CN109538330B - 一种消声器及消声排气系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消声器，包括壳体，壳体内密封连接有第一隔板、第二隔板，第一隔板与第二隔板相互间隔设置，从而将壳体内部从进气端盖到排气端盖方向依次分隔成高温腔、换热腔与低温腔；换热腔内设有若干换热管；所述第一隔板与第二隔板内均设有空腔；壳体上设有分别与第二隔板的空腔、第一隔板的空腔连通的进水管与排水管；换热管包括内管与套接在内层上的外管；内管两端分别与高温腔、低温腔连通，使得气体能够从高温腔经换热腔进入到低温腔；外管两端分别与第一隔板的空腔和第二隔板的空腔连通，使得冷却水能够从第二隔板经外管向第一隔板流动。本发明能够提高气体在换热腔的换热均匀性，能够减少二次噪声，能够提高冷却水的排出速度。

Description

一种消声器及消声排气系统

技术领域

本发明涉及一种用于汽车排气系统的消声器。

背景技术

在汽车发动机排气过程中，气体快速冲出排气口会产生巨大的噪声，因此需要在排气系统中加装消声器进行降噪。现有技术中的消声器主要理由消音材料对音波进行吸收。吸音材料一般为泡沫塑料，极不环保，而且占有空间大，消声器的体积尺寸被迫增大，从而导致排气系统需求的安装空间增大（排气系统本身温度较高，本身就要求与周边零件的距离要大，）十分不利于排气系统周边零件的布置。另外，采用吸音材料制成的消声器为阻性消声器，当气流通过阻性消声器时，声波便引起吸音材料孔隙中的空气和细小纤维的震动，由于摩擦和粘滞阻力，声能变为热能而吸收，引起排气系统温度进一步升高。 但是，为了汽车内部结构布局的紧凑，要求降低排气系统的温度，目前的消声器则不能满足这一需求。

为了解决消声器降噪与排气系统降温之间相互矛盾的技术问题，发明人设计了一种容积式消声器，参见中国专利“一种容积式消声器及消声排气系统(公告号CN20810446)”。但是，发明人在使用该专利的容积式消声器时，发现由于换热腔体积较大，冷却水需要注满换热腔后才能排出，冷却水排出速度较慢，并且换热腔上部的换热管换热需要冷却水上升到换热腔上部后才能进行，存在换热滞后导致的换热不均匀的问题。换热不均匀则会导致进入到低温腔中的上层气体温度高于下层气体，那么上层气体与下层气体会进行热交换，从而引起垂直气流，即下层空气升温后向上流动，上层空气降温后向下流动，向上的气流与向下的气流相互摩擦则产生二次噪声。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种消声器，解决现有技术中换热不均匀引起二次噪声的技术问题，能够提高气体在换热腔的换热的均匀性，能够减少二次噪声，能够提高冷却水的排出速度。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种消声器，包括壳体，壳体两端分别设有用于连接进气管、排气管的进气端盖与排气端盖，所述壳体内密封连接有第一隔板、第二隔板，第一隔板与第二隔板相互间隔设置，从而将壳体内部从进气端盖到排气端盖方向依次分隔成高温腔、换热腔与低温腔；所述换热腔内设有若干换热管；所述第一隔板与第二隔板内均设有空腔；所述壳体上设有分别与第二隔板的空腔、第一隔板的空腔连通的进水管与排水管；换热管包括内管与套接在内层上的外管；内管两端分别与高温腔、低温腔连通，使得气体能够从高温腔经换热腔进入到低温腔；外管两端分别与第一隔板的空腔和第二隔板的空腔连通，使得冷却水能够从第二隔板经外管向第一隔板流动。

优选的，所述内管为变径管，并且从进气方向到排气方向管径由大变小。

优选的，所述内管包括依次连接的大直径直管段、过渡连接段和小直径直管段，所述过渡连接段呈阶梯状衔接大直径直管段和小直径直管段，且其阶梯面垂直于内管的轴线方向。

优选的，所述内管包括依次连接的大直径直管段、过渡连接段和小直径直管段，所述过渡连接段呈圆锥筒状衔接大直径直管段和小直径直管段，且其圆锥筒状的大直径端尺寸与大直径直管段的直径尺寸相同、其圆锥筒状的小直径端尺寸与小直径直管段的直径尺寸相同。

优选的，所述高温腔内设有进气缓冲管，进气缓冲管一端与进气端盖连接并与进气端盖上的进气孔连通，另一端与第一隔板连接；进气缓冲管的管壁上开有若干通孔，使得进气缓冲管中的气体扩散到高温腔中。

优选的，所述低温腔内设有排气缓冲管，排气缓冲管一端与排气端盖连接并与排气端盖上的排气孔连通，另一端与第二隔板连接；排气缓冲管的管壁上开有若干通孔，使得低温腔中的气体能够进入到排气缓冲管中。

