CN109595056A - 双模态消声器和汽车 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种双模态消声器，其包括消声筒以及设置在所述消声筒内的第一隔板、第二隔板、进气管、中间管和出气管，所述第一隔板、所述第二隔板将所述消声筒由前向后分隔为第一消声腔、第二消声腔和第三消声腔，所述第一隔板上设有第一孔阵，并通过所述第一孔阵连通所述第一消声腔和所述第二消声腔，所述进气管的管壁上设有第二孔阵，并通过所述第二孔阵连通所述第二消声腔，所述中间管设有控制阀门，所述控制阀门用于连通或阻断所述中间管。本申请提供的双模态消声器能够根据发动机转速情况开启或关闭控制阀门，适时的调整消声器结构和背压，从而提高消声性能，减小发动机功率损失。

Description

双模态消声器和汽车

技术领域

本申请涉及汽车消声器技术领域，尤其涉及一种双模态消声器和汽车。

背景技术

汽车消声器是汽车常用的组成部件，主要用于降低汽车发动机排气产生的噪声，一方面需要满足消声性能(提高消声效果)，另一方面还需要满足发动机动力性能要求(减小发动机功率损失)，但这两方面是相互矛盾的。也就是说，为达到更好的消声性能，需要增大背压，但背压增大时，会增大发动机功率损失。

发动机在怠速、中低转速和中高转速时的噪声频率组成不同，背压也不相同。现有的消声器在发动机怠速、中低转速和中高转速下的结构相同，无法根据噪声频率组成调整消声器结构，且无法根据发动机转速情况调整背压大小，导致发动机在中高转速时功率损失较大。

发明内容

本申请提供了一种双模态消声器和汽车，以根据发动机转速情况适时调整消声器结构(通过开启或关闭控制阀门)和背压，从而提高消声性能，减小发动机功率损失。

本申请的第一方面提供了一种双模态消声器，其包括：

消声筒，具有密封的前端和后端；

第一隔板和第二隔板，由前向后依次设置于所述消声筒内，并将所述消声筒的内腔分隔为第一消声腔、第二消声腔和第三消声腔，所述第一隔板上设有第一孔阵，并通过所述第一孔阵连通所述第一消声腔和所述第二消声腔；

进气管，设置于所述消声筒内，并穿过所述第一隔板和所述第二隔板，所述进气管的进气端穿过所述前端连通所述消声筒的外部，出气端位于所述第三消声腔内，所述进气管的管壁上设有第二孔阵，并通过所述第二孔阵连通所述第二消声腔；

中间管，设置于所述消声筒内，并穿过所述第一隔板和所述第二隔板，所述中间管的进气端位于所述第三消声腔内，出气端位于所述第一消声腔内，所述中间管设有控制阀门，所述控制阀门用于连通或阻断所述中间管；

出气管，设置于所述消声筒内，并穿过所述第一隔板和所述第二隔板，所述出气管的进气端位于所述第一消声腔内，出气端穿过所述后端连通所述消声筒的外部。

可选地，所述控制阀门位于所述中间管的出气端。

可选地，所述控制阀门包括翻转阀瓣，所述翻转阀瓣通过铰链连接于所述中间管，所述铰链的一端设有复位装置。

可选地，所述翻转阀瓣的中部向所述中间管的进气端方向突出形成导流凸起。

可选地，所述铰链偏离所述翻转阀瓣的中央位置。

可选地，所述第一隔板上对应所述第一孔阵的区域的表面为凹凸形。

可选地，所述进气管的管壁上还设有第三孔阵，并通过所述第三孔阵连通所述第一消声腔。

可选地，所述进气管的管壁上还设有第四孔阵，所述第四孔阵靠近所述前端，且所述第四孔阵的外侧设有第一环形空腔，所述第一环形空腔内填充有吸音材料。

可选地，所述出气管的管壁上设有第五孔阵，所述第五孔阵位于所述第一隔板与所述第二隔板之间，且所述第五孔阵的外侧设有第二环形空腔，所述第二环形空腔内填充有吸音材料。

本申请的第二方面提供了一种汽车，其包括本申请提供的任意一种双模态消声器。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请提供的双模态消声器能够根据发动机转速情况，适时调整消声器结构和背压，从而提高消声性能，减小发动机功率损失。一方面，通过开启或关闭中间管上的控制阀门，可以形成两种结构不同的消声通道，从而使消声器结构与噪声频率组成相适应，提高消声效果；另一方面，通过开启或关闭中间管上的控制阀门，可以改变通气量，从而调整背压，减小发动机功率损失。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例提供的双模态消声器的结构示意图；

