一種用于進氣系統(tǒng)的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置及匹配方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置及匹配方法，其中排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在汽車發(fā)動機的進氣系統(tǒng)中，所述進氣系統(tǒng)包括用于對進入汽車發(fā)動機的空氣進行過濾的空氣濾清器，所述排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置包括通過閥門連接在所述空氣濾清器與所述汽車發(fā)動機之間的用于對排氣噪聲進行聲品質(zhì)調(diào)節(jié)的發(fā)聲鼓、連接在所述發(fā)聲鼓上的第一導管，所述第一導管至少與所述汽車發(fā)動機的排氣系統(tǒng)的排氣口連通。該排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置以進氣凈端氣流作為動力輸入源，直接反饋進氣氣流信號對排氣聲品質(zhì)及車內(nèi)噪聲進行聲品質(zhì)調(diào)節(jié)，無需其他的動力源及信號反饋裝置，具有較強的成本和可靠耐久優(yōu)勢。
【專利說明】一種用于進氣系統(tǒng)的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置及匹配方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及聲學技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于進氣系統(tǒng)的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置及匹配方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]眾所周知，汽車的主要噪聲來源于發(fā)動機，而發(fā)動機的主要噪聲又是排氣噪聲，它往往比發(fā)動機其他噪聲要高出10_15dB(A)左右，可見降低汽車噪聲和改進汽車聲音品質(zhì)的一個重要途徑就是如何控制排氣噪聲的排放。同時排氣系統(tǒng)作為現(xiàn)代動力車輛內(nèi)燃機的一個重要組成，其性能不僅決定著污染物及氣動噪聲的排放量，對發(fā)動機的壓力損失也有非常大的影響，因此如何對排氣系統(tǒng)進行有效的設(shè)計，使其與發(fā)動機進行合理匹配，就成為現(xiàn)代汽車節(jié)能與凈化的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前傳統(tǒng)排氣聲學匹配的流程見圖1。
[0005]從圖1可見，傳統(tǒng)排氣匹配開發(fā)主要根據(jù)客戶要求，對怠速及加速總聲壓級噪聲和階次噪聲進行把控，不能有明顯異響及車內(nèi)噪聲產(chǎn)生明顯影響，但很少考慮整車及排氣聲品質(zhì)冋題。
[0006]傳統(tǒng)排氣匹配開發(fā)的目的是排氣噪聲越低越好，最好排氣噪聲對車內(nèi)不要產(chǎn)生影響。而聲品質(zhì)定義為聽覺事件對個人各方面需求的滿足程度，希望聲音比較悅耳的同時，還能反饋發(fā)動機的動力性能及整車品牌定位。而實際上車內(nèi)外聲品質(zhì)主觀評價分數(shù)與其噪聲幅值大小不存在明顯正相關(guān)，而與中頻噪聲組成及其所占比重密切相關(guān)。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種用于進氣系統(tǒng)的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置，對汽車發(fā)動機的排氣噪聲進行特征聲品質(zhì)調(diào)節(jié)。
[0009]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種用于進氣系統(tǒng)的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置，設(shè)置在汽車發(fā)動機的進氣系統(tǒng)中，所述進氣系統(tǒng)包括用于對進入汽車發(fā)動機的空氣進行過濾的空氣濾清器，所述排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置包括通過閥門連接在所述空氣濾清器與所述汽車發(fā)動機之間的用于對排氣噪聲進行聲品質(zhì)調(diào)節(jié)的發(fā)聲鼓、連接在所述發(fā)聲鼓上的第一導管，所述第一導管至少與所述汽車發(fā)動機的排氣系統(tǒng)的排氣口連通。
[0010]優(yōu)選地，所述發(fā)聲鼓包括具有中空腔體的殼體，所述殼體上具有進氣口和出氣口，所述閥門連接在所述進氣口處，所述第一導管連接在所述出氣口處，所述發(fā)聲鼓還包括位于所述中空腔體內(nèi)且靠近所述進氣口設(shè)置的第一共振模、位于所述中空腔體內(nèi)且靠近所述出氣口設(shè)置的第二共振模、位于所述第一共振模和所述第二共振模之間的共振腔，所述第一共振模、所述共振腔及所述第二共振模的固有頻率相同。
