CN103696840B - 一种消声器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种消声器，该消声器具有内插管结构，所述内插管结构包括进气内插管和出气内插管，所述进气内插管包括第一管段、第二管段、位于所述第一管段和所述第二管段之间的中间管段，所述中间管段的两端连接有过渡管段，所述第一管段和所述第二管段分别与所述过渡管段连接，所述第一管段的管径和所述第二管段的管径均比所述中间管段的管径小，所述中间管段的管壁上沿所述中间管段的周向方向开设有均匀分布的多个穿孔。本发明消声器的消声和背压的综合特性较好，克服了现有消声器在获得较好消声特性时，背压过高的问题。
Description
技术领域
本发明主要涉及一种消声器，应用于汽车等内燃机排气系统。
背景技术
对于内燃机排气系统的研究目标主要有两个方面：1、尽可能降低消声器背压，使发动机获得良好的动力性能；2、尽可能降低排气噪音，减少噪声污染。而现有的消声器都不能同时满足这两方面的要求，如图1所示，为现有技术中消声器的实施例图。如图所示，现有技术中消声器包括内插管结构、筒体3`、固定设置在筒体3`两端的第一端盖4`和第二端盖5`，在筒体3`内固定设置有隔板6`，隔板6`将筒体3`分隔成第一腔室Ⅰ`和第二腔室Ⅱ`，隔板6`上开设有均匀分布的多个通孔60`，通孔60`将第一腔室Ⅰ`和第二腔室Ⅱ`连通。内插管结构包括进气内插管1`和出气内插管2`，进气内插管1`的一端位于第二腔室Ⅱ`内而另一端依次穿过隔板6`、第一腔室Ⅰ`和第一端盖4`伸出筒体3`外，位于第二腔室Ⅱ`的进气内插管1`上的管段开设有均匀分布的多个穿孔10`。出气内插管2`的一端位于第一腔室Ⅰ`而另一端依次穿过隔板6`、第二腔室Ⅱ`和第二端盖5`伸出筒体3`外。进气内插管1`的管径和出气内插管2`的管径无变化。
如前所述，现有技术消声器的进气内插管的管径无变化，这种结构的内插管利用气流通过管壁的小孔时动能被消耗，从而消除噪音。但涉及背压问题，这种结构的内插管不是一个很好的设计，原因如下：1、气体反流问题：对于进气内插管的气体出口处，气流流速较高，管内压强有可能高于管外压强，此时，就会出现气流由管外通过进气内插管上的小孔流进进气内插管，形成反流，使得流动不畅，导致背压增大；2、射流流速过快问题：气流从进气内插管的气体出口喷出时，由于射流与管外流体参数差别较大，宏观流动动能损失较大，且射流撞击在第二端盖上也会使得宏观流动动能损失，导致背压增大；3、反射波强度过强问题：气流从进气内插管的气体出口喷出后撞击在第二端盖上，在进气内插管的气体出口前端形成一高压区，并有反射波形成，反射波作用于进气内插管内气流，导致背压增大。综合考虑，这种内插管结构的消声器在获得良好去噪性能时通常都会使得背压增大，影响发动机动力性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种背压低、消声好的消声器。
为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种消声器，所述消声器具有内插管结构，所述内插管结构包括进气内插管和出气内插管，所述进气内插管包括第一管段、第二管段、位于所述第一管段和所述第二管段之间的中间管段，所述中间管段的两端连接有过渡管段，所述第一管段和所述第二管段分别与所述过渡管段连接，所述第一管段的管径和所述第二管段的管径均比所述中间管段的管径小，所述中间管段的管壁上沿所述中间管段的周向方向开设有均匀分布的多个穿孔。
所述过渡管段的管壁与所述中间管段的水平夹角为α，所述α大于0度小于或等于90度。
所述过渡管段与所述中间管段之间的连接为弧面过渡连接。
所述第一管段与所述过渡管段之间的连接为弧面过渡连接。
所述第一管段具有管径逐渐增大的第一管段端口。
所述第二管段与所述过渡管段之间的连接为弧面过渡连接。
所述第一管段、所述中间管段、所述过渡管段和所述第二管段为一体式结构。
所述出气内插管具有管径逐渐增大的出气内插管进气端口。
由于上述技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明的消声器通过改变进气内插管的具体结构，进气内插管上具有管径比第一管段的管径和第二管段的管径都大的中间管段，且中间管段上开设有穿孔，这种结构的中间管段的作用相当于扩张增压管，能够使得中间管段管内的压力高于其管外的压力，解决了管壁上穿孔可能带来的气流反流的问题，降低背压。同时中间管段也可以起到消除窄带噪声的作用。
附图说明
图1为现有技术中的消声器；
图2为本发明实施例中消声器的结构示意图；
图3为本发明消声器的进气内插管的结构示意图；
图2~3中数字所表示的名称为：
1、进气内插管；10、第一管段；11、第一管段端口；12、中间管段；13、穿孔；14、第二管段；15、过渡管段；2、出气内插管；20、出气内插管进气端口、3、筒体；4、第一端盖；5、第二端盖；6、隔板；60、通孔；Ⅰ、第一腔室；Ⅱ、第二腔室。
具体实施方式
下面通过一种具体结构的消声器及结合说明书附图对本发明作进一步描述。
