消声器

摘要

一种消声器，该消声器包括第一腔室、第二腔室、延伸管子、逆流管子和分离腔室。第一腔室联结至消声器的排放物进口。延伸管子联结至第一腔室和第二腔室。排气在第一方向上通过延伸管子从第一腔室流到第二腔室。逆流管子联结至第二腔室。排气在不同于第一方向的第二方向上通过第二腔室从延伸管子流到逆流管子。分离腔室提供第一腔室和第二腔室之间的空间分离。

权利要求

1.一种消声器，所述消声器包括：

第一腔室，所述第一腔室联结至所述消声器的排放物进口；

第二腔室；

延伸管子，所述延伸管子联结至所述第一腔室和所述第二腔室，其中排气在第一方向上通过所述延伸管子从所述第一腔室流到所述第二腔室；

逆流管子，所述逆流管子联结至所述第二腔室，其中所述排气在不同于所述第一方向的第二方向上通过所述第二腔室从所述延伸管子流到所述逆流管子；以及分离腔室，所述分离腔室提供所述第一腔室和所述第二腔室之间的空间分离，其中所述排气通过所述第二腔室从所述延伸管子的周围上的第一组穿孔流到所述逆流管子的周围上的第二组穿孔。

2.如权利要求1所述的消声器，其中，所述第一方向大体上平行于所述第二方向并且在所述第二方向的相反方向上。

3.如权利要求1所述的消声器，还包含：

第一隔板，所述第一隔板与所述第一腔室相邻；以及第二隔板，所述第二隔板与所述第二腔室相邻，其中所述延伸管子通过穿过所述第一隔板和所述第二隔板横穿所述分离腔室。

4.如权利要求3所述的消声器，其中，所述第一隔板包括用于所述延伸管子的第一开口，并且所述第二隔板包括用于所述延伸管子的第二开口。

5.如权利要求3所述的消声器，其中，所述第二隔板包括用于所述逆流管子的接纳凸缘，其中所述逆流管子抵靠所述第二隔板。

6.如权利要求5所述的消声器，其中，所述逆流管子不穿过所述第二隔板。

7.如权利要求1所述的消声器，还包含：

出口管子，所述出口管子联结至所述逆流管子并且被配置成将排气流排出所述消声器。

8.如权利要求1所述的消声器，其中，所述分离腔室包括具有预定厚度的一个或多个隔板。

9.如权利要求1所述的消声器，其中，所述分离腔室与所述第一腔室、所述第二腔室、或所述第一腔室和所述第二腔室这两者密封隔绝，并且不包括所述排气。

10.如权利要求9所述的消声器，其中，所述分离腔室从所述逆流管子接收所述排气。

11.如权利要求10所述的消声器，其中，除所述逆流管子之外，所述分离腔室与所述第一腔室和所述第二腔室密封隔绝。

12.如权利要求1所述的消声器，其中，所述分离腔室产生所述第一腔室和所述第二腔室之间的阻抗失配。

13.如权利要求12所述的消声器，其中，所述阻抗失配衰减低频率声音。

14.如权利要求1所述的消声器，其中，所述分离腔室的长度小于来自联结至所述消声器的引擎的一组预定频率的声波的四分之一波长。

15.如权利要求1所述的消声器，其中，所述消声器的排放物进口与所述延伸管子间隔一预定距离，其中来自所述预定距离的空间随着时间扩散排放物脉冲。

16.一种用于制造消声器的方法，所述方法包含：形成圆柱形壳体，所述圆柱形壳体包括第一腔室和第二腔室；

将第一隔板和第二隔板插入所述圆柱形壳体中；

将延伸管子滑动通过所述第一隔板和所述第二隔板，以形成所述第一隔板和所述第二隔板之间的分离腔室，其中排气在第一方向上通过所述延伸管子从所述第一腔室流到所述第二腔室；以及使逆流管子抵靠所述第二隔板，其中所述排气在不同于所述第一方向的第二方向上通过所述第二腔室从所述延伸管子流到所述逆流管子，其中所述排气通过所述第二腔室从所述延伸管子的周围上的第一组穿孔流到所述逆流管子的周围上的第二组穿孔。

17.如权利要求16所述的用于制造消声器的方法，还包含：将端盖固定到所述圆柱形壳体和所述逆流管子。

18.一种引擎，所述引擎包含：

至少一个圆柱体，所述至少一个圆柱体的形状适于接纳活塞；

燃烧腔室，所述燃烧腔室生成移动所述活塞的力和排气；以及消声器，所述消声器包含：

第一腔室，所述第一腔室联结至所述消声器的排放物进口；

第二腔室；

延伸管子，所述延伸管子联结至所述第一腔室和所述第二腔室，其中所述排气在第一方向上通过所述延伸管子从所述第一腔室流到所述第二腔室；

逆流管子，所述逆流管子联结至所述第二腔室，其中所述排气在不同于所述第一方向的第二方向上通过所述第二腔室从所述延伸管子流到所述逆流管子；以及分离腔室，所述分离腔室提供所述第一腔室和所述第二腔室之间的空间分离，其中所述排气通过所述第二腔室从所述延伸管子的周围上的第一组穿孔流到所述逆流管子的周围上的第二组穿孔。

