CN205654400U - 消音器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种消音器，包括壳体、进气管、内挡板和出气管，内挡板与壳体内壁固定连接；进气管一端穿入壳体进气端，位于壳体内部；出气管一端穿出壳体出气端，位于壳体内部；进气管位于进气端和内挡板之间的管壁上设置有预定数量的第一开孔；出气管上设有高频消音管，高频消音管与出气管连接且相通，高频消音管位于出气端与内挡板之间，高频消音管包括内管和外管，外管套设在内管上，内管壁上设置有预定数量的第二开孔，内管与外管之间填充有消音材料。本实用新型通过在壳体内设置内挡板、赫尔姆兹腔体以及膨胀腔对低频噪音进行降噪，并通过高频消音管对高频噪音进行降噪，可实现在不增加排气背压的情况下，对排气高低频噪音进行降噪。

Description

消音器

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，具体涉及一种消音器。

背景技术

随着汽车研发技术的不断提高，人们对汽车乘坐舒适性的要求越来越高，噪音和振动是影响乘坐舒适性的重要因素，而发动机排气噪音是汽车噪音的最主要来源之一，同时发动机排气噪音对车内噪音的影响也很大。

如图1所示，传统的排气系统通常由法兰1、氧传感器保护板2、柔性节3、隔热罩4、排气管5、吊耳6、吊耳支架7、三元催化器8、中消音器9、排气管10、后消音器11、排气尾管12、装饰尾管13依次连接而成。其中，消音器(如中消音器9、后消音器11)是降低排气噪音的主要元件。

消音器根据声波干涉原理分为吸收式和反射式两种。其中，吸收式消音器通过废气在玻璃纤维等吸音材料上的摩擦而减小废气能量，以实现降噪。反射式消音器由多个串联的谐调腔与不同长度的多孔反射管相互连接在一起，废气在谐调腔与多孔反射管中经过多次的反射、碰撞而减轻振动及能量，以实现降噪，例如赫尔姆兹消音器。中消音器9基本上都采用反射式消音器，主要消除某些特定频率的噪音，例如中消音器9可采用现有的内装式赫尔姆兹消音器。后消音器11可以采用反射式消音器，也可采用复合式消音器，主要消除宽频带的噪音，例如后消音器11采用传统的三管迷路赫尔姆兹消音器。

如图2所示，现有的内装式赫尔姆兹消音器包括壳体1＇、内挡板2＇、进气管3＇和出气管4＇，内挡板2＇固定在壳体1＇内壁上。进气管3＇和出气管4＇分别沿壳体的轴向设置，进气管3＇和出气管4＇分别设置在壳体1＇的进气端和出气端上。进气管3＇分别穿过进气端和内挡板，并固定在内挡板2＇上。出气管4＇分别穿过出气端和内挡板2＇，并固定在内挡板2＇上。进气管3＇位于内挡板2＇与进气端之间的管壁上设置有预定数量的开孔。

如图3所示，传统的三管迷路赫尔姆兹消音器通过增加内挡板2＇的数量将壳体分割成若干个谐振腔腔体，如三个内挡板将壳体分割成4个腔体。4个腔体从进气端到出气端依次为第一腔体、第二腔体、第三腔体和第四腔体，三个内挡板从进气端到出气端依次为第一挡板、第二挡板和第三挡板。出气管和进气管位于第二腔体内的管壁上设置有玻璃纤维，第二腔体内还设置有连接第一腔体和第三腔体的第一连接管，第三挡板上还设置有连接第三腔体和第四腔体的第二连接管。第一连接管上设置有玻璃纤维。通过设置进气管和内挡板等部件的结构，然后将这些部件进行组合可滤掉某些频率成分的噪音，实现降噪。通常，消音器的体积决定了其消音能力，而消音器的体积往往受到底盘空间布置的限制不能随意增大。因此，传统的三管迷路赫尔姆兹消音器为了在有限的消音体积内提高消音能力，需要在有限的空间内尽量布置足够多的有效调音元件(比如加长尾管等)，结构较复杂。

上述两种现有的消音器的内部结构及管路的走向都比较复杂，减缓了排气的流速，增大了排气背压，而且消音效果有待改进。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提出一种消音器，在不增加排气背压的情况下，降低排气系统高频与低频噪音成分，提高降噪效果，而且结构简单，生产成本低。

