CN115711165A - 一种排气消音器与车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种排气消音器与车辆，排气消音器包括壳体、筒体、第一隔板、第二隔板、消音管、进气管以及排气管。排气消音器用于调制排气时气体振动时产生的声音，声波在排气消音器内部各处传递时所经过的通道的截面面积均会发生突变，从而引起声波的反射与干涉以实现消声效果。第一隔板和第二隔板设于筒体的安装腔并将安装腔分隔形成第一膨胀腔、第二膨胀腔以及位于第一膨胀腔与第二膨胀腔之间的盲腔，气体从进气管进入第一膨胀腔后通过消音管直接进入第二膨胀腔，使得排气消音器整体尺寸较长的情况下能够设计较短的消声腔以保留低频音，从而解决了排气消音器整体尺寸长度较长时难以保留低频音的问题。

Description

一种排气消音器与车辆

技术领域

本发明涉及声音处理技术领域，特别是涉及一种排气消音器与车辆。

背景技术

摩托车、汽车等机械设备的发动机运行时，发动机燃烧后产生的废气从发动机排气口流出，废气在排气管内流动时带动空气振动，空气振动产生的声波由排气消音器处理。传统方案中，不同排气量的机械设备通常配置有相应尺寸的排气消音器，即机械设备排气较多时，排气消音器的整体尺寸也较大，然而当排气消音器整体尺寸较长时，其保留低频音的效果较差，难以在满足排气要求的前提下保证排气音品质。

发明内容

基于此，有必要针对现有的排气消音器在尺寸较长时难以保证排气品质的问题，提供一种排气消音器。

其技术方案如下：

一种排气消音器，包括壳体、筒体、第一隔板、第二隔板、消音管、进气管以及排气管，所述筒体设于所述壳体中，所述筒体设有安装腔，所述第一隔板和所述第二隔板间隔地设于所述安装腔，所述第一隔板和所述第二隔板将所述安装腔分隔形成第一膨胀腔、第二膨胀腔以及位于第一膨胀腔与第二膨胀腔之间的盲腔，所述消音管设于所述盲腔中，所述消音管的一端穿过所述第一隔板并延伸至所述第一膨胀腔，所述消音管的另一端穿过所述第二隔板并延伸至所述第二膨胀腔以避免气体进入所述盲腔，所述进气管的一端延伸至所述第一膨胀腔，所述排气管的一端延伸至所述第二膨胀腔。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述消音管的数量为至少两个，所有所述消音管间隔地分布于所述盲腔中。

