消音器的制作方法

专利名称：消音器的制作方法
技术领域：
本发明涉及降低发动机的排气噪音的消音器。
背景技术：
传统的降低发动机的排气噪音的消音器可以包括诸如具有 多个消音室的外壳和布置为穿过至少两个消音室的排气管。发动机排 气被排气管引到消音器内并且每次排气通过消音室时，排气噪音就逐 渐被降低。排气通过消音室的次数越多，排气噪音降低地越多，并且 消音性能越好。另一方面，当发动机以排气流量增加的高速旋转时， 压力损失的增加降低了排气效率，并且影响发动机输出功率。如上所述，在公开号为JP-A-2001-885514的日本专利申请中 描述的消音器在排气管中设置了开口 ，并且还设置了开启和关闭所述 开口的阀。通过驱动所述阀来开启和关闭所述阀，所述消音室被排气 绕过。利用这种消音器，当排气流量小时，诸如当发动机以低转速运 转时，所述阀被关闭。排气通过消音室的次数多所以排气噪音被降低， 从而改善消音性能。相反，当排气流量大时，诸如当发动机以高转速运转时，所 述阀被开启。所述阀的开启导致排气流经与所述阀被关闭时不同的流 道。排气在流经比排气流量小时流经的消音室的数目更少的消音室后 从外壳排出。这种布局抑制了消音器中压力损失的增加，从而改善高 的发动机转速时的排气效率。
然而，如果公开号为JP-A-2001-88514的日本专利申请中描 述的方法被应用到外壳内具有两个排气管的消音器中，诸如双排气管 消音器中，对下列问题存在顾虑。具体地，如果在每个排气管的壁内 都设置开口和阀，则当两个阀都开启时，来自两个开口的排气流可能 互相干涉而产生异常声音。所产生的异常声音妨碍消音器的消音效果。同类问题可能发生在同 一个排气管中具有多个开口的消音 器中，以及在外壳中具有三个或更多个排气管的消音器中。

发明内容
本发明提供一种能够抑制由来自多个排气管的排气流之间 的干涉而引起的异常声音的产生的消音器。本发明的第 一方案为 一种消音器，其具有包围在外壳中的多 个消音室；穿过所述多个消音室中的至少两个并且使来自发动机的排 气流过的排气管；设置在所述排气管中并且通向所述多个消音室中的 一个消音室的多个开口，对于所述多个开口，所述一个消音室是相同 的。在该消音器中，阀的开启和关闭转换排气流道，并且所述多个开 口被设置在来自所述多个开口中的第一开口的排气流和来自所述多个 开口中的第二开口的排气流彼此不干涉的位置处。本发明的第二方案为一种消音器，其具有包围在外壳中的多 个消音室；穿过所述多个消音室中的至少两个并且使来自发动机的排 气流过的排气管；设置在所述排气管中并且通向所述多个消音室中的 一个消音室的多个开口；以及第一和第二阀，所述第一和第二阀中的 每一个设置在每个开口处。在该消音器中，所述第一阀和第二阀在不 同的时间开启或关闭。[OOIO]在第一和第二方案中，在一个开口和另 一个开口各自被相应
的阀封闭的情况下，来自发动机的排气沿排气管向下游流动而没有从 所述开口流出。当所述一个开口通过阀的开启而打开时，在所述排气管中流
动的排气可以从所述开口流出并进入消音室内。以相同的方式，当所 述另一个开口通过阀的开启而打开时，在所述排气管中流动的排气可 以从所述开口流出并进入所述消音室。以这种方式，取决于所述开口 是打开还是封闭，所述排气可以流经不同的流道。依照第 一方案，当两个阀都被开启并且两个开口都打开时， 尽管排气经由所述开口流出并进入共同的消音室，但来自所述两个开 口的排气流之间的相互干涉不太可能发生，并且由该干涉引起的异常 声音被抑制。依照第二方案，例如，当设置在所述另一个开口中的第一阀 被关闭时，设置在所述一个开口中的所述第二阀被开启。在这段时间 内，排气没有从所述另一个开口流出并流入所述消音室，而仅从所述 一个开口流入所述消音室。因此，在这段时间内，来自所述两个开口 的排气流之间的相互干涉不太可能发生，并且由该干涉引起的异常声 音被抑制。在第一方案中，所述第一开口可以被定向为使得其不直接面 对所述第二开口。通过釆用这种构造，利用阀的开启，在排气管中流 动的排气从所述第 一开口流出并流入所述消音室并且也从所述第二开 口流入所述消音室。所述第 一开口和所述第二开口在排气管中被设置 为它们彼此不面对，并且所述第二开口没有设置在从所述第 一开口流出的排气的流道中。因此，在所述多个开口是由两个开口形成的情况 下，可以使在来自所述两个开口的排气流之间发生相互干涉的可能性 最小化。在第二方案中，所述第一阀开启的时间段可以不和所述第二 阀开启的时间段重叠。通过采用上述构造，当第一阀开启时，第二阀关闭，而当所 述第一阀关闭时，所述第二阀开启。因此，当排气从一个开口流出并 且流入所述消音室时，排气不从另一个开口流出及流入消音室。相反 的情况也可能发生。因此，不管一个开口和另一个开口的位置关系， 例如，即使两个开口彼此面对，也可以使在来自两个开口的排气流之 间发生相互干涉的可能性最小化。在第 一方案和第二方案中，弹性体可以被用于关闭所述阀。通过采用前述构造，所述阀响应排气管中流动的排气的压力 而被开启和关闭。当排气试图开启所述阀的力小于所述弹性体的推力 时，所述阀被关闭。然而，如果排气试图开启所述阀的力至少和弹性 体的推力一样大时，所述阀被开启。通过以这种方式利用所述排气压 力，可以利用其中弹性体将所述阀推到封闭所述开口的 一侧的简单构 造来操作(开启和关闭)所述阀。
