CN107849955A - 消音器 - Google Patents

Abstract

一种消音器(10)，其针对在无人飞行器上使用的类型的小型往复活塞式二冲程内燃机而特别设计。所述消音器(10)包括主体(11)，所述主体(11)并入有入口(13)、出口(15)和用于使排气从所述入口流到所述出口的多个腔室(17)。所述主体(11)被配置成呈现用于安装在所述发动机上的紧凑轮廓。所述腔室(17)被配置成使得相邻腔室连通以便于使排气经由流动通道(50)从所述入口(13)流到所述出口(15)。所述各个腔室(17)包括内部腔室(31)、外部腔室(33)和安置在所述内部腔室与所述外部腔室之间的一个或多个居间腔室(35)。所述各个腔室(17)围绕彼此以环形结构安置。这种布置形成了从所述入口(13)到所述出口(15)的长的流动路径，所述长的流动路径并入有各种方向变化。

Description

消音器

发明领域

本发明涉及一种用于内燃机以降低发动机噪声发射的消音器。

本发明更具体地涉及旨在与小型内燃机，特别是往复式活塞发动机一起使用的紧凑型消音器。

本发明专门但并非唯一地用于与在无人飞行器(UAV)上使用的类型的小型往复式活塞二冲程发动机一起使用，但其当然也可以用于任何其他适当的内燃机。

发明背景

下面对本发明背景技术所作的论述的目的仅仅是帮助理解本发明。该论述并不是承认或认可所引用的任何材料曾经或现在是在申请优先权日期之时公知常识的一部分。

通常要求旨在与小型内燃机一起使用的消音器具有紧凑和相对轻的构造。这对于UAV的发动机尤其如此，在UAV机身内可能存在空间和重量限制。

另外，往复式活塞二冲程发动机可能对布置在发动机的排气侧的内容敏感。更具体地，需要对来自往复式活塞二冲程发动机的燃烧腔室的排气流施加适当水平的背压，以在排气出口端关闭之前抑制引入到燃烧腔室中的空气/燃料混合物的逸出。

然而，背压过高可能会对发动机性能造成不利影响。为了避免背压过高，通常需要防止这种发动机的排气侧上的消音器内的沉积物的积聚，因为这样的沉积物可能会导致对穿过消音器的排气流的限制，这可能会对来自发动机的排气流产生非期望水平的背压。

往复式活塞二冲程发动机通常被认为是输出显著噪声的发动机，这种噪声是由燃烧过程产生的声脉冲的传播和辐射引起的。对于此类发动机包括UAV的发动机的某些应用，可能需要遵守关于发动机发射的噪声水平的某些规定、标准或特定用户要求。因此，可能需要通过抑制由燃烧过程产生的声脉冲来控制发动机排气噪声。

因此，为了适合UAV的往复式活塞二冲程发动机，消音器可能存在各种功能要求。

本发明是在这个背景下提出的。然而，应当理解，本发明不必限于用于UAV的往复式活塞二冲程发动机的消音器。消音器可以具有关于其他发动机包括四冲程发动机的应用。消音器也可以具有关于其他设备包括例如手持式工具如链锯的内燃机的应用。

发明概要

根据本发明的第一方面，提供了一种消音器，该消音器包括：多个腔室，该多个腔室围绕彼此安置；入口，该入口用于将排气输送到腔室的一个中；以及出口，该出口用于从腔室的另一个排放排气，相邻腔室互连以使排气从入口流到出口。

多个腔室可以包括内部腔室和外部腔室。

另外，可能存在一个或多个居间腔室安置在内部腔室与外部腔室之间。

腔室可以围绕彼此在以下意义上安置：围绕另一腔室安置的每个腔室被配置成至少部分地并且优选完全地环绕所述另一个腔室。

优选地，被配置成环绕另一个腔室的每个腔室具有环形结构。换句话说，被配置成环绕另一个腔室的每个腔室可以被视为束缚另一个腔室的带。为了便于参考，每个这样的腔室在下文都称为环形腔室。

本文所用的术语环形是指外周边和内周边并非必须是圆形的环配置。因此，每个环形腔室的外周边上的所有点都并非必须是与固定点(中心)等距的点，并且类似地，内周边上的所有点也并非必须是与固定点(中心)等距的点。换句话说，每个环形腔室都可以具有并非必须是同心的内边界和外边界，尽管它们可以是同心的。

每个环形腔室可以是完全环形的，也可以是部分环形的。具有部分环形配置的腔室可以例如是近乎环形的或半环形的。

当部分环形时，腔室可由分成各区段的环形空间限定。

每个腔室可通过共用壁与相邻腔室隔开。共用壁可以被配置成封闭环路。与上文关于环形腔室所论述的事项一致，封闭环路可以具有任何适当的配置。例如，封闭环路可以是圆形的、卵形的、椭圆形的、体育场形的或具有任何其他适当的配置，包括沿着封闭环路的曲线具有变化半径的自由配置。

多个腔室可以包括内部腔室和围绕内部腔室安置的一个或多个环形腔室。

内部腔室通常包括由外周壁限定的封闭体积；也就是说，内部腔室通常不包括环形腔室。

外部腔室通常包括环绕内部腔室的环形腔室并且任何居间腔室通常也包括环形腔室。

优选地，入口和出口各自分别与内部腔室和外部腔室中的一个连通。

出口可以与内部腔室或外部腔室中的一个直接地或间接地连通。出口可以通过例如直接通向腔室来与有关腔室直接连通。另选地，出口可以通过例如安置在有关腔室与出口之间的中间区来与有关腔室间接连通，由此有关腔室与中间区连通，并且中间区继而与出口连通。这种布置可以提供增强的噪声衰减益处，这是由于存在在有关腔室与出口之间提供过渡空间的区而引起的。

