一種進(jìn)氣消聲器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，具體設(shè)及一種進(jìn)氣消聲器。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代社會(huì)的工業(yè)日益發(fā)達(dá)，機(jī)器功率不斷提高，工程機(jī)械保有量大幅度增加，相伴 而來(lái)的就是噪聲污染日益普遍和嚴(yán)重。從發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)的發(fā)展方向看，噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品競(jìng) 爭(zhēng)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)在內(nèi)燃機(jī)中，如果不安裝消聲器，排氣噪聲的聲壓級(jí)最大，其次是進(jìn)氣噪 聲。隨著生活水平提高，越來(lái)越多的人對(duì)于噪音污染問(wèn)題越來(lái)越重視。進(jìn)氣噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)噪 聲的主要聲源之一，而隨著內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速和強(qiáng)化程度的提高，滿輪增壓技術(shù)的普遍應(yīng)用，進(jìn)氣 噪聲有加大的趨勢(shì)，從而使整車(chē)噪聲有增大的趨勢(shì)，必須給予足夠的重視。對(duì)于小型高速發(fā) 動(dòng)機(jī)和大型增壓機(jī)，進(jìn)氣噪聲甚至比發(fā)動(dòng)機(jī)本體噪聲（燃燒噪聲或機(jī)械噪聲高出5地(A))， 成為僅次于排氣噪聲的主要噪聲源。
[0003] 汽車(chē)進(jìn)氣噪聲主要是由于進(jìn)氣口周期性開(kāi)閉產(chǎn)生壓力起伏變化及進(jìn)氣過(guò)程中高 速氣流流經(jīng)進(jìn)氣口通道時(shí)形成的，在其控制方面由于進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的約 束，調(diào)整和改變?cè)O(shè)計(jì)很難。空氣濾清器可W設(shè)計(jì)成一種進(jìn)氣消聲器，其所占的體積可作為 膨脹型消聲器的膨脹腔，其中的濾材絲網(wǎng)泡沫棟絲等則是阻性消聲器良好的吸聲材料；但 由于進(jìn)氣噪聲主要是低頻噪聲，與排氣噪聲相比，控制進(jìn)氣噪聲相比排氣噪聲在技術(shù)上具 有特殊性：傳統(tǒng)的擴(kuò)張腔消聲器（空氣濾清器）無(wú)法使進(jìn)氣噪聲得到足夠衰減；且進(jìn)氣系 統(tǒng)影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效率，稍有改動(dòng)就可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生較大的變 化，故仍要設(shè)計(jì)合適的進(jìn)氣消聲器。
[0004] 消聲器按其消聲機(jī)理均可歸為阻性消聲器、抗性消聲器或阻抗復(fù)合式消聲器。阻 性消聲器即利用敷設(shè)在消聲器管道內(nèi)的吸聲材料吸收聲能W達(dá)到減小出口處的福射聲能。 阻性消聲器的特點(diǎn)是消聲頻段較寬，尤其是在中高頻范圍有較好的消聲效果。但根據(jù)氣流 速度大于20m/s時(shí)的塞賓公式知當(dāng)氣流方向與聲速反向時(shí)聲波向管中屯、彎曲，運(yùn)樣就不利 于吸聲材料的吸聲，所W在非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上很少應(yīng)用阻性進(jìn)氣消聲器。抗性消聲器中的擴(kuò) 張式等消聲器也由于體積龐大等原因很少在進(jìn)氣消聲中使用。目前汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用的最多 的是共振式進(jìn)氣消聲器，包括赫爾姆茲消聲器和1/4波長(zhǎng)管。赫爾姆茲消聲器傳遞損失頻 帶比1/4波長(zhǎng)管的消音頻帶要寬一些。赫爾姆茲消聲器通常只能用來(lái)消除低頻噪聲，而1/4 波長(zhǎng)管可W用來(lái)消除頻率稍高的噪聲，運(yùn)些為消音元件的選擇提供了基礎(chǔ)。但是隨著發(fā)動(dòng) 機(jī)艙內(nèi)的布置越來(lái)越緊湊，空間有限的進(jìn)氣系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的赫爾姆茲和1/4波長(zhǎng)管進(jìn)氣消 聲器往往存在著數(shù)量多、體積大、不美觀等缺點(diǎn)，制約著發(fā)動(dòng)機(jī)的NVH性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的W上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣消聲器，其 目的在于，將消聲單元設(shè)計(jì)成圍繞進(jìn)氣管的周向分布，各消聲單元的消噪頻率可靈活調(diào)整， 消除目標(biāo)噪聲峰值，并且結(jié)構(gòu)緊湊，減小發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣消聲器體積，有利于實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)各 部件的緊湊布置。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
[0007] 一種發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣消聲器，包括至少一個(gè)沿進(jìn)氣管軸向依次設(shè)置的環(huán)形消聲單元， 消聲單元包括環(huán)形外殼、第一擋板、第二擋板和開(kāi)設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管壁的通孔，環(huán)形外殼套 裝于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管的表面，第一擋板和第二擋板徑向安裝于環(huán)形外殼與進(jìn)氣管之間，兩擋 板和環(huán)形外殼共同形成一個(gè)空腔，該空腔通過(guò)通孔與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管連通。
