CN108386250A - 用于车辆消声装置的驻波管采集消声谐振工作方法 - Google Patents

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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/02—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using resonance

Abstract

本发明提出了一种用于车辆消声装置的驻波管采集消声谐振工作方法，包括S1，尾气气流从进气管进入第二腔室后第一驻波管采集进气管的声波信号，将进气管的声波信号的参考值发送到单片机，S2，单片机接收到第一驻波管、第二驻波管和第三驻波管的声波信号后，对每个驻波管的信号进行分析计算，S3，在消声装置中安装温度传感器对内部气流温度进行实时采集，将采集的温度数据传送到单片机，单片机通过无线传输模块连接智能终端，智能终端获取消声装置的尾气温度数据以及第一驻波管、第二驻波管和第三驻波管的采样数据，通过智能终端对数据进行实时展示。

Description

用于车辆消声装置的驻波管采集消声谐振工作方法
技术领域
本发明涉及一种消声器，特别涉及用于车辆消声装置的驻波管采集消声谐振工作方法。
背景技术
汽车消声器是汽车常用的组成部件，有利于降低汽车行驶过程中的噪声污染。轿车上的后消声器具有从前往后依次设置的进气管、筒体和排气管，后消声器的筒体一般由前后两个腔室组成，筒体的前端面为从后向前逐渐变小的锥形面，筒体的后端面为从前往后逐渐变小的锥形面，这样筒体的前后两端受到压缩，降低了两个腔室的容积，进而会影响消声器的降噪效果。同时，现有的消声器没有完全针对80HZ波频段进行消声处理的结构，而80HZ附近的波频段恰恰是轿车整车的噪音主要集中点，所以轿车经消声器降噪后仍有较大的噪音。但是消声器管道中的声音并不能准确采集，也无法准确的根据声音大小进行抵消减弱，这就亟需本领域技术人员解决相应的技术问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于车辆消声装置的驻波管采集消声谐振工作方法。
本发明技术方案如下：一种用于车辆消声装置的驻波管采集消声谐振工作方法，包括从前往后依次设置的进气管、筒体和排气管，所述筒体的前端由前盖封口，后端由后盖封口，其特征是：所述筒体的内部由前隔板和后隔板分隔成三个腔室，从前往后依次为第一腔室、第二腔室和第三腔室，第一腔室的容积基本等于第二腔室的容积，第三腔室的容积是第一腔室容积的3-4倍，在第一腔室的内环壁上设置有一圈消声材料；所述进气管的后端由前往后穿过前盖及前隔板，并伸入到第二腔室中，进气管的后端部靠近后隔板，该进气管位于第一腔室及第二腔室的管身上均开有流通网孔；所述排气管的前端由后往前穿过后盖及后隔板，并伸入到第二腔室中，排气管的前端部靠近前隔板，该排气管位于第二腔室的管身上开有流通网孔；在所述后隔板的上部穿设有通管，该通管的前端口伸入到第二腔室中，通管的前端口位于进气管的后端部与排气管的前端部之间，该通管的后端口伸入到第三腔室中，第一驻波管13放置在进气管1内侧，第二驻波管14放置在通管7内侧，第三驻波管15放置在排气管3内侧，第一振动器18和第二振动器19分别安装在第三腔室6内侧相对位置，第一驻波管信号发送端连接单片机第一信号接收端，第二驻波管信号发送端连接单片机第二信号接收端，第三驻波管信号发送端连接单片机第三信号接收端，第一振动器信号接收端连接第一振动驱动电路信号发送端，第一振动驱动电路信号接收端连接单片机第一振动信号发送端，第二振动器信号接收端连接第二振动驱动电路信号发送端，第二振动驱动电路信号接收端连接单片机第二振动信号发送端。通过三个驻波管分别采集声音信号，通过单片机控制振动器进行振动，使消音器中的声音和振动产生的波段进行干扰，达到消音的作用。
本发明通过前后两块隔板将消声器的筒体分隔成三个腔室，并使第三腔室的容积比第一、第二腔室大得多，而进气管的后部分别位于第一腔室和第二腔室中，排气管的前部分别位于第二腔室和第三腔室中。同时，进气管位于第一腔室中的管身上开有网孔，那么，进气管中的部分声波可以进入到第一腔室中，由内壁上的消声材料进行一次消声。
由于进气管和出气管在第二腔室的管身上均开有网孔，气体及声波就可以由进气管排入第二腔室，在第二腔室流通后再进入出气管排出，所以气体在第二腔室中的流动性较大，其噪音也较大。在后隔板的上部穿设通管连通第二腔室和第三腔室后，第三腔室中产生的声波就可以从通管传入第二腔室中，由于第三腔室中产生的震动声波频率与轿车震动的频率相同，那么，该震动声波在通管的前管口处与第二腔室中的声波形成摩擦干涉相消，将震动声波的动能转化为热能，从而大大降低了第二腔室中的噪音，大大提高了消声器的消声效果。
为了尽可能的增加第三腔室的容积，使第三腔室产生较强的同频率消声波，提高消声效果，并且保证第一腔室与第二腔室的各自功能以及消声器整体的长度不变，所述第一腔室和第二腔室的长度均为88mm，第三腔室的长度为300mm。
由于轿车整体的震动频率段主要集中在80HZ附近，为了使第三腔室中形成的80HZ频率段的声波通过通管，并且在通管的前端口与第二腔室中的震动声波形成相消的条件，所述通管伸入到第二腔室及第三腔室中的长度均为40-50mm，通管的管径为25-30mm。
作为优选，所述通管伸入到第二腔室及第三腔室中的长度均为45mm，通管的管径为28mm。
