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摘 要：从专利的视角出发对进排气消声技术进行申请趋势、技术构成以及技术发展路线等方面分析，从而获得全球与中国进排气消声技术的热点研发方向，并以及依据分析结果提出发展建议。
关键词：排气;专利;技术分析
引言
随着车辆保有量的增加，城市车辆噪声压力日益严重，各国纷纷出台机动车辆噪声法规标准，同时随着人们对乘坐舒适性的要求的提高，降低噪声成为各大汽车厂的主要目标，而机动车辆噪声的主要来源是发动机的噪声污染的进排气噪声，各国也加大对发动机进排气消声技术的研发力度。
专利作为衡量技术水平和创新发展的重要标志，本文从全球和中国两个层面对进排气器消声技术相关专利信息进行检索。
1 技术构成
根据消声原理不同，结合IPC分类表的分类方式将进排气消声分为谐振式、干涉式、节流涡流式、空气加入排气式、活动件式以及吸声材料式六个技术分支。
截止到2017年9月，进排气消声领域的专利申请量总计全球总量高达20842项，国内的专利申请量为4638项，图1是各个技术分支占比及发展趋势图。该图外圈为全球范围内各技术分支的占比，内圈为中国各技术分支的占比，侧边的折线为各个技术分支的全球与国内的申请趋势图。
图1可见，节流涡流式消声技术的占比最大， 2000年以后的申请数量明显高于其他技术分支，国内的申请量呈直线攀升，研发热度较高，且近年来国内的申请量与全球申请量的曲线相近，表明我国为该技术分支的热点区域，其他国家的研发热度处于衰减状态。
吸声材料式消声技术位列第二，其年申请量相对平稳，已进入成熟期，近年来国内与全球的申请趋势比较接近，表明该技术分支近年来的热点区域为我国。
谐振式消声技术位列第三，通过申请趋势图可见近年来我国对该技术分支的研发有所上升，全球范围内该项技术申请量较为平稳。
干涉式消声技术位列第四，该技术分支总体申请量较低，从申请趋势图中显示国内主要是从2009年以后申请量有所上升，同时带动了全球范围内的申请量上升。
活动件式消声技术和空气加入排气式消声技术分别列为第五和第六，在全球和国内的总体申请量较低，全球和国内的研发投入与研发热情较低。
2 技术发展路线
下面将进行对进排气消声领域的基本发展路线进行简单的分析。由于吸声材料通常都是结合在其他的消声方式下进行的，并且对于吸声材料本身的研发更倾向于材料学，这里未对吸声材料的技术发展路线进行归纳。此外，由于空气中加入排气的占比较低也未进行技术路线的归纳。
2.1活动件方式
1902年，第一项进排气消声技术方面专利诞生于法国（FR318421A），其创造性的提出采用螺杆结构调整排气出口的开口大小进而对噪声予以调节。该专利申请开启了进排气消声技术的发展。随后活动件方式的消声设计通常是配合在其他消声方式，1963年的Cloyd D. Smith（US3235003）提出的采用旋转杆带动螺旋叶片调整气流涡旋并配合吸声材料对气流进行消声，其将活动件设置在涡流装置上;1978年ATLAS COPCO公司（US4161996）研通过弹簧的阻尼作用控制阀体进而实现对气流通道大小的控制;1983年电装公司（US4539947）通过可调控制阀对谐振腔的入口进行控制;1997年日产公司（US5739483）将活动件配合到节流结构上。可见，活动件方式虽是排气消声结构起源最早的技术分支，但其发展主要是对其他消声方式的进一步调整。
2.2谐振方式
1939年MAXIM SILENCER 公司研发的消声器（US2297046）采用谐振方式进行消声，其对谐振腔设置的位置、体积及长度进行匹配;随着对消声效果的需求进一步提高，1964年ARVIN 工业公司（US3263772）在谐振消声器前侧增加采用吸声材料的消声器并对谐振消声器的结构进行了调整增加内管结构在谐振腔内部设置了舌部，开启了对谐振腔内部结构的调整;1970年TENNECO公司（US3655011）在谐振腔内部增加隔板;1983年电装公司（US4539947）通过控制阀对谐振腔的入口进行控制;1988年本田公司（US4880078）在谐振腔的内壁面上增设吸声材料;1998年TENNEX EUROP 有限公司（US6009705）将谐振腔和干涉管结构整合在一个较小空间内提高整体消声效果;2002年AVON POLYMER PROD公司（US6983820），通过模块化消声器的结构实现对谐振腔及其入口的调整;2012年保时捷公司（CN102867508）提出的根据车辆内外部噪声情况采用可调控制的方式控制进排气噪声。可见，谐振方式消声主要有三个研发方向，分别是谐振腔结构的研发、谐振腔调节以及谐振与其他消声方式的结合。
2.3干涉方式
