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CN106930803A - 一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元 - Google Patents

一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元 Download PDF

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CN106930803A
CN106930803A CN201710252832.6A CN201710252832A CN106930803A CN 106930803 A CN106930803 A CN 106930803A CN 201710252832 A CN201710252832 A CN 201710252832A CN 106930803 A CN106930803 A CN 106930803A
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CN
China
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combustion engine
expansion
chamber
internal combustion
cavity
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CN201710252832.6A
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English (en)
Inventor
宋涛
边炳传
彭观明
鲁杰
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Taishan University
Original Assignee
Taishan University
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/08—Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元，它解决了现有技术中内燃机消音降噪效果不好的问题，能够降低内燃机排出的高速气流的速度，减轻排气消声器的消声降噪压力；其技术方案为：包括从上至下依次连通的反向对冲腔、上扩容腔和下扩容腔，所述的下扩容腔的内部设有与上扩容腔连通的回流腔；所述的反向对冲腔的一侧通过扩容管连接进气管，扩容管与上扩容腔、下扩容腔组成多级扩容结构，对气流多次扩散实现降速；所述的下扩容腔在相对于进气管的一侧设有出气管；所述的反向对冲腔的内部设有分流器，分流器与反向对冲腔形成分流对冲结构。

Description

一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元。
背景技术
内燃机噪声是车辆或作业装备的主要噪声源，是影响其性能和产品竞争力的一项重要指标。例如，在单缸柴油机的噪声源中，排在前三位的分别是排气噪声、齿轮室盖和油底盖，分别占总声功率的49％、12％和4％，排气噪声约占一半，因此降低内燃机的排气噪声具有决定性的意义，而降低内燃机的排气噪声最直接有效的方法是安装排气消声器。
内燃机排出的高速气流进入排气消声器以后，一方面会产生气流再生噪声，包括高速气流撞击消声器内壁、弯头、小孔等部件产生的冲击噪声，以及气流在消声器内运动形成的紊流噪声，再生噪声的大小主要由气流速度决定，其声功率大约与气流速度的六次方成正比；另一方面，高速气流会影响消声器的消声量，气流速度增加，消声量会减小，当气流速度达到临界速度时，消声器的消声量变成负值，消声器甚至成了噪声放大器。可见，气流速度是影响排气消声器消声降噪效果的关键因素。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元，将分流气体反向对冲原理与多级扩容技术组合应用，不仅能够大幅度降低内燃机排出的高速气流的速度，而且大大减轻排气消声器的消声降噪压力。
本发明采用下述技术方案：
一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元，为分流对冲结构和多级扩容结构的组合体，包括从上至下依次连通的反向对冲腔、上扩容腔和下扩容腔，所述的下扩容腔的内部设有与上扩容腔连通的回流腔；所述的反向对冲腔的一侧通过扩容管连接进气管，扩容管与上扩容腔、下扩容腔组成多级扩容结构，对气流多次扩散实现降速；所述的下扩容腔在相对于进气管的一侧设有出气管；所述的反向对冲腔的内部设有分流器，分流器与反向对冲腔形成分流对冲结构。
进一步的，所述的分流器将将进入反向对冲腔内的气流一分为二，气流在反向对冲腔内发生对冲从而实现降速。
进一步的，所述的出气管的口径大于进气管的口径，气流从进气管至出气管形成扩容降速趋势。
进一步的，所述的进气管与内燃机排气口相连，所述的出气管与排气消音器相连，气流流经组合式消音单元能够大幅度降低内燃机排出的高速气流的速度，大大减轻排气消声器的消声降噪压力。
进一步的，所述的扩容管与反向对冲腔连接处的直径大于其与进气管连接处的直径，形成圆锥台型结构。
进一步的，所述的上扩容腔与反向对冲腔连接处的直径小于其与下扩容腔连接处的直径，形成圆锥台型结构。
进一步的，所述的回流腔呈倒圆锥台型结构。
进一步的，所述的回流腔对上扩容腔的扩散气流起到收缩回流作用，形成旋流，与下行的扩散气流对冲实现降速。
进一步的，所述的出气管与下扩容腔之间设有过渡段。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明仅包括进气管、出气管及相互连通的几个腔室，结构简单，设计合理，操作方便；
(2)本发明通过将分流气体反向对冲原理与多级扩容技术组合应用，进气管连接内燃机的出气口，先将内燃机排出的高速气流大幅度降速，再通过排气管连接排气消音器让气流以相对较低的速度进入排气消声器，可起到更好的消声降噪效果。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的纵向剖视图；
图3为本发明的横向剖视图；