19.如权利要求18所述的引擎，其中，所述分离腔室的长度小于来自所述引擎的一组预定频率的声波的四分之一波长。

说明书

消声器

[0001] 本申请要求于2016年2月2日提交的申请号为62/290,129的美国临时专利申请的优先权，该专利申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

[0002] 本公开总体上涉及用于内燃机的燃烧噪声抑制过程或系统。

背景技术

[0003] 内燃机(internal combustion engine)以及其它装置产生不需要的声波或噪声。空气和燃料的燃烧产生噪声。活塞、曲轴、齿轮、皮带和皮带轮的运行产生噪声。消声器，也可以被称为消音器，提供用于降低噪声或声波的幅度的结构。消声器可以包括部分地吸收声波的材料。消声器可以包括引入相消干涉以减小声波幅度的结构。在最大限度地降低由内燃机产生的噪声或声波的幅度方面仍存在挑战。

发明内容

[0004] 根据本发明的一个方面，提供一种消声器，所述消声器包括：第一腔室，所述第一腔室联结至所述消声器的排放物进口；第二腔室；延伸管子，所述延伸管子联结至所述第一腔室和所述第二腔室，其中排气在第一方向上通过所述延伸管子从所述第一腔室流到所述第二腔室；逆流管子，所述逆流管子联结至所述第二腔室，其中所述排气在不同于所述第一方向的第二方向上通过所述第二腔室从所述延伸管子流到所述逆流管子；以及分离腔室，所述分离腔室提供所述第一腔室和所述第二腔室之间的空间分离，其中所述排气通过所述第二腔室从所述延伸管子的周围上的第一组穿孔流到所述逆流管子的周围上的第二组穿孔。

[0005] 在一个优选实施方式中，所述第一方向大体上平行于所述第二方向并且在所述第二方向的相反方向上。

[0006] 在一个优选实施方式中，消声器还包含第一隔板，所述第一隔板与所述第一腔室相邻；以及第二隔板，所述第二隔板与所述第二腔室相邻，其中所述延伸管子通过穿过所述第一隔板和所述第二隔板横穿所述分离腔室。

[0007] 在一个优选实施方式中，所述第一隔板包括用于所述延伸管子的第一开口，并且所述第二隔板包括用于所述延伸管子的第二开口。

[0008] 在一个优选实施方式中，所述第二隔板包括用于所述逆流管子的接纳凸缘，其中所述逆流管子抵靠所述第二隔板。

[0009] 在一个优选实施方式中，所述逆流管子不穿过所述第二隔板。

[0010] 在一个优选实施方式中，消声器还包含：出口管子，所述出口管子联结至所述逆流管子并且被配置成将排气流排出所述消声器。

[0011] 在一个优选实施方式中，所述分离腔室包括具有预定厚度的一个或多个隔板。

[0012] 在一个优选实施方式中，所述分离腔室与所述第一腔室、所述第二腔室、或所述第一腔室和所述第二腔室这两者密封隔绝，并且不包括所述排气。

[0013] 在一个优选实施方式中，所述分离腔室从所述逆流管子接收所述排气。

[0014] 在一个优选实施方式中，除所述逆流管子之外，所述分离腔室与所述第一腔室和所述第二腔室密封隔绝。

[0015] 在一个优选实施方式中，所述分离腔室产生所述第一腔室和所述第二腔室之间的阻抗失配。

[0016] 在一个优选实施方式中，所述阻抗失配衰减低频率声音。

[0017] 在一个优选实施方式中，所述分离腔室的长度小于来自联结至所述消声器的引擎的一组预定频率的声波的四分之一波长。

[0018] 在一个优选实施方式中，所述消声器的排放物进口与所述延伸管子间隔一预定距离，其中来自所述预定距离的空间随着时间扩散排放物脉冲。

[0019] 根据本发明的另一方面，提供一种用于制造消声器的方法，所述方法包含：形成圆柱形壳体，所述圆柱形壳体包括第一腔室和第二腔室；将第一隔板和第二隔板插入所述圆柱形壳体中；将延伸管子滑动通过所述第一隔板和所述第二隔板，以形成所述第一隔板和所述第二隔板之间的分离腔室，其中排气在第一方向上通过所述延伸管子从所述第一腔室流到所述第二腔室；以及使逆流管子抵靠所述第二隔板，其中所述排气在不同于所述第一方向的第二方向上通过所述第二腔室从所述延伸管子流到所述逆流管子，其中所述排气通过所述第二腔室从所述延伸管子的周围上的第一组穿孔流到所述逆流管子的周围上的第二组穿孔。

[0020] 在一个优选实施方式中，用于制造消声器的方法还包含：将端盖固定到所述圆柱形壳体和所述逆流管子。

[0021] 根据本发明的又一方面，提供一种引擎，所述引擎包含：至少一个圆柱体，所述至少一个圆柱体的形状适于接纳活塞；燃烧腔室，所述燃烧腔室生成移动所述活塞的力和排气；以及消声器，所述消声器包含：一腔室，所述第一腔室联结至所述消声器的排放物进口；第二腔室；延伸管子，所述延伸管子联结至所述第一腔室和所述第二腔室，其中所述排气在第一方向上通过所述延伸管子从所述第一腔室流到所述第二腔室；逆流管子，所述逆流管子联结至所述第二腔室，其中所述排气在不同于所述第一方向的第二方向上通过所述第二腔室从所述延伸管子流到所述逆流管子；以及分离腔室，所述分离腔室提供所述第一腔室和所述第二腔室之间的空间分离，其中所述排气通过所述第二腔室从所述延伸管子的周围上的第一组穿孔流到所述逆流管子的周围上的第二组穿孔。

