CN107762590A - 消声器的结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种消声器的结构，其可以包括：壳体，在其中具有空间，并具有连接至排放气体流入的入口管的第一侧；第一挡板，其将壳体的内部分隔成前室和连接至入口管的中间室；第二挡板，其将壳体的内部分隔成后室和连接至入口管的中间室；以及排出管，其安装成穿透第一挡板和第二挡板，并安装成使得排出管的第一端位于后室中，排出管的第二端延伸经过前室并穿透壳体。

Description

消声器的结构
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年8月18日提交的韩国专利申请第10-2016-0104655号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种消声器的结构，其降低排放气体的排气噪声，更具体地，涉及一种用于车辆的消声器的结构，其通过减小背压而能够提高输出，通过加重中频至低频声音同时抑制高频声音而能够产生更大的运动型排气声音。
背景技术
安装在车辆中的排气系统是将发动机中产生的排放气体排出至外部并降低排气噪声的装置。
典型的用于车辆的排气系统包括：排气歧管、催化剂转化器(图1中附图标记1)、消声器(主消声器)(图1中附图标记4)、副消音器(图1中附图标记2)以及尾管(图1中附图标记3)；所述排气歧管连接至发动机中的汽缸；所述催化剂转化器通过使用催化剂而转化排放气体中的有害物质；所述消声器(主消声器)具有由多个挡板分隔的内部从而促使排放气体的膨胀，由此通过利用声波的反射或共振而减小排气声音；所述副消音器用于辅助消声器从而提高排气噪声系统的共振性能；所述尾管从消声器延伸，并最终排出排放气体。
在上述部件中，消声器配置成使得多个管和多个挡板安装在以圆柱形状形成具有预定尺寸的壳体中，从而通过在排放气体流动的时候促使排放气体膨胀、共振和吸收噪声来降低排气噪声。
同时，消声器的形状和布置结构根据从消声器延伸并将排放气体排出至外部的尾管的数量和布置结构而变化。
在消声器的各种布置结构之中，如图1中所示配置横向结构(其中消声器设置在车辆的宽度方向上)从而实现运动型声音并解决热损伤的问题。亦即，在相关技术的结构中，壳体5的内部由四个挡板5a分隔成第一至第五室6a、6b、6c、6d和6e，排放气体在其中流动经过的入口管8连接至第三室6c，第一管9a放置成穿透挡板5a使得第一管9a的两端部分别位于第三室6c和第五室6e中，第二管9b安装成使得第二管9b的一侧端部位于第五室6e中，而第二管9b另一侧端部延伸至壳体5外部的尾管3。此外，从入口管8排出的排放气体经过第一管9a流入第五室6e，然后从第五室6e经过第二管9b排出至壳体5的外部。此外，吸音体分别设置在第一室6a、第二室6b和第四室6d中，排放气体流入和流出所经过的通孔形成在第一管9a和第二管9b中与吸音体直接接触的位置，使得在将排放气体排出至外部的同时降低排气噪声。
然而，在相关技术中的结构的情况中，存在当实现运动型声音的时候结构不利以及背压设定为较高的缺点。
亦即，通常，为了实现最佳的运动型声音，重要的是最大化地降低刺耳(rough)的高频噪声，并将隆隆声维持在低频或中频区域内。然而，在相关技术中的结构的情况中，排放气体流入第三室6c，然后经过第五室6e排出(排放气体的流动路径延长)，因此，相关技术中的结构不能增大特别是RPM频带的噪声，而是适合降低整体噪声。此外，因为需要运动型音调的车辆还需要良好发动机性能，所以关键的是减小背压以满足发动机性能。然而，在单一顶端结构(其配置成使得单一管从消声器壳体向外延伸，如图1中所示)中，可以排出的排放气体的量受到限制，因此，存在难以减小背压并满足发动机性能的问题。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种消声器的结构，其能够通过在排放气体的时候减小流动阻力而减小背压，并能够容易地将排气声音调音在对产生运动型排气声音有效的中频带至低频带(200至400Hz)中。
本发明的示例性实施方案提供一种消声器的结构，其包括：壳体，其具有在其中的空间，并具有连接至排放气体流入的入口管的一侧；第一挡板，其将壳体的内部分隔成前室和连接至入口管的中间室；第二挡板，其将壳体的内部分隔成后室和连接至入口管的中间室；以及排出管，其安装成穿透第一挡板和第二挡板，并安装成使得排出管的一端位于后室中，而排出管的另一端延伸经过前室并穿透壳体，其中，前室和后室的至少一者填充有吸音体，排放气体流入的入口孔形成在排出管的位于中间室中的部段中，排放气体流入和流出经过的通孔形成在排出管的位于前室中的部段和排出管位于后室中的部段中。
