CN103270261B - 与有源噪声控制系统相结合的排气阀 - Google Patents

与有源噪声控制系统相结合的排气阀 Download PDF

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Abstract

一种车辆排气系统包括限定从发动机至排气口的排气通道的至少一个排气部件。有源噪声衰减部件与排气部件相关联。阀被设置在排气部件内，位于发动机的下游且在有源噪声衰减部件的上游。阀和有源噪声衰减部件彼此配合以对排气系统产生的噪声进行控制。

Description

与有源噪声控制系统相结合的排气阀
相关申请
本申请请求于2010年12月1日提交的美国临时申请No.61/418,502的优先权。
技术领域
本发明总体上讲涉及一种具有有源噪声控制器的车辆排气系统，更具体地说，涉及一种将阀与有源噪声控制系统相结合以进一步降低低频噪声的排气系统。
背景技术
有源噪声控制系统被应用在许多车辆排气系统中，以对排气系统产生的声音水平进行控制。对于低音频、高音量的噪声进行控制和衰减很困难。这种结合需要非常大型的噪声消除驱动器，以便有效地减少或消除该排气声音。不利的是，除了增大了成本和重量之外，这还需要相当大的包装空间(packaging space)。
发明内容
本发明的一方面提供了一种车辆排气系统，包括：
至少一个排气部件，所述至少一个排气部件限定从发动机至排气口的排气通道；
单个有源噪声衰减部件，所述有源噪声衰减部件与所述至少一个排气部件相关联；以及
单个阀，所述阀设置在所述至少一个排气部件内、位于所述发动机的下游以及所述有源噪声衰减部件的上游位置。
本发明的另一方面提供了一种车辆排气系统，包括：
排气管，所述排气管限定排气通道以将排气从发动机引导至排气口；
单个有源噪声衰减部件，所述有源噪声衰减部件与所述排气管相关联；以及
单个阀，所述阀设置在所述排气管内、位于所述发动机的下游以及所述有源噪声衰减部件的上游，其中，所述阀的构造使所述排气系统产生的低频噪声得到衰减，而所述有源噪声衰减部件的构造使所述排气系统产生的高频噪声得到衰减。
本发明的又一方面提供了一种用于对车辆排气系统产生的噪声进行控制的方法，所述方法包括下列步骤：
(a)提供限定从发动机延伸至排气口的排气通道的排气部件；
(b)使单个有源噪声控制系统与所述排气部件相关联；以及
(c)将单个阀设定在所述发动机的下游以及所述有源噪声控制系统的上游，使得所述阀和所述有源噪声控制系统彼此配合以控制所述车辆排气系统产生的噪声。
一种车辆排气系统将排气阀与有源噪声控制部件或系统相结合，对排气系统产生的噪声进行控制。
在一个示例中，车辆排气系统包括限定从发动机至排气口的排气通道的至少一个排气部件。有源噪声衰减部件与排气部件相关联。安置在排气部件内的阀位于发动机的下游及有源噪声衰减部件的上游。
在一个示例中，阀由控制器进行有源控制，以使阀体在打开位置与关闭位置之间移动。
在另一个示例中，阀是被动阀，该阀的打开动作仅由排气气流压力进行控制。
在一个示例中，该有源噪声衰减部件包括扬声器，该扬声器的输出由控制器进行控制。
通过下列描述和附图可更好地理解本发明的这些特征和其它特征，下列说明为简要描述。
附图说明
图1为结合本发明的车辆排气系统示意图。
图2为有源噪声衰减系统的一个示例的示意图。
图3为被动阀组件的示意图。
图4为有源控制阀组件的示意图。
具体实施方式
例如，车辆排气系统10包括排气部件12，该排气部件12限定从发动机16延伸至排气管尾管排气口18的排气通道14。排气部件12包括一个或多个排气管或排气管道，这些排气管或排气管道彼此连接，并且连接至其它排气系统部件以形成排气通道14。
一个有源噪声控制部件或系统20与排气部件12相关联。在一些结构中，一个或更多个可选择排气部件22可安装在排气部件12中、有源噪声控制系统20的上游的位置。此外，或者说可选地，在排气部件12中位于有源噪声控制系统20的下游的位置安置一个或多个排气部件24。这些排气部件22、24可包括例如消声器、共鸣器、转换器等。
一个阀30安置在排气部件12内、位于发动机16的下游、有源噪声控制系统20上游的位置。阀30设置于非支路结构排气管内，使得所有排气在离开出口18之前都必须通过阀30。排气系统部件可以位于也可以不位于发动机16与阀30之间和/或阀30与有源噪声控制系统20之间。阀30与有源噪声控制系统20彼此配合对排气系统10所产生的噪声进行控制。
车辆排气系统10内可使用任何类型的有源噪声控制系统20；然而，该有源噪声控制系统20必须能够提供有源消声和/或声音增强。在图2中所示的一个示例中，有源噪声控制系统20包括扬声器32和控制器34。有源噪声控制系统20可选地包括将排气特征或声音特征传送至控制器34的一个或更多个传感器36和/或传声器38。控制器34随即产生控制信号40，该控制信号40使得扬声器32产生异相声音，该异相声音抵消排气系统产生的已知噪声。
通过将有源噪声控制系统20与位于排气部件12内的阀30相结合，使得有源噪声控制系统20的总尺寸能够被制造得非常紧凑。此外，通过减小该尺寸，可显著地减少有源噪声控制系统20所需的能量。
阀30包括设置在排气管部件12内的一个阀体50。在一个示例中，阀30包括被动阀，该被动阀可在关闭位置(如图3中所示)与打开位置(以虚线示出)之间的多个位置间进行移动，在该关闭位置处，该通道相当大的一部分被阀体50阻塞住。阀体50通常被弹性构件52偏压于关闭位置。阀体50朝向打开位置的运动仅取决于排气气流F施加在阀体50上游面54上的压力。当排气气流F的压力增大到能够克服弹性构件52的偏压力时，阀体50移动到打开位置。在美国专利No.7,628,250中描述了被动阀的一个示例，该专利被转让给本发明的所有者，在此以引用方式并入本申请文件。
在图4中所示的另一示例中，阀30包括有一个源控制阀，该有源控制阀可在打开位置(虚线所示)与关闭位置之间的多个位置间由控制器60移动。有源控制阀包括一个阀体62，该阀体62通过响应控制器60产生的控制信号而移动并且保持于多个位置中。与被动阀相比较，有源控制阀的缺点包括重量和尺寸增加及成本增高。
通过在排气系统10内、有源噪声消除器的上游施加阀30，将充分地减小排气所产生的声音的低频量(low frequency content)。这就将高频噪声的衰减交由有源噪声消除器来处理。由于较低频率的噪声由阀来处理，因此有源噪声控制系统可利用诸如扬声器之类的“驱动器”来消除噪声，此处用的“驱动器”可是较小的、较轻的、较廉价的，与全范围的噪声均由有源噪声控制系统进行处理的结构相比较需要较少的能量。
尽管在此公开了本发明的一个实施方式，但是所属领域技术人员会认识到，对于本发明的一些改型仍处于本发明的范围内。出于该原因，本发明的真正范围和内容应当通过对权利要求的研究来确定。

