内燃机排气系统的双模式消声器.pdf

1、10申请公布号CN104213955A43申请公布日20141217CN104213955A21申请号201310217269022申请日20130531F01N1/02200601F01N1/0820060171申请人佛吉亚排气控制技术开发（上海）有限公司地址201107上海市闵行区联友路669号6号工业厂房B区72发明人洛朗马洛潘尼塞74专利代理机构北京律诚同业知识产权代理有限公司11006代理人徐金国郑焱54发明名称内燃机排气系统的双模式消声器57摘要本发明提供了一种用于内燃机排气系统的双模式消声器。根据本发明的双模式消声器包括壳体；第一端盖和第二端盖，其分别位于壳体两端以与壳体一起形成

2、消声器壳体间；输入管，其从第一端盖向外延伸以从内燃机接收排气；多个输出管，其从第二端盖向外延伸并布置成与输入管及消声器壳体间一起形成多个排气路径；以及控制装置，其被提供在多个输出管的其中一个输出管上，用于根据内燃机的一个或多个条件可操作地将消声器切换至第一运行模式或第二运行模式。每一个运行模式限定对应的排气路径，且排气的至少大部分经由此排气路径传送。对应于第一运行模式的排气路径不同于对应于第二运行模式的排气路径。51INTCL权利要求书2页说明书8页附图7页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书8页附图7页10申请公布号CN104213955ACN10421395

3、5A1/2页21一种内燃机排气系统的双模式消声器，其特征在于所述消声器包括壳体（105）；第一端盖（106）和第二端盖（107），其分别位于所述壳体（105）两端以与所述壳体（105）一起形成消声器壳体间（120）；输入管（101），其从所述第一端盖（106）向外延伸以从所述内燃机接收排气；多个输出管（103,102），其从所述第二端盖（107）向外延伸并与所述输入管（101）及所述消声器壳体间（120）一起形成多个排气路径；以及控制装置（104），其被提供在所述多个输出管的其中一个输出管上，用于根据所述内燃机的一个或多个条件可操作地将所述消声器切换至第一运行模式或第二运行模式，每一个运行模式

4、限定对应的排气路径，其排气的至少大部分经由此排气路径传送，对应于所述第一运行模式的排气路径不同于对应于所述第二运行模式的排气路径。2根据权利要求1的双模式消声器，其特征在于所述第一运行模式设计为在所述内燃机低速运行时降低噪声且同时将背压维持在第一预设目标值以下，所述第二运行模式设计为在所述内燃机中速或高速运行时降低噪声同时将背压维持在第二预设目标值以下，其中所述第一预设目标值与所述第二预设目标值可相同或不同，优选地，所述第一及第二预设目标值定义为针对给定质量流率的预设背压或定义为与排气流无关的参数。3根据权利要求2的双模式消声器，其特征在于所述对应于第一运行模式的排气路径与所述对应于第二运行模

5、式的排气路径在在所述消声器壳体间（120）内是基本上分开的。4根据权利要求1、2、3的任一项的双模式消声器，其特征在于所述控制装置包括能够打开或关闭的阀门，以用于切换所述消声器的运行模式。5根据权利要求4的双模式消声器，其特征在于所述阀门为被动阀门，所述被动阀门的打开或关闭由所述消声器内部的压力控制。6根据权利要求4的双模式消声器，其特征在于所述阀门为由控制信号控制的主动阀门，优选地，所述主动阀门选自由电动阀门、气动阀门以及液动阀门组成的组。7根据权利要求6的双模式消声器，其特征在于所述控制信号反映以下条件中的至少一个排气的声波的脉动频率、内燃机的转速、内燃机的质量流率和排气系统的背压。8根据

