CN1095926C - 消音器系统 - Google Patents

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Abstract

一种消音器系统的外壳包括第一半壳和第二半壳，相互在配合面上连接，具有夹在配合面之间的进气道。进气道与外壳内的共振室连通，因此依靠共振效应来阻尼噪音。在第一半壳内表面上提供了三个肋片，由此确定了四个辅助消音室，每个辅助消音室的作用相当于一个产生共振效应的旁路，在宽频带上得到了消音效应。肋片也提高了外壳壁面的刚性。

Description

消音器系统
本发明涉及了具有一条进气道的消音器系统，进气道的相对两端分别与外界空气和发动机连通，进气道的中间部分通到消音室。
例如，从日本专利申请公开号N0.8-158965已经知道一种消音器。如图9所示，在该消音器系统中，依靠外壳01内部的分隔，确定了一个第一消音室02和一个第二消音室03。在第一消音室02中，与发动机连通的第一进气道04和与外界空气连通的第二进气道05相互对着。第二进气道05通过连通管06与第二消音室03连通。在这种方式中，由第一和第二消音室02和03的共振效应取得消音效应。
上述已知的系统存在如下问题：第一和第二消音室02和03的每一个只在单个频带上具有消音效应。因此，为了保证在较宽的频率范围上具有消音效应，需要进一步增加消音室的数目，或者需要添加旁路。这将使得消音器系统复杂化，并增加了消音器系统的结构尺寸，从而造成成本的增加。特别是，如果把具有复杂结构和大尺寸的消音器系统放在狭窄的发动机舱中，将遇到如下问题：所需的大空间妨碍了其它附件的安放，以及由于与其它构件的相互干涉，降低了消音器系统装卸的可操作性。
因此，本发明的目的是提供一个消音器系统，它能在宽频率范围上具有消音效应，而保持结构简单而紧凑，此外，它能方便地放置在狭窄的空间中，如汽车的发动机舱中。
为了达到上述目的，按照本发明的第一状态和特性，提供了一种具有进气道的消音器系统，进气道的相对两端分别与外界空气和发动机连通，进气道的中间部分通到消音室。消音器系统还包括许多辅助消音室，依靠许多肋片把消音室的相对壁表面作整体连接，由此在消音室内确定了这些辅助消音室，辅助消音室的一端为封闭，而另一端直接与消音室连通。这些消音室具有不同的共振频率。
采用上述布局，具有不同共振频率的许多辅助消音室能够形成一个简单而紧凑的结构，其中，消音室的相对壁面只是用许多肋片作相互整体连接。因此，由于每个辅助消音室的共振效应(每个相当于一条旁路作用)，可得到在宽频率范围上的消音效应。此外，许多肋片提高了消音室壁面的刚性，可以有效地阻止因壁面振动而产生的声辐射。
如果消音器的某些壁面的面积大于其它壁面面积，则这些因面积较大而可能刚度降低的壁面，能够用肋片来增强，从而进一步有效地阻止声辐射的产生，而且肋片的尺寸也可作得最小。
消音室可以包括第一半壳和第二半壳，它们的配合面相互连接而夹住进气道，在第一半壳内确定的许多辅助消音室可以朝着配合面打开。采用上述布局，如果第一半壳在模子中成形，许多辅助消音室能够同时成形，因而提高了生产率。
分别沿水平方向，把许多辅助消音室放在消音室的一侧，而把进气道放在消音室的另一侧。采用上述布局，防止了进气道与肋片的干涉，因而肋片尺寸不受限制，从而增加了确定辅助消音室尺寸和形状的自由程度。
按照本发明的第二状态和特性，一个消音器系统装在车辆中并包括一条进气道，进气道的相对两端分别与外界空气和发动机连通，进气道的中间部分通到消音室，其中，至少消音室的一部分由斜面形成，它相对于车身的中心平面倾斜并沿着车身壁面延伸，许多与斜面形成整体的肋片相互平行地朝着进气道方向延伸，由此在消音室内确定了具有不同共振频率的许多辅助消音室。
采用上述布局，由于消音室的斜面沿着车身壁面延伸而有效地利用了空间，可以防止在消音室和车身壁面之间产生无用空间。此外，斜面能使许多辅助消音室具有不同的尺寸和形状，以及不同的共振频率。所以，由于每个辅助消音室(每个的功能相对于一条旁路)的共振效应，可以得到在宽频率范围上的消音效应。另外，许多肋片提高了消音室的刚性，因而可有效地防止因振动产生的声辐射。
沿水平方向把许多辅助消音室放在消音室的一侧，而把进气道放在消音室的另一侧，并且许多肋片的尖端沿着车身的纵向修整齐。采用上述布局，防止了进气道与肋片的干涉，因而肋片的尺寸可不受限制，增加了确定辅助消音室尺寸和形状的自由程度。此外，能够保证壁面在消音室内形成肋片，从而提高了消音室的刚性。
