CN105556074A - 用于装配热力发动机的排放管路的消音器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种消音器(S1)，用于装配到热力发动机(M)的排放管路(L)上，并且包括一个或多个封套，其界定三段容积(1a，1b，2)，称为上游(1a)，中间(1b)和(2)下游，被多个管道穿过，包括：供给管道(10)，其将排放气体从发动机(M)经过上游容积(1a)带至中间容积(1b)中，所谓的“去”程管道(12)，其将排放气体从中间容积(1b)导向下游容积(2)，所谓的“回”程管道(13)，其将排放气体从下游容积(2)通过中间容积(1b)导向上游容积(1a)，以及排放管道(14)，将排放气体排出消音器外，或者通过从上游容积(1a)至下游容积(2)的所谓“去”程，该“去”程从下游容积通向外界，或者通过从上游容积(1a)朝向下游容积(2)然后再次向上游容积(1a)的所谓“去-回”路程(2)，该“去-回”路程从上游容积通向外界。

Description

用于装配热力发动机的排放管路的消音器

技术领域

本发明涉及一种消音器，其用于装配在热力发动机的排放管路上。本发明还涉及包括这种消音器的类型的排放管路，以及装载该排放管路的车辆。

背景技术

有热力发动机推进、也称为内燃机推进的车辆，包括至少一个燃烧气体的排放管路。为了降低声音污染，并满足车辆的声音许可规则，已知排放管路包括消音器。其固定在汽车车身下方，并且在两个端部之一以排放管道也称为套管(canule)而结束，当设计仅由热力发动机推进的车辆时，排放管道有时略微超过后保险杠。

尤其在车辆也由利用热能外的能量的第二组推进器推进的情况中，如电机(混合动力电动汽车)或液压发动机(空气混合动力汽车)，或者当热力发动机与压缩空气罐连接时(气动混合动力汽车)，-或者当热力发动机也利用天然气型的气体燃料时-，有必要将一个或多个附加容器/装置设置在车辆中，尤其在车身下。由此，我们试图缩短、压紧排放管路和其集成的消音器类型的部件。管路因此可以缩短，使得在消音器出口结束的排空管道位于车身下方，在车辆后轴的前方，例如在车辆座舱第二排座椅处。确保排放气体不会由于混合型车辆的止动器升到座舱内，热力发动机会运转，由此不排出排放气体，并且在运行的条件下，排放气体的速度在车身下循环并且无困难的排向车辆后部。

但是，缩短、紧凑排放路线可以表现得精巧，排放路线的定尺寸对热力发动机的工作有影响，尤其对空气/燃料混合的填充有影响，并且显得恰当的是不会根据车辆的唯一推进方式太显著地改变热力发动机的控制。还很重要的是保留对于消音器的声学反应的相同类型，尤其是习惯称为中间消音器的部分。

本发明的目的是针对改善的热力发动机的排放管路的消音器。尤其涉及一种更紧凑的消音器，或者尺寸上至少更匹配、同时具有至少也较好的声学性能的消音器。附带地，我们试图涉及一种用于缩短的排放管路的相对于经典的排放管路的消音器的性能而言，声学性能得到改善的消音器，经典的排放管路的消音器的声音源随着缩短的排放管路更靠近乘客的耳朵。

发明内容

本发明提供了一种消音器，用于装配到热力发动机的排放管路上，并且，其包括一个或多个封套，所述封套界定三段容积，称为上游、中间和下游，连续地设置并且被多个管道穿过，包括：

-供给管道，其将排放气体从发动机经过上游容积带至中间容积中，

-所谓的“去”程管道，其将排放气体从中间容积导向下游容积，

-所谓的“回”程管道，其将排放气体从下游容积通过中间容积导向上游容积，以及

-排空管道，其将排放气体排出消音器外，-或者通过从上游容积至下游容积的所谓“去”程，该“去”程从下游容积通向外界，

-或者通过从上游容积朝向下游容积然后再次向上游容积的所谓“去-回”路程，该“去-回”路程从上游容积通向外界。

在全文中，应理解术语“上游”和“下游”是参照排放气体从发动机的排放收集器直到车辆外部的基本流动方向。同样地，“连续地”应理解为根据该基本流动方向。在全文中，应理解“下”、“上”、“竖直地”类的空间位置的标识如相对于消音器的定位的标识一旦出现在车辆中时，其自身停止地设置在水平面上。

