CN111485974B - 消音器 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种能够减小出口管处的驻波的声压并同时能够抑制气流声产生的消音器。本公开的一个方面的消音器具有壳体、出口管、以及覆盖出口管的盖罩。出口管包括在壳体内开口的出口端部、以及在出口管的外周面形成的至少一个连通孔。盖罩包括配置成在出口管的径向上与至少一个连通孔重叠的壁部、以及使至少一个连通孔和壳体的内部空间连通的开口部。

Description

消音器

技术领域

本公开涉及消音器。

背景技术

在内燃机的排气系统中，已知有用于使导入到壳体内的排气气体从出口管排放到壳体外的消音器(参照日本特开平9-273423号公报)。

发明内容

上述消音器中，由于在出口管产生驻波，而使得共鸣声增大。于是，通过在出口管的外周面设置孔而能够实现减小驻波的声压。

然而，如果将孔设置在出口管的外周面，则排气气体会从该孔流入出口管内。由此使得出口管内的排气气体的主流和经由孔的支流产生碰撞，从而会产生气流声。

本公开的一个方面优选提供一种能够减小出口管处的驻波的声压并同时能够抑制气流声产生的消音器。

本公开的一个方面涉及一种消音器，其具有：壳体；入口管，入口管构造成向壳体内导入排气气体；出口管，出口管构造成从壳体内排放排气气体；以及盖罩，盖罩覆盖出口管的外周面的至少一部分。出口管包括出口端部和至少一个连通孔，出口端部在壳体内开口，至少一个连通孔形成在出口管的外周面。盖罩包括壁部和开口部，壁部配置成在出口管的径向上与至少一个连通孔重叠，开口部使至少一个连通孔和壳体的内部空间连通。

根据如上结构，通过具有壁部和开口部的盖罩而能够增加从连通孔向出口管内流动的支流的流路长度。因此，能够使支流中的排气气体的流速小于从出口端部向出口管内流动的主流中的排气气体的流速。由此，在利用连通孔减小出口管处的驻波的声压的同时，抑制支流和主流在出口管内汇流时产生气流声的情况。

本公开的一个方面中，至少一个连通孔的面积的总和可以小于出口端部的开口面积。根据如上结构，从出口端部向出口管内流动的排气气体的流量大于从连通孔向出口管内流动的排气气体的流量。因此，使得支流的流速变小，从而更合理地发挥抑制气流声产生的效果。

本公开的一个方面中，入口管可以具有在壳体内开口的入口端部。盖罩的开口部可以配置在以下位置，即，偏离于从入口端部趋向出口端部的排气气体的主流路的位置。根据如上结构，从入口端部排出的排气气体不易被直接供给到盖罩的开口部。因此，能够抑制在盖罩的开口部处产生气流声。

本公开的一个方面中，盖罩的开口部可以包含设置在盖罩上的至少一个辅助连通孔。根据如上结构，能够易于调整盖罩的开口部处的排气气体的流量。

本公开的一个方面中，至少一个辅助连通孔可以设置在以下位置，即，在出口管的周向和中心轴向中的至少一个方向上与至少一个连通孔错开的位置。根据如上结构，能够更合理地抑制在盖罩的开口部处产生气流声。

本公开的一个方面中，盖罩可以是配置在出口管外侧的圆筒体。根据如上结构，易于形成安装有盖罩的出口管。因此，能够提高消音器的生产率。

本公开的一个方面中，至少一个辅助连通孔可以配置在隔着包含出口管的中心轴的假想平面而与至少一个连通孔相反的一侧。根据如上结构，由于从盖罩的辅助连通孔至出口管的连通孔的距离增大，因此，能够进一步减小支流中的排气气体的流速。从而促进对气流声产生的抑制效果。

