CN105822469A - 一种发动机进气系统消声装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及消声技术领域，公开了一种发动机进气系统消声装置，包括外壳体和内管，所述外壳体包括进气口、出气口和突起部，所述内管套装在所述外壳体中并分别在内管的进、出口处与所述外壳体的内壁固定连接，发动机进气由所述进气口流入所述外壳体后全部流经所述内管，再由所述出气口流出；所述内管与所述突起部配合形成腔体，所述腔体被隔板分隔成至少两个沿发动机进气流动方向布置的消声室，每个所述消声室对应的所述内管的表面均设有连通所述内管内部与该消声室的消声孔；各个所述消声室的消声中心频率不同。该发动机进气系统消声装置对较宽频率的进气噪声具有良好的消声作用，且方便在进气系统中连接布置，便于使用。

Description

一种发动机进气系统消声装置

技术领域

本发明涉及消声技术领域，尤其涉及一种发动机进气系统消声装置。

背景技术

发动机进气系统中的噪声主要是由进气门的周期性开、闭而产生的压力起伏变化引起的。随着进气系统中涡轮增压器的使用，进一步加剧了进气系统的噪声，也使得进气噪声的频率变宽。为了降低进气系统噪声，各大厂家都致力于通过在进气管路中增加相关消声器以消除或降低进气噪声。

目前，在进气系统中广泛使用的消声器主要有赫尔姆兹谐振腔、1/4波长管、1/2波长管等旁支共振型消声器，中国专利公布号为CN102367791A的发明专利申请公开了一种典型的1/4波长管消声器，其结构如图1所示，这种消声器利用声波反射规律可消除特定频率的噪声，但单个消声器仅对相应峰值频率及周边很窄的频率带起作用，面对由于增压器的使用导致进气噪声频率变宽的情况，需要设置多个上述消声器同时使用，才能获得较好的消声效果。如图2所示，中国专利公布号为CN103790743A的发明专利申请就公开了采用两个1/4波长管联合赫姆霍兹消声器的汽车降噪系统，图中1'为1/4波长管，2'为赫姆霍兹消声器。该方案相比于1/4波长管单独使用的情况，虽然具备较好的消声效果，但对布置空间要求较高，在排气系统中会因为难以满足布置要求而无法实现预设的消声效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机进气消声装置，能够对较宽频率段下的进气噪声具有良好的消声效果，且对布置空间要求较低，方便使用。

为了实现上述效果，本发明提供了如下的技术方案：

一种发动机进气系统消声装置，包括外壳体和内管，所述外壳体包括进气口、出气口和突起部，所述内管套装在所述外壳体中并分别在内管的进、出口处与所述外壳体的内壁固定连接，发动机进气由所述进气口流入所述外壳体后全部流经所述内管，再由所述出气口流出；所述内管与所述突起部配合形成腔体，所述腔体被隔板分隔成至少两个沿发动机进气流动方向布置的消声室，每个所述消声室对应的所述内管的表面均设有连通所述内管内部与该消声室的消声孔；各个所述消声室的消声中心频率不同。

上述发动机进气系统消声装置，所述腔体为弧形腔体。

上述发动机进气系统消声装置，所述腔体为与所述内管同轴的环形腔体。

上述发动机进气系统消声装置，所述消声孔为圆孔或条形孔。

上述发动机进气系统消声装置，所述条形孔沿所述内管的周向或轴向延伸。

上述发动机进气系统消声装置还包括排油结构。

上述发动机进气系统消声装置，所述排油结构包括设置在各个所述隔板上的开口、设置在所述外壳体上的集油槽以及与所述集油槽连通的排油口，所述开口设置在所述隔板与所述外壳体的连接端。

