CN212508475U - 一种消音阀片组件、排气系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及汽车的排气设备技术领域，公开了一种消音阀片组件、排气系统及汽车。消音阀片组件包括支撑框架、阻尼片和质量单元，支撑框架用于固定在排气管的管壁上，阻尼片的第一端与支撑框架固定连接，阻尼片的第二端为自由端，质量单元固定在阻尼片的外侧，阻尼片上设有多个穿孔。消音阀片组件，结构简单、零部件少且重量轻，简化了排气系统的消音部件的重量，避免在消音的同时引入新的噪声来源；另外，在排气系统上布置该消音阀片组件，利用单级的消音器与消音阀片组件组合消音，可以减少排气系统上消音器的数量，消音阀片组件的体积小，布置简单，可以释放排气管上的空间，简化声学组件的结构，降低排气系统的重量，便于降低成本。

Description

一种消音阀片组件、排气系统及汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车的排气设备技术领域，特别是涉及一种消音阀片组件、排气系统及汽车。

背景技术

排气系统是内燃机汽车的重要组成部分，排气系统排出废气的同时将发动机、路面激励、以及燃烧噪声带到车辆尾部，在尾部产生声压级很高的阶次噪声和摩擦噪声，噪声传递到乘员舱，有的噪声可能激励乘员舱的声腔模态导致乘员舱声腔共振，严重影响整车NVH。随着人们生活水平的提高，人们对整车的要求从最初的代步工具变成舒适的家庭必需品，所以除了对车型的动力性要求较为严格外，对整车的噪声要求也提高了，要求整车在行驶、加速、怠速时均具备安静的舱内环境。

排气系统的噪音主要包括三种，一是对于长度一定的排气管来讲，在排气管内有许多频率的声学驻波存在，当外界激励源与排气系统基本特征频率相同时，激起高强度的驻波，而驻波共振为排气系统较为常见的声学噪音来源；二是排气脉动导致的气流冲击及发动机振动激励导致的结构共振；三是排气管的排气湍流导致的高频气流摩擦噪音，现有的排气系统消音主要针对以上三种噪音。

现有的排气系统包括排气管和消音器，消音器在排气管上间隔布置有多个，消音器上布置有消音阀，消音器内布置有隔板，隔板、排气管与消音器的壳体组成共振腔、扩充腔等结构，腔体内填充吸音棉，消音阀在不同的流量下实现不同的开度以改变气流的途径，实现不同的声学消减。

但是现有的排气系统中，消音器结构复杂，零件较多且造价高昂，为了保证消音效果，通常需要在排气管上布置多个消音器，增加了排气系统的重量，同时增加的零部件也引入了噪声产生的新来源。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种消音阀片组件，以解决现有技术中的排气系统中零部件较多、重量较大且会引入新的噪声来源的问题；本实用新型还提供了一种使用该消音阀片组件的排气系统；本实用新型还提供了一种使用该排气系统的汽车。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种消音阀片组件，包括支撑框架、阻尼片和质量单元，所述支撑框架用于固定在排气管的管壁上，所述阻尼片的第一端与所述支撑框架固定连接，所述阻尼片的第二端为自由端，所述质量单元固定在所述阻尼片的外侧，所述阻尼片上设有多个穿孔，所述阻尼片与所述排气管的外轮廓匹配设置，以使所述排气管的振动穿过穿孔。

作为优选方案，所述阻尼片为簧片。

作为优选方案，所述支撑框架与所述簧片均为与所述排气管的管壁仿形的曲面结构。

作为优选方案，所述支撑框架具有开口，所述簧片匹配设于所述开口处。

作为优选方案，所述簧片的厚度为0.3－0.5mm。

作为优选方案，所述穿孔成阵列形式布置，相邻的两个穿孔之间的间距为1.5－2.5mm，单个穿孔的面积为0.1－0.2mm²。

作为优选方案，所述质量单元包括质量块和布置在所述质量块的底部的支脚，所述支脚固定在所述阻尼片上。

作为优选方案，所述支脚有多个且沿所述质量块的边缘间隔布置，所述支脚的底端向所述质量块的外侧倾斜。

本实用新型还提供了一种排气系统，包括排气管和布置在所述排气管上的消音器，所述排气管的管壁的驻波波峰处开设有固定孔，所述消音阀片组件固定布置在所述固定孔上，所述消音阀片组件为上述的消音阀片组件。

