CN117028009A - 用于混合动力车型的排气消声器 - Google Patents

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CN117028009A CN202311053489.4A CN202311053489A CN117028009A CN 117028009 A CN117028009 A CN 117028009A CN 202311053489 A CN202311053489 A CN 202311053489A CN 117028009 A CN117028009 A CN 117028009A
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Abstract

本发明公开了一种用于混合动力车型的排气消声器，涉及消声器技术领域，前消声器分隔成两个前消腔室，第一前消腔室内设有带通孔的前消内管，并填充有前消消音棉；后消声器分隔为四个后消腔室，第二隔板上布设有连通相邻腔室的小孔，进气管从后消声器筒体的侧壁伸入第二后消腔室内，后消第一内管连通第一、第三后消腔室，后消第二内管连通第二、第四后消腔室；出气管从第一后消腔室穿至第二端盖，出气管设有一段位于第二后消腔室内短出气通孔管段和一段位于第三后消腔室和第四后消腔室内的长出气通孔管段，长出气通孔管段上套装有豆管，豆管内填充后消消音棉。本发明解决了现有排气消声器不能满新一代混动系统的噪声、背压等设计性能指标的问题。

Description

用于混合动力车型的排气消声器
技术领域
本发明涉及消声器技术领域，尤其是一种用于混合动力车型的排气消声器。
背景技术
现有的一种适用于混合动力汽车的排气消声器系统，包括排气管焊合件、前消声器总成、后消声器总成，它们通过法兰盘组件与法兰盘连接并使用螺母锁紧，组成整个排气消声器系统；其中，排气管焊合件包括由上、下两个半壳组成的前段管，前段管安装有排温传感器，前段管的前端连接有前法兰盘，后端通过波纹管、隔热罩与后段管连接，排气管焊合件通过法兰盘组件与前消声器总成的前端法兰盘连接；前消声器总成包括前消前段管、前消声器、前消后段管，前消声器和前消后段管上安装有带悬挂橡胶块的前消支架；后消声器总成包括后消前段管、后消声器和后消后段管，后消前段管和后消声器上安装有带悬挂橡胶块的后消支架；前消声器筒体采用筒体纵咬合、端盖锁缝工艺制成，后消声器筒体采用半壳封盖焊接而成。排气管焊合件前端的前法兰盘是通过两孔螺栓连接三元催化器出气端法兰盘组件的连接结构，发动机吸气、压缩、做功、排气后产生高温尾气通过三元催化器净化后进入排气消声器系统，气流通过排气管焊合件、前消声器总成、后消声器总成最终完成气体排放、同时降低发动机工作产生的噪声等。在拓展新项目车型时，搭载全新一代混动系统，发动机的输出功率及扭矩明显提升，且排气背压及噪声等指标要求更加苛刻，原有的消声器总容积不满足现有噪声、背压等设计性能指标。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于混合动力车型的排气消声器，这种消声器可以解决现有排气消声器不能满新一代混动系统的噪声、背压等设计性能指标的问题。