用于内燃发动机的排气系统的消声器的制造方法
【专利摘要】一种用于内燃发动机的排气系统的消声器，其包括：具有内部空间（11）的外壳（1）；使声音进入消声器的进口管（3；5）；使声音离开消声器的出口管（4；5）；分离壁（2，22；58），其布置成从进口管（3；5）延伸到出口管（4；5）并以如下方式实现：限定延伸穿过外壳（1）的第一声导管（581）和第二声导管（21），以允许沿着第一声导管（581）传播的声音进入外壳（1）的内部空间（11），此后再次离开外壳（1）的内部空间（11），且以允许沿着第二声导管（21）传播的声音在声学上绕过外壳（1）的内部空间（11）。包括外壳的内部空间、进口管、出口管和分离壁的消声器的尺寸和形状确定为形成截止频率在200Hz至800Hz的范围内的高通滤波器。
【专利说明】用于内燃发动机的排气系统的消声器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于内燃发动机的排气系统的消声器。
【背景技术】
[0002]消声器通常例如用作机动车辆的排气系统的部件，并且具体地用作汽车的排气系统的部件。对于特殊类型的汽车，例如跑车，期望的是，离开排气系统的声音具有运动特征，所述运动特征包括感受为具有一定“粗糙度(roughness)”的声成分(侵略性声音)。人类的粗糙度敏感性对于已调幅的声音最高，在已调幅的声音中，包络的频率在50Hz至IOOHz的范围内，但该范围之外的包络频率也可以有助于所感受的粗糙度。
[0003]已知的是，许多所谓的“发动机级阶次(engine order)”有助于由发动机发出的已调幅声音，其中发动机阶次被限定为对应于曲轴的一次旋转。举例来说，在曲轴的3000rpm(毎分钟转数)下，第一发动机阶次是50Hz (即，第一发动机阶次对应于曲轴的旋转频率)。具体地，“较高发动机阶次”(第二和更高发动机阶次)，也就是说第一发动机阶次的倍数已知有助于已调幅声音，该已调幅的声音导致所感受的粗糙度。因此，为了得到运动声音特征，重要的是，在离开排气系统的声音中包含较高发动机阶次。
[0004]为了保持来自发动机的声音中的较高发动机阶次并且允许这些较高发动机阶次离开排气系统以产生运动声音，已知的两分支式排气部件包括布置在其第一分支中的常规的消声器和布置在其第二分支中的旁通管。第一分支中的消声器包括容积较大的外壳，在该外壳的内部空间中可以布置衰减元件以衰减穿过消声器的内部空间的所有类型的声音，并且因此非常显著地减小由发动机发出的总噪声，从而离开排气系统的噪声被非常充分地减小。第二分支中的旁通管基本上是常规管，该管的尺寸和形状被确定为允许较高发动机阶次穿过，从而形成声旁路。这两个分支在消声器的下游再次重新接合。
[0005]虽然从实现从排气系统发出的总声级的减小并且同时提供运动声音特性的观点来看这对于排气部件是可接受且良好工作的构造方法，但是该构造方法具有ー些缺点。
[0006]第一个缺点在于，由于消声器的外壳的表面比较大，因此由环境空气冷却消声器比冷却具有暴露于环境空气的比较小的表面的旁通管有效得多。因此，由流过两个分支的热排气引起的热膨胀可能导致两个分支的不同长度。因为两分支式部件通常安装在上游排气管和下游排气管之间，因此该不同的热膨胀必须被补偿以避免材料中的热应カ太高，热应カ太高否则可能导致部件会被破坏。为了补偿不同的热膨胀，而在旁通管的分支中布置至少ー个柔性元件(例如，ー种金属波纹管)。然而，这样的柔性元件比较难以制造并且成本高。所述的两分支式部件的另ー缺点在于，构造的体积相当大，从而将部件安装到汽车的底盘也相当占用空间。该构造方法的另ー缺点在于，在分离排气管以形成两个分支并且再次重新接合两个分支的两个Y形接头中产生压カ损失。
[0007]另一已知的排气部件包括这样的消声器，该消声器包括外壳和延伸通过该外壳的管。该管包括使管壁分支开的ー个或多个分支导管。分支导管通到外壳的内部中。虽然该构造方法比上面讨论的构造方法更紧凑，但它具有如下缺点，即，包括使管壁分支开的ー个或多个分支导管的管制造比较困难且昂贵。附加缺点在于，在没有脱离分支管的典型尺寸的范围的情况下，如此形成的高通滤波器的截止频率在期望的带宽内不能被容易地调谐。
【发明内容】
[0008]因此，本发明的目的在于提供这样ー种消声器，其克服上述缺点而同时允许较高发动机阶次穿过使得离开排气系统的声音具有运动声音特征。
[0009]根据本发明，该目的由用于内燃发动机的排气系统的消声器实现，其由独立方面的特征来表征。更多的有利方面是从属方面的主題。
[0010]根据本发明，用于内燃发动机的排气系统的消声器包括:
[0011]具有内部空间的外売；
[0012]用于使声音进入所述消声器的进ロ管；
[0013]用于使声音离开所述消声器的出口管；以及