本实用新型提出一种消音器，其中，包括壳体、进气管、内挡板和出气管，其中，内挡板与壳体的内壁固定连接；进气管一端穿入壳体的进气端，进气管的一部分位于壳体内部；出气管一端穿出壳体的出气端，出气管的一部分位于壳体内部；进气管位于进气端和内挡板之间的管壁上设置有预定数量的第一开孔；

出气管上设置有高频消音管，高频消音管与出气管固定连接且相通，高频消音管位于出气端与内挡板之间，高频消音管包括内管和外管，外管套设在内管上，内管壁上设置有预定数量的第二开孔，内管与外管之间填充有消音材料。

优选地，内挡板上设置有预定数量的第三开孔。

优选地，内档板的数量为两个，两个内挡板将壳体分割成三个腔体，三个腔体从进气端到出气端依次为第一腔体、第二腔体和第三腔体。

优选地，进气管的一端依次穿过进气端、第一腔体和第二腔体进入第三腔体内；出气管的一端依次穿过出气端、第三腔体和第二腔体进入第一腔体内，第一开孔位于第一腔体内，高频消音管位于第三腔体内。

优选地，两个内挡板均与壳体内壁过盈配合。

优选地，两个内挡板上还均设置有加强筋。

优选地，消音材料为玻璃纤维。

优选地，壳体为中空的三角柱。

优选地，壳体包括进气端端盖和出气端端盖，进气管和出气管平行设置，进气管、出气管分别设置在进气端端盖和出气端端盖的边角上。

本实用新型实施例提供的消音器通过在壳体内设置内挡板、赫尔姆兹腔体以及膨胀腔对低频噪音进行降噪；并通过设置在出气管上的高频消音管，对高频噪音进行降噪。与传统的消音器相比，没有改变消音器内部管路的走向以及管路截面面积，而且将内挡板上设置第三开孔，可加速排气的流速，实现在不增加排气背压的情况下，对排气高低频噪音进行降噪，而且制造工艺简单，生产成本低。

附图说明

图1是汽车排气系统结构示意图。

图2是传统的内装式赫尔姆兹消音器的内部结构示意图。

图3是传统的三管迷路赫尔姆兹消音器的内部结构示意图。

图4是本实用新型实施例的消音器的结构示意图。

图5是本实用新型实施例的消音器的断面图。

图6是本实用新型实施例的消音器的出气管的结构示意图。

图7是本实用新型实施例的消音器的第二开孔的分布示意图。

图8是本实用新型实施例的消音器的内挡板的结构示意图。

图9是本实用新型实施例的消音器的内挡板另一角度的结构示意图。

图10是本实用新型实施例的消音器的赫尔姆兹共振腔的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图以及具体实施例，对本实用新型的技术方案进行详细描述。

图4示出了消音器的结构示意图，图5示出了消音器的断面图，消音器包括壳体24、进气管17、出气管23和内挡板16。进气管17和出气管23沿壳体轴向分布，分别设置在壳体24的进气端和出气端上。内挡板16也沿壳体24轴向分布，内挡板16与壳体24的内壁固定连接。进气管17一端穿过进气端，进气管17的一部分位于壳体内部。进气管17位于进气端与内挡板16之间的管壁上设置有预定数量的第一开孔。出气管23一端穿过出气端，出气管23的一部分位于壳体内部。出气管23上设置有高频消音管19，两者固定连接且相通。高频消音管19位于内挡板与出气端之间。高频消音管19包括内管和外管，外管套设在内管上，内管管壁上设置有预定数量的第二开孔，高频消音管19的内管与外管之间填充有消音材料。

在本实用新型实施例中，如图6所示，高频消音管19为箱框式结构。高频消音管19内管的管壁上第二开孔数量为231个，按照21行11列均匀分布，如图7所示。第二开孔的孔径大小约为轴向孔距约为5.5mm，圆周向距离约为11mm，该高频消音管19强化了1000-1200Hz频率的消音能力。在高频消音管19内管与外管之间填充有若干重量的消音材料，如50g的玻璃纤维。通过旋压工艺将高频消音管19内管与玻璃纤维安装固定。

在本实用新型实施例中，如图8和9所示，内挡板16为多孔挡板，内挡板16上的第三开孔数量为291个，第三开孔的孔径大小约为开孔率约为9.5％，该内挡板16对频率小于5000Hz的噪声均有一定的降噪作用，优选地，对频率小于1000Hz的噪音降噪效果较好。内挡板16上的第三开孔要求均匀分布。