用所述构造，在排气压力从两个阀都被关闭的状态而增加的情况下， 被具有小弹性系数的弹性体推动的阀首先转换到开启状态。此后，被 具有大弹性系数的弹性体推动的另 一个阀被转换到开启状态。相反， 如果排气压力从两个阀都开启的状态降低，则被具有大弹性系数的弹性体推动的阀首先转换到关闭状态。此后，被具有小弹性系数的弹性 体推动的另一个阀转换到关闭状态。在任意一种情况下，都会出现一 个开口打开而另一个开口封闭的时间段。在这个时间段中，来自另一 个开口的排气没有流出及进入所述消音室，并且仅来自所述一个开口 的排气流出并进入所述消音室。在第一方案中，通过利用具有彼此不同弹性系数的弹性体，
可以避免来自 一个开口的排气流和来自另 一个开口的排气流之间的干 涉。因此，与所述阀同时转换工作状态的情况相比，更加可靠地抑制 了排气干涉。在第二方案中，通过利用具有彼此不同弹性系数的弹性体， 可以在与设置在另 一个开口处的阀的转换时刻不同的时刻转换设置在 一个开口处的阀的工作状态，从而能够抑制由来自所述开口的排气流 之间的干涉引起的异常声音。本发明的第三方案为一种消音器，其具有包围在外壳中的多 个消音室；穿过所述多个消音室中的至少两个并且使来自发动机的排 气流过的多个排气管；设置在每个排气管中并且通向所述多个消音室 中的一个消音室的开口，其中每个开口通向相同的消音室；以及设置 在每个开口处的阀。在该消音器中，所述阀的开启和关闭转换排气流 道，并且多个所述开口设置在来自多个所述开口中的第一开口的排气 流和来自多个所述开口中的第二开口的排气流彼此不干涉的位置处。本发明的第四方案为一种消音器，其具有包围在外壳中的多 个消音室；穿过所述多个消音室中的至少两个并且使来自发动机的排 气流过的排气管；设置在每个排气管中并且通向所述多个消音室中的
10一个消音室的开口，其中每个开口通向相同的消音室；以及设置在每 个开口处的阀。在这种消音器中，多个所述阀中的第一阀和第二阀在 不同的时间开启或关闭。在第三和第四方案中，可以设置至少两个排气管，其中至少 两个排气管中的每一个被设置在每个排气管的壁内。在这种情况下， 当设置在每个排气管的管壁内的开口通过开启所述阀而被打开时，在 排气管中流到半路的排气可以从所述开口流出并进入所述消音室。因此，即使在具有至少两个排气管的消音器内，如同在第 三方案中，通过在彼此互不干涉的位置处设置每个开口，可以避免由 来自每个开口的排气流之间的干涉产生异常声音的问题。另外，即使在具有至少两个排气管的消音器中，利用设置在 一个开口处的第 一阀和设置在另 一个开口处的第二阀使得可以避免由 来自多个所述开口的排气流之间的互相干涉产生异常声音的问题，所 述第一阀和第二阀不同时开启或关闭。本发明的第五方案为 一种消音器，其具有包围在外壳中的多 个消音室；穿过所述多个消音室中的至少两个的至少一个排气管；设 置在存在于所述多个消音室中的一个消音室中的所述至少一个排气管 的每个部分中的开口，其中每个开口通向相同的消音室；以及设置在 每个开口处的阀。在该消音器中，多个所述开口设置在来自多个所述 开口中的第 一开口的排气流和来自多个所述开口中的第二开口的排气
流彼此不干涉的位置处。本发明的第六方案为一种消音器，其具有包围在外壳中的多 个消音室；穿过所述多个消音室中的至少两个的至少一个排气管；设置在存在于所述多个消音室中的一个消音室中的所述至少一个排气管
的每个部分中的开口，其中每个开口通向相同的消音室；以及设置在 每个开口处的阀。在该消音器中，多个所述阀中的第一阀和第二阀不 同时开启或关闭。


通过下面参考附图对优选实施例的描述，本发明的前述和进 一步的目的、特征和优点将变得更加明白，其中相同的标记用于表示 相同的元件，并且其中
图1为显示依照本发明第一实施例的消音器的内部构造的平面截 面图2为显示沿图1中所示直线n-n所截的截面构造的截面图3为显示图2中用于每个入口管的开口和阀之间的位置关系的 局部截面图4为显示图3中的阀都开启的状态的局部截面图5为显示发动机转速和每个阀的工作状态之间的关系的图6为显示在本发明的第二实施例中用于每个入口管的开口和阀 之间的位置关系的局部截面图7为显示发动机转速和每个阀的工作状态之间的关系的图8为显示图6中仅仅第一阀处于开启状态的局部截面图；及
图9为显示两个开口设置在同一个排气管中的另一个实施例中的 所述开口之间的位置关系的图。
