用于车辆消声器的排气节流管的制作方法

本公开总体上涉及一种车辆排气系统，并且更具体地，涉及入口管与消声器之间的连接。

背景技术：

车辆，特别是那些配备有内燃发动机的车辆，通常包括用于将排气从内燃机引导到期望的出口的排气系统。排气系统可包括连接到歧管或集管的延伸到消声器的一个或多个排气管。消声器通常用作声音衰减装置，被设计来减小发动机产生的声压的响度。通常，消声器从入口管接收排气并通过出口管或尾管排出气体。

主动排气系统可包括消声器，所述消声器包括一个或多个管和一个或多个阀，这些阀可打开或关闭以改变排气的声学特性。

技术实现要素：

根据本公开的一个实施例，提供了一种车辆排气系统。所述排气系统可包括消声器，所述消声器包括壳体、延伸穿过其中的入口管和部分设置在其中的出口管。所述排气系统还可包括节流管，所述节流管可具有插入所述出口管的端部内的渐缩主体，所述渐缩主体设置在挡板与所述壳体的壁之间。所述节流管还可包括从所述渐缩主体扩口的入口部分，所述入口部分被构造成使进入所述出口管的排气的噪音衰减。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种车辆排气系统。所述排气系统可包括消声器，所述消声器包括壳体、延伸穿过其中的入口管和部分设置在所述壳体内的出口管。所述排气系统还可包括漏斗状元件，所述漏斗状元件可包括入口部分、出口部分和在两者之间延伸的扩口部分。所述扩口部分可被构造成减小从所述入口部分流入所述出口管的排气的声压。

根据本公开的又一个实施例，提供了一种车辆消声器组件。所述消声器组件可包括壳体、延伸穿过其中的穿孔入口管、和部分设置在所述壳体内的出口管。所述消声器组件还可包括异径管，所述异径管包括插入所述出口管的端部内的渐缩主体和从所述渐缩主体扩口的入口部分，所述渐缩主体设置在挡板与所述壳体的壁之间，所述入口部分被构造成使进入所述出口管的排气的噪音衰减。

附图说明

图1是示例性排气系统的顶视图。

图2是根据第一实施例的消声器组件的顶视图。

图2A是沿图2中的线2A截取的截面图。

图3是根据第二实施例的消声器组件的顶视图。

图3A是沿图3中的线3A截取的截面图。

图4是根据第三实施例的消声器组件的顶视图。

图4A是沿图4中的线4A截取的截面图。

图5是根据第四实施例的消声器组件的顶视图。

图5A是沿图5中的线5A截取的截面图。

图6是与本公开的多个实施例相关联的相对于第一发动机转速范围的声压的曲线图。

图7是与本公开的多个实施例相关联的相对于第二发动机转速范围的声压的曲线图。

根据要求，本文公开了本发明的详细实施例；但是应理解，所公开的实施例仅示例性地说明本发明，本发明可体现为各种各样的和替代的形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。

车辆排气系统通常采用消声器来减小和控制由发动机的排气产生的声压的响度(以分贝为单位)。消声器包括壳体、入口管(例如管、圆筒、通道)和出口管(例如管、圆筒、通道)。入口管流体地连接到发动机并促进排气流到消声器壳体。尾管的一部分或第一端部设置在壳体内，并且第二端部延伸出消声器。所述消声器还可包括一个或多个挡板或板，这些挡板或板将消声器壳体分成多个(例如，第一和第二)腔室。图2至图5各自示出了两腔消声器壳体。用于主动排气系统的消声器可包括一个或多个阀，所述一个或多个阀能够操作以控制第一腔室与第二腔室之间或通过入口管和出口管的气流。在某些情况下，当排气从消声器壳体流入出口管时，可能发生超负荷工况下的低沉轰鸣声。超负荷工况下的低沉轰鸣声是由出口管的几何形状和消声器壳体的体积产生的亥姆霍兹模式引起的。

亥姆霍兹模式或共振是指空腔中的空气共振现象，例如当空气吹过空瓶顶部产生噪音时。这种共振取决于瓶子的体积、瓶子的颈部长度和颈部的横截面积。当涉及消声器组件时，亥姆霍兹共振取决于出口管的入口部分所在的第一腔室的体积、出口管的直径和入口端(例如，近端)与出口端(例如，远端)之间的距离。

