CN113294223B - 内燃机两工况自动跟随的排气消声器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了内燃机两工况自动跟随的排气消声器，涉及消声设备技术领域。内燃机两工况自动跟随的排气消声器，包括安装筒，安装筒内部设置有消音机构，安装筒顶部固定连接有安装架，消音机构包括主管，主管外壁通过切削设置有薄段管，主管外壁分别开设有低频消音孔、缓冲消音孔和高频消音孔，缓冲消音孔位于低频消音孔和高频消音孔之间，低频消音孔位于薄段管外壁，主管外壁分别固定连接有低频消音共振腔盒、阶梯式消音盒。本发明通过低频消音孔和高频消音孔的孔径、孔颈长度和对应的共振腔的容积不同，组成了应对两种工况下的内燃机排气的产生的高低频不同的噪音，实现了对内燃机两种工况的针对式消音。

Description

内燃机两工况自动跟随的排气消声器

技术领域

本发明涉及消声设备技术领域，具体为内燃机两工况自动跟随的排气消声器。

背景技术

内燃机整机噪声主要来源于发动机的排气噪声，降低排气噪声最常用的方法是在发动机的排气管道系统中安装排气消声器，排气消声器既能允许气流顺利通过，又能有效地阻止或减弱声能向外传播，消声器种类很多，根据消声原理与结构可分为阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器三类。抗性消声器可分为扩张式消声器和共振腔消声器，共振腔消声器是利用共振结构的阻抗引起声波的反射而进行消声，根据专利文件CN106523071A，所给出的共振腔共振频率的计算公式可得到公式：

其中f表示共振频率，c表示声速，s表示小孔截面面积，v表示共振腔体积，k表示孔颈的有效长度。

目前的内燃机排气消音器大多数只对一种工况下工作的内燃机进行有效的消音，在内燃机进行两工况的工作时很难进行对两种工况下不同频率的内燃机排气噪音进行有效的消音，同时在内燃机工况改变时会产生频率不固定的转变噪音。

发明内容

本发明的目的在于提供内燃机两工况自动跟随的排气消声器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：内燃机两工况自动跟随的排气消声器，包括安装筒，所述安装筒内部设置有消音机构，所述安装筒顶部固定连接有安装架，消音机构包括主管，所述主管外壁通过切削设置有薄段管，所述主管外壁分别开设有低频消音孔、缓冲消音孔和高频消音孔，所述缓冲消音孔位于低频消音孔和高频消音孔之间，所述低频消音孔位于薄段管外壁，所述主管外壁分别固定连接有低频消音共振腔盒、阶梯式消音盒和高频消音管，所述低频消音共振腔盒、阶梯式消音盒和高频消音管分别与低频消音孔、缓冲消音孔和高频消音孔相适配，所述高频消音管顶部固定连接有高频消音帽，所述主管底部固定连接有散热鳍片，所述散热鳍片贯穿安装筒底部。

更进一步地，所述安装筒包括筒身，所述筒身两端分别固定连接有端面板，所述端面板侧面均开设有适配孔，所述适配孔内壁与主管外壁固定连接，所述筒身底部外壁等距开有插接孔，所述散热鳍片贯穿于插接孔两侧，所述筒身顶部固定连接有工形板，所述工形板顶部四角均开设有限位孔。

更进一步地，所述安装架包括安装槽板，所述安装槽板顶部固定连接有连接架，所述安装槽板底部开设有T形槽，所述T形槽底部外壁四角螺纹连接有固定螺栓，所述T形槽与工形板相适配，所述固定螺栓与限位孔相适配。

更进一步地，所述阶梯式消音盒包括消音罩，所述消音罩内壁等距固定连接有共振方腔盒，所述共振方腔盒内部等距设置有将共振方腔盒内部分隔成多个缓冲消音室的隔板，所述共振方腔盒与消音罩连接的另一侧与主管固定连接，多个所述缓冲消音室分别与缓冲消音孔相适配。

更进一步地，所述低频消音孔、缓冲消音孔和高频消音孔以及与之相适配的所述低频消音共振腔盒、阶梯式消音盒和高频消音管均设置有多个。

更进一步地，所述消音罩为圆台形结构，所述低频消音共振腔盒位于消音罩圆台底面一侧，多个所述缓冲消音室自消音罩圆台底面一侧至圆台顶面一侧的容积逐渐减小。

更进一步地，所述主管两端分别固定连接有连接端管，所述连接端管位于安装筒外部，所述连接端管内径大于主管内径。

更进一步地，所述低频消音孔、缓冲消音孔和高频消音孔的孔径依次增大。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)、该内燃机两工况自动跟随的排气消声器，通过低频消音孔和高频消音孔的孔径、孔颈长度和对应的共振腔的容积不同，组成了应对两种工况下的内燃机排气的产生的高低频不同的噪音，实现了对内燃机两种工况的针对式消音。