其中，1-进气管，2-扩容管，3-反向对冲腔，4-分流器，5-上扩容腔，6-回流腔，7-下扩容腔，8-出气管。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在内燃机排气消音器的消声降噪效果不好的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元，为分流对冲结构和多级扩容结构的组合体，本申请组合式消声单元在多级扩容结构的基础上结合分流对冲结构，将内燃机排出的高速气流一分为二，之后使两股气流呈反向对冲，以实现气流速度的大幅度降低，使流经该组合式消声单元的气流，以相对较低的速度进入排气消声器。
一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元，包括从上至下依次连通的反向对冲腔3、上扩容腔5和下扩容腔7，所述的下扩容腔7的内部设有与上扩容腔5连通的回流腔6；所述的反向对冲腔3的一侧通过扩容管2连接进气管1，连接进气管1的一端为消声单元的前端；所述的扩容管2与上扩容腔5、下扩容腔7组成多级扩容结构，对气流多次扩散实现降速；所述的下扩容腔7在相对于进气管1的一侧设有出气管8，连接出气管8的一端为消声单元的后端；所述的反向对冲腔3的内部设有分流器4，分流器4与反向对冲腔3形成分流对冲结构。
上述的分流器4将气流一分为二，气流在反向对冲腔3内发生对冲实现降速，所示的分流器包括圆柱形部分和设于圆柱形部分一侧的三角形凸起，三角形凸起设于扩容管侧，三角形凸起能够将进入反向对冲腔3内的气流分成两部分，分流后的气流绕圆柱形部分旋转，在圆柱形部分的另一侧发生对冲。
上述的出气管8的口径大于进气管1的口径，气流从进气管1流至出气管8形成扩容降速趋势。
上述的进气管1与内燃机排气口相连，所述的出气管8与排气消音器相连，先将内燃机排出的高速气流大幅度降速，再让气流以相对较低的速度进入排气消声器，可起到更好的消声降噪效果。
上述的反向对冲腔3为圆柱形结构，内部为圆柱形空腔；扩容管2与反向对冲腔3连接处的直径大于其与进气管1连接处的直径，扩容管2形成从入口至出口直径逐渐增大的结构，使进入扩容管2内部的气流发生扩散。
上述的下扩容腔7为圆柱形结构，内部为圆柱形空腔，下扩容腔7的直径大于反向对冲腔3的直径；上扩容腔5与反向对冲腔3连接处的直径小于其与下扩容腔7连接处的直径，使上扩容腔5形成圆锥台型结构。
上述的回流腔6呈倒圆锥台型结构，其入口直径与上扩容腔5底部的直径相同。
上述的回流腔6对上扩容腔5的扩散气流起到收缩回流作用，形成旋流，与下行的扩散气流对冲实现降速。
上述的出气管8与下扩容腔7之间设有直径逐渐减小的过渡段。
本申请的组合式消声单元遵循相似原理，能够根据内燃机尺寸按比例放大或缩小，方便于实践应用。
如图2-3所示，本申请的消声降噪过程为：
(1)气流从进气管1进入本申请的组合式消声单元，流经扩容管2气流扩散，实现第一次降速；
(2)扩散后的气流进入反向对冲腔3，被分流器4分为两股气流，分别绕分流器外壁做旋转运动，在分流器4后侧发生反向对冲，实现第二次降速；
(3)对冲后的气流被迫下行，进入上扩容腔5，气流在上扩容腔5内再次扩散，实现第三次降速；
(4)扩散气流随即进入回流腔6，在回流腔6的内壁斜面作用下，形成回流，与下行气流对冲，实现第四次降速；
(5)进入下扩容腔7的气流受扩散影响，实现第五次降速；通过五次降速后的气流以相对较低的速度，从出气管8进入排气消声器。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元，其特征在于，包括从上至下依次连通的反向对冲腔、上扩容腔和下扩容腔，所述的下扩容腔的内部设有与上扩容腔连通的回流腔；所述的反向对冲腔的一侧通过扩容管连接进气管，扩容管与上扩容腔、下扩容腔组成多级扩容结构，对气流多次扩散实现降速；所述的下扩容腔在相对于进气管的一侧设有出气管；所述的反向对冲腔的内部设有分流器，分流器与反向对冲腔形成分流对冲结构。
2.根据权利要求1所述的一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元，其特征在于，所述的分流器将气流一分为二，气流在反向对冲腔内发生对冲实现降速。
3.根据权利要求1所述的一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元，其特征在于，所述的出气管的口径大于进气管的口径，气流从进气管至出气管形成扩容降速趋势。
4.根据权利要求1所述的一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元，其特征在于，所述的进气管与内燃机排气口相连。
5.根据权利要求1所述的一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元，其特征在于，所述的出气管与排气消音器相连。
6.根据权利要求1所述的一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元，其特征在于，所述的扩容管与反向对冲腔连接处的直径大于其与进气管连接处的直径。
7.根据权利要求1所述的一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元，其特征在于，所述的上扩容腔与反向对冲腔连接处的直径小于其与下扩容腔连接处的直径。
8.根据权利要求1所述的一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元，其特征在于，所述的回流腔对上扩容腔的扩散气流起到收缩回流作用，形成旋流，与下行的扩散气流对冲实现降速。
9.根据权利要求1或8所述的一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元，其特征在于，所述的回流腔呈倒圆锥台型结构。
10.根据权利要求1所述的一种用于内燃机排气消声器的组合式消声单元，其特征在于，所述的出气管与下扩容腔之间设有过渡段。
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Inventor after: Lu Jie

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