内挡板的开孔数量、大小及排布方式对消音器内部流场分布、阻力性能及声学性能具有很大影响。一般来讲，开孔率越大，内挡板的声阻和流阻越小。而我们希望的消声器是在能接受的一定流阻下，声阻达到最大。当内挡板的流通面积越大，对声波和气流的阻碍就越小，背压会减小，而噪声会相应的增大。当穿孔率一定的情况下，孔径越大，流阻会越小，所以背压也会越小。在消声器里，在穿孔面积一定的情况下，还可将直径约为5mm的开孔来代替直径约为3.5mm的开孔。另外，由于有气流的作用，孔径不同也会对声音有影响，称为小孔喷注原理。小孔喷注原理是指气流通过小孔，产生喷注，能把声能量从可听声频段转换到不可听的声频段，越小的孔径喷注越明显。排布方式主要是影响了气流的分布，如何影响得根据具体情况进行具体分析。在某些极端的情况下，气流挤到一个狭小的空间里，会造成相当大的压损和再生噪声。从消音原理上来讲，声波在内挡板孔径附近产生振动，振动时摩擦阻尼又使一部分声能转变为热能而耗散掉，这样仅有少量声能辐射出去，从而达到消声的目的。故，由此可见，我们通过计算设计内挡板孔径大小、位置、数量可以有效地针对不同频率的声波消声。同理可知，消音器内管的开孔数量、大小及排布方式也对消音器内部流场分布、阻力性能及声学性能具有很大影响，也可根据高频消音管内管孔径大小、位置、数量可以有效地针对不同频率的声波消声。

进一步地，内挡板16的数量为两个，两个内挡板16将壳体24分割成三个腔体。两个内挡板16从进气端到出气端依次为第一内挡板和第二内挡板。三个腔体从进气端到出气端依次为第一腔体20、第二腔体21和第三腔体22。进气管17一端从壳体24的外侧依次穿过进气端、第一腔体20、第二腔体21进入第三腔体22内。进气管17分别与第一内挡板和第二内挡板固定连接。出气管23一端从壳体24的外侧依次穿过出气端、第三腔体22和第二腔体21进入第一腔体20内。出气管23分别与第一内挡板和第二内挡板固定连接。

进一步地，第一开孔位于第一腔体20内，第一开孔的数量为60个，按照5行12列进行排布。第一开孔的孔径大小约为轴向孔距约为5.5mm，圆周向距离约为10mm。其中轴向是指进气管17的中心轴方向，圆周向是指进气管17的周向方向，如图5所示。

进一步地，两个内挡板16分别与壳体内壁过盈配合，内挡板16与壳体内壁的连接方式也可采用其他形式，例如焊接。

进一步地，通过计算机软件分析，可以得出内挡板16振动薄弱位置，在内挡板16振动薄弱位置布置加强筋。加强筋呈凹槽型，加强筋的设置可有效提高内挡板结构刚度并降低消音器辐射噪音。加强筋的数量可根据内挡板结构刚度进行设置，例如每个内挡板上设置4个。

在本实用新型实施例中，壳体24为中空的三角柱结构，三角柱的边角处具有圆弧形轮廓。壳体24由进气端端盖14、出气端端盖15和壳身18组成。进气端端盖14、出气端端盖15均为三角形。进气管17和出气管23平行设置，分别位于壳体14的进气端端盖14、出气端端盖15的边角上。内挡板16的形状与壳身18适配，也为三角形，也具有圆弧形轮廓。内挡板16固定在壳身18内壁上。内挡板16的形状可根据壳体形状进行设置，与壳体适配即可。壳体24也可以为其他形状，例如圆柱体。

进一步地，单个内挡板16上设置有两个安装孔，安装孔分别位于内挡板16的两个边角上，与进气管17、出气管23位置对应。进气管17、出气管23分别各穿过一个安装孔与内挡板16固定连接。

在本实用新型实施例中，壳体24、进气管17、出气管23和内挡板16的材质均采用400系不锈钢，不锈钢易成型，耐腐蚀，使用寿命长。进气端端盖14、出气端端盖15以及内挡板16都是通过冲孔、冲压工艺及激光切割工艺制作而成，壳身18则是通过冲压、卷包、锁缝工艺制作而成。

