CN109630250B - 一种消声器、排气设备及具有动感声的排气系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消声器、排气设备及具有动感声的排气系统，涉及汽车消声器技术领域。该消声器包括壳体和消声管，消声管设置于壳体内且一端与壳体外部连通，另一端与壳体的内腔连通，消声管设置有弯折部。该消声器设计合理、结构简单，易于生产，不仅能够增强低频段的消声性能，而且可以增强中高频的消声性能，降低排气低转速轰鸣，提升动感声品质。

Description

一种消声器、排气设备及具有动感声的排气系统

技术领域

本发明涉及汽车消声器技术领域，具体而言，涉及一种消声器、排气设备及具有动感声的排气系统。

背景技术

当前排气系统的消声性能设计，大多是以噪声声压级小为目标，随着NVH技术的进步，汽车的噪声声压级大小得到较好地控制。

随着社会发展，消费者对汽车的个性化要求也不断提高，使部分消声器的消声特性和声品质不仅要满足声压级需求，还要满足例如动感声品质的个性化要求。

如何设计一种控制排气噪声声压级与动感声品质兼得的排气系统，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消声器，能够控制排气噪声声压级与动感声品质。

本发明的实施例是这样实现的：

基于上述目的，本发明的实施例提供了一种消声器，包括壳体和消声管，所述消声管设置于所述壳体内且一端与壳体外部连通，另一端与所述壳体的内腔连通，所述消声管设置有弯折部。

另外，根据本发明的实施例提供的消声器，还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的可选实施例中，所述弯折部包括依次连接的第一弧形段、第一直线段、第二弧形段以及第二直线段，所述壳体内设置有多个隔板，所述壳体的内腔被所述多个隔板分隔为第一腔室、第二腔室、第三腔室以及第四腔室；

所述第一弧形段位于所述第一腔室，所述第二弧形段位于所述第四腔室，所述第一弧形段远离所述第一直线段的一端和壳体外部连通，所述第二直线段远离所述第二弧形段的一端与所述第一腔室连通。

在本发明的可选实施例中，所述第一腔室的容积大于所述第四腔室的容积，所述第四腔室的容积分别大于所述第二腔室的容积和所述第三腔室的容积。

在本发明的可选实施例中，所述第一直线段包括导流部，所述导流部开设有连通所述消声管内腔和所述第三腔室的第一导流孔，所述第二弧形段开设有连通所述消声管内腔和所述第四腔室的第二导流孔；

所述第一导流孔的孔径大于所述第二导流孔的孔径，所述第一导流孔的数量大于所述第二导流孔的数量。

在本发明的可选实施例中，所述消声器还包括第一尾管和第二尾管，所述第一尾管穿设于所述第一腔室，将所述第二腔室与外界连通，所述第二尾管穿设于所述第四腔室和所述第三腔室，将所述第二腔室与外界连通，所述第一尾管的长度尺寸大于所述第二尾管的长度尺寸。

本发明还提供了一种排气设备，包括上述的消声器。

在本发明的可选实施例中，所述排气设备还包括前消声器，所述前消声器通过第一排气管路与所述消声管的一端连接。

在本发明的可选实施例中，所述前消声器包括外壳、主消声管以及两个前消隔板，所述主消声管穿设于所述外壳的内腔且与所述第一排气管路连通，两个所述前消隔板间隔设置，且将所述主消声管分隔为第一段、第二段以及第三段；

所述第一段和所述第三段均开设有第一连通孔，所述第二段开设有第二连通孔，所述第一连通孔的数量大于所述第二连通孔的数量，所述第一连通孔的孔径小于所述第二连通孔的孔。

本发明还提供了一种具有动感声的排气系统，包括上述的排气设备。

在本发明的可选实施例中，所述排气系统还包括排气热端和前消声器，所述排气热端通过第二排气管路与所述前消声器远离所述消声器的一端连接。

本发明实施例的有益效果是：设计合理，结构简单，能够适当控制排气噪声声压级并产生动感声品质，满足消费者的个性化需求，并使排气系统噪声尖锐度低、背压低、左右两侧尾管口噪声声品质一致性高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的消声器的第一视角的示意图；

