CN107061076B - 具有分隔颈部的声共振器 - Google Patents

Abstract

一种用于减弱由发动机产生的声波的共振器包括共振器壳体和颈部。所述颈部包括从共振器壳体延伸的外部壳，其在共振器壳体和空气管道之间提供流体连通。所述颈部还包括布置在外部壳中的分割部。所述分割部与外部壳合作，以限定多个不同空气通道，每个空气通道与多个共振腔室的不同共振腔室流体连通。共振器可操作减弱或改变由发动机产生的声波的特征。

Description

具有分隔颈部的声共振器

技术领域

本公开大体上涉及一种声共振器。更具体地，本公开涉及一种减弱由发动机产生的声波的空气进气系统的声共振器。在一个具体应用中，本公开涉及一种具有分隔颈部的声共振器。

背景技术

本节提供了与本公开有关的而未必是现有技术的背景信息。

空气进气系统用于机动车辆中以及其他应用中以将空气从环境输送至发动机用于燃烧。当空气移动通过空气进气系统且进入发动机时，来自发动机的噪音和振动可由形成空气进气系统的通道来输送和放大。为了减小可能特别对应于打开和关闭发动机空气进气阀的空气脉动的体积或振幅以及这些噪音的其它特征，可期望使用共振器，其构造为在与不期望的噪音相关的一个或更多个频率共振和反射声波，从而修改空气进气系统的声音特征。通过此种方式，声波可产生，其减弱或减小由发动机产生的声波。

在一些情形中，可期望提供一种共振器，其有效地响应由发动机产生的一个以上的声波，包括其频率。例如，当发动机在低RPM运行时，可以期望具有低频共振器以有效抑制或者在一些情况下加强由发动机产生的低频声波的振幅。当发动机在高RPM运行时，可以期望具有高频共振器以有效抑制由发动机产生的声波。已知一些频率可能使人类的听力经历更加不愉悦的体验，而其他频率，在一些情况下是低频，可能加强发动机动力的体验和性能。

不同类型的共振器已经用于汽车和相关应用。根据一种已知类型的声共振器，与发动机连通的管可以延伸到空气过滤器箱壳体中。在某些已知的布置中，源于清洁侧管道上的独立端口的多个颈部可以终止于共振器壳体中的相应腔室。由发动机产生的声音也可以通过调节管的颈部区域减弱。

尽管已知的共振器大体上被证明对于其预期目的是可接受的，但相关领域中的继续需要仍然存在。在此方面，包装考虑可能限制声音减弱的常规方式的应用。

发明内容

本节提供本公开的总体概述，且不是其全部范围或所有其特征的详尽公开。

根据一个特定方面，本公开提供了用于减弱由发动机产生的声波的共振器。所述共振器包括共振器壳体和颈部。所述颈部包括从共振器壳体延伸的外部壳，其在共振器壳体和空气管道之间提供流体连通。所述颈部还包括布置在外部壳中的分割部。所述分割部与外部壳合作，以限定多个不同空气通道，每个空气通道与多个共振腔室的不同共振腔室流体连通。共振器可操作通过将由共振器反射的声波重叠到由发动机产生的声波上来减弱或修改声波的声音特征。

根据另一个特定方面，本公开提供了用于减弱由发动机产生的声波的空气进气系统。空气进气系统可以包括空气管道、共振器和公共颈部。共振器壳体包括多个共振腔室。公共颈部限定在空气管道和多个共振腔室之间的对应多个不同空气通道。

根据又一个特定方面，本公开提供了减弱由发动机产生的声波的方法。方法可以包括提供与空气管道流体连通的共振器，用于将进气空气源运送至发动机。共振器可以具有多个共振腔室。所述方法可以额外包括将共振器的公共颈部分隔，从而限定在空气管道和多个共振腔室之间的对应多个不同空气通道，并使用多个不同空气通道的第一空气通道和多个共振腔室的第一工作腔室来减弱由发动机产生的具有第一主导频率的声波。所述方法还可以包括使用多个不同空气通道的第二空气通道和多个共振腔室的第二工作腔室来减弱由发动机产生的具有第二主导频率的声波。

