CN107355323A - 一种汽车进气噪音吸音装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽车进气噪音吸音装置，包括：空气滤清器、进气管总成、出气管总成；其中，进气管总成包括：连接管，连接管与空气滤清器相连接；吸音管路，吸音管路的一端与连接管相连接；进气口，进气口与吸音管路的另一端相连接；吸音管路为热压成型的阻性消音管路，由可热压成型的多孔吸声材料制成。本发明同现有技术相比，具有结构新颖、简单、实用，使用方便快捷的特点；成本低廉，效率高；通过特殊的吸音材料，结构新颖的设计，可以全频段进行汽车发动机进气消音，所有的降噪手段集成在管路上，从而对模块化，轻量化的设计提供可能。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械技术领域，特别涉及一种汽车进气噪音吸音装置。
背景技术
汽车发动机的进气系统是一个非常复杂的噪声源，包含各种类型的噪声，每种噪声产生的机理也各不相同。因此，对进气系统噪声进行优化首先要明确各个噪声源产生的原因，并确定各个噪声源的贡献量，再有针对性地解决噪声问题。
汽车进气系统噪声从总体上可以分为空气噪声和结构噪声两大类。
空气噪声包括脉动噪声和流体噪声。脉动噪声是由进气门的周期性开、闭而产生的压力起伏变化所形成的。这部分噪声主要影响进气系统低频噪声特性。另外如果进气管的空气柱的固有频率与周期性脉动噪声的主要频率一致时，会产生空气柱的共鸣声。此外由于进气口和前侧板之间可能形成一个共鸣腔，可能产生额外的共鸣噪声。流体噪声是气流以高速流经进气门流通截面，形成涡流，产生的高频噪声。由于进气门流通截面是不断变化的，故这种噪声具有一定宽度的频率分布，主要频率成分在1000Hz以上。此外在节气门体处有时也会产生涡流噪声。
进气系统结构辐射噪声，是由于塑料壳体较小的刚度特性造成的，在内部压力波的激励下，壳体产生振动，外表面推动空气产生波动，从而辐射出噪声。这里所说的内部压力波实际上就是壳体内部的声波。
对于发动机进气噪音的优化主要以三种模式进行控制，即抗性降噪、阻性降噪、抗性加阻性降噪。
对于抗性降噪，目标噪音为中低频时往往需要较大空间进行谐振腔、波长管等消音结构的设计；对于阻性降噪，往往对于频带很宽的高频噪音往往降噪效果不够好；混合动力(没有传统消音器的布局空间)和增压发动机(涡轮增压器带来的宽频段的高频噪音)的推广，传统单一的降噪手段已经很难满足发动机进气噪音优化的需求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种汽车进气噪音吸音装置，包括：空气滤清器、进气管、出气管；其中，进气管包括：
连接管，连接管与空气滤清器相连接；
吸音管路，吸音管路的一端与连接管相连接；
进气口，进气口与吸音管路的另一端相连接；
吸音管路为热压成型的阻性消音管路，由可热压成型的多孔吸声材料制成。
较佳地，吸音管路上分布有若干突起的蜂窝状结构，蜂窝状结构呈多边形的多面体形状。凸起的蜂窝结构C，呈多面体结构，可以是四边体，五边体，六边体甚至是锥体结构。
进一步，吸音管路与连接管、进气口通过卡扣相连接，吸音管路的内径与连接管的外径相适应，吸音管路的外径与进气口的内径相适应。
更进一步，吸音管路的内径根据发动机的额定流量计算所得，设定条件为管路中的流量速度不超过60m/s。
较佳地，吸音管路的水力直径内径为40-150mm。
进一步，长度L根据目标频率采用彼洛夫公式进行计算。
较佳地，其中，吸声系数α0为0.2～0.4。
较佳地，吸音管路的长度为100mm-500mm。
较佳地，吸音管路的壁厚为2-5mm。
进一步，吸音管路由对称的上下两部分组合而成。
本发明的一种热冲压成型的阻性消音管路，以原材料高吸音系数为基础，结合结构新颖的抗性消音器设计，从而降低汽车进气噪音的消音装置。
本发明的技术方案为：一汽车进气系统噪音的吸音装置，包括吸音管路，连接管，其特征是：的吸音管路一端连接进气口，吸音管路的另一端设有出气口，连接管连接吸音管路和空气滤清器，吸音管属于阻性消声器，是利用多孔吸声材料来制作，当声波通过敷设有吸声材料的管道时，声波将激发多孔材料中众多小孔内空气分子的振动，由于阻力和黏滞力的作用，使一部分声能转换为热能耗散掉，从而达到消声目的。阻性消声器的中、高频消声性能较好，而低频效果较差。吸音管路上设有若干个凸起，凸起可以增加吸音管路容重，使之具有宽频带的消声效果。
