本實(shí)用新型屬于機(jī)動(dòng)車(chē)排氣系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種阻抗復(fù)合式消聲器。

背景技術(shù)：

隨著交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，汽車(chē)的噪聲污染問(wèn)題日益突出，已成為當(dāng)今世界最主要的噪聲污染源。而排氣噪聲是汽車(chē)噪聲中最主要的噪聲源之一，排氣消聲器性能的好壞直接影響到汽車(chē)的聲學(xué)品質(zhì)。在汽車(chē)消聲器領(lǐng)域，目前主要有三類常用的消聲器，即阻性消聲器、抗性消聲器及阻抗復(fù)合式消聲器。

阻性消聲器是一種吸收型消聲器，它是利用聲波在多孔性吸聲材料中傳播時(shí)，因摩擦將聲能轉(zhuǎn)化為熱能而散發(fā)掉，從而達(dá)到消聲的目的。材料的消聲性能類似于電路中的電阻耗損電功率，從而得名。一般說(shuō)來(lái)，阻性消聲器具有良好的中高頻消聲性能，對(duì)低頻消聲性能較差。

抗性消聲器與阻性消聲器不同，它不使用吸聲材料，而是依靠管道截面的突變或務(wù)接共振腔等在聲傳播過(guò)程中引起阻抗的改變而產(chǎn)生聲能的反射、干涉及共振吸聲來(lái)降低消聲器向外輻射的聲能，達(dá)到消聲目的。從能量角度看，阻性消聲器采用的是能量轉(zhuǎn)換的方法來(lái)降低消聲器出口處的聲能，而抗性消聲器主要利用聲能轉(zhuǎn)移的方法來(lái)降低消聲器出口處的聲能?？剐韵暺鲗?duì)中、低頻噪聲抑制效果較好，但是高頻消聲性能較差。

阻抗復(fù)合式消聲器的結(jié)構(gòu)合并了前兩種消聲器的特點(diǎn)，既可以通過(guò)多孔性吸聲材料將高頻聲能轉(zhuǎn)化為熱能，又可以通過(guò)聲能的反射、干涉及共振來(lái)抑制中、低頻聲波的傳遞，具有較寬的消聲頻段。

因阻抗復(fù)合式消聲器克服了抗性消聲器和阻性消聲器的缺點(diǎn)，其消聲性能與汽車(chē)排氣噪聲的頻譜特性能夠較好地保持對(duì)稱，故此類消聲器在汽車(chē)排氣系統(tǒng)中得到了廣泛地應(yīng)用。一個(gè)好的復(fù)合式消聲器要綜合消聲性能、空氣動(dòng)力性能、機(jī)械性能、工藝及成本等多方面因素。復(fù)合式消聲器的設(shè)計(jì)要根據(jù)噪聲源本身的特性而選擇合適的消聲結(jié)構(gòu)按一定順序組合起來(lái)，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，以達(dá)到最佳的綜合性能。然而，現(xiàn)有的多數(shù)阻抗復(fù)合式消聲器在設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有從上述多個(gè)方面綜合考慮，較多地僅考慮消聲性能或者成本等方面，因此消聲器往往出現(xiàn)背壓過(guò)高、功率損失大、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低或者可靠性低等問(wèn)題。另外，現(xiàn)有的一般消聲器往往通過(guò)簡(jiǎn)單地調(diào)整擋板、內(nèi)插管和阻性元件的數(shù)量來(lái)進(jìn)行性能改進(jìn)，并沒(méi)有對(duì)腔室的容積、穿孔孔徑及數(shù)目、吸聲材料類型及其物理特性(厚度、材料密度、堆積密度等)等方面進(jìn)行優(yōu)化，這些消聲器的實(shí)際消聲性能并不理想。

有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種阻抗復(fù)合式消聲器，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種阻抗復(fù)合式消聲器，通過(guò)多個(gè)腔室、擋板及穿孔區(qū)來(lái)引導(dǎo)氣流和聲波的運(yùn)動(dòng)，使聲波的傳播路徑增長(zhǎng)，并完成了多個(gè)180°的氣流回轉(zhuǎn)，較大程度地削減了聲能。