两个排出管可以平行设置，可以安装排出管使得排出管位于前室中的部段的长度比排出管位于后室中的部段的长度更长。
在本发明的示例性实施方案中，吸音体可以是玻璃棉。
形成在第一挡板中的连通孔的数量可以大于形成在第二挡板中的连通孔的数量，排出管的位于后室中的另一端可以被盖堵住。
可以额外地安装第三挡板，第三挡板将前室分隔成第一室和第二室，通孔可以形成在排出管与第一室和第二室连通的位置处。
可以额外地安装第四挡板，第四挡板将后室分隔成第三室和第四室，通孔可以形成在排出管与第三室和第四室连通的位置处。
在本发明示例性实施方案中，通孔可以具有比入口孔更小的内径，通孔可以形成为围绕排出管具有一致尺寸。
壳体可以形成为具有多面体形状，该多面体形状具有两个相对较长侧和两个相对较短侧，入口管可以配置成在垂直于相对较长侧的方向上穿透相对较长侧中的一者，排出管可以配置成在垂直于相对较短侧的方向上穿透相对较短侧中的一者。
设定具有上述构造的本发明从而可以减少高频轰隆噪声的发生(通过嵌入的吸音体)，在中频带至低频带中的频率增加(通过由增大的排放气体的流动路径引起的空气柱的共振效果)，因此，可以实现更具运动型的排气噪声。
在本发明中，两个排出管平行设置，因此，本发明的优点在于排放气体的流动阻力减小，背压减小。此外，除了中间室之外的前室和后室填充有作为吸音体的玻璃棉，玻璃棉提供热辐射功能，因此，可以防止对消声器周围的组件的热损伤。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点将在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于解释本发明的某些原理的具体实施方式中显现或更详细地阐明。
附图说明
图1为相关技术中消声器的结构的视图，其中透视消声器的结构以显示消声器的结构的内部。
图2为根据本发明示例性实施方案的消声器的视图，其中透视消声器以显示消声器的内部。
图3A为显示第一挡板的前外观的视图。
图3B为示出第二挡板的前外观的视图。
图4为示出根据本发明示例性实施方案的消声器中排放气体的流动路径的视图。
图5为示出排放气体从发动机经过副消音器和根据本发明的消声器的时候共振频率因空气柱中的共振而减小的状态的视图。
图6A、图6B、图6C和图6D为示出显示使用阶次分析法来分析排气声音的结果的图表。
应了解，附图并不必须按比例绘制，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、位置和形状，将部分地由特定目的的应用和使用环境加以确定。
在这些图形中，相同的附图标记在贯穿附图的多幅图形中指代本发明的同样的或等同的部件。
具体实施方式
现在将详细提及本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案结合加以描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
将省略与说明书无关的部分以清楚地说明本发明，且在整个说明书中相同的附图标记表示相同或相似的组成元件。
另外，本说明书和权利要求书中所用的术语或词语不应被理解为受限于通常含义或字典含义，而应基于发明人可以适当地限定术语的概念以通过最好的方法描述其发明的原则被理解为符合本发明的技术本质的含义或概念。
本发明涉及一种用于车辆的消声器，后文中，本发明的示例性实施方案将参考附图进行更详细地说明。
参考图2，消声器100的壳体10在其中设置有空间，并形成为具有多面体形状(六面体或圆柱体形状)，该多面体形状具有两个相对较长侧和两个相对较短侧。排放气体流入的入口管60连接至壳体10的一侧，从排出管50连续形成以排出排放气体的尾管80连接至壳体10的另一侧。入口管60在垂直于相对较长侧的方向上穿透相对较长侧中的一者，排出管50在垂直于相对较短侧的方向上穿透相对较短侧中的一者。
第一挡板90和第二挡板20安装在壳体10中从而分隔壳体10中的空间，因此壳体10的内部被分隔成前室10f(相对接近尾管形成)、中间室10m和后室10r(相对远离尾管形成)。亦即，壳体10的内部被第一挡板90分隔成连接至入口管60的前室10f和中间室60，被第二挡板20分隔成中间室10m和后室10r。