6、权利要求6或7的双模式消声器，其特征在于所述阀门的开与关状态之间的关系及所述控制信号遵循一个给定函数，优选地为二进制函数或是线性函数。9根据权利要求4的双模式消声器，其特征在于所述第一运行模式为“纯亥姆霍兹”设计或“带泄漏的亥姆霍兹”设计和/或所述第二运行模式为“干扰”设计或“干扰加吸收”设计。10根据权利要求9的双模式消声器，其特征在于还包括第一隔板（108），第二隔板（109）和第三隔板（110），其在所述壳体（105）内依次放置，其中，所述第一隔板108、第二隔板109以及第三隔板110将所述消声器壳体间（120）分割成四个室位于所述第一端盖（106）与所述第一隔板（108）之间的第一室

7、201,位于所述第一隔板（108）与所述第二隔板（109）之间的第二室202，位于所述第二隔板（109）与所述第三隔板（110）之间的第三室203，以及位于所述第三隔板（110）与所述第二端盖（107）之间的第四室204，权利要求书CN104213955A2/2页3其中，所述第二室（202）、第三室（203）以及第四室（204）在声学上彼此连通。11根据权利要求10的双模式消声器，其特征在于所述输入管101穿过所述第一隔板108、第二隔板109以及第三隔板110,并且终止于第四室204内,其中，所述输入管（101）在所述第一室（201）内的部分上设有一组小孔（303）；所述多个输出管中的第一输

8、出管（103）起始于所述第一室（201），穿过所述第一、第二以及第三隔板108,109,110，并且穿过所述第二端盖（107）延伸到所述消声器壳体间（120）的外部；所述多个输出管中的第二输出管（102）起始于所述第二室（202），穿过所述第二隔板（109）以及第三隔板110，并且穿过所述第二端盖（107）延伸到所述消声器壳体间（120）的外部；并且，所述双模式消声器还包括返回管（111），所述返回管（111）起始于所述第二室（202），穿过所述第二以及第三隔板（109，110），并且终止于第四室（204）内。12根据权利要求11的双模式消声器，其特征在于至少在下述组件之一上设有多个小孔所述第

9、二隔板（109），所述第三隔板（110）以及所述返回管（111），优选地，所述返回管在所述第三室（203）内的部分上设有小孔（304）。13根据权利要求1012的任一项的双模式消声器，其特征在于所述第一隔板（108）上没有小孔，由此使得所述第一室（201）在所述“纯亥姆霍兹”设计的所述第一运行模式下与其它各室隔音。14根据权利要求1012的任一项的双模式消声器，其特征在于所述第一隔板（108）上设有非常少量的小孔，由此使得在所述“带泄漏的亥姆霍兹”设计的所述第一运行模式下所述第一室（201）与其它各室有限地声学连通。15根据权利要求1012的任一项的双模式消声器，其特征在于还包括位于所述第三隔

10、板（110）及所述第二端盖（107）之间的第四隔板（112）,从而允许所述第一和第二输出管（103,102）穿过所述第四隔板（112）；形成于所述第三隔板（110）及所述第四隔板112之间的第五室（205）；和形成于所述第四隔板（112）及所述第二端盖（107）之间的第六室（206），优选地，所述双模式消声器还包括设于所述第三室（203）和/或所述第六室（206）内的纤维（301,302）。16根据权利要求1012的任一项的双模式消声器，其特征在于所述第一输出管（103）在所述第三室（203）内的部分上设有小孔（306），并且所述第二输出管（102）在所述第三室（203）内的部分上设有小孔（3

11、05）。17根据权利要求16的双模式消声器，其特征在于还包括设置在所述第一输出管（103）和/或所述第二输出管（102）位于所述第三室（203）内的部分上的一个或多个套管谐振器（S1M1,S2M2）。18根据权利要求17的双模式消声器，其特征在于所述套管谐振器为高频套管谐振器，优选地，为高频不锈钢套管谐振器。权利要求书CN104213955A1/8页4内燃机排气系统的双模式消声器技术领域0001本发明涉及一种用于内燃机排气系统中的消声器，内燃机可以是涡轮增压发动机也可以是自然进气式发动机。背景技术0002为降低内燃机产生的噪声，其排气系统采用消声器。消声器通常包括一个壳体，至少一个输入管用来从