[0008] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下效果：
[0009] 1.將消聲單元設(shè)計(jì)成圍繞進(jìn)氣管的周向分布，消除目標(biāo)噪聲峰值，充分減小發(fā)動(dòng) 機(jī)進(jìn)氣消聲器體積，有利于實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)各部件的緊湊布置。
[0010] 2.將多個(gè)消聲單元并聯(lián)連接布置，可擴(kuò)展成在一個(gè)緊湊空間內(nèi)消除多個(gè)不同的噪 聲頻率范圍的進(jìn)氣消聲器。
[0011] 3.各消聲單元可通過(guò)調(diào)整兩板之間的弧度W及通孔的面積，調(diào)整消聲單元的消噪 頻率，操作方便，靈活性好，消噪效果可W調(diào)整到最佳。
[0012] 4.對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流動(dòng)影響很小，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功率影響很小。建議使用塑料制作，更有 利于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的減振降噪。
[0013] 總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)巧妙，能在不增大進(jìn)氣系統(tǒng)阻力，不降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率的情況 下，節(jié)約發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)體積，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉等優(yōu)勢(shì)，適用于工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)及其他 類似進(jìn)氣系統(tǒng)的消噪。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本發(fā)明進(jìn)氣消聲器立體結(jié)構(gòu)圖；
[0015] 圖2為本發(fā)明進(jìn)氣消聲器外觀主視圖；
[0016] 圖3為本發(fā)明進(jìn)氣消聲器內(nèi)部剖面圖；
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所設(shè)及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可W相互組合。
[0018] 圖1為本發(fā)明進(jìn)氣消聲器立體結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明進(jìn)氣消聲器包括至少一個(gè)沿進(jìn)氣管 軸向依次設(shè)置的環(huán)形消聲單元，圖1示出了四個(gè)。
[0019] 圖2、3分別為本發(fā)明進(jìn)氣消聲器外觀主視圖和內(nèi)部剖面圖。環(huán)形消聲單元包括環(huán) 形外殼3、第一擋板1、第二擋板2和通孔4(圖1中通孔采用方孔但不局限于方孔）構(gòu)成。 在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管壁（一般選進(jìn)氣管主管道）5上開(kāi)一段通孔4,在進(jìn)氣管外同屯、地套裝環(huán)形 外殼3,并將環(huán)形外殼3的兩端封閉到與主管道一體。加裝第一擋板1、第二擋板2,并沿進(jìn) 氣管道徑向方向與主管壁5、外殼3相接；運(yùn)樣第一擋板1、第二擋板2和外殼3形成了一個(gè) 通過(guò)通孔4與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣主管道相通的空腔（氣流通道）。目標(biāo)頻率的噪聲通過(guò)在空腔中 的反射，使得反射波與入射波相位相差180度，由于相位正好相反而相互抵消，達(dá)到消除目 標(biāo)噪聲的目的。
[0020] 可W通過(guò)調(diào)整該消聲器的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)消除不同目標(biāo)頻率的噪聲。如圖2所示，擋 板1、擋板2所形成的弧度a、通孔的面積S滿足如下關(guān)系：
[0022] 其中，r為進(jìn)氣管內(nèi)徑，R為外殼內(nèi)徑，f為消聲單元的共振頻率，C為聲速。
[0023] 如圖1所示，圖1給出了 4個(gè)消聲單元，每個(gè)消聲單元的擋板弧度a不相同，分別 用于消除不同頻率的噪聲，組合起來(lái)可W充分消除一個(gè)頻段的噪聲。
[0024] 關(guān)于所用的進(jìn)氣消聲器的材料，本發(fā)明優(yōu)選塑料，主要指纖維增強(qiáng)塑料，也包括少 量的非增強(qiáng)的塑料和塑料合金。其突出的性能表現(xiàn)在比強(qiáng)度高、比模量大、耐疲勞、減震、耐 腐蝕、過(guò)載安全性好及工藝性好等方面。相比于金屬進(jìn)氣系統(tǒng)，塑料進(jìn)氣系統(tǒng)有如下的幾 個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1、質(zhì)量較輕。平均質(zhì)量為侶制進(jìn)氣系統(tǒng)的45%，是鑄鐵進(jìn)氣歧管的25%。2、動(dòng)力 經(jīng)濟(jì)性好。塑料進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)壁光滑，可減少空氣流動(dòng)阻力，增加進(jìn)氣充量，促進(jìn)燃料的充分 燃燒，并且塑料導(dǎo)熱系數(shù)低，從而有效改善發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。