CN105986853B - 消声器 - Google Patents

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Abstract

本发明在一个或多个实施例中提供了一种消声器，包括：壳体，沿纵向方向延伸；共振器装置，支撑于壳体上并且包括本体，本体包括第一部和与第一部间隔分离并且流体连通的第二部，该流体连通设置在与纵向方向交叉的方向上，第一部和第二部中至少一者为闭环截面。本发明的消声器能够在不增加封装体积的情况下有效提高低频降噪能力。

Description

消声器
技术领域
本发明涉及一种消声器。
背景技术
消声器广泛地用在内燃发动机的排气系统中以降低由内燃发动机排气产生的噪声。例如，美国专利公开US2011/0024228A1公开了具有内部管孔和外部管孔的预消声器以提供增加的噪声降低量。
发明内容
根据本发明一方面，提供一种消声器，包括：壳体，沿纵向方向延伸；共振器装置，支撑于壳体上并且包括本体，本体包括第一部和与第一部间隔分离并且流体连通的第二部，该流体连通设置在与纵向方向交叉的方向上，第一部和第二部中至少一者为闭环截面。
结合附图根据下面详细描述的一个或多个实施例，本发明的一个或多个特征和或优点会显而易见。
附图说明
图1A是根据本发明一个或多个示例实施例的消声器的示意图。
图1B是图1A中所示的消声器的另一角度示意图。
图2是图1A中所示的消声器的一个替代示意图。
图3是图1A中所示的消声器的另一替代示意图。
图4是图1A中所示的消声器的又一替代示意图。
图5是图1A中所示的消声器的又一替代示意图。
具体实施方式
根据需要，本说明书中公开了本发明具体的实施例；但是，应理解公开的实施例仅为本发明的示例并且可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。所以，此处所公开的具体结构和功能细节不应解释为限定，而仅为教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。
在一个或多个实施例中本发明反映了更深入地认识到低频噪声。具体地，为了削弱特定频率的噪声，例如低频噪声，赫姆霍兹共振器(Helmholtz resonator)可有利地配置以获得相对更理想的低频噪声降低。该认识至少部分基于赫姆霍兹共振器的共振频率(f),其公式表示如下：
Figure BDA0000667537900000021
其中c为光速，Sc为连接管的截面积，V为共振腔的体积，lc为共振管的长度。由公式可知，能够通过增大共振腔的体积或增长共振管的长度而将共振频朝低频调谐。
现有的赫姆霍兹共振器能够基本满足4缸发动机的要求。然而，随着对燃料经济性和低CO2排放的要求越来越严，3缸发动机变得相对更为令人满意。对于同样排量的发动机而言，3缸发动机意味着每汽缸的容积变大，这会导致更大的脉冲能量.In addition,随着从4缸发动机转向3缸发动机，由于车辆底部有限的封装空间难以增大共振腔的体积或增长共振管的长度，一般的赫姆霍兹共振器不能够满足低频要求，使得低频噪声问题更为突出。如在这里或其它地方详述，据信本发明在一个或多个实施例中有利地至少提供一种消声器，其具有相对提高的低频调谐的能力，并因此使得3缸发动机的部署成为可能而不会对噪声控制妥协。
本发明的一个或多个实施例的优点在于提供一种能够有效削弱低频噪声的消声器，通过对共振器装置的设置，使得共振器装置的本体包括第一部和与第一部间隔分离并且流体连通的第二部，该流体连通设置在与纵向方向交叉的方向上，并且第一部和第二部中至少一者为闭环截面。本发明提供的消声器能够在不增加体积的情况下，大大地增长共振器装置的长度。
参考图1A，显示了根据本发明一个或多个示例实施的消声器的示意图。消声器100包括壳体104以及支撑于壳体104上的共振器装置102。在一个或多个示例实施例中，壳体104为纵长状的柱体或中空圆柱体，特别地沿纵向方向L1延伸。在某些实施例中，排气管以整体或部分(例如图1A中的管道216和236)沿纵向方向L1延伸。同样例如，壳体104可包括开孔150以收容并支撑管道216。当然，在其它替代实施例中，壳体104可以具有多种与车辆底部相适应的形状。壳体104包括沿纵向方向L1的前端172、与前端172相对的后端174以及位于壳体104内前端172和后端174之间的第一隔板166，其中该前端172和后端174将壳体104至少部分封闭。第一隔板166沿纵向方向L1将壳体104分隔为第一腔室162和第二腔室164。在某些实施例中，第一腔室162可称为共振腔，而第二腔室164可称为膨胀腔，其中共振器装置102和第一腔室162(共振腔)共同构成赫姆霍兹共振器，即侧分支共振器(side-branchresonator)。