(2)、该内燃机两工况自动跟随的排气消声器，通过设置阶梯式消音盒，利用内部容积变化的缓冲消音室能够应对在内燃机两种工况转变时产生的频率不固定的转变噪音，实现了对内燃机两种工况排气消音的进一步优化。

附图说明

图1为本发明的正面顶部轴侧结构示意图；

图2为本发明的正面底部轴侧结构示意图；

图3为本发明的安装筒正面结构示意图；

图4为本发明的安装架底部结构示意图；

图5为本发明的消音机构结构示意图；

图6为本发明的主管结构示意图；

图7为本发明的阶梯式消音盒结构示意图；

图8为本发明的温度-频率实验图音；

图9为本发明的量-频率实验图。

图中：1、安装架；101、安装槽板；102、连接架；103、固定螺栓；104、T形槽；2、安装筒；201、筒身；202、端面板；203、工形板；204、限位孔；205、适配孔；206、插接孔；3、消音机构；301、主管；302、连接端管；303、散热鳍片；304、低频消音共振腔盒；305、高频消音管；306、高频消音帽；307、薄段管；308、低频消音孔；309、缓冲消音孔；310、高频消音孔；4、阶梯式消音盒；401、消音罩；402、共振方腔盒；403、隔板；404、缓冲消音室。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。

应注意的是，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或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。

如图1-9所示，本发明提供一种技术方案：内燃机两工况自动跟随的排气消声器，包括用于防护和安装的安装筒2，安装筒2内部设置有消音机构3，安装筒2顶部固定连接有安装架1，消音机构3包括主管301，主管301外壁通过切削设置有薄段管307，主管301外壁分别开设有低频消音孔308、缓冲消音孔309和高频消音孔310，缓冲消音孔309位于低频消音孔308和高频消音孔310之间，低频消音孔308位于薄段管307外壁，主管301外壁分别固定连接有低频消音共振腔盒304、阶梯式消音盒4和高频消音管305，低频消音共振腔盒304、阶梯式消音盒4和高频消音管305分别与低频消音孔308、缓冲消音孔309和高频消音孔310相适配，低频消音孔308、缓冲消音孔309和高频消音孔310的孔径依次增大，低频消音孔308、缓冲消音孔309和高频消音孔310以及与之相适配的低频消音共振腔盒304、阶梯式消音盒4和高频消音管305均设置有多个，低频消音孔308、缓冲消音孔309和高频消音孔310的孔径是逐渐增大的，根据公式能够得到在其他参数不变的情况发下其对应的共振频率增大，同时低频消音共振腔盒304的内部共振腔拥有较大的容积而高频消音管305和高频消音帽306组成的共振腔容积最小，依据公式其对于的共振频率差别更大，同时低频消音孔308设置与孔颈更短的薄段管307处其对应频率进一步增大，阶梯式消音盒4以容积递减的缓冲消音室404能够通过改变共振腔容积的方式改变共振频率，实现高频噪音和低频噪音的衔接，高频消音管305顶部固定连接有高频消音帽306，主管301底部固定连接有散热鳍片303，散热鳍片303贯穿安装筒2底部，主管301两端分别固定连接有连接端管302，连接端管302位于安装筒2外部，连接端管302内径大于主管301内径。

如图1-3所示，安装筒2包括筒身201，筒身201两端分别固定连接有端面板202，端面板202侧面均开设有适配孔205，适配孔205内壁与主管301外壁固定连接，筒身201底部外壁等距开有插接孔206，散热鳍片303贯穿于插接孔206两侧，筒身201顶部固定连接有工形板203，工形板203顶部四角均开设有限位孔204。

如图1-4所示，安装架1包括安装槽板101，安装槽板101顶部固定连接有连接架102，安装槽板101底部开设有T形槽104，T形槽104底部外壁四角螺纹连接有固定螺栓103，T形槽104与工形板203相适配，固定螺栓103与限位孔204相适配。

如图1-7所示，阶梯式消音盒4包括消音罩401，消音罩401内壁等距固定连接有共振方腔盒402，共振方腔盒402内部等距设置有将共振方腔盒402内部分隔成多个缓冲消音室404的隔板403，共振方腔盒402与消音罩401连接的另一侧与主管301固定连接，多个缓冲消音室404分别与缓冲消音孔309相适配，消音罩401为圆台形结构，低频消音共振腔盒304位于消音罩401圆台底面一侧，多个缓冲消音室404自消音罩401圆台底面一侧至圆台顶面一侧的容积逐渐减小。