本公开的一个方面中，盖罩可以覆盖出口管的外周面中的在出口管周向上的一部分。根据如上结构，能够将盖罩的尺寸限制到所需的最小限度。从而能够削减消音器的材料成本。

本公开的一个方面中，盖罩可以具有构造成向开口部引导排气气体的引导部。根据如上结构，排气气体易于向盖罩的开口部聚集，从而抑制排气气体在壳体内的扩散(即产生紊流)。因此，会促进对气流声产生的抑制效果。

本公开的一个方面中，开口部可以包含开放端部，开放端部与出口管的外周面隔开一定距离而配置，并且开放端部构造成向壁部与出口管的外周面之间导入排气气体。根据如上结构，能够减少如利用焊接将盖罩固定于出口管的作业的工时。从而提高消音器的生产率。

附图说明

图1A是示出实施方式的消音器的内部构造的示意图。

图1B是图1A的IB-IB线处的示意性剖视图。

图2是示出不同于图1A的实施方式的消音器的内部构造的示意图。

图3A是示出不同于图1A的实施方式的消音器的内部构造的示意图。

图3B是图3A的IIIB-IIIB线处的示意性局部剖视图。

图4A是示出不同于图1A以及图3A的实施方式的消音器的内部构造的示意图。

图4B是图4A的IVB-IVB线处的示意性局部剖视图。

图5A是示出不同于图1A、图3A以及图4A的实施方式的消音器的内部构造的示意图。

图5B是图5A的VB-VB线处的示意性局部剖视图。

具体实施方式

以下参照附图对本公开所例示的实施方式进行说明。

[1.第1实施方式]

[1-1.结构]

图1A示出的消音器1配置在内燃机的排气气体流路上。消音器1具有壳体2、入口管3、出口管4、盖罩5、以及多个隔板6。

作为应用消音器1的内燃机无特别限定，可以列举在如汽车、铁路、船舶、工程作业等輸送机器以及在发电设备等中用于驱动或用于发电而使用的内燃机。

<壳体>

壳体2具有配置着入口管3的一部分和出口管4的一部分的内部空间。

在本实施方式中，壳体2是有底的筒状体。入口管3插通壳体2的第1底壁2A。出口管4插通壳体2的第2底壁2B。壳体2的内部空间除了被入口管3以及出口管4的插通的部分以外均被密闭。

在本实施方式中，如图1B所示，壳体2具有椭圆形的截面。此外，壳体2以使得椭圆形的长轴与水平方向平行的朝向设置在汽车等交通工具中。不过，壳体2的设置方向不限于上述朝向。而且，壳体2的截面形状也不限于椭圆形。

<入口管>

入口管3构造成向壳体2内导入排气气体G。入口管3包括在壳体2的外部开口的第1入口端部3A、以及在壳体2内开口的第2入口端部3B。

在第1入口端部3A连接有排气管，该排气管位于内燃机的排气气体流路中的比消音器1靠上游的位置。从第2入口端部3B向壳体2内供给排气气体G。在本实施方式中，入口管3是以与壳体2的中心轴平行的方式延伸的直管。入口管3构造成使得排气气体G沿着与壳体2的中心轴平行的方向(也就是设置有消音器1的交通工具的前后方向)排放。

<出口管>

出口管4构造成从壳体2内排放排气气体G。出口管4包括在壳体2内开口的第1出口端部4A、在壳体2的外部开口的第2出口端部4B、以及在出口管4的外周面形成的至少一个连通孔4C(参照图1B)。

在第2出口端部4B连接有排气管，该排气管位于内燃机的排气气体流路中的比消音器1靠下游的位置。排气气体G从第2出口端部4B向壳体2的外部排放。在本实施方式中，出口管4是以与壳体2的中心轴平行的方式延伸的直管。即，出口管4配置成使得出口管4与入口管3彼此的中心轴平行。此外，出口管4与入口管3在上下方向上的位置无特别限定，也可以彼此在上下方向上错开配置。

