專利名稱：增強型消音器的制作方法
技術領域：
本發明為內燃機提供了一種在普通消音器基礎上實現增強馬力和/或燃料效率的消音器。
背景技術：
出于環境的考慮，政府機構已經不斷對使用內燃機為動力的交通工具的排氣量和種類施加更嚴格的限制。此外，由這些內燃機產生的噪音量必須符合嚴格的標準。盡管這些限制增強了空氣質量，減小了噪聲污染，但這些限制也給相應內燃機帶來了燃料消耗增加和動力產生減小的一些缺點。這些缺點被認為是由消減噪音和凈化廢氣的特定裝置所產生的廢氣背壓的結果。因此，這些缺點被認為能由增加排氣流通性的裝置減輕。
已經提出了多種系統來提供減小內燃機排氣的噪音和/或空氣污染的更有效的裝置。可在授予Kojima的U.S.4,533,015號專利、授予Michikawa的U.S.4,339,918號專利、授予Taniguchi的U.S.4,331,213號專利、授予Harris等的U.S.4,317,502號專利、授予Taniguchi的U.S.4,303,143號專利、授予Kasper的U.S.4,222,456號專利、授予Everett的U.S.4,129,196號專利、授予Lyman的U.S.4,109,753號專利、授予Kashiwara等的U.S.4,050,539號專利、授予Iapella等的U.S.3,016,692號專利中找到一些這種已提出的系統。然而，在補償伴隨而來的燃料效率和動力產生的減小的同時，要尋求減小噪音和廢氣排放被證實是較為困難的任務。
發明內容
本發明提供一種消音器，其包括在膨脹室內或臨近膨脹室的可旋轉推進器以使廢氣向出口旋轉。該消音器在實現在普通消音器基礎上增強了的動力和/或燃料效率的同時，使排氣的聲級保持在可接受的范圍內。
圖1是依照本發明的消音器的一個實施例的縱向橫截面視圖。
圖2是依照本發明的消音器的一個實施例的一端視圖。
圖3是依照本發明的消音器的一個實施例的推進器的側向放大圖。
圖4是依照本發明的消音器的一個實施例的推進器的一端放大圖。
圖5示意出依照本發明的消音器的另一實施例。
具體實施例方式
本發明由以下各實例予以說明。必須認識到，根據此處公開的發明特征的各變更在普通技術人員的技術范圍中，并且本發明的范圍不限于各實例。為了正確確定本發明的范圍，相關方應該考慮此處的權利要求及其任何等效內容。此外，此處結合所有引用文件作為參考。
圖1示意出沿依照本發明的消音器10的一個實施例的沿縱軸的橫截面視圖。消音器10包括具有在錐形進入端14的入口162以及在錐形出口端34的出口164的外殼16。在另一實施例中，外殼具有基本平坦的入口端和/或出口端。在本技術領域中，用于形成消音器的材料是為人熟知的。在一個實施例中，消音器殼和相應的管由金屬制成，例如不銹鋼。將多種元件連接的方法也為人所熟知。例如，接合點能整體形成，或利用焊接或銅焊形成。其他實施例包括具有橢圓形截面的消音器，其帶有與推進器相鄰的圓形膨脹區域。該圓形膨脹區域可貫穿膨脹室，或在軸周圍延伸以與外部橢圓形截面相適應。
入口管12在近端122連接到入口162處的殼16。入口管12的末端124直接或間接連接到廢氣源，例如內燃機(未示出)。入口管12的內部126張開到由膨脹室管20的內部限定的膨脹室18內。膨脹室管20基本上同軸地連接到外殼16。盡管如圖所示，膨脹室管20連接到外殼以使外殼一部分限定膨脹室，膨脹室管20可在其端部成錐形，以使其相對的兩開口也可限定入口162和出口164。此外，膨脹室管20連接到外殼16，以使膨脹室管20的外部和外殼16的內部結合以限定膨脹室18周圍的聲抑制套管22。
聲抑制套管22由所知的聲抑制材料填充。該材料的實例包括玻璃纖維、玻璃絨、銅絨、銅絲、鋼絲絨等。在一個實施例中聲抑制材料是玻璃纖維。管20上打有孔(未示出)以使膨脹室18與聲抑制套管22的材料相通。在一個實施例中，管20有大約50％的孔隙度。在另一個實施例中，管20有介于大約40％到大約80％的孔隙度。在另一實施例中，膨脹室18有比入口管12多至少大約85％的氣流橫截面面積。在又一個實施例中，膨脹室18有比入口管12多至少大約75％的氣流橫截面面積。在又一個實施例中，膨脹室18有比入口管12多大約75％到大約90％的氣流橫截面面積。