上述发动机进气系统消声装置，所述排油口设置在所述外壳体上靠近所述内管的出口的位置，所述内管的出口与所述外壳体的内壁连接处设有朝向所述排油口的吹气缺口。

上述发动机进气系统消声装置，所述内管在其进口和出口边缘处分别设有卡接凸块，所述卡接凸块与所述外壳体的内壁上的卡接凹槽卡接定位。

上述发动机进气系统消声装置，一个所述消声室的体积、该消声室对应的所述消声孔的面积、该消声室对应的所述消声孔的个数、该消声室对应的所述内管的壁厚以及所述内管的内径满足如下关系：

且TL＞15dB，

其中，TL为消声量，f为进气温度为常温时的进气噪声中心频率，f_r为进气温度最高或最低时的进气噪声中心频率，V为一个消声室的体积，S为该消声室对应的消声孔的面积，n为该消声室对应的消声孔的个数，h为该消声室对应的内管的壁厚，S_p为内管的内径。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，并将结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细说明，其中

图1为现有技术中一种典型的1/4波长管消声器的结构示意图；

图2为现有技术中1/4波长管联合赫姆霍兹消声器的汽车降噪系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的发动机进气系统消声装置的示意图；

图4为本发明实施例中外壳体的第一结构示意图；

图5为本发明实施例中外壳体的第二结构示意图；

图6为本发明实施例中外壳体的第三结构示意图；

图7为本发明实施例中外壳体的第四结构示意图；

图8为本发明实施例中内管的第一结构示意图；

图9为本发明实施例中内管的第二结构示意图；

图10为本发明实施例中内管的第三结构示意图；

图11为本发明实施例中内管的第四结构示意图；

图12为本发明实施例中排油口处的局部放大示意图；

图13为本发明实施例中卡接凸块与卡接凹槽处的局部示意图；

图14为消声室的消声性能受温度影响的示意图。

其中上述附图中的标号说明如下：

1'-1/4波长管，2'-赫姆霍兹消声器；

1-外壳体，2-内管，3-隔板，4-消声室；

11-进气口，12-出气口，13-突起部，14-排油口，15-卡接凹槽；

21-消声孔，22-出气缺口，23-卡接凸块；31-开口。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的内容，下面将结合具体实施例对本发明进行进一步地详细介绍。

如图3所示，本发明提供的发动机进气系统消声装置包括外壳体1和内管2，所述外壳体1包括进气口11、出气口12和突起部13，所述内管2套装在所述外壳体1中并分别在内管2的进、出口处与所述外壳体1的内壁固定连接，发动机进气由所述进气口11流入所述外壳体1后全部流经所述内管2，再由所述出气口12流出，即所述内管2在进、出口处与所述外壳体1的内壁进行封闭式的连接；所述内管2与所述突起部13配合形成腔体，所述腔体中设有至少一个隔板3，所述隔板3将所述腔室分隔成至少两个消声室4，所述消声室4沿发动机进气流动方向布置的，并且每个所述消声室4对应的所述内管2的表面均设有连通所述内管2内部与该消声室4的消声孔21；另外，各个所述消声室4的消声中心频率不同。

在该消声装置中，依次布置的消声室4相当于将当前普遍使用的旁支共振消声器串联在一起，当发动机进气流经该消声装置时，具有不同消声频率的消声室4会先后对不同频段的进气噪声进行降噪消声，从而对具有较宽频率的进气噪声具有较好的消声效果。并且，该消声装置为线性结构，占用空间小，方便连接于发动机进气系统中。在具体使用时，可优选在增压器的前端和/或后端管路上进行连接。

该发动机进气系统消声装置中各个消声室4的消声频率的影响因素为消声室4的体积V、对应的内管2的壁厚h、对应的消声孔21的面积S以及对应的消声孔21的数量n，消声室4的消声中心频率计算公式如下为其中，c为声速。根据上述公式，调整各个消声室4的体积及其对应的消声孔的面积、数量或内管的壁厚，即可使得各个消声室4的消声中心频率不同。