此外，在本实施方式中，第1出口端部4A配置在以下位置，即，在出口管4的径向(也就是左右方向)上与入口管3重叠的位置。此外，入口管3的第2入口端部3B配置在以下位置，即，在出口管4的径向(也就是左右方向)上与出口管4重叠的位置。

因此，排气气体G在从第2入口端部3B朝第2底壁2B排出后，会与入口管3内的气流呈180°反向地朝第1底壁2A流动。然后，排气气体G从第1出口端部4A流入出口管4内，因此，会再次朝着第2底壁2B而流动于出口管4内。通过如上所述的排气气体G的流动而形成从第2入口端部3B趋向第1出口端部4A的排气气体G的主流路F。

如图1B所示，连通孔4C在径向上贯穿出口管4。在本实施方式中，在出口管4中的处在第1消音空间的部分形成连通孔4C，其中，第1消音空间中配置着入口管3的第2入口端部3B。不过，也可以在出口管4中的处在除第1消音空间以外的消音空间的部分形成连通孔4C。连通孔4C是为了实现减小出口管4处的驻波的声压而设置的。

在本实施方式中，连通孔4C配置在出口管4的外周面中以下区域，即，当将出口管4设置在汽车等交通工具中时处于下侧(即，能够从出口管4的下方目视确认)的区域。由此，例如，当内燃机停止运转时等，能够从连通孔4C排出在出口管4内由排气气体产生的冷凝水。即，能够减少冷凝水在出口管4内的滞留，从而能够抑制因冷凝水的流入而导致内燃机产生故障或消音器1的下游侧处的管道堵塞。不过，形成连通孔4C的区域不限于上述区域。

连通孔4C的形状无特别限定，可以形成为圆形、多边形等。不过，连通孔4C的面积总和小于第1出口端部4A的开口面积。连通孔4C的面积被调整成，使得驻波的波节形成在出口管4中的形成有连通孔4C的位置处。

<盖罩>

盖罩5覆盖出口管4的外周面的一部分。在本实施方式中，盖罩5是以与出口管4成为同心轴状的方式配置在出口管4外侧的圆筒体。盖罩5的内径大于出口管4的外径。

本实施方式的盖罩5的两个端部被缩径并且通过例如焊接而固定在出口管4的外周面上。在盖罩5的内周面与出口管4的外周面之间形成有与出口管4的连通孔4C连通的空隙S。

如图1B所示，盖罩5包括配置成在出口管4的径向上与连通孔4C重叠的壁部51、使连通孔4C与壳体2的内部空间连通的开口部52、以及构造成向开口部52引导排气气体G的引导部53。

壁部51由盖罩5中的未形成有后述的辅助连通孔52A的部分构成。壁部51配置成无法从出口管4的径向外侧目视确认到连通孔4C。换言之，壁部51配置成阻挡排气气体G从主流路F向连通孔4C流动。

本实施方式的开口部52包含设置在盖罩5的至少一个辅助连通孔52A。辅助连通孔52A在厚度方向上贯穿盖罩5。辅助连通孔52A使壳体2的内部空间和空隙S连通。换言之，排气气体G能够仅经由辅助连通孔52A而流入空隙S内。

开口部52配置在以下位置，即，偏离于从第2入口端部3B趋向第1出口端部4A的排气气体G的主流路F的位置(即，不与流动于主流路F的排气气体G的气流相向的位置，或者不与第2入口端部3B相向的位置)。即，构成开口部52的辅助连通孔52A配置在使得从第2入口端部3B排出的排气气体G的气流不会碰撞到辅助连通孔52A的位置。

在本实施方式中，辅助连通孔52A配置在隔着包含出口管4的中心轴P的假想平面A而与连通孔4C相反的一侧。具体而言，各辅助连通孔52A配置在隔着中心轴P与连通孔4C相向的位置(即，绕中心轴P旋转180°的位置)。不过，辅助连通孔52A的数量和连通孔4C的数量也可以不一致。