12、内燃机接收排气及至少一个输出管将排气排放至大气。有些时候，为获得声学效率/背压之间更佳的权衡，需要提供两个或两个以上的排气路径。内燃机尤其是涡轮增压发动机的一个主要问题是与发动机相连的消声器内部的压力即所称的排气背压对排出发动机的排气产生阻力。由背压引起的阻力不利地影响了内燃机的性能和效率，特别是在如果发动机是涡轮增压发动机的情况下。0003因此，在研发高性能高效率涡轮增压发动机的排气系统的时候会出现与自然进气发动机的常用研发思路不同的新挑战。其中之一就是背压必须保持在比自然进气发动机的背压低得多的水平，这不仅是对于每分钟高转速（RMP）的情况（每分钟6000转以上），而且对于低中转速范围（每

13、分钟1000转到6000转之间）也应保持低背压，从而保证涡轮发动机达到理想的性能和效率。0004为了达到使内燃机保持低背压的目标，有些设计采用了被动式“自驱动”阀门，但这在低转速或是低质量流率（MASSFLOWRATE）时会产生相对较高的背压。而在高转速时，随着消声器中的压力加大而使被动式“自驱动”阀门打开，从而使背压保持低水平。这种设计通过消声器内的高压打开阀门，解决了中高转速下的背压问题。但当低转速时，阀门关闭，这在消声器内产生高背压。0005虽然在目前的惯例中有些消声器解决方案在排气系统使用了多模式，但是那些模式是被安排在多个排气系统中或是安排在多个消声器中，而不是在一个消声器中。这种在

14、多个排气系统或多个消声器中的设计很显然会增加排气系统的复杂程度以及由于车辆空间所限而带来的安装上的问题。因此，市场需要一种简单、紧凑而具有相同或更好性能和效率的消声器方案。0006在一个汽车的排气系统上应用双模式消声器的例子中，有使用两个消声效率不同的排气路径降低排气噪声水平的例子。在另一个示例性方案中，提供了一个旁路，在大质量流率时分出从消声器排出的部分排气，以释放消声器内部的背压。由一个压力驱动的被动式控制阀用来控制被分出的气量。如上面所描述的那样，这种设计在发动机处于低转速的时候，由于被动式阀门关闭使其背压较高。0007美国专利4913260公开了一种提供给操作者的装置用以控制降低排气系

15、统内气流所产生的噪声。在这种设计中，由于控制信号不能反映发动机内的转速或排气背压水平，所以不能当作在发动机低转速时保持低背压的方案。0008因此，需要一种在低速和中高转速都有好的消声效率、而又能保持内燃机的低背压的消声器方案。说明书CN104213955A2/8页5发明内容0009为了克服上述问题，本发明提供了一种用于内燃机排气系统的双模式消声器，其特征在于消声器包括壳体；第一端盖和第二端盖，其分别位于壳体两端，与壳体一起形成消声器壳体间；输入管，从第一端盖向外延伸以从内燃机接收排气；多个输出管，从第二端盖向外延伸并与输入管及消声器壳体间一起形成多个排气路径；以及控制装置，提供于多个输出管的其

16、中一个输出管上，用于根据内燃机的一个或多个条件可操作地将消声器切换至第一运行模式或第二运行模式。每一个运行模式限定对应的排气路径，排气的至少大部分经由此排气路径排出。对应于第一运行模式的排气路径不同于对应于第二运行模式的排气路径。0010在一个优选实施方式中，消声器的特征在于第一运行模式设计为在内燃机低速运行时消除噪音同时将背压维持在第一预设目标值以下；两个运行模式中的第二运行模式设计为在内燃机以中高速运行时消除噪音同时将背压维持在第二预设目标值以下；其中第一预设目标值与第二预设目标值可为相同值，也可为不同值。第一及第二预设目标值可定义为针对给定的质量流率预设的背压值或是定义为汽车行业常用的、

