CN108343488B - 一种基于活动膨胀腔的发动机消声器及其方法 - Google Patents

一种基于活动膨胀腔的发动机消声器及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于活动膨胀腔的发动机消声器，包括消声器本体，所述消声器本体包括消声器外壳，所述消声器外壳为密闭圆筒结构；其中发动机尾气排气管的尾气排出端同轴心伸入所述消声器外壳的左端内腔，所述发动机尾气排气管的尾气排出端的端部同轴心一体化设置有第一挡盘，所述第一挡盘为圆盘形结构，所述第一挡盘与所述消声器外壳之间形成第一环形间隙；本发明的结构简单，采用活动活动塞结构，使第二活动膨胀腔和第一活动膨胀腔的抗性消声体积大于其实际体积。

Description

一种基于活动膨胀腔的发动机消声器及其方法
技术领域
本发明属于消声器领域，尤其涉及一种基于活动膨胀腔的发动机消声器及其方法。
背景技术
现有的消声器的内部膨胀腔采用的是固定膨胀腔，若需要提高抗性消声强度，则要增大消声器的体积来实现。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种提高抗性消声强度的一种基于活动膨胀腔的发动机消声器及其方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种基于活动膨胀腔的发动机消声器，包括消声器本体，所述消声器本体包括消声器外壳，所述消声器外壳为密闭圆筒结构；
其中发动机尾气排气管的尾气排出端同轴心伸入所述消声器外壳的左端内腔，所述发动机尾气排气管的尾气排出端的端部同轴心一体化设置有第一挡盘，所述第一挡盘为圆盘形结构，所述第一挡盘与所述消声器外壳之间形成第一环形间隙；所述第一挡盘和消声器外壳左端壁之间为第一固定膨胀腔；其中发动机尾气排气管伸入消声器外壳中的一段管壁上分布有若干排气网孔，各所述排气网孔呈圆周阵列均匀分布，各所述排气网孔将所述发动机尾气排气管和所述第一固定膨胀腔相互导通；
所述消声器外壳的内腔右端同轴心导通连接所述消声器排气管；所述消声器外壳内腔中靠近消声器尾气排出口的一端同轴心设置有第二挡盘，所述第二挡盘与所述消声器外壳内壁之间形成第二环形间隙，所述第二挡盘与消声器外壳右端壁之间形成第二固定膨胀腔。
进一步的，所述第一挡盘和第二挡盘之间还同轴心设置有连接柱；所述连接柱两端分别一体化固定连接第一挡盘和第二挡盘；
进一步的，还包括活动塞；所述活动塞为空心圆柱体结构；所述活动塞同轴心于所述消声器外壳内腔；且所述活动塞的圆柱外壁与所述消声器外壳内壁间隙配合；所述活动塞的左端壁中部同轴心镂空设置有直径大于所述连接柱的第一穿过孔，所述活动塞的右端壁中部同轴心镂空设置有直径大于所述连接柱的第二穿过孔；所述连接柱分别穿设入所述第一穿过孔和第二穿过孔中；所述连接柱的中部一体化同轴心设置有弹簧挡盘；所述连接柱上还套设有第一回位弹簧和第二回位弹簧，所述第一回位弹簧位于所述左端壁和弹簧挡盘之间，所述第二回位弹簧位于所述右端壁和弹簧挡盘之间；所述第一挡盘与所述左端壁之间形成第一活动膨胀腔，所述右端壁与所述第二挡盘之间形成第二活动膨胀腔；
进一步的，还包括若干导气管，各所述导气管沿轴线方向穿过所述活动塞的塞腔，且各所述导气管两端分别伸入所述第一活动膨胀腔和第二活动膨胀腔中，各所述导气管沿所述活动塞轴线成圆周阵列均匀分布。
进一步的，一种基于活动膨胀腔的发动机消声器的方法：
