一種寬頻帶高頻噪聲消聲單元的制作方法

本發明涉及車輛消聲器技術領域，尤其涉及一種寬頻帶高頻噪聲消聲單元。

背景技術：

消聲器是安裝在空氣動力設備氣流通道上或進、排氣系統中，以降低噪聲的裝置，它既可以使氣流通過，又能有效地降低噪聲，是控制噪聲的有效工具，是噪聲控制技術中應用最多最廣的降噪設備。

以內燃機為例，目前內燃機所使用的排氣消聲器以抗性消聲器為主，此類消聲器的進氣管和出氣管均連通擴張腔，氣體從進氣管進入消聲器，再從出氣管排出。這種抗性消聲器是利用聲波的反射和干涉效應等，通過改變聲波的傳播特性，阻礙聲波能量向外傳播。

然而，由于抗性消聲器自身固有的上限截止頻率的存在，在截止頻率以上的頻帶內，抗性消聲器很難獲得的理想的消聲性能。通常采用穿孔管和吸聲材料兩種方式提升抗性消聲器在截止頻率以上頻段的消聲性能。但是，這兩種方式的使用會顯著增加消聲器的體積，進而會影響消聲器整體設計。如何在不改變或者降低消聲器體積且不顯著增加消聲器壓力損失的條件下，提升抗性消聲器在寬頻帶上的消聲性能，則成為了抗性消聲器設計的難點。

有鑒于此，如何改進內燃機消聲器內部結構，從結構上提高對寬帶高頻噪聲的消聲效果，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

為了解決上述存在的問題，本發明提供一種寬頻帶高頻噪聲消聲單元，該內燃機消聲器設有波紋管，通過合理的設計，有效提高了高頻排氣噪聲的消聲帶寬和消聲量，為達此目的，本發明提供一種寬頻帶高頻噪聲消聲單元，包括進氣管、波紋管、固定板件和出氣管，所述進氣管和出氣管分別連接于波紋管的兩端形成一個獨立的消聲單元，所述波紋管包括至少2個波紋管單元，各波紋管單元通過兩側的固定板件進行固定形成波紋管，各波紋管單元的波紋高度呈線性遞增或遞減其他結構尺寸相同或波紋寬度呈線性遞增或遞減其他結構尺寸相同。

本發明的進一步改進，所述消聲單元的有效消聲頻帶的上下限頻率及其帶寬公式如下：

其中dcmax為波紋管單元的最大波紋高度，dcmin為波紋管單元的最小波紋高度，lc為波紋管單元波紋的寬度，wc為波紋間隔，c0為聲速，fl為有效消聲頻帶的下限頻率，fh為上限截止頻率，bw為消聲帶寬。

本發明的進一步改進，所述波紋管單元為u型，本發明常用u型波紋管單元。

本發明的進一步改進，所述的寬頻帶高頻噪聲消聲單元傳遞損失20db(a)的帶寬達到2000hz以上，本發明寬頻帶高頻噪聲消聲單元傳遞損失的帶寬可以達到2000hz以上。

本發明一種寬頻帶高頻噪聲消聲單元，與現有技術相比有益效果如下：本發明利用多個u型波紋按照特定規律的方式組合，使各個波紋的消聲頻帶形成互補及消聲量形成疊加，進而可以有效提高高頻噪聲的消聲帶寬和消聲量。對比現有技術中利用吸聲材料和穿孔管提高對高頻噪聲進行消聲的方式，本發明不會帶來消聲器體積的增加。此外，本發明不會受到發動機排氣中的油污及碳顆粒的阻塞而影響消聲帶寬和消聲量。而穿孔管和吸聲材料則對油污和碳顆粒敏感，容易因此而導致消聲量降低甚至失效，本發明不會出現類似情況，因而使用壽命更為長久、使用環境更為廣泛。本發明對于大功率大排量發動機及有限安裝空間條件下的消聲器設計尤為重要。

附圖說明

圖1是本發明主視圖；

圖2是本發明右視圖；

圖3是本發明參數示意圖；

圖4是本發明實施例的傳遞損失曲線圖一；

圖5是本發明實施例的傳遞損失曲線圖二；

圖示說明：

其中，1進氣管、2波紋管單元、3固定板件、4出氣管。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述：

本發明提供一種寬頻帶高頻噪聲消聲單元，該內燃機消聲器設有波紋管，通過合理的設計，有效提高了高頻排氣噪聲的消聲帶寬和消聲量。

請參考圖1-3，圖1-3為本發明所提供寬頻帶高頻噪聲消聲單元一種具體實施方式的結構示意圖。

該實施例中的寬頻帶高頻噪聲消聲單元，具有進氣管1、波紋管、固定板件3及出氣管4。所述進氣管1和出氣管4分別連接于所述波紋管兩端；所述固定板件3用于固定波紋管單元2，防止其發生結構變形而影響消聲性能。所述波紋管單元2的波紋高度呈線性遞增或遞減，其他結構尺寸相同。

具體地，圖1中所示的進氣管1和出氣管4的內徑為55mm，所述波紋管單元2為u面波紋管，由8個波紋高度不同的波紋組合而成。所述波紋管單元2的波紋由四個固定板件3沿所述波紋管單元2軸向均勻布置，用以固定各波紋位置。所述波紋管單元2的最大波紋高度dcmax和最小波紋高度dcmin分別為50mm和15mm，相鄰波紋的波紋高度差為5mm。所述波紋管波紋的寬度lc為12.5mm，波紋間隔wc為8mm。根據這些結構尺寸及公式(1)和公式(2)可以預估圖1所示實施例的有效消聲頻帶的上下限頻率及其帶寬。

根據公式(1)，取聲速c0為340m/s，圖1所示實施例的有效消聲頻帶的下限頻率fl約為1292hz，上限截止頻率fh約為4271hz，因而圖1所示實施例的有效消聲頻帶為1292hz～4271hz，消聲帶寬bw為2979hz，可以實現圖1所示實施例對寬頻帶高頻噪聲的消聲性能。雖然公式(1)為發明人提出的適用于本發明的經驗公式，存在一定的預測誤差，但可以為本發明其他具體實施例的設計提供設計依據。

使用時，所述進氣管1和出氣管4可以互換，根據消聲單元在消聲器中的安裝方式而定，不影響本發明的消聲性能。以圖1所示實施方案為例，噪聲信號從進氣管1進入，從左到右依次經過波紋管的各個波紋，實現了從消聲頻帶下限頻率到消聲頻帶上限頻率的寬頻帶消聲。下面通過仿真實驗，來論證本發明的一種消聲單元具有良好的寬頻帶高頻噪聲的消聲性能。仿真實驗采用商用lmsvirtual.lab仿真軟件。圖4為圖1所示實施例的傳遞損失曲線。從圖4中可以看出，圖1所示實施例的消聲單元的有效消聲頻帶為1039.49hz～4004.185hz，有效消聲帶寬bw約為2965hz。以傳遞損失20db(a)為例，如圖5所示，圖1所示實施例的消聲帶寬bw約為2564hz，也保證了本發明結構的寬頻帶高頻噪聲的消聲性能。因此，從仿真實驗得出，采用本發明結構的消聲單元可以實現寬頻帶高頻噪聲的消聲性能。

設計時，可以先根據公式(1)預估所設計的消聲單元的消聲頻帶，再結合仿真實驗結果對設計的消聲單元的結構尺寸進行調整，以達到所需的消聲量和消聲帶寬。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非是對本發明作任何其他形式的限制，而依據本發明的技術實質所作的任何修改或等同變化，仍屬于本發明所要求保護的范圍。