CN113250786B

CN113250786B - 消音器

Info

Publication number: CN113250786B
Application number: CN202110178804.0A
Authority: CN
Inventors: 近藤圣司
Original assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Current assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Priority date: 2020-02-12
Filing date: 2021-02-09
Publication date: 2023-03-07
Anticipated expiration: 2041-02-09
Also published as: JP7092810B2; JP2021127707A; US11680502B2; US20210246818A1; CN113250786A

Abstract

本公开涉及一种消音器，该消音器具备排气管、壳体、以及罩盖。排气通过排气管的内部，并且排气管具有多个连通孔。壳体以覆盖多个连通孔的方式配置在多个连通孔的外侧。罩盖呈筒形，且构造为覆盖多个连通孔中的至少一部分连通孔，并且罩盖以与排气管隔开预先设定的间隔的方式配置在排气管和壳体之间。

Description

消音器

技术领域

本公开涉及消音器。

背景技术

日本特开2008-138608号公报公开了一种消音器，该消音器具备设置有多个孔的排气管，以用于降低内燃机的排气系统中的噪音。

发明内容

日本特开2008-138608号公报中记载的消音器通过增加排气管的孔的数量或增大孔的面积来提高对特定频率的声波的消音效果。不过，若增加排气管的孔的数量或增大孔的面积，则在排气管内的孔的部分会发生声波的反射，从而容易在排气管内形成驻波的波节。其结果为，对欲实现消音的特定频带有可能无法获得消音效果。

本公开的一个方面优选提供一种消音器，该消音器既可抑制驻波波节的产生，又能够获得对特定频率的声波的消音效果。

本公开的一个方面是一种消音器，该消音器具备排气管、壳体、以及罩盖。排气通过排气管的内部，并且排气管具有多个连通孔。壳体以覆盖多个连通孔的方式配置在多个连通孔的外侧。罩盖呈筒形，且构造成覆盖多个连通孔中的至少一部分连通孔，并且罩盖以与排气管隔开预先设定的间隔的方式配置在排气管与壳体之间。

根据上述构成，与仅用壳体覆盖多个连通孔的情况相比，通过在用壳体覆盖多个连通孔时产生驻波波节的位置处配置罩盖，而抑制在与排气管内的多个连通孔重叠的部分的声波的反射，并抑制驻波波节的产生。其结果为，既能够抑制产生新频率的驻波，又能够获得对特定频率的声波的消音效果。

在本公开的一个方面中，排气管以及罩盖可以构造成具有共同的中心轴的圆筒形。此外，排气管的直径的大小可以设定为排气管与罩盖之间的间隔的1.8倍以上。

根据上述构成，由后述的实验结果可知，与以往构造相比可进一步获得消音效果。

在本公开的一个方面中，罩盖的在排气管的轴向上的两个端部可以固定于排气管。

根据上述构成，能够抑制罩盖的位置偏离以及罩盖的振动。因此，能够进一步促进对产生驻波波节的抑制效果以及消音效果。

在本公开的一个方面中，罩盖的在排气管的轴向上的两个端部中的至少一方的端部可以构造成与排气管之间具有间隙的开口端。

根据上述构成，在罩盖的开口端部分，罩盖与排气管之间具有间隙。在该情况下，罩盖的开口端的开口(间隙)也可以作为后述的多个辅助孔中的一个发挥作用。由此，可增加罩盖中能够形成多个辅助孔的区域。其结果为，能够促进消音器的消音效果。

在本公开的一个方面中，罩盖可以具有设置在与排气管的外周面相对的部位处的多个辅助孔。

根据上述构成，能够确保排气在罩盖与壳体之间的流通。其结果为，能够促进通过使排气在罩盖与壳体之间膨胀而获得的消音效果。

本公开的一个方面的消音器还可以具备吸音部件，吸音部件配置在排气管与罩盖之间，并且以覆盖多个连通孔的方式而配置。

根据上述构成，由于吸音部件抑制排气的振动，因此能够促进消音效果。

附图说明

图1是示出实施方式的排气系统的示意图。

图2是实施方式的消音器的示意性剖视图。

图3是示出排气管的直径与排气管到罩盖的间隔的比值、和声压级之间的关系的图。

图4是示出内燃机的转速和噪声级之间的关系的图。

图5是示出内燃机的转速和在特定频率的声压级之间的关系的图。

图6是其他实施方式的消音器的示意性剖视图。

具体实施方式

以下参照附图对本公开示例性的实施方式进行说明。

[1.实施方式]

