專利名稱：一種車用消聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車用消聲器，更具體地說，涉及一種發(fā)動機(jī)排氣消聲器。
背景技術(shù)：
一般的排氣消聲器通常通過結(jié)構(gòu)特征達(dá)到消聲目的，排氣管為一長管， 不斷地迂回繞圈，再通過殼體封裝；因?yàn)榕艢夤転殚L圓管，不能彎折角度過 大(易破裂)，所以必須在彎折處用彎管焊接起來，設(shè)計復(fù)雜，加工工時也 多，而且復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會使得氣流不通暢，大大增加了排氣背壓，從而增 加了動力總成的功率損失。
為此，CN2871858公開了一種汽車消聲器，由筒體、三個隔板、進(jìn)氣管、 出氣管及前、后端蓋組成。隔板將筒體分隔成四個腔室，進(jìn)氣管從筒體一端 伸進(jìn)，經(jīng)第一、第二至第三腔室止，出氣管則從第一腔室開始穿過第二、三、 四腔室后接出，在進(jìn)氣管、出氣管上和隔板上都開有一定數(shù)量的微孔，使第 一、第二、第三腔室形成共振腔，并在第四腔室內(nèi)填滿吸聲棉，形成消聲腔 室，同時在出氣管中后段外周也包圍有消聲套。氣體從進(jìn)氣管進(jìn)入，通過進(jìn) 氣管、出氣管和隔板上的微孔，在各腔室之間流動，最后從排氣管排出。雖 然所述消聲器使排氣氣流在消聲腔內(nèi)的流動更暢通， 一定程度上可降低排氣 背壓，但是，當(dāng)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速升高或排氣量增加時，要滿足輸出功率和排氣 特性的要求，需要增大氣流的通過面積，而該消聲器中氣流通過的面積始終 不變，從而對會降低消聲效果、增加排氣背壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中消聲器中氣流通過的面積始終不變，當(dāng)
排氣量增加時會降低消聲效果、增加排氣背壓的缺點(diǎn)，提供一種主動式消聲 器，可以根據(jù)排氣量的大小自動調(diào)整氣流通過的面積，從而適應(yīng)發(fā)動機(jī)的不 同工況，提高消聲效果、降低排氣背壓。
本發(fā)明提供的一種車用消聲器，該車用消聲器包括殼體l、進(jìn)氣管4和 出氣管5;其中，所述車用消聲器還包括至少一個隔板2、諧振管6、閥門8 和閥門控制裝置9;所述至少一個隔板2的外緣與所述殼體1的內(nèi)壁密閉連 接，并且將殼體1的內(nèi)部分隔為互不連通的至少兩個腔室3;所述進(jìn)氣管4
從殼體l一端插入，并穿過至少一個腔室3，至少延伸至下一個腔室3中； 出氣管5從殼體1另一端插入，并穿過至少一個腔室3，至少延伸至下一個 腔室3中；位于殼體內(nèi)的進(jìn)氣管4端口和位于殼體內(nèi)的出氣管5端口不在同
一腔室內(nèi)，進(jìn)氣管4與出氣管5至少一部分位于同一個腔室中；位于出氣管 5端口所在的腔室中的進(jìn)氣管4管體的周向布有通孔；諧振管6的一端位于 進(jìn)氣管4端口所在的腔室中，另一端位于出氣管5端口所在的腔室中；所述 閥門8封閉位于出氣管5端口所在的腔室中的諧振管6端口 6A，所述閥門 控制裝置9包括驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置控制所述閥門8的開度。
本發(fā)明提供的車用消聲器中，所述閥門控制裝置9與車輛的ECU(電子 控制單元)連接，ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速向所述閥門控制裝置9發(fā)送信號(如 電流信號)，所述閥門控制裝置9的驅(qū)動裝置根據(jù)此信號控制閥門8的開度。 當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低時，所述閥門8完全封閉所述諧振管6，此時進(jìn)氣管4的 端口所在的腔室和諧振管共同形成封閉腔，其作用等同與一個赫母霍茲消聲 器，對排氣的中低頻噪音進(jìn)行很好的過濾，消聲效果好。隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的 升高，所述閥門8的開度也越大，氣流可以通過諧振管6循環(huán)進(jìn)入出氣管5， 排氣流通阻力減小，因此功率損失降低。閥門8開啟以后，尾管中發(fā)動機(jī)燃 燒而產(chǎn)生的排氣噪聲增加，但氣阻減小，氣流摩擦產(chǎn)生的噪聲相對也減小， 在高轉(zhuǎn)速時，氣體的摩擦噪聲是排氣噪聲的主要成分，因此總噪聲量反而降