在其中一个实施例中，所述排气消音器包括尾罩，所述尾罩设于所述壳体的一端并与所述壳体连接，所述尾罩设有第一避让孔以供所述排气管穿过。

在其中一个实施例中，所述尾罩为阶梯形，所述尾罩的外径较大的一端与所述壳体连接，所述尾罩的外径较小的一端与所述筒体连接。

在其中一个实施例中，所述排气消音器包括保护罩，所述保护罩的一端与所述壳体连接，所述保护罩的另一端用于与发动机连接，所述保护罩套设于所述进气管。

在其中一个实施例中，所述保护罩的内径在远离所述筒体的方向上逐渐减小。

在其中一个实施例中，所述排气消音器包括第三隔板，所述第三隔板设于所述保护罩靠近所述筒体的一端并与所述保护罩连接，所述第三隔板设有第二避让孔以供所述进气管穿过。

在其中一个实施例中，所述消音管的长度设置为待消除声波的四分之一波长的奇数倍。

在其中一个实施例中，所述筒体的一端与所述第一隔板之间的距离设置为待消除声波的四分之一波长的奇数倍。

在其中一个实施例中，所述筒体的另一端与所述第二隔板之间的距离设置为待消除声波的四分之一波长的奇数倍。

另一方面，提供了一种车辆，所述车辆包括发动机与所述排气消音器，所述发动机与所述排气消音器连接。

上述排气消音器与车辆用于调制排气时气体振动时产生的声音，气体经过进气管、筒体、消音管等结构后由排气管排出，由于气体流通各处直径不同，声波在排气消音器内部各处传递时所经过的通道的截面面积均会发生突变，从而引起声波的反射与干涉以实现消声效果。第一隔板和第二隔板设于筒体的安装腔并将安装腔分隔形成第一膨胀腔、第二膨胀腔以及位于第一膨胀腔与第二膨胀腔之间的盲腔，气体从进气管进入第一膨胀腔后通过消音管跨越盲腔直接进入第二膨胀腔，因此盲腔内没有气体流动而不具备没有声波反射或共振消声功能，由于盲腔占据了整个排气消音器一定长度的空间，使得排气消音器整体尺寸较长的情况下能够设计较短的消声腔以保留低频音，从而解决了排气消音器整体尺寸长度较长时难以保留低频音的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的排气消音器的整体结构示意图；

图2为图1的排气消音器的剖视图；

图3为图1的排气消音器的另一角度的整体结构示意图；

图4为图1的排气消音器测试得到的排气音频谱特性图。

100、壳体；200、筒体；210、第一膨胀腔；220、盲腔；230、第二膨胀腔；300、进气管；310、排气管；400、消音管；500、第一隔板；510、第二隔板；520、第三隔板；600、尾罩；700、保护罩。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如背景技术所述，车辆、汽车等机械设备的发动机运行时，发动机燃烧后产生的废气从发动机排气口流出，废气在排气管内流通并流向排气消音器。现有的排气消音器除了需要满足降低排气背压、使气体流通顺畅等动力需求，还需要使排气声音满足国标规定的噪声要求以及用户对排气音质和听感的要求，例如排气音要有浑厚感、加速感。根据声波的传播原理，为得到低沉浑厚的排气音，需要保留低频音并且消除高频音，因此需要排气消音器减弱对低频音的消声功能而增强对高频音的消声功能，这就需要设计较短的排气消音器筒体。然而车辆排气量较大时通常需要搭载一个较长的筒体与车辆相匹配，这就难以实现保留低频音而消除高频音的声音处理要求。进一步地，当排气消音器筒体的尺寸较短时，为了避免长消音管的气流对短腔室壁面的冲击而引发的气动噪声，消音管也需要设置为短管，此时由于短消音管的长度远低于低频的声波波长，并且短管和短筒体构成了共鸣腔结构，使得排气消音器只能保留高频音而消除低频音，因此通过缩短排气消音器内部的消音管的尺寸同样无法实现保留低频音、消除高频音的声音处理要求。

为解决上述问题，如图1至图2所示，在一个实施例中，提供了一种排气消音器，排气消音器包括壳体100、筒体200、第一隔板500、第二隔板510、消音管400、进气管300以及排气管310，筒体200设于壳体100中，筒体200设有安装腔，第一隔板500和第二隔板510间隔地设于安装腔，第一隔板500和第二隔板510将安装腔分隔形成第一膨胀腔210、第二膨胀腔230以及位于第一膨胀腔210与第二膨胀腔230之间的盲腔220，消音管400设于盲腔220中，消音管400的一端穿过第一隔板500并延伸至第一膨胀腔210，消音管400的另一端穿过第二隔板510并延伸至第二膨胀腔230以避免气体进入盲腔220，进气管300的一端延伸至第一膨胀腔210，排气管310的一端延伸至第二膨胀腔230。

其中，第一隔板500和第二隔板510可以与消音管400或壳体100密封配合，从而进一步避免气体进入盲腔220。密封配合的形式可以但不限于是橡胶密封、过盈密封等，只需使得第一隔板500和第二隔板510能够将安装腔分隔形成封闭的腔室即可。

