自降温排气消声器的制作方法

1.本发明涉及消声器的技术领域，尤其是涉及一种自降温排气消声器。


背景技术：

2.内燃机噪声是汽车噪音的主要来源，而排气噪声又是内燃机噪声的主要组成部分。目前控制排气噪声最有效的方法是在排气系统中安装排气消声器。消声器作为机动车排气系统的主要降噪部件，其消声性能直接决定了内燃机的排气噪声水平。
3.传统内燃机排气消声器是排气系统的主要组成部分，用来消除尾气噪声；但是当高温尾气通过时，产生压降，温度也会降低；虽然具备消声功能，却也造成了能量的浪费，而且由于其巨大的空间尺寸，不仅占据了整车布置位置，也对周边零部件产生热辐射，属于价值量比较低的部件之一。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种自降温排气消声器，既减小尺寸，回收能量又具备消声能力，减小排气系统背压，有助于提升内燃机热效率。
5.本发明提供的一种自降温排气消声器采用如下的；技术方案：
6.一种自降温排气消声器，包括：
7.消声系统，包括与排气管连接的外壳，所述外壳内设置有用于对排气管排出的气体进行降温的降温件；
8.散热系统，所述散热系统具有风源和通风管道，所述风源通过通风管道对降温件进行散热。
9.可选的，所述消声系统包括外壳、冷却水管和包裹在外壳和冷却水管上的第一吸声层，所述外壳上设置有用于供排气进出的排气进口和排气出口，所述冷却水管位于外壳的排气进口和排气出口之间，所述冷却水管内流动有冷却液。
10.可选的，所述冷却水管沿径向设置有多层，多层所述冷却水管和同一层冷却水管之间均设置有支管。
11.可选的，所述风源包括被驱动转动的风扇，所述风扇被驱动产生的风通过通风管道吹向冷却水管。
12.可选的，所述风扇的叶片为金属叶片，所述通风管道上设置有风扇壳体，所述风扇壳体用于将风扇被驱动产生的风进行聚拢并引导至通风管道，所述风扇壳体上设置有永磁体，所述永磁体用于将金属叶片进行磁化。
13.可选的，所述永磁体固定设置在风扇壳体靠近排气管一侧。
14.可选的，所述排气进口沿冷却水管的轴向开设在外壳上。
15.可选的，所述通风管道为拉法尔空气管。
16.可选的，所述冷却水管的弯曲处位于内层冷却水管的交叉支管的间距大于冷却水管水平处的外层冷却水管的交叉支管的间距。
17.可选的，所述风扇壳体和通风管道之间设置有空气卷席槽，所述空气卷席槽上开设有空气喷射口，所述风扇被驱动产生的风通过风扇壳体进入到空气卷席槽内然后通过通风管道吹向冷却水管。
18.综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
19.1.本专利采用冷却水管，既能对排气整流、分层和降温，减缓气流流动速度，又能吸收振动能量，提升了吸声材料与排气的接触面积，减小了消声器体积和表面温度，减小布置空间，减小消声器对周边零部件的热辐射，提升了能效比；
20.2.风扇壳体、风扇卷席槽以及拉法尔管为一个整体，通过拉法尔管固定杆固定在排气管上，永磁体固定在风扇壳体靠近消声器一侧，不需要额外的动力源，可以回收消声器的排气余热，布置在消声器任何位置，来增加散热。
附图说明
21.图1是本发明实施例的整体结构示意图；
22.图2是本发明实施例的散热系统整体结构示意图；
23.图3是本发明实施例的部分结构示意图；
24.图4是本发明实施例的空气卷席槽的结构示意图；
25.图5是本发明实施例的消声系统的侧视图；
26.图6是本发明实施例的消声系统的整体结构示意图；
