CN1197885A - 内燃机排气消声装置 - Google Patents

Abstract

内燃机排气消声装置。该装置由若干个连接排气管的设置在金属筒内由小金属管串连成的膨胀室组成,其特征在于:排气管(8)、(25)有歧管(7)与安有振荡膜(5)的缓冲室(2)、(6)相连,缓冲室(2)、(6)有一通气管(1)与内燃机壳相连。与排气管(8)、(25)相连的金属筒(11)内安有可活动的风门(5)。解决了现有消声装置在消声状态下损耗功率、油耗、排放,在不影响功率、油耗与排放的情况下又增大了噪声的缺点。进一步降低了各种车辆的排气噪声与排放的有害气体对人们的健康带来的不利影响。

Description

内燃机排气消声装置

本发明涉及内燃机的排气噪声分离装置。

内燃机在工作时由于燃料的急剧燃烧而产生一定压力与频率的脉冲气流与高达120分贝的噪声。这种噪声在污染环境的同时也直接影响了人们的身体健康。因此，国家规定排气噪声不得超过83分贝。通常的作法是人们在内燃机的排气口安置一消声装置。这种消声装置是由若干设置在金属筒内的由小通气管串连的膨胀室组成。当内燃机的高频率脉冲气流通过排气管到第一个膨胀室时，由于膨胀室的作用而使气流得到了冷却缓冲，然后再从小通气管到第二个膨胀室，使气流再一次得到冷却缓冲，最后从尾部的排气孔排出。由于内燃机产生的噪声是由这种脉冲气流带出的，膨胀室的作用使得气流的速度减慢了，从而达到消声目的。但是，由于内燃机产生的是脉冲气流，特别是内燃机加速时，气流的脉冲频率加快。由于膨胀室容积有限，小通气管来不及排气，使得膨胀室内形成了一定的气压，从而影响到排气管的排气通畅，进而影响到气缸，减缓了活塞的冲刺速度，使内燃机的功率输出受到了很大影响，增加油耗，同时也增多了燃烧室的残余废气，使排放的有害气体增加。为了解决这些问题，通常的方法是增大膨胀室通气管的孔径与尾部的排气孔。这样虽然不影响了内燃机的功率输出与油耗，但却使排气的噪声增大了，无法达到消声目的。到目前为止，还没有一种完满的设计方案来解决这项存在的难题。

本发明的目的是提供一种能在不影响内燃机功率、油耗与排放的情况下使排气噪声低于环境噪音38分贝的消声装置。

本发明是这样实现的：该装置有一个与内燃机排气管相连的，按有活动风门的金属筒。排气管前有连接带有振荡膜的缓冲室的歧管，缓冲室有通气管与内燃机机壳相连。当内燃机的高频脉冲气流到达前排气管时，由于风门的阻滞作用，使70％的气流经歧管来到缓冲室。缓冲室内的振荡膜在气流的作用下向里运动，使气流得到了缓冲。然后在振荡膜弹簧的作用下复位。由于此时排气门已关闭，因此，这小股气流不会再对活塞产生任何影响。这股气流经排气管到达由风门组成的金属筒，在由隔板组成的膨账室内使气流得到一定的膨胀与冷却，然后经过隔板下小通气管到达由活动风门组成的膨胀室，风门在气流的作用下向外运动，使气流从开启的风门四周成45度射到金属筒内壁上，在金属筒内形成涡流，使气流再次得到充分膨胀冷却，然后再从排气孔排出。特别是当内燃机的速度加快，前部缓冲室振荡膜的运动快达到极限时，此时金属筒内的风门会自动开启到一个合适的位置，从而保证了排气的通畅，不会再对活塞产生任何影响。试验证明：由于振荡膜吸收了内燃机脉冲气流70％的能量与大部分的热量，使从缓冲室经弹簧推出的气流已不再具有携带噪声的能量。由于振荡膜的密封隔离作用，使得缓冲室另一面的气流乃是新鲜气体，而这股气流又正赶上活塞到顶时机壳内的负压状态，反而有被吸气的效果。因此，从排气口出来的脉冲气流70％的能量由内燃机本身所重新利用，功率反而有所提高，气缸内的有害残余废气亦不复存在。另外由排气口出来的脉冲气流30％的能量经隔板组成的膨胀室膨胀冷却而抵消了一部分能量，再由活动风门组成的膨胀室充分膨胀冷却又抵消了部分能量，再由活动风门的复位弹簧抵消了一部分能量后又在金属筒内壁产生漫反射形成涡流而进一步抵消了脉冲气流的能量，从而使气流几乎以平稳的方式从排气口排出。由于内燃机的排气噪声是由这种脉冲气流带出的，气流的流速减缓了，从而达到消声目的。

本发明由于用能重新吸收排气能量的缓冲室，代替了不能扩张的金属筒，用可以任意扩张的活动风门代替了固定口径的排气孔，从而达到在不影响内燃机功率、油耗与排放的情况下达到消声目的，解决了现有消声装置在消声状态下损耗功率、油耗与排放，在不影响功率、油耗与排放的情况下又增大了噪声的缺点。解决了现有消声装置在消声状态下损耗功率、油耗与排放，在不影响功率、油耗与排放的情况下又增大了噪声的缺点，此消声装置不但每年可为国家节约大量的燃料。还进一步降低了我国各种车辆的排气噪声与各种排放的有害气体对人们身体健康带来的不利影响。