本實(shí)用新型提出的一種阻抗復(fù)合式消聲器，包括外殼、設(shè)置在所述外殼內(nèi)的擋板和腔室，所述擋板包括依次設(shè)置的第一擋板、第二擋板和第三擋板，所述腔室包括由所述第一擋板、第二擋板和第三擋板依次隔開(kāi)的第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室，所述外殼包括前端蓋和后端蓋，所述腔室內(nèi)設(shè)有貫穿所述前端蓋、第一擋板、第二擋板的進(jìn)氣管、貫穿所述第一擋板、第二擋板、第三擋板和后端蓋的出氣管，所述第三擋板上貫穿設(shè)有內(nèi)插管，所述第一擋板和第二擋板上分別設(shè)有第一穿孔區(qū)和第二穿孔區(qū)，所述進(jìn)氣管位于所述第一腔室和第二腔室的管壁上分別設(shè)有第三穿孔區(qū)和第四穿孔區(qū)，所述第四穿孔區(qū)上套設(shè)有套管，所述套管內(nèi)設(shè)有吸音材料，所述出氣管位于所述第二腔室的管壁上設(shè)有第五穿孔區(qū)。

進(jìn)一步的，所述第一穿孔區(qū)和第二穿孔區(qū)均包括114個(gè)第一穿孔，其直徑為6±1mm，所述第一穿孔分布于四個(gè)區(qū)域，分別按照3行3列、7行4列、3行3列和7行4列進(jìn)行順排布設(shè)。

進(jìn)一步的，所述第三穿孔區(qū)包括8個(gè)第二穿孔，其直徑為4±1mm，所述第二穿孔圍繞所述進(jìn)氣管一周排布。

進(jìn)一步的，所述第四穿孔區(qū)包括264個(gè)第三穿孔，其直徑為4±1mm，所述第三穿孔按照24行11列順排布設(shè)。

進(jìn)一步的，所述第五穿孔區(qū)包括72個(gè)第四穿孔，其直徑為5±1mm，所述第四穿孔按照18行4列叉排布設(shè)。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)插管與所述進(jìn)氣管的排氣端口連接有加強(qiáng)筋。

進(jìn)一步的，所述套管的前后端口分別被所述第一擋板和第二擋板封死。

進(jìn)一步的，所述吸音材料的材質(zhì)為超細(xì)玻璃纖維棉，材料密度為1000kg/m³～1200kg/m³，材料的堆積密度為100kg/m³～200kg/m³。

進(jìn)一步的，所述腔室的長(zhǎng)度為535±5mm，其橫截面為橢圓形，所述橢圓形的長(zhǎng)軸設(shè)置為235±3mm、短軸設(shè)置為172±3mm。

進(jìn)一步的，所述第一腔室的長(zhǎng)度為132±2mm，所述第二腔室的長(zhǎng)度為161±2mm，所述第三腔室的長(zhǎng)度為124±2mm，所述第四腔室的長(zhǎng)度為118±2mm。

借由上述方案，本實(shí)用新型至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：該阻抗復(fù)合式消聲器，通過(guò)多個(gè)腔室、擋板及穿孔區(qū)來(lái)引導(dǎo)氣流和聲波的運(yùn)動(dòng)，使聲波的傳播路徑增長(zhǎng)，并完成了多個(gè)180°的氣流回轉(zhuǎn)，較大程度地削減了聲能，而且該消聲器的各個(gè)零部件均屬于常規(guī)型，制造工藝簡(jiǎn)單，成本較低，適合批量生產(chǎn)。

上述說(shuō)明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A向示意圖；

圖3是圖1中B向示意圖；

圖4是圖1中C向示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。

參見(jiàn)圖1至4，本實(shí)用新型一較佳所述的一種阻抗復(fù)合式消聲器，包括外殼1、設(shè)置在外殼1內(nèi)的擋板和腔室。擋板包括依次設(shè)置的第一擋板2、第二擋板3和第三擋板4，腔室包括由第一擋板2、第二擋板3和第三擋板4依次隔開(kāi)的第一腔室5、第二腔室6、第三腔室7和第四腔室8。外殼1包括前端蓋11和后端蓋12，腔室內(nèi)設(shè)有貫穿前端蓋11、第一擋板2、第二擋板3的進(jìn)氣管9、貫穿第一擋板2、第二擋板3、第三擋板4和后端蓋12的出氣管10。第三擋板4上貫穿設(shè)有內(nèi)插管13，內(nèi)插管13與進(jìn)氣管9的排氣端口緊固連接有加強(qiáng)筋14。

