一种可消除车辆增压进气宽频噪声的多腔组合穿孔消声器的制作方法

本发明涉及消声器领域，具体提供了一种可消除车辆增压进气宽频噪声的多腔组合穿孔消声器。

背景技术：

车用增压进气噪声频率分布很广，且以中高频成分为主，而对进气噪声控制而言，仅靠从噪声源本身采取措施，其降噪量是有限的，并且可能会影响到发动机功率、油耗等指标，而对于主动噪声控制而言，其技术不成熟装置复杂且成本较高，不适合用于经济型轿车。给进气系统安装消声器是控制进气噪声最经济且有效的措施之一。传统抗性消音器（扩张消声器、赫姆霍兹消声器或1/4波长管等）只能降低中低频率的噪声，不适用于增压系统进气宽、高频噪声问题，穿孔元件通过小孔中的气流在声压作用下做往复运动，在气流和穿孔壁面之间产生摩擦，使得一部分声能转化为其他形式的能量，从而可以有效降低噪声。此外，穿孔结构具有较低的流动压力损失，有助于改善消声器的流体动力学特性。目前，国外针对传统汽车增压系统进气噪声问题多采用多腔抗性消声器或者阻性消声器解决，并能取得良好效果。国内的车辆增压进气系统一般采用多个赫姆霍兹谐振腔串联或是使用多腔直通穿孔消声器来控制噪声。赫姆霍兹消声器占用空间大，不适用于安装更加紧凑的情况。多腔直通穿孔消声器结构紧凑，消声幅值高，但在腔数较少时其消声频带有限；内插穿孔管结构可以拓宽直通穿孔管的消声频率范围，提高消声幅值，且压力损失不大。此外，消声器的消声性能会随着内管管径的减少而提高。通过合理串联穿孔内插穿孔管和直通穿孔管，可以结合不同结构的特点，并且降低腔体中间部分的管径，实现宽频带高幅值的消声效果，同时保证压力损失较小且结构简单，制造成本较低。本发明所设计多腔组合穿孔消声器结构，可以充分利用有限的消声空间实现优良的消声性能，非常适用于车辆增压进气系统宽频噪声控制。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，提供一种消声频带宽、消声幅值高、压力损失不大且结构紧凑的多腔组合穿孔消声器，可利用较小的体积达到优越的消声性能，尤其适用于车辆增压进气系统的中高宽频噪声控制。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种可消除车辆增压进气宽频噪声的多腔组合穿孔消声器，包括进口端、消声器主体和出口端，所述消声器主体内有至少三个内管，所述各内管之间串联并用隔板隔开，所述内管沿进口侧向出口侧延伸，与消音器主体和隔板形成腔体，所述至三个内管中，位于中间的内管，至少有一个内管与消音器主体和隔板形成封闭的腔体，且所述位于中间的内管上布有穿孔。

在上述技术方案的基础上，所述至少三个内管，除位于中间的形成封闭腔体的内管以外，其他内管与消音器主体和隔板形成不封闭的腔体，进口端与出口端直径相同。

在上述技术方案的基础上，所述至少三个内管中，与进口端相邻的内管直径与进口端直径相同，所述位于中间的形成封闭腔体的内管与其右侧相邻的内管直径相同，且小于进口端直径。

在上述技术方案的基础上，所述至少三个内管的长度相同或不同。

在上述技术方案的基础上，所述至少三个内管上都布有穿孔，且各内管穿孔孔径相同，穿孔孔隙率相同或不同，且孔隙率小于20%；

在上述技术方案的基础上，所述至少三个内管管壁厚度与进、出口端相同；

在上述技术方案的基础上，所述至少三个内管上都布有穿孔，各内管的穿孔分布均匀。

在上述技术方案的基础上，所述穿孔孔径为2-3.5mm。

本发明的优点在于：消声器结构紧凑简单，消声性能优越，可以实现在有限空间内达到优越的消声效果。

附图说明

图1为本发明三腔结构样例的外部示意图；

图2为本发明三腔结构样例的内部截面图；

图3为本发明三腔结构样例的内部剖视图；

图4为本发明三腔结构样例的传递损失曲线；

图5为本发明腔体长度比不同对消声器声学性能影响，总长度为100mm；

图6为本发明孔隙率比不同对消声器声学性能影响，中间腔孔隙率10%；

图7为本发明腔体内管径比不同对消声器声学性能影响，左侧腔为40mm。

附图标记说明：

1-进口端；2-左侧腔内管；3-左侧消音器主体；4-隔板；5-中间腔内管；6-中间消音器主体；7-右侧腔内管；8-右侧消音器主体；9-出口端，10-穿孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的实例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的原件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

一种可消除车辆增压进气宽频噪声的多腔组合穿孔消声器，包括进口端1、消声器主体3、6、8和出口端9，所述消声器主体3、6、8内有至少三个内管2、5、7，所述各内管2、5、7之间串联并用隔板4隔开，所述内管2、5、7沿进口侧向出口侧延伸，与消音器主体3、6、8和隔板4形成腔体，所述至三个内管2、5、7中，位于中间的内管5，至少有一个内管5与消音器主体6和隔板4形成封闭的腔体，且所述位于中间的内管5上布有穿孔10。