本发明的消音器因此具有的优点是植入具有至少三个不同容积的消音器的声学示意图(schémaacoustique)，三个不同容积通过管道连接，其确保将排放气体导向这些容积的内部。

优选地，所述排空管道通过在所述下游容积中具有弯管限定所述“去-回”路程：在该构型中，排放气体进入上游容积中的排空管道中，并保持被导向至管道直到在同一上游容积处直接通向消音器外部。

优选地，所述消音器具有分布成一个、两个或三个封套的三个容积。

在多个封套的实施方式中，排放气体通过预先限定的管道中进行来回(如下文详细描述的)，管道由此满足在关闭的容积中导向排放气体的常规作用，以便消弱声音影响。但是，这些管道，或者它们之中的至少某些，还起到两个封套之间的机械连接作用。由此确保整体的严密，而不再设置(在任何情况下更具强制性地)特殊的机械装置，用于保持封套相互之间的正确的相对定位。

根据一种实施方式，所述三个容积分布在多个封套中，所述多个封套由侧壁和所述器皿的端部横向隔板界定，所述封套通过至少两个管道彼此连接，所述两个管道穿过对着两个连续封套的至少两个器皿。

根据一种变型例，所述排空管道通向界定所述消音器的上游容积的所述封套的上游器皿(具有排空管道的所述“去-回”程的构型)，或所述消音器的下游容积的下游器皿(具有排空管道的所述“去”程的构型)。当消音器用于基本上沿着车辆纵轴线被定向，并且例如至少部分地放置在车辆车身的槽道中时，这个变型例尤其适合。

在另一变型例中，所述排空管道通向封套的横向隔板，其限定消音器的上游容积(具有排空管道的所述“去-回”程的构型)，或者消音器的下游容积的下游横向隔板(具有排空管道的所述“去”程的构型)。在消音器横向放置的情况下，也就是说垂直于车辆纵轴线设置时，这个变型例是尤其适合的，以便有利于消音器与下游部分的排放路线保持连接。

当然，该同样类型的连接可以设置在消音器和下游部分的排放路线之间，供给管道因此可以进入上游容积中，而不通过其上游器皿，而是通过穿过其侧壁。

还有如果消音器安装成横向构型时，还可以通过器皿保持到达供给管道和排空管道，以更常规的方式，通过将形成容积的管道弯转，以便允许与排放路线连接，其可以具有大体上沿着车辆纵轴线的方向。

本发明的消音器可以包括多个、尤其两个“去”程管道和/或多个、尤其两个“回”程管道，和/或多个、尤其两个排空管道，尤其是它们之间在其长度的至少一部分上相互平行。

由此，可以将消音器的每个管道加倍，尤其用于在消音器的尺寸上在整体上给出更大的灵活性。由此加倍的管道有利地具有小于单独管道的截面，以便保持给定速率气体的相同的疏导能力，并保持相似的负荷损失。

有利地，根据本发明的消音器具有基本上等于或接近下游容积的容积。

有利地，根据本发明的消音器的上游容积比中间容积和/或下游容积基本上大两倍。因此，优选地，其基本等于中间容积和下游容积的总和。

根据优选的实施方式，本发明的消音器的所述“去”程管道的长度小于所述“回”程管道的长度，“回”程管道的长度小于排空管道的长度。该选择(根据声学示意图的规则)在声学性能上对于所提供的消音器的结构是最优的。

本发明还为了提供一种汽车车身结构，其包括座舱底板，所述座舱底板具有槽道，如所述槽道位于前述消音器的至少一部分。所述消音器由此具有这样的构型，其中唯一的封套或连续的封套可以沿着槽道的轴线纵向地对齐，其与车辆的纵轴线合在一起或者与其平行。

如已提到过的，所述消音器还可以设置成在车辆中横向安装(implantation)。

任选地，封套或在具有多个封套的情况下的至少一个封套，可被由支持高温的材料的声音隔离层加为双层，优选在内部。可以例如涉及玻璃棉或岩棉。

本发明的消音器的一大优点在于，其可以容易地设置在槽道中(在其纵向安装中)。在多个封套的构型中，在两个封套之间的空间实际上在该区域内使消音器在其截面中具有较少空间阻碍(其空间阻碍不再仅由连接两个封套的管道的截面限定)，这两个封套之间的空间可被利用，以例如放入例如槽道的内部机械加固件。并且，其足够紧凑以仅占用可用槽道长度的一部分，这允许预计还将其他部件，如气体储罐或电机，放入到槽道中。

