專利名稱：消聲器/熱交換器組合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及排氣系統(tǒng)，特別涉及用于排氣系統(tǒng)的消聲器/熱交換器組合裝置。
背景技術(shù)：
目前，還沒有真正有效的方法來利用內(nèi)燃機(jī)排氣流的廢熱，以補(bǔ)充到汽車的氣候控制系統(tǒng)，并同時提供聲衰減。當(dāng)前，如“隔熱箱”或“加熱器”等本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的燃料加熱系統(tǒng)被用于產(chǎn)生輔助熱?！案魺嵯洹笔桥c散熱系統(tǒng)串聯(lián)設(shè)定的典型的單機(jī)系統(tǒng)。這些裝置通過燃燒燃料獨(dú)立地產(chǎn)生熱量，因此，增加了總的燃料消耗。此外，“隔熱箱”包括增加了汽車駕駛室的噪音水平的噴射燃燒器和鼓風(fēng)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
一種消聲器/熱交換器組合裝置，包括由隔板隔開的傳熱室和聲衰減室組成的箱體。流量調(diào)節(jié)器軸向通過傳熱室，并具有被閘門板分開的第一和第二穿孔部分。流量調(diào)節(jié)器適于控制第一流體的流動。聲音調(diào)節(jié)器軸向穿過聲衰減室，具有多個孔，適于衰減與第一流體相關(guān)的預(yù)定聲音頻帶的幅度。流體傳輸元件設(shè)在傳熱室內(nèi)，控制第二流體的流動，并適合于將熱量從第一流體傳送給第二流體。
本發(fā)明適用的更多領(lǐng)域從下文細(xì)節(jié)描述看是顯而易見的。應(yīng)當(dāng)這樣理解，本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述和特定實(shí)施例，特別是優(yōu)選實(shí)施例，僅用于解釋目的，而不是意圖限制本發(fā)明的范圍。


本發(fā)明從細(xì)節(jié)描述和附圖中可以得到更全面的理解，其中圖1是依照本發(fā)明的消聲器/熱交換器組合裝置示例性實(shí)施例的剖面圖；和圖2是圖1消聲器/熱交換器組合裝置去掉箱體的視圖。
細(xì)節(jié)描述下面優(yōu)選實(shí)施例的描述僅為示例性質(zhì)，決不是試圖限制本發(fā)明的范圍、應(yīng)用或用途。
參照圖1和圖2，描述了按照本發(fā)明的原理設(shè)計(jì)的消聲器/熱交換器組合裝置10。消聲器/熱交換器組合裝置10包括箱體12，流量調(diào)節(jié)器14，流體傳輸元件16和聲音調(diào)節(jié)器18。箱體12包括圓柱形外殼20，位于輸入末端23的輸入頂蓋22，和位于輸出末端25的輸出頂蓋26。圓柱外殼20由被隔板34分隔開的傳熱室30和聲衰減室32構(gòu)成。傳熱室30靠近輸入頂蓋22，聲衰減室32靠近輸出頂蓋26。在可選擇的示例性實(shí)施方案中，為對立關(guān)系。圓柱外殼20是金屬構(gòu)成，每個頂蓋22，26是焊接到圓柱外殼20的輸入和輸出末端23，25上的環(huán)形金屬板。同樣，隔板34是焊接在圓柱外殼20內(nèi)壁的環(huán)形金屬板。應(yīng)當(dāng)理解，雖然公開的箱體12包括圓柱形外殼20，但是任何形狀的外殼20都包括在本發(fā)明的范圍中。
流量調(diào)節(jié)器14包括一個從箱體20的輸入末端23縱向通過傳熱室30延伸到隔板34的金屬管38。流量調(diào)節(jié)器14適合于控制并調(diào)整第一流體，如內(nèi)燃機(jī)廢氣的流動。流量調(diào)節(jié)器14包括被閘門板44分隔開的第一穿孔部分40和第二穿孔部分42。閘門板44是一個焊接在金屬管38內(nèi)壁上的金屬板，包括一個允許至少部分第一流體通過的孔46。閘門板44包括設(shè)置在孔46上的圓形邊緣48，有助于降低第一流體流動產(chǎn)生的湍流。