此外，辅助连通孔52A只要设置在以下位置即可，即，在出口管4的周向和中心轴向中的至少一个方向上与连通孔4C错开的位置。因此，辅助连通孔52A可以在出口管4的中心轴向上与连通孔4C错开。

在本实施方式中，引导部53由设置有辅助连通孔52A的圆筒体的一部分构成。即，引导部53以在出口管4的周向上与形成有辅助连通孔52A的部分相连续的方式而弯曲。因此，引导部53发挥向辅助连通孔52A引导排气气体G的功能。

<隔板>

隔板6是将壳体2的内部划分成多个空间的板状部件。虽然未进行图示，不过在各隔板6形成有使得排气气体G在隔板的厚度方向上流通的开口。壳体2内部的多个空间通过该开口而连通。

在本实施方式中，入口管3和出口管4分别以贯穿多个隔板6的方式而配置。此外，如图2所示，盖罩5也可以以贯穿至少一个隔板6的方式而配置。

[1-2.作用]

在消音器1中，从入口管3排放到壳体2内的排气气体G沿着主流路F朝出口管4的第1出口端部4A流动。

另一方面，排气气体G的一部分从主流路F分支，并沿着从开口部52经由出口管4的连通孔4C的支流路F1而从出口管4的连通孔4C流入出口管4的内部。这是由于出口管4的内部的压力小于出口管4的外部(即，壳体2的内部空间)压力的缘故。

在消音器1中，盖罩5的壁部51以与连通孔4C重叠的方式而配置。因此，趋向连通孔4C的排气气体G会沿着壁部51以及引导部53绕行至盖罩5的辅助连通孔52A，并从辅助连通孔52A进入出口管4与盖罩5之间的空隙S。进入空隙S的排气气体G在沿着出口管4的外周面流动后到达连通孔4C。

由于排气气体G以如上方式沿着支流路F1从连通孔4C向出口管4的内部流动，因此，支流中的排气气体G的流速相对于主流中的排气气体G的流速被大幅度减小。

[1-3.效果]

根据以上详述的实施方式，可获得以下效果。

(1a)在出口管4内形成连续的驻波，该连续的驻波及至比第1出口端部4A靠下游的排气系统(例如尾管的下游端)。通过在出口管4形成连通孔4C来抑制连通孔4C附近处的出口管4的内部压力。因此，能够减小驻波的声压。

(1b)通过具有壁部51和开口部52的盖罩5而能够增加从连通孔4C向出口管4内流动的支流的流路长度。因此，能够使支流中的排气气体G的流速小于从第1出口端部4A向出口管4内流动的主流中的排气气体G的流速。由此，在利用连通孔4C减小出口管4处的驻波的声压的同时，抑制支流和主流在出口管4内汇流时产生气流声的情况。

(1c)连通孔4C的面积总和小于第1出口端部4A的开口面积，由此，使得从第1出口端部4A向出口管4内流动的排气气体G的流量大于从连通孔4C向出口管4内流动的排气气体G的流量。因此，使得支流的流速变小，从而更合理地发挥抑制气流声产生的效果。

(1d)盖罩5的开口部52配置在偏离于排气气体G的主流路F的位置，由此，使得从第2入口端部3B排出的排气气体G不易被直接供给到盖罩5的开口部52。因此，能够抑制在盖罩5的开口部52处产生气流声。

(1e)盖罩5的开口部52包含辅助连通孔52A，由此，能够易于调整盖罩5的开口部52处的排气气体G的流量。并且，通过设置多个辅助连通孔52A，更易于调整排气气体G的流量。

(1f)盖罩5是配置在出口管4外侧的圆筒体，由此，易于形成安装有盖罩5的出口管4。从而能够提高消音器1的生产率。

(1g)辅助连通孔52A配置在连通孔4C的相反侧，由此，使从辅助连通孔52A至连通孔4C的距离增大，从而能够进一步减小支流中的排气气体G的流速。因此会促进对气流声产生的抑制效果。