27.图7是本发明实施例的消声系统的正视图。
28.附图标记说明：1、外壳；2、冷却水管；3、第一吸声层；4、排气进口；5、排气出口；6、支管；7、第二吸声层；8、风扇；9、通风管道；10、风扇壳体；11、永磁体；12、固定杆；13、空气卷席槽；14、空气喷射口；15、排气管。
具体实施方式
29.以下结合附图1-7对本发明作进一步详细说明。
30.本发明实施例公开一种自降温排气消声器。
31.参照图1、图2、图3、图4、图5、图6，一种自降温排气消声器，包括消声系统和散热系统，消声系统包括与排气管15连接的外壳1，外壳1内设置有用于对排气管15排出的气体进行降温的降温件，散热系统具有风源和通风管道9，风源通过通风管道9对降温件进行散热。采用降温件既能对排气整流、分层和降温，减缓气流流动速度，又能吸收振动能量，提升了吸声材料与排气的接触面积，减小了消声器体积和表面温度，减小布置空间，减小消声器对周边零部件的热辐射，提升了能效比，同时散热系统能对降温件进行冷却降温。
32.消声系统包括外壳1、降温件和包裹在冷却水管2上的第一吸声层3，降温件为冷却水管2。外壳1上设置有用于供排气进出的排气进口4和排气出口5，冷却水管2位于外壳1的排气进口4和排气出口5之间，冷却水管2内流动有冷却液。增大了排气与吸声材料的接触面积，又能通过冷却水吸收热量和高频振动能量，同时冷却后的气流体积减小，流速减慢，减小了排气系统阻力，有利于提升内燃机的工作效率。
33.外壳1为不锈钢外壳1，不锈钢外壳1散热效果高，能够对外壳1内的冷却水和气体进行散热，实现了传热的效果。位于外壳1上的排气进口4和排气出口5均沿冷却水管2的外
壳1的轴向开设在外壳1上。
34.冷却水管2可以可根据消声频带和排气量做成多种形状的管道，比如直管、u型管，在本实施例中，冷却水管2为u型管，外壳1也为u型管，排气进口4和排气出口5位于外壳1的两端。
35.冷却水管2沿外壳1径向设置有多层，在本实施例中，冷却水管2沿径向设置有两层，具体的，外壳1的轴心分布有三根中心冷却水管2为第一层，在中心冷却水管2的外围安装有外围冷却水管2为第二层，第二层的外围冷却水管2可以沿外壳1的周向间隔分布在中心冷却水管2的外围有多根。在冷却水管2中的流动的冷却液既能对排气降温，又能吸收振动能量。
36.不同层之间的冷却水管2和同一层的冷却水管2之间均设置有支管6，冷却水管2内的冷却液可以通过支管6流入到相邻的冷却水管2内。在本实施例中，在冷却水管2的弯曲部分的内层冷却水管2的交叉支管6间距增加，利用内外层气流交换能量，实现消声器内部消声；内外层的冷却水管2之间的支管6与气流方向垂直，起到扰流作用，诱导排气内部交换能量，既起到连接冷却水管2进行相互固定的作用，提高冷却水管2的工作时的稳定性，有效避免水流流动过程中出现振动；又消耗气流能量。
37.支管6还起到均衡冷却水管2内的冷却液的温度的效果，可以有效避免冷却水管2出现局部过温的现象，并且，位于外壳1径向的支管6还能起到消阻的作用，对排气进口4进入的气体提供阻抗，将气体的气流进行分流紊乱，从而提高该区域的消声效果。
38.在冷却水管2和外壳1上均包裹有第一吸声层3，支管6上包裹有第二吸声层7。在本实施例中，第一吸声层3和第二吸声层7均为纤维吸音棉。同时，纤维吸音棉具有良好的保温效果，有效避免外壳1温度升高，降低热辐射，同时还具有一定的吸声的效果，提高消声器的整体消音效果。
39.冷却水管2上设置有水泵，用于驱使冷却水管2内的冷却水在冷却水管2内进行循环。
