一种宽频带高频噪声消声单元 |
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| 申请号 | CN201710361052.5 | 申请日 | 2017-05-22 | 公开(公告)号 | CN107218108A | 公开(公告)日 | 2017-09-29 |
| 申请人 | 东南大学; | 发明人 | 孙蓓蓓; 薛飞; 陈建栋; 张建润; 卢熹; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种宽频带高频噪声消声单元，其包括进气管、 波纹管 及出气管。进气管和出气管为等截面直管，分别连接于波纹管的两端，形成一个独立的消声单元。所述波纹管为U型波纹管，由多个波纹高度不同的波纹组成，且各波纹管高度呈线性规律递增或递减。本发明结构合理，能工作于高温环境，具有独立的宽频带高频噪声的消声特性。本发明提供一种宽频带高频噪声消声单元，该 内燃机 消声器设有波纹管，通过合理的设计，有效提高了高频排气噪声的消声带宽和消声量。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种宽频带高频噪声消声单元，包括进气管(1)、波纹管、固定板件(3)和出气管(4)，其特征在于：所述进气管(1)和出气管(4)分别连接于波纹管的两端形成一个独立的消声单元，所述波纹管包括至少2个波纹管单元(2)，各波纹管单元(2)通过两侧的固定板件(3)进行固定形成波纹管，各波纹管单元(2)的波纹高度呈线性递增或递减其他结构尺寸相同或波纹宽度呈线性递增或递减其他结构尺寸相同。 |
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| 说明书全文 | 一种宽频带高频噪声消声单元技术领域[0001] 本发明涉及车辆消声器技术领域，尤其涉及一种宽频带高频噪声消声单元。 背景技术[0003] 以内燃机为例，目前内燃机所使用的排气消声器以抗性消声器为主，此类消声器的进气管和出气管均连通扩张腔，气体从进气管进入消声器，再从出气管排出。这种抗性消声器是利用声波的反射和干涉效应等，通过改变声波的传播特性，阻碍声波能量向外传播。 [0004] 然而，由于抗性消声器自身固有的上限截止频率的存在，在截止频率以上的频带内，抗性消声器很难获得的理想的消声性能。通常采用穿孔管和吸声材料两种方式提升抗性消声器在截止频率以上频段的消声性能。但是，这两种方式的使用会显著增加消声器的体积，进而会影响消声器整体设计。如何在不改变或者降低消声器体积且不显著增加消声器压力损失的条件下，提升抗性消声器在宽频带上的消声性能，则成为了抗性消声器设计的难点。 [0005] 有鉴于此，如何改进内燃机消声器内部结构，从结构上提高对宽带高频噪声的消声效果，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。 发明内容[0006] 为了解决上述存在的问题，本发明提供一种宽频带高频噪声消声单元，该内燃机消声器设有波纹管，通过合理的设计，有效提高了高频排气噪声的消声带宽和消声量，为达此目的，本发明提供一种宽频带高频噪声消声单元，包括进气管、波纹管、固定板件和出气管，所述进气管和出气管分别连接于波纹管的两端形成一个独立的消声单元，所述波纹管包括至少2个波纹管单元，各波纹管单元通过两侧的固定板件进行固定形成波纹管，各波纹管单元的波纹高度呈线性递增或递减其他结构尺寸相同或波纹宽度呈线性递增或递减其他结构尺寸相同。 [0007] 本发明的进一步改进，所述消声单元的有效消声频带的上下限频率及其带宽公式如下： [0008] [0009] [0010] 其中dcmax为波纹管单元的最大波纹高度，dcmin为波纹管单元的最小波纹高度，lc为波纹管单元波纹的宽度，wc为波纹间隔，c0为声速，fL为有效消声频带的下限频率，fH为上限截止频率，Bw为消声带宽。 [0011] 本发明的进一步改进，所述波纹管单元为U型，本发明常用U型波纹管单元。 [0012] 本发明的进一步改进，所述的宽频带高频噪声消声单元传递损失20db(A)的带宽达到2000Hz以上，本发明宽频带高频噪声消声单元传递损失的带宽可以达到2000Hz以上。 [0013] 本发明一种宽频带高频噪声消声单元，与现有技术相比有益效果如下：本发明利用多个U型波纹按照特定规律的方式组合，使各个波纹的消声频带形成互补及消声量形成叠加，进而可以有效提高高频噪声的消声带宽和消声量。对比现有技术中利用吸声材料和穿孔管提高对高频噪声进行消声的方式，本发明不会带来消声器体积的增加。此外，本发明不会受到发动机排气中的油污及碳颗粒的阻塞而影响消声带宽和消声量。而穿孔管和吸声材料则对油污和碳颗粒敏感，容易因此而导致消声量降低甚至失效，本发明不会出现类似情况，因而使用寿命更为长久、使用环境更为广泛。本发明对于大功率大排量发动机及有限安装空间条件下的消声器设计尤为重要。附图说明 [0014] 图1是本发明主视图； [0015] 图2是本发明右视图； [0016] 图3是本发明参数示意图； [0017] 图4是本发明实施例的传递损失曲线图一； [0018] 图5是本发明实施例的传递损失曲线图二； [0019] 图示说明： [0020] 其中，1进气管、2波纹管单元、3固定板件、4出气管。 具体实施方式[0021] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述： [0022] 本发明提供一种宽频带高频噪声消声单元，该内燃机消声器设有波纹管，通过合理的设计，有效提高了高频排气噪声的消声带宽和消声量。 [0023] 请参考图1-3，图1-3为本发明所提供宽频带高频噪声消声单元一种具体实施方式的结构示意图。 [0024] 该实施例中的宽频带高频噪声消声单元，具有进气管1、波纹管、固定板件3及出气管4。所述进气管1和出气管4分别连接于所述波纹管两端；所述固定板件3用于固定波纹管单元2，防止其发生结构变形而影响消声性能。所述波纹管单元2的波纹高度呈线性递增或递减，其他结构尺寸相同。 [0025] 具体地，图1中所示的进气管1和出气管4的内径为55mm，所述波纹管单元2为U面波纹管，由8个波纹高度不同的波纹组合而成。所述波纹管单元2的波纹由四个固定板件3沿所述波纹管单元2轴向均匀布置，用以固定各波纹位置。所述波纹管单元2的最大波纹高度dcmax和最小波纹高度dcmin分别为50mm和15mm，相邻波纹的波纹高度差为5mm。所述波纹管波纹的宽度lc为12.5mm，波纹间隔wc为8mm。根据这些结构尺寸及公式(1)和公式(2)可以预估图1所示实施例的有效消声频带的上下限频率及其带宽。 [0026] [0027] [0028] 根据公式(1)，取声速c0为340m/s，图1所示实施例的有效消声频带的下限频率fL约为1292Hz，上限截止频率fH约为4271Hz，因而图1所示实施例的有效消声频带为1292Hz～4271Hz，消声带宽Bw为2979Hz，可以实现图1所示实施例对宽频带高频噪声的消声性能。虽然公式(1)为发明人提出的适用于本发明的经验公式，存在一定的预测误差，但可以为本发明其他具体实施例的设计提供设计依据。 [0029] 使用时，所述进气管1和出气管4可以互换，根据消声单元在消声器中的安装方式而定，不影响本发明的消声性能。以图1所示实施方案为例，噪声信号从进气管1进入，从左到右依次经过波纹管的各个波纹，实现了从消声频带下限频率到消声频带上限频率的宽频带消声。下面通过仿真实验，来论证本发明的一种消声单元具有良好的宽频带高频噪声的消声性能。仿真实验采用商用LMS Virtual.Lab仿真软件。图4为图1所示实施例的传递损失曲线。从图4中可以看出，图1所示实施例的消声单元的有效消声频带为1039.49Hz～4004.185Hz，有效消声带宽Bw约为2965Hz。以传递损失20dB(A)为例，如图5所示，图1所示实施例的消声带宽Bw约为2564Hz，也保证了本发明结构的宽频带高频噪声的消声性能。因此，从仿真实验得出，采用本发明结构的消声单元可以实现宽频带高频噪声的消声性能。 [0030] 设计时，可以先根据公式(1)预估所设计的消声单元的消声频带，再结合仿真实验结果对设计的消声单元的结构尺寸进行调整，以达到所需的消声量和消声带宽。 |
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