專利名稱：共振消聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于二沖程內(nèi)燃機的共振消聲器，該消聲器有一個與一根進氣管相連通的軸對稱共振器外殼，而該外殼則與一根含消聲器的排氣管相通，共振器外殼沿流動方向分成彼此相繼的發(fā)散的擴散體段、等流動截面的中間體段(需要時)和會聚的反射體段。
在傳統(tǒng)的共振消聲器中，進氣管與共振器外殼的擴散體段沿軸向相連，因此氣體軸向流過外殼，含有消聲器的排氣管作為獨立體沿軸向連接在反射體段上。由于共振器外殼內(nèi)的發(fā)散體段和會聚體段彼此相對著，每進入一個廢氣沖擊波，就產(chǎn)生一個回流負壓波，該負壓波有助于內(nèi)燃機氣缸的排空，并共同導(dǎo)致改善燃燒、減少廢氣和提高效率。共振器外殼本身沒有減聲功能，因此需要另接一個消聲器。
不僅共振器外殼結(jié)構(gòu)長度，而且與其相連的消聲器結(jié)構(gòu)長度，均與內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速成反比。為了防止噪聲，專用的小行程容積的二沖程內(nèi)燃機，例如，用于航模運動、電動鐮刀(Motorsense)和鏈鋸等，采用越來越慢的工作轉(zhuǎn)速。然而，一種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的共振消聲器，當(dāng)其工作轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分時，其結(jié)構(gòu)總長度仍然超過1m，這對所述的應(yīng)用情況是無法承受的。在這種情況下，至今還得放棄共振消聲器的優(yōu)點，而采用無共振作用的緊湊型消聲器，因此是不經(jīng)濟和影響環(huán)境的。一方面，在氣缸吹洗過程中殘留大量燃燒不良的氣體，而降低燃燒質(zhì)量；另一方面，大量燃燒不良的混合物混入廢氣。這兩種結(jié)果導(dǎo)致其效率比共振消聲器降低約35％。
本發(fā)明的目的在于創(chuàng)造一種尺寸非常緊湊的共振消聲器，以至于在小型的二沖程內(nèi)燃機上，如在航空模型、割草機、鏈鋸、電動鐮刀等上，可以充分利用共振原理的優(yōu)點。
采用上述型式的共振消聲器能達到本目的，依照本發(fā)明，其特征在于排氣管同軸穿入共振器外殼內(nèi)，進氣管與擴散體段切向連接。
按此方式，節(jié)省空間兩倍。一方面，安裝在排氣管內(nèi)的消聲器仿佛是共振器外殼內(nèi)部的核心，這樣就完全移入共振器外殼內(nèi)。另一方面，由于廢氣切向流進，并螺旋形繞核心流過共振器外殼，使在共振器外殼內(nèi)的有效流程為共振器外殼結(jié)構(gòu)長度的數(shù)倍，大大縮短了共振器外殼的結(jié)構(gòu)長度。因為切向流入一開始就轉(zhuǎn)向螺旋形流動，使螺旋形流動的螺距逐漸加大，相當(dāng)于發(fā)散的體段，當(dāng)螺旋形流動達到共振器外殼另一端時，其螺距又減小了，相當(dāng)于會聚的體段，這就自動形成上述共振原理所要求的流動截面開始逐漸加大和隨后逐漸縮小的情形。
較為適宜的輔助方式是，擴散體段可通過逐漸加大共振器外殼直徑和/或反射體段可通過逐漸減小共振器外殼直徑的方法加強其作用效果。然而，根據(jù)本發(fā)明一種特別優(yōu)越的實施形式，在排氣管和共振器外殼之間選擇或附加安裝一種螺旋形導(dǎo)流板。例如，螺旋形導(dǎo)流板的螺距可保持不變，而僅通過上述改變共振器外殼直徑的方法形成擴散體段和反射體段。但是，特別優(yōu)越的做法是，相應(yīng)地改變螺旋形導(dǎo)流板的螺距，并且優(yōu)先采用連續(xù)加大或逐級加大(為了簡化制造)螺旋形導(dǎo)流板螺距的方法組成擴散體段。按照同樣原理，可優(yōu)先采取螺旋形導(dǎo)流板伸到共振器外殼的徑向端板的方法組成反射體段。