具体实施例方式下面参考图1至图5描述设置在车辆的排气系统中的依照本 发明的消音器的第一实施例。诸如V型发动机的具有两列气缸的发动机作为用于车辆的 驱动源被安装在车辆上。在该发动机中，在每一列的燃烧室中产生的 燃烧气体(废气)依次通过独立的排气流道的组成构件，例如排气歧 管和催化转换器等，之后被引到消音器内。来自每列的排气流在消音 器内汇合并且朝排气的下游方向流动。图1显示了沿上述消音器11中的排气流动方向的水平面上 截取的截面构造。在这种情况下，图1的左侧为排气上游侧，而图1 的右侧为排气下游侧。消音器11具有在排气流动方向上呈伸长的管的 形状的外壳12和在其两端的封闭端部的两壁12a、 12b。外壳12在垂 直于排气流动方向的平面上呈大体椭圆截面形状(参考图2)。然而， 所述截面形状不局限于此形状，可以为不同的形状。在外壳12内，在上游侧壁12a和下游侧壁12b之间设置了 彼此之间隔开的多个隔板(seperator)。这些隔板将外壳12内部的空间 分隔成多个消音室。尽管在该实施例中四个隔板13至16将外壳12内 部的空间分隔成五个消音室，但这仅是示范性的，并且适当的改变也 是可以的。在以这种方式被分隔的多个消音室中，位于最下游的消音室 形成共振室21，而另外四个消音室形成膨胀室17至20。共振室21以 排气不会通过的指定频带共振，从而消去该频带的声波。例如，共振 室21的诸如容积的参数被设定为能够减少特定频区的排气噪音的分量的值，以便能有效地降低低频区的排气噪音。膨胀室17至20中的每
一个具有通过经改变排气容积(膨胀)而降低排气压力来降低排气噪 音的功能。多个孔22 (参考图2)被设置在隔板13中。膨胀室17、 18 经由孔22连接。隔板14成形为冲孔的金属构件。具体地，隔板14具 有形成于其中的大量小直径孔23，并且膨胀室18、 19经由孔23连接。 在图l中，孔23由与隔板14交叉的短水平线表示。另外，在隔板15 中的多个位置处，设置了多个具有大于隔板14的孔23的直径的直径 的孔24(参考图2)。孔24在膨胀室19、 20之间连接。最下游的隔板 16没有这些孔。消音器11具有多个排气管。这些排气管由两个入口管(第 一入口管25和第二入口管26)和一个出口管27形成。第一入口管25 为用于将来自发动机的一列的排气引导到外壳12内的排气管，而第二 入口管26为用于将来自发动机的另一列的排气引导到外壳12内的排 气管。两个入口管25、 26在垂直于排气的流动方向的平面上呈大体椭 圓截面形状(参考图2)。入口管25、 26被布置为在它们之间具有在车 辆宽度方向上(图1中上/下方向，图2中左/右方向)的距离。两个入 口管25、 26都被壁12a和四个隔板13至16支撑。以这种方式，入口 管25、 26被布置为穿过所有的消音室。入口管25、 26中的每一个的排气下游端在共振室21内是开 放的。因此，来自发动机的每一列的排气流被入口管25、 26引导到共 振室21内，并且在共振室21内汇合。该构造具有下述优点。例如， 拿用于发动机的每一列的独立排气通道中每一个在排气中在消音器11 的更上游处被连接的情况，即，例如来自每一列的排气流在汇合管中消音器11内的情况来说，在汇合部发生 的排气干涉引起排气系统中压力损失的增加。关于这一点，在该实施
例中，排气从每一列流出并且被引导到入口管25、 26内并且使得在具 有比上游汇合管的汇合部的容积更大的容积的外壳12内汇合，从而抑 制由排气干涉引起的排气系统中压力损失的增加。多个孔28形成于入口管25、 26的壁内的与膨胀室20的位 置对应的位置处。因此，在入口管25、 26内流动的排气的一部分可以 从孔28流出并流入膨月长室20。出口管27为用于将外壳12内的排气引导到下游的排气管。 出口管27被隔板15、 16和壁12b支撑。排气流入口 27a作为膨胀室 19中的开口形成于出口管27内。出口管27的排气下游端在外壳12的 外侧开口并形成排气流出口 27b。另外，如图1和图3中的至少一个所示，单一的开口 31、 32各自形成于第一入口管25和第二入口管26的壁内以便使消音室中 的一个内的管的内侧和外侧之间连通。在该实施例中，开口 31、 32都 设置在对应于膨胀室18的位置处。因此，流入入口管25、 26的排气 可以/人开口 31、 32流出并进入膨胀室18。开口 31、 32可以通向与上 述消音室18不同的消音室。开口31、 32通过在圓周方向上切去入口管25、 26的管壁的 一部分以在其中形成大体矩形开口而形成。开口 31、 32设置在相应的 入口管25、 26的管壁内的来自一个开口 31 (32)的排气流和来自另一 个开口 32 (31 )的排气流不干涉的位置处，这些位置包括(i )管壁
15内在圓周方向不彼此面对的位置，(ii)管壁内在排气流动方向上不彼 此面对的位置，以及(iii)满足条件(i )和(ii)两者的位置。在该实施例中，因为在排气流动方向上膨胀室18的长度是 短的，所以存在在排气流动方向上使开口 31、 32的偏移的界限以避免 开口 31、 32相对。因此，在该实施例中，开口 31、 32设置在上述(i ) 位置处。如图3所示，当从排气下游侧看垂直于排气流动方向的截面 时，开口 31大体设置在第一入口管25的圆形截面的上半部上。相反， 当从排气下游侧看截面时，开口 32大体设置在第二入口管26的圓形 截面的下半部上。消音器ll也具有用于通过打开和关闭开口 31来转换第一入 口管25中的排气的流道的第一开启/关闭机构33。第一开启/关闭机构 33具有轴34、第一阀35和作为弹性体的弹簧(未示出)。消音器11 具有用于通过开启和关闭开口 32来转换第二入口管26中的排气的流 道的第二开启/关闭机构36。第二开启/关闭机构36具有轴37、第二阀 38和作为弹性体的弹簧(未示出)。下面将描述第一开启/关闭^/L构33和第二开启/关闭才几构36 的组成元件(轴34、 37,阀35、 38和弹簧)。因为这些元件对于第一 和第二开启/关闭机构33、 36来说相同，所以将仅描述第一开启/关闭 机构33的组成元件，而省略对第二开启/关闭机构36的组成元件的描述。第一开启/关闭机构33的轴34在排气流的方向上被布置在 开口31附近，与第一入口管25的外周表面相隔一段距离。轴34经由 诸如托架等等(未示出)固定在第一入口管25上。