[0022] 在一个优选实施方式中，所述分离腔室的长度小于来自所述引擎的一组预定频率的声波的四分之一波长。

附图说明

[0023] 本文参照下面的附图描述示例性实施方案，其中：

[0024] 图1示出包括消声器的引擎(engine)。

[0025] 图2示出根据第一个实施方案的示例性消声器。

[0026] 图3示出根据第一个实施方案的另一示例性消声器。

[0027] 图4示出根据第二个实施方案的示例性消声器。

[0028] 图5示出根据第二个实施方案的另一示例性消声器。

[0029] 图6示出根据第三个实施方案的示例性消声器。

[0030] 图7示出根据第三个实施方案的另一示例性消声器。

[0031] 图8示出根据第三个实施方案的另一示例性消声器。

[0032] 图9示出根据第三个实施方案的另一示例性消声器。

[0033] 图10示出根据第一至第三个实施方案的消声器的声衰减性能的曲线图。

[0034] 图11示出根据第一至第三个实施方案的消声器的声衰减性能的曲线图。

[0035] 图12示出根据第一至第三个实施方案的消声器的声衰减性能的曲线图。

[0036] 图13示出根据第一至第三个实施方案的消声器的声衰减性能的曲线图。

[0037] 图14示出用于操作消声器的示例性流程图。

[0038] 图15示出用于制造消声器的示例性流程图。

具体实施方式

[0039] 图1示出引擎10，引擎10包括消声器11或消音器。消声器11的输入管道或管子15将排气从引擎传送到消声器11。当连接引擎10和输入管子的阀打开时，燃烧生成的声学压力波通过进口管道传播。消声器11凭借几何结构帮助降低燃烧生成的声波，几何结构凭借由消声器几何特征引起的阻抗失配使声学压力相抵消。排气继续通过输出管道或管子13从消声器11出来。一个声波与另一声波的部分抵消可以被称作相消干涉并且导致传输损耗。传输损耗是描述消声器的声学衰减能力的参数。传输损耗参数可以不考虑源强度、源阻抗、或终端阻抗。因此，传输损耗参数可以不等同于引擎噪声的降噪(例如，以dB为单位的降噪)，但是传输损耗参数可以是引擎噪声的降噪的密切指示者。在一个实施例中，插入损耗可以基于频率描述降噪。传输损耗或插入损耗可以是测量消声器11在降低引擎10的噪声方面的效果的度量。

[0040] 引擎10可以是根据引擎10的排量或消声器11的容积限定的小的内燃机。消音器的容积可以是50-400立方英寸或其它大小。引擎10的容积可以是10到65立方英寸或其它大小。消声器11的示例性长度可以是4到14英寸(例如，12英寸)或其它值，并且消声器11的示例性直径可以是3到6英寸或其它值。小的内燃机可以应用于电锯、割草机、木材削片机、树桩研磨机、混泥土整平机、微型挖掘机、混泥土锯、便携式锯机、剪草机、全地形车辆、木材劈木机、压力清洗机、花园耕作机、拖拉机、犁型铲雪机、扫雪机、焊接设备、发电机、和其它装置。

[0041] 引擎10可以包括一个汽缸、两个汽缸或其它数量的汽缸。由于通过一个或多个汽缸的一个或多个活塞的振动，一个或多个汽缸可以生成噪声或声波，一个或多个汽缸的形状适于接纳一个或多个活塞。一个或多个活塞可以被连杆引导通过一个或多个汽缸，连杆通过曲柄销连接至曲轴。燃烧室包括与活塞头部相邻的燃烧室。燃烧室形成于汽缸盖中。燃烧室通过排放端口连接至消声器11。在针对活塞的燃烧循环的一个阶段中，排放端口与燃烧室被排放阀阻断，并且在随后的阶段中，排放端口与燃烧室气体连通以通过排放端口将排气释放到消声器11。

[0042] 燃烧循环也可以生成噪声或声波，噪声或声波通过气缸盖或壳体或通过排气端口行进到消声器。连杆和曲柄销可以生成行进到消声器11的噪声或声波。引擎10可以包括其它噪声或声波源，包括齿轮系统、配气系统(包括碰撞阀座的阀)、包括岐管的进气系统、燃料供给系统、调速器、冷却系统、排气系统、润滑系统、和启动系统。