低。因此本發(fā)明提供的消聲器可以根據(jù)發(fā)動機(jī)排氣氣流來控制閥門8的開度， 可以根據(jù)排氣量的大小自動調(diào)整氣流通過的面積，從而適應(yīng)發(fā)動機(jī)的不同工 況，解決了消聲器中氣流通過的面積始終不變，在發(fā)動機(jī)排氣量增加時會降 低消聲效果、增加排氣背壓的問題。


圖1是本發(fā)明提供的消聲器的整體結(jié)構(gòu)示意圖2和圖12是本發(fā)明提供的消聲器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明提供的消聲器在發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速時的氣流狀態(tài)示意圖; 圖4是本發(fā)明提供的消聲器在發(fā)動機(jī)高轉(zhuǎn)速時的氣流狀態(tài)示意圖; 圖5是本發(fā)明提供的消聲器在閥門開啟、關(guān)閉狀態(tài)的噪聲曲線； 圖6是本發(fā)明提供的消聲器在閥門開啟、關(guān)閉狀態(tài)的壓力曲線； 圖7和圖8是本發(fā)明提供的消聲器的閥門控制器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9和圖10是本發(fā)明提供的消聲器的閥門控制器安裝示意圖； 圖11是本發(fā)明提供的消聲器的阻性罐的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式作詳細(xì)說明。
如圖1所示，本發(fā)明提供的一種車用消聲器，該車用消聲器包括殼體1、 進(jìn)氣管4和出氣管5;其中，所述車用消聲器還包括至少一個隔板2、諧振 管6、閥門8和閥門控制裝置9;所述至少一個隔板2的外緣與所述殼體1 的內(nèi)壁密閉連接，并且將殼體l的內(nèi)部分隔為互不連通的至少兩個腔室3; 所述進(jìn)氣管4從殼體1 一端插入，并穿過至少一個腔室3，至少延伸至下一 個腔室3中；出氣管5從殼體1另一端插入，并穿過至少一個腔室3，至少
延伸至下一個腔室3中；位于殼體內(nèi)的進(jìn)氣管4端口和位于殼體內(nèi)的出氣管
5端口不在同一腔室內(nèi)，進(jìn)氣管4與出氣管5至少一部分位于同一個腔室中； 位于出氣管5端口所在的腔室中的進(jìn)氣管4管體的周向布有通孔；諧振管6 的一端位于進(jìn)氣管4端口所在的腔室中，另一端位于出氣管5端口所在的腔 室中；所述閥門8封閉位于出氣管5端口所在的腔室中的諧振管6端口 6A， 所述閥門控制裝置9包括驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置控制所述閥門8的開度。
本發(fā)明提供的消聲器中，所述閥門控制裝置9與車輛的ECU (電子控制 單元)連接，ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速向所述閥門控制裝置9發(fā)送信號(如電 流信號)，所述閥門控制裝置9的驅(qū)動裝置根據(jù)此信號控制閥門8的開度。 因此本發(fā)明提供的消聲器根據(jù)發(fā)動機(jī)排氣氣流來控制闊門的開度，可以根據(jù) 排氣量的大小自動調(diào)整氣流通過的面積，從而適應(yīng)發(fā)動機(jī)的不同工況，解決 了消聲器中氣流通過的面積始終不變，在發(fā)動機(jī)排氣量增加時會降低消聲效 果、增加排氣背壓的問題。
所述閥門控制裝置9可以采用本領(lǐng)域公知的方式與車輛的ECU(電子控 制單元)連接，例如如圖7所示，所述^門控制裝置9通過信號接口 97與 車輛的ECU (電子控制單元)連接，接收ECU發(fā)送的信號。
所述閥門控制裝置9可以只包括驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置直接控制所述閥門 8的開度，所述閥門控制裝置9還可以包括銷軸91，所述銷軸91與所述閥 門8固定聯(lián)接，所述驅(qū)動裝置驅(qū)動所述銷軸91轉(zhuǎn)動。
可以采用本領(lǐng)域公知的方式將所述銷軸91與所述閥門8固定聯(lián)接，如 圖9和圖IO所示，所述銷軸91可以布置在所述閥門8的任何位置，例如邊 緣位置(如圖9所示)、中間位置(如圖10所示)等。
所述驅(qū)動裝置可以是本領(lǐng)域公知的任何能控制所述閥門8的開度或驅(qū)動 所述銷軸91轉(zhuǎn)動一定角度的裝置，例如液壓裝置、氣動裝置、電機(jī)等。所 述驅(qū)動裝置可以直接驅(qū)動所述銷軸91轉(zhuǎn)動，優(yōu)選情況下，所述閥門控制裝
