有源消声器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于内燃机、特别是机动车内燃机的排气系统的有源消声器，其包括壳体（7），用于隔音且流体的连接壳体（7）和排气系统（1）的连接管（8），在壳体（7）内的活性膜（10）将流体连接于连接管（8）的前容积（12）和后容积（13）分隔开，以及振动刺激活性膜（10）的致动器（11）。通过至少一条冷凝管路（14）可降低后容积（13）内的冷凝物导致损坏的风险，冷凝管路（14）将后容积（13）和前容积（12）流体连接，含在废气中的蒸汽在其中冷凝，并且其将产生的冷凝物引导到前容积（12）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于内燃机、特别是机动车内燃机的排气系统的有源消声器，其具有权利要求1前序部分的特征。
技术介绍
根据DE102009049280A1，已知一种有源消声器，其具有壳体和连接管，该连接管用于壳体与排气系统的声学和流体(fluidic)连接。一扬声器设置在壳体内，其包括活性膜和振动刺激膜的致动器。在壳体内，所述膜将与连接管流体连接的前容积与后容积分离。通过输入测算的声音、特别是抵消声或反声，这种有源消声器用于以期望的方式来影响排气系统的排气噪声，优选抑制它。为此，前容积通过连接管与排气系统流体连接。前容积通常不能直接连接到排气系统外部的大气，即排气系统的环境。后容积由活性膜和吸声器的壳体限定，使得扬声器在封闭容积的后侧和排气系统的前侧工作。由于结构类型，具有电动致动器的这种扬声器的膜相对于在膜前后的不同静态或相应地准静态压力是敏感的。根据膜的面积和膜悬挂装置的刚性，扬声器的膜由于压差偏离于中心位置，这降低了扬声器通过它的电动驱动器(致动器)在膜的前后产生动态交替压力的能力。如果这种从中心位置的偏离持续超过一段较长的时间，加上扬声器的热应力作用，由于扬声器各个部分、特别是膜悬挂装置的蠕变行为，膜会保持永久偏离，此外还不会在前后容积之间存在作用于该膜的压差。在这一点上，出现在前后容积之间的压差可大致彼此区分如下。一方面，由于天气原因(如从低压区到高压区的变化)或例如上坡行驶时海拔高度的变化，分别由大气中的外部气压或相应地排气系统的环境变化而产生了静压差。这些静压变化出现的相对慢些，例如时间常数或持续时间超过10秒，即频率小于0.1赫兹。此外，通过改变排气系统内的流动状态，特别是通过在连接管和排气系统之间的连接处的伯努利效应产生了准静态压差。排气系统内的流动状态根据内燃机各自的运行状态而变化，例如从空闲模式变化到高负荷或满负荷，其涉及更高的质量流和排气温度。例如，出现的这些准静态压力变化的时间常数或持续时间在0.1秒和10秒之间，即频率在0.1赫兹和10赫兹之间。最后，还可能出现动压差，即通常由扬声器，也就是影响排气系统声频发射的声频信号所产生的交变压力。这些动态压力波动一般具有的持续时间或相应时间常数为小于0.1秒，即频率大于10赫兹。为了确保电动扬声器的正常功能，即活性膜和相关电动致动器的组装，因此所有压差的持续时间均大于0.1秒，也就是说静态和准静态压力波动必须平衡。同时，必须确保，在10赫兹的相关频率范围内，电动广生的交变压力不会大幅减少或甚至声频短路。静压力差、即相对于封闭的后容积的大气压力的缓慢波动的补偿或平衡，可以通过设置至少一个相对较小的压力平衡开口来实现，该开口将后容积与消声器的环境流体连接。在某些情况下，壳体轻微的渗透性已经足够平衡静态压力差。根据介绍中提到的DE102009049280A1，可通过至少一个压力平衡开口实现准静态压力波动的平衡，该开口流体连接前后容积。在这里之所以这种压力平衡开口的尺寸较小，是为了避免在前后容积之间的声频短路。