在具体实施方案中，入口与内部腔室连通并且出口与外部腔室连通。然而，也可以实现其他配置；例如，入口可以与外部腔室连通并且出口可以与内部腔室连通。

入口通向其中的腔室可以具有比其他腔室更大的体积。通常，这包括内部腔室。

每个腔室可以与相邻腔室连通以使排气经由至少一个流动通道流动。然而，可能存在一个以上流动通道在相邻腔室之间提供流动连通。

允许排气在两个相邻腔室之间流动的一个或多个流动通道可以在两个相邻腔室之间的共用壁中包括一个或多个流动开口。

一个或多个流动开口可以具有任何适当的配置，例如呈开孔、孔口或狭槽形式的孔。

优选地，允许排气流在两个相邻腔室之间流动的每个流动通道包括共同工作的多个流动开口。共同工作的多个流动开口可能优于单个开口，因为该布置通常提供更大的累积周长，因此针对消音器内的相同量的背压提供更好的噪声衰减。换句话说，共同工作的多个流动开口可以优化相邻腔室之间的开口的周长以提供更好的噪声衰减。

排气进入相应腔室的一个或多个流动开口可以与排气离开该腔室的一个或多个流动开口偏离。将开口以这种偏离方式布置用于迫使排气流在其从一个腔室进入下一个腔室时经历方向变化，这个方向变化对于改善噪声衰减效果是有利的。

每个腔室可以呈现一个或多个内部流动路径以使排气流过腔室，其中一个或多个内部流动路径的组合的横截面流动面积优选地大于排气从消音器排放所经过的出口的横截面流动面积。举例来说，在进入流通常沿着两个单独的弧形路径(由环形腔室的相对区段限定)分开并流动的环形腔室的情况下，组合的横截面流动面积是两个弧形流动路径的横截面流动面积的总和。在例如在环形腔室内可能存在隔板以将环形腔室内的流限制在一个方向上的另一种情况下，组合的横截面流动面积仅仅是环形腔室的对应于那一个方向的区段的横截面流动面积。

为了避免消音器腔室内的沉积物的正常积聚对装***音器的发动机的性能造成不利影响，相对于出口的横截面流动面积来确定各个消音器腔室内的内部流动路径的横截面流动面积的大小提供了一定程度的冗余。

允许排气流在两个相邻腔室之间流动的一个或多个流动通道可以优选地具有组合的横截面流动面积，所述组合的横截面流动面积大于排气从消音器排放所经过的出口的横截面流动面积，。举例来说，在存在一个以上流动通道的情况下，组合的横截面流动面积是各个通道的横截面流动面积的总和。在仅存在一个流动通道的其他情况下，组合的横截面流动面积仅仅是该一个流动通道的横截面流动面积。

为了避免流动通道内的沉积物的正常积聚对装***音器的发动机的性能造成不利影响，相对于出口的横截面流动面积来确定相邻消音器腔室之间的流动通道的横截面流动面积的大小也提供了一定程度的冗余。

出口可以包括单个出口开口或多个出口开口。出口的横截面流动面积可以包括单个出口开口的横截面流动面积，或多个出口开口的组合的横截面流动面积，视情况而定。

可以确定出口的横截面流动面积的大小以提供对从消音器排放排气选定的限制。可以相对于所要求的发动机性能和/或噪声衰减要求来选择出口的横截面流动面积。

出口可以包括文氏管。就噪声衰减而言这可能是有益的。

消音器可以进一步包括主体，该主体并入有多个腔室。该主体还可以并入有入口和出口。

主体可以包括限定中空内部的壳体，以及中空内部内的用于限定各个腔室之间的内壁的部分。

壳体可以具有适于装配在一起的两件式构造。

在一种布置中，限定中空内部的壳体以及中空内部内的用于限定各个腔室之间的内壁的部分可以构成整体组件。

在另一布置中，中空内部内限定内壁的部分可以包括与壳体分开形成并且被配置成可接纳在壳体内的***件的元件。

限定内壁的部分中的至少一个以及优选地全部可以与壳体热绝缘。这可例如通过由不同材料形成壳体和限定内壁的部分来实现。

就减少腔室内的排气沉积物的积聚而言，使限定内壁的部分与壳体热绝缘可能是有益的。

这种布置是有利的，其涉及提供这些部分作为与壳体分开形成并且被配置成可接纳在壳体内的***件的元件。首先，这种布置可能有助于用不同的材料构造壳体和限定了内壁的部分。其次，这种类型的布置可以允许在消音器腔室之间选择不同的壁材料和/或不同的壁厚度。

采用不同的材料和/或不同的壁厚度可以允许消音器内的设计工作温度根据选定的标准进行操纵以快速达到“燃尽”温度，由此抑制排气沉积物在腔室内的积聚。

举例来说，壳体可以由诸如金属合金的铸造材料形成，并且***件可以是不同的材料，例如不锈钢，其可以“更热”并且由此便于沉积物“燃尽”。

主体优选地被配置成呈现用于安装在发动机上的紧凑轮廓。更具体地，主体优选地被配置成呈现用于安装在发动机上的平坦或蜷伏的轮廓。具有这种类型的平坦/蜷伏或“扁平包装”轮廓的消音器通常具有的主体的深度尺寸比主体的一般长度尺寸和宽度尺寸更小。

