用于内燃发动机的真空致动式多频四分之一波长谐振器制造技术

技术编号:18045983 阅读:10 留言:0更新日期:2018-05-26 05:43
本发明专利技术涉及用于内燃发动机的真空致动式多频四分之一波长谐振器。一种可变噪声衰减元件包括限定总管长度的至少两个管部件和具有阀构件的阀,所以总管长度限定第一有效长度和用于噪声衰减的相关联第一峰值频率。该阀将管部件连接在一起并包括开口,当该阀在打开配置中时所述开口允许在管部件之间的连通。响应于在管部件内的预定真空水平,阀构件操作来关闭该开口,以限定小于总体长度的第二管有效长度和用于衰减的相关联第二峰值频率。一种使用被动衰减布置衰减车辆中的噪声的方法响应于发动机操作参数操作设置在两个管部件之间的阀,以改变管的有效长度和用于衰减的相关联峰值频率。

【技术实现步骤摘要】
用于内燃发动机的真空致动式多频四分之一波长谐振器
本公开涉及一种具有可以由真空致动器选择性地改变的有效长度的噪声衰减(attenuation)装置。
技术介绍
内燃发动机在车辆内产生讨厌的进气噪声。虽然进气噪声取决于特定发动机配置和其他进气系统参数,但此类噪声由朝向进气系统的入口行进的压力波引起。因为混合动力车辆中的发动机重复地打开和关闭,在环境噪声的变化特别地显著时,进气噪声在混合动力车辆中是特别地有问题的。此外,混合动力装置趋向于操作具体发动机RPM,由于发动机转速不直接地与车辆速度相关且可以通过改变发电机速度(取决于动力传动系统架构)进行改变,所述具体发动机RPM最大化效率。为了解决此类噪声,已知利用排气消声器减少发动机排气噪声以及消除排气脉冲。一些已知的消声器包括由管连接在一起的一系列变化长度的固定膨胀或谐振室。用此配置,排气噪声减少由用于个别固定膨胀室的尺寸和形状实现。尽管增加通道的数量可以进一步减少排气噪声,但此类配置要求在车辆内的附加包装空间,这限制了用于各种组件的设计选择。此外,尽管消声器传统地包括隔音材料,但此类材料仅抑制在十分窄范围的较高频率内的声音。用于解决讨厌的噪声的另一种建议的解决方案是使用海姆霍兹(Helmholz)谐振器或四分之一波长谐振器(quarter-waveresonator)。这些谐振器产生抵消主要发动机顺序噪声波的压力波。此类谐振器由固定容积的腔室组成,其通过连接件或颈状件连接到进气系统导管。然而,此类布置仅衰减在固定的窄频率范围内的噪声。然而,与主要顺序的发动机噪声相关联的频率在不同操作水平下是不同的。因此,固定几何形状的谐振器将在衰减由发动机提供动力的车辆的正常操作期间遭遇的整个发动机转速范围的大多数上的主要顺序噪声方面是无效的。此外,此类常规谐振器系统提供一种衰减曲线,其不匹配噪声的曲线并产生不想要的随附边带放大。对于宽带噪声峰值,这是特别真实的。所述结果是当峰值在给定发动机转速下减小至噪声水平目标线时,在邻近速度下的噪声振幅高于目标线。虽然多个谐振器可以用于解决不同频率,但此类解决方案要求在车辆内的附加包装空间。虽然不与上述被动装置一样普通,但主动噪声抵消系统也已经在车辆排气系统中采用。主动噪声抵消系统包括由微处理器驱动的一个或多个振动面板(例如,扬声器)。微处理器监控发动机操作和/或在排气管中传播的声音频率并启动面板,以产生与由发动机产生的噪声异相的声音,以最小化或消除发动机噪声。该原理类似于由噪声消除耳机使用的原理。然而,主动装置具有显著的缺点。一些主动装置定位在车辆的座舱内,并且因此需要充分的包装空间用于定位,同时维持美观。其他主动装置已经放置在汽车排气系统中。然而,在这些布置,麦克风和扬声器必须是更强大的,且能够承受汽车排气的强烈热和腐蚀环境。此外,对于许多车辆来说,主动装置经常受成本过高限制。需要一种能够可变频率噪声降低的噪声衰减装置。