[0011]進一步地，所述發(fā)聲鼓還包括固定設(shè)置在所述殼體內(nèi)的套筒，所述第一共振模和所述第二共振模均設(shè)置在所述套筒上。
[0012]進一步地，所述第一共振模和所述第二共振模的材料相同，或者所述第一共振模和所述第二共振模的材料不同。
[0013]優(yōu)選地，所述進氣系統(tǒng)包括與汽車發(fā)動機連接的進氣歧管，所述空氣濾清器與所述進氣歧管通過前管連通，所述排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置還包括第二導管，所述第二導管連接在所述前管上，并與所述閥門連通。
[0014]進一步地，所述第二導管采用三通管。
[0015]優(yōu)選地，所述閥門為氣動真空閥、手動閥、自動控制閥中的一種。
[0016]優(yōu)選地，所述第一導管通向汽車車廂內(nèi)部，或者所述第一導管通向汽車車廂外部。
[0017]本發(fā)明還提供一種排氣聲品質(zhì)的匹配方法，采用如上述任一項所述的用于進氣系統(tǒng)的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置，所述匹配方法為:
(1)根據(jù)競品車型設(shè)定排氣目標及聲品質(zhì)目標；
(2)根據(jù)排氣目標和聲品質(zhì)目標進行特征分析，確認排氣系統(tǒng)協(xié)調(diào)音聲學特征；
(3)根據(jù)協(xié)調(diào)音聲學特性調(diào)節(jié)所述發(fā)聲鼓的固有頻率；
(4)對排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置進行臺架測試驗證及主觀評價，根據(jù)主觀評價結(jié)果對所述發(fā)聲鼓的共振頻率進行再次優(yōu)化；
(5)在實車上對排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置進行主觀評價驗證及優(yōu)化。
[0018]由于上述技術(shù)方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:本發(fā)明的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)置在汽車發(fā)動機的進氣系統(tǒng)中，且以凈端氣流作為動力輸入源，直接反饋進氣氣流信號對排氣聲品質(zhì)及車內(nèi)噪聲進行聲品質(zhì)調(diào)節(jié)，無需其他的動力源及信號反饋裝置，具有較強的成本和可靠耐久優(yōu)勢。
[0019]
【附圖說明】
[0020]附圖1為傳統(tǒng)排氣聲學匹配的流程圖；
附圖2為本發(fā)明的用于進氣系統(tǒng)的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3為本發(fā)明的發(fā)聲鼓的結(jié)構(gòu)示意圖(放大圖)。
[0021]其中:1、第二導管;2、閥門；3、發(fā)聲鼓;4、第一導管；100、汽車發(fā)動機;200、進氣系統(tǒng);201、進氣歧管;202、前管;203、空氣濾清器;204、尾管;205、消聲器;300、排氣系統(tǒng);301、排氣口。
[0022]
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實施例來對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的闡述。
[0024]如圖2所示，汽車發(fā)動機100的進氣系統(tǒng)200—般包括依次順序連接的進氣歧管201、與進氣歧管201通過前管202相連通的空氣濾清器203、連接在空氣濾清器203上的尾管204，為降低汽車發(fā)動機100的進氣噪聲，還可以在尾管204上設(shè)置消聲器205。本發(fā)明的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在汽車發(fā)動機100的進氣系統(tǒng)200中，且沿進氣方向位于空氣濾清器203之后。
[0025]該排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置包括依次順序連接的第二導管1、閥門2、發(fā)聲鼓3和第一導管4。
[0026]第二導管I采用三通管，其兩個通道分別與前管202連通，另外一個通道與閥門2連通。
[0027]閥門2用于控制排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置的啟閉，當需要對汽車發(fā)動機100的排氣噪聲進行特征聲品質(zhì)調(diào)節(jié)時，就打開閥門2 ；當不需要對汽車發(fā)動機100的排氣進行特征聲品質(zhì)調(diào)節(jié)時，就關(guān)閉閥門2 ο閥門2可采用氣動真空閥，或者手動閥，或者自動控制閥，把控制閥門2啟閉動作的控制開關(guān)安裝在駕駛室內(nèi)，駕駛員可通過開關(guān)按鈕直接對閥門2的啟閉進行控制。