在一個實施例中，在膨脹室18內，在鄰近入口管12的一端處，推進器24(見圖1，3和4)由推進器支架26上的旋轉軸固定件28連接于消音器。在一個實施例中，推進器包括四個葉片30，每一個具有大約30度的螺旋扭曲38。固定件28將推進器24牢靠地連接到推進器支架26上，但提供足夠的間隙使推進器在迫使廢氣從入口管12流進膨脹室18時自由旋轉。可選地，葉片具有介于大約20-60度之間的扭曲。只要所有葉片相互保持一致，葉片順時針和逆時針旋轉時的性能沒有區別。在其他實施例中，推進器可有2到8個葉片。在另一個實施例中，推進器有3到5個葉片。在優選實施例中，葉片相對狹窄。然而，可在本發明的范圍內使用多種葉片寬度。
將推進器裝配到支架的多種方法為人所知。在一個實施例中，推進器被裝配在聚四氟乙烯填充的青銅支座上，該支座裝配在連接到推進器支架上的標準有肩螺釘上。在另一個實施例中，推進器裝配于有肩螺釘上，該有肩螺釘裝配到連接到推進器支架上的聚四氟乙烯填充的青銅支座上。該支座和螺釘也由不銹鋼或合金鋼制成。如圖1所示，推進器24能裝配到支架26前部。如圖2所示，推進器(由葉片30表示)也能裝配到支架26的后部。
在圖1中，入口管12的內部126內的箭頭40表示氣體在該區域內基本上沿線性方向流動。當氣體到達推進器24時，氣體迫使推進器24旋轉，這使得氣體在流過膨脹室18時使氣體旋轉(如箭頭32所示)。該渦流作用迫使排氣流向錐形出口端34，錐形出口端34保持氣體的旋轉流動以推動氣體通過出口管36流出消音器。出口管36連接于出口164的近端362并且在末端364處直接或間接(例如，通過排氣管)地通向大氣。在一個實施例中，出口管36具有與入口管12大致相等的內徑。在另一個實施例中，入口管12具有基本上比出口管36小的內徑。
在又一個實施例中，推進器24在入口管12的近端122內被支撐(圖5)。應注意的是，在該實施例中，入口管12和出口管36的近端示意為突出進膨脹室18內。如同連接推進器到消音器上的不同方法一樣，連接進口管和出口管的不同方法也為人所知。不限于任何理論，可認為推進器迫使排氣從低容積空間旋轉進較高容積空間，由此增加排氣吞吐量。
可認識到本發明的說明性實施例為內燃機提供了增加馬力和/或燃料效率的高性能推進消音器，同時使發動機的聲級保持在可接受的水平內。不限于任何特別理論，可認為在廢氣進入消音器時，當氣體在膨脹室內膨脹時，推進器迫使氣體旋轉進入緊密旋轉的渦流中。這促使氣體流過膨脹室并流過出口管。這種結果產生了真空空間，將更多氣體從排氣源吸入，增加了發動機的排氣吞吐量。
可認識到該發動機的馬力相對于不具有推進器的類似的普通消音器增加了高達大約19％。在一個實施例中，增強馬力到大約13％和19％之間。在另一個實施例中，在市區駕駛時燃料哩數增加了高到大約12％，在高速公路駕駛時增加了高達大約15％。在又一個實施例中，燃料效率在市區中增加到大約5％到12％之間。在另一個實施例中，燃料效率在高速公路上增加到大約6％到15％之間。可受益于這種消音器的交通工具包括卡車、小汽車、割草機、船、雪上汽車、動力機或其他由內燃機驅動的其他設備。
權利要求
1.一種高性能推進消音器，其包括具有同軸連接到其上的膨脹室管的殼，以使所述殼的內部和所述膨脹室管的外部形成含有聲抑制材料的聲抑制套管，其中所述膨脹室管的內部形成膨脹室，所述膨脹室管上打有孔以達到大約40-80％的孔隙度，從而使所述膨脹室與所述聲抑制套管內的材料相通，入口管連接到所述殼的入口以使所述入口管內部與所述膨脹室相通，其中，可旋轉推進器連接于所述消音器，以使所述推進器能在廢氣從所述入口管流進所述膨脹室內時旋轉，并且其中所述推進器使廢氣旋轉以促使廢氣流過所述膨脹室并流過所述殼的出口。
2.如權利要求1所述的高性能推進消音器，其特征在于，所述推進器裝配在旋轉裝配在有肩螺釘上的填充聚四氟乙烯的青銅支座上。