技术实现思路
在第一示例性布置中,提供了一种车辆噪声衰减元件,其包括限定总管长度的至少两个管部件和具有阀构件的阀。该阀将管部件连接在一起,并包括开口,当该阀在打开配置中时该开口允许在管部件之间的连通。响应于穿过管部件的预定真空水平,阀构件关闭该开口,以限定小于总长度的管有效长度。在第二示例性布置中,提供了用于车辆的噪声衰减元件,其包括由多个管部件限定的管单元、第一阀和第二阀。该管单元具有限定第一有效长度的总长度。第一阀设置在第一管部件和第二管部件之间,并由第一外部套装和第一阀构件限定。第一外部套装具有至少一个第一开口,当第一阀在打开配置中时该至少一个第一开口允许在第一管部件和第二管部件之间的连通。第二阀设置在第二管部件和第三管部件之间,并由第二外部套装和第二阀构件限定。第二外部套装具有至少一个第二开口,当第二阀在打开配置中时该至少一个第二开口允许在第二管部件和第三管部件之间的连通。穿过管单元的第一真空水平用于拉动第一阀构件紧贴(against)第一开口,以将第一阀构件移动到关闭配置中,从而选择性地限定小于第一有效长度的所述管的第二有效长度。还公开了一种选择性地衰减车辆中的噪声的示例性方法。该方法包括响应于发动机操作参数,通过将阀从打开配置移动到关闭配置,使用被动致动系统,选择性地改变四分之一波长管(quarter-wavetube)的有效长度。附图说明图1是包括噪声衰减元件的第一示例性布置的用于内燃发动机的示例性进气系统的截面图;图2是图1的噪声衰减元件的放大示意图,其说明设置在噪声衰减元件中的阀;图3A是可以在噪声衰减元件中使用的在打开位置中的示例性隔膜阀的透视图;图3B是在打开位置中的图3A的隔膜阀的侧视图;图4A是在关闭位置中的图3A的隔膜阀的透视图;图4B是在关闭位置中的图3A的隔膜阀的侧视图;图5是噪声衰减元件的第二示例性布置的示意性截面图;图6A至图6C是在车辆的操作期间的在各种位置中的噪声衰减元件的示意性截面图;图7是噪声衰减元件的第三示例性布置的透视图;图8是图7的四分之一波长管的透视图;图9A是在打开位置中的图7的隔膜阀的平面图;图9B是在关闭位置中的图7的隔膜阀的平面图;图10是说明可以由图2的噪声衰减元件实现的频率的曲线图;以及图11是说明可以用图5的噪声衰减元件的另一个示例性布置且不用四分之一波长谐振器实现的在各种发动机转速下的声压级的曲线图。具体实施方式如要求的,在本文公开了本专利技术的详细实施例;然而,应当理解的是所公开的实施例仅是可以以各种且可替代形式体现的本专利技术的示例。附图不必按比例绘制;一些特征可以增大或最小化,以示出特定组件的细节。因此,本文公开的具体结构和功能细节不应当理解为限制,但是仅理解为用于教导本领域的技术人员不同地采用本专利技术的代表性基础。本公开涉及一种利用连接在一起的四分之一波长管部件(section)形成用于噪声衰减的四分之一波长管单元的噪声衰减元件。四分之一波长管单元的第一端是打开的,并且与进气通道等流体连通,而第二端通常是关闭的。典型地,由于其固定几何形状,四分之一波长管单元将衰减在给定的频率范围内的噪声。然而,四分之一波长管单元的长度的加长或缩短可以用于分别衰减在较低频率范围内或在较高频率范围内的噪声。在本文公开四分之一波长管单元的布置,其包括四分之一波长管单元,其可以选择性地设计有固定总体长度,但是也可以由安装在邻近管部件之间的一个或多个阀布置提供有多个有效长度。此配置提供一种可以调谐到若干不同频率的噪声衰减元件,但是仅要求在车辆内的包装空间用于单个谐振器。