此外，如果进气道的横截面形状是一个椭圆，其短径沿着肋片的延伸方向，则进一步有效地防止了进气道与肋片的干涉，从而进一步提高了确定辅助消音室尺寸和形状的自由程度。
从以下结合附图的优选实施例的描述，本发明的上述和其它目的、特性和优点将变得很清楚。
图1到图7表示了本发明的第一实施例，其中：
图1是汽车车身前部的侧视图，它具有一个装在其中的消音器系统；
图2是取自图1中箭头2方向的视图；
图3是取自沿图1中3-3线的剖面图；
图4是整个消音器系统的透视图；
图5是取自沿图4中5-5线的视图；
图6是取自沿图4中6-6线的剖面图；
图7是说明消音效应的曲线图；
图8是相似于图6的视图，但根据了本发明的第二实施例；
图9是表示先有技术的消音器视图。
现将参照附图用实施例来描述本发明。
如图1到3所示，按照本发明的第一实施例，沿着汽车车身纵向，构成车身的右侧框22放在车身前部的发动机舱21的前右区。从图2可看到，按照本发明的第一实施例，构成车身壁面的防护板23放在侧框22的右面，消音器系统R放在防护板23左侧与侧框22右侧之间。消音器系统R包括一个由合成树脂制成的外壳14。外壳14包括右面的第一半壳11和左面的第二半壳12，它们在沿垂直方向延伸的配合面13上相互整体连接。合成树脂制成的J形进气道15夹在第一半壳11和第二半壳12的配合面之间。
安装支脚1210和1211分别在第二半壳12的前后端上整体成形，并用螺钉24，24固定到侧框22上。在第二半壳12的左侧中间部分上，装有一个橡胶垫25，它靠在从侧框22前部向下悬垂的板件221右侧上，由此外壳14的左右方向移动均被限制。从图2可看到，把第二半壳12固定到侧框22上，可把消音器系统R支承成自侧框22向右突出，但把重量重的进气道15放在靠近侧框22的位置，因此提高了支承消音器系统R的刚性。一个蓄电池26被支承在侧框22的前左部分上。
从图2可看到，在平面视图中沿车身纵向的防护板23的前部，朝着车身中心平面P的方向倾斜，使得所形成的第一半壳11的右外壳侧壁118沿着防护板23的内表面倾斜。由此，防护板23的内表面与第一半壳11的外壳侧壁118相互以小间隙α相对着。由于外壳侧壁118按上述方式沿防护板23延伸，因此能够在狭窄的发动机舱21内避免产生死角，有效地利用了空间。
在第一半壳11的前下部分确定了一个凹口1113(参见图2和图4)，装在前保险杠(图中未示)右端上的转弯信号灯27被容纳在凹口1113中。
一对安装支脚281和282装在空气净化器28的前后部分，并且分别用螺钉31，31固定到立在侧框22上表面的一对前后支撑29和30的上端。由此，空气净化器28的支承位置在侧框22之上，并在右侧消音器系统R后部和左侧蓄电池26后部之间。此时，空气净化器28放置成倾斜状态，因而其上表面平行于外罩32，防止了与向前倾斜的外罩32的干涉(参见图1)。
向上延伸到外罩32下表面的一条进气引入通道33与从外壳14上表面突出的进气道15的空气入口155连接，从外壳14上表面突出的进气道15的空气出口156直接与从空气净化器28下表面突出的空气入口283连接。在空气净化器28的上部，也就是说，在空气入口283的相对一侧，提供了一个空气出口285，而构件284插在空气出口285和空气入口283之间，并且空气出口285通过空气流动管道34与发动机(图中未示)连接。
以下将参照图3到图6，详细描述消音器系统R的结构。
第一半壳11具有比第二半壳12大的容积，并包括一个楔形凹口16，它确定在从第一半壳11上表面向下隔开三分之一距离的位置上，并朝着配合面13延伸。第一隔壁111从凹口16的尖端朝着配合面13作水平延伸。第一隔壁111的尖端与第二隔壁121的尖端连接，后者从第二半壳12的内表面朝着配合面13作水平延伸。由此，在下侧外壳的上壁112、122与下侧凹口的上壁161以及第一、第二隔壁111、121之间，确定了形成本发明消音室的第一共振室17。在下侧外壳的下壁113、123与上侧凹口的下壁162以及第一、第二隔壁111、121之间确定了第二共振室18。
绕着进气道15上部的外周边形成一对环形凸起152和152，它们插在第一半壳11的外壳上壁112内的一对缺口114、115与第二半壳12的外壳上壁122内的一对缺口124、125之间(参见图4和图5)。绕着进气道15的下部的外周边形成一对环形凸起153和154，它们插在第一半壳11的第一隔壁111内的一对缺口116、117与第二半壳12的第二隔壁121内的一对缺口126、127之间(参见图5和图6)。进气道15牢固地夹在第一半壳11与第二半壳12之间，空气入口155和空气出口156自外壳上壁112和122向上突出。