当排气从第一腔室通过出口管行进时，通过阻止排气的声波可减小超负荷工况下的低沉轰鸣声。减小出口管的入口端的直径可增加声阻抗。直径的减小可通过设置在出口管的一部分上的节流孔板来实现。然而，节流孔板突然减小流动面积并导致流动分离，这通常与空气冲击或流动噪音有关。其次，节流孔板通常包括限定锋利边缘(例如，80-90°)的冲压孔。锋利边缘导致排气的湍流，这也与空气冲击或流动噪音有关。最后，通过节流孔板的流动面积的减小增大了排气的流速，从而导致节流孔板之后的压降，这是空气冲击或流动噪音的另一个原因。

为了在抑制或限制空气冲击噪音的同时减轻超负荷工况下的低沉轰鸣声，使用节流管或漏斗状元件来改变排气在进入出口管时的流动(例如压力、加速度、速度等)。节流管可包括渐缩主体，其插入出口管的入口端。渐缩主体的入口部分可从渐缩主体扩口以控制流动并且使排气流动通过出口管时的排气空气冲击或流动噪音的增加最小化。

参考图1，示出了包括两个消声器16的排气组件10。排气组件10包括连接到Y形分流器12的入口管，Y形分流器12连接到两个I形管14。每个I形管14延伸到入口管21，入口管21继续进入消声器16。消声器16可包括一个或多个出口管或尾管18。可主动控制排气组件10(例如，主动排气)。主动控制的排气组件包括由控制器或处理器致动的一个或多个阀。当用户或操作者认为合适时，打开或关闭阀门会改变排气的声音(例如，声压、频率等)。

参考图2和图2A，提供了消声器组件16和节流管26。消声器组件16包括在第一壁18a与第二壁18b之间延伸的壳体17。诸如挡板22的金属隔板或板将壳体17分成第一部分26和第二部分27。诸如亥姆霍兹调谐器23的调谐器设置在壳体17内并延伸穿过挡板22。调谐器23可改变消声器16的声学性能。入口管21从I形管14(图1)延伸穿过第一壁18a、穿过挡板22、并穿过第二壁18b。阀(未示出)可设置在挡板22与第二壁18b之间的入口管21的第二部分27内。或者，阀可设置在尾管18内，使得它在消声器的外部。阀可打开、关闭或旋转到打开位置与关闭位置之间的位置，以改变消声器的声学性能。设置在壳体17的第一部分26内的入口管21的部分包括孔或穿孔24，以允许排气离开入口管21。设置在壳体17的第二部分27内的入口管21的一部分包括孔或穿孔，以在排气离开消声器之前减小空气冲击或流动噪音声压。

消声器组件16还包括出口管20和组装在其中的节流管26。出口管20包括设置在壳体26的第一部分内的第一端部20a和延伸穿过第二壁18b的第二端部20b。出口管20的第一端部20a与消声器16的第一壁18a间隔开距离X1。节流管26组装到出口管20的第一端部20a并插入其内。当排气流过入口管21时，在有或没有上述一个或多个阀关闭或打开的情况下，排气通过孔或穿孔24进入第一部分26。然后排气通过节流管26穿过出口管20从第一端部20a到达第二端部20b。

如上所述，在没有节流管26的情况下，超负荷工况下的低沉轰鸣声或噪音的声压可能是不可接受的。当发动机达到1,000rpm到2,500rpm之间的转速时，超负荷工况噪音尤其明显。

现在具体参考图2A，示出了出口管20和节流管26的局部截面图。节流管26包括扩口部分36，扩口部分36远离出口管20成角度以限定内径D1。扩口部分36从诸如管嘴或渐缩主体30的主体延伸，所述主体包括设置在出口管20内的中间部分34。中间部分34限定内径D2，内径D2小于扩口部分36的内径D1。过渡部分32在中间部分与远端部分28之间延伸。远端部分28限定内径D3，内径D3小于内径D2。节流管直径相对于扩口部分36在中间部分34与远端部分28之间进一步减小。

扩口部分36的内径D1、中间部分34的内径D2与远端部分的内径D3之间直径的减小使整体声级和超负荷工况下的低沉轰鸣声或噪音衰减。减小的直径阻碍声波穿过节流管26进而穿过出口管20。此外，减小直径(例如，D1、D2和D3)会增加管的膨胀体积，从而导致声波反射的增加。增加声波的反射可使声级衰减。当然，节流管26的直径的总体减小导致横截面积的减小。当亥姆霍兹颈部(例如，节流管26)的横截面积减小时，穿过颈部的声波的频率降低。

扩口部分36和渐缩主体30各自被构造成最小化流动噪音或空气冲击噪音。扩口部分36可在排气进入渐缩主体30之前去除或减小排气的流动分离。渐缩主体允许流速逐渐稳定以减小行进气体的湍流。最后，与节流孔板(图1)相比，气体离开节流管时的压力下降更为平缓。