17、与排气无关的其它参数值等同截面（EQUIVALENTSECTION）SE,损失系数（LOSSCOEFFICIENT）K或是尼桑系数NISSANCOEFFICIENT。为便于理解，等同截面及背压之间的关系由下例说明001100120013其中0014DP代表单位为MBAR的背压，本例中的背压为310MBAR；0015Q代表发动机的质量流率，单位为G/S0016代表给定气压及温度下的气体密度，本例中为0550017SE代表等同截面，单位为CM20018本发明中的消声器在两个运行模式下通过共用一个音腔体积（ACOUSTICVOLUME），从而使得其在低中高频率下均具有高的消声效率。借助本发明，发动机

18、在提速和减速时的消声效率都会得到很大提高，并可使得所需音腔体积减小。0019本发明的这些特征及其他特征可通过下述的说明及附图进一步了解。附图说明0020下面参照附图中示出及详细说明的优选实施方式对本发明进一步说明。0021图1所示为根据本发明一个实施方式的消声器的示意性立体图。0022图2是图1所示的消声器去除消声器壳体及可选纤维后的示意性立体图。0023图3是图1所示消声器的内部结构示意图。0024图4为本发明的消声器工作在第一运行模式（“纯亥姆霍兹（HELMHOLTZ）模式”）时的排气路径示意图。0025图5示出图1的消声器工作在第一运行模式的两个实施方式（“纯亥姆霍兹模式”说明书CN10

19、4213955A3/8页6及“带泄漏的亥姆霍兹模式”）时的声效率比较。0026图6为本发明的消声器工作在第一运行模式的一个实施方式（“纯亥姆霍兹模式”）时的排气路径示意性立体图。0027图7为本发明的消声器工作在第一运行模式的一个实施方式（“纯亥姆霍兹模式”）时的声音等效（ACOUSTICEQUIVALENCE）或集总模型（LUMPEDMODEL）示意图。0028图8为本发明的消声器工作在第二运行模式（“干扰（加吸收）模式”）时的排气路径示意图。0029图9为本发明的消声器工作在第二运行模式（“干扰（加吸收）模式”）时的声效率图。0030图10为本发明的消声器工作在第二运行模式（“干扰（加吸收

20、）模式”）时的两个排气路径示意性立体图。0031图11为本发明的消声器工作在第二运行模式（“干扰（加吸收）模式”）时的声音等效示意图。0032图12示出本发明的消声器达到的综合的声效率。0033图13为本发明中的阀门位置与控制信号（发动机转速）之间的二进制函数关系示意图。0034图14为本发明中的阀门位置与控制信号（发动机转速）之间的线性函数关系示意图。具体实施方式0035图1所示为本发明的消声器的一个实施方式。如图1所示，消声器100具有一个输入管101及两个输出管102和103。输入管101提供与安装有消声器100的车辆发动机的连接，用来接收排气。排气管102上设置有一个控制装置104。如

21、图1所示，壳体105通过两个端盖106及107封闭形成消声器壳体间120。0036图2是图1所示消声器去除消声器的壳体及可选纤维后的示意性立体图，以便清楚地示出消声器的内部结构。如图2所示，消声器具有三个隔板108、109及110。这些隔板与两个端盖106、107一起将消声器壳体间120分割成四个室端盖106与隔板108之间为第一室201,隔板108与隔板109之间为第二室202，隔板109与隔板110之间为第三室203，隔板110与端盖107之间为第四室204。如图2所示，三个隔板108、109和110中只有隔板108是可不设有小孔的，使得室201与其它室202,203和204之间可为隔音的

22、。隔板109及110上有小孔，使得室202、203和204之间是不隔音的。因此，三个室202、203及204构成一个大的音腔体积。0037本消声器还包括一个返回管111（将在下面详细讨论）及一个设置于输出管102的控制装置104。控制装置104可控制消声器在两个运行模式中的一个模式下运行。在图1到图14中，此控制装置104的一个实施方式示出为一个阀门，此阀门可以通过打开或关闭来切换消声器的运行模式。然而，本领域的技术人员应该明白，在本发明中也可应用其它形式的控制装置，只要该控制装置能控制/被控制实现消声器运行模式间的切换。0038图3进一步显示了图1所示消声器的内部结构，包括一个输入管、两个输