本实用新型还提供了一种汽车，包括上述技术方案中所述的排气系统。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：质量单元布置在阻尼片上，阻尼片的第一端与支撑框架固定连接、第二端为自由端，结构振动传播至消音阀片组件时，质量单元带动阻尼片在排气管上往复振动，质量单元与阻尼片在振动过程中产生阻尼效果，吸收振动的能量，实现振动激励结构，衰减振动激励，从而减小噪音；排气湍流经过消音阀片组件时，气流通过穿孔向外逸散，废气湍流通过穿孔向外逸散，通过流体扩张以及气体摩擦作用实现气流声音的衰减，降低噪音；消音阀片组件利用支撑框架固定在排气管的管壁上，阻尼片以及支撑框架对于声波具有反射效果，根据测试分析可以将消音阀片组件布置在驻波的波峰位置处，消音阀片利用其反射声波的效果叠加抵消驻波噪音；消音阀片组件通过全新的结构消除了不同来源的噪音，结构简单、零部件少且重量轻，简化了排气系统的消音部件的重量，避免在消音的同时引入新的噪声来源；另外，在排气系统上布置该消音阀片组件，与现有技术中具有多级消音器的排气系统相比，本申请利用单级的消音器与消音阀片组件组合消音，可以减少排气系统上消音器的数量，消音阀片组件的体积小，布置简单，简化声学组件的结构，可以实现释放排气管上的空间、降低排气系统的重量、降低成本的效果。

附图说明

图1是本实用新型的排气系统的结构示意图；

图2是图1的排气系统的消音阀片组件的安装结构示意图；

图3是图2的消音阀片组件的结构示意图；

图4是图3的消音阀片组件的俯视图；

图5是图3的消音阀片组件的支撑框架的结构示意图；

图6是图3的消音阀片组件的阻尼片的结构示意图；

图7是图3的消音阀片组件的质量单元的结构示意图；

图8是本实用新型的排气系统的消音阀片组件的布置位置示意图；

图9是本实用新型的排气系统的消音阀片组件对结构共振的激励解耦示意图，图中水平箭头为振动的传动方向，竖直箭头为振动幅度；

图10是本实用新型的排气系统的消音阀片组件对排气湍流的衰减示意图。

图中，1、消音器；2、排气管；21、管体；3、消音阀片组件；31、支撑框架；32、阻尼片；321、微孔；33、质量单元；331、质量块；332、支脚。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型的一种排气系统的优选实施例，如图1至图10所示，该排气系统包括排气管2、消音器1和消音阀片组件3，排气管2包括管体21，消音器1布置在管体21上位于消音阀片组件3的上游位置，消音阀片组件3共有三组，三组消音阀片组件3沿排气管2的延伸方向间隔布置在管体21上，在其他实施例中，根据汽车消音的质量需要，消音阀片组件3的数量也可以为一组、两组、四组等。通过将消音阀片组件3布置在管体21上，简化了排气系统的消音部件的结构，将原本包含有两级消音器1的排气系统简化为单级消音器1和三组消音阀片组件3组合的结构，可以释放排气管2上的空间，声学组件的结构简化，降低了排气系统的重量，可以有效降低成本。

结合仿真工具及声学测试数据分析工具，找出排气管2的驻波频率和波峰位置，其中仿真工具为GT－Power，声学测试数据分析工具为LMS SCADAS XS，消音阀片组件3布置在驻波波峰位置处，利用消音阀片组件3对声波的反射，波峰和波谷的相互叠加抵消，实现驻波声学噪声的衰减抵消。

消音阀片组件3包括支撑框架31、阻尼片32和质量单元33，支撑框架31为冲压成型的钣金框架，采用不锈钢材质，支撑框架31的厚度为1±0.2mm，支撑框架31围成中心开口的结构，阻尼片32布置在支撑框架31的开口处。支撑框架31的轮廓为与排气管2的管壁仿形的曲面结构，支撑框架31与管壁焊接紧密贴合。管体21上开设有固定孔，固定孔的面积略小于支撑框架31的面积，支撑框架31的横截面为阶梯结构，支撑框架31的底部周边焊接在固定孔的外表面上。

阻尼片32整体成矩形，阻尼片32与排气管2的外轮廓匹配设置，阻尼片32的轮廓为与排气管2的管壁仿形的曲面结构，阻尼片32为簧片，阻尼片32为片状弹簧压片结构，材质为特种弹簧钢，阻尼片32的厚度为0.3－0.5mm。定义消音阀片组件3安装在排气管2上后管体21的延伸方向为阻尼片32的轴向，定义阻尼片32轴向的一端为第一端、轴的另一端为第二端，阻尼片32的第一端与支撑框架31之间点焊固定，阻尼片32的第二端为自由端，阻尼片32的自由端不受约束，阻尼片32的垂直于轴向的两端也为自由端，即阻尼片32的四条边中仅有第一端与支撑框架31点焊固定、另外三边均不受约束，可以增大阻尼片32的振动幅度，提高阻尼效果，实现振动激励解耦，达到排气系统振动激励衰减的效果。

