专利名称：用于内燃机的排气消声器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于内燃机的排气消声器装置。具体地，本发明涉及用于在内燃机的
低转速区域中需要消声效果的内燃机的排气消声器装置。
背景技术：
近来，在设置有内燃机的诸如机动车辆或类似的车辆中，为了改善燃料经济性而 执行精巧而灵敏的电子控制，使得车辆在日益增多的情形下以低的节气门开度和低的内燃 机速度行驶。在这样的情况下，在用于内燃机的排气消声器装置中，设置满足在对讨厌的低 频排气噪声的消声性能方面的高要求的布置。也就是，与消除内燃机的排气噪声的主消声 器分开地设置有消声器体积(muffler volume)比主消声器的消声器体积小的副消声器，以 便补充消声的量或者改善排气路径的谐振特性。 例如，已知的相关技术中这种类型的用于内燃机的排气消声器装置为这样一种排 气消声器装置，其排气路径中具有副消声器和位于副消声器下游的主消声器，其中主消声 器具有多孔内管、伸长的壳体和吸声材料，所述多孔内管形成排气通道并且具有多个孔，所 述壳体容纳和围绕所述多孔内管，所述吸声材料设置在所述多孔内管和所述壳体之间的圆 柱形空间中(比如，参见日本专利申请公开No. 63-61519 (JP-A-63-61519)，以及日本专利 申请公开No. 63-110641 (JP-A-63-110641))。 此外，主消声器设置在排气管前侧，后消声器设置在排气管的后端侧的装置也是
已知的(比如，参见日本专利申请公开No. 2006-29224(JP-A-2006-29224))。 还已知的装置采用作为副消声器的双谐振管，该双谐振管具有谐振孔以及与该谐
振孔连通的谐振腔(比如，参见日本实用新型申请公开No. 61-190413 (JP-U-61-190413))，
还已知的另一种装置中，排气管的中间部分具有双谐振管结构，以便减小主消声器的尺寸
(比如，参见日本专利申请公开No. 2005-105918 (JP-A-2005-105918))。 然而，在前述相关技术的用于内燃机的排气消声器装置中，当下游侧消声器的位
置靠近排气管的出口 (排气开口)时，如图8A所示，在怠速振动范围附近不能获得对低频
范围排气噪声的足够的消声性能。具体地，主消声器和副消声器之间的排气通道长度较长，
因此，在该间隔中出现的空气柱谐振的频率非常低(例如，在30Hz至50Hz附近)，使得排气
噪声恶化。尽管这样，但是消声器仍设置在靠近谐振模式节点附近的低声压和低质点速度
的位置处，如图8B所示。因此，消声效率低下。因此，不能抑制消声器体积，难以使得装置
紧凑或减小成本。 另一方面，在下游侧消声器远离排气管的出口 (排气开口 )且管道长度基本相等 的排气管出现在下游侧消声器的两侧的情况下，两侧的排气管的谐振频率重合，出现激发 频率较高(例如，在150Hz至180Hz附近)的排气噪声的问题。 此外，由于已知的是，具有吸声材料的消声器适合于消除频率较高的噪声，并且消 声器体积越大，则消声效果越好，所以具有吸声材料的消声器不会有效地用来消除前述低 频排气噪声。在这个方面，也不能抑制消声器体积，难以使得装置紧凑或减小成本。
发明内容
本发明提供一种紧凑的和低成本的排气消声器装置，在对低频排气噪声的消声性
能和对高频排气噪声的消声性能两方面都很优良，同时抑制了消声器体积。 根据本发明第一个方面的用于内燃机的排气消声器装置，包括排气管和消声器，
所述排气管形成排气开口和从所述内燃机延伸的排气通道，所述消声器附接至所述排气
管，以便消除来自所述内燃机的排气噪声。在该排气消声器装置中，所述消声器两侧的排气
通道的管道长度基本上相等，所述排气通道中的一个具有孔，所述孔使得所述两侧的排气
