CN105041523B - 一种汽车涡轮增压发动机的泄气阀与高频谐振腔集成结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种解决汽车涡轮增压发动机的增压器泄气噪声的泄气阀与高频谐振腔集成结构，包括高频谐振腔、泄气阀座、增压器高压端流道和增压器低压端流道。与集成式涡轮增压器不同的是，增压器泄气阀与阀座不在增压器本体上，泄气阀座与高频谐振腔集成在一起。此外，增压器高压端流道管径、长度、流道与高频谐振腔的夹角角度及在高频谐振腔上的位置、低压端泄气道管径，长度满足设计要求。该泄气流道外置结构，能有效地解决集成式涡轮增压器工作过程中产生的泄气噪声问题。

Description

一种汽车涡轮增压发动机的泄气阀与高频谐振腔集成结构

技术领域

本发明属于汽车噪声控制技术领域，具体涉及解决汽车涡轮增压器泄气噪声的结构。

背景技术

随着汽油价格的不断抬升，汽车生产厂商在寻求各种不同的方法来改进车辆的燃油经济性。其中的措施之一就是减少发动机体积的同时采用增压技术。增压技术的广泛使用及发动机机舱空间的布置，泄气阀与增压器本体集成在一起的集成式涡轮增压器在汽车发动机上得到了广泛应用，但是其所产生的泄气噪声也越来越突出，且逐渐上升为车内噪声的主要贡献源之一。涡轮增压器的泄气噪声是由泄气阀打开瞬间，高压侧气体往低压侧喷射而产生的流体噪声。

这种泄气噪声的特点是：（1）一种瞬态噪声，一般是在换挡或松油的瞬间出现。（2）一种宽频带噪声，1000-10000Hz都有分布。（3）几乎每辆涡轮增压车型都有泄气声，只是大小和品质各不相同。 因此如何解决涡轮增压器工作过程中产生的泄气声问题，以提高汽车的声品质显得尤为重要。

涡轮增压器的泄气噪声主要通过三条路径对外传播：（1）进气口辐射；（2）空滤器出管壁面辐射；（3）中冷器进管壁面辐射。

目前，从路径解决增压器泄气噪声主要有以下三种方式：

（1）在空滤器进管、出管或中冷器进管上添加高频谐振腔、四分之一波长管、编织管、阻性消声器等消声元件。

（2）提高空滤器出管以及中冷器进管的壁厚或采用隔声效果较好的材料。

（3）加强空滤器出管与空滤器和涡轮增压器之间密封。

目前的增压器集成式泄气方式如图1所示，泄气阀2集成在涡轮增压器本体1上，发生泄气噪声时，由于泄气阀2远离消声元件高频谐振腔3，泄气噪声不能够很好的被高频谐振腔消掉，使得泄气噪声通过上面提到的三条主要路径对外传播。

发明内容

本发明的目的是提供一种涡轮增压发动机的泄气阀与高频谐振腔集成结构，以达到从根本上控制涡轮增压器的泄气噪声，该结构方式能完全控制集成式涡轮增压器工作过程中所产生的泄气声问题，提升汽车NVH性能和品质。

本发明的技术方案如下：

一种涡轮增压发动机的泄气阀与高频谐振腔集成结构，包括安装在涡轮增压器本体与中冷器之间的高频谐振腔。其在高频谐振腔上设置泄气阀座，安装泄气阀，泄气阀座上有两个流道，一个低压端流道，用于与涡轮增压器的空滤器出管连接，一个是高压端流道（3），用于与高频谐振腔连接。可见本发明与集成式涡轮增压器不同的是，增压器泄气阀与阀座不在增压器本体上，泄气阀座与高频谐振腔集成在了一起。为外置式泄气方式，通过集成有泄气阀座的高频谐振腔，泄气噪声被消声元件高频谐振腔第一时间吸收，能有效地解决集成式涡轮增压器工作过程中产生的泄气噪声问题。

通常，作为高频谐振腔，都是采用多腔结构，因此进一步，为了达到有效的消声效果，泄气阀座最好设置在高频谐振腔的最大腔体上。

进一步，为了满足增压器性能设计要求，并达到更好消音效果，对流道在阀座上的布置也有具体要求，通常增压器高压端流道的管径是由泄气阀弹簧封口大小决定，应与其相适应，高压端流道的长度在30mm左右为宜。而增压器低压端流道得管径在20mm左右为宜，长度则以能够满足安装需求为准。

更进一步，高压端流道与高频谐振腔的夹角角度也需要优化设计，最好是高压端流道的轴线与高频谐振腔轴线垂直且相交。

增压器低压端流道与空滤器出管之间通过需要软管连接，这样可以避免大角度转弯，保证所泄气体在管道中流动的通畅性和平顺性。

另外，为了方便装配，泄气阀与高频谐振腔集成式结构应避免与机舱内其他管道或零部件相干涉。

本发明采用的泄气阀与高频谐振腔集成式结构形式，由高速气体紊流而产生的泄气噪声，通过集成在泄气阀座的高频谐振腔，能够被消声元件高频谐振腔有效的消除，可以从根本上解决集成式涡轮增压器的泄气声问题，提高汽车的声品质。另外，该结构紧凑，造型整洁美观。

