于第三膨胀室14内的开口。

在出口管22的外周上，在设有侧壁部6的一侧上形成有小孔30。小孔30形成于直部27中并且被设置为在第一膨胀室12中开放。

在用于内燃机的消声器70中，当内燃机60以单位时间预定旋转数工作时，根据以上述旋转数产生的声波长、以及根据出口管22的长度和连接至出口管22的下游侧连接管的长度，在出口管22中和在连接至出口管22的下游侧连接管中产生驻波。在此时产生的驻波中，节点形成于收缩部24中。在驻波中，根据内燃机的单位时间的旋转数，存在多个分量，诸如主分量、次分量等（在此，产生驻波的最低频率为主分量）。在与前述驻波的波腹（压力大的位置处）对应的位置处或这些位置的附近形成小孔30是优选的。小孔30优选地被配置为具有等于或小于出口管22截面积1/5的开口面积。在设有多个小孔30的情况下，多个小孔30的总的开口面积优选地等于或小于出口管22截面积的1/5。形成小孔30的结果是，驻波中的明显波腹不形成于收缩部24的位置处。

接下来，对上述实施方式用于内燃机的消声器70中的废气流动进行说明。

当来自内燃机60的废气被引入到入口管16中时，流入入口管16的废气的一部分通过通孔18流入第二膨胀室13。而且，废气的另一部分通过通孔20流入第一膨胀室12。此外，来自内燃机60的废气通过位于入口管16的一端处的开口流入第一膨胀室12。已经流入第一膨胀室12的废气通过位于隔断壁10中的未示出的孔流入第二膨胀室13。

已经流入第二膨胀室13的废气通过隔断壁8中未示出的孔流入第三膨胀室14，然后从第三膨胀室14流入出口管22的喇叭部28。在出口管22内，废气从喇叭部28流过收缩部24，并且通过锥形部26。然后，废气从出口管22排放到下游排气管中。

在传统的用于内燃机的消声器中，当下游排气管的长度较长时，在出口管和下游排气管中产生驻波。驻波是由如下两个波合成而产生的：因废气在出口管和下游排气管中流动而产生的波（下文称为废气波）；以及反射波，即沿出口管和下游排气管的轴向反射的废气波。

然而，在用于内燃机的消声器70中，当设有收缩部24和锥形部26时，出口管22的端部被形成为狭窄的。因此，减少了沿出口管22和下游排气管的轴向反射的废气波。结果，用于内燃机的消声器70能够抑制作为产生共振现象因素的反射波的产生，因此，用于内燃机的消声器70还能够降低由废气在出口管22和下游排气管中流动而产生的声音的声压。这里，通过在直形的出口管22的开口侧设置盖以及在盖中形成孔以构成收缩部24，可在不形成锥形部26的情况下实现本发明的用于内燃机的消声器。通过设置锥形部26，以局部化的方式形成收缩部24，从而能够使压力损失的增加最小化。

而且，由于锥形部26被设置为与出口管22中的收缩部24连接，锥形部26对增加压力损失和导致产生共振现象的反射波的产生进行抑制，从而降低驻波的声压。如果锥形部26的长度较长，则前述降低的作用较大，锥形部26的长度为主分量波长的1/4是优选的。

而且，形成于出口管22外周中的小孔30能够减少由驻波引起的气柱共振现象。也就是说，当内燃机60减速时，废气通过小孔30流出到第一膨胀室12，从而降低驻波的声压。当内燃机60加速时，废气通过小孔30从第一膨胀室12流入到出口管22中，从而抑制反射波的产生。而且，小孔30具有对在加速时由收缩部24造成的压力损失的增加进行抑制的作用。

喇叭部28对从第三膨胀室14流入出口管22的废气的紊流的出现进行抑制。而且，喇叭部28减少流入出口管22的废气的压力损失的增加，尤其减少加速时废气流量增加时的压力损失的增加。

在图2中，实线示出了在本发明的用于内燃机的消声器70中内燃机的旋转数与声压级之间的关系。图2中的虚线示出了在传统的消声器中内燃机的旋转数与声压级之间的关系，其中传统的消声器未设置喇叭部28、收缩部24和锥形部26。如图2所示，当前实施方式的用于内燃机的消声器70能够降低与主分量和次分量对应的内燃机旋转数处的声压级。

此外，如图3A所示可在没有喇叭部28的情况下实现本发明的用于内燃机的消声器。如果上游排气管的长度较长且在上游侧处产生驻波成为问题，则如图3B所示，用于内燃机的消声器可在入口管16中设有收缩部32和锥形部34。在这种情况下，收缩部32可设置在入口管16朝向外壳1内部开放的开口侧处。锥形部34可被形成为具有从入口管16待连接至内燃机60的端部朝向收缩部32减小的直径。

