增强型消音器.pdf

本发明提供了一种消音器，其包括在膨胀室内或与膨胀室相邻的可旋转推进器，以使废气向出口旋转。该消音器在实现在普通消音器基础上增强了的动力和/或燃料效率的同时，使排气的声级保持在可接受的范围内。

1、  一种高性能推进消音器，其包括：
具有同轴连接到其上的膨胀室管的壳，以使所述壳的内部和所述膨胀室管的外部形成含有声抑制材料的声抑制套管，
其中所述膨胀室管的内部形成膨胀室，
所述膨胀室管上打有孔以达到大约40-80％的孔隙度，从而使所述膨胀室与所述声抑制套管内的材料相通，
入口管连接到所述壳的入口以使所述入口管内部与所述膨胀室相通，其中，可旋转推进器连接于所述消音器，以使所述推进器能在废气从所述入口管流进所述膨胀室内时旋转，并且
其中所述推进器使废气旋转以促使废气流过所述膨胀室并流过所述壳的出口。

2、  如权利要求1所述的高性能推进消音器，其特征在于，所述推进器装配在旋转装配在有肩螺钉上的填充聚四氟乙烯的青铜支座上。

3、  如权利要求1所述的高性能推进消音器，其特征在于，所述推进器装配在旋转装配在填充聚四氟乙烯的青铜支座上的有肩螺钉上。

4、  如权利要求1所述的高性能推进消音器，其特征在于，所述膨胀管的气流横截面面积比所述入口管至少大约85％。

5、  如权利要求1所述的高性能推进消音器，其特征在于，所述膨胀管的气流横截面面积比所述入口管大约75％到约90％。

6、  如权利要求1所述的高性能推进消音器，相对于普通消音器，其将发动机在市区驾驶时的燃料效率提高约5％到约12％，将发动机在高速公路驾驶时的燃料效率提高约6％到约15％。

7、  如权利要求1所述的高性能推进消音器，相对于普通消音器，其将发动机在市区驾驶时的燃料效率提高至少约5％，将发动机在高速公路驾驶时的燃料效率提高至少约6％。

8、  如权利要求1所述的高性能推进消音器，相对于普通消音器，其将发动机的动力输出提高至少约13％。

9、  如权利要求1所述的高性能推进消音器，相对于普通消音器，其将发动机的动力输出提高约13％到约19％。

10、  如权利要求1所述的高性能推进消音器，相对于普通消音器，其提高发动机在市区驾驶时的燃料效率约5％到约12％，提高发动机在高速公路驾驶时的燃料效率约6％到约15％，并且提高动力输出约13％到约19％。

11、  一种消音器，其包括入口管、膨胀室和可旋转推进器，其特征在于，入口管内部与所述膨胀室相通，并且所述推进器连接于所述消音器，以使所述推进器能在废气从所述入口管流进所述膨胀室内时旋转。

12、  如权利要求11所述的消音器，其特征在于，所述推进器在所述膨胀室内通过装配到在所述膨胀室内的推进器支架上的轴固定件连接到临近入口管处。

13、  如权利要求11所述的消音器，其特征在于，所述推进器通过装配到在所述入口管内的推进器支架上的轴固定件连接到入口管内。

14、  如权利要求11所述的消音器，其特征在于，所述推进器通过装配到所述入口管的近端处的推进器支架上的轴固定件连接到入口管。

15、  如权利要求11所述的消音器，其特征在于，所述膨胀室包括具有至少约50％的孔隙率的膨胀室管。

16、  如权利要求11所述的消音器，其特征在于，所述膨胀室包括具有约40％到约80％的孔隙率的膨胀室管，并且所述膨胀管的外部与外壳的内部形成声抑制套管，所述声抑制套管填充有选自玻璃纤维、玻璃绒、铜绒、铜丝、钢丝绒及其组合的声抑制材料。

17、  如权利要求11所述的消音器，其特征在于，所述膨胀室包括具有约40％到约80％的孔隙率的膨胀室管，并且所述膨胀管的外部与外壳的内部形成声抑制套管，所述声抑制套管填充有选自玻璃纤维、玻璃绒、铜绒、铜丝、钢丝绒及其组合的声抑制材料，并且所述膨胀管的气流横截面面积比所述入口管的大至少约85％，其中，相对于发动机内的普通消音器，在高速公路驾驶时所述消音器提高燃料效率约15％，而在市区驾驶时提高约12％，并且提高动力输出约19％。