其它应用领域将从本文提供的描述中变得清楚。本发明内容中的描述和特定实例仅旨在用于图示的目的，且不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文所描述的附图仅用于选择的实施例而非所有可能的实施方式的说明目的，且不旨在限制本公开的范围。

图1是根据本公开的教导的包括共振器的空气进气系统的简化视图，空气进气系统示出为与进气空气源和车辆发动机操作地关联。

图2是根据本教导的共振器的透视图。

图3是根据本教导的共振器的分解视图。

图4是通过图1的空气进气系统的部分选取的横截面视图。

图5是通过根据本教导的共振器的颈部选取的横截面视图。

对应的附图标记贯穿附图的多个视图指示对应部分。

具体实施方式

现在将参照附图更完整地描述示例实施例。

首先参考图1，根据本教导构造的共振器以附图标记10示出并标出。共振器10示出为操作地包含于空气进气系统12。空气进气系统12可以用于输送和过滤来自环境和发动机13或使用空气流的其他装置的空气，以及环境和发动机13或使用空气流的其他装置之间的空气。如下文将更加详细描述的，共振器10可以用于减弱由发动机13产生的声波。仅通过示例，共振器10可以用于抑制、转移由发动机13或其他噪音产生设备产生的声波的频率，或者在某些情况下抵消或以其他方式调节发动机13或其他噪音产生设备产生的声波。

在处理本教导的共振器10的细节和操作之前，需要保证对空气进气系统12的其他元件的简单理解。在如本发明所考虑的范围内，这些其他元件的构造和操作将被理解为常规的程度，除非在本文中另有描述。

如图1所示，空气进气系统12可以大体上包括空气过滤器壳体14、空气过滤器壳体14中的空气过滤器16、共振器10和导管或管道18。来自环境的空气可以大体上通过穿过空气过滤器16和管道18来穿过空气进气系统12行进至发动机13。当空气穿过空气过滤器壳体14时，空气由空气过滤器16过滤。当空气从空气过滤器壳体14穿过管道18至发动机13时，空气经过通向共振器10的输入端口20。

在示出的实施例中，发动机13可以是用于机动车辆（未示出）的内燃发动机。可以理解的是，本教导不限于此示例性使用。相反，本教导可以容易地适用于其他应用，包括但不限于与其他燃烧发动机（例如用于发电站等的静止发动机）一起使用。

空气过滤器壳体14可以限定共振腔室22并可以包括与环境（例如，进气空气源）流体连通的入口24和与管道18流体连通的出口26。过滤器16可以布置在入口24和出口26之间。当空气从环境穿过壳体14行进至管道18时，过滤器16可以常规地过滤或清洁空气。管道18包括第一端部28和第二端部30。第一端部28可以与壳体14的出口26连通，并因此与空气过滤器壳体14的共振腔室22连通。管道20的第二端部30可以以本领域中公知的任何方式与发动机13流体连通地固定。

继续参考图1并此外参考图2到5，将进一步描述本公开的共振器10。如所示，共振器10将被理解为Helmholtz型共振器。就此而言，通过管道18的空气经过通向共振器10的输入端口20。

共振器10可以大体上包括共振器壳体32和颈部34。共振器壳体32可以由塑料注射模制或者由任何其他合适的材料形成。在所示的实施例中，壳体32示出为包括第一壳部分或下部壳部分32A和第二壳部分或上部壳部分32B。第一和第二壳部分32A和32B可以以任何合适的方式互相焊接或以其他方式互相固定。在可替代实施例中，壳体32可以在本教导的范围内由更多或更少数目的部分构成。壳体32可以一体成型以包括颈部34的外部部分或外部壳36。

壳体32可以限定多个不同的共振腔室。在所示实施例中，壳体32可以包括第一、第二和第三共振腔室38A、38B和38C。可以理解的是，壳体32在本教导的范围内可以包括更多或更少数目的共振腔室38A、38B和38C。在所示的实施例中，第一共振腔室38A具有第一体积，所述第一体积大于第二腔室38B的第二体积。第二体积可以大于第三腔室38C的第三体积。