置9還包括傳動裝置，所述驅(qū)動裝置通過所述傳動裝置驅(qū)動所述銷軸91轉(zhuǎn) 動。所述傳動裝置可以對所述驅(qū)動裝置所輸出的動作的方向和速度進(jìn)行靈活 地調(diào)節(jié)，從而可以更靈活地控制所述閥門8的開度。
所述傳動裝置可以是本領(lǐng)域公知的各種與所述驅(qū)動裝置相適應(yīng)的傳動 裝置，如凸輪結(jié)構(gòu)、鉸鏈結(jié)構(gòu)、齒輪結(jié)構(gòu)等。作為一種具體的實(shí)施方式，如 圖7和圖8所示，所述驅(qū)動裝置包括電機(jī)92，所述傳動裝置包括蝸桿93、 蝸輪94、齒輪95和扇形齒件96，所述閥門控制裝置9固定在所述殼體1上， 所述電機(jī)92的輸出軸與所述蝸桿93固定聯(lián)接，所述蝸桿93與所述蝸輪94 嚙合，所述齒輪95與所述蝸輪94同軸聯(lián)接，所述扇形齒件96與所述齒輪 95嚙合，所述銷軸91與所述扇形齒件96固定聯(lián)接。ECU可以根據(jù)發(fā)動機(jī) 的轉(zhuǎn)速向電機(jī)92發(fā)送電流信號，所述電機(jī)92根據(jù)該電流信號的方向和大小 而改變其輸出軸轉(zhuǎn)動的方向和轉(zhuǎn)速，通過所述蝸桿93、蝸輪94、齒輪95和 扇形齒件96的傳動，使所述銷軸91朝一定方向轉(zhuǎn)動一定的角度，從而控制 所述閥門8的開度。
當(dāng)發(fā)動機(jī)在中低轉(zhuǎn)速時，排氣氣流小，排氣氣流狀態(tài)如圖3所示。氣流 由進(jìn)氣管4進(jìn)入，經(jīng)過管體周向布置的通孔分流，然后進(jìn)入出氣管5排出。 在此時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低，所述閥門控制裝置9控制所述閥門8完全封閉所 述諧振管6，此時進(jìn)氣管4的端口所在的腔室和諧振管共同形成封閉腔，其 作用等同與一個赫母霍茲消聲器，對排氣的中低頻噪音進(jìn)行很好的過濾，消 聲效果好。
隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，在所述閥門控制裝置9的控制下，所述閥門8 的開度也越大，排氣氣流狀態(tài)如圖4所示。此階段氣流可以通過諧振管6循 環(huán)進(jìn)入出氣管5，排氣流通阻力減小，因此功率損失降低。閥門8開啟以后， 尾管中發(fā)動機(jī)燃燒而產(chǎn)生的排氣噪聲增加，但氣阻減小，氣流摩擦產(chǎn)生的噪 聲相對也減小，在高轉(zhuǎn)速時，氣體的摩擦噪聲是排氣噪聲的主要成分，因此 總噪聲量反而降低。
圖5、圖6分別為排氣系統(tǒng)采用本發(fā)明的消聲器后，當(dāng)閥門關(guān)閉與開啟 時的噪聲曲線和壓力曲線。從圖中可以得出，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低時，如果閥門 關(guān)閉，則噪聲較低，而在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高時，如果閥門開啟，則噪聲較低，同 時排氣背壓也下降了很多。因此，本發(fā)明在低轉(zhuǎn)速時關(guān)閉閥門，在高轉(zhuǎn)速時 則打開閥門，從而可以適應(yīng)發(fā)動機(jī)的不同工況，有效地提高消聲效果，降低 排氣背壓。
控制閥門開關(guān)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)折點(diǎn)可以通過改變車輛ECU中的相關(guān)控
制程序而靈活設(shè)計。由于汽油活塞式發(fā)動機(jī)的最高安全穩(wěn)定轉(zhuǎn)速基本都在
6000r/min左右，因此一般將該轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)折點(diǎn)設(shè)置為發(fā)動機(jī)的中間轉(zhuǎn)速 3000±50r/min。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，出氣管5在其插入殼體1的第一個腔室中的 管體部分的外部包有阻性罐7，所述阻性罐7內(nèi)置有阻性消音材料10。圖11 為阻性罐7的剖視圖。從而可以通過阻性消聲來進(jìn)一步有效地過濾排氣的高 頻噪聲。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，如圖2和圖12所示，在所述出氣管5位于 腔室中的端口管體部分、所述進(jìn)氣管4位于腔室中的端口管體部分、諧振管 6位于進(jìn)氣管4端口所在的腔室中的端口管體部分及位于同一個腔室中的進(jìn) 氣管4非端口管體和出氣管5非端口管體部分中，至少有一部分的周向布有 通孔。由于氣流可以從此部分管體的周向布置的通孔通過，增加了氣流的流 通面積，因此可以進(jìn)一步起到減壓降噪的作用。
