CN109973190A - 双排宽频消声器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双排宽频消声器，包括筒体、进气管和两个排气管，所述筒体内形成相对独立的一腔和二腔，所述两个排气管分别对应连通于所述一腔和二腔，所述进气管连通于一腔或二腔，所述一腔和二腔之间设有连通通道；所述二腔相对于一腔沿排气方向依次并列排列，所述进气管的出气口位于二腔内，所述一腔和二腔的的容积比为1:1‑1.5；该消声器具有双排气通道和双气流路径，可在不牺牲动力性能前提下，通过扩张、反射与干涉及共振多种方式，结合各管件与腔体结构设计消除宽频噪音，降低排气噪音更有效；通过适当调节双路径长度可使排气噪声中产生半阶次成分，让单缸机的排气声音产生双缸机的效果，有效提高摩托车的排气声品质；且布局紧凑，易加工制造。

Description

双排宽频消声器

技术领域

本发明涉及一种噪音处理装置，尤其涉及一种双排宽频消声器。

背景技术

消音器是一种能阻碍声音传播而容许气流通过的装置，是降低内燃机排气噪声的重要部件，其性能的好坏直接影响发动机噪声的大小，且对发动机的功率损耗、油耗、扭矩等性能都有较大影响。其中，扩张室式消音器因结构简单，消音频带宽，消音量高，易于加工制造，广泛用于摩托车的排气噪声控制。

现有技术中，摩托车普遍采用的消声器结构包括壳体、谐振器、尾管、由前向后依次设置于壳体内的一腔、二腔和三腔，发动机排出的废气一般是先经过一腔到二腔再折回一腔，最后经由三腔排出；多腔结构尤其是三腔以上结构的消音器结构复杂，气阻增大，动力损耗增加，且存在某些中低频的消音特性不佳问题；而单腔消音器主要存在某些频率的消音特性差、高频消音量非常小问题。

基于以上问题，本发明提供一种双排宽频消声器。该双排宽频消声器具有双排气通道，气流通道具有双路径，可在不牺牲动力性能前提下，通过扩张、反射与干涉及共振多种方式，结合各管件与腔体结构设计消除宽频噪音，有效的降低排气噪音；同时，通过适当调节双路径长度可使排气噪声中产生半阶次成分，让单缸机的排气声音产生双缸机的效果，有效提高摩托车的排气声品质，且结构紧凑，易于加工。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种双排宽频消声器，具有双排气通道，气流通道具有双路径，可在不牺牲动力性能前提下，通过扩张、反射与干涉及共振多种方式，结合各管件与腔体结构设计消除宽频噪音，有效的降低排气噪音；同时，通过适当调节双路径长度可使排气噪声中产生半阶次成分，让单缸机的排气声音产生双缸机的效果，有效提高摩托车的排气声品质，且结构紧凑，易于加工。

本发明的双排宽频消声器，包括筒体、进气管和两个排气管，所述筒体内形成相对独立的一腔和二腔，所述两个排气管分别对应连通于所述一腔和二腔，所述进气管连通于一腔或二腔，所述一腔和二腔之间设有连通通道；所述二腔相对于一腔沿排气方向依次并列排列，所述进气管的出气口位于二腔内，所述一腔和二腔的的容积比为1:1至1:1.5，优选为1:1.3；所述双排宽频消声器为后消音器，其前端连接有前消音器，气流经由前消音器的排气管进入该双排宽频消声器的进气管，进入二腔的气流噪音经扩张、反射与干涉消音处理后，一部分经由二腔的排气管排出，另一部分经由连通通道进入一腔进行共振消音及进一步的扩张、反射与干涉消音处理后排出；此处的宽频是指频率范围宽；此处的扩张、反射和干涉消音是指进入更大腔体后急速扩张的气流噪音声波碰到腔体界面及管界面上时会产生反射，当反射波与气流噪音声波间形成相位差尤其是形成180°的相位差时会产生干涉而相互抵消；此处的共振消音是指当气流声波的频率与腔体的固有频率相同时会产生共振现象，利于低频噪音的消除，这时振幅最大，摩擦损失最大，消声量也最大；该具有双气流路径及双排气口设计的双排宽频消声器，结构布局紧凑，利于在改善气流的噪音水平的同时，增加气流流程，增加气流的能量及摩擦阻力损失，尤其是第二气流通道的设计，利于改善高频处的声学性能，改善消音器的阻力特性，降低功率损失；同时，通过对一腔和二腔容积比的调节，尤其当该容积比为1:1.3时，更利于调节气流噪音的共振频率，实现宽频噪音的消除；所述双排宽频消声器为金属材料，如碳钢或不锈钢等，消音器的材质选择属于现有技术，在此不再赘述；所述双排宽频消声器各部件的连接属于现有技术，如焊接等，在此不再赘述；

