本實用新型屬于機動車排氣系統(tǒng)技術領域，尤其涉及一種阻抗復合式消聲器。

背景技術：

隨著交通運輸?shù)陌l(fā)展，汽車的噪聲污染問題日益突出，已成為當今世界最主要的噪聲污染源。而排氣噪聲是汽車噪聲中最主要的噪聲源之一，排氣消聲器性能的好壞直接影響到汽車的聲學品質。在汽車消聲器領域，目前主要有三類常用的消聲器，即阻性消聲器、抗性消聲器及阻抗復合式消聲器。

阻性消聲器是一種吸收型消聲器，它是利用聲波在多孔性吸聲材料中傳播時，因摩擦將聲能轉化為熱能而散發(fā)掉，從而達到消聲的目的。材料的消聲性能類似于電路中的電阻耗損電功率，從而得名。一般說來，阻性消聲器具有良好的中高頻消聲性能，對低頻消聲性能較差。

抗性消聲器與阻性消聲器不同，它不使用吸聲材料，而是依靠管道截面的突變或務接共振腔等在聲傳播過程中引起阻抗的改變而產生聲能的反射、干涉及共振吸聲來降低消聲器向外輻射的聲能，達到消聲目的。從能量角度看，阻性消聲器采用的是能量轉換的方法來降低消聲器出口處的聲能，而抗性消聲器主要利用聲能轉移的方法來降低消聲器出口處的聲能?？剐韵暺鲗χ小⒌皖l噪聲抑制效果較好，但是高頻消聲性能較差。

阻抗復合式消聲器的結構合并了前兩種消聲器的特點，既可以通過多孔性吸聲材料將高頻聲能轉化為熱能，又可以通過聲能的反射、干涉及共振來抑制中、低頻聲波的傳遞，具有較寬的消聲頻段。

因阻抗復合式消聲器克服了抗性消聲器和阻性消聲器的缺點，其消聲性能與汽車排氣噪聲的頻譜特性能夠較好地保持對稱，故此類消聲器在汽車排氣系統(tǒng)中得到了廣泛地應用。一個好的復合式消聲器要綜合消聲性能、空氣動力性能、機械性能、工藝及成本等多方面因素。復合式消聲器的設計要根據(jù)噪聲源本身的特性而選擇合適的消聲結構按一定順序組合起來，在此基礎上優(yōu)化結構參數(shù)，以達到最佳的綜合性能。然而，現(xiàn)有的多數(shù)阻抗復合式消聲器在設計時并沒有從上述多個方面綜合考慮，較多地僅考慮消聲性能或者成本等方面，因此消聲器往往出現(xiàn)背壓過高、功率損失大、結構強度低或者可靠性低等問題。另外，現(xiàn)有的一般消聲器往往通過簡單地調整擋板、內插管和阻性元件的數(shù)量來進行性能改進，并沒有對腔室的容積、穿孔孔徑及數(shù)目、吸聲材料類型及其物理特性(厚度、材料密度、堆積密度等)等方面進行優(yōu)化，這些消聲器的實際消聲性能并不理想。

有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種阻抗復合式消聲器，使其更具有產業(yè)上的利用價值。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述技術問題，本實用新型的目的是提供一種阻抗復合式消聲器，通過多個腔室、擋板及穿孔區(qū)來引導氣流和聲波的運動，使聲波的傳播路徑增長，并完成了多個180°的氣流回轉，較大程度地削減了聲能。

本實用新型提出的一種阻抗復合式消聲器，包括外殼、設置在所述外殼內的擋板和腔室，所述擋板包括依次設置的第一擋板、第二擋板和第三擋板，所述腔室包括由所述第一擋板、第二擋板和第三擋板依次隔開的第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室，所述外殼包括前端蓋和后端蓋，所述腔室內設有貫穿所述前端蓋、第一擋板、第二擋板的進氣管、貫穿所述第一擋板、第二擋板、第三擋板和后端蓋的出氣管，所述第三擋板上貫穿設有內插管，所述第一擋板和第二擋板上分別設有第一穿孔區(qū)和第二穿孔區(qū)，所述進氣管位于所述第一腔室和第二腔室的管壁上分別設有第三穿孔區(qū)和第四穿孔區(qū)，所述第四穿孔區(qū)上套設有套管，所述套管內設有吸音材料，所述出氣管位于所述第二腔室的管壁上設有第五穿孔區(qū)。

進一步的，所述第一穿孔區(qū)和第二穿孔區(qū)均包括114個第一穿孔，其直徑為6±1mm，所述第一穿孔分布于四個區(qū)域，分別按照3行3列、7行4列、3行3列和7行4列進行順排布設。