Claims (31)

1.一种车辆排气系统，包括：
至少一个排气部件，所述至少一个排气部件限定从发动机至排气口的排气通道；
单个有源噪声衰减部件，所述有源噪声衰减部件与所述至少一个排气部件相关联；以及
单个阀，所述阀设置在所述至少一个排气部件内、位于所述发动机的下游以及所述有源噪声衰减部件的上游位置。
2.根据权利要求1所述的车辆排气系统，其中，所述阀包括被动阀。
3.根据权利要求2所述的车辆排气系统，其中，所述被动阀被弹性偏压至关闭位置，其中，所述被动阀朝向打开位置的打开运动仅由排气气流单独控制。
4.根据权利要求1所述的车辆排气系统，其中，所述阀包括响应于控制信号的有源控制阀。
5.根据权利要求1所述的车辆排气系统，其中，所述有源噪声衰减部件包括控制器和扬声器。
6.根据权利要求5所述的车辆排气系统，其中，所述扬声器响应所述控制器产生的控制信号而产生异相噪声以抵消排气系统产生的噪声。
7.根据权利要求1所述的车辆排气系统，包括设置在所述阀上游的消声器。
8.根据权利要求1所述的车辆排气系统，包括设置在所述有源噪声衰 减部件下游的消声器。
9.根据权利要求1所述的车辆排气系统，其中，所述阀用于减少所述排气系统产生的低频噪声，并且所述有源噪声衰减部件用于衰减所述排气系统产生的高频噪声。
10.根据权利要求1所述的车辆排气系统，其中，所述至少一个排气部件包括排气管。
11.根据权利要求10所述的车辆排气系统，其中，所述阀定位在非支路结构中的所述排气管内，并且包括设置在所述阀上游的第一附加排气部件和设置在所述阀下游的第二附加排气部件。
12.根据权利要求1所述的车辆排气系统，其中所述阀是与所述有源噪声衰减部件相关联而衰减噪声的唯一阀。
13.根据权利要求1所述的车辆排气系统，其中至少一个排气部件包括排气管，所述排气管限定上游排气部件和下游排气部件之间的唯一排气路径，以及其中
所述有源噪声衰减部件与所述排气管在所述上游排气部件和所述下游排气部件之间的第一位置处相关联；以及
所述阀设置于所述排气管内，位于非支路结构中所述第一位置处上游的第二位置处，从而使得所有发动机排气首先流过第二位置然后经过第一位置，再进入下游的排气部件。
14.根据权利要求13所述的车辆排气系统，其中所述阀是安装在排气管内，位于上游部件和下游部件之间的唯一阀。
15.根据权利要求13所述的车辆排气系统，其中所述有源噪声衰减部件包括控制器和扬声器，所述扬声器与所述排气管在所述非支路结构中的第一位置处相关联，从而使得所有高频噪声均通过所述扬声器衰减；并且其中所述阀位于所述非支路结构内第一位置处上游的第二位置处，从而使得所有低频噪声均通过所述阀衰减。
16.一种车辆排气系统，包括：
排气管，所述排气管限定排气通道以将排气从发动机引导至排气口；
单个有源噪声衰减部件，所述有源噪声衰减部件与所述排气管相关联；以及
单个阀，所述阀设置在所述排气管内、位于所述发动机的下游以及所述有源噪声衰减部件的上游，其中，所述阀的构造使所述排气系统产生的低频噪声得到衰减，而所述有源噪声衰减部件的构造使所述排气系统产生的高频噪声得到衰减。
17.根据权利要求16所述的车辆排气系统，其中，所述有源噪声衰减部件包括控制器、扬声器、以及将排气特征或声音特征传送至所述控制器的至少一个传感器和/或传声器，其中，所述扬声器响应于所述控制器产生的控制信号而产生异相噪声用以抵消排气系统产生的噪声。
18.根据权利要求17所述的车辆排气系统，其中，所述阀包括响应于控制信号的有源控制阀。
