CN1858413A - 可调节排气管截面积的内燃机排气消声器 - Google Patents

Abstract

一种可调节排气管截面积的内燃机排气消声器，它包括设置在壳体(2)内腔中的的进气消声管(4)和排气消声管，壳体内腔通过由前至后依次设置隔板被分隔成四个腔室，所述隔板(3)、(7)上均开设有连通前后腔的气孔，进气消声管的封闭端依次穿过前端盖(1)、隔板(3)进入腔室(II)、(I)并与隔板(6)相结合；所述排气消声管是由直径、长度不同的两根排气消声管组成，两根排气消声管的封闭端分别穿过后端盖(8)进入腔室(IV)并与隔板(7)相结合，两根排气消声管中直径较大、长度较短的一根短粗排气消声管(9)的开口端设置有排气控制阀(10)；在腔室(II)、(I)、(III)内，以平行于进气消声管轴线的方式设置有中间消声管，该中间消声管的开口端位于腔室(II)内，其封闭端位于腔室(III)内。

Description

可调节排气管截面积的内燃机排气消声器

技术领域

本发明涉及一种消声器，特别涉及一种能自动控制排气管截面积的可调节排气管截面积的内燃机排气消声器。

背景技术

现有技术的内燃机排气消声器多为单管式结构(装有一根排气管)，少数为两管式结构(装有二根排气管)。无论是装一根或是二根排气管，它们的横截面积都是固定不变。也就是说，现有技术的排气管不能随排气流量的变化而改变其排气管的流通面积。具体讲，对于采用较细长的管子作为排气管的内燃机排气消声器，虽然能满足中等负荷、中等转速下的要求，噪声降低，但当内燃机进入大负荷、高转速运行时，由于排气流量增大，排气速度增加，阻力增大，气流产生的再生噪声也明显增加，使得噪声、功率损失随之增大。反之，对于采用较短粗的管子作为排气管内燃机排气消声器，虽然能满足大负荷、高转速、噪声低的要求，但在中等负荷、中等转速以下运行时，其噪声反而加大。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种能自动控制排气管截面积的可调节排气管截面积的内燃机排气消声器。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的可调节排气管截面积的内燃机排气消声器包括由前、后端盖和中空柱体组成的壳体，以及设置在壳体内腔中的一根管壁上加工有多个气孔的进气消声管和至少一根管壁上加工有多个气孔的排气消声管，所述壳体内腔通过由前至后依次设置三块隔板被分隔成四个腔室，即II、I、III、IV四个腔室，且位于壳体内腔中的前、后两隔板上均开设有连通前后腔的气孔；所述进气消声管的封闭端依次穿过前端盖、前隔板上加工出的通孔进入腔室II和I内，止于中间隔板，并与中间隔板相结合；所述排气消声管是由直径、长度不同的两根排气消声管组成，两根排气消声管的封闭端分别穿过后端盖上加工出的通孔进入腔室IV，止于后隔板，并与后隔板相结合，两根排气消声管中直径较大、长度较短的一根短粗排气消声管的开口端设置有排气控制阀；在腔室II、I、III内，以平行于进气消声管轴线的方式设置有至少一根管壁上加工有多个气孔的中间消声管，该中间消声管的开口端位于腔室II内，其封闭端位于腔室III内，并与后隔板相结合。

本发明在腔室II、I、III内以平行于进气消声管轴线的方式设置有两根管壁上加工有多个气孔的中间消声管，两根中间消声管横截面面积之和大于进气消声管的横截面面积；所述气孔均加工在位于腔室III中的管壁段上，且多个气孔的面积之和大于中间消声管横截面面积。

本发明中所述排气控制阀为单向排气控制阀。当然所述排气控制阀也可采用其它任意公知技术的阀门来实现，诸如蝶阀等。

所述排气消声管管壁上加工出的多个气孔的面积之和大于排气消声管横截面面积；两根排气消声管中直径较小、长度较长的细长排气消声管横截面面积小于进气消声管横截面面积；而直径较大、长度较短的短粗排气消声管横截面面积大于进气消声管横截面面积。