[0014]分离壁，所述分离壁布置成从所述进ロ管延伸到所述出口管并且以如下方式实现，即，限定延伸穿过所述外壳的第一声导管和第二声导管，以允许沿着所述第一声导管传播的声音进入所述外壳的所述内部空间，此后再次离开所述外壳的所述内部空间，并且以允许沿着所述第二声导管传播的声音在声学上绕过所述外壳的所述内部空间，其中，包括所述外壳的所述内部空间、所述进ロ管、所述出口管和所述分离壁的所述消声器的尺寸和形状确定为形成截止频率在200Hz至800Hz的范围内的高通滤波器。
[0015]根据本发明的所述消声器允许通过改变所述内部空间、所述进ロ管和所述出口管的尺寸或旋转(或者尺寸和形状两者)以及它们相对于彼此的布置来在前述范围内调谐所述截止频率。由此，允许(相关的)较高发动机阶次穿过以保持运动声音特征。
[0016]所述分离壁能实现为不同的方式，如将在下面进ー步说明的，只要它建立两个不同的声导管，以使得声音的一部分传播通过包括导管-容积(所述外壳的所述内部空间)_导管装置的第一声导管，而声音的另一部分传播通过在声学上绕过所述消声器的所述外壳的所述内部空间的第二声导管即可。例如，所述分离壁可以实现为内管，或者它可以实现为布置在形成所述进ロ管和所述出ロ管的连续管内的横向分离壁，这些实施方式没有被详述。所述进ロ管和所述出口管以及所述分离壁(实现为内管或横向分离壁)能由非常薄的金属制成从而在与现有技术构造方法相比时允许重量减小。这样的重量减小最终导致燃料消耗減少并且CO2排放減少，从而在环境保护方面更有利。而且，不会发生像由在上面讨论的现有技术构造中位于两个分支之前和之后的Y形接头引起的那些压カ损失，因而进一歩减少了燃料消耗和CO2排放。
[0017]根据本发明的ー个方面，所述进ロ管具有用于使沿着所述第一声导管传播的声音进入所述外壳的所述内部空间的进ロ管内开ロ(进入所述外壳的所述内部空间中)，并且所述出ロ管具有出ロ管内开ロ(离开所述外壳的所述内部空间)，声音能穿过所述出ロ管内开ロ离开所述外壳的所述内部空间。所述分离壁包括内管，所述内管布置成至少从所述进ロ管内开ロ延伸到所述出口管内开ロ。
[0018]这是所谓的“套管(pipe-1n-pipe)”构造。例如，所述进ロ管以及所述出口管能固定地附接(例如通过焊接)到外壳，从而所述消声器能通过将所述进ロ管连接至上游排气管并且将所述出ロ管连接至下游排气管来附接至所述排气系统。声音的一部分穿过所述进ロ管的所述进ロ管内开ロ进入所述外壳的所述内部空间并且穿过所述出口管的所述出口管内开ロ而从所述外壳的所述内部空间离开。所述内管形成声旁路，该声旁路至少在所述进ロ管的所述内部进ロ开口和所述出口管的所述内部出口开ロ之间延伸。
[0019]根据本发明的所述消声器的“套管”构造是紧凑的节省空间的构造。可以避免用于补偿不同热膨胀的元件，这些元件制造困难且昂贵。而且，不需要将管壁分支开的分支导管，并且，因此，远离外壳的“套管”构造仅包括简单的常规管，从而消声器和其部件易于制造。
[0020]另外，包括所述外壳的所述内部空间、所述进ロ管、所述出口管和所述内管的根据本发明的所述消声器的尺寸和形状确定成使得所述消声器总体上形成高通滤波器，该高通滤波器的截止频率能被调谐使得允许(相关的)较高发动机阶次穿过以便保持运动声音特征。所述内管可以形成这样的导管，即，该导管在声学上与所述外壳的所述内部空间分离并且甚至可以与所述外壳的所述内部空间气密地分离，或者所述内管可以形成这样的导管，即，该导管例如通过包括设置在其壁中的多个孔而在某种程度上连接至所述外壳的所述内部空间。在任何情况下，每种措施均被应用，从而截止频率使得允许(相关的)较高发动机阶次通过以便保持运动声音特征。
[0021]根据本发明的另一方面，所述内管具有这样的总长，S卩，使得所述内管穿过所述进ロ管内开ロ以第一插入长度延伸到所述进ロ管中并且穿过所述出口管内开ロ以第二插入长度延伸到所述出口管中。这确保了，穿过所述内管传播的声音的一部分在位于所述进ロ管的所述内部进ロ开ロ的上游的位置处进入所述内管。同样地，已穿过所述内管的声音在位于所述出口管的所述内部出口开ロ的下游的位置处离开所述内管。所述插入长度能例如用于调谐所述高通滤波器的所述截止频率，这是因为在所述进ロ管中的所述内管起始所在的位置和所述进ロ管内开ロ的位置之间的部分以及所述出ロ管内开ロ和所述内管在所述出ロ管中结束所在的位置之间的部分两者都形成声感应。
[0022]根据本发明的ー个方面，所述内管仅固定到所述进ロ管或者仅固定到所述出口管，并且未固定有所述内管的所述出口管或者所述进ロ管具有比固定有所述内管的所述进ロ管或所述出口管的横截面尺寸大的横截面尺寸。
[0023]当将所述消声器安装到汽车的底盘上时，在操作中，它们容易受到机械振动的影响。因为所述内管仅固定到所述进ロ管或仅固定到所述出ロ管，因此所述内管的自由端(未固定的那一端)可以振动。为了避免所述内管的所述自由端和相应的进ロ管或出口管之间在振动时的机械接触，相应的进ロ管或出口管的横截面尺寸足够大，这是因为这样的机械接触将导致不受欢迎的咔嗒噪声并且还可能负面地影响消声器的寿命。