流體傳輸元件16是有一個流入端52和一個流出端54的中空旋管50，以適合于控制第二流體流動。旋管50優(yōu)選由高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬構(gòu)成，且第二流體是熱回收流體，如發(fā)動機(jī)冷卻液。流入和流出端52，54從箱體12的輸入末端23伸出，適合與汽車氣候控制系統(tǒng)串聯(lián)連接。在一個可選擇的實(shí)施方案中，流體傳輸元件的流入和流出端52，54從箱體12的輸出末端25伸出。凸緣托架49將流體傳輸元件16附著到流量調(diào)節(jié)器14上以提供結(jié)構(gòu)的完整性。
聲音調(diào)節(jié)器18包括從隔板34縱向通過聲衰減室延伸到箱體輸出末端25的金屬管56。聲音調(diào)節(jié)器18適合于接收從傳熱室30通過隔板34的孔36流出的第一流體。聲音調(diào)節(jié)器18還包括多個用于衰減內(nèi)燃機(jī)廢氣產(chǎn)生的聲音的孔58。這些聲音的數(shù)量和頻率是發(fā)動機(jī)工作特性的函數(shù)。這些特性包括汽缸點(diǎn)火頻率、汽缸數(shù)量、氣門排列方式、工作負(fù)荷和速度狀態(tài)。聲音調(diào)節(jié)器18和聲衰減室32的物理特性可以調(diào)整和改變以削弱不同方位的聲音。例如，聲衰減室32的縱向尺寸L與頻率削弱直接相關(guān)。因此，增加聲衰減室32的縱向尺寸L可提供更低頻率的衰減。此外，聲衰減室32的直徑D1和聲音調(diào)節(jié)器18的直徑D2的比率與衰減數(shù)量相關(guān)。從而，在給定的頻率下增加比率會增加衰減數(shù)量或使聲音衰減。
應(yīng)該意識到，在示例性實(shí)施方案中，流量調(diào)節(jié)器14和聲音調(diào)節(jié)器18是由單個連續(xù)的金屬管構(gòu)成。金屬管伸在兩者之間，并被安裝在輸入和輸出端22，26上。此外，金屬管包括輸入凸緣24和輸出凸緣28。輸入和輸出凸緣24，28是分別從箱體12的輸入和輸出末端伸出的縮小的剖面區(qū)域，將消聲器/熱交換器組合裝置10與汽車排氣系統(tǒng)串聯(lián)連接。在一個可選擇的示例性實(shí)施方案中，流量調(diào)節(jié)器14，聲音調(diào)節(jié)器18和輸入和輸出凸緣24，28是通過焊接或其它緊固方法安裝在一起的彼此分離的元件。
工作時，內(nèi)燃機(jī)的連續(xù)排氣流通過消聲器/熱交換器組合裝置10從輸入末端23流到輸出末端25。同時，連續(xù)的熱回收流體通過流體傳輸元件16從流入端52流到流出端54。當(dāng)排氣流進(jìn)入箱體12的輸入末端23時，被限制在流量調(diào)節(jié)器14的第一穿孔部分40內(nèi)。當(dāng)排氣流到達(dá)閘門板44時，至少有一部分排氣流通過第一穿孔部分40流出流量調(diào)節(jié)器14。剩余排氣流從第一穿孔部分40上的孔46流過。然而，被排出流量調(diào)節(jié)器14的排氣流在鄰近流體傳輸元件16的傳熱室30內(nèi)流動。排氣流從而加熱流體傳輸元件16，熱回收流體在那里攜帶了熱量。熱量傳遞給流體的比率取決于排氣流和熱回收流體的特性。例如，傳熱率通常與排氣流的質(zhì)量流量比和溫度成比例。此外，傳熱率通常與流經(jīng)流體傳輸元件16的熱回收流體的速度成反比。最終，熱回收流體到達(dá)流體傳輸元件16的流出端54，并被傳送到汽車氣候控制系統(tǒng)。然后，熱回收流體可被用于給汽車的駕駛室或輔助裝置如熱水器等提供熱量。
