可变扩张比消声后处理器及使用该后处理器的车辆的制作方法

本发明涉及一种可变扩张比消声后处理器及使用该后处理器的车辆。

背景技术：

近年来，随着人们生活水平的提高，对客车舒适性要求越来越高，客车车身较长，质量较大，故其一般匹配柴油发动机，柴油发动机相对于汽油机或其他动力源来说，其优点是输出功率大、热效率高，缺点是低频辐射噪声大，由于柴油机处于超高温且恶劣环境下的应用场合，这种低频噪声用常规的吸、隔声手段在整车上几乎不能消除，必须从后处理器本身以及智能化控制出发，解决上述低频噪声偏大的问题。

在授权公告号为cn203035307u的中国专利文件中公开了一种柴油机用集成式scr催化转化消声器，该消声器包括筒体，筒体的前后两端固定有前端盖和后端盖，筒体内沿着排气气流依次同轴串联有进气端扩张腔、催化载体、和尾端扩张腔，同时在后端盖上还设有与尾端扩张腔连通的排气尾管，且排气管的直径要小于尾端扩张腔的直径，本专利中的排气尾管与尾端扩张腔之间具有一定的截面积之比，通过截面积之比的设置会使尾气经由尾端扩张腔进入排气尾管时，排气噪声会产生一定的传递损失。传递损失仅仅取决于截面积之比m=s2/s1，对圆管道来讲m=d²/d²，d和d分别是尾端扩张腔的直径和排气管直径。传递损失不取决于管道截面积的绝对值，而取决于两个管道截面积之比。这个传递损失与频率没有关系，通过截面积之比的设置达到消声器的消声目的。但是该消声器仅仅能够针对中、高负荷工况下尾气流量较大时的消声处理，在低速或怠速情况下，发动机尾气流量较小时，排气时产生的低频噪声无法完全根除。不具有针对不同速度的通用性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可变扩张比消声后处理器，以解决现有技术中的消声器无法满足不同车速状态下的消声需求的问题；本发明的目的还在于提供一种使用该可变扩张比消声后处理器的车辆。

为实现上述目的，本发明的可变扩张比消声后处理器的技术方案是：

可变扩张比消声后处理器，包括带有前盖和后盖的筒体，筒体内具有扩张腔，后盖上设有与扩张腔连通的排气管，排气管的直径小于扩张腔的直径，排气管有两个以上，筒体上还设有用于控制至少一个排气管开启或关闭以调节排气管与扩张腔之间的扩张比的控制阀。

进一步的，为了保证实现不同工况的完全消声控制的基础上，保证后处理器结构的简单紧凑，排气管有两个，间隔并排布置在后盖的后端面上，两个排气管均沿筒体的轴线延伸方向延伸布置。

进一步的，实现稳定直接控制，所述控制阀与其中一个排气管控制连接。

进一步的，为了节省能耗，所述控制阀为常闭阀。

进一步的，为了能够自我消除特定频率的排气噪声，相邻的两个排气管的管身上连接有用于将两个排气管连通的桥接管，桥接管的其中一端位于另一端的前侧。

本发明的车辆的技术方案是：

车辆，包括车体和设置在车体上的可变扩张比消声后处理器，可变扩张比消声后处理器包括带有前盖和后盖的筒体，筒体内具有扩张腔，后盖上设有与扩张腔连通的排气管，排气管的直径小于扩张腔的直径，排气管有两个以上，筒体上还设有用于控制至少一个排气管开启或关闭以调节排气管与扩张腔之间的扩张比的控制阀，所述车体上还设有用于接收发动机转速信号并与控制阀控制连接的控制模块。

进一步的，为了保证实现不同工况的完全消声控制的基础上，保证后处理器结构的简单紧凑，排气管有两个，间隔并排布置在后盖的后端面上，两个排气管均沿筒体的轴线延伸方向延伸布置。

