一种可调的消音结构及其应用和使用方法与流程

本发明涉及汽车消声器领域，尤其涉及一种可用于汽车、蒸汽机械、内燃机械等排气系统的消声器内可调节的消音结构。

背景技术：

过去十余年，我国经济高速发展，国民购买力提升，以私家车为主的乘用车逐渐成为汽车市场消费主力，根据公安部统计，截至2016年末我国汽车驾驶人数已达3.1亿人，以个人名义登记的私家车达到1.46亿辆，乘用车市场前景广阔。

随着汽车需求的增加，人们对汽车驾驶体验和乘坐的舒适性要求不断提高。噪声和振动是影响驾驶体验和乘坐舒适性的重要因素，而发动机的排气噪声是造成汽车噪声的最主要原因。汽车排气系统主要由排气歧管、前管、转换器、中管、消声器和尾管等组成。设计研究高消声性能、低压力损失的排气系统是目前降低汽车噪声的重要课题。

作为降低和控制汽车排气噪声的一种有效途径，消音管在汽车发动机排气系统中得到了广泛的应用，其主要形式是在管壁上打若干孔，来达到降低发动机噪声的目的，在排气系统中，开孔式消音管结构是一种最常见且实用有效的消音结构，对于降低整车噪声，保证整车声学品质具有重要的作用。但传统开孔式消音管对应消除的频率段单一，由此产生了两个问题：1.为调整整车声品质，需要制备大量规格不一样的样件；2.要达到不同声品质，要用很多不同规格的样件进行调试。另外，传统的消声器往往为了降低排气噪声添加了吸声材料，从而导致排气阻力增加，排气背压提高，影响力发动机的动力性和经济性。

因此，为满足市场对整车声学品质的不同需求，在保证排气系统背压不受影响的前提下，研制可调节的、消声量高、功率损失小、不影响排气背压的消声器便成为降低汽车噪声、提升驾乘体验的重要措施。

技术实现要素：

为此，需要提供一种可调的消音结构，来解决传统排气系统中消音管需大量调试和制样的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种可调的消音结构，包括内管和外管，所述外管套装在所述内管外部，所述内管外壁与外管内壁相贴合，所述内管的侧壁上设置有第一通孔，所述外管的侧壁上设置有第二通孔，所述第一通孔在所述内管侧壁上的排布方式与所述第二通孔在所述外管侧壁上的排布方式相同，所述外管与内管能够相对移动，使所述第二通孔和第一通孔相导通形成导通面积可变的消音孔。

所述可调的消音结构能起宽频消音作用的原理在于，当气流经过时，保持气流流入或流出的口面积不变，通过所述内管和外管的相对移动，而用很多导通面积可变的消音孔来代替，气流噪声的频谱就会随着消音孔导通面积的变化移向高频，使频谱中的可听声成分明显降低，从而减少对人和环境的干扰，提升整车和排气系统声学品质。所述内管外壁与外管内壁相贴合的设计，使得气流的流动模式相对简单，且由于内管外壁与外管内壁间不加设吸声材料，不会增加排气系统背压。

第一通孔和第二通孔在所述内管和外管的侧壁上的排布方式可以影响调音的效率，若排布方式不同，则不管通过径向旋转还是通过轴向滑动，会出现第一通孔和第二通孔不导通的部分，而这不导通的部分对于改进整车和排气系统的声学品质而言非但没有作用，而且浪费调音和制样的人力和时间成本。第一通孔在所述内管的侧壁上的排布方式与所述第二通孔在所述外管的侧壁上的排布方式相同，可以在应用所述可调的消音结构给排气系统降低噪声时，通过内管或外管的径向旋转或轴向滑动最快捷高效地调整消音孔的导通面积，使得整车和排气系统声学品质处于最佳的音频范围，简化调试的步骤。

进一步地，所述外管或内管能够沿所述外管与内管径向旋转或沿所述外管与内管轴向滑动。

由于所述可调的消音结构在应用时是通过所述内管和外管的相对移动，从而调节所述消音孔的面积来调试整车和排气系统的声学品质，因此，内管与外管的运动只要能够使所述的第一通孔和第二通孔形成一定导通面积的消音孔即可。因此，对于内管和外管套装的结构，可通过内管或外管沿所述外管与内管径向旋转或沿所述外管与内管轴向滑动来实现这一功能。

进一步地，所述第一通孔和所述第二通孔为大小相同的腰形孔、椭圆形孔、长方形孔、圆形孔或正方形孔。

要使所述第一通孔和第二通孔形成一定大小范围的消音孔，第一通孔和第二通孔的形状可以是包括腰形、长方形、圆形、方形、菱形、椭圆形、无规则形状等在内的各种形状，但只有当第一通孔和第二通孔为相同形状、相同大小的通孔时，在内管或外管沿所述外管与内管径向旋转或沿所述外管与内管轴向滑动时，消音孔的大小及形状的一致性对整车和排气系统降低噪声的效果最好，故此，第一通孔和第二通孔为相同大小的形状。为使所述消音孔可调节的孔径范围更广，优选地，所述第一通孔和第二通孔的形状为腰形孔、椭圆形孔、圆形孔、长方形孔或正方形孔。

