一种用于进气系统的排气声品质调节装置及匹配方法
【专利摘要】本发明公开了一种排气声品质调节装置及匹配方法，其中排气声品质调节装置设置在汽车发动机的进气系统中，所述进气系统包括用于对进入汽车发动机的空气进行过滤的空气滤清器，所述排气声品质调节装置包括通过阀门连接在所述空气滤清器与所述汽车发动机之间的用于对排气噪声进行声品质调节的发声鼓、连接在所述发声鼓上的第一导管，所述第一导管至少与所述汽车发动机的排气系统的排气口连通。该排气声品质调节装置以进气净端气流作为动力输入源，直接反馈进气气流信号对排气声品质及车内噪声进行声品质调节，无需其他的动力源及信号反馈装置，具有较强的成本和可靠耐久优势。
【专利说明】一种用于进气系统的排气声品质调节装置及匹配方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及声学技术领域，具体涉及一种用于进气系统的排气声品质调节装置及匹配方法。
[0003]
【背景技术】
[0004]众所周知，汽车的主要噪声来源于发动机，而发动机的主要噪声又是排气噪声，它往往比发动机其他噪声要高出10_15dB(A)左右，可见降低汽车噪声和改进汽车声音品质的一个重要途径就是如何控制排气噪声的排放。同时排气系统作为现代动力车辆内燃机的一个重要组成，其性能不仅决定着污染物及气动噪声的排放量，对发动机的压力损失也有非常大的影响，因此如何对排气系统进行有效的设计，使其与发动机进行合理匹配，就成为现代汽车节能与净化的关键技术之一。目前传统排气声学匹配的流程见图1。
[0005]从图1可见，传统排气匹配开发主要根据客户要求，对怠速及加速总声压级噪声和阶次噪声进行把控，不能有明显异响及车内噪声产生明显影响，但很少考虑整车及排气声品质冋题。
[0006]传统排气匹配开发的目的是排气噪声越低越好，最好排气噪声对车内不要产生影响。而声品质定义为听觉事件对个人各方面需求的满足程度，希望声音比较悦耳的同时，还能反馈发动机的动力性能及整车品牌定位。而实际上车内外声品质主观评价分数与其噪声幅值大小不存在明显正相关，而与中频噪声组成及其所占比重密切相关。
[0007]
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的问题，提供一种用于进气系统的排气声品质调节装置，对汽车发动机的排气噪声进行特征声品质调节。
[0009]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种用于进气系统的排气声品质调节装置，设置在汽车发动机的进气系统中，所述进气系统包括用于对进入汽车发动机的空气进行过滤的空气滤清器，所述排气声品质调节装置包括通过阀门连接在所述空气滤清器与所述汽车发动机之间的用于对排气噪声进行声品质调节的发声鼓、连接在所述发声鼓上的第一导管，所述第一导管至少与所述汽车发动机的排气系统的排气口连通。
[0010]优选地，所述发声鼓包括具有中空腔体的壳体，所述壳体上具有进气口和出气口，所述阀门连接在所述进气口处，所述第一导管连接在所述出气口处，所述发声鼓还包括位于所述中空腔体内且靠近所述进气口设置的第一共振模、位于所述中空腔体内且靠近所述出气口设置的第二共振模、位于所述第一共振模和所述第二共振模之间的共振腔，所述第一共振模、所述共振腔及所述第二共振模的固有频率相同。
[0011]进一步地，所述发声鼓还包括固定设置在所述壳体内的套筒，所述第一共振模和所述第二共振模均设置在所述套筒上。
[0012]进一步地，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]优选地，所述进气系统包括与汽车发动机连接的进气歧管，所述空气滤清器与所述进气歧管通过前管连通，所述排气声品质调节装置还包括第二导管，所述第二导管连接在所述前管上，并与所述阀门连通。
[0014]进一步地，所述第二导管采用三通管。
[0015]优选地，所述阀门为气动真空阀、手动阀、自动控制阀中的一种。
[0016]优选地，所述第一导管通向汽车车厢内部，或者所述第一导管通向汽车车厢外部。
[0017]本发明还提供一种排气声品质的匹配方法，采用如上述任一项所述的用于进气系统的排气声品质调节装置，所述匹配方法为:
(1)根据竞品车型设定排气目标及声品质目标；