本发明同现有技术相比，具有结构新颖、简单、实用，使用方便快捷的特点；成本低廉，效率高；通过特殊的吸音材料，结构新颖的设计，可以全频段进行汽车发动机进气消音，所有的降噪手段集成在管路上，从而对模块化，轻量化的设计提供可能。
附图说明
图1为本发明的一个较佳实施例的汽车进气噪音吸音装置的结构示意图；
图2为本发明的一个较佳实施例的汽车进气噪音吸音装置的吸音管路的立体图；
图3为本发明的一个较佳实施例的汽车进气噪音吸音装置的吸音管路的结构示意图；
图4为本发明的一个较佳实施例的汽车进气噪音吸音装置的吸音管路的剖视结构示意图；
图5为本发明的一个较佳实施例的汽车进气噪音吸音装置的结构的局部剖视示意图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的一个较佳实施例，举例证明本发明可以实施，可以向本领域中的技术人员完整介绍本发明，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，其保护范围并非仅限于文中提到的实施例，本文的附图和说明本质上是举例说明而不是限制本发明。在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。
如图1所示，本发明的一个较佳实施例提供了一种汽车进气噪音吸音装置，包括：空气滤清器1、进气管2、出气管3；其中，进气管2包括：连接管21，连接管21与空气滤清器1相连接；吸音管路22，吸音管路22的一端与连接管21相连接；进气口23，进气口23与吸音管路22的另一端相连接；吸音管路22为热压成型的阻性消音管路，由可热压成型的多孔吸声材料制成。
如图2所示，吸音管路22上分布有若干突起的蜂窝状结构4，蜂窝状结构4呈多边形的多面体形状。凸起的蜂窝结构4，呈多面体结构，可以是四边体，五边体，六边体甚至是锥体结构。本实施例中蜂窝结构4是正五面体。
如图4、图5所示，吸音管路22与连接管21、进气口23通过卡扣5相连接，所述吸音管路与所述连接管、所述进气口通过卡扣相连接，所述吸音管路22的外径D3与所述连接管21的第一内径D4相适应，所述吸音管路22的内径D5与所述进气口23的外径D6相适应，同时吸音管路22内径D1＝连接管21第二内径D2，具体结构参照图5；本发明里提到的直径指管路的水力直径，也就是说管路可以是圆管，也可以是方管或其它形状。
如图3所示，吸音管路22的内径根据发动机的额定流量计算所得，设定条件为管路中的流量速度不超过60m/s。吸音管路的内径为40-150mm。长度L根据目标频率采用彼洛夫公式进行计算。
根据以ΔL中心频率为目标，选择合适的吸音材料，从而确定吸音系数根据公式，以及发动机额定流量F，计算所需的吸音管路直径D(管路速度不大于60m/s)，
根据计算吸音管路长度L；为了增加了吸声面的表面积而增大了消声量，吸音管路采用凸起的蜂窝式C结构设计。适当增加吸音管路壁厚T也可以增大消音量。
其中，吸声系数α0为0.2～0.4。
吸音管路的长度为100mm-500mm。吸音管路的壁厚为2-5mm。
如图2所示，吸音管路22由上下两部分组合而成。
由于吸声材料的吸声系数比较容易测得，常借助吸声系数对消声量进行近似计算。计算公式主要有两个：一个是赛宾公式，一个是彼洛夫公式。这两个公式都是在没有气流的条件下，根据声波的管道中的传播，并结合一定的实践推导出来的半经验公式。在低、中频时，计算值与测值符合较好，在高频时，往往计算值高于实测值。
(1)赛宾公式
式中：P—消声器通道断面周长；l—消声器有效长度；S—消声器通道横截面积；α—吸声材料无规入射平均吸声系数。
(2)彼洛夫公式：
式中：P—消声器通道断面周长；l—消声器有效长度；S—消声器通道横截面积；α—和法向吸声系数有关的消声系数，其关系如下：
在阻性消声量的计算中，更多地采用彼洛夫公式。阻性消声器的消声量，首先同吸声材料的声学性能有关，材料的吸声性能越好，消声量就越大。同时还与消声器的尺寸有关，消声量正比于消声器的长度与截面周长，与横截面积成反比。在设计消声器时，选用吸声性能好的多孔材料，要详细计算通道有关几何尺寸。对于同样截面的通道，可因其几何形状的不同，而有不同的P/S值。因此，在确定通道截面的几何形状时，应尽量选择P/S比值较大的几何形状。
3、上限失效频率及其控制
