CN109083726B

CN109083726B - 一种多模式汽车消声器

Info

Publication number: CN109083726B
Application number: CN201810933687.2A
Authority: CN
Inventors: 许建民; 林文锦
Original assignee: Xiamen University of Technology
Current assignee: Xiamen University of Technology
Priority date: 2018-08-16
Filing date: 2018-08-16
Publication date: 2020-03-27
Anticipated expiration: 2038-08-16
Also published as: CN109083726A

Abstract

本发明涉及一种多模式汽车消声器，其中，多模式汽车消声器包括壳体、进气管、排气管、内插管和可移动板，壳体的内部由一隔板分成第一膨胀腔和第二膨胀腔，进气管开口于第二膨胀腔并具有通向第一膨胀腔的多个第一通孔，排气管一端开口于第一膨胀腔，内插管开口于第二膨胀腔中并具有通向第一膨胀腔的多个轴向间隔开的第二通孔，内插管内设有第一弹簧和活塞，隔板设有多个第三通孔，可移动板面向隔板的一侧设有多根可接纳在第三通孔中的长短不一的圆棒并且另一侧与一第二弹簧的一端固定连接，随着第二膨胀腔中的压力逐渐增大，活塞逐渐远离第二膨胀腔移动，使得第二通孔逐渐露出，接着可移动板的圆棒逐渐脱离第三通孔。

Description

一种多模式汽车消声器

技术领域

本发明涉及机动车辆领域，具体地涉及一种多模式汽车消声器。

背景技术

最近几年来，随着国民经济的快速发展和人民生活水平的日益提升，我国汽车销量及保有量大幅增加，据统计，2017年我国的汽车销量达到2888万量，截止2017年初，我国的汽车保有量为1.94亿辆，由这些数据我们可以看出，我国已经成为了世界上的汽车大国，各项数据跃居世界前列。但汽车的发展在为人们带来方便出行的同时，负面影响也日益凸显出来，例如环境污染、噪声污染等严重问题。2016年，有关部门共受理环境投诉119万件，其中涉及噪声污染的52万件，占环保投诉总数的43.9％。由此可见，噪声问题已经对人们的生产生活产生了十分严重的影响，仅2016年一年中国有关部门就下发了29部关于治理噪声污染的法规及文件。在当今社会，噪声问题已经得到越来越多人的关注并且已经成为世界汽车行业迫切需要解决的问题。

20世纪20年代，美国的Stewart首次使用声学滤波器理论研究抗性消声器，并在后面的研究中，声学滤波器理论进一步发展运用在很多领域。1954年,Davies发表了消声器理论的经典论文并提出了许多假设。80年代后，国内外许多专家学者对消声器进行了深入的研究，与此同时，双模式消声器也慢慢开始被人们所认识。1989年，M Inaba等人指出双模式消声器可以提高消声效果和降低排气压力，但是缺少理论研究。2003年，Benzhu Liu等人通过声学实验和发动机台架实验，证明双模式消声器在低转速时可以提供更好的消声能力，排气背压在高转速时有明显的下降。2005年，Pang J提出在发动机高转速时阀门打开能够降低气流流速，从而减少气流再生噪声。2011年，Ambrosino等通过实验和仿真得出运动型轿车在安装双模式消声器以后汽车低转速时的噪声有明显的下降趋势，并且可以提高汽车在高转速时的动力性能。

如图1所示，这是一款最常见的单模式消声器，因为排气噪声和汽车发动机的转速密切相关，而单模式消声器的结构导致了它的消声频带比较单一，极大地限制了消声器在发动机不同转速下的降噪效果。如图2所示，这是一款新型双模式消声器，主要优点有在腔体A与B之间添加了一个阀门，而阀门可以通过B腔的气压来控制，当B腔内的气压升高时并且达到一定的程度上，会将阀门冲开，此时腔B的气体会通过阀门流入腔A，使得B内气压下降，间接提高消声器的消声能力。相对于传统消声器来说，可以缓解汽车达到中高转速之后消声效果差的缺点，但是也存在不足之处，阀门界定太过死板，无法实时根据气压调节，且当阀门打开之后转速如果继续升高导致B腔内气压升高，则无法再进行调节，总的来说，局限性太大，且模式太过单一。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够满足消声性能要求的多模式汽车消声器。为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种多模式汽车消声器，其中，所述多模式汽车消声器包括壳体、进气管、排气管、内插管和可移动板，所述壳体的内部由一隔板分成第一膨胀腔和第二膨胀腔，所述进气管从所述壳体外穿过所述第一膨胀腔和所述隔板进入所述第二膨胀腔并且其管壁上具有通向所述第一膨胀腔的多个第一通孔，所述排气管一端开口于所述第一膨胀腔并延伸穿过所述隔板和所述第二膨胀腔至所述壳体外，所述内插管开口于所述第二膨胀腔，并且其管壁上具有通向所述第一膨胀腔的轴向间隔开的多个第二通孔，所述内插管内设有第一弹簧和活塞，所述第一弹簧一端固定连接所述活塞，另一端固定在所述第一膨胀腔的内壁上，所述隔板设有多个第三通孔，所述可移动板面向所述隔板的一侧设有多根可接纳在所述第三通孔中的长短不一的圆棒并且另一侧与一第二弹簧的一端固定连接，所述第二弹簧的另一端固定在所述第一膨胀腔的内壁上，随着所述第二膨胀腔中的压力逐渐增大，所述活塞逐渐远离所述第二膨胀腔移动，使得所述第二通孔逐渐露出，接着所述可移动板的圆棒逐渐脱离所述第三通孔。