图2为消声器第二视角的示意图；

图3为图1中尾管连接剖视图；

图4为本实施例2提供的排气设备的示意图；

图5为图4中前消声器的剖视图；

图6为本实施例3提供的具有动感声的排气系统的结构示意图；

图7为频段划分及传递损失性能曲线图。

图标：10-消声器；11-壳体；112-第一腔室；113-第二腔室；114-第三腔室；116-第四腔室；12-消声管；121-第一弧形段；123-第一直线段；124-第二弧形段；126-第二直线段；128-第一导流孔；129-第二导流孔；131-第一隔板；132-第一穿孔；133-第二隔板；134-第二穿孔；135-第三隔板；136-第三穿孔；14-第一尾管；15-第二尾管；152-外管段；154-内管段；156-端壁；20-排气设备；21-前消声器；211-外壳；213-主消声管；215-前消隔板；221-第一段；222-第二段；223-第三段；224-第一连通孔；225-第二连通孔；226-前消第一腔室；227-前消第二腔室；228-前消第三腔室；25-第一排气管路；30-排气系统；31-排气热端；32-第二排气管路；324-第一管路段；326-第二管路段；328-法兰对。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

图1为本实施例1提供的消声器10第一视角的示意图，图2为消声器10第二视角的示意图，请参照图1和图2所示。

本实施例1提供的消声器10作为消声作用总成部件，采用大容积低频消声腔结构，和具有弯折部且长度较长的消声管12结构，能够大大增强低频段的消声性能。

下面对该消声器10的各个部件的具体结构和相互之间的对应关系进行详细说明。

消声器10包括壳体11、消声管12、隔板、第一尾管14以及第二尾管15。壳体11为纵截面形状为椭圆形的柱状薄壁空心结构，壳体11包括侧壁和相对的两端壁156，消声管12穿设于侧壁且位于壳体11内，消声管12的一端与壳体11外部连通，另一端与壳体11的内腔连通，第一尾管14和第二尾管15分别穿设于两端壁156，一端位于壳体11内，另一端与壳体11外部连通，隔板间隔设置于壳体11内，将壳体11内腔分割为多个腔室。

其中，消声管12设置有弯折部，以使消声管12在壳体11内迂回设置，隔板数量为三个，将壳体11的内腔依次分割为第一腔室112、第二腔室113、第三腔室114及第四腔室116。

具体的，弯折部包括依次连接的第一弧形段121、第一直线段123、第二弧形段124以及第二直线段126。第一弧形段121的弯折角度为90°左右，位于第一腔室112内，第一直线段123的延伸方向与壳体11的中心轴线相同，第二弧形段124位于第四腔室116，第二直线段126与第一直线段123平行，第一弧形段121远离第一直线段123的一端和壳体11外部连通，第二直线段126远离第二弧形段124的一端与与第一腔室112连通，第二弧形段124也可以采用冲压蚌壳焊接的形式取代弯管的形式。

可选的，第一直线段123包括导流部，导流部开设有连通消声管12内腔和第三腔室114的第一导流孔128，第二弧形段124开设有连通消声管12内腔和第四腔室116的第二导流孔129。

第一导流孔128和第二导流孔129相比，第一导流孔128的孔径大于第二导流孔129的孔径，第一导流孔128的数量大于第二导流孔129的数量。位于壳体11内部的消声管12大致为U型结构，即第一直线段123、第二弧形段124以及第二直线段126形成U型结构。且该消声管12采用不锈钢材质。

在本实施例中，第一导流孔128的孔径为8mm，且第一导流孔128不局限于圆形孔，还可以为长条形、椭圆形、矩形等其他形状的孔。

由多个隔板依次分隔成的第一腔室112、第二腔室113、第三腔室114及第四腔室116，第一腔室112的容积大于第四腔室116的容积，第一腔室112与消声管12连通，主要用于消除低频噪声；第四腔室116的容积分别大于第二腔室113的容积和第三腔室114的容积，第四腔室116内填充吸音棉，用于宽频带消声，吸音棉采用纤维材料，主要针对高频噪声；第二腔室113的容积和第三腔室114的容积可以相等，也可以不相等，但其容积均小于第四腔室116的容积，用于宽频带消声。

