CN113175375A - 消音装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种能够以良好的效率降低排气声的消音装置。消音装置具备排气通道以及第1消音器。排气通道供排气气体通过。第1消音器是膨胀式消音器，且设置在排气通道上。膨胀式消音器设置在比第1位置靠排气气体的流动方向的上游的位置处。第1位置是距排气通道的上游端的距离为排气通道的总长的三分之一的位置。

Description

消音装置
技术领域
本公开涉及消音装置。
背景技术
日本特开2012-128230号公报(专利文献1)公开了一种静音装置。静音装置可降低在甲醇型电池的马达驱动中产生的噪音。静音装置具备管路、以及四个消音器(第1消音器、第2消音器、第3消音器以及第4消音器)。四个消音器设置于管路上。
第1消音器是旁支管。第1消音器设置在比管路的下游侧的开口靠上游的位置处，且第1消音器距管路的下游侧的开口的距离为波长λ1的四分之一。波长λ1是与基频f1对应的波长。第2消音器以及第3消音器是亥姆霍兹共振器。第2消音器和第3消音器均设置在比管路的下游侧的开口靠上游的位置处，且第2消音器距管路的下游侧的开口的距离为波长λ2的四分之一，第3消音器距管路的下游侧的开口的距离为波长λ3的四分之一。波长λ2、λ3分别是与基频的整数倍的高阶频率f2、f3对应的波长。第4消音器是膨胀式消音器。第4消音器设置在管路的上游侧的开口与第1消音器之间。
发明内容
本公开的一个方面希望提供一种能够以良好的效率降低排气声的消音装置。
本公开的一个方面是一种消音装置。该消音装置具备：排气通道以及第1消音器。排气通道供排气气体通过。第1消音器是膨胀式消音器，且设置于排气通道。第1消音器设置成比第1位置靠排气气体的流动方向的上游的位置处。第1位置是距所述排气通道的上游端的距离为所述排气通道总长的三分之一的位置。
根据上述结构，作为膨胀式消音器的第1消音器位于存在驻波声压的部分(即声压不为零的部分)处，该驻波是排气通道上形成的固有振动模态为一阶模态的驻波以及固有振动模态为二阶模态的驻波。此外，与将第1消音器设置在距排气通道的上游端的距离为排气通道总长的三分之一的第1位置处或者比该第1位置靠下游的位置处的结构相比，膨胀式消音器位于更靠近一阶模态的波腹的部分。因此，能够获得使一阶模态的驻波以及二阶模态的驻波这两者减少的效果。从而能够以良好的效率降低排气声。
此外，若可以获得与上述效果同样的效果，则第1消音器可以不必设置在比严格意义上的第1位置靠上游的位置处。即，若可以获得与上述效果同样的效果，则第1消音器可以设置在比严格意义上的第1位置些许靠下游的位置处。
在本公开的一个方面中，消音装置还可以具备第2消音器。第2消音器设置在排气通道上的比第1消音器靠下游的位置处。第2消音器是共振式消音器或膨胀式消音器。
根据上述结构，与消音装置仅具备第1消音器的情况相比，能够降低排气声。
在本公开的一个方面中，第2消音器可以是共振式消音器。
根据上述结构，可以获得利用共振式消音器的共振而实现的消音效果。并且，能够使作为共振式消音器的第2消音器的小型化。
在本公开的一个方面中，第2消音器可以是膨胀式消音器。
根据上述结构，能够使在排气通道形成的驻波为频率更高的驻波。而且，通过使驻波为高频率的驻波，而能够降低低频驻波的声压级。进而能够降低噪音。
在本公开的一个方面中，第2消音器可以设置在通过第1消音器形成的驻波的波腹的位置处。
根据上述结构，与将第2消音器设置在所述驻波的波腹以外的位置处的结构相比，能够有效率地减少驻波。
在本公开的一个方面中，第2消音器可以设置在通过第1消音器形成的一阶模态的驻波的波腹的位置处。
根据上述结构，与将第2消音器设置在一阶模态的驻波的波腹以外的位置处的结构相比，能够有效地减少一阶模态的驻波。
在本公开的一个方面中，第2消音器可以设置在通过第1消音器形成的二阶模态的驻波的波腹的位置处。