3.如權利要求1所述的高性能推進消音器，其特征在于，所述推進器裝配在旋轉裝配在填充聚四氟乙烯的青銅支座上的有肩螺釘上。
4.如權利要求1所述的高性能推進消音器，其特征在于，所述膨脹管的氣流橫截面面積比所述入口管至少大約85％。
5.如權利要求1所述的高性能推進消音器，其特征在于，所述膨脹管的氣流橫截面面積比所述入口管大約75％到約90％。
6.如權利要求1所述的高性能推進消音器，相對于普通消音器，其將發動機在市區駕駛時的燃料效率提高約5％到約12％，將發動機在高速公路駕駛時的燃料效率提高約6％到約15％。
7.如權利要求1所述的高性能推進消音器，相對于普通消音器，其將發動機在市區駕駛時的燃料效率提高至少約5％，將發動機在高速公路駕駛時的燃料效率提高至少約6％。
8.如權利要求1所述的高性能推進消音器，相對于普通消音器，其將發動機的動力輸出提高至少約13％。
9.如權利要求1所述的高性能推進消音器，相對于普通消音器，其將發動機的動力輸出提高約13％到約19％。
10.如權利要求1所述的高性能推進消音器，相對于普通消音器，其提高發動機在市區駕駛時的燃料效率約5％到約12％，提高發動機在高速公路駕駛時的燃料效率約6％到約15％，并且提高動力輸出約13％到約19％。
11.一種消音器，其包括入口管、膨脹室和可旋轉推進器，其特征在于，入口管內部與所述膨脹室相通，并且所述推進器連接于所述消音器，以使所述推進器能在廢氣從所述入口管流進所述膨脹室內時旋轉。
12.如權利要求11所述的消音器，其特征在于，所述推進器在所述膨脹室內通過裝配到在所述膨脹室內的推進器支架上的軸固定件連接到臨近入口管處。
13.如權利要求11所述的消音器，其特征在于，所述推進器通過裝配到在所述入口管內的推進器支架上的軸固定件連接到入口管內。
14.如權利要求11所述的消音器，其特征在于，所述推進器通過裝配到所述入口管的近端處的推進器支架上的軸固定件連接到入口管。
15.如權利要求11所述的消音器，其特征在于，所述膨脹室包括具有至少約50％的孔隙率的膨脹室管。
16.如權利要求11所述的消音器，其特征在于，所述膨脹室包括具有約40％到約80％的孔隙率的膨脹室管，并且所述膨脹管的外部與外殼的內部形成聲抑制套管，所述聲抑制套管填充有選自玻璃纖維、玻璃絨、銅絨、銅絲、鋼絲絨及其組合的聲抑制材料。
17.如權利要求11所述的消音器，其特征在于，所述膨脹室包括具有約40％到約80％的孔隙率的膨脹室管，并且所述膨脹管的外部與外殼的內部形成聲抑制套管，所述聲抑制套管填充有選自玻璃纖維、玻璃絨、銅絨、銅絲、鋼絲絨及其組合的聲抑制材料，并且所述膨脹管的氣流橫截面面積比所述入口管的大至少約85％，其中，相對于發動機內的普通消音器，在高速公路駕駛時所述消音器提高燃料效率約15％，而在市區駕駛時提高約12％，并且提高動力輸出約19％。
18.一種增強內燃機消音器性能的方法，其包括將可旋轉推進器連接到所述消音器內膨脹室的入口附近；以及在廢氣從所述入口流進所述膨脹室時使所述推進器旋轉。
19.如權利要求18所述的方法，其特征在于，所述增強的性能是在市區駕駛時燃料效率提高約5％到約12％，在高速公路駕駛時燃料效率提高約6％到約15％，以及動力輸出提高約13％到約19％。
20.如權利要求18所述的方法，其特征在于，所述增強的性能是在市區駕駛時燃料效率提高至少約5％，在高速公路駕駛時燃料效率提高至少約6％，以及動力輸出提高至少約13％。
全文摘要
本發明提供了一種消音器，其包括在膨脹室內或與膨脹室相鄰的可旋轉推進器，以使廢氣向出口旋轉。該消音器在實現在普通消音器基礎上增強了的動力和/或燃料效率的同時，使排氣的聲級保持在可接受的范圍內。
文檔編號F01N1/24GK1829855SQ200480021744
公開日2006年9月6日 申請日期2004年7月14日 優先權日2003年7月17日
發明者D·F·阿拉斯蓋 申請人:D·F·阿拉斯蓋