CN111520221B - 尾管 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种能够在排出口处获得消音效果的尾管。本公开一个技术方案的尾管具有：内管，该内管具有构造成供排气气体排放的排出口；外管，该外管被设置成通过包围内管的外周面而在外管与内管之间形成间隙，并且，该外管的在排气气体的流动方向上的上游端被封闭；以及至少一个连通孔，该至少一个连通孔使内管的内部与间隙连通。

Description

尾管

技术领域

本公开涉及尾管。

背景技术

在内燃机的排气系统中，已知有一种尾管，为了提高排气效率，该尾管朝向排气口而扩径，并且在该尾管的周壁上螺旋状地形成有凹凸槽(参照日本实用新型登录第3021165号公报)。

在该尾管中，排气流因凹凸槽而扭曲，由此，排气流的流速增加。其结果为，排气效率得以提高。

发明内容

在排气系统的尾管中，会因排气气体向大气排放时的气流而产生噪音。在上述尾管中，通过上述作用虽然使排气效率得以提高，却不能实现降低噪音的效果。

本公开的一个方面优选提供一种能够在排出口处获得消音效果的尾管。

本公开的一个技术方案的尾管具有：内管，该内管具有构造成供排气气体排放的排出口；外管，该外管被设置成通过包围内管的外周面而在外管与内管之间形成间隙，并且，该外管的在排气气体的流动方向上的上游端被封闭；以及至少一个连通孔，该至少一个连通孔使内管的内部与间隙连通。

根据上述构造，与内管的内部连通的且位于外管内侧的间隙作为共振室而发挥功能。其结果为，通过该间隙中的共振效果而在排出口处获得了消音效果。

在本公开的一技术方案中，内管可以具有朝向排出口而扩径的扩径部。根据上述构造，通过扩径部而使得排气气体的流速得以降低。其结果为，排气气体易于在短时间内均匀地混合到大气中，从而降低了气流噪音。

在本公开的一技术方案中，扩径部可以包括具有第1锥角的平缓扩径部；以及具有第2锥角的急剧扩径部，其中，第2锥角的角度大于第1锥角的角度。根据上述构造，通过急剧扩径部以及平缓扩径部而使得排气气体在尾管的圆周方向上的流速产生变化。即，沿着平缓扩径部排放的排气气体比沿着急剧扩径部排放的排气气体更容易向径向外侧扩散。因此，从排出口排放的排气气体的流速分布呈椭圆形，其中，流速分布中沿着平缓扩径部的部分处于椭圆形的长轴方向上。因此，排气气体与大气接触的面积增加，排气气体易于在短时间内均匀地混合到大气中。其结果为，可促进降低气流噪声。

在本公开的一技术方案中，至少一个连通孔可以设置在急剧扩径部。根据上述构造，使得排气气体不易碰撞到连通孔的边缘部分，从而减少了排气气体从内管的内周面的剥离。因此，在内管的内周面上不易产生排气气体的紊流，从而抑制了排气气体通过连通孔时产生的气流声(即啸声)。

在本公开的一技术方案中，至少一个连通孔在内管的周向上的宽度可以沿着排气气体的流动方向而变化。根据上述构造，与周向上的宽度不变的连通孔相比，减少了排气气体与连通孔的边缘部分碰撞的面积。其结果为，减少了排气气体从内管的内周面的剥离，从而可抑制了在连通孔处产生气流声。

在本公开的一技术方案中，外管的在排气气体的流动方向上的下游端可以被封闭。根据上述构造，外管内侧的间隙成为密闭空间，由此，形成亥姆霍兹共振器。因此，排出口处的消音效果得以提高。

在本公开的一技术方案中，外管的在排气气体的流动方向上的下游端可以呈开口状态以使间隙与外管的外部连通。根据上述构造，从外管排出的缓慢流动的排气气体覆盖从内管排出的快速流动的排气气体的外侧，并且在缓慢流动的排气气体的外侧还存在有大气，因此，外侧的排气气体的流速逐渐降低，从而不易产生紊流。其结果为，能够降低由于紊流产生的气流声。