根据上述结构，能够有效地使一阶模态的驻波以及二阶模态的驻波这两者减少。
在本公开的一个方面中，消音装置还可以具备第3消音器。第3消音器设置在排气通道上的比第1消音器靠下游的位置处。第3消音器是共振式消音器或膨胀式消音器。而且，第2消音器可以设置在通过第1消音器形成的一阶模态的驻波的波腹的位置处。而且，第3消音器可以设置在通过第1消音器形成的二阶模态的驻波的波腹的位置处。
根据上述结构，能够有效地使一阶模态的驻波以及二阶模态的驻波这两者减少。
附图说明
图1是示出第1实施方式的消音装置的结构的图。
图2是示出在未设置第1消音器以及第2消音器的情况下于排气通道上形成的驻波的波形的图。
图3是示出通过第1消音器形成的驻波的波形的图。
图4是示出将第2消音器设置在通过第1消音器形成的二阶模态的驻波的波腹的位置处的消音装置的图。
图5是示出设置有均为膨胀式消音器的第1消音器和第2消音器的情况下的排气通道上形成的驻波的波形的图。
图6是示出具备三个消音器的消音装置的图。
具体实施方式
以下参照附图说明本公开的例示性的实施方式。
[1.第1实施方式]
[1-1.构成]
图1所示的消音装置1是用于降低从发动机2排出的排气气体所产生的排气声的装置。消音装置1具备排气通道3、第1消音器4、以及第2消音器5。
<排气通道>
排气通道3是供从发动机2排出的排气气体通过的通道。排气通道3的一端与发动机2的端部连接，具体而言，与排气口2a连接。另一方面，排气通道3的另一端是向外部开放的开口。
图1中示出的排气通道3为呈直线形的管，排气通道3也可以是曲折通道。
在下文中，将排气通道3的两端中的位于流动方向A的上游侧的一端(即端面)称为上游端3a。并且，将排气通道3的两端中的位于流动方向A的下游侧的一端(即端面)称为下游端3b。流动方向A是从发动机2排出的排气气体流动的方向。
此外，将从排气通道3的上游端3a到下游端3b的长度称为“排气通道3的总长L”。换言之，将从发动机2的端部(即排气口2a)到排气通道3的下游端3b的长度称为“排气通道3的总长L”。
<第1消音器>
第1消音器4是设置于排气通道3的膨胀式消音器。即，在排气通道3的中途设置作为膨胀式消音器的第1消音器4的膨胀室41。膨胀室41的内侧具有截面积大于排气通道3的截面积的空腔。通过使排气气体在膨胀室41内膨胀，可减小排气气体的速度和压力。而且，第1消音器4的出口仅能够供大小与出口的开口面积相对应的因膨胀而减少的能量通过。而且，剩余的能量在膨胀室41内通过反射而衰减。
在本实施方式中，第1消音器4设置在比排气通道3的第1位置靠排气气体的流动方向A的上游的位置处，第1位置是距上游端3a的距离为排气通道3总长L的三分之一的位置。
此外，在此所述的“第1消音器4设置在比排气通道3的第1位置靠排气气体的流动方向A的上游的位置处”是指，第1消音器4的膨胀室41的入口41a设置成比距上游端3a的距离为排气通道3总长L的三分之一的位置也就是第1位置靠上游。膨胀室41的入口41a是指排气声的声波入射的入口。
此外，第1消音器4的位置只要是比第1位置靠上游的位置即可，无特别限定。不过，希望尽量将第1消音器4设置在上游侧。
<第2消音器>
第2消音器5设置在排气通道3上的比第1消音器4靠下游的位置处。在本实施方式中，第2消音器5是共振式消音器。
作为共振式消音器的第2消音器5连结在排气通道3的中途。共振式消音器例如是旁支管或亥姆霍兹共振器等共振器。
在本实施方式中，第2消音器5设置在通过第1消音器4形成的驻波的波腹的位置处。
即，通过行波与反射波合成而产生在排气通道3的下游端3b具有波节的驻波。行波是在排气通道3内朝下游端3b传播的排气声的声波。反射波是在下游端3b(即开口)反射并朝流动方向A的反方向传播的声波。
在图2中示出在排气通道3未设置第1消音器4以及第2消音器5的情况下的驻波的波形。具体而言，图2中示出固有振动模态为一阶模态的驻波11的波形、以及固有振动模态为二阶模态的驻波12的波形。