本发明的具体结构由以下的实施例及附图给出。

图1是本发明缓冲室的剖视图

图2是本发明金属筒尾部剖视图。

图3是本发明金属筒尾部正视图

图4是本发明金属筒中风门装置剖视图

图5是本发明金属筒前部剖视图

图6是本发明隔板正视图

图7是本发明风门装置正视图

图8是本发明缓冲室的正视图

图9是本发明整体缩小一倍的剖视图。

下面结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9详细说明根据本发明提出的具体装置及实施细节。

该装置有一个与内燃机排气管(25)、(8)相连的按有风门(15)的金属筒(11)。前排气管(8)通过岐管(7)连接按有振荡膜(5)的缓冲室(2)、(6)。缓冲室(2)、(6)与一通气管(1)与内燃壳相连。当内燃机的脉冲气流到达前排气管(8)时，由于风门(15)的阻滞性作用而不能一下开启，使70％的气流经歧管(7)引到缓冲室(2)、(6)。缓冲室(2)、(6)内的振荡膜(5)在气流的作用下向里运动，使脉冲气流得到膨胀缓冲。然后在振荡膜(5)、弹簧(3)的作用下复位。由于此时内燃机的排气门已关闭，因此，这小股经弹簧(3)推出的气流不会再对活塞产生任何影响。这股气流经排气管(8)、(25)到达由一块半圆形隔板(21)组成的第一膨胀室缓冲冷却，再经过隔板(21)下的通气管(22)到达风门(15)。风门(15)在气流的作用下向外运动，使气流从开启的风门(15)四周成45度射到金属筒(11)内壁上而形成涡流，使气流再次得到充分的膨胀冷却。然后再从设计在尾盖(9)上的排气孔(10)排出。特别是当内燃机的转速提高，缓冲室(2)、(6)内振荡膜(5)的运动状态达到极限时，此时，金属筒(11)内的风门(15)会随着排气的增大而自动开启到一个合适的位置，从而使气流能通畅无阻地排出，不会再对活塞的冲刺速度产生任何影响，提高了内燃机的加速性。等到内燃机减速时，风门(15)会在设计在由连杆(24)连接，按置在密封筒(19)内的弹簧(18)的作用下自动恢复到原来的状态。为了增加风门(15)的灵敏性与密封性，连接风门(15)的连杆(24)由两个过桥(13)、(17)组成。连杆(24)两端连接过桥(13)、(17)的地方由可伸缩的橡皮密封套(14)、(16)连接。在过桥(13)的顶部有一起密封作用的帽套(12)，与风门(15)接触的是橡皮垫(23)。风门(15)尾部连接弹簧(18)的是活动基座(20)。另外，组合缓冲室(2)、(6)是螺钉(4)，实验证明：由于振荡膜(5)吸收了内燃机排出的脉冲气流70％的能量与大部分的热量，因而从缓冲室(2)、(6)经弹簧(3)推出的气流已不再具有携带噪声的能量。由于振荡膜(5)的密封隔离作用，使缓冲室(2)、(6)通向内燃机壳的通气管(1)的气流乃是新鲜气体，而这股气流又正在活塞到顶排气时机壳内处于负压状态时赶到，反而有被吸气的效果。因此，从内燃机排气口排出来的脉冲气流70％的能量由内燃机本身所重新吸收，功率反而有所提高。气缸内的有害残余废气由于得到了充分的燃烧亦不复存在。另外从排气口出来的脉冲气流30％的能量经由隔板(21)组成的膨胀室与风门(15)与隔板(21)组成的膨胀室损耗了一部分能量，再由内风门(15)的弹簧(18)抵消了一部分能量，最后又经风门(15)成45度在金属筒(11)内产生漫反射而形成涡流，进一步得到充分的膨胀与冷却，使原来的脉冲气流几乎以平稳的方式从排气孔(10)排出。由于内燃机的排气噪声是由这种脉冲气流带出的，气流的流速减慢了，从而达到消声目的。实验进一步表明：在125ml排量单缸摩托车中，在怠速状态下，即使把排气口堵死5分钟，也不会发生发动机转速减慢与熄火的现象。这是其它任何同类消声器所无法达到的。

Claims (4)

1.内燃机排气消声装置。该装置由若干个连接排气管的设置在金属筒内由小通气管串连成的膨胀室组成，其特征在于：排气管有歧管与缓冲室相连，与排气管相连的金属筒内有活动风门。

2.根据权利要求1所述的内燃机排气消声装置，其特征在于：缓冲室内有振荡膜。

3.根据权利要求2所述的内燃机排气消声装置，其特征于于：振荡膜后有弹簧。

4.根据权利要求1所述的内燃机排气消声装置，其特征在于：风门里有弹簧。

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