第 一 阀35具有当阀关闭时使其能够配合在开口 31和第 一入 口管25的周边区域上并封闭它们的形状和大小。更具体地，第一阀35 的直径略微大于第一入口管25的直径并且成形为具有在排气流动方向 略微长于开口 31的长度的半个圆柱形管。第一阀35在圓周方向上(图 3的向左方向)在其一端处可旋转地设置在轴34上。当第一阀35围绕 作为枢转点的轴34摆动到远离开口 31的一侧时(图3中逆时针方向)， 开口31被打开。另一方面，当第一阀35围绕作为枢转点的轴34摆动 到接近开口 31的一侧时(图3中的顺时针方向)，在第一入口管25被 第一阀35覆盖时开口 31被封闭。以这种方式，第一阀35的开启和关 闭^吏开口 31打开和关闭。弹簧被设置为推动第一阀35以摆动到封闭开口 31的一侧， 即在阀-关闭方向(图3中的顺时针方向)，并且是诸如扭转螺旋弹簧。 扭转螺旋弹簧被连接到轴34上，弹簧的一端被固定到托架、外壳12 等上，而另一端固定到第一阀35上。在第一入口管25中流动的排气 的压力被用于反抗弹簧的推力来开启第一阀35。排气的压力经由开口 31作用在第一阀35上。通过所述压力，推动第一阀35开启的力施加 到第一阀35上。第一阀35被摆动到弹簧的推力和排气压力的推力平 衡的点上。如果排气压力的推力小于弹簧的推力，则第一阀35被关闭。 另一方面，如果排气压力的推力至少和弹簧的推力一样大，则第一阀 35 :被开启。排气压力和排气流量通常成比例地;波此相关，正如排气流量 和发动机转速Ne。当发动机转速Ne低时，排气流量小并且排气压力 低。当发动机转速Ne高时，排气流量大并且排气压力高。因此，尽管 其也取决于弹簧的推力(弹性系数)的设定，但是当发动机转速Ne低并且排气压力低时，第一阀35关闭，而当发动机转速Ne高并且排气 压力高时，第一阀35开启。换句话说，弹簧的推力和排气的推力(排 气压力)之间平衡时的发动机转速Ne为阈值a。如图5所示，当发动 机转速Ne在低于阈值a的转速区内时，排气的推力小于弹簧的推力， 并且第一阀35被关闭。然而，当发动机转速Ne在高于阈值a的转速 区内时，排气的推力大于弹簧的推力，并且第一阀35被开启。在该实施例中，推动第一阀35的弹簧和推动第二阀38的弹 簧具有相同的弹性系数。因此，假设相同的排气量从发动机的每一列 流入每个入口管25、 26，则阀35和阀38应该同时开启和关闭。在如上所述构成的第一实施例中，来自发动机的一列的排气 经过排气歧管和催化转换器等等，之后其流入第一入口管25。以相同 的方式，来自发动机的另 一列的排气经过排气歧管和催化转换器等等， 之后其流入第二入口管26。在以相同的方式流入入口管25、 26后，响应于阀35、 38的 工作状态，排气流入以下不同的流道。如图5所示，阀35、 38响应于 发动机转速Ne而运转(开启和关闭)并且，更具体地，响应于发动机 转速Ne和阈值a之间的关系而运转。当发动机转速Ne小于阈值a时，排气流量小，作用在阀35、 38上的排气压力低，并且排气的推力小于弹簧的推力。如图3所示， 阀35、 38关闭并且开口 31和32都被封闭。因此，排气没有从开口 31、 32流出及流入膨胀室18。如图1所示，来自外壳12的上游并被引入 入口管25、 26的排气流入共振室21 ，并且从孔28流出到膨胀室20。 后一种排气在从膨胀室20流到膨胀室19、 18、 17等之后，从流入口27a流入出口管27。排气^皮出口管27引导并从流出口 27b被引导到外 壳12下游的排气通道。在排气通道中，由于在经过膨胀室20、 19等 时容积的变化(膨胀)，排气的压力减小，并且排气噪音被降低。以这 种方式，低发动机转速时的消音性能被改善。当发动机转速Ne大于阈值a时，排气流量大，作用在阀35、 38上的排气压力高，并且排气的推力大于弹簧的推力。如图4所示， 阀35、 38开启并且开口31、 32都^皮打开。排气可以经开口31、 32流 出到膨胀室18。因此，与阀35、 38关闭时的流道形成对比，被引到入 口管25、 26内的排气所占用的流道为一个新加的直接从开口 31、 32 流出到膨胀室18的通道。如图1所示，流经新的流道的大部分排气从 膨胀室18流出、经过膨胀室19然后从流入口 27a流入出口管27。即， 排气绕过膨胀室20并且在流经膨胀室18、 19后从流入管27a流入出 口管27。在从开口 31流出后， 一些排气也从膨胀室18流到膨胀室17。 在被出口管27引导到排气的下游后，流入入口管27a的排气从流出口 27b朝外壳12下游的排气通道引导出。