专利名称：一种排气噪声电子控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发动机排气噪声电子控制装置，属于汽车发动机噪 声控制领域。
技术背景除必须达到一定的噪声消减量之外，发动机在不同工况运转时对消声器 排气阻力的要求是不同的当发动机转速较低时，适当增加排气阻力可以降 低总的排气损失；反之当发动机转速较高时，排气阻力过大会导致使总的排气损失增大。在发动机的每个工况点都存在着一个最佳的消声器排气阻力， 对应的排气损失都能被控制在尽可能小的范围之内。然而目前广泛使用的阻 性或抗性消声器的结构参数如排气管截面积基本是固定不变的，排气阻力偏 高，不能满足上述的要求，发动机在各工况运转时的动力性能及经济性能不 能同时得到最佳体现。为解决上述问题，近年来国内外研究人员在此方面进行了大量的研究工 作。在排气管侧面安置次级扬声器，采用"以声消声"的主动噪声控制技术 可以降低排气系的排气阻力，但由于发动机高的排气噪声级以及排气系存在 高温的实际情况，这种控制方式距商业化还有一段距离。与上述控制思路相比，在排气管内安置可控阻气阀的方式具有更高的可靠性，如Christian E.Carme在2006年国际噪声主动控制学术会议(Active 2006)发表的题为"Active noise control for large exhaust pipe"的文章，F. fohr， Ch.Carme， J－L. Peube， P.Vignassa, F. Le Brazidec等在2002年国际噪声主动控制学术会议 (Active 2002.)发表的题为"Active exhaust line for truck diesel engine",以及 R.Boonen， P.Sas在2002年国际声与振动控制学术会议(ISMA 2002)发表的 题为"Design of an active exhaust attenuating valve for internal combustion engines"的文章中都采用了通过调节阻气阀的方式来达到降低发动机排气噪 声的目的。这种方式通过调节阻气阀以抑制发动机排气气流的脉动，从而达 到降低噪声的目的。根据所掌握的资料分析，这种控制方式中阻气阀的平衡 位置是固定的，因此发动机排气管的有效截面积是固定的，即排气阻力是不 可调节的，不能满足发动机的工作性能要求。 实用新继内容本实用新型的目的是设计一种发动机排气噪声的电子控制装置，以实现对 中、低频范围内排气噪声的电子控制，同时也通过调节排气管有效流通截面 积实现对发动机在各工况运转时排气阻力的电子控制。为实现本实用新型的目的，采取的技术方案如下包括可移动的阻气阀4、线性电磁阀、节气门位置传感器、转速传感器、电子控制单元(以下简称ECU), 在ECU内嵌有软件控制程序。其中阻气阀4设置在与发动机排气管道2相连 的一个体积相当的缓冲腔3后的管道内，线性电磁阀与阻气阀4相连用来驱 动阻气阀，节气门位置传感器、转速传感器设置在发动机1内，传声器设置 在阻气阀后的排气管道内；节气门位置传感器、转速传感器、传声器的输出 端分别与ECU的输入端相连，分别将节气门位置信号、转速信号、误差信号 输入ECU， ECU根据节气门位置信号、转速信号确定发动机的工作状态，根 据监测噪声控制效果的传声器的输出的误差信号对确定噪声的控制结果，输 出控制信号来控制线性电磁阔驱动阻气阀上下移动。本实用新型与现有消声器相比，具有如下优点1、能够根据发动机所处 的特征工况实时调节阻气阀的动态位置，有效降低中、低频范围内的由于气 流脉动引起的排气噪声；2、能够根据发动机所处的特征工况调节阻气阀的静 态位置，将发动机的排气损失控制在尽可能小的范围之内。