阻尼片32上还开设有用于消音的微孔321，微孔321为矩形孔，微孔321以阵列形式均匀分布在阻尼片32上，单个微孔321的面积为0.1－0.2mm²，相邻的两个微孔321之间的间距为2mm。排气废气湍流与阻尼片32上的微孔321接触时，受制于排气管2内外的气体压差，废气湍流通过微孔321向外逸散，气流穿过微孔321的过程中，通过流体扩张及气体摩擦作用实现高频气流音的衰减。

质量单元33包括质量块331和支脚332，支脚332布置在质量块331的底部，支脚332与质量块331为一体成型结构，支脚332的底部与阻尼片32的外表面点焊固定连接。质量块331为圆形，支脚332共有四个，四个支脚332沿质量块331的边缘间隔均匀，四个支脚332之间成十字形布置。支脚332倾斜布置，支脚332的底端向质量块331的外侧倾斜，支脚332的底端点焊固定在阻尼片32的外表面上。对于排气脉动导致的气流冲击及发动机振动激励导致的某些频率的结构共振，通过适性的调整阻尼片32的刚度及质量单元33的质量，对此频率进行共振解耦，利用阻尼片32与质量单元33在振动时的结构阻尼特性，实现振动激励解耦，达到排气系统振动激励衰减的效果。

本实用新型还提供了一种消音阀片组件，消音阀片组件的结构与上述排气系统中的消音阀片组件的结构相同，此处不做重复赘述。

本实用新型还提供了一种汽车，包括排气系统，排气系统的结构与上述排气系统的结构相同，此处不做重复赘述。

综上，本实用新型实施例提供一种消音阀片组件、排气系统及汽车，质量单元布置在阻尼片上，阻尼片的第一端与支撑框架固定连接、第二端为自由端，结构振动传播至消音阀片组件时，质量单元带动阻尼片在排气管上往复振动，质量单元与阻尼片在振动过程中产生阻尼效果，吸收振动的能量，实现振动激励结构，衰减振动激励，从而减小噪音；排气湍流经过消音阀片组件时，气流通过穿孔向外逸散，废气湍流通过穿孔向外逸散，通过流体扩张以及气体摩擦作用实现气流声音的衰减，降低噪音；消音阀片组件利用支撑框架固定在排气管的管壁上，阻尼片以及支撑框架对于声波具有反射效果，根据测试分析可以将消音阀片组件布置在驻波的波峰位置处，消音阀片利用其反射声波的效果叠加抵消驻波噪音；消音阀片组件通过全新的结构消除了不同来源的噪音，结构简单、零部件少且重量轻，简化了排气系统的消音部件的重量，避免在消音的同时引入新的噪声来源；另外，在排气系统上布置该消音阀片组件，与现有技术中具有多级消音器的排气系统相比，本申请利用单级的消音器与消音阀片组件组合消音，可以减少排气系统上消音器的数量，消音阀片组件的体积小，布置简单，简化声学组件的结构，可以实现释放排气管上的空间、降低排气系统的重量、降低成本的效果。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种消音阀片组件，其特征在于，包括支撑框架、阻尼片和质量单元，所述支撑框架用于固定在排气管的管壁上，所述阻尼片的第一端与所述支撑框架固定连接，所述阻尼片的第二端为自由端，所述质量单元固定在所述阻尼片的外侧，所述阻尼片上设有多个穿孔，所述阻尼片与所述排气管的外轮廓匹配设置，以使所述排气管的振动穿过穿孔。

2.根据权利要求1所述的消音阀片组件，其特征在于，所述阻尼片为簧片。

3.根据权利要求2所述的消音阀片组件，其特征在于，所述支撑框架与所述簧片均为与所述排气管的管壁仿形的曲面结构。

4.根据权利要求3所述的消音阀片组件，其特征在于，所述支撑框架具有开口，所述簧片匹配设于所述开口处。

5.根据权利要求2所述的消音阀片组件，其特征在于，所述簧片的厚度为0.3－0.5mm。

6.根据权利要求1所述的消音阀片组件，其特征在于，所述穿孔成阵列形式布置，相邻的两个穿孔之间的间距为1.5－2.5mm，单个穿孔的面积为0.1－0.2mm²。

7.根据权利要求1所述的消音阀片组件，其特征在于，所述质量单元包括质量块和布置在所述质量块的底部的支脚，所述支脚固定在所述阻尼片上。

8.根据权利要求7所述的消音阀片组件，其特征在于，所述支脚有多个且沿所述质量块的边缘间隔布置，所述支脚的底端向所述质量块的外侧倾斜。

9.一种排气系统，其特征在于，包括排气管和布置在所述排气管上的消音器，所述排气管的管壁的驻波波峰处开设有固定孔，所述消音阀片组件固定布置在所述固定孔上，所述消音阀片组件为权利要求1－8任一项所述的消音阀片组件。

10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求9所述的排气系统。

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