孔23形成于隔板14内的多个位置处，所以在排气流经孔 23时产生的阻力(压力损失)小到足以被忽略。因此，在排气流经从 开口 31、 32到出口管27的流入口 27a的流道的情况下发生的压力损 失小于排气从入口管25、 26的孔28流到流入口 27a的情况下发生的 压力损失。即使在排气流量大的高发动机转速时，外壳12内的压力损 失的增加被抑制，导致高发动机转速时的排气效率的改善。另外，如上所述，如图5所示，利用具有相同弹性系数的推 动第一阀35的弹簧和推动第二阀36的弹簧，阀35、 38的工作状态同 时寻皮转换。随此，入口管25、 26的开口 31、 32同时#皮打开和关闭。伴随着第一阀35的开启，在第一入口管25内流动的排气经开口 31流 出并进入膨胀室18。伴随着第二阀38的开启，在第二入口管26内流 动的排气经开口 32流出并流入膨胀室18。当这种情况发生时，排气朝 膨胀室18的流出方向由入口管25、 26的周向上的开口31、 32的打开 的位置确定。如图4中箭头所示，在入口管25、 26中流动的排气的流 出方向基本是连接入口管25、 26的中心与开口 31、 32的中心的方向 (即，径向向外)。在该实施例中，开口 31、 32在入口管25、 26上^皮设置在使 得它们不彼此面对的位置处。在这些位置处，来自一个开口31的排气 流和来自另一个开口 32的排气流不干涉。另一个开口 32的位置不位 于从一个开口 31流出的排气的流道上。因此，不会发生从开口 31流 出的排气和从开口 32流出的排气之间互相干涉的现象。上述第一实施例实现了以下四个效果。(1)多个开口 31、 32被设置在从一个开口 31流出的排气不干涉从另一个开口 32流出的 排气的位置处。因此，当阀35、 38开启并且相应的开口 31、 32#皮打 开时，尽管在每个入口管25、 26内的排气经开口 31、 32流到同一个 膨胀室18,但可以抑制排气流之间的相互干涉和产生异常声音的问题。 因此可以抑制妨碍消音效果的问题，并且减小伴随排气干涉的排气压 力损失。 (2)两个开口 31、 32提供了多个开口。排气管(入口管 25、 26)的管壁内不彼此面对的位置被设定为来自开口 31、 32的排气 互相不千涉的位置。通过在以这种方式设定的位置处设置开口 31、 32， 另一个开口 32不位于从一个开口 31流出的排气的流道内。因此，使
20得从一个开口 31流出的排气与从另一个开口 32流出的排气干涉的现 象很难发生，从而更可靠地实现了前述效果(1 )。 (3)在具有多个入口管25、 26的消音器11内，开口31、 32被设置在入口管25、 26的管壁内并且开口 31、 32提供了多个开口。 通过经开启阀35、 38来打开开口31、 32，使得在入口管25、 26内流 到中途的排气从开口 31、 32流出并进入膨胀室18。因此，即使在这种 消音器11中，通过在不会造成排气干涉的位置处设置开口 31、 32，可 以实现上面(1)中所述的效果。 (4)阀35、 38可摆动地被轴34、 37支撑并且阀35、 38被 弹性体(弹簧)朝封闭开口 31、 32的一侧推动。通过作用在阀35、 38 上的排气压力的推力和弹簧的推力之间的大小关系，阀35、 38被操作 (被开启和被关闭)。通过以这种方式利用排气压力，可以通过利用简 单的机构来操作(开启和关闭)阀35、 38，所述机构利用朝封闭开口 31、 32的一侧推动阀35、 38的弹性体(弹簧)。这排除了提供驱动机 构或致动器以开启和关闭阀35、 38的必要，从而防止成本和重量的增 加。下面参考图1，以及图6至图8来描述本发明的第二实施例。第二实施例和第 一 实施例的区别在于为了抑制来自开口 31、 32的排气流之间的干涉，第一阀35和第二阀38中的一个的工作 状态的转换的时刻被定为与另 一 个阀的时刻不同。更具体地，将弹簧的推力和排气的推力(排气压力)之间存 在平衡时的发动机转速Ne设定为阈值a与以上描述相同。在第一实施 例中，相同的阚值a被设定为用于两个阀35、 38，并且当发动机转速Ne低于阈值a时阀35、 38被关闭，而当发动机转速Ne为a或更大时 阀35、 38被开启。利用这种布局，阀35、 38的工作状态随着发动枳i 转速Ne的变化同时被转换。相反，在第二实施例中，关于第一阀35的阈值和关于第二 阀38的阈值^皮设定为不同的值。如果前者的阈值为al并且后者的阈 值为a2,则阈值al和a2被设定为满足al<a2的关系。为了实现上述关系，在第二实施例中，具有#:此不同的弹性 系数的弹性体(弹簧)被用作弹簧。如果推动第一阀35的弹簧的弹性 系数为kl，而推动第二阀38的弹簧的弹性系数为k2,则使用弹性系 数满足kKk2的关系的两种弹簧。前述布局提供了抑制排气干涉的显著效果(下面将描述)。 因此，入口管25、 26内的开口 31、 32的位置不必像第一实施例中那 样严格设定为不会发生排气干涉的位置。为了使这个实施例和第 一 实 施例之间的区别更清晰，在第二实施例中，入口管25、 26的开口31、 32被设置在开口31、 32彼此直接面对的位置处。在入口管25、 26被 布置为彼此在车辆宽度方向上(图6中的左右方向)相隔一段距离的 情况下，由于这个位置关系，开口31、 32的上述位置本质上被确定。 