其中，消音管400的数量可以设置为至少两个，所有消音管400间隔地分布于筒体200中。在保证声音经过消音管400时管道的总截面面积不变的条件下，设置多个消音管400能够减小单个消音管400的直径，扩大了单个消音管400与筒体200截面的面积比，从而具有更好的消声效果。优选地，消音管400的数量可以设置为四个，此时消音管400以90度均匀分布于筒体200中，从而能够兼顾消音管400的消音效果以及拆装的便携性，使用方便。

其中，进气管300和排气管310均可以与壳体100可拆卸连接。如此，通过调节第一隔板500和第二隔板510的安装位置，可以调节声音所经过的各腔室的长度和长度比例，从而使得排气消音器能够处理并输出不同频段的声音，进而使得排气音更具有加速感。进一步地，进气管300伸入第一膨胀腔210的部分、筒体200、排气管310、消音管400以及排气管310伸入第二膨胀腔230的部分可以同轴设置，从而便于排气消音器拆装。

其中，壳体100上可以设有多个漏水孔。如此，漏水孔可以排出由排气管310渗入的水汽，避免由于水汽在壳体100内部凝结引起装置锈蚀。

上述排气消音器用于调制排气时气体振动时产生的声音，气体经过进气管300、筒体200、消音管400等结构后由排气管310排出，由于气体流通各处直径不同，声波在消音器内部各处传递时所经过的通道的截面面积均会发生突变，从而引起声波的反射与干涉以实现消声效果。第一隔板500和第二隔板510设于筒体200的安装腔并将安装腔依次分隔形成第一膨胀腔210、盲腔220以及第二膨胀腔230，气体从进气管300进入第一膨胀腔210后通过消音管400直接跨越盲腔220进入第二膨胀腔230，因此盲腔220内没有气体流动而不具备没有声波反射或共振消声功能，由于盲腔220占据了整个排气消音器一定长度的空间，使得排气消音器整体尺寸较长的情况下能够设计较短的消声腔以保留低频音，从而解决了排气消音器整体尺寸长度较长时难以保留低频音的问题。

进一步地，通过调节第一隔板500和第二隔板510的分布位置可以调节调整各个腔室的长度以及长度的比例，使得每一个腔体分别用于调制不同频段的声音。具体地，图4为一实施例的排气消音器的排气音的频谱特性图，其中纵轴表示发动机每分钟的旋转次数(rpm)，横轴表示排气音的频率，区域的颜色对应右侧排气音的分贝值(单位：dB)。如图4所示，经该实施例的排气消音器调制后得到的排气具有线性的各阶次声压，从而能够使排气音具有加速感，并且由于排气消音器保留低频音的效果较好，使得低频段声音的声压最大，进而增强了排气音的力量感。

进一步地，如图2所示，在一个实施例中，第一隔板500和第二隔板510为阶梯形，第一隔板500的外径较大的一端与壳体100连接，第一隔板500的外径较小的一端与消音管400连接。如此，第一隔板500与第一筒体200和消音管400均有较大的接触面积，从而保证第一隔板500与消音管400以及第一隔板500与消音管400均连接稳固。在其他实施例中，第二隔板510为阶梯形，第二隔板510的外径较大的一端与壳体100连接，第二隔板510的外径较小的一端与消音管400连接，从而保证第二隔板510与消音管400以及第一隔板500与消音管400均连接稳固。

如图1及图2所示，在一个实施例中，排气消音器包括尾罩600，尾罩600设于壳体100的一端并与壳体100连接，尾罩600设有第一避让孔以供排气管310穿过。如此，尾罩600能够为筒体200阻挡灰尘，防止排气时灰尘进入筒体200导致排气消音器消音效果不佳，同时尾罩600能够为筒体200提供支撑，避免了筒体200与壳体100直接接触造成磨损。

如图2所示，在一个实施例中，尾罩600为阶梯形，尾罩600的外径较大的一端与壳体100连接，尾罩600的外径较小的一端与筒体200连接。如此，尾罩600与第一筒体200以及壳体100均有较大的接触面积，从而保证尾罩600能够牢固地安装于壳体100上。