两个驻波11、12均以上游端3a为波腹且以下游端3b为波节。排气通道3的总长L＝λ1×1/4，并且排气通道3的总长L＝λ2×3/4。在此，λ1是一阶模态的驻波11的波长。λ2是二阶模态的驻波12的波长。
另一方面，在图3中示出通过第1消音器4形成的驻波的波形。换言之，图3中示出在排气通道3设置有第1消音器4而未设置第2消音器5的情况下的驻波的波形。此外，在图3以及后述的图4等中省略对消音器(第1消音器4等)的内部的声波波形的图示。
在图3中示出驻波13，该驻波13以排气通道3的上游端3a为波腹且以第1消音器4的膨胀室41的入口41a为波节。此外，在图3中示出驻波14、15，该驻波14、15均以第1消音器4的膨胀室41的出口41b以及排气通道3的下游端3b为波节。
驻波14是固有振动模态为一阶模态的驻波，驻波15是固有振动模态为二阶模态的驻波。在此，L2＝λ3×1/4成立。L2是从排气通道3的上游端3a到膨胀室41的入口41a的距离。λ3为驻波13的波长。
此外，L3＝λ4×1/2成立。L3是从膨胀室41的出口41b到排气通道3的下游端3b的距离。λ4为驻波14的波长。
此外，L3＝λ5成立。λ5为驻波15的波长。
在本实施方式中，第2消音器5设置在通过第1消音器4形成的一阶模态的驻波14的波腹的位置处。具体而言，第2消音器5设置在比排气通道3的下游端3b靠上游端3a侧的位置处，且第2消音器5距下游端3b的距离为驻波14的波长λ4的四分之一。
[1-2.效果]
(1a)在本实施方式中，作为膨胀式消音器的第1消音器4设置在比第1位置靠上游的位置处，其中，该第1位置是距排气通道3的上游端3a的距离为排气通道3总长L的三分之一的位置。因此，能够以良好的效率降低排气声。
即，假设第1消音器4设置在第1位置处(如图2的虚线6a所示的位置)。该情况下，对一阶模态的驻波11而言，由于第1消音器4设置在存在声压的部分处，因此能够获得消音效果。另一方面，对二阶模态的驻波12而言，由于第1消音器4设置在不存在声压的部分(波节)处，因此能够获得的消音效果较小。
与此相对，如本实施方式所述，当第1消音器4设置在比第1位置靠上游的位置(如图2的虚线6b所示的位置等)处时，第1消音器4位于存在一阶模态的驻波11的声压以及二阶模态的驻波12的声压的部分。而且，与将第1消音器4设置在第1位置或比该第1位置靠下游的位置处的结构相比，第1消音器4位于更靠近一阶模态的驻波11的波腹的部分。因此，能够获得使一阶模态的驻波以及二阶模态的驻波这两者减少的效果。由此，根据本实施方式，与将第1消音器4设置在第1位置或比该第1位置靠下游的位置处的结构相比，能够以良好的效率降低排气声。
(1b)在本实施方式中，消音装置1具备第2消音器5。第2消音器5是设置在排气通道3上的比第1消音器4靠下游的位置处的共振式消音器。因此，能获得利用共振而实现的消音效果，而且能够使作为共振式消音器的第2消音器5小型化。
即，在使用共振式消音器来实现消音的情况下，使欲衰减的频率成分与共振式消音器的共振室的频率一致。一般来说，已知共振室的频率也就是欲衰减的频率成分的频率越大共振室的容量越小。
根据本实施方式，通过将作为膨胀式消音器的第1消音器4设置在排气通道3上，而能够增大欲衰减的特定的频率成分。即，通过第1消音器4形成的驻波13～15的频率(参照图3)均大于未设置第1消音器4的情况下形成的一阶模态的驻波11(参照图2)的频率。换言之，通过将第1消音器4设置在排气通道3上，而能够消除低频区域的驻波11，并且能够增大欲衰减的频率成分。
因此，能够减小作为共振式消音器的第2消音器的共振室的容量。由此，根据本实施方式，能获得利用共振而实现的消音效果，而且能够使作为共振式消音器的第2消音器5小型化。
(1c)在本实施方式中，第2消音器5设置在通过第1消音器4形成的驻波14的波腹的位置处(参照图3)。
因此，与将第2消音器5设置在通过第1消音器4形成的驻波14、15的波腹以外的位置处的结构相比，能够有效地减少驻波。