23、出管、一个返回管以及多个隔板。如图3所示，输入管101由端盖106伸出以向消声器提供与安装说明书CN104213955A4/8页7有该消声器的发动机的连接。输入管101穿过隔板108、109及110终止于室204（附加隔板112将在另一实施方式中讨论）内。输出管102起始于室202，穿过隔板109和110，并且最终从端盖107延伸到消声器壳体间120的外部。控制装置104被安排在接近输出管102的端部。在此实施方式中，控制装置104为阀门104。输出管103起始于室201，穿过隔板108、109和110，并且最终从端盖107延伸到消声器壳体间120的外部。返回管111起始于室202，穿过隔板1

24、09及110，终止于室204内。0039图3中，输入管101在室201内的部分上设有一组小孔303。返回管111在室203内的部分上设有小孔304。通过返回管111的两端及其小孔304，返回管111构成了室202、203及204之间的声路径，使这些室之间声音可流动。类似地，如图3所示，输出管102及103可在室203内各自的相应部分上设有自己的小孔305及306。输出管102及103上的小孔是用来安装套管谐振器的。输出管102及103上的设有小孔305及306的部分用来安装套管谐振器以降低高频噪声（下面会对此详细说明）。然而，输出管102及103未设小孔且不安装套管谐振器的实施方式也不背离本发

25、明的原理。在一个可选实施方式中，可以在隔板110及端盖107之间设置另一隔板112，使输出管102及103穿过隔板112。这样，如图3所示，隔板110及插入的隔板112构成一个室205，而插入的隔板112及端盖107构成室206。在另一个可选实施方式中，至少一个输出管上设有高频套管谐振器。如图3所示，在输出管102上设有高频套管谐振器S1M1，并在输出管103上设有高频套管谐振器S2M2。其中，套管M1及M2的直径比高频谐振器S1及S2的相应直径稍小，以使套管M1及M2分别与谐振器S1及S2紧密配合。潜在的“尖哨噪音”/“哨声”可以通过在谐振器S1及S2上设小孔的方法来解决。另外，通过增加谐振

26、器S1及S2上小孔的数量，可以进一步实现与消声器的其它部分进行干扰。优选地，上述高频套管谐振器为不锈钢高频套管谐振器。0040下面讨论根据本发明消声器的两种运行模式。通过打开或关闭阀门104，根据本发明的消声器可操作地选择两种运行模式中的一种。0041图4为本发明的消声器工作在第一运行模式的第一实施方式（“纯亥姆霍兹”设计或“纯亥姆霍兹模式”）时的排气路径示意图，其中包括亥姆霍兹腔及亥姆霍兹颈部。在此“纯亥姆霍兹模式”下，输出管102端部的阀门104处于关闭状态。此模式设计为当发动机在低速运转时运行的。在此模式下，因为在此实施方式中隔板108上不设小孔，所以隔板108将消声器壳体间120分割成

27、两个不同的区间室201单独为第一区间，室202、203及204组成第二区间。在本实施方式中，第一区间是与第二区间隔音的。由于图4中实线箭头指示的排气路径是唯一出去的路径，排气从输入管101上的小孔303中流到室201再直接流到输出管103，这样就将消声器壳体间120的第二区间变为了亥姆霍兹腔。亥姆霍兹颈部为输入管101在小孔303和输入管101在亥姆霍兹腔中的端部之间的部分，亥姆霍兹腔为消声器壳体间120的第二区间的容积。在此“纯亥姆霍兹模式”中，消声器在使背压保持低于第一预设目标值的前提下在亥姆霍兹谐振频率处具有高的消声效果。0042图5所示为消声器运行在“纯亥姆霍兹模式”下的消声效率图。其

28、X轴代表频率，Y轴代表消声效果。消声器运行在“纯亥姆霍兹模式”时的最大消声效果的频率可由下式算出0043说明书CN104213955A5/8页80044其中0045C声速0046A亥姆霍兹颈部的截面积,即输入管101的截面积0047V亥姆霍兹腔的容积,即消声器壳体间120的第二区间的容积0048L亥姆霍兹颈部的长度，即输入管101在小孔和输入管101在亥姆霍兹腔中的端部之间的长度0049从上面公式及图5可见，当发动机低速运行时，“纯亥姆霍兹模式”对低排气脉动频率（PULSATINGFREQUENCY）具有非常高的声效率，同时能将背压保持在低于第一预设目标值。因此，第一运行模式被设计为在低排气频