进一步，所述排气管包括排气管I和排气管II；所述排气管I连通于二腔，所述排气管II穿过二腔连通于一腔；

进一步，所述进气管穿过一腔连通于二腔；所述一腔和二腔之间通过隔板分割且相对独立，穿过隔板设置有用于形成连通通道的连通管；所述一腔与二腔通过连通管连通；所述进气管经由二腔与排气管I连通构成第一气流通道，所述进气管先后经由二腔、连通管及一腔与排气管II连通构成第二气流通道；

所述进气管、连通管及排气管II的位置设计以利于工艺可行为宜；优选所述进气管及排气管II设置于连通管两侧，利于由进气管进入二腔干涉消音后的气流通过连通管进入一腔前不会过多地受到排气管II的阻隔，利于第二通道的气体流通，利于保证消音器的阻力特性及功率损耗；优选所述排气管I相对排气管II更靠近进气管侧，利于二腔内的气流经由排气管I排出时不会过多地受到排气管II的阻隔，利于第一通道的气体流通，进一步利于保证消音器的阻力特性及功率损耗；

进一步，所述筒体的横截面为圆形、椭圆形或方形；优选为圆形，结构简单，易于制造；

进一步，所述进气管在二腔的内插长度与二腔纵向长度之比为1:4至1:10，优选为1:4；内插管结构可改善中低频噪音的消声特性；噪音气流沿气流前进方向的声波与内腔界面及管界面上的反射波之间形成相位差产生干涉而相互抵消，尤其当进气管在二腔的内插长度为二腔轴向长度四分之一时，利于消除偶数倍波长的通过频率；由于噪音气流在进入径向截面积更大的二腔后急速扩张，导致部分气体在内部径向迅速扩散及碰撞，此时进气管内插长度越短，二腔轴向长度越大，越有利于气体的扩散与碰撞，在一定程度增加了气流的能量及摩擦阻力损失，利于宽频率噪音的消除，尤其利于某些中低频及高频噪音的消除；所述二腔的横截面积与进气管的横截面积之比大于5，优选为6.25；此处的二腔横截面积与进气管横截面积之比即为扩张比，扩张比增大利于气流声波的反射与干涉抵消，提高消音量，扩张比大于5时即可获得明显的消音量且利于气流的阻力特性；所述二腔纵向是指由一腔指向二腔的方向，所述横向是指垂直于进气管轴向的方向；

进一步，所述连通管在一腔的内插长度与一腔纵向长度之比为1:2至1:5，优选为1:4；所述连通管在二腔的内插长度与二腔纵向长度之比为1:2至1:5，优选为1:4；更利于二腔内未消除的气流噪音在一腔内的进一步反射和干扰吸收，增加相应频率的噪音消除量；同时利于调节气流的流程，增加气流的摩擦阻力损失，利于消除高频处噪音；连通管的横截面积设计以其与进气管及排气管II的布局工艺可行为前提即可；所述一腔和二腔纵向是指由一腔指向二腔的方向，下同；所述横向是指垂直于连通管轴向的方向；