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：这种用于混合动力车型的排气消声器包括依次连接的排气管焊合件、前消声器总成和后消声器总成，所述前消声器总成包括前消声器和连接于所述前消声器两端的前消前段管和前消后段管，所述后消声器总成包括后消声器和连接于所述后消声器两端的后消前段管和后消后段管，所述前消声器包括前消声器筒体、前消隔板、前消内管和前消消音棉，所述前消声器筒体由所述前消隔板分隔成第一前消腔室和第二前消腔室，所述前消内管的一端与所述前消前段管相连接，另一端穿过所述前消隔板进入所述第二前消腔室，所述前消内管于所述第一前消腔室内设有一段进气通孔管段，所述第一前消腔室的容积大于所述第二前消腔室，所述前消消音棉填充于所述第一前消腔室；所述后消声器包括第一端盖、后消声器筒体、进气管、纵隔盘、第一隔板、第二隔板、第三隔板、后消第一内管、后消第二内管、出气管、豆管、后消消音棉和第二端盖，所述第一端盖和所述第二端盖分别封装于所述后消声器筒体的两端，间隔设置在所述后消声器筒体内的所述第一隔板、第二隔板和第三隔板将所述后消声器筒体分隔成第一后消腔室、第二后消腔室、第三后消腔室和第四后消腔室，所述第二隔板上布设有连通相邻腔室的小孔；所述进气管的一端与所述后消前段管连接，另一端从所述后消声器筒体的侧壁伸入所述第二后消腔室内，所述第二后消腔室内固定有支撑所述进气管的纵隔盘，所述纵隔盘上开设有多个通孔；所述后消第一内管连通所述第一后消腔室和第三后消腔室，所述后消第二内管连通所述第二后消腔室和第四后消腔室；所述出气管的一端位于所述第一后消腔室内，另一端穿至所述第二端盖与所述后消后段管连接，所述出气管设有一段短出气通孔管段和一段长出气通孔管段，所述短出气通孔管位于所述第二后消腔室内，所述长出气通孔管段位于所述第三后消腔室和所述第四后消腔室内，所述长出气通孔管段上套装有豆管，所述豆管内填充后消消音棉。
上述用于混合动力车型的排气消声器的技术方案中，更具体的技术方案还可以是：所述第四后消腔室的容积大于所述第二后消腔室，所述第二后消腔室的容积大于所述第一后消腔室，所述第一后消腔室的容积大于所述第三后消腔室。
进一步的，所述后消第一内管的管径大于所述后消第二内管的管径。
进一步的，所述豆管位于所述第四后消腔室内的长度大于其位于所述第三后消腔室内的长度。
进一步的，所述短出气通孔管段上的相邻通孔的间距大于所述长出气通孔管段上的相邻通孔的间距。
进一步的，所述短出气通孔管段到所述第一隔板的距离小于所述第二隔板的距离。
进一步的，所述排气管焊合件的前法兰盘为三孔法兰盘。
进一步的，所述排气管焊合件的排气管前段管为一体式弯管结构。
进一步的，所述排气管焊合件的波纹管直接与排气管后段管相连接。
进一步的，所述前消声器采用筒体旋压工艺制成，所述后消声器采用筒体纵咬合、端盖锁缝工艺制成。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：前消声器的第一前消腔室由均匀开孔的内管与消音棉组成阻性腔，主要消除中高频率，第二前消腔室为扩张腔，主要消除中低频率；后消声器的腔室增加为四个腔室，扩大了总容积，其内部结构的设计组成以抗性消声结构为主的结构，重点消除怠速及加速低频噪声；噪声测试结果总值和阶次更低、NVH品质更高、系统模态避开发动机振动频率有效避免怠速共振的产生、系统背压降低、为整车节油降耗产出贡献量。
附图说明
图1是本用于混合动力车型的排气消声器的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是前消声器的内部结构示意图。
图4是后消声器的内部结构示意图。