可选的，第二腔室113、第三腔室114及第四腔室116需避免形成长扩张腔，以适当控制中频段消声量。

可选的，第一尾管14穿设于第一腔室112，将第二腔室113与外界连通，在消声器10结构布置受限时，第一尾管14的长度要大于第二尾管15的长度，且第一尾管14的管径相对于第二尾管15的管径大，以使第一尾管14与第二尾管15的管道压损一致，声品质一致性提高，可以理解的是，本实施例需要对第一尾管14和第二尾管15的总长度(有效尾管长度)分别进行控制，产生适当频率的管道共振驻波，增加声音的动感品质。

第二尾管15穿设于第四腔室116和第三腔室114，将第二腔室113与外界连通，且第一尾管14的长度尺寸大于第二尾管15的长度尺寸，用于宽频带消声。

在本实施例中，隔板数量为三个，且分别为第一隔板131、第二隔板133及第三隔板135，且第一隔板131、第二隔板133及第三隔板135平行间隔设置，从而将壳体11内腔分隔为第一腔室112、第二腔室113、第三腔室114及第四腔室116。

可选的，第一隔板131开设有第一穿孔132，用于连通第一腔室112和第二腔室113，第一穿孔132的数量少，孔径小，主要用于起调音作用，可以使传递损失过渡均匀；第二隔板133开设有第二穿孔134，第二穿孔134用于连通第二腔室113和第三腔室114，第二穿孔134的数量大于第一穿孔132的数量，且第二穿孔134的孔径稍大于第一穿孔132的孔径，主要用于起气流通过及调音作用；第三隔板135开设有第三穿孔136，第三穿孔136用于连通第三腔室114和第四腔室116，第三穿孔136的数量大于第二穿孔134的数量，且第三穿孔136的孔径小于第二穿孔134的孔径，主要起调音作用。

可选的，第一隔板131和第二隔板133均设置有凸筋，用于加强隔板的强度，减少隔板的声辐射，第三隔板135的形状与第二隔板133的形状基本一致，仅穿孔的数量及孔径不同。

可选的，壳体11的两端壁156分别为第一端盖和第二端盖，第一尾管14贯穿第一腔室112后从第一端盖穿出，第二端盖与第一端盖形状一致，且对称分布，第二尾管15贯穿第三腔室114和第四腔室116后从第二端盖穿出，第一端盖和第二端盖均向外侧凸设，增强壳体11的强度，同时增加第一腔室112和第四腔室116的容积。

图3为尾管连接剖视图，请参照图3所示。

在本实施例中，壳体11通过卷压成型方式，壳体11的两端通过焊接方式分别与第一端盖和第二端盖封堵连接，易于成型。第一尾管14包括相互连接的外管段152和内管段154，第二尾管15也包括相互连接的外管段152和内管段154。外管段152和内管段154在壳体11的端壁156处连接，且采用套接方式，外管段152和内管段154套接后穿设于端壁156的穿设孔中，最后采用焊接方式进行封堵，气流的上游部件均采用伸入下游部件中的形式连接，可以减小流动噪声风险，降低声音尖锐度。

可选的，第一尾管14和第二尾管15的外管段152均弯折90°，可以较好的降低流动噪声。

本实施例提供的消声器10采用大容积低频消声腔和具有弯折部的消声管12的结构形式，大大增强了低频段的消声性能，通过设置隔板及填充消声棉，增强了中高频消声性能，通过第一导流孔128将消声管12内腔和第三腔室114连通，使消声管12的第一直线段123内的气流流向第三腔室114，并充分发挥低频消声腔的消声能力，提升低频段消声性能，降低排气低转速轰鸣，提升动感声品质。

第一尾管14和第二尾管15设计为不同的直径，且第一尾管14的长度尺寸大于第二尾管15的长度尺寸，但第一尾管14的直径大于第二尾管15的直径，改善了左右两侧排气尾管声品质一致性，通过对等效尾管长度进行适当控制，使其驻波频率在150～300Hz区间，增强动感声品质。