通道的谐振频率彼此不同。 由于这种构造，即使出现在伸长的排气通道中的空气柱谐振的频率非常低，也能 确保良好的消声效率，这是因为消声器设置在低频谐振模式的波腹(loop)附近的高声压 位置处。此外，尽管消声器两侧的排气通道的管道长度基本上相等，但是在两个排气通道中 的至少一个上形成的孔使得这些排气通道的谐振模式彼此不同。这抑制了谐振频率之间的 重合激发频率较高的排气噪声的问题的出现。因此，本发明的第一个方面提供一种紧凑的 和低成本的排气消声器装置，在对低频排气噪声的消声性能和对频率较高的排气噪声的消 声性能两方面都很优良，同时抑制了消声器体积。 在第一个方面中，所述消声器可以包括多孔内管、壳体和吸声材料，所述多孔内管 形成所述排气通道的一部分并且具有多个孔，所述壳体容纳和围绕所述多孔内管，所述吸 声材料设置在所述多孔内管和所述壳体之间的空间中。 由于这种构造，在消声器两侧上包括排气通道的长排气通道长度的低频谐振模式
的波腹附近位置处，通过高声压和高质点速度的排气穿过消声器的多孔内管所产生的谐振
噪声被吸声材料吸收。从而，降低了排气噪声。此外，与膨胀式消声结构相比，具有多孔内
管的消声器的压力阻力实际上和普通排气管一样小。因此，还可以抑制排气阻力。 根据本发明第二个方面的用于内燃机的排气消声器装置，包括排气管、主消声器
和副消声器，所述排气管形成排气开口和从所述内燃机延伸的排气通道，所述主消声器附
接至所述排气管，以便消除来自所述内燃机的排气噪声，所述副消声器附接至所述排气管
并且其消声器体积小于所述主消声器的消声器体积。所述副消声器设置在第一排气通道的
长度的中部，所述第一排气通道从所述主消声器的出口延伸至所述排气管的排气开口 ，在
所述第一排气通道中，从所述主消声器的出口延伸至所述副消声器的进口的第二排气通道
和从所述副消声器的出口延伸至所述排气管的排气开口的第三排气通道中的至少一个具
有孔，所述孔使得所述第二排气通道和所述第三排气通道的谐振频率彼此不同。 在第二个方面中，所述副消声器可以包括多孔内管、壳体和吸声材料，所述多孔内
管形成所述排气通道并且具有多个孔，所述壳体容纳和围绕所述多孔内管，所述吸声材料
设置在所述多孔内管和所述壳体之间的空间中。所述壳体在所述多孔内管周围形成具有大
的截面面积的吸声材料容纳空间，所述大的截面面积能减小对应于所述第一排气通道的长
度而产生的低频排气噪声。 由于这种构造，即使在中部设置有副消声器的伸长的排气通道中出现的空气柱谐 振的频率非常低，也能有效地消除频率非常低的柱谐振，这是因为具有多孔内管和该多孔 内管周围的吸声材料的大横截面副消声器设置在第一排气通道的中部，该第一排气通道的中部靠近低频谐振模式的波腹并且经历声压和质点速度的提升。此外，尽管副消声器两侧 的第二排气通道和第三排气通道的管道长度基本上相等，但是在第二排气通道或者第三排 气通道上形成的孔使得这些排气通道的谐振模式彼此不同。这抑制了谐振频率之间的重合 激发频率较高的排气噪声的问题的出现。因此，本发明提供一种紧凑的和低成本的排气消 声器装置，在对低频排气噪声的消声性能和对频率较高的排气噪声的消声性能两方面都很 优良，同时抑制了消声器体积。此外，这里的副消声器的截面或横截面为与排气通道垂直的 横向部分。 在第二个方面中，所述排气管的一部分附接有谐振管，以便形成与所述孔连通的 谐振腔。 在这种情况下，除了使得所述第二排气通道和所述第三排气通道的谐振频率彼此
不同的孔之外，还可以预料到谐振管所产生的消声效果。 所述谐振管可以围绕所述排气管的一部分，从而形成双谐振管。 这种构造可以限制谐振管的安装空间，同时确保谐振管的消声效果。 所述谐振管可以是围绕所述孔并从所述排气管分支出的一端封闭式谐振管。 这种构造使得能够通过基本上与用于排气管的方法相同的方法附接所述谐振管，
从而方便谐振管的制造。 所述谐振管可以附接至所述排气管的形成所述第三排气通道的部分。 在这种情况下，所述谐振管可以容易地安装，并且可以预料排气开口附近的更加
可靠的消声效果。 所述大的截面面积是所述多孔内管的通道截面面积的20倍至25倍。 由于这种构造，在多孔内管后面由壳体形成的吸声材料容纳空间的尺寸使得通过
与设置在吸声材料容纳空间内的吸声材料的噪声吸收相互配合来获得有效的消声，从而可
以预料足够的消声效果。 所述副消声器沿所述第一排气通道的通道方向的总长度可以比所述主消声器短。