在此期間，鄰近流體傳輸元件16流動的部分排氣流再次進(jìn)入通過第二穿孔部分42的流量調(diào)節(jié)器14。氣流然后通過隔板34上的孔36流入聲音調(diào)節(jié)器18。隨后，氣流通過流量調(diào)節(jié)器18中的多個孔58流入聲衰減室32。聲衰減室32按照前面描述的方式用來削弱排氣流帶來的聲音。最終，排氣流通過多個孔58再次進(jìn)入聲音調(diào)節(jié)器18并從箱體12的輸出末端25流出。聲音調(diào)節(jié)器18中的多個孔58用于迫使排氣流流出聲音調(diào)節(jié)器18并流入聲衰減室32。多個孔58的總面積與聲音調(diào)節(jié)器18的橫截面積的比率與排氣流流出聲音調(diào)節(jié)器18的速度相關(guān)。通常，這種速度變化很少影響聲音衰減。
本發(fā)明的描述僅僅是示例性質(zhì)，因此，沒有脫離本發(fā)明宗旨的各種變型都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。這種變型不應(yīng)被認(rèn)為脫離了本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種消聲器/熱交換器組合裝置，包括由隔板分離的傳熱室和聲衰減室組成的箱體；軸向穿過傳熱室的流量調(diào)節(jié)器，具有由閘門板分隔的第一穿孔部分和第二穿孔部分，流量調(diào)節(jié)器適用于控制第一流體的流動；軸向穿過聲衰減室的聲音調(diào)節(jié)器，具有多個孔，適于衰減與第一流體相關(guān)的預(yù)定聲音頻帶的幅度；和設(shè)置在傳熱室里的流體傳輸元件，控制第二流體的流動，適于將熱量從第一流體傳送到第二流體。
2.權(quán)利要求1的裝置，其中隔板是環(huán)行的，能夠讓流體在傳熱室和聲衰減室之間流動。
3.權(quán)利要求1的裝置，其中流量調(diào)節(jié)器是金屬管。
4.權(quán)利要求3的裝置，其中閘門板是焊接在流量調(diào)節(jié)器內(nèi)壁上的金屬板。
5.權(quán)利要求1的裝置，其中閘門板包括允許至少一部分第一流體流過的孔。
6.權(quán)利要求5的裝置，其中閘門板包括形成孔的圓形邊緣，適于降低第一流體流過時產(chǎn)生的湍流。
7.權(quán)利要求1的裝置，其中第一流體是由汽車動力源產(chǎn)生的排氣流。
8.權(quán)利要求1的裝置，其中箱體是金屬汽缸。
9.權(quán)利要求8的裝置，其中隔板是焊接在箱體內(nèi)壁上的環(huán)行金屬板。
10.利要求1的裝置，其中第二流體是熱回收流體。
11.權(quán)利要求1的裝置，其中流體傳輸元件是中空金屬旋管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種消聲器/熱交換器組合裝置。本裝置包括由隔板分隔的傳熱室和聲衰減室組成的箱體。流量調(diào)節(jié)器和流體傳輸元件設(shè)置在傳熱室里。流量調(diào)節(jié)器適于控制箱體輸入末端和隔板之間的第一流體如熱源的流動。流體傳輸元件適于控制第二流體的流動。聲音調(diào)節(jié)器設(shè)置在聲衰減室里，從分隔室縱向延伸到箱體輸出末端。聲音調(diào)節(jié)器是包括多個孔的金屬管，適于衰減汽車動力源產(chǎn)生的排氣流聲音。
文檔編號F01N1/08GK1977132SQ200580020805
公開日2007年6月6日 申請日期2005年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月24日
發(fā)明者華萊士·J.·普爾, 詹姆斯·R.·阿博特, 加布里埃爾·A.·庫謝爾, 華建國 申請人:天納克汽車工業(yè)公司