[0024]根据本发明的可以与前述方面结合或可以不与前述方面结合的另一方面，所述内管仅固定到所述进ロ管或者仅固定到所述出口管。所述内管包括弯曲部，该弯曲部朝着未固定有所述内管的所述出口管内开ロ的中心或者所述进ロ管开ロ的中心弯曲。这也是避免无意的咔嗒噪声的建设性方法。术语“弯曲部”包括技术上可行的并且不限于具体的弯曲方法的每种类型的弯曲曲率。术语“朝着中心弯曲”包括增大内管和进ロ管或出ロ管的壁之间的距离的各种形式。
[0025]根据本发明的又另一方面，所述内管固定到所述进ロ管和所述出口管两者。所述内管包括补偿元件，所述补偿元件用于补偿固定到所述进ロ管并且固定到所述出口管的所述内管的热膨胀。在与所述内管仅单ー连接至所述进ロ管和所述出口管中的一者相比吋，所述内管向所述进ロ管和所述出口管两者的固定为所述内管提供了增强的机械稳定性。另一方面，所述内管向所述进ロ管和所述出口管两者的这样的固定在热膨胀时会带来问题并且可能引起所述内管中的高热应カ或者可以引起所述内管变形，这是因为外壳借助环境空气的冷却比内管的冷却更加有效。所述补偿元件允许补偿所述内管的较大热膨胀同时保持通过将所述内管固定到所述进ロ管和所述出口管两者而提供的增强的稳定性的优点。
[0026]根据本发明的另一方面，所述进ロ管具有第一纵向轴线并且所述出口管具有第二纵向轴线。所述第一纵向轴线和所述第二纵向轴线彼此平行地布置(但是不重合)。通过将所述进ロ管和所述出口管彼此平行地布置，所述内部进ロ开口和所述内部出口开ロ相对于彼此偏移。所述进ロ管内开口和所述出口管内开ロ之间的偏移允许将所述内管固定到所述进ロ管或者固定到所述出口管，并且同时由于偏移的所述出口管或所述进ロ管，相应地，所述内管的所述自由端布置成与所述出口管或所述进ロ管充分地隔开从而避免机械接触。
[0027]根据本发明的另一方面，所述内管具有螺旋形外部轮廓，所述螺旋形外部轮廓的外径使得所述内管稳固地配合到所述进ロ管和所述出ロ管中。所述螺旋形外部轮廓一方面提供了所述内管在所述进ロ管和所述出口管中的稳固配合。沿着布置在所述进ロ管和所述出ロ管中的所述内管的所述外部轮廓的整个部分建立所述稳固配合。声音的一部分穿过所述螺旋形外部轮廓的“沟槽”传播并且进入所述外壳的所述内部空间(假定所述外部轮廓至少部分地布置在所述进ロ管中)。在离开所述外壳的所述内部空间时，该部分声音沿着所述螺旋形外部轮廓的所述“沟槽”穿过。声音的另一部分穿过所述内管传播。
[0028]根据本发明的另一方面，所述进ロ管和所述出口管由完全延伸穿过所述外壳的连续管形成，所述连续管具有至少ー个用于使声音进入所述外壳的所述内部空间中并离开所述外壳的所述内部空间的开ロ。术语“连续管”是指描述了这样的管，即，该管完全延伸穿过整个外壳，使得所述连续管的一端能连接至所述排气系统的上游排气管并且所述连续管的另一端能连接至所述排气系统的下游排气管。代替具有包括供声音穿过而进入所述外壳的所述内部空间的专用内部进ロ开ロ的进ロ管以及包括供声音穿过而离开所述外壳的所述内部空间的专用内部出口开ロ的出口管，完全延伸穿过所述内部空间的所述连续管包括至少ー个开ロ(在其否则封闭的壁中)，所述至少一个开ロ用于使声音穿过而进入所述内部空部中并离开所述内部空间。所述内管布置在所述连续管中。该实施方式可以赋予消声器相对于在操作中(即，当被安装到汽车的底盘时)发生的振动的良好的稳定性。
[0029]根据本发明的一方面，所述连续管是单个连续管并且包括用于补偿该单个连续管的热膨胀的一体式补偿元件。所述单个连续管是单件(该单件由一个单件制成或者由被焊接在一起以在焊接之后形成单件的两个或多个件制成，或者该单件由诸如钎焊的另ー合适的接合技术被接合)，并且所述单个连续管不具有沿纵向方向的任何柔性接头或分隔件。这可能导致连接至外壳的单个连续管中的热应力，这是因为外壳借助环境空气的冷却(由于外壳的大表面)比延伸穿过外壳的内部的单个连续管的冷却更加有效，该单个连续管具有附加地不暴露于环境空气的小得多的表面，从而单个连续管的热膨胀大于外壳的热膨胀。为了避免单个连续管中的这样的热应力，该单个连续管包括一体式补偿元件，该一体式补偿元件例如可以实现为金属波纹管，其能独立地制成并且被焊接在两个管件之间，从而形成具有一体式补偿元件的单个连续管。[0030]根据本发明的另一方面，所述连续管包括分开的第一管和第二管，并且还包括以可滑动的方式连接所述第一管和所述第二管以形成所述连续管的补偿元件。所述第一管和所述第二管由所述可滑动的补偿元件连接，从而所述连接元件不必与所述单个连续管形成为一体。这样的可滑动的连接元件易于制造。所述补偿元件允许所述第一管和所述第二管相对于彼此进行线性运动，以便补偿所述外壳以及所述第一管和所述第二管的不同热膨胀。
[0031 ] 根据本发明的又另一方面，所述进ロ管、所述出口管或所述连续管(无论哪个都可应用)包括从所述进ロ管、所述出口管或所述连续管的内壁向内延伸的突起。这些突起在所述内壁上周向地分布在不同的角位置处并且向内突出为能固定地安装所述内管的深度。原则上，用于固定地安装内管的突起的形状和数量不受限制但是能被选择为向内管提供固定支撑，从而内管被固定地安装以防止其在使用消声器时振动。例如，可以提供沿着连续外管的内周有角度地隔开120°的三个突起的倍数。有角度地隔开120°的突起的一组三个的三个突起也沿连续管的纵向方向彼此隔开，当与都布置在同一纵向位置的突起的一组三个的三个突起的布置相比时以减小背压。