在这种情况下，不会发生浪费地包含大量吸声材料的情况。从而，可以限制副消声 器的生产成本和安装空间。此外，副消声器可以容易地设置在空间有限的车身的下表面侧。
根据本发明的前述方面，消声器设置在伸长的排气通道的谐振模式的波腹附近位 置处，并且消声器两侧的管道长度基本上相等的排气通道中的至少一个具有孔，该孔使得 两个排气通道的谐振频率彼此不同。因此，能够提供一种紧凑的和低成本的排气消声器装 置，在对低频排气噪声的消声性能和对频率较高的排气噪声的消声性能两方面都很优良。
在设置有主消声器和副消声器的情况下，具有大截面面积的副消声器具有多孔内 管和多孔内管周围的吸声材料，该副消声器设置在第一排气通道的中部，该第一排气通道 的中部靠近低频谐振模式的波腹并且经历声压和质点速度的提升。因此，可以有效地消除 低频空气柱谐振噪声。此外，尽管副消声器两侧的第二排气通道和第三排气通道的管道长 度基本上相等，但是在第二排气通道或者第三排气通道上形成的孔使得这些排气通道的谐
振模式彼此不同。这种构造抑制了激发频率较高排气噪声的谐振频率之间的重合。因此， 能够提供一种紧凑的和低成本的排气消声器装置，在对低频排气噪声的消声性能和对频率 较高的排气噪声的消声性能两方面都很优良，同时抑制了消声器体积。
参考附图，从以下示例性实施例的说明中，本发明的前述和另外的目的、特征和优 点将会变得明显，其中相同的附图标记用来表示相同的元件，其中 图1为根据本发明第一实施例的用于内燃机的排气消声器装置的总体构造示意 图； 图2为根据第一实施例的用于内燃机的排气消声器装置的排气管设计的平面图； 图3A和3B示出了根据第一实施例的用于内燃机的排气消声器装置的副消声器的
截面，图3A为副消声器的横向截面图，图3B为副消声器的纵向截面图； 图4A和4B为排气通道中谐振模式的示意图，该排气通道产生将要由根据第一
实施例的用于内燃机的排气消声器装置消除的排气噪声，图4A示出了在第一排气通道中
占主导的并且产生令人讨厌的低频排气噪声的谐振模式，图4B示出了当副消声器设置在
第一排气通道的中部时在具有吸声材料的副消声器上游和下游出现的频率较高的谐振模
式； 图5A和5B为示出根据第一实施例的用于内燃机的排气消声器装置的消声效果与
装置构造部分地改变的多个比较例相比较的消声特性图，在各个消声特性图中，竖轴表示
加速期间主要排气噪声的声压水平，横轴表示内燃机爆燃主频和内燃机转速； 图6A和6B示出了在根据第一实施例的用于内燃机的排气消声器装置中具有谐振
孔的谐振管所获得的消声效果的试验结果，在各个试验结果中，竖轴表示主要排气噪声的
声压水平，横轴表示内燃机爆燃主频和内燃机转速； 图7为根据本发明第二实施例的用于内燃机的排气消声器装置的总体构造示意 图；以及 图8A和8B为用于说明现有技术中的问题的示意图。
具体实施例方式以下将参考
本发明的实施例。(第一实施例)图1为根据本发明第一实施例的用于内燃机的排气消声器装置的 总体构造示意图。图2为根据第一实施例的用于内燃机的排气消声器装置的排气管设计的 平面图。图3A为副消声器的横向截面图，图3B为副消声器的纵向截面图。
如图1和2所示，在第一实施例中，排气管10连接至内燃机l，该内燃机1为用于 车辆的内燃机。内燃机1构造成多缸内燃机，例如直列式四缸四冲程内燃机，内燃机1由车 身侧的内燃机架支撑。此外，内燃机1上固定有排气歧管2。该排气歧管2的联结管部分 (未详细示出)与排气管io连接。 排气管10由前管11、中心管12和后管13构成，该前管11形成排气管10的上游 端侧部分，该中心管12具有端部，该端部通过凸缘联接至或者通过球形管接头联接至前管 ll，该后管13利用凸缘联接至中心管12的另一个端部。排气管IO沿着车辆的纵向方向延 伸。 此外，中心管12的上游端侧部分附接有主消声器21。消声器体积比主消声器21 小的副消声器22附接至中心管12的中部，以便基本上位于第一排气通道Ll的中点，该第 一排气通道L1从主消声器21的出口延伸至排气管10的下游端处的排气开口 13e。
7