可以理解的是，尾管的连接方式也可以应用于其他相似连接位置处。

本发明实施例1提供的消声器10具有的有益效果是：设计合理、结构简单，易于生产，不仅能够增强低频段的消声性能，还可以增强中高频的消声性能，降低排气低转速轰鸣，提升动感声品质。

实施例2

本发明实施例2提供了一种排气设备20，包括如实施例1提供的消声器10，排气设备20还包括前消声器21，前消声器21通过第一排气管路25与消声管12的一端连接，

图4为排气设备20的示意图，图5为图4中前消声器21的剖视图，请参考图4和图5所示，下面对前消声器21进行详细说明。

前消声器21包括外壳211、主消声管213以及两个前消隔板215，主消声管213为柱状结构，其穿设于外壳211的内腔中，且与第一排气管路25连通，两个前消隔板215间隔设置，且将主消声管213分隔为第一段221、第二段222以及第三段223。

其中，第一段221和第三段223均开设有第一连通孔224，第二段222开设有第二连通孔225，第一连通孔224的数量大于第二连通孔225的数量，第一连通孔224的孔径小于第二连通孔225的孔径。

两个前消隔板215将外壳211的内腔分隔为前消第一腔室226、前消第二腔室227以及前消第三腔室228，通过在主消声管213的第二段222上开设第二连通孔225的形式，既可以达到类似的声学效果，也能够降低排气背压，提升动力性能。

可选的，外壳211为纵截面为圆形薄壁的柱状结构，两端通过旋压工艺形成端锥，通过焊接方式与第一排气管路25连接，也就是说，第一排气管路25的两端均通过焊接方式分别与前消声器21和消声器10连接。

可以理解的是，外壳211的成形方式也可以采用其他方式，例如，分别采用外壳体和冲压端盖连接的形式，取代外壳211上旋压端锥形式。

可选的，前消第一腔室226用于中高频宽频带消声，且前消第一腔室226内设置吸音棉，前消第三腔室228内也设置有吸音棉，吸音棉采用纤维材料，相对于前消第一腔室226和前消第三腔室228，前消第二腔室227的容积小，且前消第一腔室226、前消第二腔室227以及前消第三腔室228均是用于中高频宽频带消声。

可选的，前消隔板215均采用不锈钢材质，前消隔板215上均开设有导气孔，且导气孔数量较多，孔径小，用于将相邻的两个腔室连通。前消声器21主要是针对中高频消声，使排气设备20噪声声压级适当，且带有动感声品质。

实施例3

本发明实施例3提供了一种具有动感声的排气系统30，包括如实施例2提供的排气设备20，具体说明如下：

图6为排气系统30的结构示意图，请参考图6所示。

该排气系统30包括前消声器21和排气热端31，排气热端31通过第二排气管路32与前消声器21远离消声器10的一端连接。其中，排气热端31内部设置有废气净化载体。第二排气管路32包括第一管路段324和第二管路段326，其中，第一管路段324与排气热端31通过法兰对328连接，且第一管路段324靠近排气热端31的一段为柔性装置，其具有减轻振动的效果。

可选的，第一管路段324和第二管路段326通过法兰对328连接，第二管路的一端通过焊接方式与法兰对328固定连接，另一端也通过焊接方式与前消声器21固定连接。

可以理解的是，法兰对328可以采用其他卡箍类的密封连接件代替，具体形式不做限制，但要满足固定连接且密封功能。

本发明是基于排气设备20、前消声器21以及排气热端31的设计集成上实现的，而非对排气歧管长度差异化，或者修改发动机点火控制策略的方式，在搭载增压发动机型的汽车上更能体现其优势及特点。当在汽车行驶过程中，发动机气缸内燃烧的废气经过排气歧管或者增压器后，进入本实施例提供的排气系统30，依次经过排气热端31、前消声器21以及消声器10后，最后通过第一尾管14和第二尾管15排放至大气中。