节流管26还可包括从扩口部分36延伸的凸缘38。凸缘38可朝向扩口部分36折回以限定半径R1。凸缘38还可包括连接端部40，该连接端部被形成为在节流管组装到出口管20时抵靠出口管的外部。连接端部40可通过一个或多个焊缝或结构型胶粘剂附接到出口管20。在另一个实施例中，中间部分34和连接端部40可将出口管夹在中间，以通过压配合状态将节流管连接到出口管。

在另一个实施例中，节流管26的主体或管嘴30可具有恒定的直径。更具体地，中间部分和内径D2沿主体的长度延伸。另选地，主体或管嘴可比图2A中所示的主体30进一步渐缩。

在另一个实施例中，节流管26的中间部分34沿出口管20的内壁设置。在该实施例中，节流管26未附接到连接端部40。而是，中间部分34通过一个或多个焊缝或结构型胶粘剂附接到内管。

以下对图3至图5A的讨论描述了附加实施例。附加实施例的一些元件与上述第一实施例相同。这些相同元件具有与第一实施例的元件相同的特征和功能，因此上述的那些元件的描述适用于下面讨论的附加实施例的描述。

参照图3和图3A，提供了根据第二实施例的包括节流管54的消声器组件50。在该实施例中，壳体52比图2中描述的壳体17长。此外，节流管54本身也更长，以提供与通过消声器组件50的排气流相关联的声学特性的附加阶次控制。因为壳体52比壳体17长，所以出口管20的第一端部20a与第一壁18a间隔开距离X2。距离X2大于图2中所示的距离X1。节流管54包括限定内径D3的扩口部分36。扩口部分36包括半径R2并限定内径D3。主体56从扩口部分36延伸到折叠端部60。折叠端部限定在主体56与连接端部62之间延伸的第三半径R3。半径R2和半径R3中的每一个减少从第一部分26运动穿过第二部分27的排气的空气冲击噪音。

参考图4和图4A，提供了根据本发明的第三实施例的包括节流管70的消声器组件68。节流管70可被构造成抵靠出口管20容纳或保持诸如无碱玻璃84的填充材料。当排气流动通过节流管70时，无碱玻璃84可吸收或减弱排气的噪音(例如，空气冲击噪音、超负荷工况噪音等)。节流管70包括入口连接壁72，该入口连接壁沿出口管的内壁设置并邻近出口管的第一端部20a。节流管70还包括入口凸缘部分82，该入口凸缘部分从入口连接壁72延伸到中间壁76。入口连接壁限定直径D1，并且中间壁76限定小于直径D1的直径D2。远端连接壁限定第三直径D3，第三直径D3可约等于直径D1。各种直径D1、D2和D3限定通道。通道的体积在D1与D2之间减小，以在排气进入和运动穿过节流管70时促进排气的受控流动。当排气处于中间壁内时，排气的压力最高。所述压力作用于排气上，使得排气朝向填充材料或无碱玻璃84移动。通道的体积在中间壁与远端壁74之间逐渐增大。当排气运动穿过节流管70并进入出口管20时，这种体积的逐渐增大促进排气的受控流动。同样，流入和流出节流管70的受控流动可降低与消声器组件内的排气流相关联的声压。

中间壁76包括一个或多个孔或穿孔78。排气的声波穿过穿孔78到达无碱玻璃材料84。节流管还包括远端凸缘部分80，该远端凸缘部分从中间部分延伸到远端连接构件74。远端连接构件74和入口连接构件72可通过一个或多个焊缝或结构型胶粘剂附接到出口管20。

参照图5和图5A，提供了包括根据本公开的第四实施例的节流管102的消声器组件100。节流管102包括限定直径D1的入口壁104和限定小于直径D1的第二直径D2的出口壁108。入口壁104通过半径R4连接到连接壁106。出口壁108从半径R5和连接壁106延伸。出口管20的第一端部20a可通过一个或多个焊缝或结构型胶粘剂附接到节流管102的连接壁106。节流管102可通过冲压或与形成入口端104结合的管道成形来制造。与上述先前实施例相比，节流管102的几何形状可以是更节省成本的设计。

参考图6，提供了与本公开的多个实施例相关联的声压相对于发动机转速的曲线图。先前描述的空气冲击噪音通常与在3,500rpm到6,500rpm之间的声压相关联。分贝水平(dBA)由竖直轴线表示，并且发动机转速(rpm)由水平轴线表示。线S1表示消声器组件100在没有节流管102的情况下相对于发动机转速的分贝水平(dBA)。线S1在约5,000rpm下达到118.1dBA。线S2表示图5至图5A所示的第四实施例的消声器组件100和节流管102的分贝水平(dBA)。线S2在5,000RPM下达到约122dBA。如图7所示，当包括节流管102的消声器组件100将空气冲击噪音增加3dBA时，超负荷工况下的低沉轰鸣声减小。