进一步地，所述内管或外管的一端为排气端，所述内管或外管的另一端为进气端。

所述可调的消音结构应能使气体在其中运动，且气流在运动过程中，通过所述结构导通面积可变的消音孔实现宽频消声目的。因此，将所述消音结构安装在消声器中时，所述内管或者外管的一端作为排气端，可用于与消声器的尾管排气口相通连接，也可设置在消声器中的某一腔室用于使气体排出，所述内管或者外管的另一端作为进气端，可用于与消声器的进气口相通连接，也可设置在消声器中的某一腔室用于让气体进入所述可调的消音结构。

进一步地，所述内管和外管壳体截面的形状为圆形、椭圆形、长方形、菱形或正方形。

内管和外管壳体的截面形状为圆形、椭圆形、长方形、菱形或正方形都可以，但为了便于后期将此消音结构安装在消声器腔体中，以及使内管或外管的一端能够与消声器腔体的进气口或排气口相适配，优选地，内管和外管壳体截面的形状为圆形或椭圆形。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：上述技术方案可调的消音结构采用所述外管套装在内管外部构成，通过所述外管与内管的径向或轴向相对移动，使所述外管与内管上的所述第二通孔与第一通孔相导通形成所述导通面积可变的消音孔，极大方便了调音制样的工序和操作，而且，由于所述可调的消音结构中不含吸声材料，不会影响排气系统背压。

进一步地，本技术方案还提供了一种消声器，所述消声器包含所述可调的消音结构。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：所述可调的消音结构在消声器的应用，可减少消音调试和消音器制样投入的人力、物力和时间，减少了机器排气系统消音设备的调试和制样的周期和成本，提高了排气系统和整车声学品质。

进一步地，本技术方案还提供了一种可调的消音结构在消声器中的使用方法，包括以下步骤：

连接可调的消音结构与消声器，所述消音结构为权利要求1～5中任一项所述的消音结构；

启动发动机；

移动所述消音结构的内管或外管、采集声频数据；

给出所述消音结构导通面积变化时的声学品质数据；

确定消音孔大小、固定所述消音结构的内管和外管。

进一步地，在移动所述消音结构的内管或外管、采集声频数据前，还包括将发动机转速调整至怠速、中速和高速。

内燃机、发动机、汽车等动力机械在使用时，消音效果的好坏必须覆盖使用的全过程，即怠速、加速至中速及继续加速至高速状态，在上述三个不同状态下，调节所述消音结构中消音孔导通面积的大小，采集对应的声学品质数据，得出不同状态下的评价结果。

进一步地，将所述消音结构与消声器进行连接时，根据所述消声器腔体大小设置1根以上所述可调的消音结构。

为了得到最佳的声学品质，可根据消声器腔体的大小，设置1根以上所述可调消音结构在排气系统消声器腔体中，设置时可采用并联和串联方式。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：所述可调的消音结构生产工艺简单，将其设置于消声器中的合适位置，在发动机处于不同转速状态下，调节所述可调的消音结构中消音孔导通面积大小，采集对应的声频数据并给出声学品质评价结果，将声学品质评价结果佳的消音孔导通面积大小和所述内管、外管位置固定下来。因此，所述可调的消音结构对于各种动力机械、各类车型的适应性更广，不用经过反复制样，与传统消音管或消音筒降噪调试和产品试制工序相比，节省了大量人力物力和时间成本。

附图说明

图1为本实施例一种消音孔为腰形孔的可调的消音结构内管主视图；

图2为本实施例一种消音孔为腰形孔的可调的消音结构内管立体图；

图3为本实施例一种消音孔为腰形孔的可调的消音结构外管主视图；

图4为本实施例一种消音孔为腰形孔的可调的消音结构外管立体图；

图5为本实施例一种消音孔为腰形孔的可调的消音结构主视图；

图6为本实施例一种消音孔为腰形孔的可调的消音结构立体图；

图7为本实施例一种消音孔为长方形孔的可调的消音结构主视图；

图8为本实施例一种消音孔为长方形孔的可调的消音结构立体图；

图9为本实施例一种消音孔为圆形孔的可调的消音结构主视图；

图10为本实施例一种消音孔为圆形孔的可调的消音结构立体图；

图11为本实施例一种消音孔为正方形的可调的消音结构主视图；

图12为本实施例一种消音孔为正方孔的可调的消音结构立体图；

图13为本实施例一种可调的消音结构连接在消声器中的主视图。

附图标记说明：

1、内管；

10、第一通孔；

2、外管；

20、第二通孔；

3、消音孔；

4、通气口；

5、消声器腔体；

51、消声器第一腔室；

52、消声器第二腔室。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

实施例一

请参阅图1至图6，本发明提供一种可调的消音结构，涉及消声器领域，尤其涉及一种可用于汽车、蒸汽机械、内燃机械等排气系统可调节的消音结构。该结构包括内管1和外管2，所述外管2套装在内管1的外部，外管的内壁与内管的外壁相贴合，外管和内管的壳体截面形状均为椭圆形，外管的壳体轴向长度小于内管，所述内管1的侧壁上设置有第一通孔10，外管2的侧壁上设置有第二通孔20，所述外管与内管能够相对移动，使所述第二通孔20和第一通孔10相导通形成导通面积可变的消音孔3。