附图说明

图1A是实施方式的尾管的示意性俯视图。

图1B是图1A的尾管的示意性侧视图。

图2是沿图1A中II-II线的示意性局部剖视图。

图3是示出连通孔的形状的示例的示意图。

图4是与图1A不同的实施方式的尾管的示意性局部剖视图。

图5是与图1A以及图4不同的实施方式的尾管的示意性俯视图。

图6是与图1A、图4以及图5不同的实施方式的尾管的示意性俯视图。

具体实施方式

以下参照附图说明本公开的示例性实施方式。

[1.第1实施方式]

[1-1.结构]

图1A和图1B所示的尾管1设置在内燃机的排气气体流路的末端。尾管1使从内燃机排出的排气气体排放到大气中。尾管1具有内管2、外管3以及多个连通孔4A、4B。

作为应用尾管1的内燃机没有特别的限定，可以列举在如汽车、铁路、船舶、工程作业等輸送机器以及发电设备等中用于驱动或用于发电而使用的内燃机。

<内管>

内管2是供排气气体G通过其内部的由金属制成的管。内管2具有用于向内管2供给排气G的供给口21、用于排放已通过内管2内部的排气气体G的排出口22、以及朝向排出口22而扩径的扩径部23。

扩径部23包括具有第1锥角的平缓扩径部24、以及具有第2锥角的两个急剧扩径部25A、25B，其中，第2锥角的角度大于第1锥角的角度。此外，扩径部23可以具有一个或者三个以上的急剧扩径部。第1锥角是平缓扩径部24的表面与内管2的中心轴之间形成的角度，而第2锥角是急剧扩径部25A、25B的表面与内管2的中心轴之间形成的角度。第1锥角为锐角。第2锥角为锐角或者直角，优选为锐角。

平缓扩径部24是在由后述的外管3覆盖的区域内以恒定的第一锥角而扩径的部位。此外，平缓扩径部24可以具有其弯曲程度随着趋向排出口22而逐渐增加的形状，例如，可以呈喇叭状。平缓扩径部24设置在内管2的周向中的以下区域的整体范围上，即，未形成有后述的急剧扩径部25A、25B以及平直部26A、26B的区域。

急剧扩径部25A、25B设置在内管2的周向上的一部分处。急剧扩径部25A、25B在内管2的轴向上不与平缓扩径部24重叠。即，在急剧扩径部25A、25B的上游侧以及下游侧没有形成平缓扩径部24。

在本实施方式中，急剧扩径部25A、25B设置在于内管2的周向上与平缓扩径部24重叠的位置处。此外，急剧扩径部25A、25B设置成使得其上游端(即，扩径的起始端)与平缓扩径部24的上游端重叠。

急剧扩径部25A、25B的下游侧分别设置有具有恒定内径的平直部26A、26B。平直部26A、26B在内管2的周向上的宽度随着趋向排出口22而逐渐减小。此外，平直部26A、26B在内管2的周向上的宽度也可以是恒定的。

在本实施方式中，急剧扩径部25A和急剧扩径部25B设置在于内管2的径向上彼此相对的位置(即，在内管2的周向上旋转了180°的位置)。不过，急剧扩径部25A和急剧扩径部25B并非一定要设置在如上所述的彼此相对的位置。

<外管>

外管3是由金属制成的管，并且外管3以包围内管2的外周面的方式设置在内管2的外侧。

外管3的除了上游端31以外的部分的内径可以是内管2的除了扩径部23以外的部分(即，外径恒定的部分)处的外径的1.15倍以上且1.5倍以下。

如图2所示，外管3以如下的方式设置，即，通过包围内管2的外周面而在外管3与内管2之间形成间隙S。外管3的在排气气体G的流动方向上的上游端31处以及下游端32处均被封闭。

具体而言，外管3的上游端31朝向轴向外侧而缩径。上游端31在整个周向上通过例如焊接而固定在内管2的比扩径部23靠上游侧的部分处。

另一方面，外管3的下游端32在整个周向上通过例如焊接而固定在内管2的平缓扩径部24以及平直部26A、26B的下游端(即，形成排出口22的端部)处。此外，外管3与内管2的平直部26A、26B的外周面相抵接。外管3中的除了上游端31以外的部分具有恒定的直径。