[0043] 行进通过消声器11并且被消声器11衰减的声波可以被分类成低频率声波和中到高频率声波。在其它实施例中，可以使用三种类别，例如低频率、中频率、和高频率。低频率声波可以在第一范围内，高频率声波可以在第二范围内。低频率范围的实施例可以小于500赫兹或40到400赫兹。高频率范围的实施例可以是500到5000赫兹或1kHz到10kHz。低频率范围的声音可以由引擎10的机械部件产生。低频率范围在引擎10产生的燃烧噪声中占主要地位。低频率范围可以取决于引擎10的汽缸的数量。高频率范围的声音可以由通过消音器11的气流产生的排气噪声。排气噪声可以由气流中的湍流或气流与引擎10内的表面的相互作用引起。湍流包括气流内的压力或速度改变。当响应于流过或流向诸如边缘或表面的外部结构的气流的流体力学，气流改变方向或速度时，空气动力学力从气流产生噪声。高频率范围的声音还可以包括由排放相关装置产生的声波，排放相关装置为例如涡轮增压器、机械增压发动机(super charger)或后冷却器。在很多实例中，燃烧噪声主导了低频率范围，而排气噪声主导了中到高频率范围，但是其它实施例是可能的。

[0044] 传感器可以位于引擎10的多个位置处，包括汽缸、岐管、冷却系统和排放系统。传感器收集的数据可以被控制器分析以生成命令，以调节消声器11中的一个或多个通道(例如，促动阀)。传感器收集的数据可以被控制器分析以确定噪声级或噪声级的频率范围。

[0045] 短语“与……联结”或“联结至”包括直接连接或通过一个或多个中间部件间接连接。可以提供附加的、不同或更少的部件。另外，可以包括附加的、不同或更少的部件。

[0046] 消声器11的壳体可以由诸如钢的金属形成，并且可以包括吸声材料、含铁材料、或防腐材料的任意组合。示例性材料包括含铁合金、铝、铝化钢、钛合金、和陶瓷。含铁材料可以特别地耐热(由引擎10排出的热量)。防腐材料可以防止生锈或其它腐蚀，生锈或其它腐蚀可以由引擎10和消声器11上的水、盐、或其它环境条件的任意组合引起。

[0047] 图2示出示例性消声器11a，其包括输入管道15、输出管道13、和壳体17或罐体。消声器被示出为圆柱形，但其截面也可以是椭圆形、八边形、长方形或其它形状。壳体17包括至少三个腔室，即第一腔室21、第二腔室25和第三腔室23。第三腔室23使第一腔室21和第二腔室25空间分离。可以包括额外的腔室。

[0048] 如在其它实施方案中更详细描述的，排气可以存在于第三腔室23中，或第三腔室可以完全封闭并且专门用来空间分离第一腔室21和第二腔室25。

[0049] 第一隔板16分隔第一腔室21和第三腔室23，第二隔板18分隔第三腔室23和第二腔室25。第一管子27(例如，罐体长度管子)横切第一腔室21、第三腔室23和第二腔室25。第二管子29(例如，部分长度管子)横切第二腔室25和第三腔室23。第一管子27包括第一腔室21中的输入侧上的第一群穿孔31和第二腔室25中的输出侧上的第二群穿孔33。第二管子29包括第三腔室23中的第一群穿孔35和第二腔室25中的相邻侧上的第三群穿孔37。穿孔是管子中的孔。第一群孔35可以被省去。在一些实施例中，排气可以从第二腔室25流到第三腔室23。另外，可以包括不同或更少的部件。图3示出消声器11a的另一视图，包括指示排气的流动的箭头A1-A3。

[0050] 运行时，排气从输入管道15流入第一腔室21中，然后通过第一管子27流入第二腔室25中，如箭头A1和A2所示。第一管子27可以不连接至输入管道15，这具有数个优点。一些优点涉及制造第一管子27的成本和容易度。不需要弯曲以连接输入管道15的管子不需要弯曲步骤。另外，这种管子比需要弯曲以连接输入管道15的更长管子需要的材料更少。

[0051] 一些优点涉及声衰减。高频率排放物流噪声可以由来自引擎10的燃烧循环的空气的脉冲引起。由于气体在流入第一管子27之前聚集在第一腔室21中，因此第一腔室21起缓冲器的作用，以使排放物流噪声的脉冲幅度消减。也就是说，当气体填充第一腔室21并且流入第一管子27中时，每个脉冲的影响随着时间扩散。

[0052] 排气不从第一管子27流入第三腔室23，流入第三腔室23会增加排气流的路径的距离。排气可以流自第二群穿孔33以至少部分填充第二腔室25，并使排气通过第三群穿孔37从由箭头A3示出的方向到第二管子29。

[0053] 第三腔室23可以与第一腔室21、第二腔室25或第一腔室21和第二腔室25这两者密封隔绝。第三腔室23可以与消声器的剩余部分密封隔绝。第三腔室23可以与排放系统和消声器的外部密封隔绝。在一些实施例中，由于消声器11a的构造中的间隙，微量的排气可以流入第三腔室23中。

[0054] 第三腔室23的尺寸根据引擎10的频谱选择。也就是说，取决于引擎10的大小和形状，引擎10的应用，在引擎可能运行时的引擎10的每分钟运转转数(RPM)，引擎上的负载或引擎10空转时的RPM，引擎10可以产生不同频率的声音。频谱可以取决于引擎10中的汽缸数量。壳体17的一个或多个尺寸可以计算为从所述频谱中选择的频率的波长的一部分。选择的频率可以是频谱的谐波。在一个实施例中，壳体17的尺寸可以根据引擎10的频谱来选择。