3、成本較低。雖然進(jìn) 氣系統(tǒng)所使用的塑料材料與侶合金材料成本基本相同，但是由于金屬進(jìn)氣管毛巧的成品率 要較低，且其機(jī)加工費(fèi)用也相對(duì)較高，因此塑料進(jìn)氣管生產(chǎn)成本通常比侶合金進(jìn)氣歧管低 20%~35%。4、減振降噪效果明顯。塑料材料一般具有良好的阻尼特性，有助于進(jìn)氣系統(tǒng) 的減振降噪。綜合來(lái)看，塑料進(jìn)氣系統(tǒng)可比侶進(jìn)氣系統(tǒng)減輕重量50%W上，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性 有5~10%的提升，經(jīng)濟(jì)性、排放性及噪聲也有相當(dāng)改善，材料和制造成本都降低，在國(guó)外 已得到廣泛應(yīng)用，新型進(jìn)氣系統(tǒng)及其消聲器應(yīng)盡量使用新型塑料材料制作。
[00巧]在具體的工程實(shí)現(xiàn)時(shí)，請(qǐng)參考圖1，可按照如下方式加工和裝配：在進(jìn)氣管壁上開(kāi) 設(shè)一個(gè)較長(zhǎng)的通孔，各消聲單元的外殼一體成型作為公用，在外殼與進(jìn)氣管之間套裝多個(gè) 環(huán)形隔板，相鄰環(huán)形隔板、相鄰環(huán)形隔板之間的通孔部分、相鄰環(huán)形隔板之間的環(huán)形外殼部 分和兩塊徑向擋板組合為一個(gè)環(huán)形消聲單元。
[00%] 本發(fā)明通過(guò)環(huán)形消聲單元的合理布局，消除多個(gè)不同的噪聲頻率范圍，減少進(jìn)氣 噪聲；對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流動(dòng)影響很小，故而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功率影響很??；并且消聲器體積充分減 小，有利于實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)各部件的緊湊布置。
[0027]實(shí)例： 陽(yáng)02引進(jìn)氣管壁直徑約70mm，消聲器總長(zhǎng)約130mm，直徑約120mm，其內(nèi)部由四個(gè)消聲單 元串聯(lián)。將該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣消聲器應(yīng)用在一臺(tái)小型挖掘機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中，應(yīng)用結(jié)果表明，充分降 低該發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣噪聲，基本不影響發(fā)動(dòng)機(jī)功率。
[0029] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，W上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用W 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種進(jìn)氣消聲器，其特征在于，包括至少一個(gè)沿進(jìn)氣管軸向依次設(shè)置的環(huán)形消聲單 元，消聲單元包括環(huán)形外殼、第一擋板、第二擋板和開(kāi)設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管壁的通孔，環(huán)形外 殼套裝于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管的表面，第一擋板和第二擋板徑向安裝于環(huán)形外殼與進(jìn)氣管之間， 兩擋板和環(huán)形外殼共同形成一個(gè)空腔，該空腔通過(guò)通孔與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管連通。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣消聲器，其特征在于，所述消聲單元中，兩擋板形成的弧 度α、通孔的面積S滿足以下關(guān)系：其中，r為進(jìn)氣管內(nèi)徑， R為外殼內(nèi)徑，f為消聲單元的共振頻率，c為聲速。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種進(jìn)氣消聲器，包括至少一個(gè)沿進(jìn)氣管軸向依次設(shè)置的環(huán)形消聲單元，消聲單元包括環(huán)形外殼、第一擋板、第二擋板和開(kāi)設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管壁的通孔，環(huán)形外殼套裝于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管的表面，第一擋板和第二擋板徑向安裝于環(huán)形外殼與進(jìn)氣管之間，兩擋板和環(huán)形外殼共同形成一個(gè)空腔，該空腔通過(guò)通孔與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管連通。本發(fā)明將消聲單元設(shè)計(jì)成多個(gè)圍繞進(jìn)氣管的周向分布，各消聲單元的消噪頻率可靈活調(diào)整，能夠消除目標(biāo)噪聲峰值，并且結(jié)構(gòu)緊湊，減小發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣消聲器體積，有利于實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)各部件的緊湊布置。
【IPC分類】F02M35/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105422337
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510896798
【發(fā)明人】蔣炎坤, 王釗軼, 王珺
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月7日