如图1至图3所示，在其中一个实施例中，排气消音器包括保护罩700，保护罩700的一端与壳体100连接，保护罩700的另一端用于与发动机连接，保护罩700套设于进气管300。如此，保护罩700能保护进气管300，避免进气管300因碰撞脱落,同时，透过进气管300的声波在保护罩700中进一步发生反射与干涉，从而提高了消声效果。

进一步地，如图1至图3所示，保护罩700的内径在远离筒体200的方向上逐渐减小。由于进气管300的直径小于排气消音器，并且进气管300通常弯折设置，将保护罩700的内径设置为在远离筒体200的一端轴向逐渐减少能够使保护罩700与进气管300配合地更加紧密以防止保护罩700脱落，并且能够减小排气消音器的整体体积。

其中，如图3所示，保护罩700上还可以设有凹槽以指示保护罩700的安装角度，从而便于保护罩700与进气管300安装。在其他实施例中，保护罩700上还可以设有凸起、角度指示器等结构以指示保护罩700的安装角度。

如图2所示，在一个实施例中，排气消音器包括第三隔板520，排气管310第三隔板520设于保护罩700靠近筒体200的一端并与保护罩700连接，第三隔板520设有第二避让孔以供进气管300穿过。如此，第三隔板520能够固定进气管300的安装角度，使得进气管300能够稳定地向筒体200输送气体，结构更加稳固。

在一个实施例中，消音管400的长度设置为待消除声波的四分之一波长的奇数倍。根据声音传播原理，单扩张管传声损失

其中m为膨胀比(声波传递过程前后两个截面的面积比)，即

k为波数，

其中ω为声波的角频率，λ为声波的频率，c为光速；l为管长度，根据上述公式，当消音管400的长度设置为声波的四分之一波长的奇数倍时，即

时，sin(kl)＝±1，此时传声损失TL的值只根据膨胀比m的值取最大值，排气消音器对波长对应的频率的声波消声效果最好。在其他实施例中，消音管400的长度还可设置为待保留声波的波长的偶数倍，根据公式，消音管400的长度设置为声波的四分之一波长偶数倍，即

时，sin(kl)＝0，此时传声损失TL的值取最小值，排气消音器对波长对应的频率的声波消声效果最小，则波长对应的频率的声波全部通过。进一步地，根据单扩张管传声损失公式可知，通过调节消音管400的管径能够改变筒体200与消音管400的膨胀比，从而调节排气音整体音量大小以满足法律规定的工业噪声要求。

在其他实施例中，筒体200的一端与第一隔板500之间的距离或筒体200的另一端与第二隔板510之间的距离设置为待消除声波的四分之一波长的奇数倍。此时传声损失TL根据膨胀比m的值取最大值，排气消音器对波长对应的频率的声波消声效果最好。

另一方面，提供了一种车辆，车辆包括发动机与排气消音器，发动机与排气消音器连接。

上述车辆能够引起声波的反射与干涉以实现消声效果，第一隔板500和第二隔板510之间的腔室没有气体流动而不具备反射消声或共振消声功能，由于该腔室占据了整个排气消音器一定长度的空间，排气消音器能够在整体尺寸较长的条件下能够设计较短的消声腔以保留低频音，从而解决了排气消音器整体尺寸长度较长时难以保留低频音的问题。

需要进行说明的是，上述实施例的排气消音器可以但不局限于在车辆上进行使用，还可以在其他机械设备如机动车、工程机械、工业生产线设备等需要控制排气音量的场合以及其他满足使用要求的场合进行使用。

需要说明的是，“某体”、“某部”可以为对应“构件”的一部分，即“某体”、“某部”与该“构件的其他部分”一体成型制造；也可以与“构件的其他部分”可分离的一个独立的构件，即“某体”、“某部”可以独立制造，再与“构件的其他部分”组合成一个整体。本申请对上述“某体”、“某部”的表达，仅是其中一个实施例，为了方便阅读，而不是对本申请的保护的范围的限制，只要包含了上述特征且作用相同应当理解为是本申请等同的技术方案。