优选地，消音器的主体被配置成使得其深度小于其宽度的一半(或者消音器本质上通常是圆形的，小于消音器主体呈现的平坦轮廓的直径的一半)。更优选地，消音器的主体被配置成使得其深度达到其宽度的约四分之一。

通过将主体内的多个腔室围绕彼此安置以提供紧凑设计来部分地促进消音器主体的平坦轮廓。优选地，紧凑消音器设计促进了消音器内的气体从入口到出口的径向或侧向流动。气体的这种径向或侧向流动与气体的典型轴向流动形成对比，在其中设计的紧凑性不是关键的并且出口与入口相距显著距离的大型消音器中，气体的典型轴向流动是标准的(即，使用长管道或长腔室来提供某种程度的噪声衰减益处的情况通常也是如此)。

根据本发明的第二方面，提供了一种消音器，该消音器包括用于接收排气的入口、用于排放排气的出口、内部腔室、外部腔室以及在内部腔室与外部腔室之间的至少一个居间腔室，其中一个或多个居间腔室和外部腔室被配置成围绕内部腔室安置的环形腔室，并且其中相邻腔室通过共用壁隔开并且互连以通过共用壁中的流动通道进行流体连通。

根据本发明的第三方面，提供了一种消音器，该消音器包括用于接收排气的入口、用于排放排气的出口以及主体，该主体限定内部腔室、外部腔室和在内部腔室与外部腔室之间的至少一个居间腔室，其中一个或多个居间腔室和外部腔室被配置成围绕内部腔室安置的环形腔室，其中相邻腔室通过共用壁隔开并且互连以通过共用壁中的流动通道进行流体连通，并且其中主体包括限定中空内部的壳体以及中空内部内的用于限定腔室之间的内壁的各部分。

主体还可以限定入口和出口，或入口和出口的至少部分。

壳体可以具有适于装配在一起的两件式构造。

在一种布置中，限定中空内部的壳体以及中空内部内的用于限定各腔室之间的内壁的部分可以构成整体组件。

在另一种布置中，中空内部内的限定内壁的部分可以包括与壳体分开形成并且被配置成可接纳在壳体内的***件的元件。

根据本发明的第四方面，提供了一种内燃机，该内燃机装配有根据本发明的第一方面、第二方面或第三方面的消音器。

附图简述

在以下关于本发明的若干非限制性实施方案的描述中更全面地描述了本发明的另外的特征。该描述仅仅出于例示本发明的目的而被包括在内。不应当将该描述理解为对上面给出的本发明的宽泛概要、公开或描述的限制。该描述将参考附图进行，在附图中：

图1是消音器的第一实施方案的分解透视图；

图2是图1所示消音器的侧视图；

图3是沿着图2的线3-3的截面视图；

图4是消音器的一部分的侧视图，示出了消音器内的内部腔室的部分；

图4A是与图4类似的视图，只是比例放大了；

图5是消音器的第二实施方案的分解透视图；

图6是消音器的第三实施方案的分解透视图；

图7是图6所示的消音器的侧视图；

图8是沿着图7的线8-8的截面视图；

图9是消音器的一部分的侧视图，示出了消音器内的内部腔室的部分；

图10是消音器的第四实施方案的分解透视图；

图11是图10的消音器的截面透视图；

图12是消音器的第五实施方案的侧视图；以及

图13是图12的消音器的分解透视图。

所示附图不一定按比例绘制，相反其重点大体在于示出本发明的原理。

附图描绘了本发明的若干实施方案。这些实施方案示出了某些配置；但应当理解，本发明可采取很多配置的形式，如对于本领域技术人员来说显而易见的那样，同时仍体现本发明。这些配置应被视为在本发明的范围内。

具体实施方式

附图所示的实施方案各自针对在无人飞行器(UAV)上使用的类型小型往复活塞式二冲程内燃机所用的消音器10。

参考图1至图4，示出了根据本发明的消音器10的第一实施方案。消音器10包括主体11，该主体并入有入口13、出口15和用于使排气从入口流到出口的多个腔室17。腔室17被布置和配置成用于抑制通过发动机中的燃烧过程生成的声脉冲。

主体11被配置成呈现用于安装在发动机上的紧凑轮廓，由此相对于UAV机身内的空间约束而满足消音器的功能需求。

主体11包括壳体20，该壳体具有两个侧壁21和在两个侧壁之间延伸的外周壁22。通过这个布置，主体11大体具有长度尺寸、宽度尺寸和深度尺寸。

主体11被配置成具有平坦或蜷伏的轮廓，便于紧凑轮廓安装在发动机上。在所示布置中，这通过将主体11配置成使得其深度(如例如通过两个侧壁21的外侧之间的距离来表示)小于其宽度(如例如通过外周壁22上的两个方向相反的点之间的距离来表示)的一半。更优选地，主体11被配置成使得其深度达到其宽度的约四分之一。在主体11具有长方形配置的情况下，如所示布置的情况一样，可以将长度视为主体的较长(纵向)尺寸并且可以将宽度视为主体的较短(横向)尺寸。在主体11的侧轮廓为圆形的情况下，长度尺寸和宽度尺寸各自通过圆形侧轮廓的直径来表示。

壳体20限定中空内部23和中空内部内的用于限定各个腔室17之间的内壁27的部分25。中空内部23内的限定内壁27的部分25与壳体20整体地形成。在另一个布置中，限定内壁27的部分25可以包括与壳体20分开形成并且被配置成可接纳在壳体20内的***件的一个或多个元件。