附图标号说明：1、前法兰盘；2、排气管前段管；3、波纹管；4、排气管后段管；5、前消前段管；6、前消声器；6-1、前消声器筒体；6-2、第一前消腔室；6-3、前消消音棉；6-4、前消内管；6-5、前消隔板；6-6、第二前消腔室；7、前消后段管；8、后消前段管；9、后消声器；9-1、第一端盖；9-2、后消声器筒体；9-3、第一后消腔室；9-4、出气管；9-5、第一隔板；9-6、第二后消腔室；9-7、后消第二内管；9-8、第二隔板；9-9、第三后消腔室；9-10、第三隔板；9-11、第四后消腔室；9-12、后消消音棉；9-13、豆管；9-14、第二端盖；9-15、纵隔盘；9-16、进气管；9-17、连接板；9-18、后消第一内管；10、后消后段管。
具体实施方式
下面结合附图实施例对本发明作进一步详述：
图1和图2所示的用于混合动力车型的排气消声器主要包括排气管焊合件、前消声器总成、后消声器总成，这三部分通过法兰盘组件与法兰盘连接并使用螺母锁紧工艺，组成整个排气消声器系统。排气管焊合件包括依次连接的前法兰盘1、排气管前段管2、波纹管3、排气管后段管4和法兰盘组件，前法兰盘1为三孔法兰盘，排气管焊合件与三元催化器连接方式变更为三孔法兰盘连接方式更合理、密封性更好、可靠性更高。排气管前段管2由原上、下半壳结构更改为一体式弯管结构，上、下半壳结构需要进行落料、冲压、焊接成组件、工序较多、生产节拍较慢，新结构一次性折弯成型、工序少、产能提升、易于质量管控，同时节约模具、焊材等成本。波纹管3直径减到φ60、总长增加了20mm、静刚度和动刚度提升、耐久性能更好。本实施例取消了波纹管3和排气管后段管4之间原有的隔热罩，减少了零件成本。排气管后段管4下弯，以配合新车型的纯电续航里程达到100km的大容量电池，并重新布置前消声器6、后消声器9、系统管道的走向及支架吊点，形成消声系统中间整体凹下的结构。新系统使用两种不同的悬挂橡胶块，排气管焊合件、后消声器筒体上吊点采用全新硅胶材质橡胶块、隔振率更好、耐久更高。
如图1和图3所示，前消声器总成包括依次连接的法兰盘、前消前段管5、前消声器6、前消后段管7，前消声器6包括前消声器筒体6-1、前消消音棉6-3、前消内管6-4和前消隔板6-5，前消声器筒体6-1由前消隔板6-5分隔成第一前消腔室6-2和第二前消腔室6-6，前消内管6-4的一端与前消前段管5相连接，另一端穿过前消隔板6-5进入第二前消腔室6-6，前消内管6-4于第一前消腔室6-2内设有一段进气通孔管段，第一前消腔室6-2的容积大于第二前消腔室6-6，前消消音棉6-3填充于第一前消腔室6-2。前消声器筒体6-1焊合件采用全新结构形式、制消工艺由原来的筒体纵咬合、端盖锁缝工艺改为筒体旋压工艺，前消声器筒体6-1旋压工艺较原方案结构形式更简单、工艺稳定、生产效率高、综合成本降低。
如图1和图4所示，后消声器9包括第一端盖9-1、后消声器筒体9-2、出气管9-4、第一隔板9-5、后消第二内管9-7、第二隔板9-8、第三隔板9-10、后消消音棉9-12、豆管9-13、第二端盖9-14、纵隔盘9-15、进气管9-16、连接板9-17、后消第一内管9-18，第一端盖9-1和第二端盖9-14分别封装于后消声器筒体9-2的两端，后消声器筒体9-2和端盖的制消工艺由原来的半壳封盖焊接更改为筒体纵咬合、端盖锁缝工艺，新方案制消工艺更为稳定、较原方案取消了焊接工序、直接减少焊材的用量，规避因焊接参数、焊材质量等因素造成零件的质量问题。在后消声器筒体9-2内间隔设置第一隔板9-5、第二隔板9-8和第三隔板9-10，三块隔板将后消声器筒体9-2由第一端盖9-1朝第二端盖9-14方向分隔成第一后消腔室9-3、第二后消腔室9-6、第三后消腔室9-9和第四后消腔室9-11，第四后消腔室9-11的容积大于第二后消腔室9-6，第二后消腔室9-6的容积大于第一后消腔室9-3，第一后消腔室9-3的容积大于第三后消腔室9-9。