进一步，所述排气管I内插长度与二腔纵向长度之比为1:2至1:3，优选2:5；该最佳比例下，更利于使流经第一通道的气流声波中较宽频率范围的噪音的消除，降低排气管I中的噪音通过量；优选排气管I在筒体外的长度为排气管I的内插长度的一半，进一步利于气流声波噪音的消除及消音器的结构紧凑布局；

进一步，所述排气管II在一腔的内插长度与一腔纵向长度之比为1:7至1:10，优选1:8.5；排气管的后置内插方式不易产生气流死角，利于一腔内气流噪音的进一步消除，降低了排气管II中的噪音通过量，由于声波通不过消音器，传不出去，从而达到消音目的；所述排气管II的横截面积设计以其与进气管及连通管的布局工艺可行为前提即可；

进一步，所述排气管I与排气管II均为异径管，所述异径管的大管径部分向内侧延伸，小管径部分向外穿过二腔尾端盖，所述小管径部分向大管径部分通过平滑的喇叭口形成过渡，且排气管I和排气管II的异径比例均为0.7-0.8，优选为0.78；喇叭口形状的平滑过渡设计，利于引导气流及使气流在管道的流动更为顺滑；排气管I和排气管II的异径比为异径管中小径跟大径的直径比例，当异径比为0.78时，更利于减小阻力使排气通畅及降低气流噪声；

进一步，所述排气管I与进气管沿横向错开设置，且错开间距占二腔在该错开方向上的横向尺寸的0.2至0.3，优选0.25；该最佳比例下更利于改善消音器高频传递损失及进一步利于宽频噪音的消除；所述错开距离为排气管I与进气管的轴心线间距；当排气管I与进气管的轴心线不平行时，更利于对高频处噪音的消除。

本发明的有益效果是：本发明的双排宽频消声器具有双排气通道，气流通道具有双路径，可在不牺牲动力性能的前提下，通过扩张、反射与干涉消音及共振消音多种方式，结合各管件与腔体结构设计，实现对宽频噪音的消除，更有效的降低排气噪音；同时通过对双路径长度的适当调节可以使排气噪声中产生半阶次的成份，让单缸机的排气声音产生双缸机的效果，有效提高摩托车的排气声品质；该双排宽频消声器布局紧凑，易加工制造。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明的透视结构示意图。

图1中，1-筒体，2-一腔，3-二腔，4-进气管，5-连通管，6-排气管，7-排气管。

具体实施方式

图1是本发明的透视结构示意图，如图所示：本实施例的一种双排宽频消声器，包括筒体1、进气管4和两个排气管，所述筒体1内形成相对独立的一腔2和二腔3，所述两个排气管分别对应连通于所述一腔2和二腔3，所述进气管4连通于一腔2或二腔3，所述一腔2和二腔3之间设有连通通道；所述二腔3相对于一腔2沿排气方向依次并列排列，所述进气管4的出气口位于二腔3内，所述一腔2和二腔3的的容积比为1:1至1:1.5，优选为1:1.3；所述双排宽频消声器为后消音器，其前端连接有前消音器，气流经由前消音器的排气管进入该双排宽频消声器的进气管4，进入二腔3的气流噪音经扩张、反射与干涉消音处理后，一部分经由二腔3的排气管排出，另一部分经由连通通道进入一腔2进行共振消音及进一步的扩张、反射与干涉消音处理后排出；此处的宽频是指频率范围宽；此处的扩张、反射和干涉消音是指进入更大腔体后急速扩张的气流噪音声波碰到腔体界面及管界面上时会产生反射，当反射波与气流噪音声波间形成相位差尤其是形成180°的相位差时会产生干涉而相互抵消；此处的共振消音是指当气流声波的频率与腔体的固有频率相同时会产生共振现象，利于低频噪音的消除，这时振幅最大，摩擦损失最大，消声量也最大；该具有双气流路径及双排气口设计的双排宽频消声器，结构布局紧凑，利于在改善气流的噪音水平的同时，增加气流流程，增加气流的能量及摩擦阻力损失，尤其是第二气流通道的设计，利于改善高频处的声学性能，改善消音器的阻力特性，降低功率损失；同时，腔体纵向长度为声波的四分之一波长奇数倍时，在这些频率上具有较好的消音效果；通过对一腔2和二腔3容积比的调节，尤其当该容积比为1:1.3时，更利于调节气流噪音的共振频率，实现宽频噪音的消除；所述双排宽频消声器为金属材料，如碳钢或不锈钢等，消音器的材质选择属于现有技术，在此不再赘述；所述双排宽频消声器各部件的连接属于现有技术，如焊接等，在此不再赘述。