如这里以及其它地方所提及，消声器100可进一步地与两节或多节用于将排气引入并引出壳体104的管道共同工作，例如但不限于支撑在前端172上用于将排气引入第二腔室164的进气管216，支撑在第一隔板166和后端174上用于将排气从第二腔室164引出壳体104之外的出气管236，其中第一隔板166上设有开孔152以收容和支撑出气管236。进气管216与出气管236在第二腔室166内流体连通。
进一步结合图1A参考图1B，在一个或多个实施例中，共振器装置102显示为管状结构，然而在其它实施例中，可以根据需要而改变共振器装置102的形状。共振器装置102包括本体180以及自本体180在相反方向上延伸的进口颈部182和出口颈部184。在一个或多个实施例中，进口颈部182位于第二腔室164内，出口颈部184位于第一腔室162内。共振器装置102的本体180相对于前端172更靠近后端174设置。在某些其它实施例中，共振器装置102的本体180相对于后端174更靠近前端172设置(未图示)。
进一步根据图1B，本体180包括第一部和与第一部间隔分离并且流体连通的第二部，该流体连通设置在与纵向方向交叉的横向方向上。横向方向L2为不平行于纵向方向L1的方向。在某些实施例中，该横向方向相对于纵向方向L1的角度，例如但不限于45度至90度。第一部112和第二部114中至少一者为闭环截面使得第一部112和第二部114中至少一者提供相对更为导向的流体流。如在图1B中所描述，第一部112和第二部114位于排气管236的相对侧，或排气管236位于共振器装置102的第一部112和第二部114之间。
在某些实施例中，并且其中壳体104配置为圆筒，纵向方向L1还可为纵向轴线L1。
在图1B所示的实施例中，第一部112和第二部114均为闭环截面。进一步地，本体180包括与第一部112间隔分离并且相对于纵向方向L1或排气管236与第二部114相对的第三部116。即共振器装置102的本体180环绕纵向方向L1或排气管236弯曲至少一圈。这样可以在有限的空间内大大增长共振器装置102的长度。因此，根据赫姆霍兹频率方程可有利地改善低频噪声降低。
图2是图1A中所示的消声器的一个替代示意图。图2中与图1A和1B中同样的标记指代相同的部件。尽管图1A中描述的消声器100具有两个腔室，即第一腔室162和第二腔室164，可以在消声器100内配置更多的腔室。在一个或多个替代实施例中，如图2所示的消声器100包括位于壳体104内沿纵向方向L1的第一隔板166、第二隔板280以及第三隔板282。第一隔板166形成并且分隔第一腔室162和第二腔室164。第二隔板280形成第三腔室266，其中第二腔室164沿纵向方向L1位于第一腔室162和第三腔室266之间。第三隔板282形成第四腔室268，其中第三腔室266沿纵向方向L1位于第二腔室164和第四腔室268之间。在其它一个或多个实施例中，消声器100可以根据需要设置腔室的数量。
除了图1中所示管道216和236，图2中所示的消声器100进一步包括中间管道226，其中中间管道226位于壳体104内并且由第二隔板280由第三隔板282支撑。在一个或多个示例实施例中，第一隔板166、第二隔板280以及第三隔板282中至少一个包括开孔以收容和支撑一个或多个管道。如图2中所示的实施例，第一隔板166、第二隔板280以及第三隔板282均设置有开孔以收容和支撑管道216、236、226。在工作时，排气流自进气管216流入第二腔室164，经由中间管道226进入第四腔室268内，最后经由出气管236流出消声器100的壳体104之外。
图3是图1A中所示的消声器的另一替代示意图。图3中所示的共振器装置102的本体180包括沿纵向方向L1彼此间隔分离的第四部322和第五部324。第四部322和第五部324分别位于第一隔板166的两侧并且位于消声器100的壳体104的第二腔室164和第一腔室162内。进一步根据图1B，多个部112，114和/或116可为或包括第五部324的部分；相反，第四部322可为或包括多个部112，114和/或116的部分。
图4是图1A中所示的消声器的又一替代示意图。图4中所示的消声器100的共振器装置102位于第一腔室162(共振腔)内，并且其一端182连接至出气管236，另一端184连接至第一腔室162。在这种设计中，排气流首先经由管道216进入第二腔室164并且在第二腔室164内得到膨胀，随后经由管道226返回第四腔室268并且在第四腔室268内得到膨胀，最后经由管道236释放至壳体104之外，其中通过共振器装置102与管道236的设置实现了特定低频的噪声降低。
尽管图1-4中所示的纵向方向L1说明性地描述为壳体104的中心线并且共振器装置102大致对称地环绕出气管236，纵向方向L1和/或出气管236可以在横向方向上位于壳体104内的任何位置，即共振器装置102可以不环绕出气管236或不对称地环绕出气管236。