此外，在图3中第2消音器5的前端部位于驻波14的波腹的位置处，不过第2消音器5中的除前端部以外的部分也可以位于驻波14的波腹的位置处。也就是说，在本说明书中，若第2消音器5的至少一部分位于驻波14的波腹的位置处，则称为第2消音器5位于驻波14的波腹的位置处。
(1d)在本实施方式中，第2消音器5设置在通过第1消音器4形成的一阶模态的驻波14的波腹的位置处。
因此，与设置在一阶模态的驻波11的波腹以外的位置处的结构相比，能够有效地减少一阶模态的驻波11。
[2.第2实施方式]
[2-1.与第1实施方式的不同点]
第2实施方式的基本结构与第1实施方式相同，因此以下对不同点进行说明。此外，与第1实施方式相同的符号表示与第1实施方式相同的构成，对此参照上文的说明。
在上述第1实施方式中，如图3所示，第2消音器5设置在通过第1消音器4形成的一阶模态的驻波14的波腹的位置处。
与此相对，在第2实施方式中，如图4所示，第2消音器5设置在通过第1消音器4形成的二阶模态的驻波15的波腹的位置处。
具体而言，第2消音器5设置在通过第1消音器4形成的二阶模态的驻波15的两个波腹中的位于上游侧的波腹的位置处。换言之，第2消音器5设置在第2位置处，该第2位置是朝上游离开排气通道3的下游端3b的距离为二阶模态的驻波15的波长λ5的四分之三的位置。
[2-2.效果]
根据以上详述的第2实施方式，可以实现上述的第1实施方式的效果(1a)～(1c)，而且还可以实现以下的效果。
(2a)在本实施方式中，第2消音器5设置在通过第1消音器4形成的二阶模态的驻波15的波腹的位置处。二阶模态的驻波15的波腹对应于一阶模态的驻波14的存在声压的部分。因此，根据本实施方式，能够有效地使一阶模态的驻波14以及二阶模态的驻波15这两者减少。
[3.第3实施方式]
[3-1.结构]
第3实施方式的基本结构与第1实施方式相同，因此以下对不同点进行说明。此外，与第1实施方式相同的符号表示与第1实施方式相同的构成，对此参照上文的说明。
在上述的第1实施方式中，位于比第1消音器4的靠下游的位置处的第2消音器5是共振式消音器。
与此相对，在如图5所示的第3实施方式中，第2消音器6是膨胀式消音器这一点与第1实施方式不同。第3实施方式除第2消音器6的种类不同以外，其他均与第1实施方式相同。
[3-2.效果]
根据以上详述的第3实施方式，可以实现上述的第1实施方式的效果(1a)、(1c)～(1d)，而且还可以实现以下的效果。
(3a)在本实施方式中，第2消音器6是膨胀式消音器。因此，能够进一步增大排气通道3内形成的驻波的频率。
即，若设置作为膨胀式消音器的第2消音器6，则驻波的波形为图5所示的波形。在图5中，在第1消音器4和第2消音器6之间形成的驻波16的频率大于未设置第2消音器6的情况下的驻波14(参照图3)的频率。此外，在比第2消音器6靠下游的位置处形成的驻波17的频率大于未设置第2消音器6的情况下的驻波14(参照图3)的频率。
因此，通过设置第2消音器6，而能够使在排气通道3形成的驻波为频率更高的驻波。而且，通过使驻波为高频率的驻波，而能够降低低频驻波的声压级。进而能够降低噪音。
[4.第4实施方式]
[4-1.结构]
第4实施方式的基本结构与第3实施方式相同，因此以下对不同点进行说明。此外，与第3实施方式相同的符号表示与第3实施方式相同的构成，对此参照上文的说明。
在上述第3实施方式中，与第1实施方式相同，作为膨胀式消音器的第2消音器6设置在通过第1消音器4形成的一阶模态的驻波14的波腹的位置处。与此相对，在第4实施方式中，与第2实施方式相同，作为膨胀式消音器的第2消音器6设置在通过第1消音器4形成的二阶模态的驻波15的波腹的位置处。这一点与第3实施方式不同。除此之外的其他方面均与第3实施方式相同。
[4-2.效果]
根据以上详述的第4实施方式，可以实现上述的第1实施方式的效果(1a)和(1c)以及第2实施方式的效果(2a)。
[5.其他实施方式]