[0032]根据本发明的又另一方面，所述内管形成与所述外壳的所述内部空间声学上分开的导管，并且具体地所述内管可以构造成使所述导管与所述内部空间气密地分开。术语“声学上分开的”还可以包括这样的情况，即，在所述导管和所述外壳的所述内部空间之间存在非常小的“泄漏”，从而即使废气穿过所述导管，穿过所述导管的废气也可以以非常小的程度(仅百分之几)进入所述外壳中。术语“气密地分开”应被理解不再存在这样的废气“泄漏”的意义。
[0033]当讨论套管构造吋，已经概述了，通常内管可以与外壳的内部空间在声学上分开或者甚至可以与外壳的内部空间气密地分开，或者它可以连接至外壳的内部空间。这两种构造选择是可行的，并且当调谐高通滤波器的截止频率时必须考虑这个选择。
[0034]根据本发明的另一方面，所述进ロ管和所述出口管由完全延伸穿过所述外壳的连续管形成，然而，所述分离壁是布置在所述连续管内从而将该连续管分隔成所述第一声导管和所述第二声导管的横向壁。所述连续管在其壁中一位置处具有至少ー个开ロ，从而允许穿过所述第一声导管传播的声音进入所述外壳的所述内部空间并允许该声音离开所述外壳的所述内部空间。
[0035]该构造方法不是套管构造，而是借助于所述横向壁将ー个连续管(具有或不具有补偿元件)分隔成两个部分。该构造方法具有数量減少的単独部件，这是因为它不再具有内管而是提供与所述外壳的所述内部空间在声学上分开的导管。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]本发明的进ー步的有利方面參照示意图从根据本发明的消声器的实施方式的下面描述中变得清楚，附图中:
[0037]图1示出了根据本发明的消声器的第一实施方式；
[0038]图2示出了根据本发明的消声器的实施方式，其中内管仅固定到进ロ管；
[0039]图3示出了根据本发明的消声器的实施方式，其中内管具有弯曲部；
[0040]图4示出了根据本发明的消声器的实施方式，其中内管具有不同的弯曲部；[0041]图5示出了根据本发明的消声器的实施方式，其中内管固定到进ロ管并且固定到出口管，并且具有补偿元件；
[0042]图6示出了根据本发明的消声器的实施方式，其中内管具有螺旋形外部轮廓；
[0043]图7示出了根据本发明的消声器的实施方式，其中进ロ管的轴线和出口管的轴线彼此平行地偏移；
[0044]图8示出了根据本发明的消声器的实施方式，其中进ロ管的轴线和出口管的轴线彼此平行地偏移，并且出口管具有弯曲部；
[0045]图9示出了根据本发明的消声器的实施方式，该消声器具有延伸穿过外壳的连续管；
[0046]图10示出了图9的消声器的实施方式的变型，其中连续管具有一体式波纹状补偿元件；
[0047]图11示出了根据本发明的消声器的实施方式，该消声器具有连续管，该连续管包括第一管和第二管以及以可滑动的方式连接该第一管和第二管的补偿元件；
[0048]图12示出了第一管和第二管的可滑动连接的实施方式，所述可滑动连接包括波纹；
[0049]图13示出了第一管和第二管可滑动连接的另ー实施方式，所述可滑动连接包括金属丝网；
[0050]图14示出了内管借助于具有开ロ的挡板在进ロ管(參见图2)中的固定布置的实施方式；
[0051]图15示出了从图14的实施方式的左侧观察的视图；
[0052]图16示出了内管借助于从单个连续管的内壁向内延伸的突起在进ロ管中的固定布置的实施方式；
[0053]图17示出了从图16的实施方式的左侧观察的视图；
[0054]图18示出了内管借助于内管的从其向外延伸的壁中的变形在进ロ管中的固定布置的实施方式；
[0055]图19示出了从图18的实施方式的左侧观察的视图；
[0056]图20示出了连续管和布置在其中的具有半月的形状(D形)的内管的布置的实施方式；
[0057]图21出了连续管和布置在其中的具有双凸形状的内管的布置的实施方式；
[0058]图22示出了根据本发明的消声器的另ー实施方式，该消声器具有连续管和纵向延伸穿过该连续管的内部的横向壁；
[0059]图23示出了根据本发明的消声器的实施方式，该消声器具有外売，该外壳中布置有挡板；以及
[0060]图24示出了根据本发明的消声器的实施方式，该消声器具有外売，该外壳具有圆锥形自支撑端盖。
【具体实施方式】
[0061]图1示出了根据本发明的消声器的实施方式。该消声器包括具有内部空间11的外壳1、进ロ管3、进ロ管内开ロ 31、出口管4、出口管内开ロ 41以及呈内管22的形式的分离壁2，该内管形成声学上与外壳I的内部空间11分开的导管21 (但这不是強制的，如上解释的)。待提及的是，管可以具有除圆形之外的横截面，但圆形横截面从制造的观点来看是优选的。