所述进气消声管位于腔室I中的管壁段上的气孔数量多于位于腔室II中管壁段上的气孔数，且两段管壁段上气孔的面积之和大于进气消声管横截面面积。

所述腔室I＞腔室IV＞腔室III＞腔室II；所述前隔板上气孔的面积之和大于进气消声管横截面面积，后隔板上气孔的面积之和同样也大于进气消声管横截面面积。

本发明的工作原理及优点如下：

当内燃机在中等负荷、中等转速条件下工作时，从内燃机排出的高温、高速脉动气流进入本发明的消声器进气消声管之后，从该管上气孔(小孔)喷出，气体大部分被喷入腔室I中膨胀、缓冲，小部分被喷入腔室II中膨胀、缓冲，气体流动方向改变90°，腔室I中的气体通过前隔板上的通气孔进入腔室II中(也可以在气孔中插装通气管，使气体经由通气管进入腔室II中)，并与腔室II中气体汇集后进入中间消声管，并从其位于腔室III管壁段上的气孔喷出，在腔室III中膨胀、缓冲，腔室III中的气体通过后隔板上的气孔(也可以在气孔中插装通气管，使气体经由通气管进入腔室IV)进入腔室IV中膨胀、缓冲，腔室IV中的气体通过细长排气消声管上的通过进入排气消声管，汇集后排入大气中。

当内燃机的负荷增加，转速达到某一值时，由于腔室IV中的压力增加，压力差克服单向排气控制阀的弹力，将单向排气控制阀顶开，腔室IV中气体的大部分便会通过短粗排气消声管排出，小部分通过细长排气消声管排出，实现双管同时工作，使排出气流速度控制在最佳范围内，排气噪声最低。当气流速度下降到某一值时，随着压力的减小阀门也随之关闭，短粗排气消声管停止工作。

本发明一是通过排气控制阀的适时开启，使排气消声管内的气流速度保持在一较佳范围内，达到降低排气噪声、减小排气阻力、降低功率损失和油耗的目的。

二是通过各消声管及各消声管上小孔的“节流”作用和各腔室的储气储压作用，进入消声器内的高温、高速脉动气流被改造为温度较低、气流速度较低的比较稳定气流，从而将高速脉动的气流产生的高噪声值下降为较低的噪声值，达到降噪目的。

再者，还因各管子都是一端开口，另一端封闭，气流只能从管子上小孔喷出或吸入，并使各消声管气流方向均作改变90°，气体从进气消声管到排气消声管的过程中，气流和声波流方向不断改变，使气流与声波流脱离，并有部分呈相反方向180°运动，声波的衰减系数增大，噪声下降。同时，由于各消声管均采用喷注或吸入结构，将大股气流分散成几百股小气流喷出，声波传递过程中受到小孔壁的摩擦作用，噪声下降；除此之外，喷、吸流结构还有移频作用，即能将低频移向中、高频，便于消声，而将中、高频移至人耳听不到的超高频，起到降低噪声的作用。还因各消声管上小孔喷出的气流(声波)有相位差，波峰与波谷可以相互抵消一部分，从而有助于降噪。同时，从腔室I出来的气流(声波)受到腔室II气流的干涉作用，也有相位差，也能减少部分噪声。

本发明的的有益效果是：可内燃机排气消声器的排气管内的气流速度始终保持在某一最佳值内，使消声器的插入损失(消声量)始终保持在最大值，功率损失比始终保持在最小值。实验证明：当小负荷、低转速时，单根细长管排气比双根管子同时排气降低噪声5～8dB(A)；高转速、大负荷时，双根管子同时排气又比单根细长管排气降低噪声5～10dB(A)。