进一步的，实现稳定直接控制，所述控制阀与其中一个排气管控制连接。

进一步的，为了节省能耗，所述控制阀为常闭阀。

进一步的，为了能够自我消除特定频率的排气噪声，相邻的两个排气管的管身上连接有用于将两个排气管连通的桥接管，桥接管的其中一端位于另一端的前侧。

本发明的有益效果是：相比于现有技术，本发明所涉及的可变扩张比消声后处理器，通过将原本的一个排气管设置为两个以上的排气管，并采用控制阀控制至少一个排气管的开启和关闭，从而能够通过增加或减少排气管的开启数量，能够达到调节扩张腔与排气管的横截面之比也就是扩张比的比值大小的目的，进而能够满足不同车速下的扩张比的调整，从而能够实现在低速或怠速的工况下，减少排气器的开启数量，较少数或仅有一个排气管开启，此时扩张比比较大，其声学传递损失增大，较大的传递损失可提升整个后处理器的低频消声能力，排气的低频噪声能够得到很好的控制；在中、高速工况下，排气速度较大，从而会引起较大的摩擦噪声，此时增加排气管的开启数量，较多数或全部排气管开启，此时扩张比较小，大量的尾气能够从排气管中通出，能够大幅度的削减排气摩擦噪声，提升车内噪声品质，带给驾乘人员更加安静的乘坐体验，使乘坐人员体验更加愉悦。通过控制阀控制排气管的开启和关闭能够使得该消声后处理器能够平衡各种转速工况的排气噪声，使各种转速工况下的排气噪声达到较低水平，从而达到兼顾各转速下降低排气噪声的目的。结构相对简单，成本较低。

附图说明

图1为本发明可变扩张比消声后处理器的具体实施例结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图2的a向视图；

图4为使用本发明的后处理器前后的消声频段示意图；

图5为本发明的后处理器与现有技术的单口排气消声效果对比图；

图6为本发明的后处理器加入主动控制后与现有技术的单口排气消声效果对比图。

附图标记说明：1-筒体；2-进气连接管；3-后处理器控制模块；4-排气管；5-桥接管；6-进气穿孔管；7-催化载体；11-进气端扩张腔；12-催化转化腔；13-尾端扩张腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的所涉及的可变扩张比消声后处理器的具体实施例，如图1至图6所示，该后处理器主要应用于客车目前所匹配的柴油机的排气消声中，当然，在其他实施例中，该后处理器也可以根据实际的情况应用于其他的尾气排放消声降噪过程中。该后处理器包括筒体1，筒体1的轴向前后两端分别连接有前盖和后盖，从而将筒体1整体形成封闭腔室结构。同时在本实施例中，筒体1为圆柱形结构，为其他零部件的安装载体，当然在其他实施例中，筒体1的具体结构不做限定，本领域技术人员可以根据实际的需要任意设计。

筒体1内部沿尾气气流的流通方向同轴串设有三个部分，分别为进气端扩张腔11、催化转化腔12以及尾端扩张腔13，相邻的两个腔室均通过对应的隔板结构进行分隔开。

对于进气端扩张腔11来说，其侧壁上端设有内外贯通的通孔，通孔内穿装有进气穿孔管6，进气穿孔管6的一端伸入至进气端扩张腔11中，另一端伸出筒体1外，同时在筒体1外侧设有与进气穿孔管6连接的进气连接管2，进气穿孔管6的位于进气端扩张腔11中的管壁上设有若干个供尾气通过的小孔，在尾气经过小孔时部分高频噪音被消除。

对于催化转化腔12来说，在本实施例中，其设置在进气端扩张腔11的后侧，催化转化腔12内设置有催化载体7，催化载体7为蜂窝状多孔scr载体，上述的通过小孔的尾气经过进气端扩张腔11的整流后，穿过催化载体7，尾气中的有害气体nox通过催化载体7时与催化载体7发生反应并还原为无害气体，之后进入尾端扩张腔13。其中催化载体7的具体结构和工作原理与现有技术一致，不再详细展开。

对于尾端扩张腔13来说，其由筒体1、后盖和催化转化腔12的后壁合围形成。在本实施例中，后盖上贯通设有与尾端扩张腔13连通的排气管4，上述的尾气通过尾端扩张腔13的整流之后，通过排气管4排至外界，在此过程中，由于排气管4的直径小于尾端扩张腔13的直径，因此产生的扩张比导致传递损失的产生，因此能够消除一定的低频噪声。