壳体32的共振腔室38A-C可以由第一和第二壳部分32A和32B合作地限定。就此而言，可以形成第一和第二壳部分32A和32B以包括内部搁板。图3和4示出了第一壳部分32A的搁板。可以理解的是，形成第二壳部分32B以包括相似的搁板。如示出的，第一搁板40A可以将第一腔室38A从第二腔室38B分离，第二搁板40B可以将第一腔室38A从第三腔室38C分离。

颈部34的外部部分36形状上可以是管状的，且可以用夹具或通过焊接结合到导管18。在所示的实施例中，外部部分36包括由第一壳部分32A限定的远端部分36A（例如，靠近导管18）和由第一和第二壳部分32A和32B合作限定的近端部分36B。远端部分36A可以是管状的。近端部分36B可以是部分管状的。

颈部34还可以包括内部分割部44。如下文将更加充分理解的，分割部44可以与外部壳部分36合作，以限定在空气管道和多个共振腔室之间的对应多个不同空气通道。分割部44可以包括限定内部的管46。管46的内部可以限定与壳体32的第一共振腔室38A流体连通的第一空气通道48A。就此而言，管46可以延伸到第一共振腔室38A中并可以在其端部50处开口。

分割部44还可以包括第一和第二径向延伸凸缘52A和52B。第一和第二径向延伸凸缘52A和52B可以与管46和颈部34的外部壳36合作，以限定第二和第三空气通道48B和48C。第二和第三空气通道48B和48C在管46和外部壳36之间径向布置。

第二空气通道48B从导管18延伸至第二共振腔室38B。分割部44还包括与搁板40A合作以封闭第二空气通道48B的端部的第一径向延伸边缘54A。外部壳36限定延伸到第二共振腔室38B中的第一径向延伸通道开口56A。分割部44仍然还包括与搁板40B合作以封闭第三空气通道48C的端部的第二径向延伸边缘54B。外部壳36限定延伸到第三共振腔室38C中的第二径向延伸开口56B。管46可以包括可以有利地在一个或更多个径向延伸凸缘52A和52B上形成的一个或更多个定位销或突起61A、61B。定位销或突起61A、61B接合到在颈部34的轴向端部中形成的对应沟槽62A、62B中，因此在颈部34的内部轴向固定管46的位置，同时还在颈部34的内部旋转固定管46的旋转位置。

现在将更加详细地描述包括本教导的共振器10的空气进气系统12的操作。发动机13将产生各种频率的声波。例如，主导频率可以对应于换挡之前的峰值转每分。在发动机13的操作期间，空气沿着管道18在第一方向A（见图1）行进。来自发动机13噪音的声波沿着管道20在相反方向B行进。

本教导的共振器10特别适用于减弱三个不同频率。这些不同频率可以通过调节共振器10的尺寸来调节。进一步解释，尺寸（例如外部壳36的内部直径、管44的内部直径、空气通道48A-48C的长度和共振腔室38A-38C的体积）可以适用于减弱第一、第二和第三频率峰值。

因此，本教导提供使用来自清洁侧管道18的单个端口20的共振器设计，所述端口分隔成通向共振器壳体32中的对应体积38A-38C的多个单独尺寸的空气通道48A-48C。通过本教导，可以消除多个端口以减少包装约束和工具问题。尽管本教导特别适用于空气进气系统12，可以理解的是，共振器10也可以用于排放系统。

在提供的示例实施例中，最好如图5和4所示，其应用公开的创造性构思，内部分割部44可以是管状的并径向地布置在管状颈部34的外部壳的内部中。有利地，内部分割部44可以径向围绕并限定在内部分割部44内部中的多个不同空气通道的第一空气通道48A。第一空气通道48A在内部分割部的第一端部处开口，以与空气管道18流体连通。第一空气通道可以在内部分割部44的相对的第二端部50（图4）处开口，进入多个共振腔室（例如：38A、38B、38C）中的第一共振腔室38A。多个不同空气通道48A、48B、48C中的第二空气通道48B径向布置在内部分割部44的外部表面和管状颈部34的内部表面之间。第二空气通道在第一端部处开口，以与空气管道18连通。第二空气通道在共振器壳体10中开口，进入多个共振腔室38A、38B、38C中的第二共振腔室38B。