图2为图1所示中间管的结构示意图；

图3为图2所示控制阀门连通中间管的结构示意图；

图4为图2所示控制阀门阻断中间管的结构示意图；

图5为图1所示第一隔板的结构示意图；

图6为图1所示双模态消声器的一种工作状态示意图；

图7为图1所示双模态消声器的另一种工作状态示意图。

附图标记：

1-消声筒；

10-前端；

12-后端；

14-第一消声腔；

16-第二消声腔；

18-第三消声腔；

2-第一隔板；

20-第一孔阵；

3-第二隔板；

4-进气管；

40-第二孔阵；

42-第三孔阵；

44-第四孔阵；

46-第一环形空腔；

5-中间管；

50-控制阀门；

500-翻转阀瓣；

502-铰链；

504-复位装置；

506-导流凸起；

6-出气管；

60-第五孔阵；

62-第二环形空腔。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

如图1-图7所示，本申请实施例提供了一种双模态消声器，其包括消声筒1、第一隔板2、第二隔板3、进气管4、中间管5和出气管6。消声筒1具有密封的前端10和后端12，可以理解地，前端10和后端12可以与消声筒1的主体部分一体成型，也可以设置成单独的部件并密封连接于消声筒1的两端；第一隔板2和第二隔板3由前向后依次设置于消声筒1内，并将消声筒1的内腔分隔为第一消声腔14、第二消声腔16和第三消声腔18；进气管4、中间管5和出气管6设置于消声桶内，分别穿过第一隔板2和第二隔板3，使进气管4、第三消声腔18、中间管5、第一消声腔14和出气管6依次连通，形成高频消声通道。

具体地，进气管4的进气端穿过前端10连通消声筒1的外部，进气管4的出气端位于第三消声腔18内；中间管5的进气端和出气端分别位于第三消声腔18和第一消声腔14内；出气管6的进气端位于第一消声腔14内，出气管6的出气端穿过后端12连通消声筒1的外部。通过改变进气管4、中间管5和出气管6的端部在对应的消声腔(第一消声腔14、第二消声腔16或第三消声腔18)延伸的长度，可以调整双模消声器消除的噪声频率，以适应不同的发动机功率或发动机转速。

其中，进气管4的管壁上设有第二孔阵40，并通过第二孔阵40连通第二消声腔16；第一隔板2上设有第一孔阵20，通过第一孔阵20连通第二消声腔16和第一消声腔14；从而使进气管4、第二孔阵40、第二消声腔16、第一孔阵20、第一消声腔14和出气管6依次连通，形成第一低频消声通道。

进一步地，中间管5设有控制阀门50，通过控制阀门50连通或阻断中间管5，从而开启或关闭高频消声通道(第一低频消声通道处于常开状态)。具体地，控制阀门50根据发动机转速连通或阻断中间管5。也就是说，当发动机处于怠速或中低转速时，背压较小，控制阀门50处于关闭状态阻断中间管5，仅第一低频消声通道开启(参见图6)，保证低频噪声的消声性能；当发动机处于中高转速时，背压较大，控制阀门50处于开启状态连通中间管5，第一低频消声通道和高频消声通道同时开启(参见图7)，从而提高高频噪声的消声性能，且控制阀门5的开启增大了通气量，降低了背压，从而减小了发动机功率损失。从而使本申请提供的双模态消声器能够根据发动机转速情况，适时调整消声器结构和背压，从而提高消声性能，减小发动机功率损失。优选控制阀门50的开度可以连续调节，以使本申请提供的双模态消声器能够在调整范围内适应任意发动机转速。