如图8所示，内燃机的工作的过程中其排放的尾气温度多在300-400℃之间，取气流温度为360℃模拟其在风速为50km/h的环境中进行工作，其目的为模拟探究增加了散热鳍片303的本设备，用于气流通过的的主管301在正常工作状态下的能够使用散热鳍片303将主管301温度控制在何种范围内，根据图8所展示的温度-频率图可以得到其在不同频率的高温气流中能最终将主管301温度控制在80-90℃的范围以内。

如图9所述，根据温度-频率的图像可以了解到主管301的温度在各种频率的高温气流中最终能够保持在80-90℃的范围以内的结果，在以100℃高温气流为实验气流的静态环境中，探究其在多频率的实验气流中消音完成后的音量大小，能够得到其音量在多频率的高温气流的实验下都小于40dB，消音效果良好。

本设备的工作过程中，针对两工况内燃机的多气流变化属性，以低频消音共振腔盒304和低频消音孔308与低频的噪音气流产生共振，消除内燃机低频工况时产生的低频噪音，利用孔径增大的缓冲消音孔309配合不同容积的缓冲消音室404，改变孔径和共振腔容积的方法来进行多频段噪音空气的消音，用于内燃机工况转变时变化频率的噪音进行消音，利用大孔径、小孔颈和高频消音管305和高频消音帽306组成的小容积的共振腔对高频工况的内燃机产生的高频噪音进行消音。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.内燃机两工况自动跟随的排气消声器，包括安装筒(2)，所述安装筒(2)内部设置有消音机构(3)，所述安装筒(2)顶部固定连接有安装架(1)，其特征在于：消音机构(3)包括主管(301)，所述主管(301)外壁通过切削设置有薄段管(307)，所述主管(301)外壁分别开设有低频消音孔(308)、缓冲消音孔(309)和高频消音孔(310)，所述缓冲消音孔(309)位于低频消音孔(308)和高频消音孔(310)之间，所述低频消音孔(308)位于薄段管(307)外壁，所述主管(301)外壁分别固定连接有低频消音共振腔盒(304)、阶梯式消音盒(4)和高频消音管(305)，所述低频消音共振腔盒(304)、阶梯式消音盒(4)和高频消音管(305)分别与低频消音孔(308)、缓冲消音孔(309)和高频消音孔(310)相适配，所述高频消音管(305)顶部固定连接有高频消音帽(306)，所述主管(301)底部固定连接有散热鳍片(303)，所述散热鳍片(303)贯穿安装筒(2)底部，所述阶梯式消音盒(4)包括消音罩(401)，所述消音罩(401)内壁等距固定连接有共振方腔盒(402)，所述共振方腔盒(402)内部等距设置有将共振方腔盒(402)内部分隔成多个缓冲消音室(404)的隔板(403)，所述共振方腔盒(402)与消音罩(401)连接的另一侧与主管(301)固定连接，多个所述缓冲消音室(404)分别与缓冲消音孔(309)相适配，所述低频消音孔(308)、缓冲消音孔(309)和高频消音孔(310)以及与之相适配的所述低频消音共振腔盒(304)、阶梯式消音盒(4)和高频消音管(305)均设置有多个，所述消音罩(401)为圆台形结构，所述低频消音共振腔盒(304)位于消音罩(401)圆台底面一侧，多个所述缓冲消音室(404)自消音罩(401)圆台底面一侧至圆台顶面一侧的容积逐渐减小，所述低频消音孔(308)、缓冲消音孔(309)和高频消音孔(310)的孔径依次增大。

2.根据权利要求1所述的内燃机两工况自动跟随的排气消声器，其特征在于：所述安装筒(2)包括筒身(201)，所述筒身(201)两端分别固定连接有端面板(202)，所述端面板(202)侧面均开设有适配孔(205)，所述适配孔(205)内壁与主管(301)外壁固定连接，所述筒身(201)底部外壁等距开有插接孔(206)，所述散热鳍片(303)贯穿于插接孔(206)两侧，所述筒身(201)顶部固定连接有工形板(203)，所述工形板(203)顶部四角均开设有限位孔(204)。

3.根据权利要求2所述的内燃机两工况自动跟随的排气消声器，其特征在于：所述安装架(1)包括安装槽板(101)，所述安装槽板(101)顶部固定连接有连接架(102)，所述安装槽板(101)底部开设有T形槽(104)，所述T形槽(104)底部外壁四角螺纹连接有固定螺栓(103)，所述T形槽(104)与工形板(203)相适配，所述固定螺栓(103)与限位孔(204)相适配。

4.根据权利要求1所述的内燃机两工况自动跟随的排气消声器，其特征在于：所述主管(301)两端分别固定连接有连接端管(302)，所述连接端管(302)位于安装筒(2)外部，所述连接端管(302)内径大于主管(301)内径。

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