参照图1,示出了内燃发动机10和相关联的进气系统12。进气系统12包括与发动机进气歧管16连通的进气通道14。空气净化器18可以经由进气通道20与大气流体连通。在一个示例性布置中,噪声衰减元件22在空气净化器18和发动机进气歧管16之间从进气通道14延伸。可替代地,噪声衰减元件22可以位于空气净化器18的上游。噪声衰减元件22包括含有至少两个管部件26a、26b的四分之一波长管单元24,两个管部件可以由隔膜阀28选择性地连接在一起。四分之一波长管单元24由与进气通道14连通的打开端25(图2中所示)限定。至少一个隔膜阀28在四分之一波长管单元24内在邻近管部件26a、26b之间设置在预定位置处。本文档来自技高网
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用于内燃发动机的真空致动式多频四分之一波长谐振器

【技术保护点】
一种车辆噪声衰减元件,其包括:限定总体长度的管;和包括阀构件和开口的阀,当所述阀在打开配置中时,所述开口允许在所述管的部件之间的连通;响应于在所述管的所述部件内的预定真空水平,所述阀构件关闭所述开口,以限定小于所述总体长度的管有效长度。

【技术特征摘要】
2016.11.16 US 15/353,4591.一种车辆噪声衰减元件,其包括:限定总体长度的管;和包括阀构件和开口的阀,当所述阀在打开配置中时,所述开口允许在所述管的部件之间的连通;响应于在所述管的所述部件内的预定真空水平,所述阀构件关闭所述开口,以限定小于所述总体长度的管有效长度。2.根据权利要求1所述的车辆噪声衰减元件,其中所述阀还包括外部套装,穿过所述外部套装形成开口,所述外部套装接收所述阀构件和阀盖在其中。3.根据权利要求2所述的车辆噪声衰减元件,其中所述阀盖固定地固定到所述外部套装的内壁。4.根据权利要求2所述的车辆噪声衰减元件,其中所述阀盖限定穿过其的多个孔。5.根据权利要求4所述的车辆噪声衰减元件,其中所述外部套装包括从所述管径向地向外设置的打开端。6.根据权利要求5所述的车辆噪声衰减元件,其中所述阀盖的所述孔与所述外部套装的所述打开端连通。7.根据权利要求1所述的车辆噪声衰减元件,其中管的所述部件中的每个具有预限定长度,所述预限定长度经选择使得所述预限定长度和所述总体长度具有响应于所述阀在所述打开配置或关闭配置中可选择的相关联的期望的峰值衰减频率。8.根据权利要求1所述的车辆噪声衰减元件,其中所述阀构件还包括部分地阻塞所述管的一部分的密封合模面。9.一种用于车辆的噪声衰减元件,其包括:由多个管部件限定的管单元,所述管单元具有限定第一有效长度的总体长度;设置在第一管部件和第二管部件之间的第一阀;所述第一阀由第一外部套装和第一阀构件限定,所述第一外部套装具有至少一个第一开口,当所述第一阀在打开配置中时所述至少一个第一开口允许在所述第一管部件和所述第二管部件之间的连通;设置在所述第二管部件和第三管部件之间的第二阀;所述第二阀由第二外部套装和第二阀构件限定,所述第二外部套装具有至少一个第二开口,当所述第二阀构件在打开配置中时所述至少一个第二开口允许在所述第二管部件和所述第三管部件之间的连通;以及其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·阿塔咖S·米莎拉M·U·法如克
申请(专利权)人:福特环球技术公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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