优选的，所述壳体呈管状，所述换热管围绕换热腔轴心线环形分布。

本发明还提供一种消声排气系统，包括进气管、排气管以及消声总成，进气管与排气管通过消声总成连通，所述消声总成中采用本发明的的消声器。

优选的，所述消声总成包括前后两个消声器，前消声器为所述消声器；前消声器与后消声器之间通过中间管连通；前消声器与进气管连通，后消声器与排气管连通。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、高温腔的气体通过换热管进行分流之后再进入到低温腔，实现了分流降噪，并且高温腔与低温腔能够暂存气体，从而起到对气体的缓冲作用，提高了降噪效果。高温腔与低温腔中分别设置进气缓冲管、排气缓冲管，能够进一步提高消声器的消声效果。

2、冷却水能从进水管进入到第二隔板的空腔中，相比于换热腔的储水容积，第二隔板的空腔的储水容积大大减小，从而冷却水能快速充满第二隔板的空腔，在进水水压的作用下，冷却水分别进入各换热管的外管内，即对冷却水进行分流，那么使得冷却水进入各换热管的温度相同，从而解决上层换热管与下层换热管换热不均匀的问题，从而减少二次噪声的产生，提高降噪效果。

3、由于外管对冷却水的分流作用，那么突破了冷却水需要充满整个换热腔才能排水的限制，大大减少了冷却水用量，缩减了冷却水充填时间，同时，内管能增大排水压力，提高排水速度，从而提高换热效率。

4、高温气体进入到冷却腔的换热管，向冷却腔中通入冷却液，冷却液通过换热管吸收高温气体的热量，从而使得进入低温腔的气体温度降低，低温气体的流速低于高温气体的流速，低温气体在排气系统的管道中的马赫数降低，就使得排气系统的流动噪声降低，并且同时降低了排气系统对周边零部件的辐射热量，就可以减小排气系统与周边零部件之间的距离减小，布置上更加灵活，使整车布置更为灵活。

5、内管为变径管，能够提高对气体的阻力，从而将声能更多的转化为热能，提高降噪效果。当内管的过渡连接段呈圆锥筒状时，增大了撞击面积，气体撞击到锥面上，声能将被锥面吸收，转变为内管的振动，振动产生的热量再被冷却水吸收，大大提高了冷却降噪效果。

6、进水管设置在第二隔板上，出水管设置在第一隔板上；所述出水管设置在靠近换热腔与高温腔的交界处，使得气流方向与冷却液流向方向相反，形成对流换热，换热效率高。

附图说明

图1是本具体实施方式中消声器的结构示意图；

图2是本具体是方式中平面型变径管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，一种消声器，包括壳体1，壳体1两端分别设有用于连接进气管、排气管的进气端盖与排气端盖，所述壳体1内密封连接有第一隔板2、第二隔板3，第一隔板2与第二隔板3相互间隔设置，从而将壳体1内部从进气端盖到排气端盖方向依次分隔成高温腔、换热腔与低温腔；所述换热腔内设有若干换热管；所述第一隔板2与第二隔板3内均设有空腔；所述壳体1上设有分别与第二隔板3的空腔、第一隔板2的空腔连通的进水管5与排水管6；换热管包括内管与套接在内层上的外管42；内管两端分别与高温腔、低温腔连通，使得气体能够从高温腔经换热腔进入到低温腔；外管42两端分别与第一隔板2与第二隔板3的空腔连通，使得冷却水经外管42从第二隔板3向第一隔板2流动。

高温腔的气体通过换热管进行分流之后再进入到低温腔，实现了分流降噪，并且高温腔与低温腔能够暂存气体，从而起到对气体的缓冲作用，提高了降噪效果。

冷却水能从进水管5进入到第二隔板3的空腔中，相比于换热腔的储水容积，第二隔板3的空腔的储水容积大大减小，从而冷却水能快速充满第二隔板3的空腔，在进水水压的作用下，冷却水分别进入各换热管的外管42内，即对冷却水进行分流，那么使得冷却水进入各换热管的温度相同，从而解决上上层换热管与下层换热管换热不均匀的问题，从而减少二次噪声的产生，提高降噪效果。

本具体实施方式中，所述内管为变径管，并且从进气方向到排气方向管径由大变小；具体的内管可采用以下两种形状：

1）如图1所示，所述内管为锥面型变径管41a，即内管的大直径管与小直径管的交接处通过锥面进行密封。

2）如图2所示，所述内管为平面型变径管41b，即内管的大直径管与小直径管的交接处通过平面进行密封。

内管为变径管，能够提高对气体的阻力，从而将声能更多的转化为热能，提高降噪效果。当内管的过渡连接段呈圆锥筒状时，增大了撞击面积，气体撞击到锥面上，声能将被锥面吸收，转变为内管的振动，振动产生的热量再被冷却水吸收，大大提高了冷却降噪效果。