29、率（通常不高于100HZ）时将背压保持在低于第一目标值，该低排气频率对应发动机的低转速，通常为每分钟1000转到2500转。作为例子，上述第一预设目标值可为当发动机的转速为每分钟2500转时设置为50MBARS或当发动机的质量流率为250KG/H时设置为50MBARS。另外也可由系统给定的等同截面SE限定005000510052图6为示出本发明的消声器工作在“纯亥姆霍兹模式”时的排气路径的示意性立体图。在图6中，排气由输入管101上的小孔303钻出，在室201中进入输出管103的一端，然后由输出管103的另一端排出。当发动机工作在低转速（一般是每分钟1000至2500转）时，它产生低频噪声（一

30、般低于100HZ），这种噪声对于常规的消声器来说需要很大的调谐容积（TUNINGVOLUME）或需要很大的背压。当工作在这个转速范围时，根据本发明的消声器通过关闭阀门104而使其处于“纯亥姆霍兹模式”，因此，消声器此时声学上等效于一个纯亥姆霍兹设计，此模式在低排气脉动频率时具有很高的声效率同时将背压保持在预设目标值之下。0053图7所示为本发明的消声器工作在“纯亥姆霍兹模式”时的声音等效或集总模型。在此模式下，来自输入管101的声波分成两个声路。如图7所示，经路径A的声波由输入管101上的小孔303穿出到达室201，然后进入输出管103。经路径B的声波由输入管101到达由室202、203和20

31、4组成的容积，由于隔板109、110上和返回管111上具有小孔，因此这些室之间不隔音。因而，在此模式下的亥姆霍兹颈部为输入管101在小孔303以后的部分，而亥姆霍兹容积由室202、203及204组成。0054应当理解，“纯亥姆霍兹模式”仅为第一运行模式的一个实施方式。可选地，第一模式可以是“带泄漏的亥姆霍兹模式”，其中在隔板108上仅提供非常少量的小孔。这些小孔通常为直径约35毫米（MM）的少于20个孔（例如，15个孔），从而允许噪音和/或气体通过在室201以及室202、203和204之间的小孔漏出。在此带泄漏的亥姆霍兹模式下，第一室201与其它室是不完全隔音的、而是有限地声学连通的。图5的表

32、中示出“纯亥姆霍兹”设计/“纯亥姆霍兹模式”与“带泄漏的亥姆霍兹”设计/“带泄漏的亥姆霍兹模式”之间的消声效率比较。类似于“纯亥姆霍兹模式”，在“带泄漏的亥姆霍兹模式”下，所有的排气均经由输入管101上的小孔303到室201，再由输出管103直接排出。同样，“带泄漏的亥姆霍说明书CN104213955A6/8页9兹模式”下的消声器在亥姆霍兹谐振频率处具有高消声效率，同时保持背压低于第一预设目标值。0055可以理解，根据不同的消音效率要求，小孔可以设置在返回管111、隔板109和隔板110中的至少一个之上，这样均不会背离本发明，使得室202、203及204彼此声学连通。0056图8示意性示出本发

33、明的消声器工作在第二运行模式“干扰（加吸收）模式”下时的排气路径，在第二运行模式下，阀门104是打开的。此模式是为发动机在中高速运行时设计的。在此模式下，由于打开的阀门使得输出管102打开，这样为排气提供了两条路经。第一条路径如图8中虚线箭头所示由输入管101上的小孔303在室201中经输出管103排出。两条排气路径中的第二条排气路径如图8中实线箭头所示，由输入管101在室204中到返回管111然后在室202中进入输出管102，并最后经输出管102排出。因为气流沿第二条排气路径中行进的总体阻力比沿第一条排气路径行进的总体阻力要小的多，因此大部分排气流会沿第二条路径排出。此模式被称作“干扰”设计