[0055] 第三腔室23的尺寸可以是第三腔室23的在消声器11a的纵向方向上的长度。示例性宽度可以包括1/2英寸、1英寸、2英寸或其它值。第三腔室23的宽度可以根据消声器11a的总体长度来选择。第三腔室23的长度可以是消声器11a的长度的一部分。第三腔室23的长度可以小于消声器11a的总体长度的1/3(三分之一)。第三腔室23的长度可以小于消声器11a的总体长度的1/6(六分之一)。第三腔室23的长度和消声器11a的总体长度之间的商或比例可以包括1/8、1/12或1/20。

[0056] 第三腔室23的长度可以是填充有空气的开放空间。第三腔室23的长度可以包括填充材料，例如泡沫、橡胶或塑料。第三腔室的长度可以包括传导材料，例如金属(例如，钢)。传导材料可以是联结在一起的多个材料板。第三腔室23的尺寸可以是隔板16和18的厚度。
在一个替代实施方案中，第三腔室23的容积被选择。实施例的容积包括5-20立方英寸。

[0057] 延伸通过第一腔室21和第二腔室25的第一管子27改善了第一腔室23产生的在衰减低频率范围的声波方面的低频率性能。第三腔室23提供了第一腔室21和第二腔室25之间的阻抗失配。第三腔室23使一些声波反射回到腔室21并且一些声波发送到第二腔室25。通过空间分离第一腔室21和第二腔室25(由第三腔室23的长度提供)，可以极大地提高了在低频率范围中的声学传输损耗性能。图6(下面更详细描述)示出了这个第三腔室23的长度如何将传输损耗曲线偏移到较低频率，同时极大地改善衰减能力。

[0058] 图4和5示出另一实施方案。消声器11b包括第一腔室121、第二腔室125和第三腔室123。消声器11b包括横穿这三个腔室并且促进排气的流动(如箭头A4所示)的单个管子51。
第三腔室123的一个或多个尺寸可以根据引擎10的声谱选择。单个管子51可以是四分之一波谐振器，具有调谐到管道波长的频率的1/4的长度(L)(例如，f＝c/(4L)，其中c表示声速)。另外，可以包括不同或更少的部件。

[0059] 管子51的位置可以在消声器11b的任何方向上竖直或径向变化。在一个实施例中，管子51在消声器11b的竖直中心处或附近。在另一实施例中，管子51可以倾斜一关于消声器11b的纵向轴线的角度。也就是说，输入管子15可以放置在不同于输出管子13的竖直高度处。管子51可以延伸至消声器11b的壳体。管子51可以与消声器11b的端盖接触。在一个实施例中，管子51包括一个或多个接触壳体的端盖。在一个实施例中，可以使管子51在一端或两端处变短而不接触壳体。

[0060] 示出的穿孔131和133均匀地布置。穿孔131和133可以均布在管子51的部分上。穿孔的轴向长度可以最小化。穿孔的数量可以最小化以具有最少的穿孔但是仍为排气提供适当的流动。

[0061] 穿孔降低声学流动生成的噪声。穿孔施加声学阻抗边界条件(例如，根据Mechel公式)。这种声学阻抗稍微增加传输损耗，特别是在高频率时。由于穿孔较小，因此声学阻抗相应地较高，传输损耗增加。

[0062] 图6、7和8示出消声器11c的另一实施方案。图6示出消声器11c的分解视图，消声器11c包括输入管道15、密封件283、流动支架285、消声器支架281、和输出管道13。消声器11c的壳体277包括输入侧隔板243和输出侧隔板241，输入侧隔板243包括至少一个开口(例如，恰好一个开口)，输出侧隔板241包括至少一个开口(例如，恰好一个开口)。

[0063] 壳体277的侧面由上游侧端盖263和下游侧端盖265封闭。上游侧端盖263和下游侧端盖265可以包括隆起构件264，隆起构件264增加端盖的刚度并且降低通过上游侧端盖263和下游侧端盖265传播的响声。隆起构件265可以具有长方形形状或其它形状。另外，环289提供额外的声音缓冲。

[0064] 密封件283防止排放的空气或其它气体从消声器11c的输入管道15和壳体277之间的连接点逃逸。密封件283也可以作为将输入管道15焊接至壳体277的额外的材料(例如，钢)。消声器支架281可以包括用于输入管道15的开口。消声器支架281可以接纳螺钉或其它紧固件以将消声器11c的输入管道15和壳体277固定至引擎10。消声器支架281可以提供引擎10和消声器11c之间的另一联结点。紧固件将消声器支架281联结至壳体277并且将消声器支架281联结至引擎10。

[0065] 图7示出消音器11c和壳体277的内部部件。消声器11c包括至少三个腔室或隔室，包括联结至消声器11c的排放物进口的上游腔室221，联结至消声器11c的排放物出口的下游腔室225，和在上游腔室225和下游腔室221之间的第三腔室或中间腔室223。

[0066] 中间腔室223的尺寸可以根据引擎10产生的声音的一个或多个频率来选择。替代地，中间腔室223的尺寸可以根据对具有不同大小的中间腔室223的消声器11c进行的衰减实验测试(例如，反复实验)来选择。