两个排出管50安装在壳体10中从而穿过第一挡板90和第二挡板20，排出管50的一端位于后室10r中，排出管50的另一端延伸穿过前室10f从而穿透壳体10并与尾管80连通。此外，在本发明的示例性实施方案中，排出管50安装成使得排出管50位于前室10f中的部段的长度比排出管50位于后室10r中的部段的长度更长。
额外地安装第三挡板30，其将前室10f分隔成第一室10a和第二室10b，类似地，额外地安装第四挡板40，其将后室10r分隔成第三室10c和第四室10d。第一至第四挡板10a至10d具有形成有穿孔92和22的板形状，排出管50可以插入至穿孔92和22，第一至第四挡板10a至10d具有多个连通孔91和21，连通孔91和21形成为使得排放气体流入和流出所述室。第三挡板30和第四挡板40具有与第一挡板90相同数量的连通孔91，但如图3A和图3B中所示，在本发明的示例性实施方案中，在第二挡板20中形成的连通孔21的数量小于在第一挡板90中形成的连通孔91的数量。
位于后室10r中的排出管50的端部被盖53堵住，前室10f和后室10r(即，第一至第四室)填充有吸音体70。然而，在某些情况下，第一至第四室10a至10d的一个或多个可以不填充吸音体从而用作共振室，在本发明的示例性实施方案中，玻璃棉被用作吸音体70。
如图所示，排放气体流入的入口孔51形成在排出管50的排出管50位于中间室10m中的部段中，排放气体流入流出经过的通孔52形成在排出管50的排出管50位于前室10f中的部段和排出管50位于后室10r中的部段中。
通孔52具有比入口孔51更小的内径，并形成为围绕排出管50具有一致尺寸。通孔52选择性地分别形成在排出管50与第一至第四室10a至10d连通的位置处。例如，为了对排气声音调音，通孔52可以形成或不形成在图2中用A表示的部分(和/或其他部分)中。亦即，由消声器实现的音调可以根据经选择的通孔52的位置以及通孔52是否形成而改变，如图6A、图6B、图6C和图6D所示。
将更详细的描述具有上述构造的根据本发明的消声器的结构的工作状态。当排放气体经过入口管60流入中间室10m的时候，排放气体经过入口孔51流入排出管50。
在此情况中，如图4中所示，排放气体被分隔，然后流动经过前室10f和后室10r。流入后室10r的排放气体被盖53堵住，由此通过盖53的反射返回至前室10f，排放气体流动经过后室10r和前室10f的同时，排放气体经过通孔52(和连通孔)流入流出第一至第四室10a至10d，因此通过吸音体70降低高频区域的排气噪声。
排放气体被盖53堵住并返回具有与增大排放气体流动路径相同的效果，亦即，与增大排出管的长度的效果相同。亦即，在空气柱中共振的效果增强，因此，可以通过重复试验和调音(如改变排出管的长度和直径和/或改变通孔的尺寸和数量)而更多样地进行排气声音调音。
在本发明的示例性实施方案中，第二挡板20的连通孔21的数量小于第一挡板90的连通孔91的数量，从而引导排放气体的主流使得排放气体的主流不朝着后室10r定向，因此，可以增强排气声音，但连通孔的数量可以与上述情况相反地设定(根据车辆的规格)从而减小排气声音。
如上所述，除了中间室10m之外的所有第一至第四室10a至10d填充有以玻璃棉配置的吸音体70，从而吸收高频刺耳噪声(rough noise)，在中频带(200至400Hz频带)中的排气声音可以通过空气柱中的共振效果而增加(例如增大排出管的长度的效果)，因此，可以实现更具运动型的排气声音。
亦即，具有上述构造的本发明相比于相关技术中的结构具有壳体10的排出管50的长度增大的效果(即，在根据本发明的结构和相关技术中的结构之间，消声器的壳体中的排放气体的主流的流动距离相似)，但在根据本发明的结构中，排放气体仅在排出管中流动，而相关技术中的结构中第一管和第二管在第五室6e中断开。因此，可以减少高频轰隆噪声的产生，并通过增加中频带至低频带中的频率可以实现更具运动型的排气噪声。