進一步的，所述第三穿孔區(qū)包括8個第二穿孔，其直徑為4±1mm，所述第二穿孔圍繞所述進氣管一周排布。

進一步的，所述第四穿孔區(qū)包括264個第三穿孔，其直徑為4±1mm，所述第三穿孔按照24行11列順排布設。

進一步的，所述第五穿孔區(qū)包括72個第四穿孔，其直徑為5±1mm，所述第四穿孔按照18行4列叉排布設。

進一步的，所述內插管與所述進氣管的排氣端口連接有加強筋。

進一步的，所述套管的前后端口分別被所述第一擋板和第二擋板封死。

進一步的，所述吸音材料的材質為超細玻璃纖維棉，材料密度為1000kg/m³～1200kg/m³，材料的堆積密度為100kg/m³～200kg/m³。

進一步的，所述腔室的長度為535±5mm，其橫截面為橢圓形，所述橢圓形的長軸設置為235±3mm、短軸設置為172±3mm。

進一步的，所述第一腔室的長度為132±2mm，所述第二腔室的長度為161±2mm，所述第三腔室的長度為124±2mm，所述第四腔室的長度為118±2mm。

借由上述方案，本實用新型至少具有以下優(yōu)點：該阻抗復合式消聲器，通過多個腔室、擋板及穿孔區(qū)來引導氣流和聲波的運動，使聲波的傳播路徑增長，并完成了多個180°的氣流回轉，較大程度地削減了聲能，而且該消聲器的各個零部件均屬于常規(guī)型，制造工藝簡單，成本較低，適合批量生產。

上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本實用新型的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是圖1中A向示意圖；

圖3是圖1中B向示意圖；

圖4是圖1中C向示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。

參見圖1至4，本實用新型一較佳所述的一種阻抗復合式消聲器，包括外殼1、設置在外殼1內的擋板和腔室。擋板包括依次設置的第一擋板2、第二擋板3和第三擋板4，腔室包括由第一擋板2、第二擋板3和第三擋板4依次隔開的第一腔室5、第二腔室6、第三腔室7和第四腔室8。外殼1包括前端蓋11和后端蓋12，腔室內設有貫穿前端蓋11、第一擋板2、第二擋板3的進氣管9、貫穿第一擋板2、第二擋板3、第三擋板4和后端蓋12的出氣管10。第三擋板4上貫穿設有內插管13，內插管13與進氣管9的排氣端口緊固連接有加強筋14。

第一擋板2和第二擋板3上分別設有第一穿孔區(qū)15和第二穿孔區(qū)16，進氣管9位于第一腔室5和第二腔室6的管壁上分別設有第三穿孔區(qū)17和第四穿孔區(qū)18，第四穿孔區(qū)18上套設有套管19，套管19垂直固定于第一擋板2和第二擋板3之間，與進氣管9同軸，而且其前后端口分別被第一擋板2和第二擋板3封死，套管19內設有吸音材料，吸音材料完全覆蓋第四穿孔區(qū)18，吸音材料的材質為超細玻璃纖維棉，材料密度為1000kg/m³～1200kg/m³，材料的堆積密度為100kg/m³～200kg/m³，該吸音材料可以在低成本的情況下實現(xiàn)高頻吸聲效果的最大化，出氣管10位于第二腔室6的管壁上設有第五穿孔區(qū)20。

第一穿孔區(qū)15和第二穿孔區(qū)16均包括114個第一穿孔，其直徑為6±1mm，第一穿孔分布于四個區(qū)域，分別按照3行3列、7行4列、3行3列和7行4列進行順排布設。這兩個穿孔區(qū)的孔徑及上述第一穿孔的布設陣列既起到了一定的消聲效果，又保證了廢氣的流動暢通性，使壓力損失在合理范圍內。

第三穿孔區(qū)17包括8個第二穿孔，其直徑為4±1mm，第二穿孔圍繞進氣管9一周排布。第二穿孔的孔徑及其布設陣列使得聲波在第三穿孔區(qū)17產生了干涉，使特定頻率的噪聲得到了抑制。

第四穿孔區(qū)18包括264個第三穿孔，其直徑為4±1mm，第三穿孔按照24行11列圍繞進氣管9一周順排布設。第三穿孔的孔徑及其布設陣列使得大量高頻聲波能夠進入吸音材料的內部，并在其中進行聲能和熱能的轉化。

第五穿孔區(qū)20包括72個第四穿孔，其直徑為5±1mm，第四穿孔按照18行4列圍繞出氣管10叉排布設。第四穿孔的孔徑及其布設陣列一方面使得排氣管內大量的噪聲通過第五穿孔區(qū)20進入第二腔室6，產生阻抗失衡，造成噪聲的削弱，另一方面，第五穿孔區(qū)20較大的局部流動阻力抑制了廢氣流進入第二腔室6內，減小了氣流的壓力損失。