[0067] 在消声器的纵向方向上，中间腔室223的尺寸可以为约10至60毫米(例如，19.6毫米)。当中间腔室223是圆柱形形状时，中间腔室223在消声器的纵向方向上的尺寸是圆柱体的高度。中间腔室223的长度可以根据消声器11c的总体长度来选择。中间腔室223的长度可以是消声器11a的长度的一部分。中间腔室223的长度可以小于消声器11c的总体长度的1/6(六分之一)。中间腔室223的长度和消声器11a的总体长度之间的商或比例的实施例可以包括1/8、1/12、或1/20。

[0068] 第一管子或延伸管子251通过中间腔室223从上游腔室221延伸到下游腔室225。第一管子251包括与上游腔室221连通的第一组开口231，和与下游腔室225连通的第二组开口233。

[0069] 隔离环289与延伸管子251和下游侧端盖265接触。隔离环289降低延伸管子251和下游侧端盖265之间行进的声波和振动。隔离环289的尺寸可以太小以致不能以排气携载的声波的频率范围振动。

[0070] 图8示出消声器11c，包括用于通过消声器11c的排放物流的方向的箭头A5和A6。通过延伸管子251的气体的流动方向(箭头A5所示的方向)从排放物进口顺流到排放物出口。第一方向是大体上在消声器11c的三维空间中绘制的从排放物进口到排放物出口的线的方向上的几何方向。

[0071] 第二管子或逆流管子253联结至下游腔室225。逆流管子253包括一组开口235并且联结至用于离开消声器11c的排放物出口。排气通过下游腔室225从延伸管子251流到逆流管子253。从延伸管子251到逆流管子的气流的方向(箭头A6所示的第二方向)不同于从排放物进口到排放物出口的空气的方向。第二方向可以与第一方向相反。第二方向可以大体上平行于第一方向，例如内角在20度内。第二方向可以包括平行于第一方向的实质分量。第二方向是大体上在消声器11c的三维空间中绘制的从排放物出口到排放物进口的线的方向上的几何方向。逆流管子253中的气体的流动延伸从排放物进口到排放物出口的气体流动距离。在从排放到排放物出口的气流中，排放物流的方向改变近180度。因此，第一方向大体上平行于第二方向并且在第二方向的相反方向上。

[0072] 进口管道15的排气进口可以与延伸管子251间隔开。在气体通过第一组开口231进入延伸管子251之前，来自进入管道15的排放物可以大体上填充上游腔室221。进入管道15和延伸管子251的布置可以规定在气体流经延伸管子251之前上游腔室221中的预定压力。相似地，延伸管子251的这组开口233与逆流管子253中的那组开口235间隔开。因此，在气体进入逆流管子251之前，来自延伸管子251的排放物可以大体上填充上游腔室225。开口组
233和开口组235的布置可以规定气体流入逆流管子251之前下游腔室225中的预定压力。由于来自延伸管子251的排放物流填充下游腔室225，因此排放物流中的脉冲随着时间被进一步消减。

[0073] 输出侧隔板241和输入侧隔板243均包括开口269，开口269用来接纳延伸管子251，并且每个开口268可以包括用于接纳并引导延伸管子251的套环。另外，输出侧隔板241包括用于接纳逆流管子253的端部的凸缘267。凸缘267可以包括延伸高出输出侧隔板241的套环或凸起唇部。逆流管子253被凸缘267支撑，使得逆流管子253接触输出侧隔板241，并且逆流管子253不穿过第二隔板。

[0074] 延伸管子251与端盖263可以间隔一间隔261。间隔261可以在1至100毫米的范围内。实施例包括5、10和13毫米。在其它实施例中，间隔261被省去(例如，0毫米的间隔)。

[0075] 延伸管子251的长度可以在100至400毫米的范围内，或优选地在225至275毫米的范围内(例如，254毫米)。延伸件251的长度可以影响中间腔室223的低频率衰减效果。额外的长度可以提供额外的衰减。逆流管子253的长度可以在50至200毫米的范围内，或优选地在125至175毫米的范围内(例如，134毫米)。逆流管子253的长度可以近似延伸管子251的长度的一半。

[0076] 中间腔室223的长度可以小于来自联结至消声器11c的引擎10的声波的四分之一波长。也就是说，中间腔室223的大小可以太小以致不能充当四分之一波谐振器、亥姆霍兹谐振器或亥姆霍兹振荡器。因此，引擎10通过机械运动产生的声波的每个实质频率(低频率范围)小于具有中间腔室尺寸的亥姆霍兹谐振器的谐振频率。实质频率分量是组成引擎10的声音的频谱中的阈值功率(例如，以dB为单位的功率水平或总功率的百分比)的频率分量。主频分量高于频谱中的阈值功率水平。实质频率分量可以是引擎10的声音的一组预定频率。

[0077] 在一个实施例中，中间腔室223的尺寸可以根据从实质频率限定的尺寸因素(sf)确定，如方程1中描述的：

[0078]

[0079] A是连接至延伸管子251的中间腔室223的开口面积，V是中间腔室223的容积，L是延伸管子251的长度。

[0080] 中间腔室223的尺寸可以被选择，以使得四分之一波谐振器的谐振频率在引擎10的实质频率分量的范围之外。方程2根据声速限定腔室的谐振频率(f)，其为温度(c)和波长腔室长度(λ)的函数。使用方程2，考虑c＝500m/s并且λ＝19.6mm的实施例。则这个腔室的四分之一波长谐振频率为6.4kHz。这个频率太高以致不能帮助衰减这个消声器中的噪声。因此，所述四分之一波谐振频率在这个示例性腔室中是在引擎10的实质频率分量的范围之外，并且中间腔室223的长度小于来自联结至消声器的引擎的一组预定频率的声波的四分之一波长。