所述第一通孔10和所述第二通孔20均是半径为4mm、长为11mm的腰形孔，为实现消音孔导通面积可变的目的，外管2沿内管1相对移动，具体地，由螺栓推动外管沿内管轴向左右移动。所述第一通孔10和第二通孔20的排布方式均为一一对齐的4行8列共32个腰形孔。

实施例二

参阅图7、图8，与实施例一不同的是，外管和内管的壳体截面形状均为圆形，所述第一通孔10和所述第二通孔20均是长12mm、宽5mm的长方形孔，为形成导通面积可调节的消音孔3，内管1和外管2的相对移动的方式为沿所述外管与内管径向旋转运动。在内管1和外管2上的所述第一通孔10和第二通孔20的排布方式均为交错排布的6行10列共60个长方形孔。

实施例三

参阅图9、图10，与实施例一、二不同的是，外管和内管的壳体截面形状均为菱形，所述第一通孔10和所述第二通孔20均为半径8mm、6mm、4mm的圆形孔组，为形成导通面积可调节的消音孔3，外管沿所述外管与内管轴向移动。在内管1和外管2上的所述第一通孔10和第二通孔20的排布方式均为等间距排布的3行6列共18个圆形孔组。

实施例四

参阅图11、图12，与实施例一至实施例三不同的是，所述外管和内管的壳体截面形状为长方形，所述第一通孔10和所述第二通孔20均是边长为7mm的正方形孔为形成导通面积可调节的消音孔3，外管沿所述外管与内管轴向移动。在内管1和外管2上的所述第一通孔10和第二通孔20的排布方式均为等间距排布的4行8列共32个正方形孔。

在其他不同的实施例中，所述外管和内管的壳体截面形状还可以是正方形或其他形状。为满足不同车型的声学品质需求，在消声器内可安装1个以上所述可调的消音结构。

应用实施例一

参阅图13，将实施例一中所述可调的消音结构用于普通家用轿车的排气系统，首先，在应用所述可调的消音结构调整整车和排气系统声学品质时，将4个相同的消音结构设置于消声器腔体5中。将消音结构安装于消声器腔体5中时，第一消音结构内管1的一端口与消声器尾管排气口相通连接，第一消音结构设置在消声器第二腔室52中，其内管1的另一端口与第二消音结构接通，第二消音结构设置在消声器第一腔室51中，其内管1的一端口用于接收从消声器第二腔室52经过通气口4流入消声器第一腔室51中的进气，第四消音结构设置在消声器第一腔室51中，其内管1的另一端口与消声器的进气口接通，其内管1的一端口第三消音结构接通，第三消音结构设置在消声器第二腔室52中，其内管1的一端口用于将流入第四消音结构和第三消音结构的气体排入消声器的第二腔室52。将汽车置于全消声室或半消声室；点火，启动发动机；将所述可调的消音结构的外管沿内管1和外管2的轴向左右移动以调节所述消音孔3导通面积的大小，并采集所述消音孔3不同导通面积大小时对应的主观评价和声学品质数据；确定最佳声学品质时的消音孔导通面积大小，并用焊接方式固定所述可调的消音结构及其在消声器中的位置。

应用实施例二

不同于应用实施例一，将实施例二中所述可调的消音结构用于营运用轿车的排气系统，在消声器的腔体中设置两个所述可调的消音结构，得到的调节的消音孔导通面积变化对应的声学品质数据，确定最佳声学品质时的消音孔导通面积大小，并用螺栓固定方式固定所述可调的消音结构及其在消声器中的位置。

应用实施例三

不同于应用实施例一和二，将实施例三中所述可调的消音结构用于轮船的排气系统，在消声器的腔体中设置三个所述可调的消音结构，得到调节的消音孔导通面积变化对应的声学品质数据，确定最佳声学品质时的消音孔导通面积大小，并用激光焊接方式固定所述可调的消音结构及其在消声器中的位置。

应用实施例四

不同于应用实施例一、二和三，将实施例四中所述可调的消音结构用于专业级赛车的排气系统，在消声器的腔体中设置一个所述可调的消音结构，得到调节的消音孔导通面积变化对应的声学品质数据，确定最佳声学品质时的消音孔导通面积大小，并用点焊方式固定所述可调的消音结构及其在消声器中的位置。

上述技术方案设计了排气系统中的一种可调节的消音结构，通过移动内管或外管调整消音孔大小，根据不同车型的声学品质需要调节消音频率范围，大大增加了可消音频率的覆盖范围。相较于传统为了满足整车和排气系统的声学品质，付出大量调试和制样的工作，该消音结构结构简单，调音步骤简便，有效提高整车和排气系统声品质，且不增加排气背压，可广泛应用于汽车、蒸汽机械、内燃机械等各类需提升声学品质的设备中。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。