本发明还为了提供一种汽车，其包括上述车身结构，和与另一推进模式相关的热力发动机、所述另一推进模式如电机、或热力-气动混合动力发动机或由气体燃料运转的发动机。

附图说明

根据以下以非限定性示例方式给出的本发明的多个实施例的描述，并参考以下附图，将更清楚本发明的其他优点和特征：

-图1示出了本发明的消音器的第一实施例的纵剖面；

-图2示出了本发明的消音器的第二实施例的纵剖面；

-图3示出了本发明的消音器的第三实施例的立体图；

-图4示出了前面附图中消音器对应的声学示意图；

具体实施方式

这些附图均是示意性的，并且不是必须遵循比例关系。各附图之间，相同编号对应相同部件。

图1、2和3示出了本发明的消音器的实施例，分别为编号S1、S2和S3，其集成在具有热力之外的推进方式的混合动力车辆的热力学发动机M的排放管路L中。箭头F代表从发动机M排放的气体的总流动方向，所述“上游”和“下游”代表所述总流动方向。本发明的消音器的这些实施例纳入在消音器领域中通常称为中间消音器和后部消音器的那些。可以使用不同的方法来制造消音器实施例的由金属制成的封套和管道，如下文所描述的，可以使用冲压技术，或者所谓的“滚动-压接”技术。

本发明不限于混合动力车辆的应用，并且还发现有利地应用于仅配备有热力发动机的车辆。

图1示出了消音器的第一实施例S1，其包括两个封套：上游封套E1和下游封套E2，两者基本对齐并根据车辆纵轴线设置。上游封套E1包括侧壁，侧壁限定基本为平行六面体的称为上游的容积，并且侧壁在其横向的端部由上游端部3和下游端部4的横向隔板关闭，横向隔板也称为器皿(coupelle)。封套限定基本为平行六面体的容积，其具有基本为矩形或正方形的截面，这里略微为截锥形。或者，其截面可以是圆形，以限定圆柱形容积，或者是椭圆形，或者具有其他形状，只要所讨论的封套限定出允许装入管道的细长形的几何形状。

下游封套E2设置在与上游封套E1有一定距离处。其包括侧壁和端部横向隔板或上游器皿7和下游器皿8。其被中间隔板9分段，以界定出中间容积1b和下游容积2。

消音器的封套E1、E2由此限定出三个容积：上游封套E1的容积1a，和中间容积1b，以及下游封套E2的下游容积2。

对于机械强度的问题，可以安装任选的强穿孔且没有声学功能的中间器皿，以便在封套E1的中间保持“去”管和“回”管(在下文描述)的端部。

消音器S1包括排放气体的供给管道10，其上游连接排放管路L，并且其通过器皿3穿过容积1a然后是封套E1的器皿4然后是封套E2的上游器皿7，通向容积1b中。管道10的位于容积1b中的部分设置有穿孔11，分布在基本呈圆柱形的其整个周围。

该管道10由“去”管道12延长，其穿过中间器皿9，以通到下游封套E2的容积2内部，临近容积2的长度的部分(介于三分之一和三分之二之间)。

消音器在“去”管道12下方还包括“回”管道13。其在下游侧部通到下游封套E2的容积2中，大约以类似于管道12的方式(介于容积2的长度的三分之一和三分之二之间)。其在上游侧部穿过中间隔板9、中间容积1b，然后是器皿7和4，通向上游封套E1的上游容积1a中，接近于容积1a的长度的部分(介于三分之一和三分之二之间)。

最后，消音器S1包括排空管道14，其上游侧部通向接近于上游封套E1的容积1的长度的部分(介于三分之一和三分之二之间)，下游侧部连续地穿过器皿4、7、9和8，通向下游封套E2的外部。