具体地，控制阀门50可以采用电磁控制阀、气压控制阀或液压控制阀等自动控制阀门，也可以采用手动控制阀门。优选控制阀门50采用气压控制阀。

如图2、图3和图4所示，当控制阀门50采用气压控制阀时，优选地，控制阀门50位于中间管5的出气端，使气体沿中间管5流动，降低与控制阀门50接触的气体的流速和压力，避免对控制阀门50形成过大的冲击力，导致的控制阀门50产生损坏或阀门开启过大，从而可以延长双模态消声器的使用寿命和调节精度。可以理解地，控制阀门50也可以位于中间管5的其他位置，此时，可以通过提高控制阀门50的精度或受力强度，达到相同的效果。

优选地，为简化控制阀门50的结构，从而简化双模消声器的结构，控制阀门50可以包括翻转阀瓣500，翻转阀瓣500为与中间管5的内腔的横截面一致的板状结构，翻转阀瓣500直接与中间管5相配合，从而使翻转阀瓣500关闭时，能够阻断中间管5；翻转阀瓣500通过铰链502连接于中间管5，铰链502设置于中间管5的横截面内且连接于中间管5的侧壁，从而使翻转阀瓣500能够在气压增大时通过铰链502转动开启，连通中间管5；铰链502的一端(位于中间管5外的部位)设有复位装置504，复位装置504可以采用复位扭簧等具有阻尼的装置，从而使翻转阀瓣500能够在气压减小时恢复到关闭状态。

可选地，控制阀门50可以包括翻转阀瓣500和阀体，翻转阀瓣500设置于阀体内，并通过阀体连接于中间管5。

进一步地，铰链502偏离翻转阀瓣500的中央位置，也就是说，铰链502将翻转阀瓣500分隔为面积大小不同的两部分，使翻转阀瓣500位于铰链502的两侧的部分受到的气压大小不同，即较大的一部分受到的气压较大，较小的一部分受到的气压较小，通过铰链502两侧的压力差使翻转阀瓣500翻转，从而控制翻转阀瓣500的翻转方向。通过改变铰链502偏离翻转阀瓣500的中央位置的大小，可以调整翻转阀瓣500的开启压力大小，也就是说，铰链502偏离越大，铰链502翻转的气压越小。

进一步地，翻转阀瓣500的中部向中间管5的进气端方向突出形成导流凸起506，通过设置导流凸起506，加强翻转阀瓣500承受外部压力的能力，从而提高翻转阀瓣500的抗形变能力，同时，导流凸起506有助于气流的扩散，增加送风量并降低噪声。

优选地，翻转阀瓣500上与导流凸起506相对的一侧可以设置凹陷结构，且在导流凸起506以及凹陷结构处圆滑过渡，从而使翻转阀瓣500的整体厚度保持一致，避免应力集中。可以理解地，翻转阀瓣500上与导流凸起506相对的一侧也可以设置为平面。

进一步地，如图5所示，第一隔板2上对应第一孔阵20的区域的表面为凹凸形，增大第一隔板2与气流的接触面积，提高消声效果。具体地，第一隔板2上对应第一孔阵20的区域设置有间隔分布的凸起和凹槽。优选地，第一孔阵20环绕中间管5设置，使第二消声腔16流出的气流与中间管5内流出的气流的路径能够更好地混合，避免气流紊乱。可以理解地，第一孔阵20也可以布满第一隔板2的整个表面。

进一步地，上述进气管4的管壁上还可以设置第三孔阵42，并通过第三孔阵42连通第一消声腔14，从而使进气管4、第三孔阵42、第一消声腔14和出气管6依次连通，形成第二低频消声通道。通过第一低频消声通道和第二低频消声通道可以消除频率不同的噪声，达到更好的消声效果。

