内燃机两工况自动跟随的排气消声器制造技术

内燃机两工况自动跟随的排气消声器，包括一段管道1和管道1外的一个密闭的第一共振腔21，其特征在于：所述的管道1的壁面上开有第一圆孔13，第一圆孔13连通管道1的内腔和第一共振腔21；管道1的与所述的第一圆孔13相对的内壁上设有第一圆柱11，第一圆柱11伸入第一圆孔13；第一圆柱11所用的材料的膨胀系数小于管道1和第一共振腔21所用的材料的膨胀系数。

Exhaust muffler with automatic following two working conditions of internal combustion engine

The exhaust muffler of internal combustion engine automatically follow the two conditions, including a 1 pipeline pipeline and a closed first resonant cavity 1 out of 21, which is characterized in that: the pipeline wall 1 is provided with a first round of 13, the first 13 holes connected pipe 1 cavity and the 21 resonant cavity wall; 13 relative to the pipeline 1 and the first hole is provided with a first cylinder 11, the first 11 cylinders extend into the first 13 holes; the expansion coefficient is less than 1 and the pipe material in a resonant cavity with the first 21 cylinder 11 used materials.

【技术实现步骤摘要】
内燃机两工况自动跟随的排气消声器
本专利技术涉及一种内燃机排气消声器。
技术介绍
工程机械和车辆广泛采用内燃机作为动力，近年来，人们对于内燃机的振动噪声控制的要求也越来越严格，噪声控制已经逐渐成为相关产品进入市场的技术壁垒。内燃机整机噪声主要来源于发动机的排气噪声，降低排气噪声最常用的方法是在发动机的排气管道系统中安装排气消声器，排气消声器既能允许气流顺利通过，又能有效地阻止或减弱声能向外传播，是控制排气噪声的一种简单而有效的方法。在噪声控制工程中得到了广泛的应用。消声器种类很多，根据消声原理与结构可分为阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器三类。抗性消声器可分为扩张式消声器和共振腔消声器，共振腔消声器是利用共振结构的阻抗引起声波的反射而进行消声。它由小孔板和共振腔构成，小孔的直径为φd，孔颈的有效长度为Lk，共振腔的体积为V，声速为c,其结构如图1所示。共振腔消声器的消声机理：共振腔消声器由一段开有若干小孔的管道和管外一个密闭的空腔所组成，管道和空腔通过小孔连接。小孔和空腔组成一个共振腔振动系统，当气流的声波频率和共振腔振动系统的共振频率接近时，系统会发生共振，小孔孔颈中一定质量的空气柱流动速度加快，摩擦阻力增大，大量声能转化为热能而消耗掉，从而达到消声的目的。共振腔消声器的共振频率可通过公式计算得出：式中f0——共振腔共振频率；c——声速；S0——小孔截面面积；V——共振腔体积；Lk——孔颈的有效长度。由式(1)可知，每一个共振结构都具有一定的共振频率，这个共振频率由小孔截面面积、共振腔体积、孔颈的有效长度所决定，所以结构参数一定的共振腔消声器共振频率通常是特定的，其消声量在共振频率附近较高，消声效果好，当噪声频率与共振频率相差较大时，消声量急剧下降，消声效果差，共振消声器的消声特性如图2所示。如图2可知，共振腔消声器具有频率选择性强的特点，通常只能满足内燃机某一种工况下的消声要求，但是在以内燃机为动力的工程机械和车辆的噪声控制标准中，或相关噪声控制规范的试验和测量中，怠速和高速往往是最重要的两种试验和测量以及评价的工况。内燃机在怠速和高速工况下，其噪声的主要频率不相同，使得采用了共振腔结构的排气消声器并不能兼顾满足内燃机在怠速和高速这两种工况下消声要求。
技术实现思路
本专利技术要克服现有技术的只在其共振频率附近下消声效果好、只能在特定工况下有效消声的缺点，提供一种内燃机两工况自动跟随的排气消声器，能够在两种工况下都有良好的消声性能。随着内燃机工况不一样，本专利技术的消声器可以分别对应不同的共振频率，能兼顾满足怠速和高速这两种工况下消声要求，能够解决现有共振腔消声器只对一种工况下的噪声可以有效消声的问题。本专利技术的内燃机两工况自动跟随的排气消声器，包括一段管道1和管道1外的一个密闭的第一共振腔21，其特征在于：所述的管道1的壁面上开有第一圆孔13，第一圆孔13连通管道1的内腔和第一共振腔21；管道1的与所述的第一圆孔13相对的内壁上设有第一圆柱11，第一圆柱11伸入第一圆孔13；第一圆柱11所用的材料的膨胀系数小于管道1和第一共振腔21所用的材料的膨胀系数。进一步，在所述的管道1上相对于第一共振腔21的一侧设有第二共振腔22，所述的管道1的壁面上开有第二圆孔14，第二圆孔14连通管道1的内腔和第二共振腔22；管道1的与所述的第二圆孔14相对的内壁上设有第二圆柱12，第二圆柱12伸入第一圆14孔；第二圆柱12所用的材料的线膨胀系数小于管道1和第二共振腔22所用的材料的线膨胀系数。优选地，第一圆柱11和第二圆柱12采用线膨胀系数较小的石英材料制造，管道1和第一共振腔21、第二共振腔22采用线膨胀系数较大的铝合金材料制造。本专利技术的消声器在消声器制造材料上，选用特定线胀系数的材料，并合理地设计消声器的共振腔结构参数。内燃机在怠速和高速工况下，排气温度的不同，导致消声器的工作温度也不同，由于材料的热变形，使孔颈的有效长度Lk和小孔截面面积S0发生较大变化，根据式(1)可知消声器的共振频率也随之改变，分别对应怠速和高速工况下两种不同的共振频率，从而内燃机在怠速和高速这两种工况下都能满足降低排气噪声的要求。本专利技术中的共振腔消声器是一种结构简单的消声器，内燃机在怠速工况下，温度较低，共振消声器孔颈的有效长度较大、小孔截面面积较小，对应的共振频率小；内燃机在高速工况下，温度较高，由于消声器材料发生热变形现象，使影响消声器共振频率的一些结构参数大小发生了改变，其中共振消声器孔颈的有效长度较小、小孔截面面积较大，由式(1)得出共振频率增大，从而实现内燃机两工况下自动跟随的消声功能。本专利技术设计的内燃机排气共振腔消声器随着内燃机工况不一样，分别对应不同的共振频率，解决现有共振腔消声器只在一种工况下消声效果好的问题。本专利技术共振腔消声器设计制造上，依据内燃机在不同的工况下，消声器的工作温度不同，利用材料的热膨胀特性，使消声器共振腔的结构发生不同程度地热变形，共振腔结构参数的大小发生了变化，共振频率大小也随着变化，最终兼顾满足内燃机在怠速和高速这两种工况下消声要求，实现内燃机两工况下自动跟随的消声功能。本专利技术的优点是：一般结构固定的内燃机排气消声器通常共振频率是特定的，不能兼顾满足怠速和高速这两种工况下消声要求。本专利技术的内燃机排气消声器，利用内燃机怠速和高速这两种工况的排气温度不同，相应地消声器的工作温度也有两种，由于制造消声器材料的热变形不同，使共振腔结构参数的大小发生了变化，由式(1)可知系统的共振频率也有两种，所以内燃机在怠速和高速两种工况下会有两种不同的共振频率，能够实现在两种工况下都有较好的消声性能。附图说明：图1是现有共振消声器；图2是现有共振消声器的消声特性示意图；图3是本专利技术的结构示意图；图4是本专利技术的消声特性示意图。具体实施方式下面参照图3、4对本专利技术内燃机两工况自动跟随的排气消声器做进一步说明。本专利技术的内燃机两工况自动跟随的排气消声器，包括一段管道1和管道1外的一个密闭的第一共振腔21。所述的管道1的壁面上开有第一圆孔13，第一圆孔13连通管道1的内腔和第一共振腔21；管道1的与所述的第一圆孔13相对的内壁上设有第一圆柱11，第一圆柱11伸入第一圆孔13；第一圆柱11所用的材料的膨胀系数小于管道1和第一共振腔21所用的材料的膨胀系数。在所述的管道1上相对于第一共振腔21的一侧设有第二共振腔22，所述的管道1的壁面上开有第二圆孔14，第二圆孔14连通管道1的内腔和第二共振腔22；管道1的与所述的第二圆孔14相对的内壁上设有第二圆柱12，第二圆柱12伸入第一圆14孔；第二圆柱12所用的材料的线膨胀系数小于管道1和第二共振腔22所用的材料的线膨胀系数。第一圆柱11和第二圆柱12采用线膨胀系数较小的石英材料制造，管道1和第一共振腔21、第二共振腔22采用线膨胀系数较大的铝合金材料制造。某内燃机工作时，根据实测：在怠速工况下，排气噪声最主要的噪声频率约为178Hz，排气消声器的工作温度约为97℃；在高速工况下，排气噪声最主要的噪声频率约为270Hz，排气消声器的工作温度约为270℃。本实施例在该内燃机原有的消声器基础上，增设一个共振腔结构，共振腔的内管道上开圆孔，并在管内安装热膨胀系数小的圆柱体(圆柱体的一端伸入圆孔内本文档来自技高网...