各个腔室17包括内部腔室31、外部腔室33以及安置在内部腔室与外部腔室之间的一个或多个居间腔室35。在这个实施方案中，存在两个居间腔室35a、35b。

各个腔室17围绕彼此安置。在所示布置中，围绕彼此安置的每个腔室17被配置成环绕该腔室。确切地，在所示布置中，内部腔室31由第一居间腔室35a环绕，该第一居间腔室继而由第二居间腔室35b环绕，该第二居间腔室由外部腔室33环绕，如图4最佳地可见。在所示实施方案中，各个腔室17也被示为是围绕同一中心点同心的，尽管并非一定如此，因为其他布置当然也是可能的。此外，围绕另一个腔室安置的每个腔室17并非需要被配置成完全环绕该腔室；例如，围绕另一个腔室安置的每个腔室可以被配置成仅部分环绕该腔室。

被配置成环绕另一个腔室的每个腔室17具有环形结构。换句话说，被配置成环绕另一个腔室的每个腔室17可以被视为束缚另一个腔室的带。为了便于参考，每个这样的腔室在下文都称为环形腔室。如本文所用的术语环形是指如先前所阐述的环配置。

在这个实施方案中，两个居间腔室35a、35b和外部腔室33(其中的每一个均为被配置成环绕另一个腔室的腔室)构成环形腔室。

内部腔室31包括由包括内壁27的最内壁27a的外周壁41限定的封闭体积。换句话说，内部腔室31是由最内内壁27a限定的封闭空间并且不是环形腔室。

每个腔室17通过共用壁与相邻腔室隔开，该共用壁包括内壁27中的相应一个。在这个实施方案中，内壁27各自被配置成封闭环路。在所示布置中，内壁27各自具有通过将两个半圆连接到两条平行线的相对端而形成的长方形配置，如图4最佳地可见；也就是说，内壁27各自被配置成称为体育场的几何图形的周边。内壁27的其他配置当然是可能的，例如包括圆形、卵形和椭圆形配置，并且还可以是沿着封闭环路的曲线具有变化半径的自由配置。此外，相邻内壁27并非必须具有相同的配置(尽管在该实施方案中它们具有相同的配置)。在其他实施方案中，相邻内壁27可以具有不同的配置；例如，一个内壁可以被配置成被称为体育场的几何图形的周边，并且相邻内壁可以具有自由配置。

通过将主体内的多个腔室17围绕彼此安置以提供紧凑设计来部分地促进主体11的平坦或蜷伏的轮廓。紧凑消音器设计促进了消音器内的气体从入口13到出口15的径向流动。气体的这个径向流动与气体的典型轴向流动形成对比，在设计的紧凑性并非关键性并且出口与入口相距显著距离的典型消音器中，气体的典型轴向流动是标准的(即，使用长管道或长腔室来提供某种程度的噪声衰减益处的情况通常也是如此)。

在这个实施方案中，入口13与内部腔室31连通并且出口15与外部腔室33连通。然而，也可以实现其他配置；例如，入口13可以与外部腔室33连通并且出口15可以与内部腔室31连通。

在所示布置中，入口13安置在壳体20的一个侧壁21上，出口15安置在壳体的外周壁22上。然而，也可以设想其他配置。例如，入口13和出口15可以各自安置在壳体20的侧壁21上，或安置在相同的侧壁上或不同的侧壁上。换句话说，出口15可以安置在壳体20的一个侧壁21上而不是外周壁22上；或安置在与入口13相同的侧壁上或另一侧壁上。

入口13通向的内部腔室31具有比其他腔室更大的体积。这是为了鼓励发动机排气流入消音器10。

腔室17被配置成使得相邻腔室彼此连通，以使排气经由流动通道50从入口13流到出口15。可以存在一个以上流动通道50在相邻腔室之间提供流动连通。

在所示布置中，流动通道50包括一系列流动通道51、52、53，如稍后将更详细描述的。

具体地，内部腔室31通过至少一个流动通道51与第一居间腔室35a连通。在所示布置中，内部腔室31通过两个流动通道51与第一居间腔室35a连通。两个流动通道51在内壁27a中包括两个开口51a、51b，该内壁是内部腔室31与第一居间腔室35a之间的共用壁。如图所示，两个开口51a、51b以相对关系安置在内壁27a中。

另外，第一居间腔室室35a通过至少一个流动通道52与第二居间腔室35b连通。在所示布置中，第一居间腔室35a通过两个流动通道52与第二居间腔室35b连通。两个流动通道52在内壁27b中包括两个开口52a、52b，该内壁是第一居间腔室35a与第二居间腔室35b之间的共用壁。如图所示，两个开口52a、52b以相对关系安置在内壁27b中。另外，内壁27b中的两个开口52a、52b与内壁27a中的两个开口51a、51b偏移。在所示布置中，内壁27b中的开口52a、52b与内壁27a中的两个开口51a、51b成角度地偏移90度，如可在附图中看到的。这是为了排气离开两个开口52a、52b进入第二居间腔室35b之前，优化排气在第一居间腔室35a内的流动。将开口51a、51b和52a、52b以这种偏移方式布置也迫使排气流在从一个腔室前进到下一个腔室时经历方向变化，这种方向变化有利于改善噪声衰减效果。穿过消音器10的腔室17的排气流的多个方向变化有助于提供消音器的噪声衰减好处。