(1h)引导部53向辅助连通孔52A引导排气气体G，由此，使得排气气体G易于向盖罩5的开口部52聚集，从而抑制排气气体G在壳体2内的扩散(即产生紊流)。因此会促进对气流声产生的抑制效果。

[2.第2实施方式]

[2-1.结构]

图3A示出的消音器11具有壳体2、入口管3、出口管4、盖罩15、以及多个隔板6。壳体2、入口管3、出口管4以及多个隔板6与图1A的消音器1相同，因此省略说明。

如图3B所示，本实施方式的盖罩15与图1A的盖罩5相同，也包括配置成在出口管4的径向上与至少一个连通孔4C重叠的壁部151、使连通孔4C与壳体2的内部空间连通的开口部152、以及构造成向开口部152引导排气气体G的引导部153。此外，开口部152包含设置在盖罩15上的至少一个辅助连通孔152A。

盖罩15覆盖出口管4的外周面中的于出口管4的周向上的一部分。具体而言，盖罩15具有圆筒的一部分和脚部154，圆筒的一部分包含与出口管4的外周面相向配置的壁部151、开口部152和引导部153，脚部154使该圆筒的一部分固定于出口管4。脚部154通过例如焊接而固定在出口管4的外周面上。

由脚部154将壁部151、开口部152、以及引导部153保持在与出口管4的外周面分开的位置。此外，脚部154与壁部151、开口部152以及引导部153一起界定出出口管4与盖罩15之间的空隙S。空隙S的与出口管4的中心轴垂直的截面为扇形。

[2-2.效果]

根据以上详述的实施方式，可获得以下效果。

(2a)将盖罩15形成为仅覆盖出口管4的于周向上的一部分的形状，由此，能够将盖罩15的尺寸限制到所需的最小限度。从而能够削减消音器11的材料成本。

[3.第3实施方式]

[3-1.结构]

图4A示出的消音器21具有壳体2、入口管3、出口管4、盖罩25、以及多个隔板6。壳体2、入口管3、出口管4以及多个隔板6与图1A的消音器1相同，因此省略说明。

本实施方式的盖罩25与图1A的盖罩5相同，也包括配置成在出口管4的径向上与连通孔4C重叠的壁部251、以及使连通孔4C与壳体2的内部空间连通的开口部252。此外，盖罩25是以与出口管4成为同心轴状的方式配置在出口管4外侧的圆筒体。

盖罩25的开口部252包含开放端部252A，开放端部252A与出口管4的外周面隔开一定距离而配置并且构造成向壁部251与出口管4的外周面之间导入排气气体G。

如图4A所示，即，盖罩25的靠近壳体2的第2底壁2B的端部通过固定于出口管4的外周面而被封闭，而盖罩25的靠近第1底壁2A的端部成为开放端部252A。

在消音器21中，排气气体G形成从开放端部252A流入盖罩25的内周面与出口管4的外周面之间的空隙S，并从连通孔4C向出口管4的内部流动的支流。

[3-2.效果]

根据以上详述的实施方式，可获得以下效果。

(3a)由于无需进行将盖罩25的一端固定于出口管4的作业，因此，能够减少如利用焊接将盖罩25固定于出口管4的作业的工时。从而提高消音器21的生产率。

[4.其他实施方式]

以上对本公开的实施方式进行了说明，不过本公开不限于上述实施方式，能够以各种方式加以实施。

(4a)在上述实施方式的消音器中，入口管无需一定要沿着与出口管的中心轴平行的方向排放排气气体。例如图5A以及图5B的消音器31所示，入口管33也可以沿着与出口管4的中心轴相交的方向(具体而言，为出口管4的周向)排放排气气体G。