[0081]

[0082] 图9示出消声器11c的另一实施例。图9中的相似的附图标记采用与图7和8的实施例大体上相同的方式描述相同的部件。图9包括用于逆流管子253的盖300。盖300阻止气流进入中间腔室223。盖300可以固定在逆流管子253的端部上。盖253可以拧入到凸缘267中。

[0083] 在一个实施例中，盖253可以包括被弹簧偏置到关闭位置的阀。阀响应于逆流管子253中的气体压力而移动。随着气体压力增加，阀移动到越来越敞开的打开位置。阀的弹簧的偏置力可以根据引擎10上的负载选择。当负载高于阈值时，阀被打开以允许气体进入中间腔室223中。当负载低于阈值时，阀保持关闭。

[0084] 图10示出文中描述的包括第三腔室的消声器的声衰减性能。引擎的燃烧噪声可以包括低频率，例如低于200Hz或100Hz。图6中的实线示出不带第三腔室的消声器的性能，点线示出带有具有第一厚度(小的厚度)的第三腔室的相同消声器的性能，并且虚线示出带有具有第二厚度(大的厚度)的第三腔室的相同消声器的性能。

[0085] 实线包括与局部低衰减量相对应的低谷70和与局部高衰减量相对应的高地80。点线示出当添加第三腔室时，低谷70移动到具有更低频率的低谷71并且高地80移动到具有更低频率的高地81。更低的频率更好地匹配引擎的燃烧噪声。低谷70和80之间的差值以及高地71和81之间的差值可以计算成第三腔室的厚度的函数。相应地，虚线示出当添加更大的第三腔室时，低谷70移动到具有更低频率的低谷72，高地80移动到具有更低频率的高地82。

[0086] 另外，增加的衰减性能在较高的频率范围内获得。较高的频率范围可以为500至1000Hz。图6示出用于第三腔室的第一厚度的点线与高地91处的更高衰减相对应(与当不使用第三腔室时的高处90相比)。相似地，用于第三腔室的第二厚度的虚线与高地92处的更加高的衰减相对应。

[0087] 图11示出使用单个厚度和横穿消声器的两个或更多个腔室的延伸管子(例如，管子51)的消声器的衰减。在这个实施例中，实线与具有一英寸厚度的第三腔室相对应，其类似于图6中的点线。点线与带有添加的延伸管子的相同第三腔室相对应。图7示出延伸管子的添加引起最低频率的高地转移到更低频率(例如，低于100Hz)并且增加较高频率(500Hz和1000Hz之间)下的衰减。在第一腔室21和第二腔室25之间没有空间分离的情况下，延伸管子(例如，管子51)将对低频率传输损耗有很小甚至没有效果。

[0088] 图12示出消声器的罐体中的第三腔室的横向安置。将隔板放置在腔室的中心附近将最可能产生最高的传输损耗，特别是在中频率范围中(例如，200-1000Hz)。双腔室消声器具有在低频率范围中的小的高地形状，随后是较大的高地形状。第二个高地形状是最受双腔室消声器的隔板安置影响的高地形状。

[0089] 传输损耗曲线的形状可以取决于进口(例如，输入管道15)位于消声器上的位置。这种效果特别存在于较高频率下。消声器进口长度可以作为四分之一波谐振器运行。传输损耗曲线的形状可以基于消声器的形状改变。消声器的总体长度可以影响低频率衰减能力。传输损耗“高地”形状可以由这个长度决定。消声器直径可以影响衰减能力和/或这些“高地”形状的高度。这取决于频率，但是通常对于低到中范围频率(例如，100-1000Hz)尤其如此。对于两腔室消声器(带有或不带分离腔室的空气间隙)，理想比例可以为或接近50/
50。

[0090] 图12示出仿真结果以示出当使用延伸管子时第三腔室或空间分离腔室具有增加的优点。在不带第三腔室或分离的情况下，延伸管子对于中至低频率范围有很小甚至没有效果。当包括空间分离腔室时(如较小的虚线93所示)，高地、或表示最低频率损耗的相应的低谷移动至更低，当延伸管子结合空间分离腔室被包括时(如点线95所示)，高地、或表示最低频率损耗的相应的低谷移动更加低。

[0091] 图14示出用于限定根据本文描述的第一、第二或第三个实施方案的消声器的第三腔室的示例性流程图。可以提供附加的、不同的或更少的动作。动作以示出的次序或其它次序执行。动作也可以重复。

[0092] 在动作S101处，选择用于消声器的隔板或第三腔室的厚度。第三腔室可以由两个隔板形成，两个隔板之间具有空的空间或空气。在隔板或第三腔室的任一侧面上有容纳排放物的腔室，其促进排放物从消声器进口流到出口。