进一步地，进气管4的管壁上还可以设置第四孔阵44，第四孔阵44靠近前端10设置，也就是说第四孔阵44设置于高频消声通道的起始位置，第四孔阵44的外侧设有第一环形空腔46，通过第一环形空腔46将进气管4的内部与第一消声腔14隔开，第一环形空腔46内填充有吸音材料(例如吸音棉等)，通过吸音材料消除高频噪声，保证消声效果。也就是说，当发动机以怠速或中低转速工作时，以低频噪声为主，通过第一低频消声通道和/或第二低频消声通道能够消除大部分噪声，少量高频噪声可以通过第一环形空腔46消除；当发动机以中高转速工作时，以高频噪声为主，第一环形空腔46靠近前端10，可以时高频噪声刚进入消声筒1的内部时即可消除大部分，防止高频噪声通过第一低频消声通道和/或第二低频消声通道传出，同时减少高频噪声在高频消声通道内的传播时间，从而降低高频消声通道的工作负荷，达到更好的消声效果。

进一步地，上述出气管6的管壁上还可以设置第五孔阵60，第五孔阵60位于第一隔板2和第二隔板3之间(即第五孔阵60位于第二消声腔16内)，且第五孔阵60的外侧设有第二环形空腔62，第二环形空腔62内填充有吸引材料。第五孔阵60设置于高频消声通道的末端位置，通过第二环形空腔62消除残余的高频噪声，提高消声效果。

另外，本申请实施例还提供了一种汽车，其包括本申请提供的任意一种双模态消声器。

需要说明的是，上述各孔阵(第一孔阵20、第二孔阵40、第三孔阵42、第四孔阵44和第五孔阵60)包括多个规则或不规则分布的通孔，通过合理组合通孔的数量、形状和孔径大小，可以消除不同频率的噪声，达到可靠的消声效果。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双模态消声器，其特征在于，包括：

消声筒，具有密封的前端和后端；

第一隔板和第二隔板，由前向后依次设置于所述消声筒内，并将所述消声筒的内腔分隔为第一消声腔、第二消声腔和第三消声腔，所述第一隔板上设有第一孔阵，并通过所述第一孔阵连通所述第一消声腔和所述第二消声腔；

进气管，设置于所述消声筒内，并穿过所述第一隔板和所述第二隔板，所述进气管的进气端穿过所述前端连通所述消声筒的外部，出气端位于所述第三消声腔内，所述进气管的管壁上设有第二孔阵，并通过所述第二孔阵连通所述第二消声腔；

中间管，设置于所述消声筒内，并穿过所述第一隔板和所述第二隔板，所述中间管的进气端位于所述第三消声腔内，出气端位于所述第一消声腔内，所述中间管设有控制阀门，所述控制阀门用于连通或阻断所述中间管；

出气管，设置于所述消声筒内，并穿过所述第一隔板和所述第二隔板，所述出气管的进气端位于所述第一消声腔内，出气端穿过所述后端连通所述消声筒的外部。

2.根据权利要求1所述的双模态消声器，其特征在于，所述控制阀门位于所述中间管的出气端。

3.根据权利要求1所述的双模态消声器，其特征在于，所述控制阀门包括翻转阀瓣，所述翻转阀瓣通过铰链连接于所述中间管，所述铰链的一端设有复位装置。

4.根据权利要求3所述的双模态消声器，其特征在于，所述翻转阀瓣的中部向所述中间管的进气端方向突出形成导流凸起。

5.根据权利要求3所述的双模态消声器，其特征在于，所述铰链偏离所述翻转阀瓣的中央位置。

6.根据权利要求1所述的双模态消声器，其特征在于，所述第一隔板上对应所述第一孔阵的区域的表面为凹凸形。

7.根据权利要求1-6任一所述的双模态消声器，其特征在于，所述进气管的管壁上还设有第三孔阵，并通过所述第三孔阵连通所述第一消声腔。

8.根据权利要求7所述的双模态消声器，其特征在于，所述进气管的管壁上还设有第四孔阵，所述第四孔阵靠近所述前端，且所述第四孔阵的外侧设有第一环形空腔，所述第一环形空腔内填充有吸音材料。

9.根据权利要求7所述的双模态消声器，其特征在于，所述出气管的管壁上设有第五孔阵，所述第五孔阵位于所述第一隔板与所述第二隔板之间，且所述第五孔阵的外侧设有第二环形空腔，所述第二环形空腔内填充有吸音材料。

10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的双模态消声器。