40.通过冷却水管2回收排气热量，并在冷却水管2上包裹第一吸音层来吸收气体携带的宽频噪声，然后将两者整体安装在不锈钢的外壳1内，形成排气消声器的整体结构；运行过程中，气体从排气进口4沿冷却水管2轴向进入到外壳1内，并与冷却水管2及支管6接触，一方面实现了传热，另一方面实现排气整流和分层，提高消音效果。
41.既增大了排气与吸声材料的接触面积，又能通过冷却水吸收热量和高频振动能量，同时冷却后的气流体积减小，流速减慢，却减小了排气系统阻力，有利于提升内燃机的工作效率。
42.散热系统包括散热组件和通风管道9，散热组件具有风源；通风管道9的出风口朝向冷却水管2；风源吹出的风通过通风管道9吹向冷却水管2，通过风源将风吹向冷却水管2，对冷却水管2进行散热，提高散热效果。
43.风源包括被驱动转动的风扇8，风扇8被驱动产生的风通过通风管道9吹向冷却水管2。风扇壳体10和通风管道9之间设置有空气卷席槽13，空气卷席槽13为环形槽，空气卷席槽13上开设有空气喷射口14，风扇8被驱动产生的风通过风扇壳体10进入到空气卷席槽13内，然后通过通风管道9吹向冷却水管2。
44.在本实施例中，通风管道9为拉法尔空气管。通风管道9通过固定杆12固定设置在
排气管15上。拉法尔空气管的收敛形进气道朝向空气卷席槽13的空气喷射口14，拉法尔空气管的扩散形喷管朝向冷却水管2，将进入拉法尔空气管的气体经过一个先缩后扩的管道，管道的前半部是由大变小向中间收缩至一个窄喉，窄喉之后又由小变大向外扩张至节气门，管道中的气体受真空负压流入管道的前半部，穿过窄喉后由后半部喷出，这一结构可使气流的速度因喷截面积的变化而变化，使气流在进气管内形成喷射压力气体弹簧，相对减小进气门的节流作用，大大增加吹向冷却水管2的风量。
45.风扇8的叶片为金属叶片，通风管道9上设置有风扇壳体10，风扇8的叶片通过安装杆安装在风扇壳体10上，风扇壳体10用于将风扇8被驱动产生的风进行聚拢并引导至通风管道9，风扇壳体10上设置有永磁体11，永磁体11用于将金属叶片进行磁化，永磁体11固定设置在风扇壳体10靠近排气管15一侧，永磁体11的安装位置根据排气管15的温度高低，可适当做调整，维持较高的磁化效率。
46.通风管道9的出风口上安装有散热壳，冷却水管2经过散热壳形成一个循环，散热壳上具有出风口，通风管道9吹出的风进入到散热壳对冷却水管2进行散热。
47.风扇壳体10和排气管15之间存在运动间隙。风扇壳体10和排气管15之间存在运动间隙范围在1mm-3mm，风扇壳体10靠近排气管15，其间隙尽量小，但不干涉。在本实施例中，运动间隙为2mm。
48.空气喷射口14的开口朝向靠近空气管的方向倾斜，增加进入到通风管道9的风量，减少风量损失。
49.采用永磁体11将局部金属风扇8叶片进行磁化，风扇8叶片受到磁力作用，静止不动，但是在叶片靠近排气管15后，在排气管15的高温的作用下，金属叶片退磁，使得风扇8整体受力不平衡，而发生转动，风扇8转动后，抽吸空气进入风扇8外壳1，然后向上进入风扇8卷席槽，并从空气喷射口14喷出，引射拉法尔空气管前端空气，进入拉法尔空气管，完成第一次风量倍增，然后空气通过拉法尔空气管，由于其前后端，存在压差，将其压力能转化为动能，对气流进行二次倍增，使其周围的空气流速增加，对冷却水管2的冷却散热效果增加，而且不需要额外的动力源，可以布置在排气管15任何位置，来增加散热。
50.在本实施例中，排气管15的出口与外壳1的排气进口4连接。