后消声器9的进气管9-16垂直安装在后消声器筒体9-2的筒壁上，在后消声器筒体9-2外壁上于进气管9-16的安装处设置有连接板9-17，进气管9-16的一端与后消前段管8连接，另一端从后消声器筒体9-2的侧壁伸入第二后消腔室9-6内，第二后消腔室9-6内固定有支撑进气管9-16的纵隔盘9-15，纵隔盘9-15与第一隔板9-5和第二隔板9-8垂直连接，起到支撑加强的作用，提高系统耐久性能；纵隔盘9-15上开设有多个通孔可以让声波通过，吸收声波，达到更佳的消声效果。第一隔板9-5和第三隔板9-10均未开设连通相邻腔室的小孔，第二隔板9-8上布设有连通相邻腔室的小孔，后消第一内管9-18连通第一后消腔室9-3和第三后消腔室9-6，后消第二内管9-4连通第二后消腔室9-6和第四后消腔室9-11，后消第一内管9-18的管径大于后消第二内管9-7的管径。出气管9-4的一端位于第一后消腔室9-3内，另一端穿至第二端盖9-14与后消后段管10连接，出气管9-4设有一段短出气通孔管段和一段长出气通孔管段，短出气通孔管位于第二后消腔室9-6内，短出气通孔管段到第一隔板9-5的距离小于第二隔板9-8的距离，短出气通孔管段上的相邻通孔的间距大于长出气通孔管段上的相邻通孔的间距；长出气通孔管段位于第三后消腔室9-9和第四后消腔室9-11内，整段的长出气通孔管段上套装豆管9-13，豆管9-13位于第四后消腔室9-11内的长度大于其位于第三后消腔室9-9内的长度，豆管13内填充后消消音棉9-12。
本用于混合动力车型的排气消声器连接三元催化器出气端法兰盘组件，发动机工作时产生高温尾气通过三元催化器净化后进入排气消声器系统，气流通过排气管焊合件、前消声器总成、后消声器总成最终完成气体排放、同时降低发动机工作产生的噪声等。气流进入前消声器6内时，第一前消腔室6-2由均匀开孔的前消内管6-4与前消消音棉6-3组成阻性腔，主要消除中高频率；第二前消腔室6-6为扩张腔，主要消除中低频率。气流通过进气管9-16进入后消声器9的第二后消腔室9-6进行第一次扩张，出气管9-4在第二后消腔室9-6短出气通孔管段开的两排小孔，起到共振的作用，因此第二后消腔室9-6为共振扩张组合腔；因第一隔板9-5未开孔，第二隔板9-8开满小孔，气流通过第二隔板9-8的小孔进入到第三后消腔室9-9进行第二次扩张，组成扩张腔；气流通过后消第一内管9-18进入第一后消腔室9-3进行第三次扩张，然后通过出气管9-4流出；第三隔板9-10未开孔，因此第四后消腔室9-11为封闭腔室，与后消第二内管9-7组成谐振腔，降低低频噪声；在出气管9-4开小孔的长出气通孔管段套上豆管9-13，并加有后消消音棉9-12的结构，重点消除高速气流引起的摩擦噪声；后消声器9内部结构通过上述设计组成以抗性消声结构为主的结构，重点消除怠速及加速低频噪声。该结构系统模态避免怠速共振，1阶系统模态为20.5Hz避开发动机怠速频率36.7~40Hz（怠速转速 1150±50 RPM）；排气系统壳体模态要求≥375Hz，前消声器壳体模态650Hz、后消声器壳体模态553Hz；排气背压要求：≤40KPa (92KW@5600rpm)，消声器总成背压为17.2Kpa；从噪声结果分析得出总声压级和阶次噪声均满足目标要求，噪声通过法规要求，通过噪声≤74dB、排气口噪声及壳体辐射噪声满足目标要求、怠速空调关排气口噪声(非充电工况)≤56dB(A)、怠速充电工况＜62dB(A)，满足整车NVH品质要求，调音达到主观评价和客观测量要求。本消声器总容积增加，噪声测试结果总值和阶次更低、NVH品质更高、系统模态避开发动机振动频率有效避免共振的产生、系统背压降低、为整车节油降耗产出贡献量。