[0062]消声器通过将进ロ管3连接至上游排气管(未示出)可以形成内燃发动机的排气系统的部件，来自发动机的废气穿过所述上游排气管而进入消声器。废气流过进ロ管3并且废气流的一部分穿过进ロ管内开ロ 31 (用于声音的第一声导管581)进入外壳I的内部空间11，而废气流的另一部分流过内管22 (用于声音的第二声导管21)。为了离开内部空间11，废气穿过出口管内开ロ 41流入连接至下游排气管的出口管4中，并且从所述下游排气管进ー步朝向排气系统的端管流动。沿着第一声导管在废气中传播的那部分声音以现有技术中众所周知的方式在外壳I的内部空间11中在声学上被衰减。为了衰减声音，外壳I的尺寸和形状能适于提供这样的内部空间11，在该内部空间中，穿过废气传播的声音以得到衰减的方式干渉。在外壳I的内部空间11中能布置附加的声衰减元件(图1中未示出)，例如，可以设置有或可以不设置有吸声覆盖层的挡板或其他元件。内管22以第一插入长度b延伸到进ロ管3中并且以第二插入长度c延伸到出ロ管4中。穿过内管22的内部，也就是说沿着第二声导管21传播的声音在声学上与内部空间11分开，这是因为声音在布置于内部空间11的下游的位置处离开内管22，从而绕过内部空间11。为了防止穿过内管22传播的声音进入内部空间11，内管22具有气密壁，使得第二声导管21与外壳I的内部空间11气密地分开。已沿着第一声导管581传递并且穿过内部空间11的那部分声音与已沿着第ニ声导管21传递的那部分声音在出ロ管4内再次会合。
[0063]外壳I的内部空间11、进ロ管3、出口管4、内管22的尺寸以及内管22在进ロ管3中的插入长度b和内管22在出ロ管4中的插入长度c被选择为使得消声器总体上充当具有期望的截止频率的高通滤波器。该截止频率被选择为使得允许较高发动机阶次总体上穿过消声器。因为已知较高发动机阶次对于运动声音特征是重要的，因此它们被保持在从消声器的排气系统下游发出的声音中。
[0064]以这样的方式，通过使内管22 (或更一般地说分离壁2)延伸穿过外壳I的内部空间并且仍将较高发动机阶次保持在由排气系统发出的声音中以获得运动声音特征来形成紧凑的消声器。同时，紧凑的消声器制造容易且比较便宜。
[0065]图2示出了根据本发明的消声器的另ー实施方式。在图2所示的实施方式中，出ロ管4具有比进ロ管3大的横截面。在操作中，安装到汽车的底盘上且包括其部件的排气系统容易受到机械振动(由发动机的振动以及由汽车的运动引起机械振动)的影响。为了防止来自内管22撞在进ロ管3或出口管4上的咔嗒噪声(rattling noise),内管22例如借助于紧固件32固定到进ロ管3，从而使内管22不可能撞在进ロ管3上。然而，内管22的另一端是自由端，从而意味着它不连接至出口管4。这是有利的，因为在内管22发生热膨胀的情况下，这些热膨胀不受设置在内管的两端处的固定件的阻碍。另ー方面，必须防止内管22的自由端可能撞在出ロ管4上。为此，出ロ管4具有较大的横截面，该横截面被选择为使得在操作中发生的典型振动不会导致内管22撞在出ロ管4上。不言而喻，对于其中内管22仅固定到进ロ管3的该实施方式以及对于本文所述的所有其它实施方式，内管22也可以仅固定到出ロ管4并且所建议的相应的措施可类似地应用。
[0066]图3和图4中示出了根据本发明的消声器的另外的实施方式，其中，内管22的一端固定到进ロ管3并且内管22的另一端是自由端。在这两个实施方式中，内管22都包括弯曲部23。在图3所示的实施方式中，与内管22的平行延伸的上游部和下游部的长度相比，内管22仅短的长度部分弯曲。与此相反，在图4所示的实施方式中，内管22的大部分弯曲。这两个实施方式都仅描述了弯曲部看起来像什么，这意味着可以改变弯曲部以满足例如由其中出口管4相对于外壳且相对于进ロ管3布置的位置强加的其他要求。
[0067]图5示出了根据本发明的消声器的实施方式，该消声器包括内管22，该内管固定到进ロ管3并且还固定到出ロ管4。显然，内管22向进ロ管3和出ロ管4的固定对于防止内管22撞在进ロ管3和出口管4是有利的。另ー方面，在热膨胀吋，比较热的内管22比比较冷的进ロ管3或出口管4膨胀到更大的程度，该进ロ管或出口管连接至具有大表面的外壳I，该大表面暴露于环境空气并且由环境空气冷却。为了避免内管22中过量的热应カ或为了防止内管22破裂，内管22包括两个内管件220和221，这两个内管件由补偿元件24彼此接合，该补偿元件允许在热膨胀期间在长度上进行补偿。
[0068]内管22向进ロ管3的固定(图2、图3和图4所示的实施方式)、或者内管22向出ロ管4的固定、或者内管22向进ロ管3和出口管4两者的固定能通过任何合适的固定技术(诸如焊接、钎焊)或者通过现有技术中已知的任何机械锁定技术(例如形状锁合接头)来执行。
[0069]返回到图5，补偿元件24被实现为“滑动接头”，从而意味着其中一个内管件(例如内管件220)能相对于另一内管件221沿轴向方向移动。然而，同时，保持了第二声导管21(參见图1)与外壳I的内部空间11的声分尚。