当在说明书中指出穿过孔(这里作为器皿出现)的管道时，这代表所述壁/器皿在其安装前配备有允许插入所讨论的管道的孔。根据情况，所述安装可以是极多的(àforce)，或者在配备有密封机构的孔的周围，以保留封套的密封性，(特别是至少在相对的端部器皿4、7的之一的位置)或者所述安装可以在管道和孔之间留出某些间隙，以允许在管道和其所穿过的壁/器皿之间的某种轮轴游间(débattement)，这允许封套和管道的组件认知使用时的轻微的尺寸变化，尤其是热膨胀导致的尺寸变化，而组件不会过于在力学上被要求。

这里，管道10、12、13、14都是圆柱形的，然而其截面可以是不同形状，例如是椭圆的。这里，管道10和12的截面与管道13和14相同，以便沿着气体的行程保持基本恒定的通过截面。

可以对管道的尺寸或定位或数量进行其他选择，并且全都属于本发明的范围内。

因此，可以选择将供给管道10、“去”管道12、“回”管道13和排空管道14增加一倍或多倍。在这种情况下，我们减小加倍的管道的截面，以保留相同的总截面。

排空管道14的截面(或者，当其为2个时，排空管道的总截面)还可以大于供给管道10、“去”管道12、“回”管道13，以便降低气体的速度，并因此降低相关的气流噪音。

应指出，管道12在管道10的延长部分中，在供给管道10所配备的穿孔11的另一边。可以存在不同变型例：两个管道可以仅有一个是这样。两个管道可以通过所有已知技术(焊接)通过直接接触或彼此有距离地彼此固定。

消音器S1中排放气体的行进如下：气体通过供应管道10根据由箭头f1表示的方向进入消音器，然后沿着设置在管道10的延长部分中的“去”管道12。其因此穿过容积1a，并通向管道10的容积1b中，然后管道12根据第一“去”程将气体带至下游封套E2的容积2中。然后，如箭头f2所示，气体延反方向再出发，在基本平行于管道10和12的“回”管道13中，根据由箭头f3表示的方向，并通向上游封套E1的容积1a中。从此，气体通过排空管道14排空，沿着第三“去”程(箭头f4)再出发，以根据箭头f5所表示的方向，在管道14的端部排出到下游封套E2以外，箭头f5的方向与气体进入消音器S1的f1的方向为同一方向。

在该实施例中，是管道12、13确保上游封套E1和下游封套E2之间的机械固定。

还可以看到，封套的形状可以变化，并且将同时与柔性和应穿过封套的管道的尺寸适应，但还适应排放管路的环境。这里，消音器S1位于车辆车身底部的槽道中，并且消音器的空间阻碍较小的两个封套之间的区域可被利用，例如使得槽道的顶板或内侧部接收机械加固件。

图2示出了消音器的第二实施例S2，其是第一实施例的变型例。消音器S2除了与消音器S1相比具有两个不同以外，其他均相同。

一方面，容积1a、1b和2由唯一的封套E界定。该唯一的封套E因此仅具有两个中间隔板9和9'，将其分成三个区域。

另一方面，排空管道14'的形状不同，其在容积2处具有弯管(coude)，以便排放气体通过该管道沿着去程(箭头f6)从容积1a被导向至容积2，然后再从容积2朝向容积1a(箭头f7)，导管14'穿过器皿3通向封套E之外。在该构型中，可看出排放气体沿着气体进入消音器S2内的与(f1)相反的反向(f7)从消音器S1出来。

图3示出了消音器的第三实施例S3，其为消音器S2的变型例。与消音器S2的明显不同在于排放空气进入消音器的方式。这里，消音器没有沿着车辆纵轴线设置，而是沿着其横轴线。现讨论横向安装。消音器S3所连接的排放管路L的上游部分保持沿着车辆的纵轴线定向。供给管道10的最上游的部分因此弯曲在容积1a中，以便来自沿着纵轴线的排放管路的气体可以被导向成取90°的方向(箭头f1')。另外，这里，管道10穿过不是通过其上游器皿而是通过其侧壁穿过封套E，在其上游端部附近处，通过为此目的开设的开口。或者，可以考虑到通过上游器皿3的连接，管道10的弯管因此设置在封套E外部。排空管道14出到封套E之外通过穿过上游器皿3进行，并在封套外具有弯管，以允许在下游连接排放管路(箭头f8')。