1934年，PAUL LUEG（US2043416）提出了采用干涉方式进行消声的消声器结构，其通过从排气通道后侧引入反向的波对排气管内的压力波进行干涉;其后，1967年ARVIN 工业公司（US3396812）采用四分之一波长的管形成干涉结构进行消声;1980年LORD公司（US4473906）通过麦克风采集管道前后压力波信号并经过过滤、放大后控制发声器发声，对压力波进行有效的主动干涉;1985年，NELSON公司（US4677677）对主动干涉模型进行了改进;1993年，福特公司（US5432857）采用有源和无源两个干涉方式结合进行消声;2005年，EBERSPAECHER J 公司（US2006037808A1）将有源干涉方式结合节流消声和谐振消声多种方式;2014年TULA TECHNOLOGY公司（US2015100221A1）基于点火信息对排气消声进行精细控制。由上述发展过程可见，干涉方式消声的发展经历了单独的无源干涉和有源干涉方式并随后产生了将二者结合的消声方式，最后提供了精细化控制。
2.4节流涡流方式
在各种消声方式中，节流涡流方式的起源较晚，1963年的Cloyd D. Smith（US3235003）提出的采用旋转杆带动螺旋叶片调整气流涡旋并配合吸声材料对气流进行消声，其通过对气流的旋转产生涡流降低噪声;1966 年NELSON公司（US3445196）采用隔板配合流通管道设置的节流方式的消声器配合有催化装置;1976年KASHIHARA TERUO（US4050539）发明的消声器结构为采用双层管道并配合有螺旋管状通道进行消声;1984年FLOWMASTER公司（US4574914）通过隔板设置使气流沿径向往复运动进而产生节流消声作用;1999年，SILENTOR HOLDING公司（US6312650）通过管状结构使气流轴向往复运动并配合吸声材料进行消声;2003 年 FLEETGUARD 公司（US2003079467A1）将后处理用的喷射装置结合到节流装置中。可见，节流涡流方式的发展不仅仅是节流涡流结构的变化其还伴随着对排气后处理结构的整合。
3 总结及建议
根据图1可见，目前在全球和国内进排气消声专利技术研发主要集中在节流&涡流、吸声材料以及谐振消声三个技术分支，近年来，在吸声材料和节流&涡流领域主要是国内的研发支撑了全球的增长趋势，我国在这两个技术分支的研发热情较高。而谐振消声领域国内和全球的差值较大，可见国际上在谐振消声方向的研发熱度较高。
参考文献：
[1]内燃机排气消声器国外专利摘译[J].工业安全与防尘，1986（05）：47.
关键词：排气;专利;技术分析
引言
随着车辆保有量的增加，城市车辆噪声压力日益严重，各国纷纷出台机动车辆噪声法规标准，同时随着人们对乘坐舒适性的要求的提高，降低噪声成为各大汽车厂的主要目标，而机动车辆噪声的主要来源是发动机的噪声污染的进排气噪声，各国也加大对发动机进排气消声技术的研发力度。
专利作为衡量技术水平和创新发展的重要标志，本文从全球和中国两个层面对进排气器消声技术相关专利信息进行检索。
1 技术构成
根据消声原理不同，结合IPC分类表的分类方式将进排气消声分为谐振式、干涉式、节流涡流式、空气加入排气式、活动件式以及吸声材料式六个技术分支。
截止到2017年9月，进排气消声领域的专利申请量总计全球总量高达20842项，国内的专利申请量为4638项，图1是各个技术分支占比及发展趋势图。该图外圈为全球范围内各技术分支的占比，内圈为中国各技术分支的占比，侧边的折线为各个技术分支的全球与国内的申请趋势图。
图1可见，节流涡流式消声技术的占比最大， 2000年以后的申请数量明显高于其他技术分支，国内的申请量呈直线攀升，研发热度较高，且近年来国内的申请量与全球申请量的曲线相近，表明我国为该技术分支的热点区域，其他国家的研发热度处于衰减状态。
吸声材料式消声技术位列第二，其年申请量相对平稳，已进入成熟期，近年来国内与全球的申请趋势比较接近，表明该技术分支近年来的热点区域为我国。
谐振式消声技术位列第三，通过申请趋势图可见近年来我国对该技术分支的研发有所上升，全球范围内该项技术申请量较为平稳。
干涉式消声技术位列第四，该技术分支总体申请量较低，从申请趋势图中显示国内主要是从2009年以后申请量有所上升，同时带动了全球范围内的申请量上升。
活动件式消声技术和空气加入排气式消声技术分别列为第五和第六，在全球和国内的总体申请量较低，全球和国内的研发投入与研发热情较低。
2 技术发展路线
下面将进行对进排气消声领域的基本发展路线进行简单的分析。由于吸声材料通常都是结合在其他的消声方式下进行的，并且对于吸声材料本身的研发更倾向于材料学，这里未对吸声材料的技术发展路线进行归纳。此外，由于空气中加入排气的占比较低也未进行技术路线的归纳。
2.1活动件方式