如图2所示，排气管10通过与主消声器21附接的左、右侧安装架21a、21b支撑在 车身侧，中心管12在副消声器22附近附接有安装架12b，后管13附接有安装架13a、13b。
主消声器21可以由已知的消声器构成，该消声器在排气管10中减小内燃机1的 排气噪声。尽管没有详细示出，但是第一实施例中的主消声器21在其进口侧包含用于净化 排气的催化剂单元21c，并且具有在催化剂单元21c周围和下游的膨胀式或谐振式消声腔， 以便获得消声效果以及由于绝热膨胀而获得排气冷却效果。 如图3所示，副消声器22具有多孔内管31、壳体32和纤维式吸声材料33，多孔内 管31具有多个孔并且其截面为圆形，多孔内管31设置在排气管10的中部并且形成排气通 道的一部分，壳体32容纳和围绕多孔内管31，纤维式吸声材料33设置在多孔内管31和壳 体32之间，由比如玻璃绒制成。 这里应当注意到，壳体32是通过将一对凹入壳体部件32a、32b面对面地连接而形 成的，从而稳固和保持多孔内管31，并且在多孔内管31周围形成用于容纳吸声材料33的吸 声材料容纳空间34。在副消声器22中，因为壳体32在多孔内管31周围(在其孔后面)形 成腔体，所以提供谐振式消声效果，因为吸声材料33容纳在腔体内，所以该吸声材料33提 供消声效果(将声压振动转换为热能)。 此外，如图2所示，壳体32沿着第一排气通道L1的长度方向在排气管10中部固定 到排气管10上，该第一排气通道L1从主消声器21的出口延伸至排气管10的排气开口 13e， 并且该壳体32内限定有具有大的截面面积的吸声材料容纳空间34，所述大的截面面积适 于抑制对应于所述第一排气通道L1的长度而在内燃机l的低转速区域产生的低频(例如， 30Hz至50Hz)排气噪声，该长度比通常设定的用于大的截面面积的长度短。在这里，大的截 面面积是例如为多孔内管31的通道截面面积的20倍至25倍的截面面积。尽管大的截面 面积是根据所设置的吸声材料33的量、吸声材料的特性等而变化，但是优选的是，该大的 截面面积是多孔内管31的通道截面面积的至少15倍。多孔内管31的孔以相等的间距形 成在整个圆周周围，孔的直径通常为4mm(直径)，该直径适用于金属多孔管的冲孔处理。
关于如上所述构造的副消声器22，其沿着第一排气通道L1通道方向的总长度比 主消声器21短。副消声器22设置在安装有内燃机1的车辆的油罐T和后悬挂部件M之间。
在排气管10的第一排气通道L1中，排气管10的第三排气通道L3在中部具有谐 振孔41 (参见图1和2)，该第三排气通道L3从副消声器22的出口延伸至排气管10的排气 开口 13e，该谐振孔41是使得第二排气通道L2的谐振频率与第三排气通道L3的谐振频率 彼此不同的孔。该谐振孔41形成在第二排气通道L2和第三排气通道L3中的至少一个上； 例如，其形成在后管13的上游端附近，该后管13形成排气管10的第三排气通道L3的一部 分。谐振孔41的孔径使得第三排气通道L3为在形成谐振孔41的位置处具有开口端的通 道。此外，用于使两个排气通道管的谐振频率彼此不同的孔还可以形成在第二排气通道L2 和第三排气通道L3上，例如，使得谐振孔到副消声器22的距离彼此不同。
具体地，副消声器22基本上定位在第一排气通道L1的中间，第一排气通道L1从 主消声器21的下游侧延伸。因此，在第一排气通道L1中，副消声器22两侧的两个排气通 道L2、 L3的管道长度基本上相等。因为谐振孔41形成在比如排气通道L3上，所以副消声 器22下游侧的排气通道L3的谐振模式在谐振孔41的位置处具有节点，并且该谐振模式与 副消声器22上游侧的排气通道L2的谐振模式不同。此外，由于存在谐振孔41，所以副消声器22两侧的排气通道L2、 L3的空气柱谐振频率彼此不同。 后管13设置有双谐振管40，该双谐振管40形成与谐振孔41连通的谐振腔42。