本具体实施方式中，所述高温腔内设有进气缓冲管，进气缓冲管一端与进气端盖连接并与进气端盖上的进气孔连通，另一端与第一隔板2连接；进气缓冲管的管壁上开有若干通孔，使得进气缓冲管中的气体扩散到高温腔中。

本具体实施方式中，所述低温腔内设有排气缓冲管，排气缓冲管一端与排气端盖连接并与排气端盖上的排气孔连通，另一端与第二隔板3连接；排气缓冲管的管壁上开有若干通孔，使得低温腔中的气体能够进入到排气缓冲管中。

高温腔与低温腔中分别设置进气缓冲管、排气缓冲管，能够进一步提高消声器的消声效果。

本具体实施方式中，所述壳体1呈管状，所述换热管围绕换热腔轴心线环形分布，换热管分布均匀，使得气流流动更加均匀，提高降噪效果。

一种消声排气系统，包括进气管、排气管以及消声总成，进气管与排气管通过消声总成连通，所述消声总成中采用本发明的的消声器。所述消声总成包括前后两个消声器，前消声器为所述消声器；前消声器与后消声器之间通过中间管连通；前消声器与进气管连通，后消声器与排气管连通。

高温气体依次经过排气管、前消声器的高温腔进入到冷却腔的换热管，向冷却腔中通入冷却液，冷却液通过换热管吸收高温气体的热量，从而使得进入低温腔的气体温度降低，低温气体的流速低于高温气体的流速，低温气体在排气系统的管道中的马赫数降低，就使得排气系统的流动噪声降低，并且同时降低了排气系统对周边零部件的辐射热量，使整车布置更为灵活。另外，由于流速的降低，在同样的背压要求下，可以减小排气系统中前消声器排气端以后的管道直径以增大扩张比，或者同时减小管径和后消声器的的横截面积，降低成本和重量。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种消声器，包括壳体，壳体两端分别设有用于连接进气管、排气管的进气端盖与排气端盖，所述壳体内密封连接有第一隔板、第二隔板，第一隔板与第二隔板相互间隔设置，从而将壳体内部从进气端盖到排气端盖方向依次分隔成高温腔、换热腔与低温腔；所述换热腔内设有若干换热管；其特征在于：所述第一隔板与第二隔板内均设有空腔；所述壳体上设有分别与第二隔板的空腔、第一隔板的空腔连通的进水管与排水管；换热管包括内管与套接在内层上的外管；内管两端分别与高温腔、低温腔连通，使得气体能够从高温腔经换热腔进入到低温腔；外管两端分别与第一隔板的空腔和第二隔板的空腔连通，使得冷却水能够从第二隔板经外管向第一隔板流动。

2.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于：所述内管为变径管，并且从进气方向到排气方向管径由大变小。

3.根据权利要求2所述的消声器，其特征在于：所述内管包括依次连接的大直径直管段、过渡连接段和小直径直管段，所述过渡连接段呈阶梯状衔接大直径直管段和小直径直管段，且其阶梯面垂直于内管的轴线方向。

4.根据权利要求2所述的消声器，其特征在于：所述内管包括依次连接的大直径直管段、过渡连接段和小直径直管段，所述过渡连接段呈圆锥筒状衔接大直径直管段和小直径直管段，且其圆锥筒状的大直径端尺寸与大直径直管段的直径尺寸相同、其圆锥筒状的小直径端尺寸与小直径直管段的直径尺寸相同。

5.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于：所述高温腔内设有进气缓冲管，进气缓冲管一端与进气端盖连接并与进气端盖上的进气孔连通，另一端与第一隔板连接；进气缓冲管的管壁上开有若干通孔，使得进气缓冲管中的气体扩散到高温腔中。

6.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于：所述低温腔内设有排气缓冲管，排气缓冲管一端与排气端盖连接并与排气端盖上的排气孔连通，另一端与第二隔板连接；排气缓冲管的管壁上开有若干通孔，使得低温腔中的气体能够进入到排气缓冲管中。

7.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于：所述壳体呈管状，所述换热管围绕换热腔轴心线环形分布。

8.一种消声排气系统，包括进气管、排气管以及消声总成，进气管与排气管通过消声总成连通，其特征在于：所述消声总成中包括权利要求1至7中任一所述的消声器。

9.根据权利要求8所述的消声排气系统，其特征在于：所述消声总成包括前后两个消声器，前消声器为所述消声器；前消声器与后消声器之间通过中间管连通；前消声器与进气管连通，后消声器与排气管连通。

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