图1、本实用新型的工作原理框图；图中，1、发动机，2、排气管道，3、缓冲腔，4、阻气阀。 图2-1、 MC68HC11E9单片机工作在扩展方式的电路图； 图2-2、发动机转速信号的接口电路部分电路图； 图2-3、传声器检测出的误差信号的接口电路部分电路图； 图2-4、节气门位置信号的接口电路部分。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步描述。如附图1所示，排气管道2将发动机1的排气口与缓冲腔3的进口相连 接。在与缓冲腔3出口相连的管道内有一个可上下移动的阻气阀4，其头部为 锥型。在线性电磁阀的驱动下阻气阀与管内锥型阀座之间会产生相对位移。 位于阻气阀后面的传声器用于监测噪声的控制效果。控制系统工作时，ECU根据发动机节气门位置传感器、转速传感器输出 的节气门位置信号、转速信号确定发动机的工作状态，根据传声器的输出的
误差信号确定噪声的控制结果，经査表后，将预先在发动机试验台架优化的数据从ECU的ROM中调出后，输出给线性电磁阀控制端口调整阻气阀4头 部与锥型阀座之间的相对平衡位置〖0，以调节缓冲腔内的工作压力Po，将发 动机在不同工况运转时的排气损失控制在尽可能小的范围之内。同时ECU根据转速信号以及误差信号对发动机气流脉动的特征信号以及 噪声的控制结果进行分析判断，当缓冲腔3内的气流压力大于工作压力Po时， ECU输出控制信号经线性电磁阀调整阻气阀4下移A ^ ，缓冲腔3内的气流 压力下降；反之当缓冲腔3内的气流压力小于工作压力Po时，ECU输出控制 信号经线性电磁闺调整阻气阀4上移A〖，缓冲腔3内的气流压力回升，因 此可以将缓冲腔3内的气流压力控制在工作压力Po左右，调制后从缓冲腔出 口通过的气流基本上是平稳的，由于气流脉动引起的排气噪声得到了有效的 控制。本实用新型采用MC68HC11E9单片机为控制系统的核心。附图2-1为 MC68HC11E9单片机工作在扩展方式的电路图，还包括线性电磁阀的驱动电 路以及采用7805的稳压模块。附图2-2为发动机转速信号的接口电路部分， 其输出与附图2-1中MC68HC11E9单片机的PA0/IC3管脚相接。附图2-3为 传声器检测出的误差信号的接口电路部分，其输出与附图2-1中MC68HC11E9 单片机的PEO/ANO管脚相接。附图2-4为节气门位置信号的接口电路部分， 其输出与附图2-1中MC68HC11E9单片机的PE1/AN1管脚相接。
权利要求1、一种排气噪声电子控制装置，其特征在于包括可移动的阻气阀(4)、线性电磁阀、节气门位置传感器、转速传感器、电子控制单元；其中阻气阀(4)设置在与发动机排气管道(2)相连的缓冲腔(3)后的管道内，线性电磁阀与阻气阀(4)相连用来驱动阻气阀，节气门位置传感器、转速传感器设置在发动机(1)内，传声器设置在阻气阀后的排气管道内；节气门位置传感器、转速传感器、传声器的输出端分别与电子控制单元的输入端相连，分别将节气门位置信号、转速信号、误差信号输入电子控制单元，电子控制单元根据节气门位置信号、转速信号确定发动机的工作状态，根据传声器的输出的误差信号对确定噪声的控制结果，输出控制信号来控制线性电磁阀驱动阻气阀上下移动。
2、 根据权利要求1所述的一种排气噪声电子控制装置，其特征在于所述 的电子控制单元采用MC68HC11E9单片机。
专利摘要实用新型涉及一种发动机排气噪声电子控制装置，属于汽车发动机噪声控制领域。包括可移动的阻气阀(4)、线性电磁阀、节气门位置传感器、转速传感器、电子控制单元；其中节气门位置传感器、转速传感器、传声器的输出端分别与电子控制单元的输入端相连，分别将节气门位置信号、转速信号、误差信号输入电子控制单元，电子控制单元根据节气门位置信号、转速信号确定发动机(1)的工作状态，根据传声器的输出的误差信号对确定噪声的控制结果，输出控制信号来控制线性电磁阀驱动阻气阀上下移动。本实用新型能够有效降低中、低频范围内的由于气流脉动引起的排气噪声；能够将发动机的排气损失控制在尽可能小的范围之内。
文档编号F01N9/00GK201025105SQ20072014885
公开日2008年2月20日 申请日期2007年4月20日 优先权日2007年4月20日
发明者斌 吴, 周大森, 张红光 申请人:北京工业大学