四冲程发动机运转时，在发动机的一个状态周期中的四个冲程中的排气冲程通过气缸内的高温高压废气伴随脉冲波迅速进入发动机尾气排气管中，并通过各排气网孔导入第一固定膨胀腔中，该过程中由于尾气中残余的没有在气缸中完全燃烧的CO、HC等气体与残余的空气在排气网孔群的处发生爆燃，其爆燃产生的脉冲波通过各排气网孔群向第一固定膨胀腔呈发散状散开，进而同时具有阻性消声和抗性消声效应；在第一固定膨胀腔中还未完全反应的CO、HC等气体充分与补充进来的氧气反应，并发生膨胀；进一步的第一固定膨胀腔中迅速膨胀的气体以及脉冲波通过第一挡盘与消声器外壳之间的第一环形间隙进入到第一活动膨胀腔中，脉冲波和膨胀尾气在进入第一活动膨胀腔中的过程中造成第一活动膨胀腔的压力迅速增加，进而推动活动塞迅速向右位移，随着活动塞右移，造成第一活动膨胀腔的体积扩大，进而提高了第一活动膨胀腔的抗性消声强度；进一步的了，第一活动膨胀腔中心部位的尾气和脉冲波通过连接柱与第一穿过孔之间的间隙环进入塞腔中产生抗性消声，第一活动膨胀腔边缘部位的尾气和脉冲波进入若干导气管中，在导气管中产生沿程阻性消声，与此同时各导气管外壁产生的振动与塞腔的振动产生共振，产生部分干涉抵消效应；进一步的，各导气管和塞腔中的尾气伴随脉冲波共同导入到第二活动膨胀腔中，此时第二活动膨胀腔中由于来自不同路径的脉冲波汇合，部分相反相位的脉冲波造成抵消干涉，造成第二活动膨胀腔中产生脉冲干涉消声效应，与此同时第二活动膨胀腔中的压力迅速开始变大，而下一个发动机排气冲程的尾气还没到达第一活动膨胀腔中，第一活动膨胀腔中的压力迅速降低，第二活动膨胀腔推动活动塞迅速向左位移，随着活动塞左移，造成第二活动膨胀腔的体积扩大，进而提高了第二活动膨胀腔的抗性消声强度；如此往复循环，使第二活动膨胀腔和第一活动膨胀腔的抗性消声体积大于其实际体积；进一步的，第二活动膨胀腔中的尾气伴随脉冲波通过第二环形间隙进入到第二固定膨胀腔中，最终尾气通过消声器排气管排出。
有益效果：本发明的结构简单，采用活动活动塞结构，使第二活动膨胀腔和第一活动膨胀腔的抗性消声体积大于其实际体积；第二活动膨胀腔中由于来自不同路径的脉冲波汇合，部分相反相位的脉冲波造成抵消干涉，造成第二活动膨胀腔中产生脉冲干涉消声效应。
附图说明
附图1为本发明整体结构示意图；
附图2为本发明内部第一剖视图；
附图3为本发明内部第二剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
1、结构介绍：
如附图1至3所示的一种基于活动膨胀腔的发动机消声器，其特征在于：包括消声器本体44，所述消声器本体44包括消声器外壳12，所述消声器外壳为密闭圆筒结构；
其中发动机尾气排气管7的尾气排出端同轴心伸入所述消声器外壳12的左端内腔，所述发动机尾气排气管7的尾气排出端的端部同轴心一体化设置有第一挡盘9，所述第一挡盘9为圆盘形结构，所述第一挡盘9与所述消声器外壳12之间形成第一环形间隙9.1；所述第一挡盘9和消声器外壳左端壁8.1之间为第一固定膨胀腔8；其中发动机尾气排气管7伸入消声器外壳12中的一段管壁上分布有若干排气网孔1，各所述排气网孔1呈圆周阵列均匀分布，各所述排气网孔1将所述发动机尾气排气管7和所述第一固定膨胀腔8相互导通；
所述消声器外壳12的内腔右端同轴心导通连接所述消声器排气管43；所述消声器外壳12内腔中靠近消声器尾气排出口37的一端同轴心设置有第二挡盘38，所述第二挡盘38与所述消声器外壳12内壁之间形成第二环形间隙38.1，所述第二挡盘38与消声器外壳右端壁38.3之间形成第二固定膨胀腔38.2。
所述第一挡盘9和第二挡盘38之间还同轴心设置有连接柱2；所述连接柱2两端分别一体化固定连接第一挡盘9和第二挡盘38；
还包括活动塞13；所述活动塞13为空心圆柱体结构；所述活动塞13同轴心于所述消声器外壳12内腔；且所述活动塞13的圆柱外壁与所述消声器外壳12内壁间隙配合；所述活动塞13的左端壁11中部同轴心镂空设置有直径大于所述连接柱2的第一穿过孔3，所述活动塞13的右端壁14中部同轴心镂空设置有直径大于所述连接柱2的第二穿过孔6；所述连接柱2分别穿设入所述第一穿过孔3和第二穿过孔6中；所述连接柱2的中部一体化同轴心设置有弹簧挡盘40；所述连接柱2上还套设有第一回位弹簧41和第二回位弹簧39，所述第一回位弹簧41位于所述左端壁11和弹簧挡盘40之间，所述第二回位弹簧39位于所述右端壁14和弹簧挡盘40之间；所述第一挡盘9与所述左端壁11之间形成第一活动膨胀腔10，所述右端壁14与所述第二挡盘38之间形成第二活动膨胀腔42；
