汽车、发动机、设于增压器出气口的消声器及形成方法与流程

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种汽车、发动机、设于增压器出气口的消声器及形成方法。

背景技术：

现有汽车发动机中设有增压器，增压器用于在空气进入气缸之前对空气预先压缩，以提高空气密度、增加进气量的一种技术，可提高发动机功率、改善经济性。

增压器在工作过程中会产生噪声，造成噪声污染，该噪声源于增压器中泄压阀。泄压阀用于控制增压器的增压压力，泄压阀关闭时保证增压器输出增压气体，但在增压压力过大时，泄压阀会打开，将多余空气泄放到大气中，减轻气缸进气道内压力，保护进气道。噪声就是泄压阀排气时所发出。

经检测发现，增压器噪声中低频噪声会向增压器进气端传播，而高频噪声会向增压器出气端传播，其中低频噪声的频率范围、及高频噪声的频率范围可分别经检测获取。现有对增压器噪声的消声方案是：在增压器进气端连接有赫尔姆兹谐振腔、1/4波长管等消声器，这些方案对传播至增压器进气端的低频噪声起到良好的消声效果。但是，传播至增压器出气端的高频噪声无法被消除而引发噪声污染。

技术实现要素：

本发明解决的问题是，在增压器工作时传播至增压器出气口的高频噪声无法被消除而引发噪声污染。

为解决上述问题，本发明提供一种用于设于汽车增压器出气口的消声器，所述增压器工作时产生有高频噪声传播至所述出气口，所述消声器包括：

连接至所述出气口的通气管，具有管体和位于所述管体内的管腔；

壳体，设于所述管体外且与所述管体封闭地连接，所述壳体内设有消声腔；

连通所述消声腔和管腔的滤波件，所述滤波件用于：过滤所述管腔内传播的所述高频噪声至消声腔内耗散掉。

可选地，所述滤波件包括：等间距并列排布的若干栅条，相邻两所述栅条之间形成了间隙；

根据所述高频噪声的声波波长范围设定相邻两个所述栅条之间的间距，使所述高频噪声能够穿过相邻两栅条之间的间隙进入所述消声腔；

根据所述高频噪声声波的半波长范围设定每个所述栅条的宽度，使进入所述消声腔的高频噪声声波干涉相消，所述宽度为所述栅条沿所有栅条排布方向的尺寸。

可选地，在所述消声腔和管腔之间的管体中形成有：沿所述管体的轴向方向等间距排列的若干弧形条缝、及位于相邻两个所述弧形条缝之间的弧形条；

所述弧形条缝作为所述间隙，所述弧形条作为所述栅条。

可选地，在所述消声腔和管腔之间的管体中形成有：沿所述管体的周向方向等间距排列的若干直条型缝、及位于相邻两个所述直条型缝之间的直条；

所述直条型缝作为所述间隙，所述直条作为所述栅条。

可选地，所述滤波件包括：设于所述管体且连通所述消声腔和管腔的若干圆孔；

根据所述高频噪声的声波波长范围设定每个所述圆孔的孔径，使所述高频噪声能够穿过所述圆孔进入所述消声腔；

根据所述高频噪声声波的半波长范围设定相邻两个所述圆孔之间的孔距，使进入所述消声腔的高频噪声声波干涉相消。

可选地，所有圆孔的排布方式为：沿所述管体的轴向方向且所述管体的周向方向交叉排布。

可选地，所述消声器包括彼此隔开的至少两个壳体，每个所述壳体设有一个所述消声腔；或者，所述壳体内形成了彼此隔开的至少两个所述消声腔；

每个所述消声腔对应设有一个滤波件，每两个所述滤波件分别用于过滤声波频率范围不同的所述高频噪声。

可选地，所述壳体内形成了彼此隔开的至少两个所述消声腔；

所述壳体为环绕所述管体中轴线的封闭环形结构，所有消声腔沿所述管体的周向方向彼此隔开。

可选地，所述管体和壳体由耐高温材料制成，所述耐高温材料能够抵抗所述增压器中流通气体的温度。

可选地，所述耐高温材料为尼龙。