[1-1.结构]

图1所示的排气系统10构成内燃机11的排气流路。排气系统10具备催化转化器12、主消音器13、作为副消音器的消音器1。

作为使用排气系统10的内燃机11无特别限定，可列举在汽车、铁路、船舶、建筑机械等运输设备、发电设施等中使用的用于驱动或发电的内燃机。

消音器1配置在主消音器13的下游侧。不过，消音器1也可以配置在主消音器13的上游侧。例如，消音器1可以配置在催化转化器12与主消音器13之间。

如图2所示，消音器1具备排气管2、壳体3、第1吸音部件4、第2吸音部件5、以及罩盖6。

<排气管>

排气管2是金属制成的管，并且排气G通过该排气管2内部。在本实施方式中，如图1所示，排气管2延伸到主消音器13的内部。

如图2所示，排气管2具有使排气管2的内部与排气管2的外部连通的多个连通孔21、直径固定的直筒部22、以及沿着排气G的流动方向扩径的扩径部23。

排气管2的直筒部22中的位于壳体3内的部分于整个周向上设置有多个连通孔21。不过，也可以不在排气管2的整个周向上设置多个连通孔21。

可以适当设计多个连通孔21各自的大小以及间隔。不过，多个连通孔21的开口面积的总和为如下大小：使得在与壳体3内部的未设置罩盖6的部位相对应的排气管2内能形成至少一个以上的驻波波节的大小。此外，通过多个连通孔21使声波反射，或者通过多个连通孔21使排气管2内的排气G的压力降低，而使排气管2处于被视为开口的状态，由此，在壳体3内部的排气管2内形成驻波的波节。

连通孔21的形状不限定为正圆，可以是椭圆、多边形等。此外，连通孔21可以是将排气管2的管壁的一部分朝外侧切开翻起而形成的叶片的形状。

<壳体>

壳体3是金属制成的管，并以包围排气管2的外周面的方式配置在排气管2的外侧。壳体3形成为圆筒形。壳体3以覆盖排气管2的所有的连通孔21的方式配置在多个连通孔21的外侧。壳体3的内径大于排气管2的外径。

壳体3的第1开口部31以及第2开口部32分别朝排气管2的轴向的外侧缩径。例如通过焊接分别使第1开口部31以及第2开口部32固定在排气管2的外周面。通过使壳体3包围排气管2的外周面，从而在壳体3与排气管2之间形成有可以配置后述的第1吸音部件4以及第2吸音部件5的空间。

<罩盖>

罩盖6是在排气管2的径向上从外侧抵接第2吸音部件5的且呈圆筒形的部件。罩盖6配置在排气管2与壳体3之间。

罩盖6呈筒形，且构造成覆盖多个连通孔21中的至少一部分连通孔，并且罩盖6以与排气管2隔开预先设定的间隔E的方式配置在排气管2与壳体3之间。排气管2以及罩盖6构造成具有共同的中心轴的圆筒形。并且，将排气管2的直径，尤其是将位于壳体3内的且由罩盖6覆盖的部位处的排气管2的外周的直径D设定为：使得该直径D的大小是排气管2的外周面与罩盖6的内周面之间的间隔E的1.8倍以上。

在此，图3所示的图的横轴表示在内燃机11的转速为2000rpm的情况下的声压级，纵轴表示排气管2的外周的直径D与排气管2到罩盖6的间隔E的比值。此外，直径D与间隔E的比值随着间隔E变小而变大，并且随着直径D变大而变大。

如图3所示，随着直径D与间隔E的比值变大，声压级下降。此外，在不具备本实施方式的罩盖6的构造下，声压级约为79dB。根据图3，直径D与间隔E的比值为1.8时对应的声压级与79dB的声压级大致相符。因此，若直径D与间隔E的比值为1.8以上，则比不具备罩盖6的构造更能够降低声压级。

在图3的示例中，将直径D与间隔E的比值的上限设为36并获取数据。从而可知，若直径D与间隔E的比值为1.8以上且36以下，则比不具备罩盖6的构造更能够降低声压级。此外，根据组装的构造来决定直径D与间隔E的比值的上限。不过，直径D与间隔E的比值的上限不限于36，例如若在排气管2与罩盖6之间留有能够设置第2吸音部件5的间隙，则直径D与间隔E的比值可以为更大的值。