附图说明

图1是传统的内燃机排气消声器的结构示意图。

图1中：1′是进气消声管，2′是前端盖，3′是壳体，4′是隔板，5′是隔板，6′是隔板，7′是排气消声管，8′是后端盖。

图2是本发明的结构图。

图3是图2的A-A剖视图。

图4是图2的B-B剖视图。

图5是本发明中排气控制阀的第一种实施例(单向阀)的结构图，图示为闭合状态。

图6是图5的开启状态图。

图7是本发明中排气控制阀的第二种实施例(手动蝶阀)的结构图，图示为开启状态。

图中：1是前端盖，2是壳体，3是隔板，4是进气消声管，5是中间消声管，6是隔板，7是隔板，8是后端盖，9是短粗排气消声管，10是排气控制阀，11是排气消声管，12是气孔，13是中间消声管，14是气孔，15是阀座，16是阀板，17是弹簧，18是固定座板，19是排气孔，20是阀轴，21是阀板，22是旋转柄杆。

具体实施方式

本发明下面将结合实施例(附图)作进一步描述，但并不限制本发明。

如图2、3、4所示，本发明的可调节排气管截面积的内燃机排气消声器包括由前、后端盖和中空柱体组成的壳体2，以及设置在壳体2内腔中的一根管壁上加工有多个气孔的进气消声管4和两根管壁上加工有多个气孔的排气消声管9和11，所述壳体内腔通过由前至后依次设置隔板3、6、7被分隔成四个腔室II、I、III、IV，所述隔板3、7上均开设有连通前后腔的气孔12和14，所述进气消声管4的封闭端依次穿过前端盖1、隔板3上加工出的通孔进入腔室II、I，止于隔板6，并与隔板6相固接；所述排气消声管是由直径、长度不同的两根排气消声管9和11组成，两根排气消声管的封闭端分别穿过后端盖8上加工出的通孔进入腔室IV，止于隔板7，并与隔板7相固接，两根排气消声管中直径较大、长度较短的一根短粗排气消声管9的开口端设置有单向排气控制阀10；该单向排气控制阀10包括位于排气消声管9管腔内的阀座15，与阀座15相配合的由阀板16、固定座板18、设置在阀板与固定座板之间的弹簧17构成的阀芯，在固定座板18上开设有与大气相连通的排气孔19(如图5、6所示)；在腔室II、I、III内，以平行于进气消声管4轴线的方式设置有两根管壁上加工有多个气孔的中间消声管5和13，该中间消声管的开口端位于腔室II内，其封闭端位于腔室III内，并与隔板7相固接；两根中间消声管横截面面积之和大于进气消声管横截面的面积；所述气孔均加工在位于腔室III中的管壁段上，且多个气孔的面积之和大于中间消声管横截面面积。

本发明中所述进气消声管4位于腔室I中的管壁段上的气孔数量多于位于腔室II中管壁段上的气孔数，且两段管壁段上气孔的面积之和大于进气消声管横截面的面积；所述排气消声管管壁上加工出的多个气孔的总面积大于排气消声管横截面的面积；所述腔室I＞腔室IV＞腔室III＞腔室II；所述隔板3上所设置气孔14的面积之和大于进气消声管4横截面的面积，隔板7上所设置气孔12的面积之和大于进气消声管4横截面面积。

本发明中所述两根排气消声管中直径较小、长度较长的细长排气消声管11的横截面的截面积小于进气消声管4横截面面积；而直径较大、长度较短的短粗排气消声管9横截面面积大于进气消声管4横截面面积。