可选地，所述壳体与所述管体的连接方式为：焊接连接。

本发明还提供一种汽车发动机，包括具有出气口的增压器、上述任一所述的消声器，所述消声器通过所述通气管连接至所述出气口。

可选地，所述增压器的所述出气口连接有出气管，所述通气管与所述出气管之间通过快插接头连接；或者，

所述通气管作为出气管连接至所述出气口。

本发明还提供一种汽车，包括上述发动机。

本发明还提供一种上述用于设于汽车增压器出气口的消声器的形成方法，包括：

形成通气管，所述通气管具有管体和位于所述管体内的管腔，在所述管体中形成有滤波件，所述滤波件包括等间距排列的若干间隙、及位于相邻两所述间隙之间的栅条，所述间隙沿管体径向贯穿管体；

形成壳体，所述壳体内形成有消声腔及连通所述消声腔的开口；

在所述管体外，操作所述壳体的开口与所述滤波件对准且所述开口包围所述滤波件；

在对准后，操作所述壳体与管体封闭地连接。

可选地，在将所述壳体的开口与所述滤波件对准之前，对所述壳体围成所述开口的区域、和/或对所述管体包围所述滤波件的区域进行熔融处理，形 成了熔融区域；

操作所述壳体与管体封闭地连接的方法包括：

操作所述壳体和管体通过所述熔融区域熔接并压紧；

在压紧后，进行冷却处理，所述壳体与管体焊接。

可选地，所述滤波件的形成方法包括：

在所述管体管壁中开设等间距并列排布的若干所述间隙，相邻两间隙之间的管体部分作为所述栅条；

所述栅条和所述间隙形成所述滤波件。

可选地，所述间隙为沿环绕所述管体中轴线的弧形条缝，所有所述弧形条缝沿所述管体的轴向方向等间距排列，所述栅条为相邻两个所述弧形条缝之间的弧形条。

可选地，所述间隙为平行于所述管体中轴线的直条型缝，所有直条型缝沿所述管体的周向方向等间距排列，所述栅条为相邻两个所述直条型缝之间的直条。

可选地，所述形成通气管的方法为注塑工艺。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本技术方案在增压器的出气口设置了用于过滤高频噪声的消声器，增压器出气口处的高频噪声经滤波件过滤至消声腔中耗散掉，消声器在增压器的出气口对高频噪声实现降噪消声，减小增压器工作时的噪声污染。其中，高频噪声声波频率范围可在整车试验阶段检测获取，之后根据高频噪声声波频率范围设置对应的滤波件，滤波件可过滤对应声波频率范围的高频噪声。

附图说明

图1是本发明具体实施例的消声器装配至汽车发动机时的立体图，其中还示出了消声器与增压器和橡胶管的位置关系；

图2是本发明具体实施例的消声器连接有橡胶管时的立体图，其中消声器的壳体露出了消声腔；

图3是本发明具体实施例的消声器的剖面图，其中截面平行于通气管管体的中轴线且经过该中轴线；

图4是一个变形例的消声器中通气管管体的局部剖面图，其中截面平行于所述管体的中轴线且经过该中轴线；

图5是另一个变形例的消声器的剖面图，其中截面垂直于通气管管体中轴线且经过壳体；

图6是图1所示消声器用于普通乘用轿车时的消声能力与高频噪声声波频率之间的关系示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参照图1～图3，本实施例提供一种汽车发动机，包括增压器1和气缸(图中未示出)，增压器1具有出气口10，出气口10连接有出气管11，增压器1在工作时产生有高频噪声传播至出气管11；

出气管11连接有消声器2，消声器2包括：

通气管3，具有管体30和管腔31，管体30的两端分别连接出气管11和橡胶管7，橡胶管7用于连接至中冷器8，管腔31分别与出气管11和橡胶管7连通，作为增压器排出气体的流通通道；