Claims (10)

1.一种用于混合动力车型的排气消声器，包括依次连接的排气管焊合件、前消声器总成和后消声器总成，所述前消声器总成包括前消声器和连接于所述前消声器两端的前消前段管和前消后段管，所述后消声器总成包括后消声器和连接于所述后消声器两端的后消前段管和后消后段管，其特征在于：所述前消声器包括前消声器筒体、前消隔板、前消内管和前消消音棉，所述前消声器筒体由所述前消隔板分隔成第一前消腔室和第二前消腔室，所述前消内管的一端与所述前消前段管相连接，另一端穿过所述前消隔板进入所述第二前消腔室，所述前消内管于所述第一前消腔室内设有一段进气通孔管段，所述第一前消腔室的容积大于所述第二前消腔室，所述前消消音棉填充于所述第一前消腔室；所述后消声器包括第一端盖、后消声器筒体、进气管、纵隔盘、第一隔板、第二隔板、第三隔板、后消第一内管、后消第二内管、出气管、豆管、后消消音棉和第二端盖，所述第一端盖和所述第二端盖分别封装于所述后消声器筒体的两端，间隔设置在所述后消声器筒体内的所述第一隔板、第二隔板和第三隔板将所述后消声器筒体分隔成第一后消腔室、第二后消腔室、第三后消腔室和第四后消腔室，所述第二隔板上布设有连通相邻腔室的小孔；所述进气管的一端与所述后消前段管连接，另一端从所述后消声器筒体的侧壁伸入所述第二后消腔室内，所述第二后消腔室内固定有支撑所述进气管的纵隔盘，所述纵隔盘上开设有多个通孔；所述后消第一内管连通所述第一后消腔室和第三后消腔室，所述后消第二内管连通所述第二后消腔室和第四后消腔室；所述出气管的一端位于所述第一后消腔室内，另一端穿至所述第二端盖与所述后消后段管连接，所述出气管设有一段短出气通孔管段和一段长出气通孔管段，所述短出气通孔管位于所述第二后消腔室内，所述长出气通孔管段位于所述第三后消腔室和所述第四后消腔室内，所述长出气通孔管段上套装有豆管，所述豆管内填充后消消音棉。
2.根据权利要求1所述的用于混合动力车型的排气消声器，其特征在于：所述第四后消腔室的容积大于所述第二后消腔室，所述第二后消腔室的容积大于所述第一后消腔室，所述第一后消腔室的容积大于所述第三后消腔室。
3.根据权利要求2所述的用于混合动力车型的排气消声器，其特征在于：所述后消第一内管的管径大于所述后消第二内管的管径。
4.根据权利要求3所述的用于混合动力车型的排气消声器，其特征在于：所述豆管位于所述第四后消腔室内的长度大于其位于所述第三后消腔室内的长度。
5.根据权利要求4所述的用于混合动力车型的排气消声器，其特征在于：所述短出气通孔管段上的相邻通孔的间距大于所述长出气通孔管段上的相邻通孔的间距。
6.根据权利要求5所述的用于混合动力车型的排气消声器，其特征在于：所述短出气通孔管段到所述第一隔板的距离小于所述第二隔板的距离。
7.根据权利要求1至6任一项所述的用于混合动力车型的排气消声器，其特征在于：所述排气管焊合件的前法兰盘为三孔法兰盘。
8.根据权利要求7所述的用于混合动力车型的排气消声器，其特征在于：所述排气管焊合件的排气管前段管为一体式弯管结构。
9.根据权利要求8所述的用于混合动力车型的排气消声器，其特征在于：所述排气管焊合件的波纹管直接与排气管后段管相连接。
10.根据权利要求9所述的用于混合动力车型的排气消声器，其特征在于：所述前消声器采用筒体旋压工艺制成，所述后消声器采用筒体纵咬合、端盖锁缝工艺制成。
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