以上对本公开的实施方式进行了说明，不过本公开不限于上述实施方式，还可以采用各种方式。
(1)在上述第2实施方式以及第4实施方式中，第2消音器5、6设置在通过第1消音器4形成的二阶模态的驻波15的两个波腹(参照图4)中的位于上游侧的波腹的位置处。不过，第2消音器5、6的位置不限于此。
例如，第2消音器5、6可以设置在通过第1消音器4形成的二阶模态的驻波15的两个波腹中的位于下游侧的波腹的位置处。换言之，第2消音器5可以设置在朝上游离开排气通道3的下游端3b的距离为二阶模态的驻波15的波长λ5的四分之一的位置处。
该情况下，与第2实施方式以及第4实施方式相同，也能够有效地使一阶模态的驻波14以及二阶模态的驻波15这两者减少。
(2)在上述各实施方式中，消音装置1具备两个消音器(即第1消音器4以及第2消音器5或6)。不过，消音装置1具备的消音器的数量不限于此。例如，消音装置可以具备三个消音器。该情况下，例如图6所示，消音装置可以在比第1消音器4靠下游的位置处具备第2消音器5或6、以及第3消音器7。第2消音器5或6是共振式消音器或膨胀式消音器。第3消音器7是共振式消音器或膨胀式消音器。而且，第2消音器5或6可以设置在通过第1消音器4形成的一阶模态的驻波14的波腹的位置处。而且，第3消音器7可以设置在通过第1消音器4形成的二阶模态的驻波15的波腹的位置处。此外，在图6中示出了仅设置第1消音器4而未设置第2消音器5或6以及第3消音器7的情况下(即与图2相同)的驻波的波形。
根据上述结构，能够有效地使一阶模态的驻波14以及二阶模态的驻波15这两者减少。
此外，消音装置可以具备四个以上的消音器。
(3)可由多个构成元素实现上述实施方式中的一个构成元素所具有的多个功能，或可由多个构成元素实现一个构成元素所具有的一个功能。此外，可由一个构成元素实现多个构成元素具有的多个功能，或可由一个构成元素实现通过多个构成元素实现的一个功能。此外，可以省略上述一实施方式的构成的一部分。此外，可以将上述一实施方式的构成的至少一部分添加到上述其他实施方式的构成中，或将上述一实施方式的构成的至少一部分与上述其他实施方式的构成进行置换等。

Claims (8)

1.一种消音装置，其特征在于，具备：
排气通道，所述排气通道供排气气体通过；以及
第1消音器，所述第1消音器是膨胀式消音器，且设置于所述排气通道，并且
所述第1消音器设置在比第1位置靠排气气体的流动方向的上游的位置处，所述第1位置是距所述排气通道的上游端的距离为所述排气通道的总长的三分之一的位置。
2.根据权利要求1所述的消音装置，其特征在于，
还具备第2消音器，
所述第2消音器设置在所述排气通道上的比所述第1消音器靠下游的位置处，并且所述第2消音器是共振式消音器或膨胀式消音器。
3.根据权利要求2所述的消音装置，其特征在于，
所述第2消音器是共振式消音器。
4.根据权利要求2所述的消音装置，其特征在于，
所述第2消音器是膨胀式消音器。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的消音装置，其特征在于，
所述第2消音器设置在通过所述第1消音器形成的驻波的波腹的位置处。
6.根据权利要求5所述的消音装置，其特征在于，
所述第2消音器设置在通过所述第1消音器形成的一阶模态的驻波的波腹的位置处。
7.根据权利要求5所述的消音装置，其特征在于，
所述第2消音器设置在通过所述第1消音器形成的二阶模态的驻波的波腹的位置处。
8.根据权利要求5所述的消音装置，其特征在于，
还具备第3消音器，
所述第3消音器设置在所述排气通道上的比所述第1消音器靠下游的位置处，并且所述第3消音器是共振式消音器或膨胀式消音器，
所述第2消音器设置在通过所述第1消音器形成的一阶模态的驻波的波腹的位置处，所述第3消音器设置在通过所述第1消音器形成的二阶模态的驻波的波腹的位置处。
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