此外，罩盖6的在排气管2的轴向上的两个端部即第1端部62以及第2端部63固定在排气管2上。具体而言，第2端部63随着趋向排气G的下游侧而缩径，第2端部63的前端经由例如通过焊接等形成的固定部64而固定在排气管2的外周面。此外，第2端部63是罩盖6的在排气管2的轴向上位于排气G的下游侧的端部。

此外，第1端部62未被缩径而是通过例如连接第1端部62与排气管2的连接部件65固定在排气管2的外周面。此外，第1端部62是罩盖6的在排气管2的轴向上位于排气G的上游侧的端部。

连接部件65例如由金属制成的圆棒等构成，连接部件65的一侧的端部固定于排气管2，另一侧的端部固定于罩盖6，由此，通过连接部件65将罩盖6固定在排气管2上。连接部件65未完全封闭第1端部62中的与排气管2之间的间隙，而是封闭该间隙的一部分。从而，第1端部62构造成与排气管2之间具有间隙的开口端。换言之，连接部件65构造成在使罩盖6的第1端部62开口的状态下来固定罩盖6。

此外，罩盖6具有设置在与排气管2的外周面相对的部位处的多个辅助孔61。多个辅助孔61均贯穿罩盖6，从而使排气管2侧的空间与壳体3侧的空间连通。

此外，排气管2的外周面中的固定有第2端部63的部分未形成连通孔21。并且，多个连通孔21仅形成在比第2端部63的最上游侧的部位靠上游侧的位置，即比图2中的虚线的部位靠上游侧的位置。

<吸音部件>

第1吸音部件4配置在排气管2与壳体3之间，并且配置成覆盖多个连通孔21中的一部分连通孔。

具体而言，第1吸音部件4配置成从周向上围绕排气管2的直筒部22中的靠近壳体3的第1开口部31的部分，即排气管2的直筒部22的上游部分。第1吸音部件4与排气管2的多个连通孔21中的位于上游侧的多个连通孔21抵接。

第1吸音部件4与后述的第2吸音部件5共同填充排气管2与壳体3之间的空间。因此，排气管2与壳体3之间不存在空隙。此外，第1吸音部件4配置成在排气管2的径向上从排气管2的外周面直至壳体3的内周面。

作为第1吸音部件4的材料，例如可以使用玻璃纤维等无机纤维。作为第1吸音部件4，除例如玻璃棉等无机纤维的集合体以外，还可以使用无机纤维的纺织物、编织品或无纺布、以及将无机纤维的一部分用粘合剂粘固到一起的结构体等。

在罩盖6与排气管2之间的空间填充有第2吸音部件5。第2吸音部件5的通风阻力大于第1吸音部件4的通风阻力。例如，第2吸音部件5具有将密度调整到高于第1吸音部件4的结构或通风阻力大于第1吸音部件4的材料。在罩盖6与壳体3之间的空隙也填充有第1吸音部件4。因此，在本实施方式中，于排气管2的径向上在第2吸音部件5的外侧配置有第1吸音部件4。

不过，也可以是将第1吸音部件4与第2吸音部件5互换的配置，或者是将第1吸音部件4与第2吸音部件5配置为相同的构造，亦或是在罩盖6内不设置吸音部件的构造。

在消音器1的上游区域，于排气管2的径向上仅配置有第1吸音部件4。在消音器1的配置有罩盖6的区域，于排气管2的径向上构造成第2吸音部件5和第1吸音部件4的双层结构。

排气管2上所有的连通孔21均被第1吸音部件4或第2吸音部件5中的任意一者覆盖。

[1-2.作用]

在消音器1的排气管2不具有多个连通孔21的情况下，如图1所示，在排气系统10中会在排气管2内产生排气G的驻波W1。

驻波W1是排气管2的两个端部为波节的一阶模态的波形。驻波的波节形成在压力大幅下降的部位。例如在排气管2的径向的端部扩径的部位、排气管2开口的部位等形成波节。此外，在排气管2的多个连通孔21的开口的总面积于一定程度上大于例如排气管2的流路截面积的部位处，排气管2内的声压下降，或者在多个连通孔21发生声波的反射，从而形成驻波的波节。