19.根据权利要求17所述的车辆排气系统，其中，所述阀包括被弹性偏压至关闭位置的被动阀，其中，所述被动阀朝向打开位置的打开运动仅由排气气流压力进行控制，并且其中，所述被动阀被设置在非支路结构的所述排出管内，并且所述车辆排气系统包括设置在所述阀上游的第一附加排气部件和设置在所述阀下游的第二附加排气部件。
20.根据权利要求16所述的车辆排气系统，其中所述阀是与所述有源噪声衰减部件相关联而衰减噪声的唯一阀。
21.根据权利要求16所述的车辆排气系统，其中所述排气管限定上游排气部件和下游排气部件之间的唯一排气路径，以及其中
所述有源噪声衰减部件与所述排气管在所述上游排气部件和所述下游排气部件之间的第一位置处相关联；以及
所述阀设置于所述排气管内，位于非支路结构中所述第一位置处上游的第二位置处，从而使得所有发动机排气首先流过第二位置然后经过第一位置，再进入下游的排气部件。
22.根据权利要求21所述的车辆排气系统，其中所述阀是安装在所述排气管内，位于上游部件和下游部件之间的唯一阀。
23.根据权利要求21所述的车辆排气系统，其中所述有源噪声衰减部件包括控制器和扬声器，所述扬声器与所述排气管在所述非支路结构中的第一位置处相关联，从而使得所有高频噪声均通过所述扬声器衰减；并且其中所述阀位于所述非支路结构内第一位置处上游的第二位置处，从而使得所有低频噪声均通过所述阀衰减。
24.一种用于对车辆排气系统产生的噪声进行控制的方法，所述方法包括下列步骤：
(a)提供限定从发动机延伸至排气口的排气通道的排气部件；
(b)使单个有源噪声控制系统与所述排气部件相关联；以及
(c)将单个阀设定在所述发动机的下游以及所述有源噪声控制系统的上游，使得所述阀和所述有源噪声控制系统彼此配合以控制所述车辆排气系统产生的噪声。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述阀被弹性地偏压至关闭 位置，并且所述方法包括仅在响应于足以克服施加至所述阀的偏压力的排气气流压力时使所述阀朝向打开位置移动。
26.根据权利要求24所述的方法，包括对所述阀的有源控制运动。
27.根据权利要求24所述的方法，其中，所述有源噪声控制系统包括至少扬声器和控制器，并且所述方法包括响应于所述控制器产生的控制信号而利用所述扬声器产生异相噪声以抵消排气系统产生的噪声。
28.根据权利要求24所述的方法，包括利用所述阀衰减低频噪声及利用所述有源噪声控制系统衰减高频噪声。
29.根据权利要求24所述的方法，其中所述阀是与所述有源噪声控制系统关联而衰减噪声的唯一阀。
30.根据权利要求24所述的方法，其中所述排气部件包括排气管，所述排气管限定上游排气部件和下游排气部件之间的唯一排气路径，以及其中
步骤(b)包括使所述有源噪声控制系统与所述排气管在所述上游排气部件和所述下游排气部件之间的第一位置处相关联；以及
步骤(c)包括将所述阀设置在所述排气管内，位于非支路结构中所述第一位置处上游的第二位置处，从而使得所有发动机排气首先流过第二位置然后经过第一位置，再进入下游的排气部件。
31.根据权利要求27所述的方法，其中所述排气部件包括排气管，所述排气管限定了非支路结构，其中唯一的排气路径在上游排气部件和下游排气部件之间延伸，并且所述方法包括
将所述扬声器与所述排气管在所述非支路结构中的第一位置处相关联，从而使得所有高频噪声均通过所述扬声器衰减；并且
将所述阀位于所述非支路结构内的第一位置上游的第二位置处，从而使得所有低频噪声均通过所述阀衰减。
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