第一擋板2和第二擋板3上分別設(shè)有第一穿孔區(qū)15和第二穿孔區(qū)16，進(jìn)氣管9位于第一腔室5和第二腔室6的管壁上分別設(shè)有第三穿孔區(qū)17和第四穿孔區(qū)18，第四穿孔區(qū)18上套設(shè)有套管19，套管19垂直固定于第一擋板2和第二擋板3之間，與進(jìn)氣管9同軸，而且其前后端口分別被第一擋板2和第二擋板3封死，套管19內(nèi)設(shè)有吸音材料，吸音材料完全覆蓋第四穿孔區(qū)18，吸音材料的材質(zhì)為超細(xì)玻璃纖維棉，材料密度為1000kg/m³～1200kg/m³，材料的堆積密度為100kg/m³～200kg/m³，該吸音材料可以在低成本的情況下實(shí)現(xiàn)高頻吸聲效果的最大化，出氣管10位于第二腔室6的管壁上設(shè)有第五穿孔區(qū)20。

第一穿孔區(qū)15和第二穿孔區(qū)16均包括114個(gè)第一穿孔，其直徑為6±1mm，第一穿孔分布于四個(gè)區(qū)域，分別按照3行3列、7行4列、3行3列和7行4列進(jìn)行順排布設(shè)。這兩個(gè)穿孔區(qū)的孔徑及上述第一穿孔的布設(shè)陣列既起到了一定的消聲效果，又保證了廢氣的流動(dòng)暢通性，使壓力損失在合理范圍內(nèi)。

第三穿孔區(qū)17包括8個(gè)第二穿孔，其直徑為4±1mm，第二穿孔圍繞進(jìn)氣管9一周排布。第二穿孔的孔徑及其布設(shè)陣列使得聲波在第三穿孔區(qū)17產(chǎn)生了干涉，使特定頻率的噪聲得到了抑制。

第四穿孔區(qū)18包括264個(gè)第三穿孔，其直徑為4±1mm，第三穿孔按照24行11列圍繞進(jìn)氣管9一周順排布設(shè)。第三穿孔的孔徑及其布設(shè)陣列使得大量高頻聲波能夠進(jìn)入吸音材料的內(nèi)部，并在其中進(jìn)行聲能和熱能的轉(zhuǎn)化。

第五穿孔區(qū)20包括72個(gè)第四穿孔，其直徑為5±1mm，第四穿孔按照18行4列圍繞出氣管10叉排布設(shè)。第四穿孔的孔徑及其布設(shè)陣列一方面使得排氣管內(nèi)大量的噪聲通過(guò)第五穿孔區(qū)20進(jìn)入第二腔室6，產(chǎn)生阻抗失衡，造成噪聲的削弱，另一方面，第五穿孔區(qū)20較大的局部流動(dòng)阻力抑制了廢氣流進(jìn)入第二腔室6內(nèi)，減小了氣流的壓力損失。

腔室的長(zhǎng)度為535±5mm，其橫截面為橢圓形，橢圓形的長(zhǎng)軸設(shè)置為235±3mm、短軸設(shè)置為172±3mm。第一腔室5的長(zhǎng)度為132±2mm，第二腔室6的長(zhǎng)度為161±2mm，第三腔室7的長(zhǎng)度為124±2mm，第四腔室8的長(zhǎng)度為118±2mm。可以通過(guò)不同長(zhǎng)度的腔室來(lái)產(chǎn)生具有不同頻段的消聲特性，特別是起到了消除擴(kuò)張腔的通過(guò)頻率的作用。

該阻抗復(fù)合式消聲器工作原理如下：廢氣從進(jìn)氣管9進(jìn)入，接著通過(guò)進(jìn)氣管9及其管壁上的第三穿孔區(qū)17時(shí)，極少部分廢氣通過(guò)第三穿孔區(qū)17進(jìn)入第一腔室5內(nèi)，絕大多數(shù)廢氣通過(guò)進(jìn)氣管9繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)進(jìn)氣管9管壁上的第四穿孔區(qū)18，因套管19和第四穿孔區(qū)18之間填充了吸音材料，且套管19的前后兩端被第一擋板2和第二擋板3封死，故所有的廢氣在進(jìn)氣管9內(nèi)繼續(xù)前進(jìn)，此時(shí)多數(shù)高頻噪聲通過(guò)第四穿孔區(qū)18進(jìn)入吸音材料內(nèi)部，在聲波反射過(guò)程中，高頻噪聲的聲能被轉(zhuǎn)換成了熱能。廢氣流經(jīng)進(jìn)氣管9的排氣端口進(jìn)入第三腔室7過(guò)程中得到充分的擴(kuò)張和膨脹，此時(shí)的聲波因阻抗失衡而進(jìn)行了反射、干涉，從而抑制了部分聲波的傳遞。第四腔室8與內(nèi)插管13構(gòu)成了一個(gè)赫姆霍茲共振器，特定頻率的低頻噪聲在共振器內(nèi)進(jìn)行反復(fù)的發(fā)生共振而被減弱。