壳体4，设于管体30外且与管体30封闭地连接，壳体4内设有消声腔5及连通消声腔5的开口50；

连通消声腔5和管腔31的滤波件6，其中滤波件6位于开口50范围内，滤波件6用于：过滤所述管腔31内传播的高频噪声至消声腔5内耗散掉。

与现有技术相比，本技术方案在增压器1的出气口10设置了用于过滤高频噪声声波的消声器2，高频噪声声波频率大约在1500Hz以上。在增压器1的出气口对高频噪声实现降噪消声，减小增压器1工作时的噪声污染。本技术方案的消声器2可以用于多种车型。对于同种车型而言，增压器1出气口10的高频噪声声波频率范围接近，但对于不同车型，增压器1出气口10处的 高频噪声声波频率范围会有不同。高频噪声声波频率范围可在整车试验阶段检测获取，之后根据高频噪声声波频率范围设置对应的滤波件6，滤波件6可过滤对应声波频率范围的高频噪声。

参照图2和图3，滤波件6包括：沿管体30轴向方向间隔排列的等间距排布的若干栅条60，相邻两栅条60之间形成了间隙61，间隙61连通消声腔5和管腔31，该栅条60及间隙61形成在管体30中；

根据高频噪声的声波波长范围设定相邻两个栅条60之间的间距w1，使高频噪声能够从相邻两个栅条60之间的间隙61中穿过并进入消声腔5。根据声波衍射原理，在相邻两栅条60之间的间距w1小于或等于高频噪声声波波长时，高频噪声声波可以从间隙61中穿过。由于现实中增压器工作时产生的高频噪声中的声波波长在一定范围内浮动，并非恒一，因此在具体设计过程中，应根据检测得到的高频噪声声波波长范围合理设定两个栅条60之间间距w1，确保绝大部分高频噪声能够从间隙61中穿过进入消声腔5。对于波长略小于间距w1的高频噪声声波，虽然不能全部从间隙61中穿过，但只要有部分能够从中穿过，就能够消耗高频噪声的能量。

因此，该滤波件6能够过滤处于一定频率范围内的高频噪声。

根据高频噪声声波的半波长范围设定每个栅条60的宽度w2，使进入消声腔5的高频噪声声波彼此干涉相消，在消声腔5内耗散掉，其中宽度w2为栅条60在所有栅条60的排布方向的尺寸。根据声波干涉原理，在每个栅条60的宽度w2等于高频噪声声波半波长的奇数倍时，从多个间隙61进入消声腔5内的多个高频噪声声波彼此干涉相消。需要说明的是，通常情况下增压器出气口的高频噪声声波的波长是在一定范围内浮动，因此在具体设计过程中，应根据检测得到的高频噪声声波波长范围合理设定栅条60的宽度w2，确保高频噪声能够在消声腔5中耗散掉绝大部分能量。

本实施例中，栅条60为设于管体30中且环绕管体30中轴线的弧形条，所有弧形条沿管体30的轴向方向间隔排列。此时栅条60的形成方式为：在形成管体30的过程中，在管体30侧壁中开设若干等间距排列的若干弧形条缝作为间隙61，相邻两弧形条缝34之间的弧形条作为一个栅条60。其中， 所有栅条60的排布方向平行于管体30的轴向方向。

作为一种变形例，参照图4，还可以是：管体30'在对应消声腔的开口的位置，形成有沿管体30'的周向方向B等间距排列的若干条形直条型缝61'，相邻两个直条型缝61'之间的直条作为一个栅条60'，栅条60'呈直条型，栅条60'的长度方向平行于管体30'的轴向方向。

本技术方案设置栅条，利用声波干涉相消的原理，将高频噪声耗散掉，实现降噪消声目的。

作为一种变形例，参照图5，还可以是：滤波件600包括：设于管体300且连通消声腔500和管腔301的若干圆孔601；

每个圆孔601的孔径r小于或等于高频噪声波波长，使高频噪声能够穿过圆孔601；

相邻两个圆孔601之间的孔距等于高频噪声声波半波长的奇数倍，使进入消声腔500的高频声波彼此干涉相消。进一步地，所有圆孔601的排布方式为：沿管体300的轴向方向且管体300的周向方向交叉排布，这样所有圆孔601形成了网格状。