外管3的垂直于其轴向的截面形状可以不是正圆。此外，在本实施方式中，外管3的下游端32处的开口在内管2的轴向上与内管2的排出口22位于相同的位置。不过，外管3的下游端32处的开口也可以位于比内管2的排出口22靠内管2的轴向外侧的位置。即，外管3与内管2相比可以向轴向外侧突出。

此外，从设计的角度来看，内管2的排出口22以及外管3的下游端32处的开口可以相对于内管2的径向而倾斜。即，内管2以及外管3的下游端可以具有相对于与内管2的中心轴垂直的平面而倾斜的斜切面。

<连通孔>

多个连通孔4A、4B分别使内管2的内部与间隙S连通。在本实施方式中，在两个急剧扩径部25A、25B分别设置有一个连通孔4A、4B。不过，在能够获得目标频率的消音效果的范围内，也可以分别在急剧扩径部25A、25B设置多个连通孔。

此外，在本实施方式中，在内管2中的除了急剧扩径部25A、25B以外的部分没有设置连通孔4A、4B。

连通孔4A、4B的形状除了图示的正圆之外，还可以是椭圆形、多边形等。此外，连通孔4A、4B的在内管2的周向上的宽度可以沿着排气气体G的流动方向而变化。由此，与周向上的宽度不变的连通孔4A、4B相比，减少了排气气体G与连通孔4A、4B的边缘部分碰撞的面积。其结果为，减少了排气气体G从内管2的内周面的剥离，从而可抑制在连通孔4A、4B处产生气流声。作为上述形状除了图3所示的泪珠形状之外还可以列举例如菱形、椭圆形等。

连通孔4A、4B可以具有向内管2的内侧或者外侧突出的凸缘或者挡檐。即，连通孔4A、4B可以通过翻边和切起的方式穿设而成。连通孔4A、4B的尺寸可以适当地加以设计。

[1-2.作用]

在尾管1中，在内管2的排出口22附近，由通过连通孔4A、4B而与内管2的内部连通的间隙S构成了共振室。由此，在排出口22处获得了消音效果。

此外，通过扩径部23而使得排气气体G的流速得以降低，与此同时，通过平缓扩径部24以及急剧扩径部25A、25B而使得在内管2的周向上形成了具有不同流速的排气气体G的流动层。

通过这些流动层而使得从排出口22排放到大气中的排气气体G与大气之间相对较快地进行同化以及混合。因此，可抑制在排出口22处产生紊流和涡流。

[1-3.效果]

根据以上详细描述的实施方式，可以获得以下效果。

(1a)与内管2内部连通且位于外管3内侧的间隙S作为共振室而发挥功能。其结果为，通过该间隙S中的共振效果而在排出口22处获得了消音效果。

(1b)通过设置在内管2的扩径部23而使得排气气体G的流速得以降低。其结果为，排气气体G易于在短时间内均匀地混合到大气中，从而降低了气流噪音。

(1c)通过急剧扩径部25A、25B以及平缓扩径部24而使得排气气体G的流速在尾管1的圆周方向上变化。即，沿着平缓扩径部24排放的排气气体G比沿着急剧扩径部25A、25B排放的排气气体G更容易向径向外侧扩散。因此，从排出口22排放的排气气体G的流速分布呈椭圆形，其中，流速分布中沿着平缓扩径部24的部分处于椭圆形的长轴方向上。因此，排气气体G与大气接触的面积增加，排气气体G易于在短时间内均匀地混合到大气中。其结果为，可促进降低气流噪声。

(1d)通过将连通孔4A、4B设置在急剧扩径部25A、25B中，使得排气气体G不易碰撞到连通孔4A、4B的边缘部分，从而减少了排气气体G从内管2的内周面的剥离。因此，在内管2的内周面上不易产生排气气体G的紊流，从而抑制了排气气体G通过连通孔4A、4B时产生的气流声(即啸声)。

(1e)通过封闭外管3的下游端32而使得外管3内侧的间隙S成为密闭空间，由此，形成亥姆霍兹共振器。因此，排出口22处的消音效果得以提高。

[2.第2实施方式]

[2-1.结构]