双谐振管40具有内管43和外管44，该内管43围绕排气管10的排气通道的一部 分，外管44设置成使得谐振腔42限定在外管44和内管43之间。谐振孔41定位在内管43 的上游端侧部分中。双谐振管40具有所谓的谐振式消声器结构，该结构是通过谐振孔41和 设置在谐振孔41后面的谐振腔42形成的。这种谐振式消声器结构通常对于消除特定频率 的噪声较为有效。然而，在第一实施例的双谐振管40中，通过设置谐振孔41而使得副消声 器22下游侧的排气通道L3的中部具有开口端(即，具有谐振模式的节点)，从而使得副消 声器22两侧的排气通道L2、L3的空气柱谐振频率或者谐振模式彼此不同。因此，双谐振管 40扮演谐振模式控制器的角色，并且不需要满足其作为消声器所应满足的体积和其它条件 方面的严格要求。因此，谐振腔42的体积可以比如小于1L (升)，例如为大约0. 5L至0. 9L。
接下来，将说明前述构造的操作。 在内燃机1的运转期间，当高温和高压的排气根据内燃机1的预定爆燃次序从内 燃机1接连地排放到排气管10中时，排气管10中的排气压力根据内燃机1的旋转而波动， 产生排气噪声。该排气噪声由中心管12中的主消声器21进行消声(衰减)，然后还被副消 声器22消声，此外，同样也在双谐振管40中进行轻微程度的消声。此外，排气管10中的排 气由于主消声器21中的绝热膨胀或者来自排气路径的散热而冷却。 在这里假定内燃机1以比如为大约15%的小的节气门开度运转在低转速区域。在 这种情况下，在伸长的第一排气通道L中发生空气柱谐振，使得根据其谐振模式而频率通 常非常低(例如，大约40Hz至50Hz)的排气噪声增大，产生令人讨厌的排气噪声。然而，在 第一实施例中，可以有效地消除这种低频空气柱谐振噪声。具体地，在第一实施例中，因为 前述分消声器22的大截面面积为多孔内管31的通道截面面积的20倍至25倍，所以在多 孔内管31后面由壳体32形成的吸声材料容纳空间34的尺寸使得通过与设置在吸声材料 容纳空间34内的吸声材料33的噪声吸收相互配合来获得有效的消声，从而可以预料足够 的消声效果。 也就是，如图4A所示，因为具有多孔内管31和多孔内管31周围的吸声材料33的 大截面副消声器22设置在第一排气通道Ll中占主导的低频谐振模式的波腹附近，也就是 基本上位于第一排气通道L1中声压和质点速度都高的中间位置，所以可以预料在内燃机 低转速区域中的显著消声效果。 然而，仅仅在第一排气通道Ll的基本中间位置设置副消声器22会导致第二排气 通道L2和第三排气通道L3的谐振频率之间的重合，使得在200Hz附近出现如图4B所示的 谐振模式。从而，降低了对频率较高的排气噪声的消声性能。然而，在第一实施例中，尽管 副消声器22两侧的第二排气通道L2和第三排气通道L3的管道长度基本上相等，但是在第 三排气通道L3上形成的谐振孔41使得第三排气通道L3的中部具有开口端，从而使得排气 通道L2、L3的空气柱谐振频率彼此不同。从而，第一实施例减轻了由于第二排气通道L2和 第三排气通道L3的谐振频率之间的重合而导致的对频率较高的排气噪声的消声性能下降 的问题。 因此，第一实施例提供一种紧凑的和低成本的排气消声器装置，在对低频排气噪 声的消声性能和对频率较高的排气噪声的消声性能两方面都很优良，同时抑制了主消声器21和副消声器22的体积。 图5A和5B为示出第一实施例的排气消声器装置的消声效果与装置构造部分地改 变的多个比较例相比较的消声特性图。在图中，竖轴表示加速期间主要排气噪声的声压水 平，横轴表示内燃机爆燃主频和内燃机转速。 在图5A中，由实线MA1所示的比较例1是主消声器和副消声器彼此远离并且副消 声器设置在排气开口附近的现有技术系统。由实线MA2所示的比较例2是现有技术系统， 其中主消声器和副消声器彼此远离，副消声器设置在排气开口附近，并且副消声器的体积 增大到比较例1的副消声器的体积的两倍。由虚线所示的实例PIl是具有第一实施例的构 造但是消声器体积与比较例1基本相同的系统。 从图5A中可以理解，在由虚线所示的实例PI1中，因为副消声器22设置在第一排 气通道Ll的基本中部，所以与比较例1相比可以有效地降低40Hz至50Hz附近的低频排气 噪声的声压水平，获得比比较例2更大的对消声效果的贡献，同时副消声器22的体积不会 像比较例2中那样增大。 在图5B中，由点线MA3所示的比较例3是副消声器22的截面面积为多孔内管31 的通道横截面面积的6. 4倍的系统，由点线MA4所示的比较例4是副消声器具有大的截面 面积而不具有吸声材料33的系统。此外，由虚线PI2所示的实例2是副消声器22的截面 面积为多孔内管31的通道横截面面积的20. 2倍的系统，由虚线PI3所示的实例3是副消 声器22的截面面积为多孔内管31的通道横截面面积的25. 3倍的系统。