[0070]虽然不被详述，但是图12和图13分别示出了这种滑动接头如何能实现的两个实施方式。尽管它们在图12和13中结合完全延伸穿过外壳的内部空间的管而被示出，但是它们同样地可应用于内管22以及两个内管件220和221。在图12所示的实施方式中，ネト偿元件包括位于管件54的一端处的波纹561，该波纹布置在另一管件55的扩大部56中，以被配合地布置在该扩大部中，而同时能沿纵向方向(轴向方向)在扩大部处移动。然而，在图13所示的实施方式中，补偿元件实现为金属丝网，该金属丝网绕一个管件的端部布置并且布置在该ー个管件的端部和另一管件的扩大部之间。作为另选方案，在内管22是单件内管22的情况下，也能想到波纹管状补偿元件(參见图10)，但波纹管状补偿元件可能制造更
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[0071]图6示出了根据本发明的消声器的另ー实施方式，其中，内管22具有螺旋形外部轮廓28。另外，在该实施方式中，出口管4包括由如上已述的滑动接头彼此连接的两个出口管件400和401。内管22延伸到进ロ管3以及出口管件400中，其中外部轮廓28的直径使得内管22的螺旋形外部轮廓28稳固地配合到进ロ管3和出ロ管件400中。位于出ロ管件400和401的连接部处的滑动接头用于补偿不同的热膨胀，如在以上已经解释的。
[0072]废气以及与其一起的声音通常沿着两个不同的声导管传播。第一声导管包括沿着内管22的外表面成螺旋形延伸的螺旋通道25，该螺旋导管由螺旋形外部轮廓28的“沟槽”形成。然后，沿着该第一声导管传播的声音进入外壳I的内部空间11并且继续沿着由布置在出ロ管件401中的内管22的螺旋形外部轮廓28的“沟槽”形成的螺旋通道25传播。一旦声音离开螺旋形通道25，它就进一步穿过出ロ管件401和400传播。
[0073]第二声导管由内管22的内部形成。该导管与前述第一声导管声学上分离并且绕过外壳I的内部空间U。当声音离开内管22吋，它与已经穿过螺旋形外部轮廓28的“沟槽”传播的声音会合，然后声音进ー步穿过外部的出ロ管件401和400传播。再次，消声器总体上形成具有期望的截止频率的高通滤波器。
[0074]图7和图8示出了根据本发明的消声器的另外的实施方式。在这两个实施方式中，进ロ管的纵向轴线和出口管的纵向轴线以一定偏差彼此平行地(但是不会重合)布置。如图7中能看到的，进ロ管3具有第一纵向轴线A-A并且出ロ管4具有第二纵向轴线B-B。进ロ管3和出口管4相对于彼此布置成使得第一纵向轴线A-A和第二纵向轴线B-B彼此平行地布置且在轴线A-A和B-B之间具有偏差d。在图8的实施方式中，内管22包括弯曲部，然而在图7的实施方式中内管是直管而没有任何弯曲部。这些是分别考虑到关于进ロ管3和出ロ管4的位置的要求的实施方式，并且同吋，内管布置成使得避免了咔嗒噪声。
[0075]图9、图10和图11示出了根据本发明的消声器的实施方式，该消声器包括连续管5(进ロ管和出口管由该连续管5形成)，该连续管完全延伸穿过外壳I的内部空间11，然而，连续管5设置有一个或多个开ロ 51，这些开ロ允许穿过连续管5的声音离开连续管5并且穿过开ロ 51而进入外壳I的内部空间11，并且这些开ロ允许声音离开外壳I的内部空间11并重新进入连续管5。内管22布置在连续管5中并且表示限定声学上绕过外壳I的内部空间的第二声导管的旁路导管。
[0076]图9和图10是其中连续管5是单个连续管52的实施方式，并且图10中在单个连续管52中附加地设置有一体式补偿元件以补偿长度上的热膨胀。补偿元件53具有形成在单个连续管52的壁中的波纹状部53的形式。虽然能容易地看到图9所示的单个连续管52能由一个单件制成，但是它也能由ー个以上的单个件制成，这些单个件被焊接在一起(或者它们由任何其他合适的接合技术(例如通过钎焊)接合在一起)以形成单个连续管。关于图10并如以上已进ー步讨论的，补偿元件53能単独地制造并且能被焊接到两个管部从而形成具有一体式补偿元件的单个连续管。
[0077]在图11所示的实施方式中，连续管5包括单独的第一管54和单独的第二管55，这两个管由补偿元件56以可滑动的方式连接，该补偿元件允许补偿长度上的热膨胀并且同时不允许声音进入外壳I的内部空间U。然而，如上已经解释的，声分离不是強制的，从而在第一管55和第二管56的滑动连接部处，可以存在向外壳I的内部空间11中的期望声泄漏。
[0078]在图12的实施方式中，补偿元件56包括形成在第一管54的端部中的波纹561，该波纹561布置在第二管55的扩大部中。
[0079]在图13所示的实施方式中，补偿元件56包括金属丝网562，该金属丝网布置成围绕第一管54的端部并且布置在该第一管54的端部和第二管55的扩大部之间。关于可滑动连接，也參照以上结合内管22进行的描述。