图4所示的尾管1A包括内管2、外管3A、以及多个连通孔4A、4B。内管2以及连通孔4A、4B与图1中的尾管1相同。

除了下游端32A的结构以外，外管3A与图1中的尾管1的外管3相同。在外管3A中，排气气体G的在流动方向上的上游端31A被封闭，而下游端32A未被封闭而呈开口状态。

具体而言，外管3A的下游端32A具有使间隙S与外管3A的外部连通的开口33A。因此，本实施方式的间隙S没有被密闭，而是向大气开放。外管3A中的上游端31A以外的部分与内管2分离。

在本实施方式中，外管3A的下游端32A处的开口33A位于比内管2的排出口22靠内管2的轴向外侧的位置。即，外管3A与内管2相比更向轴向外侧突出。由此，从排出口22排放的排气气体G在开口33A处膨胀，因此，能够进一步降低从开口33A排放的排气气体G的速度。不过，外管3A的开口33A可以在内管2的轴向上位于与内管2的排出口22相同的位置处。

内管2的扩径部23与外管3A之间的在内管2的径向上的最小距离(即，排出口22处的间隙S的厚度)D被设计成具有使得间隙S作为排气气体G的共振室而发挥功能的尺寸。

[2-2.作用]

在尾管1A中，排气气体G通过间隙S并从外管3A的开口33A排出。因此，在内管2的径向上形成了具有不同流速的排气气体G的流动层。

此外，在尾管1A中，从内管2的排出口22排放的位于中心侧的排气气体G的速度因从外管3A的开口33A排放的位于外侧的排气气体G的流动而降低。

[2-3.效果]

根据以上详细描述的实施方式，可以获得以下效果。

(2a)从外管3排放的缓慢流动的排气气体G覆盖从内管2排放的快速流动的排气气体G的外侧，并且在缓慢流动的排气气体G的外侧还存在有大气，因此，排气气体G的流速随着趋向于外侧而逐渐降低，从而不易产生紊流。其结果为，能够降低由于紊流而产生的气流声。

[3.其他实施方式]

以上对于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，可进行各种变形并加以实施。

(3a)在上述实施方式的尾管中，急剧扩径部25A、25B并非一定要在内管2的周向上与平缓扩径部24重叠。例如图5所示，急剧扩径部25A可以设置在比平缓扩径部24靠上游侧处。由此，促进了因扩径部23而引起的排气气体G的扩散，从而使排气气体G易于在短时间内均匀地混合到大气中。

(3b)在上述实施方式的尾管中，连通孔4A、4B并非一定要设置在急剧扩径部25A、25B。例如图6所示，多个连通孔4C可以设置在平缓扩径部24。此外，也可以设置在平缓扩径部和急剧扩径部均设置连通孔。

(3c)在上述实施方式的尾管中，扩径部23并非一定要具有平缓扩径部24和急剧扩径部25A、25B。扩径部23可仅具有平缓扩径部24。此外，内管2并非一定要具有扩径部23。

(3d)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 (5)

1.一种尾管，其特征在于，具有：

内管，所述内管具有构造成供排气气体排放的排出口；

外管，所述外管被设置成通过包围所述内管的外周面而在所述外管与所述内管之间形成间隙，并且，所述外管的在所述排气气体的流动方向上的上游端被封闭；以及

至少一个连通孔，所述至少一个连通孔使所述内管的内部与所述间隙连通，

所述内管具有朝向所述排出口而扩径的扩径部，

所述扩径部包括：

具有第1锥角的平缓扩径部；以及

具有第2锥角的急剧扩径部，其中，所述第2锥角的角度大于所述第1锥角的角度，所述急剧扩径部设置在所述内管的周向的一部分处。

2.根据权利要求1所述的尾管，其特征在于，

所述至少一个连通孔设置在所述急剧扩径部。

3.根据权利要求1所述的尾管，其特征在于，

所述至少一个连通孔是在所述内管的周向上的宽度沿着所述排气气体的流动方向而变化的泪珠形、菱形、或椭圆形。

4.根据权利要求1所述的尾管，其特征在于，

所述外管的在所述排气气体的流动方向上的下游端被封闭。

5.根据权利要求1所述的尾管，其特征在于，

所述外管的在所述排气气体的流动方向上的下游端呈开口状态以使所述间隙与所述外管的外部连通。

Images