這里應(yīng)指出，在US-PS 4 683 978中已公開了一種螺旋形導(dǎo)流板在消聲器中的應(yīng)用。其所描述的導(dǎo)流板的螺距保持不變，且除用于隔聲外，不用于組成共振消聲器共振器外殼的擴散體段和反射體段。此外，在CH199 018中也公開了一種在排氣管和外殼之間設(shè)置的變螺距螺旋形導(dǎo)流板，但其用途完全不同，即用在一種無共振器體段的單純的消聲器上，不用于具有一種由擴散體段、中間體段(需要時)和反射體段組成的高效率的共振裝置的組合式共振消聲器，。詳細地說，在CH199 018中公開的螺旋形導(dǎo)流板組成一個螺旋形的聲學(xué)減聲室，排氣管經(jīng)多個變步距的排氣孔通向該減聲室。在這種情況下，為了能全范圍吸收和補償音頻，螺旋形室必須平行于排氣管與其相連接，且變螺距用于組成可變的單元式減聲室。
在每一情況下，本發(fā)明另一種優(yōu)越的實施形式是，進氣管與共振器外殼縱軸成一個銳角相互連接，以便能流暢地過渡到螺旋形流動。
一種構(gòu)造上特別優(yōu)越的做法是，排氣管經(jīng)徑向孔與反射體段相通。排氣管端頭可在這個范圍內(nèi)固定在共振器外殼的端板上，并經(jīng)徑向孔把流動連起來。
為了在排氣管內(nèi)構(gòu)成消聲器，最好在排氣管內(nèi)同軸放進一根端管，該端管穿過共振器外殼反射側(cè)的端板，并在離共振器外殼擴散側(cè)的端板的一段距離處終止。在這種情況下，依照本發(fā)明另一個特征，特別有利的是，在排氣管內(nèi)壁上和端管外壁上鋪設(shè)一層消音層。
此外，在任何情況下，在排氣管內(nèi)可以安裝一臺廢氣催化凈化器，而不增大共振消聲器的結(jié)構(gòu)長度。
最后，特別優(yōu)越的是，進氣管做成可直接與內(nèi)燃機排氣孔進行法蘭連接的管彎頭。因此，可以采取簡單的方法用共振消聲器替換傳統(tǒng)的緊湊型消聲器。
下面將以附圖中所示的實施例更詳細地說明本發(fā)明。圖的說明如下

圖1本發(fā)明共振消聲器的第一實施形式的縱剖視圖；圖2其端面視圖；圖3其俯視圖；圖4至圖6本發(fā)明共振消聲器的另外三種實施形式的縱剖視圖；圖7和圖8本發(fā)明共振消聲器的一種可供選擇的實施形式的端面視圖和縱剖視圖。
圖1至圖3所示的共振消聲器有一個圓筒式的共振器外殼1，該外殼的一端用球形端板2封閉，另一端用徑向端板3封閉。在共振器外殼1內(nèi)有一根排氣管4從端板2起與外殼1同軸地伸到端板3。在端板3附近，排氣管4設(shè)有徑向孔5。在相對的另一端，排氣管4可直接穿過端板2，形成一個排氣孔，然而，最好的做法是，如圖中所示的實施例，為形成一個在排氣管4內(nèi)的消聲器，設(shè)置另一個流動轉(zhuǎn)向，即在排氣管4內(nèi)與其同軸地裝進一根端管6，該端管6伸過端板3，形成一個排氣孔，并在離端板2的一段距離處終止。在排氣管4內(nèi)壁上和端管6外壁上鋪設(shè)一層消音層7。
在端板2附近，進氣管8的一端通進共振器外殼1，另一自由端上設(shè)一個法蘭9，以便與二沖程內(nèi)燃機的氣缸排氣孔直接法蘭連接(圖中未示)。進氣管8最好與共振器外殼1縱軸成一銳角(見圖3)切向連接(見圖2)到共振器外殼1和排氣管4之間的環(huán)形空間。在這個環(huán)形空間內(nèi)安裝一種螺旋形導(dǎo)流板10(圖1)，從進氣管8向排氣管4的徑向孔5的流動方向看，該導(dǎo)流板以逆時針方向盤繞著排氣管4。進氣管8直接通入第一螺紋導(dǎo)程11。在第一螺紋導(dǎo)程11和端板2之間存在一個無用的死區(qū)12。導(dǎo)流板10在向著排氣管4的徑向孔5的一端以一個角度伸至端板3。
螺旋形導(dǎo)流板10的螺距h，在第一軸向體段13內(nèi)從進氣管8開始連續(xù)不斷增大，在第二軸向體段14內(nèi)保持不變，在第三軸向體段15內(nèi)，由于導(dǎo)流板伸到端板3，螺距自然縮小。從而使有效流動橫截面在體段13逐漸擴大，在體段14內(nèi)保持不變，在體段15內(nèi)又縮小了。因此，體段13至15相當(dāng)于傳統(tǒng)的軸向流動的共振消聲器中的擴散體段、中間體段和反射體段，但是前者螺旋形地盤繞著排氣管4，因此所需的結(jié)構(gòu)長度大大縮短。