而且，在用于内燃机的消声器中，根据上游和下游排气管的各自的长度，入口管16和出口管22可分别设有收缩部24、32和锥形部26、34。这里，没有必要在入口管16中设置喇叭部28。

已经参照仅设有膨胀室的实施例对上述实施方式进行了说明。然而，本发明不限于此实施方式，而是可被配置成设有共振室的用于内燃机的消声器。如图3C所示，外壳1被隔断壁8和36划分，从而形成共振室38。出口管22被布置为穿过共振室38。小孔30形成于共振室38外部。

如上所述，本发明不应该受限于前述实施方式，而是可在不背离本发明主旨的前提下以各种方式实现。

Claims (10)

1.用于内燃机的消声器，包括：

外壳，包括至少一个隔断壁，所述至少一个隔断壁将所述外壳的内部空间沿从所述内燃机排放的废气的流路划分成至少两个室；

入口管，设置在所述外壳中，从所述内燃机排放的所述废气引入所述入口管中；

出口管，设置在所述外壳中，并且排放所述废气；

收缩部，设置在所述出口管朝所述外壳内部开放的开口侧上，所述收缩部的截面积小于所述出口管的截面积；以及

锥形部，设置在所述出口管中，并且具有在所述外壳内从所述收缩部朝所述出口管中所述废气的所述流路的下游侧、在所述外壳内所述至少两个室的范围内增大的直径，

其中，所述入口管和所述出口管被布置为使得所述锥形部直径开始增大的端部远离所述入口管的、沿所述入口管内废气流路的下游端的延长线，并且使得所述锥形部的所述端部位于所述入口管的所述下游端的上游侧，

其中，所述收缩部位于所述至少两个室中的位于所述流路的最上游侧的室中，以及

其中，所述锥形部的所述端部在位于所述最上游侧的室中连接至所述收缩部。

2.根据权利要求1所述的消声器，

其中，所述出口管包括直部，所述直部被设置为在所述出口管中所述废气的流路的下游侧与所述锥形部连接；以及

其中，所述直部设有在所述外壳内部开放的至少一个小孔。

3.根据权利要求2所述的消声器，其中，所述至少一个小孔的开口面积等于或小于所述出口管截面积的1/5。

4.根据权利要求2或3所述的消声器，其中，所述至少一个小孔设置在与驻波的波腹对应的位置和与所述驻波的所述波腹对应的所述位置附近的其中之一处。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的消声器，

其中，所述收缩部设置在所述出口管朝向所述外壳内部开放的开口侧上，以及

其中，所述出口管位于所述外壳内部的开放端处设置有喇叭部，所述喇叭部具有从所述收缩部朝向所述外壳内部增大的直径。

6.根据权利要求4所述的消声器，

其中，所述收缩部设置在所述出口管朝向所述外壳内部开放的开口侧上，以及

其中，所述出口管位于所述外壳内部的开放端处设置有喇叭部，所述喇叭部具有从所述收缩部朝向所述外壳内部增大的直径。

7.用于内燃机的消声器，包括：

外壳，包括至少一个隔断壁，所述至少一个隔断壁将所述外壳的内部空间沿从所述内燃机排放的废气的流路划分成至少两个室；

入口管，设置在所述外壳中，从所述内燃机排放的所述废气引入所述入口管中；

出口管，设置在所述外壳中，并且排放所述废气；

收缩部，设置在所述入口管朝所述外壳内部开放的开口侧上，所述收缩部的截面积小于所述入口管的截面积；以及

锥形部，设置在所述入口管中，并且具有在所述外壳内从所述收缩部朝所述入口管中所述废气的所述流路的上游侧、在所述外壳内所述至少两个室的范围内增大的直径，

其中，所述入口管和所述出口管被布置为使得所述锥形部直径开始增大的端部远离所述出口管的、沿所述出口管内废气流路的上游端的延长线，并且使得所述锥形部的所述端部位于所述出口管的所述上游端的下游侧，

其中，所述收缩部位于所述至少两个室中的位于所述流路的最下游侧的室中，以及

其中，所述锥形部的所述端部在位于所述最下游侧的室中连接至所述收缩部。

8.根据权利要求7所述的消声器，

其中，所述入口管在所述锥形部的、与所述收缩部相反的端部上设有在所述外壳内开放的至少一个小孔。

9.根据权利要求7所述的消声器，其中，所述入口管设有在所述外壳内开放的至少一个小孔。

10.根据权利要求8或9所述的消声器，其中，所述至少一个小孔设置在与驻波的波腹对应的位置和与所述驻波的所述波腹对应的所述位置附近的其中之一处。