以上描述不旨在穷尽或限制本公开。特定实施例的独立元件或特征大体上不限于特定实施例，而是在适用情况下可互换，且可用于选择的实施例，即使未被明确示出或描述。其还可以多种方式改变。所述变化不被认作是偏离本公开，且所有此修改旨在包括在本公开的范围内。

提供示例实施例从而本公开将是完全的，且将范围完全传达给本领域的技术人员。阐明了许多特定细节，例如，特定部件、装置和方法的示例，以提供本公开实施例的完全理解。本领域的技术人员将清楚的是，不需要实施特定细节，示例实施例可实施为许多不同形式，且都不应当看作是限制本公开的范围。在一些示例实施例中，并未详细描述公知的过程、公知的装置结构和公知的技术。

当元件或层被称为在另一个元件或层"上"、"接合"、"连接"或"联接"到另一个元件或层时，其可直接在所述其它元件或层上、接合、连接或联接所述其它元件或层，或可存在介入的元件或层。相反，当元件被称为"直接在另一元件或层上"、"直接地接合"、"直接地连接"或"直接地联接"到另一元件或层时，可不存在介入的元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应当以类似的方式理解(例如，"之间"对"直接在之间"，"相邻"对"直接地相邻"等)。如本文使用的，用语"和/或"包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。

尽管用语第一、第二、第三等可在本文中用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应由这些用语限制。这些用语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开。用语如"第一"、"第二"和其它数字用语在本文使用时并不表示序列或顺序，除非由上下文清楚指出。因此，下文所述的第一元件、部件、区域、层或部分可称为第二元件、部件、区域、层或部分，而并未脱离示例实施例的教导。

空间相关用语，例如"内部"、"外部"、"下面"、"下方"、"下部"、"上方"、"上部"等可在本文用来便于描述，以描述一个元件或特征与附图中所示的另一元件或特征的关系。空间相关用语可旨在包含附图中绘出的定向之外的在使用或操作中的装置的不同定向。例如，如果附图中的装置翻转，则描述为在其它元件或特征"下方"或"下面"的元件将于是定向为在其它元件或特征"上方"。因此，示例性用语"下方"可包含上方和下方定向两者。装置可另外定向(旋转90度或以其它定向)，且本文使用的空间相关描述要相应地理解。

Claims (15)

1.一种用于减弱由发动机（13）产生的声波的共振器（10），所述共振器（10）包括：

共振器壳体（32），在所述共振器壳体（32）的内部中包括多个共振腔室（38A、38B、38C）；和

管状颈部（34），具有径向围绕在外部壳的内部中的多个不同空气通道的外部壳（36），所述管状颈部从共振器壳体（32）向外延伸到第一端部，用于在共振器壳体（32）和空气管道（18）之间提供流体连通，所述管状颈部（34）还包括径向布置在外部壳（36）的内部中的管状分割部（44），所述管状分割部（44）与外部壳（36）合作，以限定在所述外部壳的所述第一端部到所述多个共振腔室（38A、38B、38C）中的相应一个之间延伸的多个不同空气通道（48A、48B、48C），每个空气通道与多个共振腔室的不同共振腔室（38A、38B、38C）流体连通，

其中，共振器（10）可操作减弱由发动机（13）产生的声波，

其中，所述管状分割部（44）径向围绕并限定在所述管状分割部（44）的内部中的多个不同空气通道的第一空气通道（48），所述第一空气通道（48）在所述管状分割部的第一端部处开口，以与所述空气管道（18）连通，所述第一空气通道（48）在所述管状分割部（44）的相对的第二端部（50）处开口，进入所述多个共振腔室（38A、38B、38C）中的第一共振腔室（38A），

其中，多个不同空气通道中的第二空气通道（48B）径向布置在所述管状分割部（44）的外部表面和所述管状颈部（34）的内部表面之间，所述第二空气通道在第一端部处开口，以与所述空气管道连通，所述第二空气通道（48B）在所述共振器壳体（32）中开口，进入所述多个共振腔室中的第二共振腔室。