附图说明

图1集成式泄气方式的增压器及进排气系统结构示意图。

图2泄气阀座集成在高频谐振腔上的平面结构图。

图3 泄气阀与高频谐振腔集成的立体结构图。

图4本泄气阀与高频谐振腔集成结构在增压器发动机上的结构示意图。

图中，1增压器本体，2泄气阀，3高频谐振腔,4中冷器进管,5中冷器，6排气口，7发动机，9节气门，10进气口，11空滤器进管，12空滤器，13空滤器出管，14软管，15低压端流道，16高压端流道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

首先参见图1，是现有的集成式泄气方式的增压器及进排气系统结构，其泄气阀2集成在涡轮增压器本体1上，发生泄气噪声时，泄气阀远离消声元件高频谐振腔3，泄气噪声不能够很好的被高频谐振腔消掉。

为克服以上缺陷，本发明提出泄气阀与高频谐振腔集成结构，参见图2和图3，该集成结构包括安装在涡轮增压器本体1与中冷器5之间的高频谐振腔3，与集成式涡轮增压器不同的是，在高频谐振腔3上设置泄气阀座，安装泄气阀2，即增压器泄气阀与阀座不在增压器本体上，为外置式泄气方式。泄气阀座上有两个流道，一个低压端流道15，用于与涡轮增压器的空滤器出管13连接，一个是高压端流道16，用于与高频谐振腔3连接。本发明泄气阀座与高频谐振腔集成在一起，泄气噪声被消声元件高频谐振腔第一时间吸收，以解决集成式涡轮增压器工作过程中产生的泄气噪声问题。

具体地，泄气阀座是通过在高频谐振腔3的最大腔体上开孔（如高频谐振腔内部分割为四个独立的腔体），与泄气阀座焊接集成在一起。泄气阀座上的高压端流道16的管径由泄气阀弹簧封口大小决定，长度30mm左右，高压端流道16的轴线与高频谐振腔的轴线垂直相交。而低压端流道15的管径20mm左右，长度能够满足增压器低压端流道连接软管14安装需求，满足增压器性能设计要求。

另外，增压器低压端流道连接软管14在空滤器出管13上的接入方向最好尽量接近空滤器出管中的气流方向。这样泄气噪声最小。连接软管14的管径也要能够满足与增压器低压端流道15连接需求、长度满足机舱布置，避免与其他部件干涉，通过参数合理设计，可以有效地控制集成式涡轮增压器的泄气噪声问题，提升汽车NVH性能和品质。

参见图4，在增压发动机中布置本结构，形成外置式泄气方式，当车辆不再需要增压的时候，此时泄气阀阀座上的泄气阀2打开，高压端流道16内的高速高压气体便通过打开的泄气阀，经低压端流道15及连接软管14释放到空滤器出管4内。这样高速气体紊流而产生的泄气噪声，能够被消声元件高频谐振腔有效的消除，从根本上解决集成式涡轮增压器的泄气声问题。

Claims (9)

1.一种涡轮增压发动机的泄气阀与高频谐振腔集成结构，包括安装在涡轮增压器本体与中冷器之间的高频谐振腔（3）；其特征在于，在高频谐振腔（3）上设置泄气阀座，安装泄气阀（2），泄气阀座上有两个流道，一个低压端流道（15），用于与涡轮增压器的空滤器出管连接，一个是高压端流道（16），用于与高频谐振腔（3）连接。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压发动机的泄气阀与高频谐振腔集成结构，其特征在于，所述泄气阀座设置在高频谐振腔（3）的最大腔体上。

3.根据权利要求1所述的涡轮增压发动机的泄气阀与高频谐振腔集成结构，其特征在于，所述高压端流道（16）的管径与泄气阀弹簧封口大小相适应。

4.根据权利要求1所述的涡轮增压发动机的泄气阀与高频谐振腔集成结构，其特征在于，所述高压端流道（16）的长度30mm左右。

5.根据权利要求1所述的涡轮增压发动机的泄气阀与高频谐振腔集成结构，其特征在于，所述低压端流道（15）的管径20mm左右，长度满足安装需求。

6.根据权利要求1所述的涡轮增压发动机的泄气阀与高频谐振腔集成结构，其特征在于，所述高压端流道(16)的轴线与高频谐振腔(3)轴线垂直且相交。

7.根据权利要求1所述的涡轮增压发动机的泄气阀与高频谐振腔集成结构，其特征在于，低压端流道（15）与涡轮增压器的空滤器出管(13)之间通过软管(14)连接。

8.根据权利要求1所述的涡轮增压发动机的泄气阀与高频谐振腔集成结构，其特征在于，所述软管（14）在空滤器出管上的接入方向与空滤器出管中的气流方向接近。

9.一种涡轮增压发动机，包括涡轮增压器、泄气阀和高频谐振腔，其特征在于，其具体有权利要求1-8所述的泄气阀与高频谐振腔集成结构。