[0080]在图14和图15中，示出了内管22在进ロ管3中的固定布置的实施方式。如能看到的，设置了挡板6 (类似于盘)，该挡板包括新月形开ロ 61。挡板6支撑内管22使得该内管被固定地布置。声音的一部分可以沿着第一声导管穿过开ロ 61传播以进入消声器的外壳的内部空间(未示出)中，并且声音的另一部分沿着第二声导管，即，穿过内管22传播，并且该声音的另一部分绕过消声器的外壳的内部空间，如这在上面已经详细地描述的。
[0081]在图16和图17中，示出了内管22在进ロ管3中的固定布置的另ー实施方式。如能看到的，在该实施方式中，进ロ管3包括突起39，这些突起从进ロ管3的内壁37向内突出一深度e。如在图17中能最佳看到的，三个这样的突起可以从进ロ管3的内壁突出，这三个突起相对于彼此以120°的偏移周向分布在不同的角位置处，并且附加地沿着进ロ管3布置在不同的纵向位置(从而图16中仅可见一个这样的突起39)，但ー个突起在固定(例如，通过焊接或钎焊)到内管22的外壁的情况下也是可以的。相对于彼此附加地纵向偏移的120°角移位的突起39为内管22提供了稳定的支撑并且同时当与都布置在相同的纵向位置(但这也是可能的)的突起39的布置相比时减小了背压。
[0082]在图18和图19中，示出了内管22固定在进ロ管3中的固定布置。在该实施方式中，ー个或更多个突起29 (实现为内管22的壁中的变形)从进ロ管3向外延伸到进ロ管3的内壁37。可以设置三个这样的突起，这三个突起不仅角移位120°，而且可以附加地相对于彼此纵向偏移地布置，如结合图16和图17的实施方式已经解释的。然而，仅ー个这样的突起也是可以的，然而，这样的突起然后必须被固定(例如通过焊接或钎焊)到进ロ管3的内壁37。
[0083]内管22的这种固定不限于内管22向进ロ管3的内壁37的固定，而是也可适用于内管22向出ロ管4的固定。而且，它可适用于内管22向完全延伸穿过外壳的内部空间的连续管5的固定。
[0084]图20示出了连续管5和布置在其中的内管22的布置的实施方式的剖视图，该内管具有半月的形状(D形)。在该实施方式中，内管22不必被焊接或钎焊以被连接至连续管5的内壁，而是可以借助于形状锁合元件(例如借助于接合到相应的凹部中的凹座(dimple))来形成该连接。
[0085]图21示出了连续管5和布置在其中的内管22的布置的实施方式，该内管具有双凸形状。内管22也不必被焊接或钎焊以被连接到连续管5的内壁，而是可以借助于形状锁合元件来形成该连接。
[0086]图22示出了根据本发明的消声器的另ー构造方法，该消声器具有完全延伸穿过外壳I的连续管5以及一分离壁,所述分离壁由布置在连续管5内的横向壁58形成,从而将该连续管5分隔成第一声导管581和第二声导管21。在图22中，第一声导管和第二声导管被显示为上导管21 (第二声导管)和下导管581 (第一声导管)。上导管21由连续外管5的封闭壁并且由封闭的分离壁58定界，该分离壁从连续管5的ー个内壁横向地延伸到连续管的相对布置的内壁，从而穿过上导管21的声音在声学上绕过外壳I的内部空间11。然而，下导管581由横向壁58以及由连续管5的壁的存在一个或多个开ロ 51的部分定界。开ロ 51连通至外壳I的内部空间11，从而声音可以穿过开ロ 51而进入外壳I的内部空间11中并且可以穿过这些开ロ再次离开内部空间11。第一声导管581和第二声导管21借助横向壁58在声学上彼此分开。补偿元件56补偿长度上的热膨胀，如这已在上面详细地描述了。
[0087]图23示出了根据本发明的消声器的实施方式，该消声器中布置有带挡板12的外壳以分别支撑进ロ管3和出口管4。这总体上为消声器提供了附加的稳定性并且向进ロ管3以及在外壳I和相应的进ロ管3、出口管4之间提供了附加的稳定性。当然，挡板12优选地还用作声衰减元件以衰减穿过外壳I的内部空间11传播的声音。
[0088]图24示出了根据本发明的消声器的实施方式，该消声器具有带圆锥形自支撑端盖13的外壳I。圆锥形端盖13提供了更好的机械稳定性，从而不必提供像前面描述的挡板之类的附加的稳定性増加元件。
[0089]借助附图已描述了本发明的实施方式和方面。然而，在没有脱离本发明所涵盖的一般教导的情况下可以对这些实施方式进行各种修改和改变。具体地，可以想到不同实施方式的组合特征，只要这样的特征组合不矛盾即可。因此，本发明不应被理解为局限于所述的实施方式，而是由所附的权利要求来限定保护范围。
【权利要求】
1.一种用于内燃发动机的排气系统的消声器，所述消声器包括: 具有内部空间(11)的外壳(I); 用于使声音进入所述消声器的进ロ管(3 ；5)； 用于使声音离开所述消声器的出口管(4 ; 5 );以及 分离壁(2，22 ;58)，所述分离壁布置成从所述进ロ管(3 ；5)延伸到所述出口管(4 ；5)并且以如下方式实施，即，限定延伸穿过所述外壳(I)的第一声导管(581)和第二声导管(21)，以允许沿着所述第一声导管(581)传播的声音进入所述外壳(I)的所述内部空间(11)，此后再次离开所述外壳(I)的所述内部空间(11)，并且允许沿着所述第二声导管(21)传播的声音在声学上绕过所述外壳(I)的所述内部空间(11)， 其中，包括所述外壳的所述内部空间、所述进ロ管、所述出口管和所述分离壁的所述消声器的尺寸和形状确定为形成截止频率在200Hz至800Hz的范围内的高通滤波器。