进一步地，所述第二通孔的数量为64个，呈8×8排列。

更进一步地，所述第二通孔的直径为5毫米，并且其之间的轴向间距为10毫米。

进一步地，所述第一通孔的数量为64个，呈8×8排列。

进一步地，所述可移动板为矩形板。

进一步地，所述圆棒的长度分别为5、8、11、14、17、20、23、26和30毫米。

进一步地，所述圆棒的直径为5毫米，且所述第三通孔的直径为5毫米。

进一步地，所述壳体的横截面为椭圆形。

本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是：本发明结构设计巧妙，具有多种消声模式，基本上解决了汽车能够达到的最大转速所形成的膨胀腔压力问题。

附图说明

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

图1是现有技术的单模式汽车消声器的示意图；

图2是现有技术的双模式汽车消声器的示意图；

图3是示出处于第一模式的本发明的多模式汽车消声器的示意图；

图4是示出处于第二模式的本发明的多模式汽车消声器的示意图；

图5是示出处于第三模式的本发明的多模式汽车消声器的示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参照图3，描述本发明的多模式汽车消声器1。其中，所述多模式汽车消声器1包括壳体10、进气管20、排气管30、内插管40和可移动板50。所述壳体的内部由一隔板60分成第一膨胀腔110和第二膨胀腔120。优选地，所述壳体10的横截面为椭圆形，这有利于安装。优选地，第一膨胀腔110和第二膨胀腔120大小相同。

进气管20从壳体10外穿过第一膨胀腔110和隔板60进入第二膨胀腔120并且其管壁上具有通向第一膨胀腔110的多个(例如，64个)第一通孔210。这64个第一通孔210呈8×8排列，即轴向8行、周向8排。当然，第一通孔210也可以采用其它布置方式。

排气管30一端开口于第一膨胀腔110并延伸穿过隔板60和第二膨胀腔120至壳体10外。内插管40开口于第二膨胀腔120，并且其管壁上具有通向第一膨胀腔110的轴向间隔开的多个(例如，64个)第二通孔410。这64个第二通孔410呈8×8排列，即轴向8行、周向8排。第二通孔410之间的轴向间距为10毫米。当然，第二通孔410也可以采用其它布置方式。

内插管40内设有第一弹簧70和活塞80。第一弹簧70一端固定连接活塞80，另一端固定在第一膨胀腔110中的壳体内壁上。因此，活塞80可在第二膨胀腔120中的压力的作用下在内插管40内移动，从而使第二通孔410露出，如图4所示。因此，从进气管20进入第二膨胀腔120的气体能够通过露出的第二通孔410进入第一膨胀腔110，进而通过排气管30排出。

隔板60设有多个第三通孔610。优选地，第三通孔610采用多行多列布置。可移动板50面向隔板60的一侧设有多根可接纳在第三通孔610中(即，可堵住第三通孔610)的长短不一的圆棒510并且另一侧与一第二弹簧90的一端固定连接，第二弹簧90的另一端固定在第一膨胀腔110中的壳体内壁上。因此，可移动板50的圆棒510在第二膨胀腔120中的压力作用下离开第三通孔610，如图5所示。因此，从进气管20进入第二膨胀腔120的气体能够通过露出的第三通孔610进入第一膨胀腔110，进而通过排气管30排出。