如图6所示，当从下游看垂直于排气流动方向的平面时， 一个开口 31 基本设置在第一入口管25的右侧半圓上。相反，当从下游看垂直于排 气流动方向的平面时，另一个开口 32基本设置在第二入口管26的左 侧半圆上。随着开口 31、 32的位置的变化，阀35、 38的位置也改变。因为第二实施例的其他元件与第 一 实施例中的相同，所以与 第一实施例中相同的构件和位置用相同的附图标记表示并且在此不再描述。在如上所述构成的第二实施例中，流入入口管25、 26的排气响 应于阀35、 38的工作状态而流经不同的流道。响应于发动才几转速Ne， 阀35、 38根据如图7所示的发动机转速Ne和阈值al和a2之间的关 系而运转(开启和关闭)。当发动机转速Ne低于阈值al时，来自发动机的排气流量小， 排气压力低，并且排气的推力小于弹簧的推力。因此，阀35、 38都关 闭，并且开口 31、 32都处于被封闭位置，结果排气没有从开口 31、 32 流出并流入膨胀室18。如图1所示，在入口管25、 26中供应的排气以与第一实施 例相同的方式流入共振室21,并且排气也从孔28流出并进入膨胀室 20。在从膨胀室20向上游流入膨胀室19、 18、 17之后，后一种排气 从流入口 27a流入出口管27。所述排气被出口管27引导，并且被引导 到外壳12下游的排气通道。在该流道中，由于当流经膨胀室20、 19 时容积的变化(膨胀)，例如，排气压力降低，并且排气噪音被降低。当发动机转速Ne达到或超过阈值a2时，排气流量大，排气 压力高，并且排气的推力大于任一个弹簧的推力。阀35、 38被开启， 导致开口 31和32都打开，排气能够从开口31、 32流出并且流入膨胀 室18。因此，在入口管25、 26中供应的排气的一部分以与第一实 施例中相同的方式，在顺次流经孔28、膨胀室20、膨胀室19然后流 经出口管27后，朝外壳12下游的排气通道被导出。排气的另一个部 分，在顺次从开口 31、 32流经膨胀室18、膨胀室19然后流经出口管 27后，朝外壳12下游的排气通道被导出。
当发动机转速Ne达到或超过阈值al并且还小于阈值a2时， 排气的推力至少和第一开启/关闭机构33的弹簧的推力一样大，并且小 于第二开启/关闭机构36的弹簧的推力。因此，如图8所示，第一阀 35被开启以将开口 31置于开启位置，能够使排气从开口 31流出并流 入膨胀室18。第二阀38被关闭以封闭开口 32,以便排气不会从开口 32流出并进入膨胀室18。如图1所示，在第一入口管25内供应的排气的一部分，在 顺次流经孔28、膨胀室20、膨胀室19然后流经出口管27后，朝外壳 12下游的排气通道被导出。排气的另一个部分，在顺次流经开口31、 膨胀室18、膨胀室19然后流经出口管27后，朝外壳12下游的排气通 道#皮导出。在第二入口管26内供应的排气的一部分，在顺次流经孔28、 膨胀室20、膨胀室19然后流经出口管27后，朝外壳12下游的排气通 道被导出。排气的另一个部分，从第二入口管26的下游侧端流入共振 室21,并且在排气上游方向从第二入口管26的下游侧端朝第一阀35 :故开启的第一入口管25流动。该排气^v孔28流出并流入膨胀室20或 从开口 31流入膨胀室18。在前述从第二入口管26到共振室21然后到第一入口管25 的排气流道中，共振室21也用作膨胀室。由于当流经该流道时排气容 积的变化(膨胀)，排气压力降低，并且排气噪音降低(消音效果增强)。如图8所示，当发动机转速Ne如上所述(al《Ne《a2 ) 时，第二阀38关闭而第一阀35开启。在这种状态下，尽管在第一入 口管25中流动的排气的一部分从开口 31流出并流入膨胀室18，但在第二入口管26中流动的排气不会从开口 32流入膨胀室18。当这种情 况发生时，来自开口 31的排气流和来自开口 32的排气流之间的干涉 很难发生。当发动^/L转速Ne改变时(增大或减小)，阀35、 38如下运转 (开启和关闭)。例如，当开口 31、 32的阀35、 38都^皮关闭时，如果 发动机转速Ne增大，从而升高排气压力，则首先被具有小的弹性系数 kl的弹性体(弹簧)推动的阀35转换到开启状态。此后，被具有大的 弹性系数k2的弹性体(弹簧)推动的第二阀38转换到开启状态。相反，当开口 31和32的阀35和38都开启时，如果发动机 转速Ne减小，从而降低排气压力，则首先被具有大的弹性系数k2的 弹性体(弹簧)推动的第二阀38转换到关闭状态。此后，被具有小的 弹性系数kl的弹性体(弹簧)推动的阀35转换到关闭状态。在任一种情况下，都会出现一个开口 31开启而另一个开口 32被封闭的时间段。在此时间段中，来自另一个开口 32的排气不会流 出及进入膨胀室18，而仅仅来自一个开口 31的排气流出并进入膨胀室 18。因此不太可能发生来自开口 31、 32的排气流之间的干涉。除了实现第一实施例提到的效果(4)外，上面详细描述的 第二实施例实现了下面的效果(5)至(8)。 (5)利用与第二阀38不 同时转换工作状态的第一阀35,当第二阀38被关闭时第一阀35被开 启。因此，在上述时间段内，尽管来自开口 32的排气不会流出并进入 膨胀室18，而来自一个开口 31的排气可以流出并进入膨胀室18，能 够抑制来自开口 31、 32的排气流之间的干涉的问题和伴随的异常声音 的发生。随此，可以抑制妨碍消音器11的消音效果的异常声音的问题。