2.如权利要求1所述的共振器（10），其中，共振器（10）适用于减弱由发动机（13）产生的具有至少两个不想要的频率的声波。

3.如权利要求1所述的共振器（10），其中，共振器（10）适用于减弱由发动机（13）产生的具有三个不想要的频率的声波。

4.如权利要求1所述的共振器（10），其中，颈部（34）的分隔外部壳（36）是管状的。

5.如权利要求4所述的共振器（10），其中，分割部（44）包括相对于颈部（34）的管状外部壳（36）同心定位的管（46）。

6.如权利要求5所述的共振器（10），其中，分割部（44）的管（46）的内侧限定与多个共振腔室的第一共振腔室（38A）流体连通的第一空气通道（48A）。

7.如权利要求1所述的共振器（10），其中，分割部（44）包括通过颈部（34）的壳（36）的管（46），管（36）的内部限定与多个共振腔室的第一共振腔室（38A）流体连通的第一空气通道（48A）。

8.如权利要求7所述的共振器（10），其中，至少第二空气通道（48B）在分割部（44）的管（46）和颈部（34）的壳（36）之间限定，第二空气通道（48B）与多个共振腔室的第二共振腔室（38B）流体连通。

9.如权利要求1所述的共振器（10），其中，分割部（44）是管状分割部（46）并且还包括第一（52A）和第二（52B）径向延伸凸缘，第一（52A）和第二（52B）径向延伸凸缘中的每个从管状分割部（46）的外部表面径向向外延伸到管状颈部（36）的内部表面，将管状分割部（46）的外部表面和管状颈部（36）的内部表面之间的径向空间分隔为第二空气通道（48B）。

10.如权利要求9所述的共振器（10），其中，第一（52A）和第二（52B）径向延伸凸缘将管状分割部（46）的外部表面和管状颈部（36）的内部表面之间的径向空间分隔为从第一（48A）和第二（48B）空气通道分开的第三空气通道（48C），第三空气通道（48C）在共振器壳体（32）中开口，进入多个共振腔室中的第三共振腔室（38C）。

11.一种用于减弱由发动机（13）产生的声波的空气进气系统（12），所述空气进气系统（12）包括：

用于将进气空气源输送到发动机（13）的空气管道（18）；

根据权利要求1、9、10中任一项所述的共振器（10），

其中，颈部（36）限定连接空气管道（18）和多个共振腔室（38A、38B、38C）中的相应共振腔室的对应多个不同空气通道（48A、48B、48C），颈部（36）径向围绕在颈部（36）内部中的多个不同空气通道（48A、48B、48C）。

12.如权利要求11所述的空气进气系统（12），其中，第一空气通道（48A）具有第一长度，第二空气通道（48B）具有第二长度，第三空气通道（48C）具有第三长度，第一长度大于或等于第二长度，第二长度大于或等于第三长度。

13.如权利要求11所述的空气进气系统，其中，第一腔室（38A）具有第一体积，第二腔室（38B）具有第二体积，第三腔室（38C）具有第三体积，第一体积大于或等于第二体积，第二体积大于或等于第三体积。

14.一种减弱由发动机（13）产生的声波的方法，所述方法包括：

-提供与用于将进气空气源输送到发动机（13）的空气管道（18）流体连通的共振器（10），共振器（10）具有多个共振腔室（38A、38B、38C）；

-分隔共振器（10）的公共颈部（34），以在空气管道（18）和多个共振腔室（48A、48B、48C）之间限定对应多个不同空气通道（48A、48B、48C）；

-用多个不同空气通道中的第一空气通道（48A）和多个共振腔室中的第一共振腔室（38A）减弱由发动机（13）产生的具有第一不想要的或主导频率的声波；和

-用多个不同空气通道中的第二空气通道（48B）和多个共振腔室中的第二共振腔室（38B）减弱由发动机（13）产生的具有第二不想要的或主导频率的声波。

15.如权利要求14所述的方法，还包括：

用多个不同空气通道中的第三空气通道（48C）和多个共振腔室中的第三共振腔室（38C）减弱由发动机（13）产生的具有第三不想要的或主导频率的声波。

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