本发明中所述排气控制阀也可采用如图7所示的手动蝶阀；该手动蝶阀包括通过阀轴20安装在排气消声管9管腔内的阀板21，和与阀轴20外伸端相结合的旋转柄杆22，该旋转柄杆22通过牵引钢绳与设置在驾驶室内的钢丝拉钮相连接。其工作原理如下：当发动机处于大负荷、高转速运行时，驾驶员通过钢丝拉钮打开短粗排气消声管9上的手动蝶阀，腔室IV中气体的大部分便会通过短粗排气消声管排出，小部分通过细长排气消声管排出，实现双管同时工作，使排出气流速度控制在最佳范围内，排气噪声最低。当气流速度下降导某一值时，驾驶员通过钢丝拉钮关闭手动蝶阀，短粗排气消声管停止工作。这样，它就满足了低负荷、低转速时使用细长排气消声管，噪声降低的要求。也满足高转速、大负荷使用二根管子同时排气，降低噪声，减少阻力的要求。

Claims (8)

1、一种可调节排气管截面积的内燃机排气消声器，它包括由前、后端盖和中空柱体组成的壳体(2)，以及设置在壳体(2)内腔中的一根管壁上加工有多个气孔的进气消声管(4)和至少一根管壁上加工有多个气孔的排气消声管，所述壳体内腔通过由前至后依次设置隔板(3)、(6)、(7)被分隔成四个腔室(II)、(I)、(III)、(IV)，所述隔板(3)、(7)上均开设有连通前后腔的气孔，其特征在于：所述进气消声管(4)的封闭端依次穿过前端盖(1)、隔板(3)上加工出的通孔进入腔室(II)、(I)，止于隔板(6)，并与隔板(6)相结合；所述排气消声管是由直径、长度不同的两根排气消声管(9)和(11)组成，两根排气消声管的封闭端分别穿过后端盖(8)上加工出的通孔进入腔室(IV)，止于隔板(7)，并与隔板(7)相结合，两根排气消声管中直径较大、长度较短的一根短粗排气消声管(9)的开口端设置有排气控制阀(10)；在腔室(II)、(I)、(III)内，以平行于进气消声管(4)轴线的方式设置有至少一根管壁上加工有多个气孔的中间消声管，该中间消声管的开口端位于腔室(II)内，其封闭端位于腔室(III)内，并与隔板(7)相结合。

2、根据权利要求1所述的可调节排气管截面积的内燃机排气消声器，其特征在于：在腔室(II)、(I)、(III)内以平行于进气消声管(4)轴线的方式设置有两根管壁上加工有多个气孔的中间消声管(5)和(13)，两根中间消声管横截面的面积之和大于进气消声管的横截面的面积；所述气孔均加工在位于腔室III中的管壁段上，且多个气孔的面积之和大于中间消声管横截面的面积。

3、根据权利要求1所述的可调节排气管截面积的内燃机排气消声器，其特征在于：所述排气控制阀(10)为单向排气控制阀。

4、根据权利要求1所述的可调节排气管截面积的内燃机排气消声器，其特征在于：所述进气消声管(4)位于腔室(I)中的管壁段上的气孔数量多于位于腔室(II)中管壁段上的气孔数，且两段管壁段上气孔的面积之和大于进气消声管(4)横截面面积。

5、根据权利要求1所述的可调节排气管截面积的内燃机排气消声器，其特征在于：所述排气消声管管壁上加工出的多个气孔的面积之和大于排气消声管横截面面积。

6、根据权利要求1或所述的可调节排气管截面积的内燃机排气消声器，其特征在于：所述腔室(I)＞腔室(IV)＞腔室(III)＞腔室(II)。

7、根据权利要求1或所述的可调节排气管截面积的内燃机排气消声器，其特征在于：所述隔板(3)上所设置气孔(14)的面积之和、隔板(7)上所设置气孔(12)的面积之和均大于进气消声管(4)横截面面积。

8、根据权利要求1或所述的可调节排气管截面积的内燃机排气消声器，其特征在于：两根排气消声管中直径较小、长度较长的细长排气消声管(11)横截面面积小于进气消声管(4)横截面面积；而直径较大、长度较短的短粗排气消声管(9)横截面面积大于进气消声管(4)的横截面面积。

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