[0028]如圖3所示，發(fā)聲鼓3包括具有中空腔體的殼體31，殼體31上設(shè)有進氣口32和出氣口 33，閥門2連接在進氣口 32處，第一導管4連接在出氣口 33處，發(fā)聲鼓3還包括位于中空腔體內(nèi)且靠近進氣口 32設(shè)置的第一共振模34、位于中空腔體內(nèi)且靠近出氣口 33設(shè)置的第二共振模35、位于第一共振模34和第二共振模35之間的共振腔36，第一共振模34、共振腔36及第二共振模35的固有頻率相同，且第一共振模34、共振腔36及第二共振模35的固有頻率均可以調(diào)節(jié)，從而可達到不同效果的特征聲品質(zhì)。
[0029]第一共振模34和第二共振模35的材料特性可以相同，也可以不同，只要固有頻率滿足要求即可。
[0030]為方便將第一共振模34和第二共振模35固定設(shè)置在殼體31的中空腔體內(nèi)，該發(fā)聲鼓還包括套筒37，第一共振模34和第二共振模35分別設(shè)置在套筒37的兩端部，套筒37固定設(shè)置在殼體31的中空腔體內(nèi)。
[0031]當進氣氣流通過閥門2導入發(fā)生鼓3后，第一共振模34在氣流的作用下產(chǎn)生振動，由于共振腔36的固有頻率與第一共振模34的固有頻率相同，第一共振模34與共振腔36二者發(fā)生共振，通過共振作用進而使共振腔36內(nèi)氣體振動增大。由于第二共振模35與共振腔36的固有頻率也相同，使共振腔36內(nèi)的氣體進一步與第二共振模35發(fā)生共振，放大了共鳴聲。
[0032]第一導管4至少需與汽車發(fā)動機100的排氣系統(tǒng)300的排氣口301相連通，以對汽車發(fā)動機100的排氣系統(tǒng)所產(chǎn)生的排氣噪聲進行特征聲品質(zhì)調(diào)節(jié)，同時第一導管4還可以連通到汽車的車廂內(nèi)部，對車廂內(nèi)部的噪聲進行特征聲品質(zhì)調(diào)節(jié)，或者將第一導管4連通到汽車的車廂外部，對車廂外部的噪聲進行特征聲品質(zhì)調(diào)節(jié)。
[0033]由于車內(nèi)外聲品質(zhì)主觀評價分數(shù)與其噪聲幅值大小不存在明顯正相關(guān)，而與中頻噪聲組成及其所占比重密切相關(guān)。同時由于排氣溫度較高，氣體腐蝕性較強，本發(fā)明利用進氣氣流作為動力輸入源，提供一種排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置，用于產(chǎn)生一種額外的中頻段協(xié)調(diào)音來優(yōu)化尾口及車內(nèi)噪聲的聲品質(zhì)特性。其具體匹配方法如下:
(1)主機廠根據(jù)競品車型設(shè)定排氣目標及聲品質(zhì)目標；
(2)客戶根據(jù)排氣目標和聲品質(zhì)目標進行特征分析，確認排氣系統(tǒng)協(xié)調(diào)音聲學特征；
(3)客戶根據(jù)協(xié)調(diào)音聲學特性調(diào)節(jié)第一共振模、第二共振模、共振腔的固有頻率；
(4)對排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置進行臺架測試驗證及主觀評價，根據(jù)主觀評價結(jié)果對第一共振模、第二共振模、共振腔的共振頻率進行再次優(yōu)化；
(5)在實車上對排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置進行主觀評價驗證及優(yōu)化。
[0034]本發(fā)明的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)簡單，通過該排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置的設(shè)置不僅可對汽車發(fā)動機的排氣噪聲進行特征聲品質(zhì)調(diào)節(jié)，同時還可以對汽車車廂內(nèi)部或者外部的噪聲進行特征聲品質(zhì)調(diào)節(jié)；由于汽車發(fā)動機的排氣溫度較高(加速工況可達800°C)，且氣流所含的灰塵顆粒及腐蝕性較強，而汽車發(fā)動機的進氣溫度通常在50°C以下，氣體幾乎不含灰塵及腐蝕性，本發(fā)明的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置以進氣凈端氣流作為動力輸入源，直接反饋進氣氣流信號對排氣聲品質(zhì)及車內(nèi)噪聲進行聲品質(zhì)調(diào)節(jié)，無需其他的動力源及信號反饋裝置，具有較強的成本和可靠耐久優(yōu)勢。
[0035]