51.此外，风扇8相较于拉法尔空气管更靠近车辆的前进方向，风扇8为敞开设计，本消声器在车辆路面行驶过程中，风扇8的进风口和拉法尔空气管的进风口处于正压状态，风扇8的出风量和拉法尔空气管的出风量会显著增加，提高了车辆在行驶过程中对冷却水管2散热效果。
52.以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种自降温排气消声器，其特征在于，包括：消声系统，包括与排气管(15)连接的外壳(1)，所述外壳(1)内设置有用于对排气管(15)排出的气体进行降温的降温件；散热系统，所述散热系统具有风源和通风管道(9)，所述风源通过通风管道(9)对降温件进行散热。2.根据权利要求1所述的自降温排气消声器，其特征在于：所述消声系统包括外壳(1)、冷却水管(2)和包裹在外壳(1)和冷却水管(2)上的第一吸声层(3)，所述外壳(1)上设置有用于供排气进出的排气进口(4)和排气出口(5)，所述冷却水管(2)位于外壳(1)的排气进口(4)和排气出口(5)之间，所述冷却水管(2)内流动有冷却液。3.根据权利要求2所述的自降温排气消声器，其特征在于：所述冷却水管(2)沿径向设置有多层，多层所述冷却水管(2)和同一层冷却水管(2)之间均设置有支管(6)。4.根据权利要求1所述的自降温排气消声器，其特征在于：所述风源包括被驱动转动的风扇(8)，所述风扇(8)被驱动产生的风通过通风管道(9)吹向冷却水管(2)。5.根据权利要求4所述的自降温排气消声器，其特征在于：所述风扇(8)的叶片为金属叶片，所述通风管道(9)上设置有风扇壳体(10)，所述风扇壳体(10)用于将风扇(8)被驱动产生的风进行聚拢并引导至通风管道(9)，所述风扇壳体(10)上设置有永磁体(11)，所述永磁体(11)用于将金属叶片进行磁化。6.根据权利要求5所述的自降温排气消声器，其特征在于：所述永磁体(11)固定设置在风扇壳体(10)靠近排气管(15)一侧。7.根据权利要求2所述的自降温排气消声器，其特征在于：所述排气进口(4)沿冷却水管(2)的轴向开设在外壳(1)上。8.根据权利要求1所述的自降温排气消声器，其特征在于：所述通风管道(9)为拉法尔空气管。9.根据权利要求2所述的自降温排气消声器，其特征在于：所述冷却水管(2)的弯曲处位于内层冷却水管(2)的交叉支管(6)的间距大于冷却水管(2)水平处的外层冷却水管(2)的交叉支管(6)的间距。10.根据权利要求5所述的自降温排气消声器，其特征在于：所述风扇壳体(10)和通风管道(9)之间设置有空气卷席槽(13)，所述空气卷席槽(13)上开设有空气喷射口(14)，所述风扇(8)被驱动产生的风通过风扇壳体(10)进入到空气卷席槽(13)内然后通过通风管道(9)吹向冷却水管(2)。

技术总结
本发明公开了一种自降温排气消声器，包括消声系统和散热系统，消声系统包括与排气管连接的外壳，外壳内设置有用于对排气管排出的气体进行降温的降温件，散热系统具有风源和通风管道，风源通过通风管道对降温件进行散热。采用降温件既能对排气整流、分层和降温，减缓气流流动速度，又能吸收振动能量，提升了吸声材料与排气的接触面积，减小了消声器体积和表面温度，减小布置空间，减小消声器对周边零部件的热辐射，提升了能效比，同时散热系统能对降温件进行冷却降温。温件进行冷却降温。温件进行冷却降温。


技术研发人员：颜伏伍 王恒达 梁宗峰 谢兵 景华斌
受保护的技术使用者：重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/6/6