34、或“干扰模式”。在此模式下，大部分（约为80）的排气气流沿第二排气路径排出，剩余的大约20的排气气流通过第一排气路径漏出。由上可知，在“干扰模式”下大部分排气流经的排气路径与“纯亥姆霍兹模式”或“带泄漏亥姆霍兹模式”下排气流经的排气路径是分开的。0057在隔板112被安置在隔板110与端盖107之间的实施方式中，借助室203中的纤维301和/或室206中的纤维302，消声器的运行模式可变为“干扰加吸收模式”。在这种实施方式中，室203的空间被部分或全部填充有纤维301。同样，室206的空间可以被部分或全部填充有纤维302。0058第二运行模式下的总体消声效率大致如图9所示。其X轴代表频率，Y轴

35、代表消声效果。图9中的图表显示当发动机运行在中高速时“干扰（加吸收）模式”下的声效率在中高频率时较高，同时可将背压保持低于第二预设目标值。上述第二预设目标值的例子为当发动机的转速为每分钟6000转或是当发动机的质量流率为600KG/H时，目标值可以设为150MBARS。另外也可由等同截面SE限定005900600061本领域的技术人员可以看出等同截面由于阀门打开的缘故增大了。这意味着系统更易通过了。所以说，第二运行模式设计为在中、高排气频率（通常为100HZ以上）下实现高效率，同时将背压维持在第二预设目标值以下，中、高排气频率对应发动机的中、高转速（通常为每分钟2500转至每分钟6000转）。

36、请注意，上面的第一及第二预设目标值可相同，也可不同。0062图10为本发明的消声器工作在第二运行模式（干扰（加吸收）模式）时的排气路径示意性立体图。在图10中，排气的大部分由输入管101流向返回管111，然后从输出管102排出（实线路径）；仅有一小部分排气从输入管101的小孔303漏出，流向输出管103（虚线路径）。当一个发动机在中转速至高转速运行时（通常为每分钟2500转至每分钟6000转），它产生中频至高频（通常高于100HZ）的噪声，这种噪声需较小的调谐容积，而且更容易由说明书CN104213955A7/8页10“干扰（加吸收）模式”来处理，在本实施方式的这种模式下，阀门104是打开的。

37、0063图11所示为本发明的消声器工作在第二运行模式（“干扰（加吸收）模式”）时的声音等效或集总模型示意图。在这种模式下，声波在通过输入管101进入消声器后被分为至少四路。如图11所示，“干扰加吸收模式”下的路径C与“纯亥姆霍兹模式”下的路径A是一样的，都是由小孔303到室201再到输出管103。路径D作为“干扰加吸收模式”下的主路径，经由输入管101、室204、返回管111、室202再到输出管102。路径E经由输入管101、室204、隔板110、室203、可选纤维301、隔板109到室202。路径F经由输入管101、室204、返回管111、通过返回管111上的小孔304到达室203以及可选纤

38、维301。经过路径D、路径E和路径F的声波相遇并交汇在一起，从而产生对于声波的不同干扰。0064图12所示为本发明消声器在发动机低转速运行在第一运行模式及中、高转速运行在第二运行模式时达到的综合声效率。图中，X轴代表频率，Y轴代表消声效果。如图12所示，本发明下的消声器在保持低背压的前提下、在低、中、高频率均具有高消声效率。因此，通过本发明可使所需音腔体积减少，而发动机加速或减速时的效率大幅提高。0065参阅前面图3，在另一个实施方式中，如果分别在输出管102处于室203内的部分装配套管谐振器S1M1和/或在输出管103处于室203内的部分装配套管谐振器S2M2，则第二模式下的主气路流经输入管