同时在尾端扩张腔13的侧壁上还设有尾端消声棉，尾气在经过尾端消声棉时，其产生的噪音能够被吸收，从而实现一定的降噪功能。

为了能够实现针对不同的柴油机转速时，该消声后处理器均能够平衡各种转速工况的排气噪声，使各种转速工况下的排气噪声达到较低水平，从而达到兼顾降低各转速下排气噪声的目的，上述的排气管4有两个，两个排气管4的轴线前后方向延伸，且二者在后盖的后端面上间隔并排布置，对应的两个排气管4的直径均小于尾端扩张腔13的直径，两个排气管4的设置能够在保证实现不同工况的实现消声控制的基础上，保证后处理器结构的简单紧凑。同时在筒体1上还设有用于控制两个排气管4的其中一个开启和关闭的控制阀，在本实施例中，控制阀用于与车体上的控制模块控制连接，而控制模块能够接收发动机的转速信号。在实际的工作过程中，位于尾端扩张腔13中的整流后的尾气通过排气管4有两种排气模式：（1）在发动机怠速或低速工况下，发动机的尾气量比较小，此时控制阀控制对应的排气管4关闭，尾气仅从另一个排气管4排入大气中；（2）在发动机处于中、高速工况下时，发动机尾气流量比较大，此时控制阀控制对应的排气管4打开，尾气同时从两个排气管4排入大气中。要提升整个后处理器的消声能力时，关闭其中一个排气管4，提高扩张腔和管道比值，进而提升其扩张比，从而可大幅度提升后处理器的消声能力。

上述的两个排气管4的排气工作模式在实际的使用过程中，相比于传统的后处理器，双排气口的单个排气管4相对于单排气管4的直径变小，因此其扩张比相对于单排气管4的扩张比大幅度增大，进而其声学传递损失增大，较大的传递损失可提升整个后处理器的低频消声能力。同时在低速或怠速工况下，此时排气噪声非常的明显，通过两个排气管4的设置能够大幅度降低排气噪声，提升车内噪声品质，带给驾乘人员更加安静的乘坐体验，使乘坐人员体验更加愉悦。如图所示，两个排气管4相比于单排气管4来说，在在20~400hz的中、低频，主要消声频段的tl整体可提升3db。结构相对简单，成本较低。如图所示，在单管状态、双排气管4单管开启和双管开启的状态下的噪音消声效果对比图。如图所示，为在使用了排气噪声主动控制系统控制控制阀启闭后噪音消声效果图，可以发现整体的噪音消除效果有非常明显的提升。

同时采用两个排气管4相比于单排气管4在实际的工作过程中能够使尾气更加均匀的通过催化载体7，增加尾气与催化载体7的接触时间，提高尾气催化效率。同时，由于尾气过孔比较均匀，同时也降低尾气过孔速度，整体尾气速度降低，消除高频气流摩擦声。

该消声器通过排气噪声主动控制系统的检测和控制，通过实时跟踪发动机转速及扭矩信息，在整个动力系统满足发动机进气、排气量需求的同时，通过调校控制阀开启的触发转速，平衡低转速和中、高速的排气噪声，使各转速下的排气达到较低水平，从而达到兼顾降低各转速下排气噪声的目的。根据特定的排气噪声状况，能很均衡的消除排气低频噪声和发动机尾管气流摩擦噪声。

同时在本实施例中，两个排气管4的管身上还连接有用于将两个排气管4连通的桥接管5，且桥接管5的一端位于另一端的前侧位置从而使桥接管5倾斜布置，桥接管5的设置是为了在中高速工况下，合理设计双尾管管径及桥接管5在双尾管上的开口位置，可以通过同一声波的正、负相位叠加，自我消除特定频率的排气噪声。

在本实施例中，筒体1上还设有用于与控制阀控制连接的后处理器控制模块3，用于接收控制模块的信号来控制控制阀的启闭。由于发动机大部分时间处于低速或怠速状态，为了实现节能效果，在本实施例中，该控制阀为常闭阀，即在控制过程中，始终保持对应的排气管4关闭，在需要排气管4开启时，通过控制模块控制时控制阀打开。

在其他实施例中，排气管可以设置有更多，根据实际的控制需要来任意选择，当然，需要保证任意两个相邻的排气管之间保证一定的距离，这样才能达到消声效果。

在其他实施例中，控制阀可以同时设置在各个排气管上的多个开关阀，通过后台控制模块控制不同的开关阀启闭以达到对应数量的排气管开启和关闭。

在其他实施例中，控制阀也可以为常开阀。

在其他实施例中，可不设置桥接管。

本发明所涉及的车辆的实施例，包括车体和设置在车体上的可变扩张比消声后处理器，后处理器的结构与上述的可变扩张比消声后处理器的实施例的结构一致，不再详细展开。