上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于進氣系統(tǒng)的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置，設(shè)置在汽車發(fā)動機的進氣系統(tǒng)中，所述進氣系統(tǒng)包括用于對進入汽車發(fā)動機的空氣進行過濾的空氣濾清器，其特征在于:所述排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置包括通過閥門連接在所述空氣濾清器與所述汽車發(fā)動機之間的用于對排氣噪聲進行聲品質(zhì)調(diào)節(jié)的發(fā)聲鼓、連接在所述發(fā)聲鼓上的第一導管，所述第一導管至少與所述汽車發(fā)動機的排氣系統(tǒng)的排氣口連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于進氣系統(tǒng)的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置，其特征在于:所述發(fā)聲鼓包括具有中空腔體的殼體，所述殼體上具有進氣口和出氣口，所述閥門連接在所述進氣口處，所述第一導管連接在所述出氣口處，所述發(fā)聲鼓還包括位于所述中空腔體內(nèi)且靠近所述進氣口設(shè)置的第一共振模、位于所述中空腔體內(nèi)且靠近所述出氣口設(shè)置的第二共振模、位于所述第一共振模和所述第二共振模之間的共振腔，所述第一共振模、所述共振腔及所述第二共振模的固有頻率相同。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于進氣系統(tǒng)的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置，其特征在于:所述發(fā)聲鼓還包括固定設(shè)置在所述殼體內(nèi)的套筒，所述第一共振模和所述第二共振模均設(shè)置在所述套筒上。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于進氣系統(tǒng)的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置，其特征在于:所述第一共振模和所述第二共振模的材料相同，或者所述第一共振模和所述第二共振模的材料不同。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于進氣系統(tǒng)的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置，其特征在于:所述進氣系統(tǒng)包括與汽車發(fā)動機連接的進氣歧管，所述空氣濾清器與所述進氣歧管通過前管連通，所述排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置還包括第二導管，所述第二導管連接在所述前管上，并與所述閥門連通。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于進氣系統(tǒng)的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置，其特征在于:所述第二導管采用三通管。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于進氣系統(tǒng)的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置，其特征在于:所述閥門為氣動真空閥、手動閥、自動控制閥中的一種。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置，其特征在于:所述第一導管通向汽車車廂內(nèi)部，或者所述第一導管通向汽車車廂外部。9.一種排氣聲品質(zhì)的匹配方法，其特征在于:采用如權(quán)利要求1?8中任一項所述的用于進氣系統(tǒng)的排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置，所述匹配方法為: (1)根據(jù)競品車型設(shè)定排氣目標及聲品質(zhì)目標； (2)根據(jù)排氣目標和聲品質(zhì)目標進行特征分析，確認排氣系統(tǒng)協(xié)調(diào)音聲學特征； (3)根據(jù)協(xié)調(diào)音聲學特性調(diào)節(jié)所述發(fā)聲鼓的固有頻率； (4)對排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置進行臺架測試驗證及主觀評價，根據(jù)主觀評價結(jié)果對所述發(fā)聲鼓的共振頻率進行再次優(yōu)化； (5 )在實車上對排氣聲品質(zhì)調(diào)節(jié)裝置進行主觀評價驗證及優(yōu)化。
【文檔編號】F02M35/16GK106014721SQ201610550802
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月14日
【發(fā)明人】柳仲達, 鄭四發(fā), 董輝, 張晶
【申請人】清華大學蘇州汽車研究院（相城）, 華環(huán)（蘇州）汽車科技有限公司