如图2~3所示，一种消声器，包括内插管结构、筒体3、固定设置在筒体3两端的第一端盖4和第二端盖5，第一端盖4和第二端盖5均与筒体3密封连接，在筒体3内沿垂直于筒体3轴向方向固定设置有隔板6，隔板6将筒体3分隔成第一腔室Ⅰ和第二腔室Ⅱ，隔板6上开设有均匀分布的多个通孔60，通孔60将第一腔室Ⅰ和第二腔室Ⅱ连通。
内插管结构包括进气内插管1和出气内插管2，进气内插管1包括第一管段10、第二管段14、位于第一管段10和第二管段14之间的中间管段12，中间管段12的两端连接有过渡管段15，过渡管段15的管壁与中间管段12的水平夹角为α，α大于0度小于或等于90度，第一管段10和第二管段14分别与过渡管段15连接，第一管段10的管径和第二管段14的管径均比中间管段12的管径小，中间管段12的管壁上沿中间管段12的周向方向开设有均匀分布的多个穿孔13。第一管段10、中间管段12、过渡管段15和第二管段14为一体式结构。如图2所示，进气内插管1的第一管段10和中间管段12位于第二腔室Ⅱ，而进气内插管1的第二管段14依次穿过隔板6、第一腔室Ⅰ和第一端盖4伸出筒体3外。出气内插管2的一端位于第一腔室Ⅰ而另一端依次穿过隔板6、第二腔室Ⅱ和第二端盖5伸出筒体3外。
具体地，过渡管段15与中间管段12之间的连接为弧面过渡连接；第一管段10与过渡管段15之间的连接为弧面过渡连接；第二管段14与过渡管段15之间的连接为弧面过渡连接。而且第一管段10具有管径逐渐增大的第一管段端口11。这种进气内插管1上中间管段12的设置，其作用相当于扩张增压管，这个中间管段12的设置使得中间管段12管内的压力高于其管外的压力，解决了管壁上穿孔13可能出现的气流反流的问题，降低背压。同时中间管段12也可以起到消除窄带噪声的作用。另一方面，第一管段端口11的设置作用相当于渐扩管，能够使得高速气流增压减速，从而使得喷出气体的射流参数与管外气体参数差别减小，宏观动能损失减小。且由于射流流速降低，撞击第二端盖5的强度就减小，撞击引起的宏观动能的损失也减小，产生的反射波强度也减小，并且扩张式喷口能够将一部分反射波二次反射回管外，这样就解决了射流流速过快和反射波强度过大的问题，并且第一管段端口11的扩张部分也具有消声作用。
具体地，出气内插管2具有管径逐渐增大的出气内插管进气端口20。这种渐缩式的出气内插管2可以加速气体在出气内插管2内的膨胀，使气体迅速排出。
下面还对本实施例的消声器（如图2所示）和现有技术中使用的消声器（如图1所示）进行了模拟工况的性能对比，模拟工况中，除了内插管结构不同，所有参数设置均相同。而且为了排出其他结构因素的影响，均只采用一只进气内插管、一只出气内插管和一块隔板。
性能测试结果如下：现有技术中使用的消声器的背压约为7.99kPa，而本实施例的消声器的背压约为7.29kPa，背压降低了约8.7%。
另一方面，由声学理论知道，管道截面面积发生变化时能够增强能量传递损失，所以本发明专利提出的方案还能增强消声效果。
综上所述，本发明的消声器与现有技术中使用的消声器相比，无论在降低背压还是消声效果上都大大优于现有技术中使用的消声器，克服了现有技术中使用的消声器在获得较好消声特性时，背压过高的问题。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种消声器，所述消声器具有内插管结构，所述内插管结构包括进气内插管和出气内插管，其特征在于，所述进气内插管包括第一管段、第二管段、位于所述第一管段和所述第二管段之间的中间管段，所述中间管段的两端连接有过渡管段，所述第一管段和所述第二管段分别与所述过渡管段连接，所述第一管段的管径和所述第二管段的管径均比所述中间管段的管径小，所述中间管段的管壁上沿所述中间管段的周向方向开设有均匀分布的多个穿孔，所述过渡管段的管壁与所述中间管段的水平夹角为α，所述α大于0度小于或等于90度。
2.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，所述过渡管段与所述中间管段之间的连接为弧面过渡连接。
3.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，所述第一管段与所述过渡管段之间的连接为弧面过渡连接。
4.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，所述第一管段具有管径逐渐增大的第一管段端口。
5.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，所述第二管段与所述过渡管段之间的连接为弧面过渡连接。
6.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，所述第一管段、所述中间管段、所述过渡管段和所述第二管段为一体式结构。
7.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，所述出气内插管具有管径逐渐增大的出气内插管进气端口。
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