另一方面，在不设置罩盖6而仅由第1吸音部件4覆盖形成驻波W1的排气管2的多个连通孔21的情况下，从多个连通孔21排出排气G。因此，排气管2内的声压下降，或在多个连通孔21处发生声波的反射，从而在排气管2内代替驻波W1而形成两个驻波W2、W3。图1中的波节S是该驻波W2的波节与该驻波W3的波节的重合点。若由第2吸音部件5覆盖多个连通孔21中的与波节S的位置对应的位置处存在的多个连通孔21，则代替两个驻波W2、W3而形成驻波W4。与波节S的位置对应的位置是指相对于波节S处于排气管2的半径方向外侧的位置。如上所述，代替两个驻波W2、W3而形成驻波W4的理由如下。即，通过由罩盖6覆盖多个连通孔21，而实质上减少多个连通孔21的开口的总面积。其结果为，排气G从排气管2向外部排放的排放量减少，从而使声压不易下降，因此不易形成波节S。此外，由于罩盖6抑制由多个连通孔21引起的声波反射，因此不易形成波节S。另外，因为排气管2内的声压下降，因此驻波W4的声压小于三个驻波W1、W2、W3中的任意一者的声压。

[1-3.效果]

根据以上详述的实施方式，可以获得以下的效果。

(1a)本公开的一个方面的消音器1具备排气管2、壳体3、以及罩盖6。排气G通过排气管2的内部，并且排气管2具有多个连通孔21。壳体3以覆盖多个连通孔21的方式配置在多个连通孔21的外侧。罩盖6呈筒形，且构造成覆盖多个连通孔21中的至少一部分连通孔，并且罩盖6以与排气管2隔开预先设定的间隔的方式配置在排气管2和壳体3之间。

根据上述构成，通过将罩盖6配置在产生驻波波节的位置处，与仅用壳体3覆盖多个连通孔21的情况相比，可抑制在与排气管2内的多个连通孔21重叠的部分的声波的反射，从而可抑制驻波波节的产生。其结果为，既能够抑制产生新频率的驻波，又能够获得对特定频率的声波的消音效果。

在此，图4的图示出内燃机11的转速和噪声级之间的关系。在此所述的噪声级是指全频带中的综合性噪声级。具体而言，是指用扬声器拾取噪声时的音量。

此外，图5的图示出与内燃机11的每个转速对应的在特定频率分量的声压级。在该图中，示出假设内燃机11为四缸发动机时的爆发二阶分量，并显示出在内燃机11的转速每增加1000rpm便增加66Hz的频率分量的声压级。特定频率分量是指，例如在内燃机11的转速为1000rpm时频率分量为66Hz，而在内燃机11的转速为2000rpm时频率分量为133Hz。

在图4以及图5的图中，实线示出使用本实施方式的构造而得到的测量结果，两种虚线分别示出使用不具备罩盖6的以往构造而得到的测量结果。细虚线示出使用第1以往构造而得到的测量结果，第1以往构造具有与本实施方式的构造相同数量的连通孔21。此外，粗虚线示出使用第2以往构造而得到的测量结果，第2以往构造具有的连通孔21的数量少于本实施方式的构造具有的连通孔21的数量。

如图4所示，由细虚线示出的第1以往构造比本实施方式的构造进一步抑制了综合性噪声级。然而，如图5所示，与其他两个构造相比，也就是与由实线示出的本实施方式的构造以及由粗虚线示出第2以往构造相比，由细虚线示出的第1以往构造未能有效地抑制在特定频率分量的声压级。此外，如图5所示，由粗虚线示出的第2以往构造能够与本实施方式的构造同等程度地抑制在特定频率分量的声压级。然而，如图4所示，与由实线示出的本实施方式的构造相比，由粗虚线示出第2以往构造未能有效地抑制综合性噪声级。

也就是说，根据图4以及图5所示的测量结果证明了若使用本实施方式的构造，则能够适度地抑制综合性噪声级，并能够抑制产生新频率的驻波，同时能够获得对特定频率的声波的消音效果。

(1b)在本公开的一个方面中，排气管2以及罩盖6构造成具有共同的中心轴的圆筒形。此外，排气管2的直径的大小设定为排气管2与罩盖6之间的间隔的1.8倍以上。

根据上述构成，与以往构造相比，能够进一步获得消音效果。

(1c)在本公开的一个方面中，罩盖6的在排气管2的轴向上的两个端部可以固定在排气管2上。

根据上述构成，能够抑制罩盖6的位置偏离以及罩盖6的振动。因此，能够进一步促进对产生驻波波节的抑制效果以及消音效果。

(1d)在本公开的一个方面中，罩盖6的在排气管2的轴向上的两个端部中的至少一方的端部构造成与排气管2之间具有间隙的开口端。

根据上述构成，在罩盖6的开口端部分处，罩盖6与排气管2之间具有间隙。在该情况下，罩盖6的开口端的开口(间隙)也可以作为多个辅助孔61中的一个发挥作用。由此，可增加罩盖6中能够形成多个辅助孔61的区域。其结果为，能够促进消音器1的消音效果。