阻性消声器的气流通道截面不宜过大，对于一定截面积的气流通道，当入射声波频率高至一定限度时，相应的声波波长与气流通道宽度(或直径)相比较短，声波将以窄束形式沿通道传播，不与或很少与吸声饰面作用，导致了消声器的消声量明显降低。我们把产生这一现象所对应的频率定义为上限失效频率，也称之为高频失效频率，用fc表示，可以按下式进行计算：
式中：c——声速；D——气流通道平均尺寸。
从上式可以看出，在声速一定条件下，消声器的通道平均尺寸(通道宽度或直径)，决定了它的上限失效频率，在大于fc上的频率范围内，消声器的消声量有明显下降。
在频率高于上限失效频率时，频率越高，消声量下降越高，高于上限失效频率的消声量降低值可以用下式进行估算：
式中：ΔL′——高于上限失效频率的某倍频带的消声量；n——高于上限失效频率的倍频带数；ΔL——上限失效频率处的消声量。
在进行消声器的设计时，对于小流量的细管道，可采用直管式消声器。但当流量较大时，通道面积也较大，相应的上限失效频率较低，导致了调频区域消声效果很差，其结果是消声器总的消声量也不会很高。在这种情况下，要想增加直管式消声器的消声量，只能设法增加吸声饰面的表面积，也就是增大通道截面的周长或者增加消声器的长度。当然，从公式中也可以看出，减少通道的截面积也可以增加消声量，但却会由于流速的增加而引起加大阻力的损失。若要在比较宽的频带范围内获得足够大的消声量，本发明的凸起蜂窝式消声器结构，增加了吸声面的表面积而增大了消声量。
本发明的一种热冲压成型的阻性消音管路，以原材料高吸音系数为基础，结合结构新颖的抗性消音器设计，从而降低汽车进气噪音的消音装置。
本发明的技术方案为：一汽车进气系统噪音的吸音装置，包括吸音管路，连接管，其特征是：的吸音管路一端连接进气口，吸音管路的另一端设有出气口，连接管连接吸音管路和空气滤清器，吸音管属于阻性消声器，是利用多孔吸声材料来制作，当声波通过敷设有吸声材料的管道时，声波将激发多孔材料中众多小孔内空气分子的振动，由于阻力和黏滞力的作用，使一部分声能转换为热能耗散掉，从而达到消声目的。阻性消声器的中、高频消声性能较好，而低频效果较差。吸音管路上设有若干个凸起，凸起可以增加吸音管路容重，使之具有宽频带的消声效果。
本发明同现有技术相比，具有结构新颖、简单、实用，使用方便快捷的特点；成本低廉，效率高；通过特殊的吸音材料，结构新颖的设计，可以全频段进行汽车发动机进气消音，所有的降噪手段集成在管路上，从而对模块化，轻量化的设计提供可能。
以上所述仅是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种汽车进气噪音吸音装置，其特征在于，包括空气滤清器、进气管、出气管；其中，所述进气管包括：
连接管，所述连接管与所述空气滤清器相连接；
吸音管路，所述吸音管路的一端与所述连接管相连接；
进气口，所述进气口与所述吸音管路的另一端相连接；
所述吸音管路为热压成型的阻性消音管路，由可热压成型的多孔吸声材料制成。
2.如权利要求1所述的汽车进气噪音吸音装置，其特征在于，所述吸音管路上分布有若干突起的蜂窝状结构，所述蜂窝状结构呈多边形的多面体形状。
3.如权利要求1所述的汽车进气噪音吸音装置，其特征在于，所述吸音管路与所述连接管、所述进气口通过卡扣相连接，所述吸音管路的外径与所述连接管的第一内径相适应，所述吸音管路的内径与所述进气口的外径相适应，同时吸音管内径＝连接管的第二内径。
4.如权利要求1所述的汽车进气噪音吸音装置，其特征在于，所述吸音管路的内径根据发动机的额定流量计算所得，设定条件为管路中的流量速度不超过60m/s。
5.如权利要求1所述的汽车进气噪音吸音装置，其特征在于，所述吸音管路的内径为40-150mm。
6.如权利要求1所述的汽车进气噪音吸音装置，其特征在于，所述长度L根据目标频率采用彼洛夫公式进行计算。
7.如权利要求6所述的汽车进气噪音吸音装置，其特征在于，其中，吸声系数α0为0.2～0.4。
8.如权利要求1所述的汽车进气噪音吸音装置，其特征在于，吸音管路的长度为100mm-500mm。
9.如权利要求1所述的汽车进气噪音吸音装置，其特征在于，所述吸音管路的壁厚为2-5mm。
10.如权利要求1所述的汽车进气噪音吸音装置，其特征在于，所述吸音管路由对上下两部分组合而成。
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