因此，从本实施例技术方案以及上述变形例可推知，滤波件具有多种设计方案满足高频噪声滤波及干涉相消的要求。

在本实施例中，参照图2和图3，消声腔5的开口50包围着管体的部分外表面，这部分外表面为弧面，这部分外表面中设有滤波件6，其中滤波件6中的所有间隙61所占该弧面的面积之和与该弧面的总面积之比为穿孔率。穿孔率决定了消声器2的耗散掉的噪声能量，穿孔率越大，滤波件6过滤的高频声波能量越大，消声器2耗散掉的噪声能量越大。因此，在空间尺寸允许下，对应一个声波频率范围内的高频噪声，应设置尽量多的栅条60，提高穿孔率，获得较佳的降噪消声效果，提升汽车的NVH(Noise、Vibration、Harshness)性能。或者，设计间隙61沿管体30的周向方向具有较长长度，这能提升单个间隙61所占该弧面的面积，增大了所有间隙61占该弧面的面积，进一步提升了穿孔率。

在本实施例中，壳体4内形成了彼此隔开的两个消声腔5，该两个消声腔 5沿管体30的轴向方向彼此隔消声腔5和滤波件6一一对应，对应两个消声腔5设有两个滤波件6a、6b；

滤波件6a中的相邻两栅条60a之间间距为w1，栅条60a的宽度是w2，另一个滤波件6b中的相邻两栅条60b之间间距为w1′，栅条60b的宽度是w2′。设置w1小于w1′且w2小于w2′，因此对应的滤波件6a所能过滤的高频噪声声波波长较短，频率较大；滤波件6b所能过滤的高频噪声声波波长较长，频率较小。通过如是设计，两个滤波件6a、6b分别用于过滤声波频率范围不同的高频噪声，这实现了对两个频率范围的高频噪声进行降噪消声的目的。

下面以普通乘用轿车为例阐述本技术方案消声器2的滤波效果。普通乘用轿车中增压器出气口的高频噪声声波频率大约在1500Hz以上，参照图3和图6，图6为本技术方案的消声器2用于普通乘用轿车时的消声能力与高频噪声声波频率之间的关系示意图，其中处于1500Hz～2300Hz区间的声波频率范围所对应的消声器2的消声能力较高，并在声波频率在1960Hz附近达到最高，接近45；处于2300Hz～3240Hz区间的声波频率范围所对应的消声器2的消声能力较高，并在2840Hz附近达到最高，接近45。其中，消声器2的消声能力用于表征消声器2的降噪消声能力，是指高频噪声在经过消声器2消声后的噪声传递损耗，可用消声器2能够消掉的高频噪声分贝值来表征，消声器2能够消掉的高频噪声分贝越高，代表消声器2的降噪消声能力越高，汽车NVH性能越好。

从图5可以看出，本技术方案中滤波件6a、6b能够满足两个声波频率范围的高频声波的降噪消声要求，消声器2的消声能力较高，提升用户对整车NVH性能的主观评价分数至6.5～7.5之间。

作为一种变形例，在装配空间允许的情况下，可在一个壳体中设置多于两个的彼此间隔的消声腔及对应每个消声腔的滤波件，可尽量多的过滤掉多个不同声波频率范围的高频噪声，消声器的消声能力会更高。

作为另一种变形例，还可以是：消声器包括至少两个壳体，所有壳体在管体上彼此间隔排列，每个壳体对应设有一个消声腔和对应的滤波件。

作为再一种变形例，还可以是：壳体设计为环绕通气管管体中轴线的环 形封闭结构，沿通气管管体的周向方向设计彼此间隔排列的若干消声腔及对应的滤波件。

进一步地，对于高频噪声中声波频率集中于某声波频率范围内时，对应该声波频率范围的滤波件相比于其他滤波件可设计较大穿孔率，相应地，对应该声波频率范围的消声腔体积大于其他消声腔的体积，以提供足够空间将高频噪声耗散掉。例如，本实施例中滤波件6b所对应的消声腔5的体积大于另一个消声腔5的体积。