另外，第二居间腔室35b通过至少一个流动通道53与外部腔室33连通。在所示布置中，第二居间腔室35b通过两个流动通道53与外部腔室33连通。两个流动通道53在内壁27c中包括两个开口53a、53b，该内壁是第二居间腔室35b与外部腔室33之间的共用壁。两个开口53a、53b以相对关系安置在内壁27c中，如图所示。此外，内壁27c中的两个开口53a、53b与内壁27b中的两个开口52a、52b偏移。在所示布置中，内壁27c中的开口53a、53b与内壁27b中的两个开口52a、52b成角度地偏移90度，如可以在附图中看到的。这是为了在排气离开两个开口53a、53b进入外部腔室33之前，优化排气在第二居间腔室35b内的流动。此外，开口52a、52b和53a、53b的这种偏移布置迫使排气流在从一个腔室进入下一个腔室时经受另一个方向变化，这提供了进一步的噪声衰减益处。

类似地，出口15与内壁27c中的两个开口53a、53b成角度地偏移，从而在排气流过消音器10的连续腔室17时呈现排气流的另一个方向变化。

多个环形回路方向一起变化，并且当排气流过连续腔室17时，排气的长流动路径使得能够在紧凑包装中获得良好的噪声衰减(即具有低噪声输出的消音器)。

在该实施方案中描述和示出的布置的特征在于两个流动通道51、两个流动通道52和两个流动通道53，各个流动通道以偏移关系安置以形成从入口13到出口15的长流动路径，这个长流动路径具有方向变化。其他布置当然也是可能的。举例来说，可能存在仅以一个流动通道51、一个流动通道52和一个流动通道53为特征的实施方案，其中各个流动通道以偏移关系安置以形成从入口13到出口15的长流动路径。偏移关系可以使得流动通道52与流动通道51径向相对，并且流动通道53与流动通道52径向相对。

允许排气在两个相邻腔室17之间流动的流动通道50具有组合的横截面流动面积，所述组合的横截面流动面积大于排气从消音器10排放所经过的出口15的横截面流动面积。举例来说，在流动通道51在内部腔室31与第一居间腔室35a之间的内壁27a中包括两个开口51a、51b的这个实施方案中，组合的横截面流动面积是两个开口51a、51b的横截面流动面积的总和，并且这个组合的横截面流动面积大于出口15的横截面流动面积。类似的考虑适用于在第一居间腔室35a与第二居间腔室35b之间的内壁27b中包括两个开口52a、52b的流动通道52。另外，类似的考虑也适用于在第二居间腔室35b与外部腔室33之间的内壁27c中包括两个开口53a、53b的流动通道53。

为了避免流动通道50内的沉积物的正常积聚对装***音器10的发动机的性能造成不利影响，相对于出口15的横截面流动面积来确定相邻器腔室17之间的各个流动通道50的横截面流动面积的大小提供了一定程度的冗余。

每个居间腔室35呈现若干内部流动路径以使排气流过腔室。在所示布置中，每个居间腔室35呈现总体上由参考符号60表示的四个概念性内部流动路径。

确切地，第一居间腔室35a呈现从内壁27a中的开口51a到内壁27b中的两个开口52a、52b的两个流动路径，如通过图4和图4A所示的流线所描绘并且通过参考符号61a、61b所标识的那样。另外，第一居间腔室35a呈现从内壁27a中的开口51b到内壁27b中的两个开口52a、52b的两个另外的流动路径，如通过图4和图4A所示的流线所描绘并且通过参考符号61c、61d所标识的那样。

类似地，第二居间腔室35b呈现从内壁27b中的开口52a到内壁27c中的两个开口53a、53b的两个流动路径，如通过图4和图4A所示的流线所描绘并且通过参考符号62a、62b所标识的那样。另外，第二居间腔室35b呈现从内壁27b中的开口52b到内壁27c中的两个开口53a、53b的两个另外的流动路径，如通过图4和图4A所示的流线所描绘并且通过参考符号62c、62d所标识的那样。

类似地，外部腔室33呈现从内壁27c中的开口53a到出口15的流动路径，如通过图4和图4A所示的流线所描绘并且通过参考符号63a所标识的那样。另外，外部腔室33呈现从内壁27c中的开口53b到出口15的另外的流动路径，如通过图4和图4A所示的流线所描绘并且通过参考符号63b所标识的那样。两个流动路径63a、63b在靠近出口15的外部腔室33的区域中汇合。

每个居间腔室35中的流动路径60的组合的横截面流动面积大于排气从消音器排放所经过的出口15的横截面流动面积。举例来说，腔室35a中的组合的横截面流动面积是四个流动路径61a至61d的横截面流动面积的总和，并且该组合的横截面流动面积大于出口15的横截面流动面积。类似地，腔室35b中的组合的横截面流动面积是四个流动路径62a至62d的横截面流动面积的总和，并且该组合的横截面流动面积大于出口15的横截面流动面积。

此外，外部腔室33内的内部流动路径63a、63b从内壁27c中的两个开口53a、53b到出口15的组合的横截面流动面积也大于出口的横截面流动面积15。

为了避免消音器腔室内的沉积物的正常积聚对装***音器10的发动机的性能造成不利影响，相对于出口15的横截面流动面积来确定各个消音器腔室17内的内部流动路径60的横截面流动面积的大小提供了一定程度的冗余。

在这个实施方案中，出口15包括单个出口开口71。在所示布置中，出口开口71与安置在壳体20中并且被凸缘安装部分77环绕的开孔75对准而限定在适于安装到壳体20上的出口孔板73内。出口孔板73与开孔75对准而可拆卸地安装到壳体20上，以在需要改变出口15的横截面流动面积的情况下轻易地改变出口孔板。另外，如果需要的话，出口孔板73的可拆卸性质使得可以进入出口15和周围区域进行清洁以去除任何积聚的沉积物。通过将出口孔板73配置成短的外部出口限制件，也便于清洁消音器10的出口15，该外部出口限制件使得在该区域中积聚的沉积物的任何去除实际且容易地完成。此外，短出口孔(由出口孔板73有效地提供)与各个消音器腔室内的内部流动路径的相对大的横截面流动面积的组合一起促进了具有低沉积灵敏度的消音器设计。