18、  一种增强内燃机消音器性能的方法，其包括：
将可旋转推进器连接到所述消音器内膨胀室的入口附近；以及
在废气从所述入口流进所述膨胀室时使所述推进器旋转。

19、  如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述增强的性能是在市区驾驶时燃料效率提高约5％到约12％，在高速公路驾驶时燃料效率提高约6％到约15％，以及动力输出提高约13％到约19％。

20、  如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述增强的性能是在市区驾驶时燃料效率提高至少约5％，在高速公路驾驶时燃料效率提高至少约6％，以及动力输出提高至少约13％。

增强型消音器
技术领域
本发明为内燃机提供了一种在普通消音器基础上实现增强马力和/或燃料效率的消音器。
背景技术
出于环境的考虑，政府机构已经不断对使用内燃机为动力的交通工具的排气量和种类施加更严格的限制。此外，由这些内燃机产生的噪音量必须符合严格的标准。尽管这些限制增强了空气质量，减小了噪声污染，但这些限制也给相应内燃机带来了燃料消耗增加和动力产生减小的一些缺点。这些缺点被认为是由消减噪音和净化废气的特定装置所产生的废气背压的结果。因此，这些缺点被认为能由增加排气流通性的装置减轻。
已经提出了多种系统来提供减小内燃机排气的噪音和/或空气污染的更有效的装置。可在授予Kojima的U.S.4,533,015号专利、授予Michikawa的U.S.4,339,918号专利、授予Taniguchi的U.S.4,331,213号专利、授予Harris等的U.S.4,317,502号专利、授予Taniguchi的U.S.4,303,143号专利、授予Kasper的U.S.4,222,456号专利、授予Everett的U.S.4,129,196号专利、授予Lyman的U.S.4,109,753号专利、授予Kashiwara等的U.S.4,050,539号专利、授予Iapella等的U.S.3,016,692号专利中找到一些这种已提出的系统。然而，在补偿伴随而来的燃料效率和动力产生的减小的同时，要寻求减小噪音和废气排放被证实是较为困难的任务。
发明内容
本发明提供一种消音器，其包括在膨胀室内或临近膨胀室的可旋转推进器以使废气向出口旋转。该消音器在实现在普通消音器基础上增强了的动力和/或燃料效率的同时，使排气的声级保持在可接受的范围内。
附图说明
图1是依照本发明的消音器的一个实施例的纵向横截面视图。
图2是依照本发明的消音器的一个实施例的一端视图。
图3是依照本发明的消音器的一个实施例的推进器的侧向放大图。
图4是依照本发明的消音器的一个实施例的推进器的一端放大图。
图5示意出依照本发明的消音器的另一实施例。
具体实施方式
本发明由以下各实例予以说明。必须认识到，根据此处公开的发明特征的各变更在普通技术人员的技术范围中，并且本发明的范围不限于各实例。为了正确确定本发明的范围，相关方应该考虑此处的权利要求及其任何等效内容。此外，此处结合所有引用文件作为参考。
图1示意出沿依照本发明的消音器10的一个实施例的沿纵轴的横截面视图。消音器10包括具有在锥形进入端14的入口162以及在锥形出口端34的出口164的外壳16。在另一实施例中，外壳具有基本平坦的入口端和/或出口端。在本技术领域中，用于形成消音器的材料是为人熟知的。在一个实施例中，消音器壳和相应的管由金属制成，例如不锈钢。将多种元件连接的方法也为人所熟知。例如，接合点能整体形成，或利用焊接或铜焊形成。其他实施例包括具有椭圆形截面的消音器，其带有与推进器相邻的圆形膨胀区域。该圆形膨胀区域可贯穿膨胀室，或在轴周围延伸以与外部椭圆形截面相适应。