在上述技术方案的基础上，所述至少三个内管2、5、7，除位于中间的形成封闭腔体的内管5以外，其他内管2、7与消音器主体3、8和隔板4形成不封闭的腔体，进口端1与出口端9直径相同。

在上述技术方案的基础上，所述至少三个内管2、5、7中，与进口端1相邻的内管2直径与进口端1直径相同，所述位于中间的形成封闭腔体的内管5与其右侧相邻的内管7直径相同，且小于进口端1直径。

在上述技术方案的基础上，所述至少三个内管2、5、7的长度相同或不同。

在上述技术方案的基础上，所述至少三个内管2、5、7上都布有穿孔10，且各内管2、5、7穿孔孔径相同，穿孔10孔隙率相同或不同，且孔隙率小于20%；

在上述技术方案的基础上，所述至少三个内管2、5、7管壁厚度与进、出口端1、9相同；

在上述技术方案的基础上，所述至少三个内管2、5、7上都布有穿孔10，各内管2、5、7的穿孔10分布均匀。

在上述技术方案的基础上，所述穿孔10孔径为2-3.5mm。

如图1-3所示，本发明样例应用于车辆增压进气系统的三腔组合穿孔消声器，包含了进口端1、左侧腔内管2、左侧消音器主体3、隔板4、中间腔内管5、中间消音器主体6、右侧腔内管8、右侧消音器主体9和出口端10。消声器进口端和出口端管径相同，左侧、中间和右侧消音器主体管径相同；左侧腔内管径与进口端管径相同，中间腔和右侧腔内管径相同且小于进口端管径；左侧腔、中间腔和右侧腔内管壁厚与进出口端壁厚相同；各腔体内管穿孔分布均匀，穿孔区域大小不同；各腔体内管穿孔孔径相同，孔隙率相同或不同，穿孔孔径调整范围为2mm-3.5mm，孔隙率大小低于20%。

本发明样例制作的多腔组合穿孔消声器通过两个单边内插穿孔管结构和一个直通穿孔管结构组成三腔组合消声器，可以根据消声器目标要求结合多腔一维传递矩阵法调整相关结构参数，结构简单，成本低廉，消声效果良好且压力损失小。

实施例1：所述一种可消除车辆增压进气宽频噪声的多腔组合穿孔消声器的各参数如表1所示：

样例消声器的传递损失如图4所示，样例消声器的消声频率范围大致在1300-3700Hz，且消声幅值较高（大于20dB）。总长度仅为100mm，外径为80mm，结构紧凑，非常适用于车辆增压进气系统。

实施例2：所述一种可消除车辆增压进气宽频噪声的多腔组合穿孔消声器，在其他参数不变，仅改变各内管腔体长度比，如表2所示：

图5为各腔体长度比对消声器声学性能的影响。消音器主体长度保持为100mm，中间腔体的孔隙率保持为10%，可以看出腔体长度变化对消声器传递损失的幅值和峰值频率影响很大，实际工程设计中需要经过合理的匹配设计才能获得理想的消声器声学特性。

实施例3：所述一种可消除车辆增压进气宽频噪声的多腔组合穿孔消声器，在其他参数不变，仅改变各内管穿孔孔隙率比，如表3所示：

图6为各内管穿孔孔隙率比对消声器声学性能的影响。消音器主体长度保持为100mm，中间腔体的孔隙率保持为10%，可以看内管穿孔孔隙率比变化对消声器传递损失的幅值和峰值频率影响很大，实际工程设计中需要经过合理的匹配设计才能获得理想的消声器声学特性。

实施例4：所述一种可消除车辆增压进气宽频噪声的多腔组合穿孔消声器，在其他参数不变，仅改变各内管直径比，如表4所示：

图7为各内管管径比对消声器声学性能的影响。消音器主体长度保持为100mm，中间腔体的孔隙率保持为10%，可以看内管管径比变化对消声器传递损失的幅值和峰值频率影响很大，实际工程设计中需要经过合理的匹配设计才能获得理想的消声器声学特性。

本发明消声器主体采用至少三腔结构，其中中间腔包含至少一个直通穿孔管结构，左侧腔和右侧腔为单边内插穿孔管结构。直通穿孔管低频消声性能好，且压力损失小，内插穿孔管结构可以拓宽消声频带并增加消声幅值，大大提升了高频消声性能，而通过有序串联这三种结构可以结合各个结构的特点，并使得消声器腔体中段部分内管管径降低，进一步提高消声性能，最终设计出消声频带宽、消声幅值大、压力损失小且结构紧凑的消声器。对于噪声问题较为严重的情况，可合理增加中间腔体的个数，达到更大的消声量。由穿孔管分离而成的各腔体中无填充材料，各腔体内层穿孔管和外层穿孔管壁厚、孔径、孔隙率、穿孔区域以及腔体大小可以通过多腔一维传递矩阵算法合理计算匹配，实现理想的消声目标。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。