消声器2能够实现良好降噪消声效果，但在应用过程中还要考虑到，参照图1～图3，从增压器1输出的气体以及增压器1的工作场合的温度较高，因此，本技术方案中通气管3的管体30和壳体4均使用耐高温材料制成，高温材料用于抵抗管腔31中流通气体的高温，防止管体30和壳体4变形。其中耐高温材料的类型具有多种选择，例如尼龙、耐高温金属等。本技术方案选择PA66型尼龙。

使用尼龙材料，消声器2的制作工艺是：

首先，形成通气管3，通气管3具有管体30和位于管体30内的管腔31。在管体30的管壁中开设有并列排布的若干弧形的间隙61、及相邻两间隙61之间的栅条60，所有栅条60和间隙61形成了滤波件6。其中，使用注塑工艺形成通气管3，滤波件6和管体30是一体成型的。除注塑工艺外，还可使用其他模具成型工艺形成管体30和滤波件6。

接着，形成壳体4，在壳体4内形成有消声腔5及连通消声腔4的开口50。其中，使用注塑工艺或其他模具成型工艺形成壳体4。

紧接着，在管体30外，操作壳体4的开口50与滤波件6对准且开口50包围滤波件6。在对准后，操作壳体4与管体30封闭地连接。

在本实施例中，壳体4与管体30之间的连接方式为焊接，焊接方式为：

在将壳体4的开口50与滤波件6对准之前，对壳体4围成开口50的区域及管体30包围滤波件6的区域外表面进行熔融处理，在壳体4形成了第一熔融区域，管体30形成了第二熔融区域；

之后，操作壳体4的开口50对准滤波件6，并使第一熔融区域与第二熔融区域熔接压紧；

最后经冷却处理，壳体4和管体30形成了焊接，构成一体结构。

本实施例中，滤波件6与管体30是一体成型。作为一种变形例，还可以是：在形成管体后，在管体的管壁中开设等间距并列排布的若干间隙，相邻两间隙之间的管体部分作为栅条；栅条和间隙形成了滤波件。其中，使用钻孔工艺形成间隙。

在本实施例中，壳体4与管体30的形成工艺中，在壳体4和管体30均形成了熔融区域。作为一种变形例，还可以是：在壳体围成开口的区域、或管体包围滤波件的区域形成熔融区域，之后壳体和管体通过熔融区域熔接压紧，最后进行冷却处理。

技术方案的消声器2具有良好的降噪消声效果，可以方便应用装配在现有的适配车型中，而无需局限于生产车间。参照图1～图3，消声器2通过通气管3的管体30与增压器1连接，管体30与增压器1通过快插接头9连接起来。快插接头是目前最方便的即插即用的连接方式，尤其在一些气管连接非常不方便，困难的空间场合下，更能体现快插接头的优越性。

其中，快插接头的一种方式是：将第一中空接头通过过盈配合方式插入增压器的出气口中，实现固定装配；将第二中空接头套装在通气管管体外，接着操作第一中空接头伸入第二中空接头中，并对第二中空接头进行扣压处理，使第一中空接头与第二中空接头固定扣紧连接。快插接头的另一种方式是：第一中空接头与第二中空接头以螺纹配合的方式拧紧在一起。因此，可以根据需要，合理选择快接插头类型。

作为一种变形例，还可以是：在生产制造阶段，设计增压器的出气管具有较长长度，该较长的出气管可以兼做消声器的通气管，此时消声器与增压器的出气管可以一体成型。

进一步地，参照图1和图2，通气管3的管体30与橡胶管7的连接方式为卡箍连接方式。具体地，操作管体30伸入橡胶管7内；之后在橡胶管7包着管体30的区域外环扣上卡箍70，然后使用螺栓71对卡箍70进行周向方向 的紧固即可。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。