在消音器31中，入口管33包括在壳体2的外部开口的第1入口端部(省略图示)、以及在壳体2内开口的第2入口端部33B。入口管33在周向上贯穿壳体2。

消音器31的盖罩5与图1的消音器的盖罩5相同。如图5B所示，在消音器31中，从第2入口端部33B趋向第1出口端部4A的排气气体G的主流路F形成为环绕盖罩5外侧的路径。排气气体G的一部分形成从辅助连通孔52A流入盖罩5的内部，并从连通孔4C流入出口管4的内部的支流。

(4b)在上述实施方式的消音器中，盖罩的开口部优选配置在以下位置，即，偏离于从第2入口端部趋向第1出口端部的排气气体的主流路的位置，不过，盖罩的开口部未必一定要配置在偏离于排气气体的主流路的位置。例如，盖罩的开口部也可以配置在与第2入口端部相向的位置。

(4c)上述实施方式的消音器1中，辅助连通孔52A未必一定要配置在连通孔4C的相反侧。例如，在消音器1中，辅助连通孔52A也可以沿着周向以间隔有连通孔4C的方式而配置。

(4d)上述实施方式的消音器中，盖罩的开口部除了图1A或图2示出的辅助连通孔以外还可以包含图4A示出的开放端部。即，盖罩可以具有由辅助连通孔和开放端部组合而成的开口部。

(4e)可以由多个构成元素分担上述各实施方式中的一个构成元素所具有的功能，或将多个构成元素所具有的功能统合于一个构成元素。此外，可以省略上述各实施方式的构成的一部分。此外，可以将上述各实施方式的构成的至少一部分添加到上述其他实施方式的构成中，也可以将上述各实施方式的构成的至少一部分与上述其他实施方式的构成进行置换等。此外，由记载在专利权利要求中的语句所确定的技术思想所包含的各种方式均为本公开的实施方式。

Claims (8)

1.一种消音器，其特征在于，具有：

壳体；

入口管，所述入口管构造成向所述壳体内导入排气气体；

出口管，所述出口管构造成从所述壳体内排放所述排气气体；以及

盖罩，所述盖罩覆盖所述出口管的外周面的至少一部分，并且

所述出口管包括出口端部和至少一个连通孔，所述出口端部在所述壳体内开口，所述至少一个连通孔形成在所述出口管的外周面，

所述盖罩包括壁部和开口部，所述壁部配置成在所述出口管的径向上与所述至少一个连通孔重叠，所述开口部使所述至少一个连通孔与所述壳体的内部空间连通,

所述盖罩的所述开口部包含设置在所述盖罩上的至少一个辅助连通孔，

所述至少一个辅助连通孔设置在以下位置，即，在所述出口管的中心轴向上与所述至少一个连通孔在相同的位置且在所述出口管的周向上与所述至少一个连通孔错开的位置。

2.根据权利要求1所述的消音器，其特征在于，

所述至少一个连通孔的面积的总和小于所述出口端部的开口面。

3.根据权利要求1所述的消音器，其特征在于，

所述入口管具有在所述壳体内开口的入口端部，

所述盖罩的所述开口部配置在以下位置，即，偏离于从所述入口端部趋向所述出口端部的所述排气气体的主流路的位置。

4.根据权利要求1所述的消音器，其特征在于，

所述盖罩是配置在所述出口管外侧的圆筒体。

5.根据权利要求4所述的消音器，其特征在于，

所述至少一个辅助连通孔配置在隔着包含所述出口管的中心轴的假想平面而与所述至少一个连通孔相反的一侧。

6.根据权利要求1所述的消音器，其特征在于，

所述盖罩覆盖所述出口管的外周面中的在所述出口管的周向上的一部分。

7.根据权利要求1所述的消音器，其特征在于，

所述盖罩具有构造成向所述开口部引导所述排气气体的引导部。

8.根据权利要求1所述的消音器，其特征在于，

所述开口部包含开放端部，所述开放端部与所述出口管的外周面隔开一定距离而配置，并构造成向所述壁部与所述出口管的外周面之间导入所述排气气体。

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