(2)根据排气目标和声品质目标进行特征分析，确认排气系统协调音声学特征；
(3)根据协调音声学特性调节所述发声鼓的固有频率；
(4)对排气声品质调节装置进行台架测试验证及主观评价，根据主观评价结果对所述发声鼓的共振频率进行再次优化；
(5)在实车上对排气声品质调节装置进行主观评价验证及优化。
[0018]由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:本发明的排气声品质调节装置结构简单，设置在汽车发动机的进气系统中，且以净端气流作为动力输入源，直接反馈进气气流信号对排气声品质及车内噪声进行声品质调节，无需其他的动力源及信号反馈装置，具有较强的成本和可靠耐久优势。
[0019]
【附图说明】
[0020]附图1为传统排气声学匹配的流程图；
附图2为本发明的用于进气系统的排气声品质调节装置的结构示意图；
附图3为本发明的发声鼓的结构示意图(放大图)。
[0021]其中:1、第二导管;2、阀门；3、发声鼓;4、第一导管；100、汽车发动机;200、进气系统;201、进气歧管;202、前管;203、空气滤清器;204、尾管;205、消声器;300、排气系统;301、排气口。
[0022]
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
[0024]如图2所示，汽车发动机100的进气系统200—般包括依次顺序连接的进气歧管201、与进气歧管201通过前管202相连通的空气滤清器203、连接在空气滤清器203上的尾管204，为降低汽车发动机100的进气噪声，还可以在尾管204上设置消声器205。本发明的排气声品质调节装置设置在汽车发动机100的进气系统200中，且沿进气方向位于空气滤清器203之后。
[0025]该排气声品质调节装置包括依次顺序连接的第二导管1、阀门2、发声鼓3和第一导管4。
[0026]第二导管I采用三通管，其两个通道分别与前管202连通，另外一个通道与阀门2连通。
[0027]阀门2用于控制排气声品质调节装置的启闭，当需要对汽车发动机100的排气噪声进行特征声品质调节时，就打开阀门2 ；当不需要对汽车发动机100的排气进行特征声品质调节时，就关闭阀门2 ο阀门2可采用气动真空阀，或者手动阀，或者自动控制阀，把控制阀门2启闭动作的控制开关安装在驾驶室内，驾驶员可通过开关按钮直接对阀门2的启闭进行控制。
[0028]如图3所示，发声鼓3包括具有中空腔体的壳体31，壳体31上设有进气口32和出气口 33，阀门2连接在进气口 32处，第一导管4连接在出气口 33处，发声鼓3还包括位于中空腔体内且靠近进气口 32设置的第一共振模34、位于中空腔体内且靠近出气口 33设置的第二共振模35、位于第一共振模34和第二共振模35之间的共振腔36，第一共振模34、共振腔36及第二共振模35的固有频率相同，且第一共振模34、共振腔36及第二共振模35的固有频率均可以调节，从而可达到不同效果的特征声品质。
[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，只要固有频率满足要求即可。
[0030]为方便将第一共振模34和第二共振模35固定设置在壳体31的中空腔体内，该发声鼓还包括套筒37，第一共振模34和第二共振模35分别设置在套筒37的两端部，套筒37固定设置在壳体31的中空腔体内。
[0031]当进气气流通过阀门2导入发生鼓3后，第一共振模34在气流的作用下产生振动，由于共振腔36的固有频率与第一共振模34的固有频率相同，第一共振模34与共振腔36二者发生共振，通过共振作用进而使共振腔36内气体振动增大。由于第二共振模35与共振腔36的固有频率也相同，使共振腔36内的气体进一步与第二共振模35发生共振，放大了共鸣声。
[0032]第一导管4至少需与汽车发动机100的排气系统300的排气口301相连通，以对汽车发动机100的排气系统所产生的排气噪声进行特征声品质调节，同时第一导管4还可以连通到汽车的车厢内部，对车厢内部的噪声进行特征声品质调节，或者将第一导管4连通到汽车的车厢外部，对车厢外部的噪声进行特征声品质调节。