本实施例中，所述排气管包括排气管I6和排气管II7；如图所示，所述排气管I6连通于二腔3，所述排气管II7穿过二腔3连通于一腔2；

本实施例中，所述进气管4穿过一腔2连通于二腔3；如图所示，所述一腔2和二腔3之间通过隔板分割且相对独立，穿过隔板设置有用于形成连通通道的连通管5；所述一腔2与二腔3通过连通管5连通；所述进气管4经由二腔3与排气管I6连通构成第一气流通道，所述进气管4先后经由二腔3、连通管5及一腔2与排气管II7连通构成第二气流通道。

所述进气管4、连通管5及排气管II7的位置设计以利于工艺可行为宜；优选所述进气管4及排气管II7设置于连通管5两侧，利于由进气管4进入二腔3干涉消音后的气流通过连通管5进入一腔2前不会过多地受到排气管II7的阻隔，利于第二通道的气体流通，利于保证消音器的阻力特性及功率损耗；优选所述排气管I6相对排气管II7更靠近进气管4侧，利于二腔3内的气流经由排气管I6排出时不会过多地受到排气管II7的阻隔，利于第一通道的气体流通，进一步利于保证消音器的阻力特性及功率损耗；

本实施例中，优选所述筒体1的横截面为圆形，结构简单，易于制造。

本实施例中，所述进气管4在二腔3的内插长度与二腔3轴向长度之比为1:4至1:10，优选为1:4；内插管结构可改善中低频噪音的消声特性；噪音气流沿气流前进方向的声波与内腔界面及管界面上的反射波之间形成相位差产生干涉而相互抵消，尤其当进气管4在二腔3的内插长度为二腔3轴向长度四分之一时，利于消除偶数倍波长的通过频率；由于噪音气流在进入径向截面积更大的二腔3后急速扩张，导致部分气体在内部径向迅速扩散及碰撞，此时进气管4内插长度越短，二腔3轴向长度越大，越有利于气体的扩散与碰撞，在一定程度增加了气流的能量及摩擦阻力损失，利于宽频率噪音的消除，尤其利于某些中低频及高频噪音的消除；所述二腔3的横截面积与进气管4的横截面积之比大于5，优选为6.25；此处的二腔3横截面积与进气管4横截面积之比即为扩张比，扩张比增大利于气流声波的反射与干涉抵消，提高消音量，扩张比大于5时即可获得明显的消音量且利于气流的阻力特性；所述横向是指垂直于进气管4轴向的方向。

本实施例中，所述连通管5在一腔2的内插长度与一腔2轴向长度之比为1:2至1:5，优选为1:4；所述连通管5在二腔3的内插长度与二腔3轴向长度之比为1:2至1:5，优选为1:4；更利于二腔3内未消除的气流噪音在一腔2内的进一步反射和干扰吸收，增加相应频率的噪音消除量；同时利于调节气流的流程，增加气流的摩擦阻力损失，利于消除高频处噪音；连通管5的横截面积设计以其与进气管4及排气管II7的布局工艺可行为前提即可；所述横向是指垂直于连通管5轴向的方向。

本实施例中，所述排气管I6内插长度与二腔3轴向长度之比为1:2至1:3，优选2:5；该最佳比例下，更利于使流经第一通道的气流声波中较宽频率范围的噪音的消除，降低排气管I6中的噪音通过量；优选排气管I6在筒体1外的长度为排气管I6的内插长度的一半，进一步利于气流声波噪音的消除及消音器的结构紧凑布局。