确定出口15的横截面流动面积的大小以对从消音器10排放排气提供选定的限制。可根据所需的发动机性能和/或噪声衰减要求来选择出口的横截面流动面积。

在这个实施方案中，主体11具有两件式构造，包括第一零件81和第二零件82，该第一零件和第二零件适于在分模线83处配合并且通过紧固件85可释放地紧固在一起。第一零件81和第二零件82具有连接凸缘87，这些连接凸缘抵靠分模线83并通过紧固件85连接在一起。每个零件81，82限定壳体20的一部分和各个内壁27的相应部分。

参考图5，示出了根据本发明的消音器10的第二实施方案。第二实施方案在很多方面类似于第一实施方案，因此使用类似的参考符号来指示类似的零件。

在这个第二实施方案中，出口15包括多个出口开口101，而不是如第一实施方案的情况那样包括单个出口开口。出口开口101安置在适于安装到壳体20上的出口孔板73中，如第一实施方案的情况那样。

参考图6至图9，示出了根据本发明的消音器10的第三实施方案。第三实施方案在很多方面类似于第一实施方案，因此再次使用类似的参考符号参考符号来指示类似的零件。

在这个第三实施方案中，居间腔室35被配置成提供对沿着腔室17内的内部流动路径60的排气流方向的某种程度的控制。在所示布置中，通过在两个居间腔室35a、35b内提供隔板100来提供控制。隔板100将每个腔室35a、35b有效地分成两个子腔室，每个子腔室都是半环形结构。

在这个实施方案中，隔板100安置在对应于排气经由其进入相应腔室35a、35b的流动通道50的位置处，如图9最佳地可见。确切地，腔室35a具有两个隔板100，各自从内壁27b向两个流动通道51中的相应一个延伸。两个流动通道51在内部腔室31与第一居间腔室35a之间的内壁27a中包括两个开口51a、51b，如图9最佳地可见。类似地，腔室35b具有两个隔板100，各自从内壁27c向两个流动通道52中的相应一个延伸。同样，两个流动通道52在第一居间腔室35a与第二居间腔室35b之间的内壁27b中包括两个开口52a、52b。

如图9所示，存在隔板100用于沿着腔室35a、35b内的内部流动路径60引导排气流。更具体地，相应的隔板100用于将穿过开口51a、51b流出的排气沿着腔室35a分流到两个分岔流动路径60中。类似地，相应的隔板100用于将穿过开口52a、52b流出的排气沿着腔室35b分流到两个分岔流动路径60中。

第二居间腔室35b通过两个流动通道53与外部腔室33连通，如前述实施方案的情况那样。与前述实施方案的情况一样，两个流动通道53在内壁27c中包括两个开口53a、53b，该内壁是第二居间腔室35b与外部腔室33之间的共用壁。在这个实施方案中，内壁27c中的每个开口53a、53b以与先前实施方案不同的方式配置。更具体地，每个开口53a、53b被配置成内壁27c中的细长凹部。与先前实施方案中的相应开口53a、53b相比，这个实施方案中的每个开口53a、53b相对较长且较薄(如图6最佳所见)，开口53a、53b较短且进一步延伸到内壁27c中。由相应开口53a、53b限定的凹部存在于主体11的第一零件81和第二零件82中的对应部分，由此当两个零件81、82合在一起以限定壳体20时，配对的凹部协作以形成细长狭槽，该细长狭槽提供相应的流动通道53。

另外，在所示布置中，消音器10具有用于接纳螺栓123的安装孔121，这些安装螺栓用于将消音器安装到发动机上，其中入口与发动机的排气出口连通。如图9中最佳地可见，安装孔121安置在入口13的相对两侧并延伸穿过主体11，穿过壳体21和内部腔室31。

安装孔121延伸穿过安置在中空内部23内的内部间隔件125。内部间隔件125提供内部加强，以抵抗在拧紧时由螺栓123施加在主体11上的载荷。内部间隔件125被配置成在主体11的第一零件81与第二零件82之间延伸的加强套筒127。

参考图10和图11，示出了根据本发明的消音器10的第四实施方案。第四实施方案在很多方面类似于第一实施方案，因此再次使用类似的参考符号来指示类似零件。

在这个第四实施方案中，限定内壁27的中空内部23内的部分25包括与壳体21分开形成并且被配置成可接纳在壳体内的***件的元件131。壳体20具有用于将元件131可靠地定位在中空内部23内的位置处的配件(未示出)，以限定各个腔室17。例如，这种配置可以包括在壳体20的侧壁21内部提供的结构(例如，狭槽)，元件131的边缘部分可以接纳在其中并且可靠地保持在其中。

涉及提供与壳体21分开形成并且被配置成可接纳在壳体内的***件的元件131的布置可以提供某些优点。首先，这种布置可能有利于用不同的材料来配置壳体20和元件131。其次，这种布置可以允许在各个腔室17之间选择不同的壁材料和/或壁厚度。

元件131本身可以全部是相同的材料，或者元件131中的至少一些可以是不同的材料。

当然，元件131可以由与壳体20相同的材料形成。然而，从壳体20提供由不同材料形成的元件131中的至少一些以及优选地全部可以提供内壁27与壳体20的某种程度的热绝缘。在消音器10的各个腔室17内的排气沉积物的积聚减少方面，将内壁27与壳体20热绝缘可能是有利的。