还包括若干导气管4，各所述导气管4沿轴线方向穿过所述活动塞13的塞腔5，且各所述导气管4两端分别伸入所述第一活动膨胀腔10和第二活动膨胀腔42中，各所述导气管4沿所述活动塞13轴线成圆周阵列均匀分布。
2、本方案的方法、过程以及技术原理整理：
四冲程发动机运转时，在发动机的一个状态周期中的四个冲程中的排气冲程通过气缸内的高温高压废气伴随脉冲波迅速进入发动机尾气排气管7中，并通过各排气网孔1导入第一固定膨胀腔8中，该过程中由于尾气中残余的没有在气缸中完全燃烧的CO、HC等气体与残余的空气在排气网孔1群的处发生爆燃，其爆燃产生的脉冲波通过各排气网孔1群向第一固定膨胀腔8呈发散状散开，进而同时具有阻性消声和抗性消声效应；在第一固定膨胀腔8中还未完全反应的CO、HC等气体充分与补充进来的氧气反应，并发生膨胀；进一步的第一固定膨胀腔8中迅速膨胀的气体以及脉冲波通过第一挡盘9与消声器外壳12之间的第一环形间隙9.1进入到第一活动膨胀腔10中，脉冲波和膨胀尾气在进入第一活动膨胀腔10中的过程中造成第一活动膨胀腔10的压力迅速增加，进而推动活动塞13迅速向右位移，随着活动塞13右移，造成第一活动膨胀腔10的体积扩大，进而提高了第一活动膨胀腔10的抗性消声强度；进一步的了，第一活动膨胀腔10中心部位的尾气和脉冲波通过连接柱2与第一穿过孔3之间的间隙环进入塞腔5中产生抗性消声，第一活动膨胀腔10边缘部位的尾气和脉冲波进入若干导气管4中，在导气管4中产生沿程阻性消声，与此同时各导气管4外壁产生的振动与塞腔5的振动产生共振，产生部分干涉抵消效应；进一步的，各导气管4和塞腔5中的尾气伴随脉冲波共同导入到第二活动膨胀腔42中，此时第二活动膨胀腔42中由于来自不同路径的脉冲波汇合，部分相反相位的脉冲波造成抵消干涉，造成第二活动膨胀腔42中产生脉冲干涉消声效应，与此同时第二活动膨胀腔42中的压力迅速开始变大，而下一个发动机排气冲程的尾气还没到达第一活动膨胀腔10中，第一活动膨胀腔10中的压力迅速降低，第二活动膨胀腔42推动活动塞13迅速向左位移，随着活动塞13左移，造成第二活动膨胀腔42的体积扩大，进而提高了第二活动膨胀腔42的抗性消声强度；如此往复循环，使第二活动膨胀腔42和第一活动膨胀腔10的抗性消声体积大于其实际体积；进一步的，第二活动膨胀腔42中的尾气伴随脉冲波通过第二环形间隙38.1进入到第二固定膨胀腔38.2中，最终尾气通过消声器排气管43排出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于活动膨胀腔的发动机消声器，其特征在于：包括消声器本体(44)，所述消声器本体(44)包括消声器外壳(12)，所述消声器外壳为密闭圆筒结构；
其中发动机尾气排气管(7)的尾气排出端同轴心伸入所述消声器外壳(12)的左端内腔，所述发动机尾气排气管(7)的尾气排出端的端部同轴心一体化设置有第一挡盘(9)，所述第一挡盘(9)为圆盘形结构，所述第一挡盘(9)与所述消声器外壳(12)之间形成第一环形间隙(9.1)；所述第一挡盘(9)和消声器外壳左端壁(8.1)之间为第一固定膨胀腔(8)；其中发动机尾气排气管(7)伸入消声器外壳(12)中的一段管壁上分布有若干排气网孔(1)，各所述排气网孔(1)呈圆周阵列均匀分布，各所述排气网孔(1)将所述发动机尾气排气管(7)和所述第一固定膨胀腔(8)相互导通；
所述消声器外壳(12)的内腔右端同轴心导通连接所述消声器排气管(43)；所述消声器外壳(12)内腔中靠近消声器尾气排出口(37)的一端同轴心设置有第二挡盘(38)，所述第二挡盘(38)与所述消声器外壳(12)内壁之间形成第二环形间隙(38.1)，所述第二挡盘(38)与消声器外壳右端壁(38.3)之间形成第二固定膨胀腔(38.2)；
所述第一挡盘(9)和第二挡盘(38)之间还同轴心设置有连接柱(2)；所述连接柱(2)两端分别一体化固定连接第一挡盘(9)和第二挡盘(38)；