具体地，各个消声室4均为封闭的，相互之间不影响，消声室4的体积V可以通过改变突出部13的形状、体积以及隔板3的间隔来调整，各个消声室4的体积为V1、V2……Vn，根据消声中心频率的要求，对各个消声室4的体积进行设计，可设计V1＝V2＝……＝Vn，也可设计V1≠V2≠……≠Vn。

对于内管2，可将其设计为等壁厚的管路，也可设计成各个消声室4对应的管段壁厚不相等，为了加工方便，优选设计为等壁厚的管路。根据内管2的材料，当使用塑料时为了保证内管2的强度，壁厚h≥2.5mm，如使用不锈钢，则壁厚h可以控制在1mm。

对于所述消声孔21，如图8～11所示，所述消声孔21可为圆孔或条形孔，当其为条形孔时，可沿所述内管2的周向或轴向延伸，当然，所述消声孔21也可为梯形孔、三角形孔等其他形状的通孔，这里不做限定。根据消声中心频率的要求，对各个消声室4对应的消声孔21的截面积进行设计，各个消声室4对应的消声孔21的截面积分别为S1、S2……Sn，可设计S1＝S2＝……＝Sn或S1≠S2≠……≠Sn。

同理，也可根据消声中心频率的要求，对各个消声室4对应的消声孔21的数量进行设计，各消声室4对应的穿孔20的数量分别为n1、n2……，其中n1＝n2＝……或n1≠n2≠……。

在本发明实施例中，所述突起部13的形状和大小不做限定，优选地，如图4所示，所述突起部13可为弧形，从而与所述内管2配合形成弧形的所述腔体。

如图5～7所示，所述突起部13也可为环形结构，与所述内管2配合形成与所述内管2同轴的环形腔体。所述突起部13在轴向的长度可根据具体需要进行设计。

由于发动机进气系统中存在燃油和机油蒸汽，当进气管路中温度较低时，燃油和机油蒸汽容易遇冷液化，当液化后的油滴进入到消声装置后，会造成油滴积聚在各消声室4中，若不及时排出，则导致消声装置消声效果变差。为了排出积聚在各消声室4中的油滴，该发动机进气系统消声装置还设置了排油结构，将油滴从所述排油结构中排出，避免影响消声效果。

具体地，在本发明优选实施例中，所述排油结构包括设置在各个所述隔板3上的开口31、设置在所述外壳体1上的集油槽(图中未示)以及与所述集油槽连通的排油口14，如图2所示，所述开口31设置在所述隔板3与所述外壳体1的连接端。发动机进气进入该消声装置后，与所述隔板3碰撞，会将进气中的油滴分离出来，油滴从所述隔板3上的开口31处流入所述集油槽中，然后从集油槽流向排油口14并排出所述外壳体1。

为了方便油滴流出，不管所述突起部如何设置，在该消声装置使用时，优选确保所述开口13位于整个装置的最低点，集油槽设置在所述外壳体1的底部。

进一步地，如图12所示，所述排油口14设置在所述外壳体1上靠近所述内管2出口的位置，所述内管2的出口与所述外壳体1的内壁连接处设有朝向所述排油口14的吹气缺口22，借助从所述吹气缺口22吹出的气流，使得油滴更容易从所述排油口14排出。具体地，所述排油口14优选为设置在所述外壳体1上的斜面结构。

所述外壳体1和所述内管2优选采用注塑工艺成型后焊接或者使用不锈钢冲压成型后焊接。为了保证安装时所述外壳体1和所述内管2相对位置一定，不会发生相互旋转，两者优选通过定位机构定位。具体地，如图13所示，所述内管2在其进口和出口边缘处分别设有卡接凸块23，所述卡接凸块23与所述外壳体1内壁上的卡接凹槽15卡接定位。

在发动机进气系统消声装置，其消声效果会受到进气温度的影响，所以进气温度的变化会造成该各消声室4的消声中心频率的变化。在消声装置设计时，消声室4通常根据进气温度为常温25℃时的进气噪声中心频率来设计相关参数。另外，为了保证消声室具有较好的消声效果，在消声中心频率时的消声量TL0必须大于20dB。