从图5B中可以理解，与实例2和3中一样，如果副消声器22的截面面积为多孔内 管31的通道横截面面积的大约20倍至25倍，那么可以预料对令人讨厌的低频排气噪声的 显著消声效果。 图6A和6B示出了设置有谐振孔41的双谐振管40所获得的消声效果的试验结果。 在图6A和6B中，竖轴表示主要排气噪声的声压水平，横轴表示内燃机爆燃主频和内燃机转 速。此外，图6A示出了内燃机加速期间主要排气噪声的声压水平，图6B示出了内燃机减速 期间主要排气噪声的声压水平。 在图6A和6B的每个图中，双点划线A示出了通过排气消声器装置进行消声的目 标水平，由点线MA5所示的比较例5是省略了副消声器22下游侧的双谐振管40和谐振孔 41的系统，由实线PI4所示的实例4是具有前述第一实施例的构造的系统，该构造具有谐振 孔41和双谐振管40。此外，由虚线PI5所示的实例5是用侧分支式消声结构代替双谐振管 40的系统，其构造将描述为第二实施例。 从图6A和6B中可以理解，仅仅在第一排气通道L1的基本中间位置设置副消声器 22会导致第二排气通道L2和第三排气通道L3的谐振频率之间的重合，使得在180Hz附近 的对频率较高的排气噪声的消声性能下降。相反，在实例4和5中，与比较例5相比，消声 性能在110Hz附近稍稍减弱，但是在180Hz附近的噪声区域中可以可靠地获得目标消声效 果。 从而，在第一实施例中，双谐振管40与排气管10的一部分附接，以便形成与谐振 孔41连通的谐振腔42，并且谐振孔41使得第二排气通道L2和第三排气通道L3的谐振频 率彼此不同。因此，可以确保对较高排气噪声区域中令人讨厌的排气噪声的良好消声性能。 此外，在第一实施例中，也可以预料由双谐振管40提供的消声效果。
此外，围绕排气管10的一部分的双谐振管40可以限制用于安装谐振管的空间，同 时可靠地获得消声效果。因为双谐振管40与后管13形成排气管10第三排气通道L3的部 分附接，所以可以容易地安装双谐振管40，并且可以预料在排气开口 13e附近的有效消声 效果。 此外，因为副消声器22沿第一排气通道L1的通道方向的总长度比主消声器21的 总长度短，所以不会发生浪费地容纳大量吸声材料33的情况。从而，可以限制副消声器22 的生产成本和安装空间。此外，因为副消声器22设置在安装有内燃机1的车辆的油罐T和 后悬挂部件M之间，所以副消声器22可以容易地设置在空间有限的车身的下表面侧。
从而，根据第一实施例的用于内燃机的排气消声器装置，具有多孔内管31和多孔 内管31周围的吸声材料33的大截面面积的副消声器22设置在伸长的第一排气通道Ll的 低频谐振模式的波腹附近，也就是位于第一排气通道Ll中声压和质点速度都变高的中部。 因此，可以有效地消除低频空气柱谐振噪声。此外，尽管副消声器22两侧的第二排气通道 L2和第三排气通道L3的管道长度基本上相等，但是在第三排气通道L3上形成的谐振孔41 使得排气通道L2、 L3的谐振频率彼此不同。因此，这种构造抑制了由于两个排气通道L2、 L3的谐振频率之间的重合而导致的对频率较高的排气噪声的消声性能的下降。结果，能够 提供一种紧凑的和低成本的排气消声器装置，在对低频排气噪声的消声性能和对频率较高 的排气噪声的消声性能两方面都很优良，同时抑制了主消声器21或副消声器22的体积。