需要说明的是，本申请“单元”、“组件”、“机构”、“装置”所包含的构件亦可灵活进行组合，即可根据实际需要进行模块化生产，以方便进行模块化组装。本申请对上述构件的划分，仅是其中一个实施例，为了方便阅读，而不是对本申请的保护的范围的限制，只要包含了上述构件且作用相同应当理解是本申请等同的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，而不是指示或暗示所指的装置或元件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。本发明中使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”、“固设于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。进一步地，当一个元件被认为是“固定传动连接”另一个元件，二者可以是可拆卸连接方式的固定，也可以不可拆卸连接的固定，能够实现动力传递即可，如套接、连接、一体成型固定、焊接等，在现有技术中可以实现，在此不再赘述。当元件与另一个元件相互垂直或近似垂直是指二者的理想状态是垂直，但是因制造及装配的影响，可以存在一定的垂直误差。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

还应当理解的是，在解释元件的连接关系或位置关系时，尽管没有明确描述，但连接关系和位置关系解释为包括误差范围，该误差范围应当由本领域技术人员所确定的特定值可接受的偏差范围内。例如，“大约”、“近似”或“基本上”可以意味着一个或多个标准偏差内，在此不作限定。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种排气消音器，其特征在于，所述排气消音器包括：

壳体；

筒体，所述筒体设于所述壳体中，所述筒体设有安装腔；

第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和所述第二隔板间隔地设于所述安装腔，所述第一隔板和所述第二隔板将所述安装腔分隔形成第一膨胀腔、第二膨胀腔以及位于第一膨胀腔与第二膨胀腔之间的盲腔；

消音管，所述消音管设于所述盲腔中，所述消音管的一端穿过所述第一隔板并延伸至所述第一膨胀腔，所述消音管的另一端穿过所述第二隔板并延伸至所述第二膨胀腔以避免气体进入所述盲腔；

进气管和排气管，所述进气管的一端延伸至所述第一膨胀腔，所述排气管的一端延伸至所述第二膨胀腔。

2.根据权利要求1所述的排气消音器，其特征在于，所述消音管的数量为至少两个，所有所述消音管间隔地分布于所述盲腔中。

3.根据权利要求2所述的排气消音器，其特征在于，所述排气消音器包括尾罩，所述尾罩设于所述壳体的一端并与所述壳体连接，所述尾罩设有第一避让孔以供所述排气管穿过。

4.根据权利要求3所述的排气消音器，其特征在于，所述尾罩为阶梯形结构，所述尾罩的外径较大的一端与所述壳体连接，所述尾罩的外径较小的一端与所述筒体连接。

5.根据权利要求1所述的排气消音器，其特征在于，所述排气消音器包括保护罩，所述保护罩的一端与所述壳体连接，所述保护罩的另一端用于与发动机连接，所述保护罩套设于所述进气管。

6.根据权利要求5所述的排气消音器，其特征在于，所述保护罩的内径在远离所述筒体的方向上逐渐减小。

7.根据权利要求5所述的排气消音器，其特征在于，所述排气消音器包括第三隔板，所述第三隔板设于所述保护罩靠近所述筒体的一端并与所述保护罩连接，所述第三隔板设有第二避让孔以供所述进气管穿过。

8.根据权利要求1所述的排气消音器，其特征在于，所述消音管的长度设置为待消除声波的四分之一波长的奇数倍。

9.根据权利要求1所述的排气消音器，其特征在于，所述筒体的一端与所述第一隔板之间的距离设置为待消除声波的四分之一波长的奇数倍；和/或，所述筒体的另一端与所述第二隔板之间的距离设置为待消除声波的四分之一波长的奇数倍。

10.一种车辆，其特征在于，包括发动机与如权利要求1至9任一项所述排气消音器，所述发动机与所述排气消音器连接。

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