在所示实施例中，可移动板50为矩形板。但可移动板50也可以是其它形状，例如圆形或椭圆形等。

表1示出了本发明的一个具体实施例的多模式汽车消声器1的规格参数。

表1多模式汽车消声器参数

下面参照图3-5说明本发明的多模式汽车消声器1的工作原理。其中，箭头表示气流方向。当汽车转速较低时，气体大部分通过进气管20上的第一通孔210进入第一膨胀腔110中，再通过排气管30排出，此时内插管40上的第二通孔410以及隔板60上的第三通孔610均无法通气(即，活塞80和移动板50均未动作)，如图3所示。即，消声器1工作在第一模式下。当汽车转速提高，会使得第二膨胀腔120内的气压增高，这会对第一弹簧70及活塞80形成的结构进行挤压，推动活塞80向内插管40内(远离第二膨胀腔120)移动，内插管40上的第二通孔410开始露出，此时气体就可以通过露出的第二通孔410进入第一膨胀腔110，使得第二膨胀腔120内的排气压力降低，保证了气体的通畅流动，从而提高了消声器的消声效果。且随着活塞80向内部不断移动，气流可以通过(即，露出)的第二通孔410也越多，当第一弹簧70达到弹性限度时，活塞80无法再向内移动，此时，内插管40上的第二通孔410全部露出，气体流通性好，消声效果良好，如图4所示。即，消声器1工作在第二模式下。当内插管40上的第二通孔410全部露出后，随着转速持续升高，第二膨胀腔120内的气压继续升高，无法达到最理想的消声效果。此时，第二弹簧90及矩形板(可移动板)50的结构将会发生作用。第二膨胀腔120内的气压会对矩形板50上的圆棒510体形成挤压，同时会把矩形板50和第二弹簧90向内挤压。由于圆棒510的长度不一，随着矩形板50的移动，越来越多的圆棒510会脱离隔板60上的第三通孔610，此时，第二膨胀腔120内的气体就会通过第三通孔610进入第一膨胀腔110，当第二弹簧90达到弹性限度时，第三通孔610会全部打开，此时第二膨胀腔120内的气体压力降到合理范围，提升消声效果，如图5所示。即，消声器1工作在第三模式下。

本发明的多模式消声器除了第一弹簧70与活塞80构成的第二模式调节装置，还有矩形板50上的圆棒510和隔板60上的一一对应发热第三通孔610所形成的第三模式调节装置，两种装置相互配合，可以基本上解决汽车能够达到的最大转速所形成的膨胀腔压力问题。因此，本发明的多模式消声器可以很好的解决双模式消声器后续无力，不能二次调节的问题。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims

1.一种多模式汽车消声器，其特征在于：所述多模式汽车消声器包括壳体、进气管、排气管、内插管和可移动板，所述壳体的内部由一隔板分成第一膨胀腔和第二膨胀腔，所述进气管从所述壳体外穿过所述第一膨胀腔和所述隔板进入所述第二膨胀腔并且其管壁上具有通向所述第一膨胀腔的多个第一通孔，所述排气管一端开口于所述第一膨胀腔并延伸穿过所述隔板和所述第二膨胀腔至所述壳体外，所述内插管开口于所述第二膨胀腔，并且其管壁上具有通向所述第一膨胀腔的轴向间隔开的多个第二通孔，所述内插管内设有第一弹簧和活塞，所述第一弹簧一端固定连接所述活塞，另一端固定在所述第一膨胀腔的内壁上，所述隔板设有多个第三通孔，所述可移动板面向所述隔板的一侧设有多根可接纳在所述第三通孔中的长短不一的圆棒并且另一侧与一第二弹簧的一端固定连接，所述第二弹簧的另一端固定在所述第一膨胀腔的内壁上，随着所述第二膨胀腔中的压力逐渐增大，所述活塞逐渐远离所述第二膨胀腔移动，使得所述第二通孔逐渐露出，接着所述可移动板上的圆棒逐渐脱离所述第三通孔。

2.如权利要求1所述的多模式汽车消声器，其特征在于：所述第二通孔的数量为64个，呈8×8排列。

3.如权利要求1所述的多模式汽车消声器，其特征在于：所述第一通孔的数量为64个，呈8×8排列。

4.如权利要求1所述的多模式汽车消声器，其特征在于：所述第一膨胀腔和所述第二膨胀腔大小相同。

5.如权利要求1所述的多模式汽车消声器，其特征在于：所述可移动板为矩形板。

6.如权利要求1所述的多模式汽车消声器，其特征在于：所述壳体的横截面为椭圆形。