还包括活动塞(13)；所述活动塞(13)为空心圆柱体结构；所述活动塞(13)同轴心于所述消声器外壳(12)内腔；且所述活动塞(13)的圆柱外壁与所述消声器外壳(12)内壁间隙配合；所述活动塞(13)的左端壁(11)中部同轴心镂空设置有直径大于所述连接柱(2)的第一穿过孔(3)，所述活动塞(13)的右端壁(14)中部同轴心镂空设置有直径大于所述连接柱(2)的第二穿过孔(6)；所述连接柱(2)分别穿设入所述第一穿过孔(3)和第二穿过孔(6)中；所述连接柱(2)的中部一体化同轴心设置有弹簧挡盘(40)；所述连接柱(2)上还套设有第一回位弹簧(41)和第二回位弹簧(39)，所述第一回位弹簧(41)位于所述左端壁(11)和弹簧挡盘(40)之间，所述第二回位弹簧(39)位于所述右端壁(14)和弹簧挡盘(40)之间；所述第一挡盘(9)与所述左端壁(11)之间形成第一活动膨胀腔(10)，所述右端壁(14)与所述第二挡盘(38)之间形成第二活动膨胀腔(42)。
2.根据权利要求1所述的一种基于活动膨胀腔的发动机消声器，其特征在于：还包括若干导气管(4)，各所述导气管(4)沿轴线方向穿过所述活动塞(13)的塞腔(5)，且各所述导气管(4)两端分别伸入所述第一活动膨胀腔(10)和第二活动膨胀腔(42)中，各所述导气管(4)沿所述活动塞(13)轴线成圆周阵列均匀分布。
3.根据权利要求2所述的基于活动膨胀腔的发动机消声器的方法，其特征在于：
四冲程发动机运转时，在发动机的一个状态周期中的四个冲程中的排气冲程通过气缸内的高温高压废气伴随脉冲波迅速进入发动机尾气排气管(7)中，并通过各排气网孔(1)导入第一固定膨胀腔(8)中，由于尾气中残余的没有在气缸中完全燃烧的CO、HC等气体与残余的空气在排气网孔(1)群的处发生爆燃，其爆燃产生的脉冲波通过各排气网孔(1)群向第一固定膨胀腔(8)呈发散状散开，进而同时具有阻性消声和抗性消声效应；在第一固定膨胀腔(8)中还未完全反应的CO、HC等气体充分与补充进来的氧气反应，并发生膨胀；进一步的第一固定膨胀腔(8)中迅速膨胀的气体以及脉冲波通过第一挡盘(9)与消声器外壳(12)之间的第一环形间隙(9.1)进入到第一活动膨胀腔(10)中，脉冲波和膨胀尾气在进入第一活动膨胀腔(10)中的过程中造成第一活动膨胀腔(10)的压力迅速增加，进而推动活动塞(13)迅速向右位移，随着活动塞(13)右移，造成第一活动膨胀腔(10)的体积扩大，进而提高了第一活动膨胀腔(10)的抗性消声强度；进一步的了，第一活动膨胀腔(10)中心部位的尾气和脉冲波通过连接柱(2)与第一穿过孔(3)之间的间隙环进入塞腔(5)中产生抗性消声，第一活动膨胀腔(10)边缘部位的尾气和脉冲波进入若干导气管(4)中，在导气管(4)中产生沿程阻性消声，与此同时各导气管(4)外壁产生的振动与塞腔(5)的振动产生共振，产生部分干涉抵消效应；进一步的，各导气管(4)和塞腔(5)中的尾气伴随脉冲波共同导入到第二活动膨胀腔(42)中，此时第二活动膨胀腔(42)中由于来自不同路径的脉冲波汇合，部分相反相位的脉冲波造成抵消干涉，造成第二活动膨胀腔(42)中产生脉冲干涉消声效应，与此同时第二活动膨胀腔(42)中的压力迅速开始变大，而下一个发动机排气冲程的尾气还没到达第一活动膨胀腔(10)中，第一活动膨胀腔(10)中的压力迅速降低，第二活动膨胀腔(42)推动活动塞(13)迅速向左位移，随着活动塞(13)左移，造成第二活动膨胀腔(42)的体积扩大，进而提高了第二活动膨胀腔(42)的抗性消声强度；如此往复循环，使第二活动膨胀腔(42)和第一活动膨胀腔(10)的抗性消声体积大于其实际体积；进一步的，第二活动膨胀腔(42)中的尾气伴随脉冲波通过第二环形间隙(38.1)进入到第二固定膨胀腔(38.2)中，最终尾气通过消声器排气管(43)排出。
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