39、101及返回管111并在从输出管102排出前通过套管谐振器S1M1。类似地,在第一和第二模式下，对于经由输入管101上的小孔303进入室201的声路径，排气同样在从输出管103排出前通过套管谐振器S2M2。0066另外，本发明的上述实施方式中的阀门104也可是被动的“自激式（SELFACTIVATED）”阀门，此阀门可由消声器中的压力打开或关闭。打开或关闭阀门的压力阈值可根据消声器运行要求的具体声学条件设定。0067优选的，阀门104可为一个由来自消声器内部或外部的控制信号电驱动的主动阀门。该控制信号可为一个反映消声器所连接的发动机的一个状态/多个状态的信号，例如反映至少一个如下状态的信号，这

40、些状态包括排气的声波脉动频率、内燃机的转速、发动机的质量流率以及排气系统的背压。反映上述状态的信号可由车辆上的传感器（可安装在消声器内部或外部，未在图中显示）进行感测，然后由控制线路（可安装在消声器内部或外部，未在图中显示）传输到阀门以选择运行模式。出于说明的目的而不是对本发明加以限制，当发动机从每分钟1000转到6000转（加速）时，控制信号的阈值可以被设定为每分钟2000转；当发动机从每分钟6000转到1000转（减速）时，控制信号的阈值可以被设定为每分钟3000转。根据应用阀门104类型的不同，阀门104可被安排在输出管102的不同部位，比如在输出管102的任一端部或其中部。阀门104设

41、置在输出管102上任何可以控制输出管102打开和关闭的位置，均被视为落入本发明的范围。作为选择，阀门104也可为气动阀门或液动阀门。类似地，用同样的控制信号来控制此气动阀门或液动阀门，以使消声器能够在低转速时按照第一模式下的路径运行，在中、高转速时按照第二模式下的路径运行。0068上面关于通过阀门104的打开和关闭改变运行模式的描述只是本发明的一个实施方式，在此方式下，阀门的打开及关闭状态和控制信号之间的关系遵循二进制函数关系。如图13所示，在此实施方式下，控制信号遵循01二进制函数，阀门104从关闭状态到完全打开（例如，当发动机的转速升到约每分钟1750转时）或从完全打开到关闭状态（例如，当

42、发动机的转速降到约每分钟3250转时）基本没有中间状态。在另一个更优化的本发明实施方说明书CN104213955A108/8页11式中，阀门104根据发动机转速的一个线性函数打开或关闭，其遵循线性函数关系。在此线性实施方式中，发动机加速时，当发动机低于每分钟2000转时，阀门104处于完全关闭。如图14所示，阀门104在发动机转速处于每分钟2000转到3000转之间时遵循线性函数线性打开。例如每分钟2250转时打开25，每分钟2500转时打开50，每分钟2750转时打开75，每分钟3000转时则全部打开。当发动机处于每分钟3000转以上，则阀门保持完全打开。同样地，当发动机减速时，阀门104在

43、例如每分钟3000转和2000转间线性关闭。请注意，上述每分钟2000转到每分钟3000转阀门的线性打开/关闭转速范围仅为示例性目的。应该认识到，阀门可以在不同的转速范围内线性操作。0069在此所描述的两个由阀门104选择的模式“纯亥姆霍兹模式”及“干扰（加吸收）模式”仅为说明的目的，因此不应被视为是对本发明的限制。任何用本发明的构思将两个模式应用于一个消声器的方案均应被视为是对本发明的应用。0070本领域技术人员可以很容易地认识到，尽管上面的实施方式中披露了一定数目的输出管及排气路径，但本发明中消声器的排气管及排气路径数目不应仅限于在上面实施方式中披露的具体数目。本领域技术人员可根据需要为消

44、声器选择任意数目的输出管及排气路径，比方说3个或更多，而这不应被视为超出本发明范围。0071虽然在此只披露了本发明的优选实施方式，本领域技术人员会应该理解对于本发明的一些变化应落入本发明的保护范围内。说明书CN104213955A111/7页12图1图2说明书附图CN104213955A122/7页13图3图4说明书附图CN104213955A133/7页14图5图6说明书附图CN104213955A144/7页15图7图8说明书附图CN104213955A155/7页16图9图10说明书附图CN104213955A166/7页17图11图12说明书附图CN104213955A177/7页18图13图14说明书附图CN104213955A18