腔室的長度為535±5mm，其橫截面為橢圓形，橢圓形的長軸設置為235±3mm、短軸設置為172±3mm。第一腔室5的長度為132±2mm，第二腔室6的長度為161±2mm，第三腔室7的長度為124±2mm，第四腔室8的長度為118±2mm?？梢酝ㄟ^不同長度的腔室來產生具有不同頻段的消聲特性，特別是起到了消除擴張腔的通過頻率的作用。

該阻抗復合式消聲器工作原理如下：廢氣從進氣管9進入，接著通過進氣管9及其管壁上的第三穿孔區(qū)17時，極少部分廢氣通過第三穿孔區(qū)17進入第一腔室5內，絕大多數(shù)廢氣通過進氣管9繼續(xù)向前運動，穿過進氣管9管壁上的第四穿孔區(qū)18，因套管19和第四穿孔區(qū)18之間填充了吸音材料，且套管19的前后兩端被第一擋板2和第二擋板3封死，故所有的廢氣在進氣管9內繼續(xù)前進，此時多數(shù)高頻噪聲通過第四穿孔區(qū)18進入吸音材料內部，在聲波反射過程中，高頻噪聲的聲能被轉換成了熱能。廢氣流經(jīng)進氣管9的排氣端口進入第三腔室7過程中得到充分的擴張和膨脹，此時的聲波因阻抗失衡而進行了反射、干涉，從而抑制了部分聲波的傳遞。第四腔室8與內插管13構成了一個赫姆霍茲共振器，特定頻率的低頻噪聲在共振器內進行反復的發(fā)生共振而被減弱。

廢氣流在第三腔室7內擴張和膨脹后通過第二擋板3上布設的第二穿孔區(qū)16進入第二腔室6，此時少部分廢氣流通過出氣管10上布設的第五穿孔區(qū)20進入出氣管10，并沿著出氣管10而流出消聲器的腔室，大部分廢氣流通過第一擋板2上布設的第一穿孔區(qū)15進入第一腔室5內，此時某些特定頻率的噪聲在進氣管9上布設的第三穿孔區(qū)17發(fā)射干涉而被削弱，擴散的廢氣流在出氣管10的進氣端口得到收縮，并沿著出氣管10排出消聲器的腔室，此時，在第一腔室5內噪聲因排氣管的進氣端口的收縮而導致阻抗失衡，從而抑制了聲波的傳遞。因出氣管10上布設的第五穿孔區(qū)20在第二腔室6內構成了一個擴張腔，噪聲在該擴張腔內進一步得到了削弱。

綜上所述，本發(fā)明提出的阻抗復合式消聲器全面考慮了消聲性能、空氣動力學性能、機械性能、工藝及成本等方面因素，通過合理布置和設計各個腔室、擋板、穿孔區(qū)、進出氣管和吸音材料等，最終提出了一種綜合性能較好的消聲器，該消聲器彌補了現(xiàn)有技術中存在的一些缺陷和不足，具有高度產業(yè)化的市場價值，其具有以下優(yōu)點：(1)該阻抗復合式消聲器通過多個腔室、擋板及穿孔區(qū)來引導氣流和聲波的運動，使聲波的傳播路徑增長，并完成了多個180°的氣流回轉，較大程度地削減了聲能；(2)通過合理地設置各個腔室的長度和進出氣管的長度，形成了3個消聲性能不同的擴張腔，用于不同頻段噪聲的抑制；(3)根據(jù)“四分之一波長”原理在位于第一腔室5內的進氣管9的管壁上布置了第三穿孔區(qū)17作為一個干涉消聲單元，用于特定頻率噪聲的抑制；(4)由內插管13和第三腔室7共同組成了一個亥姆霍茲共振器，通過調整內插管13的幾何尺寸和第三腔體的幾何尺寸可以極大程度地削減特定頻率下的噪聲；(5)由第二腔室6內的第四穿孔區(qū)18、套管19和吸音材料共同組成了阻性消聲器，通過合理設置第四穿孔區(qū)18穿孔的性能參數(shù)(如穿孔孔徑、穿孔率和穿孔范圍等)和吸音材料的性能參數(shù)(吸音材料的材質、材料密度、堆積密度和厚度等)，可以有效地降低高頻噪聲；(6)加強筋14通過橋接作用將進氣管9和內插管13緊固在一起，大大地提高了內插管13的強度和剛度，使其可靠性增加，降低了產生振動噪聲的風險；(7)通過合理地設置第一穿孔區(qū)15和第二穿孔區(qū)16的穿孔孔徑和孔數(shù)以及進氣管9和出氣管10的管徑和管長，使氣流流動順暢，減少渦流量，最終讓壓力損失維持在一個合理范圍內；(8)從工藝和成本來看，消聲器的各個零部件均屬于常規(guī)型，制造工藝簡單，成本較低，適合批量生產。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本實用新型，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本實用新型的保護范圍。