图5是根据本发明一个或多个示例实施例的另一消声器的示意图或者如来自图1A的其它替代设计。消声器100包括壳体104以及支撑于壳体104上的共振器装置102。壳体104包括沿纵方向L1的前端172、与前端172相对的后端174以及位于壳体104内沿纵向方向L1位于前端172和后端174之间的第一隔板166和第二隔板280，其中该前端172和后端174将壳体104至少部分封闭。第一隔板166沿纵向方向L1将壳体104分隔为第一腔室162和第二腔室164。第二隔板280形成第三腔室266。第一腔室162和第二腔室164各自地或组合为膨胀腔，第三腔室266为共振腔，其中共振器装置102和第三腔室266(共振腔)共同构成赫姆霍兹共振器，即同轴共振器(in-line resonator)。消声器100进一步地包括用于将排气引入并引出壳体104的多个管道，例如但不限于支撑在前端172以及第一隔板166上用于将排气引入第一腔室162的进气管416、支撑在第一隔板166和后端174上用于将排气从第二腔室164引出壳体104之外的出气管584以及支撑在第一隔板166和第二隔板280上的中间管426。第一隔板166和第二隔板280均设置有开孔以收容和支撑管道416、426、102。在这个示例性实施例中出气管584亦为共振器装置102的一部分并包括出口颈部184.在工作时，排气流自进气管416流入第一腔室162，经由中间管道426从第一腔室162进入第三腔室266内，最后经由出气管102流出消声器100的壳体104之外。
尽管图1-图4中所示的一个或多个实施例中的共振器装置102的本体180显示为具有圆形或近似圆形截面的管状结构。然而在其它实施例中，可以根据需要而改变共振器装置102本体180的形状。如图5中所示，共振器装置102包括本体180以及分别位于本体180两端的进口颈部182和出口颈部184，其中，本体180具有半圆形或近似半圆形的截面。进口颈部182可位于第三腔室266内，出口颈部184可位于壳体104之外。共振器装置102的本体180相对于壳体104的前端172更靠近后端174设置。本体180接触并支撑在第一隔板166上并且本体180与第一隔板166共同形成封闭管道(例如但不限于将本体180焊接至第一隔板166)，即本体180的截面由沿纵向方向L1的两个截面端形成，其中所述两个截面端中一个为第一隔板162的部分。这样可以在有限的空间内大大增长共振器装置102的长度。
以上所述仅为本发明的一个或多个实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种消声器，包含：
壳体，沿纵向方向延伸；
共振器装置，支撑于所述壳体上并且包括本体，所述本体包括第一部和与所述第一部间隔分离并且流体连通的第二部，所述流体连通设置在与所述纵向方向交叉的方向上，所述第一部和第二部中至少一者为闭环截面，其中，所述共振器装置的本体的第一部和第二部在所述壳体内部环绕所述纵向方向至少一圈。
2.根据权利要求1所述的消声器，进一步包含，
开孔，接收沿所述纵向方向延伸并且设置在所述共振器装置的所述第一和第二部之间的出气管。
3.根据权利要求1所述的消声器，其中，
所述共振器装置进一步包括自所述本体在相反方向上延伸的进口颈部和出口颈部。
4.根据权利要求2所述的消声器，其中，
所述本体包括与所述第一部间隔分离并且相对于所述出气管与所述第二部相对的第三部。
5.根据权利要求1所述的消声器，其中，
所述壳体包括沿所述纵向方向的前端和后端，所述共振器装置的所述本体相对于所述壳体离所述前端和所述后端以不同距离设置。
6.根据权利要求1所述的消声器，其中，
所述共振器装置的所述本体包括沿所述纵向方向彼此间隔分离的第四和第五部。
7.根据权利要求1所述的消声器，其中，
所述壳体包括形成并分隔第一腔室和第二腔室的第一隔板，所述共振器装置接触所述第一隔板。
8.根据权利要求7所述的消声器，其中，
所述共振器装置的所述本体的截面由沿所述纵向方向的两个截面端形成，其中所述两个截面端中一个为所述第一隔板的部分。
9.根据权利要求7所述的消声器，进一步包含：
所述共振器装置的所述本体接触所述第一隔板。
10.根据权利要求7所述的消声器，进一步包含：
形成第三腔室的第二隔板，所述第二腔室沿所述纵向方向位于所述第一腔室和所述第三腔室之间。
11.根据权利要求10所述的消声器，进一步包含：
形成第四腔室的第三隔板，所述第三腔室沿所述纵向方向位于所述第二腔室和所述第四腔室之间。
12.根据权利要求11所述的消声器，其中，
所述第一、第二、第三隔板中至少一个包括开孔以收容和支撑多个管道的一部分。
13.根据权利要求1所述的消声器，进一步包含：
出气管，其中所述共振器装置接触所述出气管。
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