采用不同的材料和/或不同的壁厚度可以允许消音器10内的设计工作温度根据选定的标准进行操纵以快速达到“燃尽”温度，由此抑制排气沉积物在腔室17内的积聚。举例来说，壳体20可以由诸如金属合金的铸造材料形成，并且元件131可以是不同的材料，例如不锈钢，其可以“更热”并且由此便于沉积物“燃尽”。

这个第四实施方案包括多个流动通道50，该多个流动通道在相邻腔室17之间提供流动连通。在所示布置中，相应腔室17之间的流动通道50包括一组孔141。这组孔141提供共同工作的多个流动开口。这可能优于单个流动开口，因为该布置提供更大的总周长并且由此针对消音器10内的相同量的背压提供更好的噪声消除。

在这个第四实施方案中，出口15包括多个出口开口143。

参考图12和图13，示出了根据本发明的消音器10的第五实施方案。第五实施方案在很多方面与第四实施方案类似，因此再次使用类似的参考符号来指示类似的零件。

在这个第五实施方案中，出口15包括安置在壳体20中并被凸缘安装部分147环绕的开孔145。出口孔板149与开孔145对准而可拆卸地安装到壳体20上，以在需要改变横截面流动面积的情况下轻易地改变出口孔板。另外，出口孔板149的可拆卸性质使得可以进入出口15和周围区域进行清洁以去除任何积聚的沉积物。

在未示出的另一个实施方案中，消音器10可以具有被配置成文氏管的排气出口。在减少噪声方面，提供文氏管可能是有益的。否则，这个另外的实施方案可以具有前述实施方案中的任何一个的任何一个或全部特征。

前述公开内容旨在解释如何形成和使用根据本发明的各种实施方案，而不是限制本发明的真实的、预期的和合理的范围和精神。先前描述不是穷举性的，也不限于所公开的确切形式。如本领域技术人员将理解的，关于一个实施方案所描述的特征可以在适当时在任何一个其他实施方案中实现。

另外，应当理解，可以在不脱离本发明的原理的情况下进行各种修改。因此，应当理解，本发明在其范围内包括所有这样的修改。例如，在先前讨论的每个实施方案中，消音器10被配置成使得主体11为两件式构造，包括通过紧固件85可释放地紧固在一起的第一零件81和第二零件82。然而，对于消音器10也可以采用其他布置，例如包括通过焊接或其他已知粘结方法连接在一起的第一零件81和第二零件82。类似地，可以采用不同的手段将消音器10固定到发动机；例如通过适当布置的短排气管，在这种情况下，诸如内部间隔件125和螺栓123的特征可以不同的方式布置或实际上可能不需要。

在本发明范围内的修改的另一个示例可以是在消音器10内提供特别定位的排水孔，其被布置成便于排出或去除任何可能进入消音器10内或在消音器内形成的液体。此类排水孔可以例如布置在内壁内，内壁将腔室17分隔开以促使任何液体流到出口15。此外，当消音器10安装在发动机上时，出口15可以定位得比排水孔低。为了使对噪声产生的影响最小化，排水孔可能并非必须以一个在另一个下方的方式定位在内壁中，而是更优选地以交错的方式布置，从而仍然促使液体排出而不会严重影响噪声衰减。在另一布置中，能够通过确保相邻消音器腔室17之间的流动通道50自身被布置成便于液体向下流向适当定位的出口15而避免对此类排水孔的需求(即，一旦消音器10安装在相应发动机上，就再次布置在低处)。

对于任何位置描述诸如“内部”、“外部”、“顶部”、“底部”和“侧面”的引用将在附图中描绘的实施方案的上下文中采用，并且不被视为将本发明限于对该术语的字面解释，而是如本领域技术人员将理解的那样。

另外，在本发明的上下文中使用术语“***”、“装置”和“设备”的情况下，它们被理解为包括对可以相互接近、相互分开、相互集成或相互分离而定位的功能相关或相互作用、相互关联、相互依赖或关联的组件或元件的任何组合的引用。

在整个说明书中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”或诸如“包含的变体将被理解为暗示包含所述的整数或整数组，但不排除任何其他的整数或整数组。

Claims (41)

1.一种消音器，所述消音器包括：多个腔室，所述多个腔室围绕彼此安置；入口，所述入口用于将排气输送到所述腔室的一个中；以及出口，所述出口用于从所述腔室的另一个排放排气，相邻腔室互连以使排气从所述入口流到所述出口。

2.根据权利要求1所述的消音器，其中所述多个腔室包括内部腔室和外部腔室。

3.根据权利要求2所述的消音器，所述消音器进一步包括一个或多个居间腔室，所述一个或多个居间腔室安置在所述内部腔室与所述外部腔室之间。

4.根据权利要求1、2或3所述的消音器，其中被配置成环绕另一个腔室的每个腔室具有环形结构。

5.根据前述权利要求中任一项所述的消音器，其中每个腔室通过共用壁与相邻腔室隔开。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的消音器，其中所述内部腔室包括由外周壁限定的封闭体积。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的消音器，其中所述外部腔室包括环绕所述内部腔室的环形腔室并且其中任何居间腔室也是环形腔室。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的消音器，其中所述入口和所述出口各自分别与所述内部腔室和所述外部腔室中的一个连通。