入口管12在近端122连接到入口162处的壳16。入口管12的末端124直接或间接连接到废气源，例如内燃机(未示出)。入口管12的内部126张开到由膨胀室管20地内部限定的膨胀室18内。膨胀室管20基本上同轴地连接到外壳16。尽管如图所示，膨胀室管20连接到外壳以使外壳一部分限定膨胀室，膨胀室管20可在其端部成锥形，以使其相对的两开口也可限定入口162和出口164。此外，膨胀室管20连接到外壳16，以使膨胀室管20的外部和外壳16的内部结合以限定膨胀室18周围的声抑制套管22。
声抑制套管22由所知的声抑制材料填充。该材料的实例包括玻璃纤维、玻璃绒、铜绒、铜丝、钢丝绒等。在一个实施例中声抑制材料是玻璃纤维。管20上打有孔(未示出)以使膨胀室18与声抑制套管22的材料相通。在一个实施例中，管20有大约50％的孔隙度。在另一个实施例中，管20有介于大约40％到大约80％的孔隙度。在另一实施例中，膨胀室18有比入口管12多至少大约85％的气流横截面面积。在又一个实施例中，膨胀室18有比入口管12多至少大约75％的气流横截面面积。在又一个实施例中，膨胀室18有比入口管12多大约75％到大约90％的气流横截面面积。
在一个实施例中，在膨胀室18内，在邻近入口管12的一端处，推进器24(见图1，3和4)由推进器支架26上的旋转轴固定件28连接于消音器。在一个实施例中，推进器包括四个叶片30，每一个具有大约30度的螺旋扭曲38。固定件28将推进器24牢靠地连接到推进器支架26上，但提供足够的间隙使推进器在迫使废气从入口管12流进膨胀室18时自由旋转。可选地，叶片具有介于大约20-60度之间的扭曲。只要所有叶片相互保持一致，叶片顺时针和逆时针旋转时的性能没有区别。在其他实施例中，推进器可有2到8个叶片。在另一个实施例中，推进器有3到5个叶片。在优选实施例中，叶片相对狭窄。然而，可在本发明的范围内使用多种叶片宽度。
将推进器装配到支架的多种方法为人所知。在一个实施例中，推进器被装配在聚四氟乙烯填充的青铜支座上，该支座装配在连接到推进器支架上的标准有肩螺钉上。在另一个实施例中，推进器装配于有肩螺钉上，该有肩螺钉装配到连接到推进器支架上的聚四氟乙烯填充的青铜支座上。该支座和螺钉也由不锈钢或合金钢制成。如图1所示，推进器24能装配到支架26前部。如图2所示，推进器(由叶片30表示)也能装配到支架26的后部。
在图1中，入口管12的内部126内的箭头40表示气体在该区域内基本上沿线性方向流动。当气体到达推进器24时，气体迫使推进器24旋转，这使得气体在流过膨胀室18时使气体旋转(如箭头32所示)。该涡流作用迫使排气流向锥形出口端34，锥形出口端34保持气体的旋转流动以推动气体通过出口管36流出消音器。出口管36连接于出口164的近端362并且在末端364处直接或间接(例如，通过排气管)地通向大气。在一个实施例中，出口管36具有与入口管12大致相等的内径。在另一个实施例中，入口管12具有基本上比出口管36小的内径。
在又一个实施例中，推进器24在入口管12的近端122内被支撑(图5)。应注意的是，在该实施例中，入口管12和出口管36的近端示意为突出进膨胀室18内。如同连接推进器到消音器上的不同方法一样，连接进口管和出口管的不同方法也为人所知。不限于任何理论，可认为推进器迫使排气从低容积空间旋转进较高容积空间，由此增加排气吞吐量。
可认识到本发明的说明性实施例为内燃机提供了增加马力和/或燃料效率的高性能推进消音器，同时使发动机的声级保持在可接受的水平内。不限于任何特别理论，可认为在废气进入消音器时，当气体在膨胀室内膨胀时，推进器迫使气体旋转进入紧密旋转的涡流中。这促使气体流过膨胀室并流过出口管。这种结果产生了真空空间，将更多气体从排气源吸入，增加了发动机的排气吞吐量。
可认识到该发动机的马力相对于不具有推进器的类似的普通消音器增加了高达大约19％。在一个实施例中，增强马力到大约13％和19％之间。在另一个实施例中，在市区驾驶时燃料哩数增加了高到大约12％，在高速公路驾驶时增加了高达大约15％。在又一个实施例中，燃料效率在市区中增加到大约5％到12％之间。在另一个实施例中，燃料效率在高速公路上增加到大约6％到15％之间。可受益于这种消音器的交通工具包括卡车、小汽车、割草机、船、雪上汽车、动力机或其他由内燃机驱动的其他设备。