如图14所示，当进气温度为常温时，进气噪声中心频率为f₀，设计出的消声室4的消声性能曲线为C0。但实际上，发动机进气温度会在-10℃到35℃之间变化，进气噪声中心频率随之会在f₁到f₂之间变化，两者的频率差Δf大约为150HZ，但消声室4的消声性能曲线却不能变化为最低温度时的最佳曲线C1或最高温度时的最佳曲线C2，因此消声装置的消声效果会受到影响。

为了解决上述问题，保证消声室在进气温度变化时消声效果不受影响，所述消声室4的设计参数满足以下关系：

且TL＞15dB，

其中，TL为消声量，f为进气温度为常温时的进气噪声中心频率，f_r为进气温度最高或最低时的进气噪声中心频率，即f_r＝f₁或f_r＝f₂，V为一个消声室的体积，S为该消声室对应的消声孔的面积，n为该消声室对应的消声孔的个数，h为该消声室对应的内管的壁厚，S_p为内管的内径。

按照上述关系设计的消声室时，即使在进气温度变化到最低温或最高温时，仍具有不低于15dB消声量，能够保证较好的消声效果。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种发动机进气系统消声装置，其特征在于，包括外壳体和内管，所述外壳体包括进气口、出气口和突起部，所述内管套装在所述外壳体中并分别在内管的进、出口处与所述外壳体的内壁固定连接，发动机进气由所述进气口流入所述外壳体后全部流经所述内管，再由所述出气口流出；所述内管与所述突起部配合形成腔体，所述腔体被隔板分隔成至少两个沿发动机进气流动方向布置的消声室，每个所述消声室对应的所述内管的表面均设有连通所述内管内部与该消声室的消声孔；各个所述消声室的消声中心频率不同。

2.根据权利要求1所述的发动机进气系统消声装置，其特征在于，所述腔体为弧形腔体。

3.根据权利要求1所述的发动机进气系统消声装置，其特征在于，所述腔体为与所述内管同轴的环形腔体。

4.根据权利要求1所述的发动机进气系统消声装置，其特征在于，所述消声孔为圆孔或条形孔。

5.根据权利要求4所述的发动机进气系统消声装置，其特征在于，所述条形孔沿所述内管的周向或轴向延伸。

6.根据权利要求1所述的发动机进气系统消声装置，其特征在于，所述消声装置还包括排油结构。

7.根据权利要求6所述的发动机进气系统消声装置，其特征在于，所述排油结构包括设置在各个所述隔板上的开口、设置在所述外壳体上的集油槽以及与所述集油槽连通的排油口，所述开口设置在所述隔板与所述外壳体的连接端。

8.根据权利要求7所述的发动机进气系统消声装置，其特征在于，所述排油口设置在所述外壳体上靠近所述内管的出口的位置，所述内管的出口与所述外壳体的内壁连接处设有朝向所述排油口的吹气缺口。

9.根据权利要求1所述的发动机进气系统消声装置，其特征在于，所述内管在其进口和出口边缘处分别设有卡接凸块，所述卡接凸块与所述外壳体的内壁上的卡接凹槽卡接定位。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的发动机进气系统消声装置，其特征在于，一个所述消声室的体积、该消声室对应的所述消声孔的面积、该消声室对应的所述消声孔的个数、该消声室对应的所述内管的壁厚以及所述内管的内径满足如下关系：

且TL＞15dB，

其中，TL为消声量，f为进气温度为常温时的进气噪声中心频率，f_r为进气温度最高或最低时的进气噪声中心频率，V为一个消声室的体积，S为该消声室对应的消声孔的面积，n为该消声室对应的消声孔的个数，h为该消声室对应的内管的壁厚，S_p为内管的内径。