2.根据权利要求1所述的消声器，其中，所述进ロ管(3)具有进ロ管内开ロ(31)，用于使沿着所述第一声导管(581)传播的声音进入所述外壳(I)的所述内部空间(11)，并且所述出口管(4)具有出口管内开ロ(41)，声音能穿过所述出口管内开ロ离开所述外壳(I)的所述内部空间(11);并且所述分离壁包括内管(22)，所述内管布置成至少从所述进ロ管内开ロ(31)延伸到所述出ロ管内开ロ(41)。
3.根据权利要求2所述 的消声器，其中，所述内管(22)具有这样的总长(a)，即，使得所述内管(22)穿过所述进ロ管内开ロ(31)以第一插入长度(b)延伸到所述进ロ管(3)中并且穿过所述出口管内开ロ(41)以第二插入长度(c)延伸到所述出口管(4)中。
4.根据权利要求3所述的消声器，其中，所述内管(22)仅固定到所述进ロ管(3)或者仅固定到所述出口管(4)，并且未固定有所述内管(22)的所述出口管(4)或者所述进ロ管(3 )具有比固定有所述内管(22 )的所述进ロ管(3 )或所述出口管(4 )的横截面尺寸大的横截面尺寸。
5.根据权利要求3或4所述的消声器，其中，所述内管(22)仅固定到所述进ロ管(3)或仅固定到所述出口管(4)，所述内管(22)包括弯曲部(23)，所述弯曲部朝着未固定有所述内管(22)的所述出口管内开ロ(41)的中心或者朝着未固定有所述内管(22)的所述进ロ管内开ロ(31)的中心弯曲。
6.根据权利要求3所述的消声器，其中，所述内管(22)固定到所述进ロ管(3)和所述出口管(4)两者，并且所述内管(22)包括补偿元件(24)，所述补偿元件用于补偿固定到所述进ロ管(3)并且固定到所述出ロ管(4)的所述内管(22)的热膨胀。
7.根据权利要求2至6中的任一项所述的消声器，其中，所述进ロ管(3)具有第一纵向轴线(A-A)并且所述出口管(4)具有第二纵向轴线(B-B)，并且所述第一纵向轴线(A-A)和所述第二纵向轴线(B-B)彼此平行地布置。
8.根据权利要求3所述的消声器，其中，所述内管(22)具有螺旋形外部轮廓(28)，所述螺旋形外部轮廓的外径使得所述内管(22)稳固地配合到所述进ロ管(3)和所述出口管(4)中，所述螺旋形外部轮廓(28 )具有螺旋通道(25 )，用于使声音穿过其传播而进入所述外壳(I)的所述内部空间(11)并从所述外壳(I)的所述内部空间(11)离开。
9.根据权利要求2所述的消声器，其中，所述进ロ管和所述出口管由完全延伸穿过所述外壳(I)的连续管(5)形成，所述连续管具有至少ー个用于使声音进入所述外壳(I)的所述内部空间(11)中并离开所述外壳(I)的所述内部空间(11)的开ロ(51)，并且所述内管(22)布置在所述连续管(5)中。
10.根据权利要求9所述的消声器，其中，所述连续管(5)是单个连续管并且包括用于补偿该单个连续管(52 )的热膨胀的一体式补偿元件(53 )。
11.根据权利要求9所述的消声器，其中，所述连续管(5)包括分开的第一管(54)和第二管(55)以及以可滑动的方式连接该第一管(54)和该第二管(55)以形成所述连续管(5)的补偿元件(56)。
12.根据权利要求2至11中的任一项所述的消声器，其中，所述进ロ管(3)、所述出口管(4)或所述连续管(5)包括从所述进ロ管(3)、所述出口管(4)或所述连续管(5)的内壁(57)向内延伸的突起(59)，这些突起(59)在相应的管(3，4，5)的内壁(57)上周向分布在不同的角位置处并且向内突出使得固定地安装所述内管(22)的深度(e)。
13.根据权利要求2至12中的任一项所述的消声器，其中，所述内管(22)形成所述第二声导管，所述第二声导管在声学上与所述外壳(I)的所述内部空间(11)分开。
14.根据权利要求13所述的消声器，其中，所述内管(22)构造成使所述第二声导管与所述外壳(I)的所述内部空间(11)气密地分开。
15.根据权利要求1所述的消声器，其中，所述进ロ管和所述出口管由完全延伸穿过所述外壳(I)的连续管(5)形成，此外所述分离壁是横向壁(58)，所述横向壁布置在所述连续管(5)内从而将所述连续管(5)分隔成所述第一声导管(581)和所述第二声导管(21)，并且所述连续管(5)在其壁中一位置处具有至少ー个开ロ(51)，从而允许穿过所述第一声导管(581)传播的声音进入所述外·壳(I)的所述内部空间(11)并允许该声音离开所述外壳(I)的所述内部空间(11)。
【文档编号】F01N13/18GK103590883SQ201310351182
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月13日 优先权日:2012年8月16日
【发明者】S·达斯, M·门藤斯, F·多格 申请人:斯坎比亚控股塞浦路斯有限公司