(第二实施例)图7为根据本发明第二实施例的用于内燃机的排气消声器装置的 总体构造示意图。第二实施例与前述第一实施例的不同之处仅仅在于排气管10的后管部 分的构造。第二实施例中构造基本上与第一实施例相同的部分用图1至3中使用的相同参 考符号表示，以下将仅详细说明不同之处。 在根据第二实施例的用于内燃机的排气消声器装置中，设置有围绕谐振孔41并 且从排气管10的后管13分支出的一端闭合式谐振管50。通常，如果谐振管50设置成用于 消除特定频率的排气噪声，那么谐振孔41的位置需要设定在消声效率高的位置处。然而， 在第二实施例中，谐振孔41设置成使得两个排气通道L2、 L3的谐振频率彼此不同，因此防 止了对频率较高的排气噪声的消声性能的下降。因此，在该实施例中，设定谐振孔41的位 置和谐振管50的长度的自由度较高。此外，谐振管50可以使用与排气管10类似的管而形 成，并且可以通过诸如焊接或类似方法的简单连接方法附接到该管上。因此，生产容易，并 且可以获得对降低成本的贡献。 尽管在前述实施例中，副消声器22设置在第一排气通道Ll的中间位置上，但是 并不限于此。如果副消声器22不是设置在谐振模式的节点侧而是设置在谐振模式的波腹 侧，那么可以预料低频消声效果。此外，尽管在前述实施例中谐振孔41设置在副消声器22 的下游侧，但是谐振孔还可以设置在其上游侧。此外，尽管在前述实施例中，副消声器22的 截面面积是多孔内管31的通道截面面积的20倍至25倍，但是并不限于此。如果副消声器 22的截面面积是多孔内管31的通道截面面积的至少15倍，那么通过有效地使用吸声材料 33的噪声吸收功能或谐振，可以预料用于低频噪声的消声效果。此外，多孔内管31的孔的 直径可以更小，或者形状可以由圆形变为细长形，或者可以具有多个不同的直径。此外，如 果副消声器22具有非圆形截面形状，例如椭圆形，那么副消声器22的总长度可以比其非圆 形横截面的主轴长度短，多孔内管31在壳体32上的附接位置可以在椭圆形横截面的形心(centroid)上或者偏离形心。尽管在前述实施例中，吸声材料33为比如玻璃绒，但是也可 以使用诸如不锈钢丝或类似材料的其它纤维式吸声材料。 如上所述，在根据本发明的用于内燃机的排气消声器装置中，消声器设置在伸长 的排气通道的谐振模式的波腹附近位置处，孔形成在消声器两侧的两个排气管的至少一个 上，该两个排气管的管道长度基本上相等。从而，能够提供一种紧凑的和低成本的排气消 声器装置，在对低频排气噪声的消声性能和对频率较高的排气噪声的消声性能两方面都很 优良。在设置有主消声器和副消声器的情况下，具有大截面面积的副消声器具有多孔内管 和多孔内管周围的吸声材料，该副消声器设置在伸长的第一排气通道的低频谐振模式的波 腹附近，也就是位于第一排气通道中声压和质点速度都变高的中部，从而可以有效地消除 低频空气柱谐振噪声。此外，尽管副消声器两侧的第二排气通道和第三排气通道的管道长 度基本上相等，但是在第二排气通道或者第三排气通道上形成的孔使得这些排气通道的谐
振模式彼此不同。因此，能够抑制两个排气通道的谐振频率之间的重合，其中这种重合使得 对频率较高的排气噪声的消声性能减弱。因此，能够提供一种紧凑的和低成本的排气消声 器装置，在对低频排气噪声的消声性能和对频率较高的排气噪声的消声性能两方面都很优 良，同时抑制了消声器体积。本发明用于内燃机的排气消声器装置，尤其是用于通常在内燃 机低转速区域中需要良好消声效果的内燃机的排气消声器装置。
1权利要求
一种用于内燃机的排气消声器装置，包括排气管(10)和消声器(22)，所述排气管(10)形成排气开口(13e)和从所述内燃机延伸的排气通道，所述消声器(22)附接至所述排气管，以便消除来自所述内燃机的排气噪声，所述排气消声器装置的特征在于所述消声器(22)两侧的排气通道(12、13)的管道长度基本上相等，所述排气通道中的一个具有孔(41)，所述孔(41)使得所述两侧的排气通道的谐振频率彼此不同。
2. 根据权利要求l所述的排气消声器装置，其中，所述消声器(22)包括多孔内管 (31)、壳体(32)和吸声材料(33)，所述多孔内管(31)形成所述排气通道的一部分并且具有 多个孔，所述壳体(32)容纳和围绕所述多孔内管，所述吸声材料(33)设置在所述多孔内管 和所述壳体之间的空间中。