可供選擇的方案是，體段14可以取消，和/或在體段15內(nèi)的螺距h在伸到端板3之前就逐漸減小?？梢暂o助采取附加措施，在體段13內(nèi)逐漸加大共振器外殼1的外徑D，如圖4實施例所示，和/或在體段15內(nèi)逐漸減小共振器外殼1的外徑D。一般說來，有兩個參數(shù)個可供調(diào)整體段13、14和15的流動橫截面用，即螺距h和直徑D。
另一種供選擇的方案是，在體段13內(nèi)以逐級增大螺距h取代逐漸增大螺距h，使制作簡單。最簡單的方法是，擴散體段僅由不變的小螺距h1的第一(短)體段過渡到大螺距h2的第二體段來形成(圖中未示)，即擴散體段出現(xiàn)在過渡臺階范圍內(nèi)的螺旋旋轉(zhuǎn)過程中。在這種情況下，臺階式過渡體段(擴散體段)前的第一(短)體段可視為僅是切向連通的進氣管的延長，并屬于它的一部分。
圖5示出一種豎立安裝的實施形式，例如安裝在電動鐮刀下面，其結(jié)構(gòu)長度短，且外徑大。圖6示一種實施形式，其排氣管4和共振器外殼1之間的環(huán)形空間在圖中是從右向左穿過，在排氣管4內(nèi)不進行二次轉(zhuǎn)向，因此在排氣管4內(nèi)的徑向孔5與端管6之間提供一個用于安裝傳統(tǒng)催化凈化器(Katalysator)16的空間。
圖7和圖8示出一種供選擇的專門用于高轉(zhuǎn)速發(fā)動機的實施形式，該實施形式不安裝導(dǎo)流板10，但作用原理不變。進氣管8切向連接，排氣管4同軸穿進共振器外殼1內(nèi)，這就自然形成廢氣朝徑向孔5方向繞排氣管4螺旋形流動。借助共振器外殼外徑D相應(yīng)的增大和縮小來分別擴大體段13的流動橫截面和縮小體段15的流動橫截面。但是必須注意到，這種措施是輔助性的，不是絕對必要的，因為在進氣管8的入流范圍內(nèi)流動以圓形流動為主，而在中間體段14內(nèi)逐漸轉(zhuǎn)為以螺旋形流動為主，這就自然擴大體段13的有效流動橫截面，反過來，當(dāng)螺旋形流動到達端板3的范圍時，有效流動截面相應(yīng)地縮小。設(shè)最佳結(jié)構(gòu)形式的共振效應(yīng)為100％，若不采用改變外徑的方法，共振效應(yīng)仍為約65％。
這種不設(shè)螺旋形導(dǎo)流板10的實施形式優(yōu)先用于轉(zhuǎn)速為15000至30000轉(zhuǎn)/分的二沖程發(fā)動機，反之，轉(zhuǎn)速較慢的發(fā)動機應(yīng)優(yōu)先采用設(shè)有導(dǎo)流板的實施形式。
當(dāng)工作轉(zhuǎn)速給定，采用所介紹的設(shè)計，共振消聲器的結(jié)構(gòu)長度至少可縮短到傳統(tǒng)的軸向流動的共振消聲器長度的1/3至1/10(例如見圖5)。
依照PCT條約第19條所作修改的中文譯文1.以修改的權(quán)利要求1-11替換原權(quán)利要求1-11。
權(quán)利要求書按照條約第19條的修改1.一種用于二沖程內(nèi)燃機的共振器和消聲器組合裝置，該裝置具有一個共振器，該共振器具有一個與一根進氣管(8)相連通的軸對稱外殼(1)，該外殼則與一根含消聲器的排氣管(4)相通，共振器外殼(1)沿流動方向分成彼此相繼的發(fā)散的擴散體段(13)、必要時存在的等流動橫截面的中間體段(14)和會聚的反射體段(15)，其特征在于排氣管(4)同軸穿入共振器外殼(1)，進氣管(8)切向接入擴散體段(13)上。
2.如權(quán)利要求1所述的共振器和消聲器組合裝置，其特征在于在排氣管(4)和共振器外殼(1)之間的環(huán)形空間內(nèi)從進氣管(8)至排氣管(4)的起點安裝一種螺旋形導(dǎo)流板(10)。
3.如權(quán)利要求2所述的共振器和消聲器組合裝置，其特征在于由連續(xù)加大螺旋形導(dǎo)流板(10)的螺距(h)形成擴散體段(13)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的共振器和消聲器組合裝置，其特征在于由螺旋形導(dǎo)流板(10)伸到共振器外殼(1)的徑向端板(3)上形成反射體段(15)。
5.如權(quán)利要求1至4中的任意一項所述的共振器和消聲器組合裝置，其特征在于進氣管(8)同共振器外殼(1)縱軸成一個銳角與其相連通。