1902年，第一项进排气消声技术方面专利诞生于法国（FR318421A），其创造性的提出采用螺杆结构调整排气出口的开口大小进而对噪声予以调节。该专利申请开启了进排气消声技术的发展。随后活动件方式的消声设计通常是配合在其他消声方式，1963年的Cloyd D. Smith（US3235003）提出的采用旋转杆带动螺旋叶片调整气流涡旋并配合吸声材料对气流进行消声，其将活动件设置在涡流装置上;1978年ATLAS COPCO公司（US4161996）研通过弹簧的阻尼作用控制阀体进而实现对气流通道大小的控制;1983年电装公司（US4539947）通过可调控制阀对谐振腔的入口进行控制;1997年日产公司（US5739483）将活动件配合到节流结构上。可见，活动件方式虽是排气消声结构起源最早的技术分支，但其发展主要是对其他消声方式的进一步调整。
2.2谐振方式
1939年MAXIM SILENCER 公司研发的消声器（US2297046）采用谐振方式进行消声，其对谐振腔设置的位置、体积及长度进行匹配;随着对消声效果的需求进一步提高，1964年ARVIN 工业公司（US3263772）在谐振消声器前侧增加采用吸声材料的消声器并对谐振消声器的结构进行了调整增加内管结构在谐振腔内部设置了舌部，开启了对谐振腔内部结构的调整;1970年TENNECO公司（US3655011）在谐振腔内部增加隔板;1983年电装公司（US4539947）通过控制阀对谐振腔的入口进行控制;1988年本田公司（US4880078）在谐振腔的内壁面上增设吸声材料;1998年TENNEX EUROP 有限公司（US6009705）将谐振腔和干涉管结构整合在一个较小空间内提高整体消声效果;2002年AVON POLYMER PROD公司（US6983820），通过模块化消声器的结构实现对谐振腔及其入口的调整;2012年保时捷公司（CN102867508）提出的根据车辆内外部噪声情况采用可调控制的方式控制进排气噪声。可见，谐振方式消声主要有三个研发方向，分别是谐振腔结构的研发、谐振腔调节以及谐振与其他消声方式的结合。
2.3干涉方式
1934年，PAUL LUEG（US2043416）提出了采用干涉方式进行消声的消声器结构，其通过从排气通道后侧引入反向的波对排气管内的压力波进行干涉;其后，1967年ARVIN 工业公司（US3396812）采用四分之一波长的管形成干涉结构进行消声;1980年LORD公司（US4473906）通过麦克风采集管道前后压力波信号并经过过滤、放大后控制发声器发声，对压力波进行有效的主动干涉;1985年，NELSON公司（US4677677）对主动干涉模型进行了改进;1993年，福特公司（US5432857）采用有源和无源两个干涉方式结合进行消声;2005年，EBERSPAECHER J 公司（US2006037808A1）将有源干涉方式结合节流消声和谐振消声多种方式;2014年TULA TECHNOLOGY公司（US2015100221A1）基于点火信息对排气消声进行精细控制。由上述发展过程可见，干涉方式消声的发展经历了单独的无源干涉和有源干涉方式并随后产生了将二者结合的消声方式，最后提供了精细化控制。
2.4节流涡流方式
在各种消声方式中，节流涡流方式的起源较晚，1963年的Cloyd D. Smith（US3235003）提出的采用旋转杆带动螺旋叶片调整气流涡旋并配合吸声材料对气流进行消声，其通过对气流的旋转产生涡流降低噪声;1966 年NELSON公司（US3445196）采用隔板配合流通管道设置的节流方式的消声器配合有催化装置;1976年KASHIHARA TERUO（US4050539）发明的消声器结构为采用双层管道并配合有螺旋管状通道进行消声;1984年FLOWMASTER公司（US4574914）通过隔板设置使气流沿径向往复运动进而产生节流消声作用;1999年，SILENTOR HOLDING公司（US6312650）通过管状结构使气流轴向往复运动并配合吸声材料进行消声;2003 年 FLEETGUARD 公司（US2003079467A1）将后处理用的喷射装置结合到节流装置中。可见，节流涡流方式的发展不仅仅是节流涡流结构的变化其还伴随着对排气后处理结构的整合。
3 总结及建议
根据图1可见，目前在全球和国内进排气消声专利技术研发主要集中在节流&涡流、吸声材料以及谐振消声三个技术分支，近年来，在吸声材料和节流&涡流领域主要是国内的研发支撑了全球的增长趋势，我国在这两个技术分支的研发热情较高。而谐振消声领域国内和全球的差值较大，可见国际上在谐振消声方向的研发熱度较高。
参考文献：
[1]内燃机排气消声器国外专利摘译[J].工业安全与防尘，1986（05）：47.