参考图7，提供了与本公开的多个实施例相关联的声压相对于发动机转速的另一曲线图。先前描述的超负荷工况噪音通常与在1,100rpm到2,000rpm之间的声压相关联。分贝水平(dBA)由竖直轴线表示，并且发动机转速(rpm)由水平轴线表示。线S1表示消声器组件100在没有节流管102的情况下相对于发动机转速的声压。线S1在约1,150rpm下达到80dBA，并且在约1,625rpm下达到95.2dBA。线S2表示图5至图5A所示的第四实施例的消声器组件100和节流管102的分贝水平(dBA)。线S2在约1,151rpm下达到78dBA，并且在约1,625rpm下达到86.2dBA。添加节流管102使声压在1,151rpm下降低2dBA(2.5％)，并且在1,625rpm下降低9dBA(11.3％)。

虽然上文描述了示例性实施例，但是这些实施例并不意图描述本发明的所有可能形式。更确切地来说，本说明书中所使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变。另外，可以组合各种实现实施例的特征以形成本发明进一步的实施例。

根据本发明，提供了一种车辆排气系统，所述车辆排气系统具有：消声器，其包括壳体、延伸穿过其中的入口管和部分设置在其中的出口管；和节流管，其包括插入所述出口管的端部内的渐缩主体和从所述渐缩主体扩口的入口部分，所述渐缩主体设置在挡板与所述壳体的壁之间，所述入口部分被构造成使进入所述出口管的排气的噪音衰减。

根据一个实施例，所述渐缩主体包括中间部分和远端部分，所述中间部分连接到所述入口部分并且限定第一直径，所述远端部分限定小于所述第一直径的第二直径，使得所述排气的阻抗随着其通过漏斗形的所述节流管而增加，以衰减与所述排气相关联的噪音。

根据一个实施例，所述中间部分和所述远端部分通过锥形壁连接，使得当所述排气会聚通过所述节流管时速度增加。

根据一个实施例，所述入口部分包括朝向所述渐缩主体折回的末端部分，使得所述末端部分附接到所述出口管的外周边。

根据一个实施例，所述入口管局部穿孔并被构造成将排气从所述入口管排放到所述节流管的所述入口部分。

根据一个实施例，所述渐缩主体包括从所述入口部分延伸的近端部分，并且其中所述近端部分沿所述出口管的内壁设置。

根据一个实施例，所述噪音与发动机转速相关联。

根据本发明，提供了一种车辆排气系统，所述车辆排气系统具有：消声器，其包括壳体、延伸穿过其中的穿孔入口管和部分设置在所述壳体内的出口管；和漏斗状元件，其包括入口部分、出口部分和在两者之间延伸的扩口部分，所述扩口部分被构造成减小从所述入口部分流入所述出口管的排气的声压。

根据一个实施例，所述扩口部分被构造成使发动机转速超过3,000rpm时产生的排气噪音衰减。

根据一个实施例，所述入口部分限定第一直径，并且所述出口部分限定小于所述第一直径的第二直径，使得所述排气的加速度随着其流过所述漏斗状元件而减小，以使与所述排气相关的噪音衰减。

根据一个实施例，所述入口部分和所述出口部分协作以使发动机转速在1,000rpm至3,000rpm之间时产生的排气噪音衰减。

根据一个实施例，所述出口管限定的内径小于所述第一直径并且大于所述第二直径。

根据本发明，提供了一种车辆消声器组件，所述车辆消声器组件具有：壳体、延伸穿过其中的穿孔入口管和部分设置在所述壳体内的出口管；和异径管，其包括插入所述出口管的端部内的渐缩主体和从所述渐缩主体扩口的入口部分，所述渐缩主体设置在挡板与所述壳体的壁之间，所述入口部分被构造成使进入所述出口管的排气的噪音衰减。

根据一个实施例，所述异径管包括中间部分和远端部分，所述中间部分连接到所述入口部分并且限定第一直径，所述远端部分限定大于所述第一直径的第二直径，使得当排气通过所述异径管时所述排气的加速度减小，以使与所述排气相关联的噪音衰减。

根据一个实施例，所述入口部分限定了大于所述第一直径的第三直径。

根据一个实施例，所述入口部分和所述远端部分各自沿所述出口管的内周边的部分定位，并且所述中间部分与所述出口管的所述内周边的部分间隔开以限定槽腔。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于一种填充材料，所述填充材料设置在所述槽腔内并且被构造成减弱所述排气的声波。

根据一个实施例，所述噪音与发动机转速相关联。