在本發(fā)明中，可以協(xié)調(diào)殼體1中各腔室的大小以使整個消聲器合理穩(wěn)定， 優(yōu)選情況下，進(jìn)氣管4端口所在的腔室體積占?xì)んw1的總體積的1/3至1/4， 從而可以使得閥門8關(guān)閉時，提高進(jìn)氣管4的端口所在的腔室和諧振管共同 形成的封閉腔的消聲效果。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，進(jìn)氣管4、出氣管5和諧振管6的管體直徑 之比為l: 0.5-2: 0.5-2，優(yōu)選情況下，進(jìn)氣管4和出氣管5的每段開有通孔 的管體中，通孔總面積占每段管體外表面總面積的1/5至1/4，從而優(yōu)化消 聲器的消聲效果。所述通孔的大小只要滿足實(shí)際排氣壓力的要求即可，所述 通孔的直徑優(yōu)選為2mm-15mm，更優(yōu)選為5mm-10mm。
根據(jù)本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易便能想到根據(jù)實(shí)際情況來增減隔 板的個數(shù)，以優(yōu)化消聲器的消聲效果。增加隔板個數(shù)可以加強(qiáng)對進(jìn)氣管4、 出氣管5和諧振管6的支撐，從而提高消聲器結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進(jìn)而進(jìn)一步提 高本發(fā)明提供的車用消聲器的消聲效果；而減少隔板個數(shù)可以簡化消聲器的 結(jié)構(gòu)，減輕消聲器的重量。通常所述隔板2的個數(shù)可以為1-10個，優(yōu)選情 況下為1-5個。
如圖2所示的實(shí)施例中，所述隔板2的個數(shù)為一個，此時所述一個隔板 2的外緣與所述殼體1的內(nèi)壁密閉連接，并且將殼體1的內(nèi)部分隔為互不連 通的兩個腔室3;所述進(jìn)氣管4從殼體1 一端插入，并穿過一個腔室3，延 伸至下一個腔室3中；出氣管5從殼體i另一端插入，并穿過一個腔室3， 延伸至下一個腔室3中；位于出氣管5端口所在的腔室中的進(jìn)氣管4管體的 周向布有通孔；諧振管6的一端位于進(jìn)氣管4端口所在的腔室中，另一端位 于出氣管5端口所在的腔室中；所述閥門8封閉位于出氣管5端口所在的腔 室中的諧振管6端口6A，所述閥門控制裝置9包括驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝 置控制所述閥門8的開度。
如圖12所示的實(shí)施例中，所述隔板2的個數(shù)為兩個，此時所述兩個隔 板2的外緣與所述殼體1的內(nèi)壁密閉連接，并且將殼體1的內(nèi)部分隔為互不 連通的三個腔室3;所述進(jìn)氣管4從殼體1 一端插入，并穿過至少一個腔室 3，至少延伸至下一個腔室3中，作為一個具體的實(shí)施例，該端口穿過兩個 腔室3，延伸至從進(jìn)氣管4插入端起算的第三個腔室3中；出氣管5從殼體
1另一端插入，并穿過至少一個腔室3，至少延伸至下一個腔室3中，作為 一個具體的實(shí)施例，該端口穿過兩個腔室3，延伸至從出氣管5插入端起算 的第三個腔室3中；位于出氣管5端口所在的腔室中的進(jìn)氣管4管體的周向 布有通孔；諧振管6的一端位于進(jìn)氣管4端口所在的腔室中，另一端位于出 氣管5端口所在的腔室中；所述閥門8封閉位于出氣管5端口所在的腔室中 的諧振管6端口 6A，所述閥門控制裝置9包括驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置控 制所述閥門8的開度。
權(quán)利要求
1.一種車用消聲器，該車用消聲器包括殼體(1)、進(jìn)氣管(4)和出氣管(5)；其特征在于，所述車用消聲器還包括至少一個隔板(2)、諧振管(6)、閥門(8)和閥門控制裝置(9)；所述至少一個隔板(2)的外緣與所述殼體(1)的內(nèi)壁密閉連接，并且將殼體(1)的內(nèi)部分隔為互不連通的至少兩個腔室(3)；所述進(jìn)氣管(4)從殼體(1)一端插入，并穿過至少一個腔室(3)，至少延伸至下一個腔室(3)中；出氣管(5)從殼體(1)另一端插入，并穿過至少一個腔室(3)，至少延伸至下一個腔室(3)中；位于殼體內(nèi)的進(jìn)氣管(4)端口和位于殼體內(nèi)的出氣管(5)端口不在同一腔室內(nèi)，進(jìn)氣管(4)與出氣管(5)至少一部分位于同一個腔室中；位于出氣管(5)端口所在的腔室中的進(jìn)氣管(4)管體的周向布有通孔；諧振管(6)的一端位于進(jìn)氣管(4)端口所在的腔室中，另一端位于出氣管(5)端口所在的腔室中；所述閥門(8)封閉位于出氣管(5)端口所在的腔室中的諧振管(6)端口(6A)，所述閥門控制裝置(9)包括驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置控制所述閥門(8)的開度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用消聲器，其特征在于，所述閥門控制裝置 (9)還包括銷軸(91)，所述銷軸(91)與所述閥門(8)固定聯(lián)接，所述驅(qū)動裝置驅(qū)動所述銷軸(91)轉(zhuǎn)動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的車用消聲器，其特征在于，所述閥門控制裝置 (9)還包括傳動裝置，所述驅(qū)動裝置通過所述傳動裝置驅(qū)動所述銷軸(91)轉(zhuǎn)動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的車用消聲器，其特征在于，所述驅(qū)動裝置包括 電機(jī)(92)，所述傳動裝置包括蝸桿(93)、蝸輪(94)、齒輪(95)和扇形 齒件(96)，所述閥門控制裝置(9)固定在所述殼體(1)上，所述電機(jī)(92) 的輸出軸與所述蝸桿(93)固定聯(lián)接，所述蝸桿(93)與所述蝸輪(94)嚙 合，所述齒輪(95)與所述蝸輪(94)同軸聯(lián)接，所述扇形齒件(96)與所 述齒輪(95)嚙合，所述銷軸(91)與所述扇形齒件(96)固定聯(lián)接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的車用消聲器，其特征在于，所述出氣管(5) 在其插入殼體(1)的第一個腔室中的管體部分的外部包有阻性罐(7)，所 述阻性罐(7)內(nèi)置有阻性消音材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的車用消聲器，其特征在于，在所述出氣管(5) 位于腔室中的端口管體部分、所述進(jìn)氣管(4)位于腔室中的端口管體部分、 諧振管(6)位于進(jìn)氣管(4)端口所在的腔室中的端口管體部分及位于同一 個腔室中的進(jìn)氣管(4)非端口管體和出氣管(5)非端口管體部分中，至少 有一部分的周向布有通孔。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用消聲器，其特征在于，進(jìn)氣管(4)端口 所在的腔室體積占?xì)んw(1)的總體積的1/3至1/4。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的車用消聲器，其特征在于，進(jìn)氣管(4)、出氣 管(5)和諧振管(6)的管體直徑之比為1: 0.5-2: 0.5-2。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用消聲器，其特征在于，進(jìn)氣管(4)和出 氣管(5)的每段開有通孔的管體中，通孔總面積占每段管體外表面總面積 的1/5至1/4。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用消聲器，其特征在于，所述隔板(2)的 數(shù)為1-5個。
全文摘要
一種車用消聲器，包括殼體(1)、進(jìn)氣管(4)和出氣管(5)；其中，所述車用消聲器還包括至少一個隔板(2)、諧振管(6)和控制閥(8)；所述至少一個隔板(2)的外緣與所述殼體(1)的內(nèi)壁密閉連接，并且將殼體(1)的內(nèi)部分隔為互不連通的至少兩個腔室(3)；所述進(jìn)氣管(4)從殼體(1)一端插入；出氣管(5)從殼體(1)另一端插入，位于出氣管(5)端口所在的腔室中的進(jìn)氣管(4)管體的周向布有通孔；所述控制閥(8)封閉諧振管(6)一端的端口(6A)，所述閥門控制裝置(9)控制所述閥門(8)的開度。本發(fā)明的消聲器可以根據(jù)排氣量自動調(diào)整氣流通過的面積，以適應(yīng)發(fā)動機(jī)的不同工況，提高消聲效果、降低排氣背壓。
文檔編號F01N1/04GK101372909SQ20071014334
公開日2009年2月25日 申請日期2007年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月21日
發(fā)明者浩 曾 申請人:比亞迪股份有限公司