J形进气道15具有在第一共振室17内的两个部分，它们由连接壁157相互连接，其中形成一个裂缝形的开口158，以容许进气道15的内部与第一共振室17的内部相连通，在空气出口156附近，切出一个直到接近连接壁157位置的部分，由此形成开口158。在位于第二共振室18内的部分上，进气道15具有一个连通管159，因而进气道15的内部通过连通管159与第二共振室18内部连通。
在第一共振室17内相互平行地形成三个肋片119、1110、1111。肋片119、1110、1111与外壳上壁112、凹口上壁161和外壳侧壁118连接，并朝着配合面13延伸。在第一共振室17内以分隔的方式确定了四个辅助消音室19a、19b、19c、19d，并朝着配合面13打开。四个辅助消音室19a、19b、19c、19d的尺寸和形状各不相同，因此各自具有不同的共振频率。在第一半壳11的楔形凹口16内具有许多肋片112，把凹口上壁161与凹口下壁162相互连接在一起。
如图4和图5所示，第二半壳12具有两个排水孔128和129，用于自第一和第二共振室17和18中排水。第一共振室17的排水孔128位于第一共振室17的前部，因此，保证在排水孔128与进气道15的开口158之间有足够的距离，防止通过开口158吸入水。相似地，第二共振室18的排水孔129位于第二共振室18的后部，因此，保证在排水孔129与进气道15的连通管159之间有足够的距离，防止通过开口159吸入水。在消音器系统装在车辆中的情形下，四个辅助消音室19a、19b、19c、19d沿侧向(水平)打开，因此，可在第一共振室17中提供单个排水孔128。
具有上述布局的本发明实施例的工作情形介绍如下。
由发动机操作产生的负吸入压力把外部空气吸进，通过空气净化器28、消音器系统R和节流阀(图中未示)供应给发动机。此时，消音器系统R的进气道15内部通过开口158与第一共振室17内部连通，并通过连通管159与第二共振室18内部连通，因此，可由第一和第二共振室17和18(它们每个功能相当于一个共振型消音室)来阻尼两个不同频带的噪音。从图7可看到，具有大容积的第二共振室18阻尼了较低频带的噪音，而具有比第二共振室18容积小的第一共振室17阻尼了较高频带的噪音。
同时，四个辅助消音室19a、19b、19c、19d的每一个由第一共振室17内的三个肋片119、1110、1111相互隔开，每一个辅助消音室的功能相当于一个具有共振效应的旁路，能够阻尼与其尺寸和形状有关的频带。从图2可看到，沿着与车身中心平面P倾斜的防护板23延伸，形成第一半壳11的外壳侧壁118(参见图2)，如果把从外壳侧壁118朝车身中心平面P延伸的三个肋片119、1110、1111的尖端按车身纵向修整齐，肋片119到1111的每一个长度将自动地和逐渐地降低。由此，四个辅助消音室19a、19b、19c、19d的容积按照19a→19b→19c→19d的次序降低，能够分别按上述次序阻尼从较低频率到较高频率的噪音，如图7中实线所示。图7中的虚线表示了当第一共振室17没有肋片119、1110、1111时(即没有辅助消音室19a、19b、19c、19d时)提供的消音效应。如果把虚线所示的消音效应与实线所示的消音效应相比较，就可以肯定由辅助消音室19a、19b、19c、19d提供的噪音阻尼效应(参见打斜线的面积)。
由此可见，不需增加消音器系统R的尺寸，采用仅在第一共振室17内形成许多肋片119、1110、1111的简单结构，就能够有效地阻尼比先前技术宽的频带的噪音。此外，肋片119、1110、1111与第一共振室17的三个壁面，即与外壳上壁112、凹口上壁161和外壳侧壁118作整体连接，因此，可明显地提高第一半壳11的刚性，并防止因壁面111、118、161振动产生的声辐射。
特别是，肋片119到1111与第一共振室17的两个最大的相对壁面(即上侧的外壳上壁112和下侧的凹口上壁161)作整体连接，因此可以有效地阻止外壳上壁112(由于其面积大而易于振动)产生的声辐射和凹口上壁161产生的声辐射。此外，由于外壳上壁112与凹口上壁161之间的距离相当小，可以减小肋片119到1111的高度。因此，可提高肋片119到1111本身的刚性，也可减小肋片119到1111的厚度，从而把重量的增加减到最低程度。此外，肋片119到1111基本上以相同的距离放置，这有利于提高第一半壳11的刚性。