[0093] 在动作S103处，测量或预测第一厚度时消声器的衰减。可以使用扩音器通过比较未连接有消声器的引擎的声学输出与连接有消声器的引擎的声学输出来测量衰减。

[0094] 在动作S105处，调整隔板或第三腔室的厚度。隔板的厚度可以通过添加夹在一起的板来增加。容纳空的空间或空气的第三腔室的厚度可以通过移动用于第三腔室的一个隔板来增加。动作S103和S105可以重复直到连续测量的衰减增加为止，以便识别优选的厚度。在动作S107处，在隔板或第三腔室的优选厚度被确定之后可以选择延伸管子。延伸管子长度也可以变化以产生优选衰减。

[0095] 图14的动作可以被一个或多个控制器执行，控制器包括专用处理器、一个或多个内存和通信接口。用于一个或多个控制器的指令可以被嵌入到非暂时性计算机可读介质上。

[0096] 图15示出用于制造根据文中描述的消声器的第一、第二或第三个实施方案的消声器的示例性流程图。可以提供附加的、不同的或更少的动作。动作可以按示出的次序或其它次序执行。动作也可以重复。

[0097] 动作S201包括形成圆柱形壳体(例如，壳体277)。壳体可以由单片金属(例如，钢或铝)形成，单片金属形成圆柱体并且附接到其自身。金属片的一端可以被焊接或采用其它方式固定至金属片的另一端。金属片可以被加热以促进改变金属的形状。

[0098] 动作S203包括将第一隔板(例如，输入侧隔板243)和第二隔板(例如，输出侧隔板241)插入到圆柱体壳体中。隔板可以包括一个或多个开口。隔板包括平面，平面被插入到壳体的内部，使得第一隔板的平面面向第二隔板的平面。每个隔板的敞开面可以背离壳体的圆柱体。

[0099] 动作S205包括将第一管子(例如，延伸管子251)滑动通过第一隔板和第二隔板。第一隔板和第二隔板中的一个或两个可以包括套环，套环用于引导第一管子通过隔板中的开口。第一管子可以通过在端部敞开的管道中冲孔形成。孔可以在管子的预定部分(例如，1/4)上布置成多种图案。在一些实施例中，动作S205在S203之前执行，并且第一管子结合第一隔板和/或第二隔板被一起插入到圆柱体壳体中。

[0100] 动作S207包括使第二管子(例如，逆流管子253)抵靠第二隔板。第二隔板可以包括用于接纳第二管子的凹口或环状凸缘。第二管子可以通过在管子的预定部分上冲压多种图案的孔形成。动作S209包括将至少一个端盖(例如，两个)固定到壳体和逆流管子。上游侧端盖263和下游侧端盖265这两者。

[0101] 文中描述的实施方案的图示旨在提供对多个实施方案的结构的整体理解。图示并非旨在作为对利用文中描述的结构或方法的设备和系统的全部元件和特征的完整描述。在仔细研究本公开之后对于本领域技术人员而言很多其它实施方案是显而易见的。其它实施方案可以被利用和从本公开中得到，从而在不背离本公开的范围的情况下，可以进行结构和逻辑替换和改变。另外，图示仅仅是表象的并且未按比例绘制。图示中的某些比例可以被扩大，而其它比例可以被最小化。因此，公开和图应被视为说明性的而不是限制性的。

[0102] 虽然本说明书含有很多细节，但是这些细节不应被认为是对本发明的范围或要求保护的内容的限制，而应被认为是对专用于本发明的特定实施方案的特征的描述。本说明书中在单独的实施方案中描述的某些特征也可以组合在单个实施方案中实施。相反地，在单个实施方案中描述的多个特征也可以在多个实施方案中单独地或以任何合适的子组合的形式实施。而且，尽管上面的特征被描述为在某些组合中起作用，并且甚至最初要求照此保护，但是来自要求保护的组合的一个或多个特征在某些情况下能够从该组合删去，并且要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变体。

[0103] 类似地，虽然按特定的次序在附图中描绘并且在文中描述操作，但是这不应被理解成要求为了实现理想的结果，这些操作按示出的特定次序或按顺序的次序执行，或全部示出的操作都要被执行。在某些环境下，多任务和并行处理可以是有利的。而且，上面描述的实施方案中的多个系统部件的分离不应被理解成要求在全部实施方案中都存在这样的分离，并且应该理解描述的程序部件和系统通常能够被一起集成到单个软件产品中或封装到多个软件产品中。

[0104] 仅仅是出于方便的目的而并非旨在主动将本应用的范围限制于任何特定发明或发明构思，本公开的一个或多个实施方案在文中可以单独和/或共同被称为术语“发明”。而且，尽管文中已经示出和描述了具体实施方案，但是应了解设计成实现相同或相似目的的任何随后的布置可以替换示出的具体实施方案。本公开旨在涵盖多个实施方案的任何和全部的随后适应性变形或变形。对于本领域技术人员而言，在仔细研究本说明书之后，上面的实施方案和未在文中具体描述的其它实施方案的组合将是显而易见的。

[0105] 意图使前述详细的描述被视为说明性的而非限制，并且理解包括全部等同物的下面的权利要求旨在限定本发明的范围。权利要求不应被解读成限制于描述的次序或元件，除非说明该效果。因此，全部实施方案都在下面的权利要求的范围和精神内并且其等同物也被宣称为本发明。