【技术保护点】
内燃机两工况自动跟随的排气消声器，包括一段管道(1)和管道(1)外的一个密闭的第一共振腔(21)，其特征在于：所述的管道(1)的壁面上开有第一圆孔(13)，第一圆孔(13)连通管道(1)的内腔和第一共振腔(21)；管道(1)的与所述的第一圆孔(13)相对的内壁上设有第一圆柱(11)，第一圆柱(11)伸入第一圆孔(13)；第一圆柱(11)所用的材料的膨胀系数小于管道(1)和第一共振腔(21)所用的材料的膨胀系数。

【技术特征摘要】
1.内燃机两工况自动跟随的排气消声器，包括一段管道(1)和管道(1)外的一个密闭的第一共振腔(21)，其特征在于：所述的管道(1)的壁面上开有第一圆孔(13)，第一圆孔(13)连通管道(1)的内腔和第一共振腔(21)；管道(1)的与所述的第一圆孔(13)相对的内壁上设有第一圆柱(11)，第一圆柱(11)伸入第一圆孔(13)；第一圆柱(11)所用的材料的膨胀系数小于管道(1)和第一共振腔(21)所用的材料的膨胀系数。2.如权利要求1所述的内燃机两工况自动跟随的排气消声器，其特征在于：在所述的管道(1)上相对于第一共振腔(21)的一侧设有第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁泽宇，余来娟，胡世鸣，王喆，卢波，游红武，胡夏夏，刘红，丁红钢，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33