25
(6)在具有多个入口管25、 26的消音器11中，开口31、 32净皮设置在入口管25、 26的管壁内，这些开口 31、 32形成多个开口。 通过经开启阀35、 38来打开开口31、 32，使得在入口管25、 26中流 到中途的排气从开口 31、 32流出并进入膨胀室18。因此，即使在这种消音器11中，通过利用与第二阀38不同 时转换工作状态的第一阀35，可以解决伴随来自开口 31、 32的排气之 间的干涉的异常声音的问题。 (7)具有不同弹性系数kl、 k2的弹性体(弹簧)被用作用 于阀35、 38的弹性体(弹簧)。因此，即使当阀35和38都被关闭时， 排气压力随发动机转速Ne的增大而上升，并且即使当阀35、 38都开 启时，排气压力随发动机转速Ne的减小而降低，可以打开开口31并 且也可以封闭开口 32。可以使得仅来自开口 31的排气流出并进入膨胀 室18而不会造成来自开口 32的排气流出及进入膨胀室18。以这种方式，利用使用具有不同弹性系数kl和k2的弹性体 (弹簧)的简单构造，可以在不同时刻转换第一阀35的工作状态以抑 制由来自开口 31、 32的排气流之间的干涉引起的异常声音的发生。 ( 8 )除了阀35和38都开启的情况和阀35和38都关闭的 情况外，可能出现仅仅第一阀35开启(第二阀38关闭)的情况。在 仅仅第一阀35开启的情况下，考虑到从入口管25、 26流入共振室21 的排气，冲击共振室21的排气的力和其它实施例中的不同。随此，共 振频率也不同，并且在共振音的声压最大时的发动机转速区域也不同。 该转速区域变换到比第一阀35和第二阀38都关闭的情况下的转速区 域更高的转速区域，能够抑制在低转速区域中的共振音的声压。以这种方式，仅仅开启第一阀35的方案改善了设计消音器11的自由度，
并且改善了消音性能。正如将要描述的，本发明可以实施为另一个实施例。第二 实施例的特征可以被加到第一实施例上。具体地，除了在入口管25、 26中不彼此面对的位置处设置开口 31、 32外，阀35、 38的工作状态 的转换时刻不同时。这使得可以更可靠地抑制来自开口 31、 32的排气 流之间的干涉。为了实现前面所述的内容，例如，用于阀35、 38的弹性体 (弹簧)可以具有不同的弹性系数kl和k2。据此，即使当阀35和38 都处于关闭状态时，发动机转速Ne正在增大，伴随有排气压力的升高， 相反，如果，当阀35和38都处于开启状态时，发动才几转速Ne减小， 伴随有排气压力的降低，出现开口 31打开而开口 32封闭的时间段。 在此时间段中，来自另一个开口 32的排气不会流出及进入膨胀室18， 而仅仅来自一个开口 31的排气流出并进入膨胀室18。因此，如上所述，使用具有不同弹性系数kl、 k2的弹性体 (弹簧)使得来自开口 31的排气流和来自开口 32的排气流之间很难 发生干涉，并且与阀35、 38同时转换工作状态的情况(对应于第一实 施例)相比，实现了更可靠地抑制排气的干涉。阀35、 38可以由专用的致动器驱动，在这种情况下，与使 用弹性体(弹簧)的情况相比，阀35、 38可以被开启和关闭而不用考 虑排气流量(排气压力)。在第一实施例中，岡35、 38的工作状态同时被转换。因此， 如果上述致动器被应用到第一实施例中，则用于阀35和38中的每一个的致动器可以被用于开启和关闭阀35和38。单个致动器也可以用于 开启和关闭两个阀35、 38。在后一种的情况下，需要将致动器的驱动 同时传输给阀35、 38中的每一个的传输机构。与此相反，在第二实施例中，不同时转换阀35、 36的工作 状态。因此，如果上述致动器被应用于第二实施例，则用于阀35和38 中的每一个的致动器被用于操作(开启和关闭)阀35和38。在这种情况下，阀35、 38可以被:操作(#皮开启和:帔关闭) 为使得第一阀25开启的时间段和第二阀38开启的时间段之间没有重 叠。据此，因为第一阀25开启的时间段和第二阀38开启的时间段之 间没有重叠，所以当第一阀35开启时第二阀38关闭，而当第二阀38 开启时第一阀35关闭。因此，存在如下关系当来自一个开口 31的 排气流出并进入消音室(膨胀室18)时，来自另一个开口 32的排气不 会流出并进入消音室。相反的关系也可以发生。因此，不管开口31和 32的位置关系，例如，即使开口31、 32处于彼此相对的位置，也很难 出现从开口 31流出的排气与从开口 32流出的排气干涉的现象。因此 可以实现在整个发动机转速Ne范围内抑制来自开口 31、 32的排气流 之间干涉的效果。本发明广泛地应用于消音器，如果外壳12内的空间被隔板 分隔成多个(两个或更多个)消音室。开口31、 32的形状可以与第一 实施例中的不同，例如，除了大体矩形、圆形或椭圆外可以是多边形。 在这种情况下，所有开口31、 32可以具有相同的形状，或可以具有不 同形状。