6.如權(quán)利要求1至5中的任意一項所述的共振器和消聲器組合裝置，其特征在于排氣管(4)經(jīng)徑向孔(5)與反射體段(15)相連。
7.如權(quán)利要求1至6中的任意一項所述的共振器和消聲器組合裝置，其特征在于在排氣管(4)內(nèi)同軸裝入一根端管(6)，該端管(6)穿過共振器外殼(1)的端板(3)，并在離相對的共振器外殼(1)端板(2)的一段距離處終止。
8.如權(quán)利要求7所述的共振器和消聲器組合裝置，其特征在于在排氣管(4)內(nèi)壁上和端管(6)外壁上鋪設(shè)一層消音層(7)。
9.如權(quán)利要求1至8中的任意一項所述的共振器和消聲器組合裝置，其特征在于在排氣管(4)內(nèi)安裝一臺廢氣催化凈化器(16)。
10.如權(quán)利要求1至10中的任意一項所述的共振器和消聲器組合裝置，其特征在于進氣管(8)做成可直接法蘭連接在內(nèi)燃機氣缸排氣孔上的管彎頭。
11.如權(quán)利要求2所述的共振器和消聲器組合裝置，其特征在于由逐級加大螺旋形導(dǎo)流板(10)的螺距(h1-h2)形成擴散體段(13)。
權(quán)利要求
1.一種用于二沖程內(nèi)燃機的共振消聲器，該消聲器具有一個與一根進氣管相連通的軸對稱共振器外殼，而該外殼則與一根含消聲器的排氣管相通，共振器外殼沿流動方向分成彼此相繼的發(fā)散的擴散體段、必要時存在的等流動橫截面的中間體段和會聚的反射體段，其特征在于排氣管(4)同軸穿入共振器外殼(1)，進氣管(8)切向接入擴散體段(13)上。
2.如權(quán)利要求1所述的共振消聲器，其特征在于在排氣管(4)和共振器外殼(1)之間的環(huán)形空間內(nèi)從進氣管(8)至排氣管(4)的起點安裝一種螺旋形導(dǎo)流板(10)。
3.如權(quán)利要求2所述的共振消聲器，其特征在于由連續(xù)加大螺旋形導(dǎo)流板(10)的螺距(h)形成擴散體段(13)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的共振消聲器，其特征在于由螺旋形導(dǎo)流板(10)伸到共振器外殼(1)的徑向端板(3)上形成反射體段(15)。
5.如權(quán)利要求1至4中的任意一項所述的共振消聲器，其特征在于進氣管(8)同共振器外殼(1)縱軸成一個銳角與其相連通。
6.如權(quán)利要求1至5中的任意一項所述的共振消聲器，其特征在于排氣管(4)經(jīng)徑向孔(5)與反射體段(15)相連。
7.如權(quán)利要求1至6中的任意一項所述的共振消聲器，其特征在于在排氣管(4)內(nèi)同軸裝入一根端管(6)，該端管(6)穿過共振器外殼(1)的端板(3)，并在離相對的共振器外殼(1)端板(2)的一段距離處終止。
8.如權(quán)利要求7所述的共振消聲器，其特征在于在排氣管(4)內(nèi)壁上和端管(6)外壁上鋪設(shè)一層消音層(7)。
9.如權(quán)利要求1至8中的任意一項所述的共振消聲器，其特征在于在排氣管(4)內(nèi)安裝一臺廢氣催化凈化器(16)。
10.如權(quán)利要求1至10中的任意一項所述的共振消聲器，其特征在于進氣管(8)做成可直接法蘭連接在內(nèi)燃機氣缸排氣孔上的管彎頭。
11.如權(quán)利要求2所述的共振消聲器，其特征在于由逐級加大螺旋形導(dǎo)流板(10)的螺距(h1-h2)形成擴散體段(13)。
全文摘要
一種用于二沖程內(nèi)燃機的共振消聲器，該消聲器有一個連著一根進氣管(8)的軸對稱共振器外殼(1)，而該外殼則與一根含消聲器的排氣管(4)相連通，共振器外殼(1)沿流動方向分成彼此相繼的發(fā)散的擴散體段(13)、等流動截面的中間體段(14)(需要時)和會聚的反射體段(15)，排氣管(4)同軸穿入共振器外殼(1)內(nèi)，進氣管(8)與發(fā)散體段(13)切向相連。
文檔編號F02B75/00GK1163652SQ95196099
公開日1997年10月29日 申請日期1995年10月13日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月8日
發(fā)明者利奧波德·哈布斯伯格·洛思林根 申請人:利奧波德·哈布斯伯格·洛思林根