同时，当通过阶次分析法(其为通过引起频率改变的输入旋转速度使无量纲化振动成分与旋转速度相关联的概念)分解排气噪声成分的时候，如图6A、图6B、图6C和图6D中所示，可以看出，相比于相关技术结构，根据本发明的消声器降低高频带刺耳噪声，增强在200至400Hz(在C6时2000至4000RPM)的频带中的运动型声音，排气声音音调可以根据所选的通孔位置和是否形成通孔而改变(虚线表示在部分A形成通孔的情况，单点划线表示在部分A不形成通孔的情况，比较虚线和单点划线)，作为参考，因为在车辆加速的时候由于由整个RPM区域中轰隆声成分增加引起的背压减小而使轰隆声增大，所以排气声音的成分C2有助于运动型音质，排气声音的成分C4通过空气柱中的共振效果而将3000至5000RPM频带中的排气声音增大约10dB从而将运动型音质最大化，排气声音的成分C6通过空气柱中的共振效果而将2000至4000RPM频带中的排气声音增大从而增强运动型音质。
在本发明中，两个排出管50平行设置，因此，本发明的优点在于排放气体的流动阻力减小，背压减小。此外，除了中间室10m之外的前室10f和后室10r填充有作为吸音体70的玻璃棉，玻璃棉提供热辐射功能，因此，可以防止对在消声器的壳体10周围的组件的热损伤。此外，在本发明中，多个挡板设置在壳体10中从而相互间隔开，因此，可以进一步提高刚度。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上部”、“下部”、“内”、“外”、“上”、“下”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背部”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“向前”和“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。它们并不会毫无遗漏，也不会将本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多修改和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其它们的实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同的选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同方案加以限定。

Claims (13)

1.一种消声器的结构，包括：
壳体，在壳体中具有空间，所述壳体具有连接至入口管的第一侧，排放气体流入所述入口管；
第一挡板，其将壳体的内部分隔成前室和连接至入口管的中间室；
第二挡板，其将壳体的内部分隔成后室和连接至入口管的中间室；以及
排出管，其安装成穿透第一挡板和第二挡板，所述排出管安装成使得排出管的第一端位于后室中，而排出管的第二端延伸经过前室并穿透壳体，
其中，前室和后室的至少一者填充有吸音体，排放气体流入的入口孔形成在排出管的位于中间室中的部段中，排放气体流入和流出经过的通孔形成在排出管的位于前室中的部段和排出管的位于后室中的部段中。
2.根据权利要求1所述的消声器的结构，其中，两个排出管平行设置。
3.根据权利要求1所述的消声器的结构，其中，排出管安装成使得排出管位于前室中的部段的长度比排出管位于后室中的部段的长度更长。
4.根据权利要求1所述的消声器的结构，其中，吸音体为玻璃棉。
5.根据权利要求1所述的消声器的结构，其中，形成在第一挡板中的连通孔的数量大于形成在第二挡板中的连通孔的数量。
6.根据权利要求1所述的消声器的结构，其中，排出管的位于后室中的第二端被盖堵住。
7.根据权利要求1所述的消声器的结构，其中，额外地安装第三挡板，所述第三挡板将前室分隔成第一室和第二室。
8.根据权利要求7所述的消声器的结构，其中，通孔在排出管与第一室和第二室流体连通的位置处形成。
9.根据权利要求1所述的消声器的结构，其中，额外地安装第四挡板，所述第四挡板将后室分隔成第三室和第四室。
10.根据权利要求9所述的消声器的结构，其中，通孔在排出管与第三室和第四室流体连通的位置处形成。
11.根据权利要求1所述的消声器的结构，其中，通孔具有比入口孔更小的内径。
12.根据权利要求1所述的消声器的结构，其中，通孔形成为围绕排出管具有一致尺寸。
13.根据权利要求1所述的消声器的结构，其中，壳体形成为具有多面体形状，该多面体形状具有两个相对较长侧和两个相对较短侧，入口管配置成在垂直于相对较长侧的方向上穿透相对较长侧中的一者，排出管配置成在垂直于相对较短侧的方向上穿透相对较短侧中的一者。
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