开口可以具有如上述实施例中的一个孔，并且可选择地可以 具有多个小孔的集合。在打开和关闭开口31、 32的过程中，阀35、 38 可以不同于上述实施例进行运转，其中阀围绕作为枢转点的轴34、 37 摆动。除了螺旋弹簧之外的弹簧可以用作上述扭转螺旋弹簧。本发 明的消音器可以被设置在除了车辆发动机的排气系统之外的排气系统 中。设置有开口 31、 32的排气管不局限于入口管25、 26,也可以是出 口管27。在下述情况下，当使用术语排气管时，认为入口管25、 26 和出口管27都包括在内。本发明可以应用于其中三个或更多排气管通 过外壳12内的多个消音室的消音器12。本发明可以应用于在每个排气管中设置多个开口的消音器。 例如，如图9所示，在排气管41在外壳内被布置为使得其在中间向后 折叠的情况下，开口 31、 32可以被设置在排气管41的管壁内不彼此 面对的位置处。所述多个开口可以是在每个排气管内设置的三个或更多个。 在这种情况下，开口设置在使得从一个开口流出的排气不会干涉从另 一个开口流出的排气的位置处。
权利要求
1、一种消音器，其特征在于包括多个消音室，所述多个消音室被包围在外壳中；排气管，其穿过所述多个消音室中的至少两个并且使来自发动机的排气流过；设置在所述排气管中的第一和第二开口，所述第一和第二开口通向所述多个消音室中的一个消音室，对于所述第一和第二开口，所述一个消音室是相同的；以及阀，其设置在每个开口处；其中所述第一和第二开口设置在来自所述第一开口的排气流和来自所述第二开口的排气流彼此不干涉的位置处。
2、 根据权利要求1所述的消音器，其中所述第一开口被定向为使 得其不直接地面对所述第二开口。
3、 一种消音器，其特征在于包括多个消音室，所述多个消音室被包围在外壳中；排气管，其穿过所述多个消音室中的至少两个并且使来自发动机 的排气流过；设置在所述排气管中的多个开口 ，所述多个开口通向所述多个消 音室中的一个消音室，对于所述多个开口，所述一个消音室是相同的； 以及第一和第二阀，所述第一和第二阀中的每一个设置在每个开口处；其中第一阀和第二阀在不同的时间开启或关闭。
4、 根据权利要求3所述的消音器，其中所述第一阀开启的时间段 和所述第二阀开启的时间段不重叠。
5、 根据权利要求1至3所述的消音器，其中弹性体被用于关闭所 述阀。
6、 根据权利要求5所述的消音器，其中弹性体被用于关闭所述阀，弹性系数。
7、 一种消音器，其特征在于包括多个消音室，所述多个消音室被包围在外壳中；多个排气管，所述多个排气管穿过所述多个消音室中的至少两个 并且使来自发动机的排气流过；设置在每个排气管中的开口，所述开口通向所述多个消音室中的 一个消音室，其中每个开口通向相同的消音室；以及阀，其设置在每个开口处；其中多个所述开口设置在来自多个所述开口中的第 一开口的排气 流和来自多个所述开口中的第二开口的排气流彼此不干涉的位置处。
8、 一种消音器，其特征在于包括 多个消音室，所述多个消音室被包围在外壳中；排气管，其穿过所述多个消音室中的至少两个并且使来自发动机的排气流过；设置在每个排气管中的开口 ，所述开口通向所述多个消音室中的 一个消音室，其中每个开口通向相同的消音室；以及阀，其设置在每个开口处；其中多个所述阀中的第 一 阔和第二阀在不同的时间开启或关闭。
9、 一种消音器，其特征在于包括 多个消音室，所述多个消音室被包围在外壳中； 至少一个排气管，其穿过所述多个消音室中的至少两个；开口 ，其设置在存在于所述多个消音室中的一个消音室中的所述 至少一个排气管的每个部分中，其中每个开口通向相同的消音室；以 及阀，其设置在每个开口处，其中多个所述开口设置在来自多个所 述开口中的第一开口的排气流和来自多个所述开口中的第二开口的排 气流彼此不干涉的位置处。
10、 根据权利要求7或9所述的消音器，其中所述第一和第二开 口被定向为使得所述第一和第二开口彼此不直接地面对。
11、 一种消音器，其特征在于包括 多个消音室，所述多个消音室被包围在外壳中； 至少一个排气管，其穿过所述多个消音室中的至少两个；开口 ，其设置在存在于所述多个消音室中的 一 个消音室中的所述至少一个排气管的每个部分中，其中每个开口通向相同的消音室；以 及阀，其设置在每个开口处，其中多个所述阀中的第一阀和第二阀 不同时开启或关闭。
12、根据权利要求8、 11所述的消音器，其中所述第一阀开启的 时间段和所述第二阀开启的时间段不重叠。
全文摘要
一种消音器(11)具有带有多个消音室(17-21)的外壳(12)，排气管(25、26)穿过至少两个消音室，开口(31、32)设置在每个排气管中，并且阀(35、38)设置在所述开口中的每一个内。在该消音器内，多个所述开口设置在来自一个开口的排气流和来自另一个开口的排气流彼此不干涉的位置处。所述开口设置在所述排气管中的所述开口不彼此面对的位置处。因此，通过避免来自两个开口的排气流之间的干涉，可以抑制由所述干涉引起的异常声音。
文档编号F01N1/08GK101449033SQ200780018068
公开日2009年6月3日 申请日期2007年5月16日 优先权日2006年5月18日
发明者健 原, 幸光秀之, 须藤雅行 申请人:丰田自动车株式会社