前后容积之间的这种压力平衡开口具有透气性且不限制扩散，因此特别是从排气系统通过连接管进入前容积的废气还可进入后容积。与此同时，由于排气系统内的废气通常暴露于比后容积中更高的温度，从而产生了温度梯度。在此出现的问题是与废气有关的湿度，即蒸汽在更冷的后容积内冷凝。根据废气组合物，在此产生的冷凝物是比较有腐蚀性的，特别是冷凝物可包括硫酸。从长远来看，腐蚀性的冷凝物可损坏电动致动器和连接电缆。改进扬声器的冷凝物抗性、电缆的绝缘以及电缆与致动器之间的连接的措施是比较费力的，并增加了生产成本。要避免用于改进冷凝物抗性的高成本措施，有源消声器可只定位在尾管区域内的排气系统上，其中通过各个排气管的结构措施，可以使得由流速所带来的前后容积之间的准静态压差尽可能的小。因此，可省去前后容积之间的压力平衡开口。然而，这显著限制了有源声音阻尼的结构，并阻止或相应防止在远离发动机方向的上游的尾管的区域内使用有源消声器，尽管有源消声器的声学效果在那里可能更好。
技术实现思路
本专利技术涉及的问题是提供一种有源消声器的改进实施方式，其特征在于一方面减少或消除或避免了由前后容积之间的准静态压差而产生的缺陷，其中同时减少或消除或避免了由后容积内冷凝物的形成而产生的缺陷。特别的，该问题在本专利技术中通过独立权利要求的主题得以解决。有利的实施方式是从属权利要求的主题。根据第一个方案，本专利技术是基于通过至少一条冷凝管路将后容积流体连接到前容积的总体思路。在此设计冷凝管路，从而使包含在废气中的蒸汽冷凝，其中冷凝管路随后将出现的冷凝物引导至前容积。换言之，各条冷凝管路支持冷凝，使得在冷凝管路的内部产生冷凝物，即同时蒸汽从前容积朝向后容积的方向移动。因为后容积是封闭的，不会产生冷凝管路的通流，而只有扩散过程或通过相应压力平衡的很慢的容积位移。冷凝管路中长时间存在的蒸汽一方面通过缓慢的气体移动产生，另一方面可通过相应规格尺寸的线路实现，冷凝基本在冷凝管路的内部发生，使得蒸汽很少进入后容积内。这意味着冷凝不会在后部空间内产生，而是在冷凝管路的内部在到后部空间的路上进行。通过适当设置冷凝管路，冷凝管路可将在其中产生的冷凝物轻松引导进前容积，由于前容积的温度，冷凝物可再次蒸发并由废气流夹带。通过为有源消声器配备这样的冷凝管路，可明显减少或者甚至避免在后容积内产生的腐蚀性冷凝物。因此也会降低腐蚀性冷凝物损坏致动器的风险。此外，值得注意的是，通过由冷凝先建立的在前后容积之间的流体连接，同时还可实现前后容积之间的预期压力平衡。总之，该提出的措施开创了靠近发动机还能使用有源消声器的可能性，使得有源消声器在排气系统内的几乎任意预期位置都能够实现。冷凝管路在这里取代在现有技术中(参见上述的DE102009049280A1)已知的在前后容积之间的压力平衡开口。根据一个有利的实施方式，为了平衡压力且不会产生声频短路，冷凝线冷凝管路可将后容积流体连接到前容积。换言之，冷凝线冷凝管路的尺寸使得它不适合在前后容积之间传递动态压力波动，特别是由于在冷凝线冷凝管路内会产生摩擦。为此，有利地，冷凝线冷凝管路的长度明显长于其内径。特别的，冷凝线冷凝管路的长度至少大于其直径的10倍，优选冷凝线冷凝管路的长度至少大于其直径的100倍。冷凝线冷凝管路基本可配置为直线型。同样地，可以想到这样一个实施方式，其中，为了以短的安装长度实现长的管路线长度，冷凝线冷凝管路是弯曲的，如螺旋形的。在另一个有利的实施方式中，冷凝管路可完全设置在壳体内部，即涉及内部冷凝管路。这种结构类型能降低泄露的风险。根据有利的进一步发展，在壳体内运行的冷凝管路的主要部分现在可设置在后容积内。有利地，冷凝管路长度的一半以上，即50%以上设置在后容积内。特别的，冷凝管路长度的至少75%设置在后容积内。由此，在后容积内的温度对冷凝管路的影响比例较大，使得冷凝管路的主要部分比废气凉，以带来预期的冷凝。根据另一个有利的实施方式，冷凝管路可具有在壳体外运行的部分。