图7为频段划分及传递损失性能曲线图，请参照图7所示。其中，横坐标为频率，单位为Hz，纵坐标是对应频率下的传递损失，单位是分贝(dB)；一般情况下，对应频率的传递损失越大，消声作用越大，该频率噪声声压级越小。

其中，排气热端31及第一、第二排气管路32均存在一定的消声作用，气流通过前消声器21时，连通孔和穿孔依次连接各个相邻管路及腔室，形成的阻抗复合型消声器10，主要消减高频噪声及部分中低频噪声。气流通过消声器10时，各组件形成的消声单元主要消减低频成分、高频成分及部分中频成分。最终达到目标传递损失及目标声品质，使整体趋势如图7中的传递损失曲线B所示。

示例使用该设计优选结构计算得到的传递损失曲线C基本满足要求趋势线B，在频段区间R1存在较大的传递损失，在频段R2存在适当的传递损失，在频段区间R3存在较大的传递损失，从而达到减小主阶次能量，适当提高R2区间的谐次及半阶次能量，减小流动噪声等高频能量成分，从而达到声压级适当并带有动感声品质的效果。

图7中曲线D所示，因为在第一隔板131上增加了第一穿孔132，使曲线过渡平滑，在频段R1与R2交界频率位置，谷值升高，从而提高排气噪声线性度，改善排气声品质。

故本实施例提供的排气系统30能够适当控制排气噪声声压级并产生动感声品质，满足消费者的个性化需求，并使排气系统30噪声尖锐度低、背压低、左右两侧尾管口噪声声品质一致性高的优点。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例中的特征可以相互结合。

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

Claims (6)

1.一种消声器，其特征在于，包括壳体和消声管，所述消声管设置于所述壳体内且一端与壳体外部连通，另一端与所述壳体的内腔连通，所述消声管设置有弯折部；

所述弯折部包括依次连接的第一弧形段、第一直线段、第二弧形段以及第二直线段，所述壳体内设置有多个隔板，所述壳体的内腔被所述多个隔板分隔为第一腔室、第二腔室、第三腔室以及第四腔室；

所述第一弧形段位于所述第一腔室，所述第二弧形段位于所述第四腔室，所述第一弧形段远离所述第一直线段的一端和壳体外部连通，所述第二直线段远离所述第二弧形段的一端与所述第一腔室连通；

所述第一腔室的容积大于所述第四腔室的容积，所述第四腔室的容积分别大于所述第二腔室的容积和所述第三腔室的容积；

所述第一直线段包括导流部，所述导流部开设有连通所述消声管内腔和所述第三腔室的第一导流孔，所述第二弧形段开设有连通所述消声管内腔和所述第四腔室的第二导流孔；

所述第一导流孔的孔径大于所述第二导流孔的孔径，所述第一导流孔的数量大于所述第二导流孔的数量；

所述消声器还包括第一尾管和第二尾管，所述第一尾管穿设于所述第一腔室，将所述第二腔室与外界连通，所述第二尾管穿设于所述第四腔室和所述第三腔室，将所述第二腔室与外界连通，所述第一尾管的长度尺寸大于所述第二尾管的长度尺寸。

2.一种排气设备，其特征在于，包括权利要求1所述的消声器。

3.根据权利要求2所述的排气设备，其特征在于，所述排气设备还包括前消声器，所述前消声器通过第一排气管路与所述消声管的一端连接。

4.根据权利要求3所述的排气设备，其特征在于，所述前消声器包括外壳、主消声管以及两个前消隔板，所述主消声管穿设于所述外壳的内腔且与所述第一排气管路连通，两个所述前消隔板间隔设置，且将所述主消声管分隔为第一段、第二段以及第三段；

所述第一段和所述第三段均开设有第一连通孔，所述第二段开设有第二连通孔，所述第一连通孔的数量大于所述第二连通孔的数量，所述第一连通孔的孔径小于所述第二连通孔的孔径。

5.一种具有动感声的排气系统，其特征在于，包括权利要求2-4任意一项所述的排气设备。

6.根据权利要求5所述的排气系统，其特征在于，所述排气系统还包括排气热端和前消声器，所述排气热端通过第二排气管路与所述前消声器远离所述消声器的一端连接。