图4示出了根据本发明的消音器的声学示意图，其以该类型示意图的习惯规则示出。最优的是，当对应于1a+1b+2的总容积被分成三份，按照近似于以下：容积1b约为3升、容积2也约为3升且容积1a约为6升，优选的关系为1基本等于1b，1a大于2和1b且近似地相当于2+1b的总和。

这里，管道12、13和14被组织成随着排放气体流其长度将增长：“去”管道12的长度小于“回”管道13的长度，“回”管道的长度小于排空管道14的长度。该分布允许获得亥姆霍兹共振器的共振频率，其来自给出的管道(质量)耦合和容积(刚度)耦合，对于给出的截面具有最小的管道12、13和14的长度。因此以最大的方式使用容积，用于在所选的共振频率之下的由这些容积过滤噪音的研究功能。容积和管道的这种组织允许显著地分成三个相关的亥姆赫兹共振频率，允许兼顾每个共振器的过滤效果，由此产生较高声学性能水平。不过，最高亥姆赫兹共振频率保持低于排空管道14的第一声共振(开放-开放管道的第一声音模式)。

从这些不同的实施例可见，本发明限定了允许高实施可靠性的声学示意图，其使消音器的外部尺寸适应于环境，尤其是在不同的槽道中。考虑到其声学示意图上产生的声学性能，排放气体的行进(排放气体在穿过封套的管道中来回，然后通过排空管道进行最后的去程或者来回)的特征对该可靠性有贡献，并且总体上对消音器的显著的紧凑性有贡献。

Claims (9)

1.一种消音器(S1，S2，S3)，用于装配到热力发动机(M)的排放管路(L)上，其特征在于，其包括一个或多个封套，所述封套界定三段容积(1a，1b，2)，称为上游(1a)、中间(1b)和(2)下游，连续地设置并且被多个管道穿过，包括：供给管道(10)，其将排放气体从发动机(M)经过上游容积(1a)带至中间容积(1b)中，所谓的“去”程管道(12)，其将排放气体从中间容积(1b)导向下游容积(2)，所谓的“回”程管道(13)，其将排放气体从下游容积(2)通过中间容积(1b)导向上游容积(1a)，以及排空管道(14)，其将排放气体排出消音器外，或者通过从上游容积(1a)至下游容积(2)的所谓“去”程，该“去”程从下游容积通向外界，或者通过从上游容积(1a)朝向下游容积(2)然后再次向上游容积(1a)的所谓“去-回”路程(2)，该“去-回”路程从上游容积通向外界。

2.根据前述权利要求所述的消音器(S1，S2，S3)，其特征在于，所述排空管道(14)通过在所述下游容积(2)中具有弯管限定所述“去-回”路程。

3.根据前述权利要求任一项所述的消音器(S1，S2，S3)，其特征在于，所述三个容积(1a，1b，2)，分布为一个、两个或三个封套。

4.根据前述权利要求任一项所述的消音器(S1，S2，S3)，其特征在于，所述三个容积(1a，1b，2)分布在多个封套(E1，E2)中，所述多个封套由侧壁和所述器皿(3，4，7，8)的端部横向隔板界定，所述封套通过至少两个管道彼此连接，所述两个管道穿过对着两个连续封套的至少两个器皿。

5.根据前述权利要求任一项所述的消音器(S1，S2，S3)，其特征在于，所述排空管道(14)通向界定所述消音器的上游容积(1a)的所述封套的上游器皿(3)，或所述消音器的下游容积(2)的下游器皿(8)。

6.根据前述权利要求任一项所述的消音器(S1，S2，S3)，其特征在于，其包括多个、尤其是两个“去”程管道(12)，和/或多个、尤其是两个“回”程管道(13)，和/或多个、尤其是两个排空管道(14，14')，所述两个排空管道尤其在至少其长度部分上相互平行。

7.根据前述权利要求任一项所述的消音器(S1，S2，S3)，其特征在于，所述中间容积(1b)基本等于或接近于所述下游容积(2)。

8.根据前述权利要求任一项所述的消音器(S1，S2，S3)，其特征在于，所述上游容积(1a)大体是所述中间容积(1b)和/或所述下游容积(2)的两倍。

9.根据前述权利要求任一项所述的消音器(S1，S2，S3)，其特征在于，所述“去”程管道(12)的长度小于所述“回”程管道(13)的长度，所述“回”程管道的长度小于所述排空管道(14)的长度。