有利地，该部分可将与前容积连接的冷凝管路的一个端部连接到与后容积连接的冷凝管路的一个端部。以这种方式，设计的冷凝管路至少部分在外部运行，其开创了支持在冷凝管路内部形成冷凝物的可能性。例如，根据进一步的发展，设置在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机、特别是机动车内燃机的排气系统（1）的有源消声器，?具有壳体（7），?具有连接管（8），其用于将壳体（7）隔音且流体地连接到排气系统（1），?具有活性膜（10），其在壳体（7）内并将流体连接于该连接管（8）的前容积（12）和后容积（13）分隔开，?具有振动刺激所述活性膜（10）的致动器（11），其特征在于，通过至少一条流体连接后容积（13）和前容积（12）的冷凝管路（14），含在废气中的蒸汽在其中冷凝，并且冷凝管路（14）将产生的冷凝物引导到前容积（12）。

【技术特征摘要】
2011.10.14 DE 102011084567.41.一种用于内燃机、特别是机动车内燃机的排气系统(I)的有源消声器， -具有壳体(7)， -具有连接管(8 )，其用于将壳体(7 )隔音且流体地连接到排气系统(I)， -具有活性膜(10)，其在壳体(7)内并将流体连接于该连接管(8)的前容积(12)和后容积(13)分隔开， -具有振动刺激所述活性膜(10 )的致动器(11)， 其特征在于，通过至少一条流体连接后容积(13)和前容积(12)的冷凝管路(14)，含在废气中的蒸汽在其中冷凝，并且冷凝管路(14)将产生的冷凝物引导到前容积(12)。2.根据权利要求1的消声器，其特征在于，为了平衡且不会声频短路，所述冷凝管路(14)流体连接所述后容积(13)和所述前容积(12)。3.根据权利要求1或2的消声器，其特征在于，冷凝管路(14)设置在所述壳体(7)的内部。4.根据权利要求3的消声器，其特征在于，所述冷凝管路(14)的主要部分(17)设置在所述后容积(13)中。5.根据权利要求1或2的消声器，其特征在于，所述冷凝管路(14)具有在壳体(7)外部运行的部分(18)，其连接所述冷凝管路(14)的与所述前容积(12)连接的端部(19)和与所述后容积(13 )连接的端部(20 )。6.根据权利要求5的消声器，其特征在于，设置在所述壳体(7)的外部的所述冷凝管路(14)的部分(18)能够主动或被动冷却。7.根据权利要求1至6之一的消声器，其特征在于，所述冷凝管路(14)是一个管。8.根据权利要求1至7之一的消声器，其特征在于，在消声器(3)的安装状态下，所述冷凝管路(14)在所述前容积(12)的方向上倾斜。9.根据权利要求1至8之一的消声器，其特征在于，所述后容积(13)相对于消声器(3)的环境(41)是密封的。10.根据权利要求1的前序部分的有源消声器，其特征在于，具有至少一个压力平衡室(26)，其围绕平衡容积(27)，其中至少一条连接管路(28)流体连接所述平衡容积(27)和所述前容积(12)，其中具有至少一个被动膜(29)，该被动膜一方面暴露于在所述平衡容积(27)内的压力，另一方面暴露于在后容积(13)内的压力。11.根据权利要求10的消声器，其特征在于， -压力平衡室(26 )具有设置在后容积(13 )中的腔壳(30 )， -被动膜(29)形成腔壳(30)的至少一部分。12.根据权利要求11的消声器，其特征在于，所述被动膜(29)形成整个腔壳(30)。13.根据权利要求11或12的消声器，其特征在于，所述腔壳(30)被设置为弹性气球(30’)或弹性波纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨·克鲁格，曼弗雷德·尼古拉，迈克尔·波墨尔，
申请(专利权)人：J·埃贝斯佩歇合资公司，
类型：发明
国别省市：