9.根据权利要求8所述的消音器，其中所述入口与所述内部腔室连通并且所述出口与所述外部腔室连通。

10.根据前述权利要求中任一项所述的消音器，其中所述入口通向其中的所述腔室具有比所述其他腔室更大的体积。

11.根据前述权利要求中任一项所述的消音器，其中每个腔室与相邻腔室连通以使排气经由至少一个流动通道流动。

12.根据权利要求11所述的消音器，其中存在一个以上流动通道在相邻腔室之间提供流动连通。

13.根据权利要求11或12所述的消音器，其中所述至少一个流动通道在所述两个相邻腔室之间的共用壁中包括流动开口。

14.根据权利要求11、12或13所述的消音器，其中允许排气在两个相邻腔室之间流动的每个流动通道包括共同工作的多个流动开口。

15.根据权利要求13或14所述的消音器，其中排气进入相应腔室的所述一个或多个流动开口与所述排气离开所述腔室的一个或多个流动开口偏离。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的消音器，其中允许排气在两个相邻腔室之间流动的所述一个或多个流动通道具有组合的横截面流动面积，所述组合的横截面流动面积大于排气从所述消音器排放所经过的所述出口的横截面流动面积。

17.根据前述权利要求中任一项所述的消音器，其中每个腔室呈现一个或多个内部流动路径以使排气流过所述腔室，其中所述一个或多个内部流动路径的所述组合的横截面流动面积大于排气从所述消音器排放所经过的所述出口的所述横截面流动面积。

18.根据前述权利要求中任一项所述的消音器，所述消音器进一步包括并入有所述多个腔室的主体，所述主体包括限定中空内部的壳体和所述中空内部内的用于限定所述腔室之间的内壁的部分。

19.根据权利要求18所述的消音器，其中限定所述中空内部的所述壳体以及所述中空内部内的用于限定所述各个腔室之间的内壁的所述部分构成整体组件。

20.根据权利要求18所述的消音器，其中所述壳体的所述中空内部内的限定所述各个腔室之间的内壁的所述部分包括与所述壳体分开形成并且被配置成可接纳在所述壳体内的***件的元件。

21.根据权利要求20所述的消音器，其中限定所述内壁的所述部分中的至少一个与所述壳体热绝缘。

22.根据权利要求21所述的消音器，其中限定所述内壁的所述部分的全部都与所述壳体热绝缘。

23.根据权利要求18至22中任一项所述的消音器，其中所述壳体具有适于装配在一起的两件式构造。

24.根据权利要求18至23中任一项所述的消音器，其中所述主体被配置成呈现用于安装在发动机上的紧凑轮廓。

25.根据权利要求24所述的消音器，其中所述主体被配置成呈现平坦或蜷伏的轮廓。

26.根据权利要求25所述的消音器，其中所述主体具有长度尺寸、宽度尺寸和深度尺寸，并且其中所述深度尺寸小于所述长度尺寸和所述宽度尺寸。

27.根据权利要求26所述的消音器，其中所述深度尺寸小于所述宽度尺寸的一半。

28.根据权利要求27所述的消音器，其中所述深度尺寸达到所述宽度尺寸的约四分之一。

29.一种消音器，所述消音器包括用于接收排气的入口、用于排放排气的出口、内部腔室、外部腔室和在所述内部腔室与所述外部腔室之间的至少一个居间腔室，其中所述一个或多个居间腔室和所述外部腔室被配置成围绕所述内部腔室安置的环形腔室，并且其中相邻腔室通过共用壁隔开并且互连以通过所述共用壁中的流动通道进行流体连通。

30.一种消音器，所述消音器包括主体，所述主体限定用于接收排气的入口、用于排放排气的出口、内部腔室、外部腔室和在所述内部腔室与所述外部腔室之间的至少一个居间腔室，其中所述一个或多个居间腔室和所述外部腔室被配置成围绕所述内部腔室安置的环形腔室，其中相邻腔室通过共用壁隔开并且互连以通过所述共用壁中的流动通道进行流体连通，并且其中所述主体包括限定中空内部的壳体以及所述中空内部内的用于限定所述腔室之间的内壁的部分。

31.根据权利要求30所述的消音器，其中所述壳体具有适于装配在一起的两件式构造。

32.根据权利要求30或31所述的消音器，其中限定所述中空内部的所述壳体以及所述中空内部内的用于限定所述各个腔室之间的内壁的所述部分构成整体组件。

33.根据权利要求30或31所述的消音器，其中所述壳体的所述中空内部内的限定所述各个腔室之间的内壁的所述部分包括与所述壳体分开形成并且被配置成可接纳在所述壳体内的***件的元件。

34.根据权利要求30至33中任一项所述的消音器，其中限定所述内壁的所述部分中的至少一个与所述壳体热绝缘。

35.根据权利要求34所述的消音器，其中限定所述内壁的所述部分的全部都与所述壳体热绝缘。

36.根据权利要求30至35中任一项所述的消音器，其中所述主体被配置成呈现用于安装在发动机上的紧凑轮廓。

37.根据权利要求36所述的消音器，其中所述主体被配置成呈现平坦或蜷伏的轮廓。

38.根据权利要求37所述的消音器，其中所述主体具有长度尺寸、宽度尺寸和深度尺寸，并且其中所述深度尺寸小于所述长度尺寸和所述宽度尺寸。

39.根据权利要求38所述的消音器，其中所述深度尺寸小于所述宽度尺寸的一半。

40.根据权利要求39所述的消音器，其中所述深度尺寸达到所述宽度尺寸的约四分之一。

41.一种内燃机，所述内燃机装配有根据前述权利要求中任一项所述的消音器。