本实施例中，所述排气管II7在一腔2的内插长度与一腔2轴向长度之比为1:7至1:10，优选1:8.5；排气管的后置内插方式不易产生气流死角，利于一腔2内气流噪音的进一步消除，降低了排气管II7中的噪音通过量，由于声波通不过消音器，传不出去，从而达到消音目的；所述排气管II7的横截面积设计以其与进气管4及连通管5的布局工艺可行为前提即可。

本实施例中，如图所示，所述排气管I6与排气管II7均为异径管，所述异径管的大管径部分向内侧延伸，小管径部分向外穿过二腔3尾端盖，所述小管径部分向大管径部分通过平滑的喇叭口形成过渡，且排气管I6和排气管II7的异径比例均为0.7-0.8，优选为0.78；喇叭口形状的平滑过渡设计，利于引导气流及使气流在管道的流动更为顺滑；排气管I6和排气管II7的异径比为异径管中小径跟大径的直径比例，当异径比为0.78时，更利于减小阻力使排气通畅及降低气流噪声。

本实施例中，如图所示，所述排气管I6与进气管4沿横向错开设置，且错开间距占二腔3在该错开方向上的横向尺寸的0.2至0.3，优选0.25；该最佳比例下更利于改善消音器高频传递损失及进一步利于宽频噪音的消除；所述错开距离为排气管I6与进气管4的轴心线间距；当排气管I6与进气管4的轴心线不平行时，更利于对高频处噪音的消除。

本实施例中，如图所示，进气管4在入口处采用弯曲设计，利于消音器结构的紧凑布局。

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，可以对本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 (10)

1.一种双排宽频消声器，其特征在于：包括筒体、进气管和两个排气管，所述筒体内形成相对独立的一腔和二腔，所述两个排气管分别对应连通于所述一腔和二腔，所述进气管连通于一腔或二腔，所述一腔和二腔之间设有连通通道；所述二腔相对于一腔沿排气方向依次并列排列，所述进气管的出气口位于二腔内，所述一腔和二腔的的容积比为1:1至1:1.5。

2.根据权利要求1所述的双排宽频消声器，其特征在于：所述排气管包括排气管I和排气管II；所述排气管I连通于二腔，所述排气管II穿过二腔连通于一腔。

3.根据权利要求2所述的双排宽频消声器，其特征在于：所述进气管穿过一腔连通于二腔；所述一腔和二腔之间通过隔板分割且相对独立，穿过隔板设置有用于形成连通通道的连通管。

4.根据权利要求1所述的双排宽频消声器，其特征在于：所述筒体的横截面为圆形、椭圆形或方形。

5.根据权利要求3所述的双排宽频消声器，其特征在于：所述进气管在二腔的内插长度与二腔纵向长度之比为1:4至1:10；所述二腔的横截面积与进气管的横截面积之比大于5。

6.根据权利要求3所述的双排宽频消声器，其特征在于：所述连通管在一腔的内插长度与一腔纵向长度之比为1:2至1:5；所述连通管在二腔的内插长度与二腔纵向长度之比为1:2至1:5。

7.根据权利要求3所述的双排宽频消声器，其特征在于：所述排气管I内插长度与二腔纵向长度之比为1:2至1:3。

8.根据权利要求3所述的双排宽频消声器，其特征在于：所述排气管II在一腔的内插长度与一腔纵向长度之比为1:7至1:10。

9.根据权利要求3所述的双排宽频消声器，其特征在于：所述排气管I与排气管II均为异径管，所述异径管的大管径部分向内侧延伸，小管径部分向外穿过二腔尾端盖，所述小管径部分向大管径部分通过平滑的喇叭口形成过渡，且排气管I和排气管II的异径比例均为0.7至0.8。

10.根据权利要求3所述的双排宽频消声器，其特征在于：所述排气管I与进气管沿横向错开设置，且错开间距占二腔在该错开方向上的横向尺寸的0.2至0.3。