在本实用新型实施例中，安装时，将进气管17和出气管23通过安装孔分别穿过第一内挡板和第二内挡板，并分别焊接在第一内挡板和第二内挡板上，并将高频消音管19的一端焊接在第二内挡板上，然后通过过盈配合将内挡板16压入壳体24内部。进气管17上的第一开孔位于第一腔体20内，高频消音管19位于第三腔体22内，最后再通过锁缝模具封装消音器的进气端端盖14和出气端端盖15，即可完成消音器的拼接。第一腔体20为赫尔姆兹共振腔，如图8所示，第三腔体22则形成膨胀腔。在本实施例中，高频噪音指的是1000Hz以上的噪音。

汽车排气系统中的中消音器9和/或后消音器11均可替换为本实用新型实施例提供的消音器，如图1所示。在实际应用时，排气噪音经过进气管进入消音器内，声波入射到赫尔姆兹腔体时，由于声阻抗的突然变化，一部分声能将反射回声源。同时在声波的作用下，孔径中的气流柱产生振动，振动时摩擦阻尼又使一部分声能转变为热能而耗散掉；同时内挡板及膨胀腔也对低频成分的介质振动速度起到阻碍，使低频声波得到衰减；高频消音管使得高频声波转化为热量进行衰减；并且没有改变消音器内部管路的走向以及管路截面面积，不会导致排气背压升高。该高频消音管对1000Hz以上高频排气噪音衰减作用十分明显，有效地改善了汽车排气系统声学性能，提升了整车安静舒适程度。

本实用新型提供的消音器通过在壳体内设置内挡板将壳体分割成三个腔体，第一腔体与出气管上的第一开孔形成赫尔姆兹腔体，第三腔体形成膨胀腔，内挡板、赫尔姆兹腔体和膨胀腔实现对低频噪音成份进行降噪；并且在第三腔体内设置高频消音管，将高频声波转化为热量，对高频噪音进行降噪；而且与传统的消音器相比，没有改变消音器内部管路的走向以及管路截面面积，而且将内挡板上设置第三开孔，可加速排气的流速，实现了在不增加排气背压的情况下，对排气高低频噪音进行降噪，而且制造工艺简单，生产成本低。

以上，结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行了详细介绍，所描述的具体实施例用于帮助理解本实用新型的思想。本领域技术人员在本实用新型具体实施例的基础上做出的推导和变型也属于本实用新型保护范围之内。

Claims (9)

1.一种消音器，其特征在于，包括壳体、进气管、内挡板和出气管，其中，

内挡板与壳体的内壁固定连接；

进气管一端穿入壳体的进气端，进气管的一部分位于壳体内部；

出气管一端穿出壳体的出气端，出气管的一部分位于壳体内部；

进气管位于进气端和内挡板之间的管壁上设置有预定数量的第一开孔；

出气管上设置有高频消音管，高频消音管与出气管固定连接且相通，高频消音管位于出气端与内挡板之间，高频消音管包括内管和外管，外管套设在内管上，内管壁上设置有预定数量的第二开孔，内管与外管之间填充有消音材料。

2.如权利要求1所述的消音器，其特征在于，内挡板上设置有预定数量的第三开孔。

3.如权利要求1或2所述的消音器，其特征在于，内档板的数量为两个，两个内挡板将壳体分割成三个腔体，三个腔体从进气端到出气端依次为第一腔体、第二腔体和第三腔体。

4.如权利要求3所述的消音器，其特征在于，进气管的一端依次穿过进气端、第一腔体和第二腔体进入第三腔体内；出气管的一端依次穿过出气端、第三腔体和第二腔体进入第一腔体内，第一开孔位于第一腔体内，高频消音管位于第三腔体内。

5.如权利要求3所述的消音器，其特征在于，两个内挡板均与壳体内壁过盈配合。

6.如权利要求3所述的消音器，其特征在于，两个内挡板上还均设置有加强筋。

7.如权利要求3所述的消音器，其特征在于，消音材料为玻璃纤维。

8.如权利要求3所述的消音器，其特征在于，壳体为中空的三角柱。

9.如权利要求8所述的消音器，其特征在于，壳体包括进气端端盖和出气端端盖，进气管和出气管平行设置，进气管、出气管分别设置在进气端端盖和出气端端盖的边角上。