第一半壳11和第二半壳12均由喷射模制的合成树脂制成，其中，沿垂直于配合面13的方向上形成肋片119、1110、1111，而配合面13相应于第一半壳11的成形模子分离面。所以，易于从模子中脱出已成形的第一半壳11，模子的结构可以简化。另外，不需对已成形的第一半壳11作特殊处理，就可形成四个辅助消音室19a、19b、19c、19d。
由于进气道15夹在并固定在第一半壳11与第二半壳12的配合面13之间，对于这种固定不需要如螺钉之类的特殊零件。此外，从图6可看到，相对于消音器系统R的中部，夹住进气道15的配合面13偏置在远离肋片119到1111的地方。因此，能形成具有足够容积的辅助消音室19a到19d，而不需考虑肋片119到1111对进气道15的干涉。
现参照图8来描述本发明的第二实施例。
从图6与图8的相互比较可看到，对于第一实施例中的进气道15横截面(图6)，在进气道上游部分作成圆形，在进气道下游部分作成椭圆形，其长径沿着与肋片119到1111平行的方向，而对于第二实施例中的进气道15横截面(图8)，在上游和下游部分均作成椭圆形，其短径沿着与肋片119到1111平行的方向。因此，可增加肋片119到1111的长度而不会与进气道15相干涉，从而进一步增加了确定辅助消音室19a、19b、19c、19d尺寸和形状的自由程度。
虽然已详细描述了本发明的实施例，但可以理解到，本发明不限于上述的实施例，可以在设计中作出各种改变，而不背离在权利要求中规定的本发明精神和范围。
例如，在实施例中由三个肋片119、1110、1111确定了四个辅助消音室19a、19b、19c、19d，但肋片的数目可以是两个或两个以上。车身的倾斜壁面并不限于实施例中说明的防护板23，而可以是车身的其它壁面，如外罩之类。进气道15的横截面形状不需要是在数学上精确的椭圆形状，而可以是同时具有较长直径和较短直径的一种形状。

Claims (8)

1.一种发动机用的消音器系统，包括一个消音室(17)，一条其相对两端分别与外界空气和发动机连通的进气道(15)，上述进气道(15)的中间部分(159)通到上述消音室(17)，许多肋片(119-1111)，以及在上述消音室(17)内确定的许多辅助消音室(19a-19d)，其中，依靠上述许多肋片(119-1111)把上述消音室(17)的相对壁表面(112，161)作整体连接，上述辅助消音室(19a-19d)的一端(118)为封闭，而另一端直接与上述消音室(17)连通，其中，上述辅助消音室(19a-19d)具有不同的共振频率，其特征在于：所有的肋片(119-1111)连接到消音室(17)的三个侧壁(112，161，118)上，并且是直的。
2.按照权利要求1的一种消音器系统，其中，上述消音室(17)的至少一个上述壁面(112，161)具有的表面积大于上述消音室的至少一个其它壁面(118)的表面积。
3.按照权利要求1或2的一种消音器系统，其中，上述消音室(17)包括具有配合面(13)的第一半壳(11)和第二半壳(12)，其中，上述配合面(13)相互连接而夹住上述进气道(15)，在上述第一半壳(11)内确定许多辅助消音室(19a-19d)，并朝着上述配合面打开。
4.按照权利要求3的一种消音器系统，其中，沿水平方向把上述许多辅助消音室(19a-19d)放在上述消音室(17)的一侧，并且把上述进气道(15)放在上述消音室(17)的另一侧。
5.按照权利要求1或2的一种消音器系统，其中，沿水平方向把上述许多辅助消音室(19a-19d)放在上述消音室(17)的一侧，并且把上述进气道(15)放在上述消音室(17)的另一侧。
6.按照权利要求1的一种消音器系统，其中，所述发动机安装在车辆上，其中，至少上述消音室(17)的一部分由斜面(118)形成，它相对于车身的中心平面(9)倾斜并沿着车身壁面(23)延伸，上述辅助消音室(19a-19d)通过肋片(119-1111)具有不同的共振频率，该肋片与上述斜面(118)形成整体，相互平行地朝着上述进气道(15)方向延伸。
7.按照权利要求6的一种消音器系统，其中，沿水平方向把上述许多辅助消音(19a-19d)室放在上述消音室(17)的一侧，并且把上述进气道(15)放在上述消音室(17)的另一侧，沿着车身纵向，修整上述许多肋片(119-1111)的尖端。
8.按照权利要求7的一种消音器系统，其中，上述进气道(15)的横截面形状是一个椭圆，其短径沿着上述肋片(119-1111)延伸的方向。
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