3. —种用于内燃机的排气消声器装置，包括排气管(10)、主消声器(21)和副消声器 (22)，所述排气管(10)形成排气开口 (13e)和从所述内燃机延伸的排气通道，所述主消声 器(21)附接至所述排气管，以便消除来自所述内燃机的排气噪声，所述副消声器(22)附接 至所述排气管并且其消声量小于所述主消声器的消声器体积，所述排气消声器装置的特征 在于所述副消声器设置在第一排气通道的长度(Ll)的中部，所述第一排气通道从所述主 消声器的出口延伸至所述排气管的排气开口 (13e)，在所述第一排气通道中，从所述主消声 器的出口延伸至所述副消声器的进口的第二排气通道和从所述副消声器的出口延伸至所 述排气管的排气开口的第三排气通道中的至少一个具有孔(41)，所述孔(41)使得所述第 二排气通道和所述第三排气通道的谐振频率彼此不同。
4. 根据权利要求3所述的排气消声器装置，其中所述副消声器(22)包括多孔内管(31)、壳体(32)和吸声材料(33)，所述多孔内管 (31)形成所述排气通道并且具有多个孔，所述壳体(32)容纳和围绕所述多孔内管，所述吸 声材料(33)设置在所述多孔内管和所述壳体之间的空间中，所述壳体在所述多孔内管周围形成具有大的截面面积的吸声材料容纳空间，所述大的 截面面积能减小对应于所述第一排气通道的长度而产生的低频排气噪声。
5. 根据权利要求3或4所述的排气消声器装置，其中，所述排气管的一部分附接有谐振 管(40)，以便形成与所述孔连通的谐振腔(42)。
6. 根据权利要求5所述的排气消声器装置，其中，所述谐振管围绕所述排气管的一部 分，从而形成双谐振管。
7. 根据权利要求5所述的排气消声器装置，其中，所述谐振管是围绕所述孔并从所述 排气管分支出的一端封闭式谐振管(50)。
8. 根据权利要求5至7中任一项所述的排气消声器装置，其中，所述谐振管附接至所述 排气管的形成所述第三排气通道的部分。
9. 根据权利要求3至8中任一项所述的排气消声器装置，其中，所述大的截面面积是所 述多孔内管的通道截面面积的至少15倍和至多25倍。
10. 根据权利要求3至8中任一项所述的排气消声器装置，其中，所述大的截面面积是 所述多孔内管的通道截面面积的20倍至25倍。
11. 根据权利要求3至10中任一项所述的排气消声器装置，其中，所述副消声器沿所述 第一排气通道的通道方向的总长度比所述主消声器短。
12. —种用于内燃机的排气消声器装置，包括排气管，其形成从所述内燃机延伸的排气通道，并且形成排气开口 ；以及 消声器，其附接至所述排气管，以便消除来自所述内燃机的排气噪声，其中，所述消声器两侧的排气通道的管道长度基本上相等，所述排气通道中的至少一个具有孔，所述孔使得所述两侧的排气通道的谐振频率彼此不同。
13. —种用于内燃机的排气消声器装置，包括排气管，其形成排气开口和从所述内燃机延伸的排气通道；主消声器，其附接至所述排气管，以便消除来自所述内燃机的排气噪声；以及 副消声器，其附接至所述排气管，并且其消声量小于所述主消声器的消声器体积，其中所述副消声器设置在第一排气通道的长度的中部，所述第一排气通道从所述主消声器 的出口延伸至所述排气管的排气开口，在所述第一排气通道中，从所述主消声器的出口延 伸至所述副消声器的进口的第二排气通道和从所述副消声器的出口延伸至所述排气管的 排气开口的第三排气通道中的至少一个具有孔，所述孔使得所述第二排气通道和所述第三 排气通道的谐振频率彼此不同。
全文摘要
一种用于内燃机的排气消声器装置，包括排气管(10)和消声器(22)，所述排气管(10)形成排气开口(13e)和从所述内燃机延伸的排气通道，所述消声器(22)附接至所述排气管，以便消除来自所述内燃机的排气噪声。所述消声器(22)两侧的排气通道(L2、L3)的管道长度基本上相等。所述两个管道长度相等的排气通道(L2、L3)中的至少一个具有孔(41)，所述孔(41)使得所述两个排气通道(L2、L3)的谐振频率彼此不同。
文档编号F01N1/02GK101796271SQ200880105971
公开日2010年8月4日 申请日期2008年9月5日 优先权日2007年9月6日
发明者山口淳一, 松枝幸治 申请人:丰田自动车株式会社