[0033]由于车内外声品质主观评价分数与其噪声幅值大小不存在明显正相关，而与中频噪声组成及其所占比重密切相关。同时由于排气温度较高，气体腐蚀性较强，本发明利用进气气流作为动力输入源，提供一种排气声品质调节装置，用于产生一种额外的中频段协调音来优化尾口及车内噪声的声品质特性。其具体匹配方法如下:
(1)主机厂根据竞品车型设定排气目标及声品质目标；
(2)客户根据排气目标和声品质目标进行特征分析，确认排气系统协调音声学特征；
(3)客户根据协调音声学特性调节第一共振模、第二共振模、共振腔的固有频率；
(4)对排气声品质调节装置进行台架测试验证及主观评价，根据主观评价结果对第一共振模、第二共振模、共振腔的共振频率进行再次优化；
(5)在实车上对排气声品质调节装置进行主观评价验证及优化。
[0034]本发明的排气声品质调节装置结构简单，通过该排气声品质调节装置的设置不仅可对汽车发动机的排气噪声进行特征声品质调节，同时还可以对汽车车厢内部或者外部的噪声进行特征声品质调节；由于汽车发动机的排气温度较高(加速工况可达800°C)，且气流所含的灰尘颗粒及腐蚀性较强，而汽车发动机的进气温度通常在50°C以下，气体几乎不含灰尘及腐蚀性，本发明的排气声品质调节装置以进气净端气流作为动力输入源，直接反馈进气气流信号对排气声品质及车内噪声进行声品质调节，无需其他的动力源及信号反馈装置，具有较强的成本和可靠耐久优势。
[0035]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于进气系统的排气声品质调节装置，设置在汽车发动机的进气系统中，所述进气系统包括用于对进入汽车发动机的空气进行过滤的空气滤清器，其特征在于:所述排气声品质调节装置包括通过阀门连接在所述空气滤清器与所述汽车发动机之间的用于对排气噪声进行声品质调节的发声鼓、连接在所述发声鼓上的第一导管，所述第一导管至少与所述汽车发动机的排气系统的排气口连通。2.根据权利要求1所述的用于进气系统的排气声品质调节装置，其特征在于:所述发声鼓包括具有中空腔体的壳体，所述壳体上具有进气口和出气口，所述阀门连接在所述进气口处，所述第一导管连接在所述出气口处，所述发声鼓还包括位于所述中空腔体内且靠近所述进气口设置的第一共振模、位于所述中空腔体内且靠近所述出气口设置的第二共振模、位于所述第一共振模和所述第二共振模之间的共振腔，所述第一共振模、所述共振腔及所述第二共振模的固有频率相同。3.根据权利要求2所述的用于进气系统的排气声品质调节装置，其特征在于:所述发声鼓还包括固定设置在所述壳体内的套筒，所述第一共振模和所述第二共振模均设置在所述套筒上。4.根据权利要求2所述的用于进气系统的排气声品质调节装置，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.根据权利要求1所述的用于进气系统的排气声品质调节装置，其特征在于:所述进气系统包括与汽车发动机连接的进气歧管，所述空气滤清器与所述进气歧管通过前管连通，所述排气声品质调节装置还包括第二导管，所述第二导管连接在所述前管上，并与所述阀门连通。6.根据权利要求5所述的用于进气系统的排气声品质调节装置，其特征在于:所述第二导管采用三通管。7.根据权利要求1所述的用于进气系统的排气声品质调节装置，其特征在于:所述阀门为气动真空阀、手动阀、自动控制阀中的一种。8.根据权利要求1所述的排气声品质调节装置，其特征在于:所述第一导管通向汽车车厢内部，或者所述第一导管通向汽车车厢外部。9.一种排气声品质的匹配方法，其特征在于:采用如权利要求1?8中任一项所述的用于进气系统的排气声品质调节装置，所述匹配方法为: (1)根据竞品车型设定排气目标及声品质目标； (2)根据排气目标和声品质目标进行特征分析，确认排气系统协调音声学特征； (3)根据协调音声学特性调节所述发声鼓的固有频率； (4)对排气声品质调节装置进行台架测试验证及主观评价，根据主观评价结果对所述发声鼓的共振频率进行再次优化； (5 )在实车上对排气声品质调节装置进行主观评价验证及优化。
【文档编号】F02M35/16GK106014721SQ201610550802
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月14日
【发明人】柳仲达, 郑四发, 董辉, 张晶
【申请人】清华大学苏州汽车研究院（相城）, 华环（苏州）汽车科技有限公司