(1e)在本公开的一个方面中，罩盖6具有设置在与排气管2的外周面相对的部位处的多个辅助孔61。

根据上述构成，能够确保排气G在罩盖6与壳体3之间的流通。其结果为，能够促进通过使排气G在罩盖6与壳体3之间膨胀而获得的消音效果。

(1f)在本公开的一个方面中，还具备第2吸音部件5，第2吸音部件5配置在排气管2与罩盖6之间，并且以覆盖多个连通孔21的方式而配置。

根据上述构成，由于第2吸音部件5抑制排气G的振动，因此能够促进消音效果。进而，在第2吸音部件5的通风阻力大于第1吸音部件4的通风阻力的情况下，通过第2吸音部件5而更切实地易于形成代替驻波W2、W3的驻波W4。

[2.其他实施方式]

以上对本公开的实施方式进行了说明，而本公开并非限于上述实施方式，可以以各种方式进行实施。

(2a)上述实施方式的消音器1以罩盖6中的一方的端部即第1端部62作为开口端，不过不限于该构造。例如图6所示，第1端部62A随着趋向排气G的上游侧而缩径，且第1端部62A的前端可以经由通过例如焊接等而形成的固定部64固定在排气管2的外周面。在该情况下，第1端部62A上可以形成有辅助孔62B。与上述多个辅助孔61相同，辅助孔62B具有确保排气G在罩盖6A与壳体3之间流通的功能。

(2b)上述实施方式的消音器1构造成以罩盖6的一端作为开口端，不过也可以构造成以罩盖6的两端作为开口端。

(2c)上述实施方式的消音器1具备第1吸音部件4、第2吸音部件5、多个辅助孔61、以及连接部件65，不过消音器可以不具备上述构造。在消音器不具备连接部件65的情况下，可以仅在罩盖6的一侧的第2端部63侧对罩盖6实施固定，也可以经由第2吸音部件5将罩盖6的一部分或整体固定于排气管2。

(2d)可以将上述实施方式的消音器1中的上游侧与下游侧进行互换。即，可以将消音器1的上游端与下游端进行反转。

(2e)可以由多个构成元素实现上述实施方式中的一个构成元素所具有的多个功能，或由多个构成元素实现一个构成元素所具有的一个功能。此外，也可以由一个构成元素实现多个构成元素所具有的多个功能，或由一个构成元素实现通过多个构成元素实现的一个功能。另外，可以省略上述实施方式的构成的一部分。还可以将上述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，或者对上述实施方式的构成的至少一部分和上述其他实施方式的构成进行置换。

Claims

1.一种消音器，其特征在于，具备：

排气管，排气通过所述排气管的内部，并且所述排气管具有多个连通孔；

壳体，所述壳体以覆盖所述多个连通孔的方式配置在所述多个连通孔的外侧；以及

罩盖，所述罩盖呈筒形,且以与所述排气管隔开预先设定的间隔的方式配置在所述排气管以及所述壳体之间，并且所述罩盖构造成覆盖所述多个连通孔中的至少一部分连通孔，并且

在所述壳体与所述罩盖之间的空间填充有第1吸音部件，在所述罩盖与所述排气管之间的空间填充有第2吸音部件，

所述多个连通孔全部被所述第1吸音部件以及所述第2吸音部件覆盖，

由所述第1吸音部件覆盖所述多个连通孔中的一部分连通孔，由所述第2吸音部件覆盖所述多个连通孔中的另一部分连通孔。

2.根据权利要求1所述的消音器，其特征在于，

所述排气管以及所述罩盖构造成具有共同的中心轴的圆筒形，

所述排气管的直径的大小设定为所述排气管与所述罩盖之间的间隔的1.8倍以上。

3.根据权利要求1或2所述的消音器，其特征在于，

所述罩盖的在所述排气管的轴向上的两个端部固定于所述排气管。

4.根据权利要求1或2所述的消音器，其特征在于，

所述罩盖的在所述排气管的轴向上的两个端部中的至少一方的端部构造成与所述排气管之间具有间隙的开口端。

5.根据权利要求1或2所述的消音器，其特征在于，

所述罩盖具有设置在与所述排气管的外周面相对的部位处的多个辅助孔。