廢氣流在第三腔室7內(nèi)擴(kuò)張和膨脹后通過(guò)第二擋板3上布設(shè)的第二穿孔區(qū)16進(jìn)入第二腔室6，此時(shí)少部分廢氣流通過(guò)出氣管10上布設(shè)的第五穿孔區(qū)20進(jìn)入出氣管10，并沿著出氣管10而流出消聲器的腔室，大部分廢氣流通過(guò)第一擋板2上布設(shè)的第一穿孔區(qū)15進(jìn)入第一腔室5內(nèi)，此時(shí)某些特定頻率的噪聲在進(jìn)氣管9上布設(shè)的第三穿孔區(qū)17發(fā)射干涉而被削弱，擴(kuò)散的廢氣流在出氣管10的進(jìn)氣端口得到收縮，并沿著出氣管10排出消聲器的腔室，此時(shí)，在第一腔室5內(nèi)噪聲因排氣管的進(jìn)氣端口的收縮而導(dǎo)致阻抗失衡，從而抑制了聲波的傳遞。因出氣管10上布設(shè)的第五穿孔區(qū)20在第二腔室6內(nèi)構(gòu)成了一個(gè)擴(kuò)張腔，噪聲在該擴(kuò)張腔內(nèi)進(jìn)一步得到了削弱。

綜上所述，本發(fā)明提出的阻抗復(fù)合式消聲器全面考慮了消聲性能、空氣動(dòng)力學(xué)性能、機(jī)械性能、工藝及成本等方面因素，通過(guò)合理布置和設(shè)計(jì)各個(gè)腔室、擋板、穿孔區(qū)、進(jìn)出氣管和吸音材料等，最終提出了一種綜合性能較好的消聲器，該消聲器彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中存在的一些缺陷和不足，具有高度產(chǎn)業(yè)化的市場(chǎng)價(jià)值，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)該阻抗復(fù)合式消聲器通過(guò)多個(gè)腔室、擋板及穿孔區(qū)來(lái)引導(dǎo)氣流和聲波的運(yùn)動(dòng)，使聲波的傳播路徑增長(zhǎng)，并完成了多個(gè)180°的氣流回轉(zhuǎn)，較大程度地削減了聲能；(2)通過(guò)合理地設(shè)置各個(gè)腔室的長(zhǎng)度和進(jìn)出氣管的長(zhǎng)度，形成了3個(gè)消聲性能不同的擴(kuò)張腔，用于不同頻段噪聲的抑制；(3)根據(jù)“四分之一波長(zhǎng)”原理在位于第一腔室5內(nèi)的進(jìn)氣管9的管壁上布置了第三穿孔區(qū)17作為一個(gè)干涉消聲單元，用于特定頻率噪聲的抑制；(4)由內(nèi)插管13和第三腔室7共同組成了一個(gè)亥姆霍茲共振器，通過(guò)調(diào)整內(nèi)插管13的幾何尺寸和第三腔體的幾何尺寸可以極大程度地削減特定頻率下的噪聲；(5)由第二腔室6內(nèi)的第四穿孔區(qū)18、套管19和吸音材料共同組成了阻性消聲器，通過(guò)合理設(shè)置第四穿孔區(qū)18穿孔的性能參數(shù)(如穿孔孔徑、穿孔率和穿孔范圍等)和吸音材料的性能參數(shù)(吸音材料的材質(zhì)、材料密度、堆積密度和厚度等)，可以有效地降低高頻噪聲；(6)加強(qiáng)筋14通過(guò)橋接作用將進(jìn)氣管9和內(nèi)插管13緊固在一起，大大地提高了內(nèi)插管13的強(qiáng)度和剛度，使其可靠性增加，降低了產(chǎn)生振動(dòng)噪聲的風(fēng)險(xiǎn)；(7)通過(guò)合理地設(shè)置第一穿孔區(qū)15和第二穿孔區(qū)16的穿孔孔徑和孔數(shù)以及進(jìn)氣管9和出氣管10的管徑和管長(zhǎng)，使氣流流動(dòng)順暢，減少渦流量，最終讓壓力損失維持在一個(gè)合理范圍內(nèi)；(8)從工藝和成本來(lái)看，消聲器的各個(gè)零部件均屬于常規(guī)型，制造工藝簡(jiǎn)單，成本較低，適合批量生產(chǎn)。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本實(shí)用新型，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。