在保持消声器长度不变的情况下，将传统的锥台形前盖和后盖改成圆形平板状的前盖与后盖，使整个消声器的容积增大了20-30％，即而大大提高了消声器的消声效果。
本发明的有益效果如下：
1)通过将消声器的筒体隔成三个腔室，并在后隔板上穿设通管，靠后的腔室中产生的震动声波在通管的前管口处与中间腔室中的声波形成摩擦干涉相抵消，从而大大降低了消声器中的噪音，大大提高了消声器的消声效果。
2)在保持消声器长度不变的情况下，通过将锥台形的前端面板和后端面板改成圆形平板状的前盖与后盖，使整个消声器的容积增大了25％左右，即而大大提高了消声器的消声效果。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的内部结构示意图；
图3为本发明电路示意图；
图4为本发明电路细节图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1和图2所示，本发明由进气管1、筒体2、排气管3、第一腔室4、第二腔室5、第三腔室6、通管7、前盖8、后盖9、前隔板10和后隔板11等组成。其中，筒体2为圆形直筒结构，该筒体2的前端由前盖8封口，后端由后盖9封口，前盖8和后盖9均优选为圆形平板，并采用焊接与筒体2固定。筒体2的内部由前隔板10和后隔板11分隔成三个腔室，从前往后依次为第一腔室4、第二腔室5和第三腔室6，第一腔室4的容积基本等于第二腔室5的容积，第三腔室6的容积是第一腔室4容积的3-4倍，在第一腔室4的内环壁上设置有一圈消声材料12。本实施例中，第一腔室4和第二腔室5的长度均为88mm，第三腔室6的长度为300mm。
如图1和图2所示，在筒体2的前端穿设有进气管1，进气管1的后段为直管，进气管1的后端由前往后水平穿过前盖8及前隔板10，伸入到第二腔室5中，进气管1的后端口密封，进气管1的后端部靠近后隔板11，并且进气管1后段的轴心线平行并靠近筒体2的轴心线。进气管1位于第一腔室4及第二腔室5的管身上均开有流通网孔，该流通网孔环绕管身分布，流通网孔的大小根据实际需要确定。在简体2的后端穿设有排气管3，排气管3的前段为直管，排气管3的前端由后往前水平穿过后盖9及后隔板11，伸入到第二腔室5中，排气管3的前端口密封，排气管3的前端部靠近前隔板10，并且排气管3的前段位于进气管1后段的下方。在排气管3位于第二腔室5的管身上开有流通网孔，该流通网孔环绕管身分布。
如图1和图2所示，在后隔板11的上部穿设有通管7，该通管7为圆形直管，通管7的轴心线与筒体2的轴心线相平行。通管7的管径为25-30mm，作为优选，通管7的管径为28mm。通管7的前端口伸入到第二腔室5中，该通管7的前端口位于进气管1的后端部与排气管3的前端部之间，通管7的后端口伸入到第三腔室6中。所述通管7伸入到第二腔室5及第三腔室6中的长度均为40-50mm，作为优选，通管7伸入到第二腔室5及第三腔室6中的长度均为45mm。
如图3所示，本发明消声谐振系统包括：单片机、第一驻波管、第二驻波管、第三驻波管、第一振动驱动电路、第二振动驱动电路、第一振动器、第二振动器和温度传感器；
第一驻波管13放置在进气管1内侧，第二驻波管14放置在通管7内侧，第三驻波管15放置在排气管3内侧，第一振动器18和第二振动器19分别安装在第三腔室6内侧相对位置，第一驻波管信号发送端连接单片机第一信号接收端，第二驻波管信号发送端连接单片机第二信号接收端，第三驻波管信号发送端连接单片机第三信号接收端，第一振动器信号接收端连接第一振动驱动电路信号发送端，第一振动驱动电路信号接收端连接单片机第一振动信号发送端，第二振动器信号接收端连接第二振动驱动电路信号发送端，第二振动驱动电路信号接收端连接单片机第二振动信号发送端。通过三个驻波管分别采集声音信号，通过单片机控制振动器进行振动，使消音器中的声音和振动产生的波段进行干扰，达到消音的作用。
如图4所示，所述第一振动驱动电路和第二振动驱动电路包括：第一二极管正极连接第二二极管负极，第二二极管负极还接地，第一二极管负极分别连接第二二极管正极和第二电容一端，第二电容一端还分别连接第一电容一端和第一电阻一端，第一电阻另一端分别连接第一电容另一端和第二电阻一端，第二电容另一端连接第一放大器正极输入端，第一放大器负极输入端连接第二二极管负极，第一放大器输出端分别连接第二电阻一端和第二放大器正极输入端，第二放大器负极输入端连接第三电阻一端，第三电阻另一端接地，第二放大器输出端分别连接第二电阻另一端和第四电阻一端，第四电阻第一端连接第三放大器正极输入端，第三放大器负极输入端分别连接第五电阻一端和第三电容一端，第五电阻另一端分别连接第六电阻一端和第五电容一端，第三电容另一端分别连接第六电阻一端和第四电容一端，第六电阻另一端分别连接第四电容另一端和第七电阻一端，第五电容另一端接地，第七电阻另一端连接第三放大器输出端，第七电阻另一端还连接第一晶体管基极，第一晶体管集电极分别连接供电端和第三晶体管发射极，第一晶体管发射极分别连接第一电感一端和第二晶体管集电极，第四电容另一端还连接第二晶体管基极，第二晶体管发射极分别连接第四晶体管集电极和第五电容一端，第四晶体管发射极分别连接第一电感另一端和第三晶体管集电极，第三晶体管基极连接第四晶体管基极，第一电感一端还连接第九电阻一端，第一电感另一端连接第八电阻一端，第八电阻另一端连接第四放大器正极输入端，第九电阻另一端连接第四放大器负极输入端，第四放大器输出端连接振动器信号接收一端，第三晶体管基极和第四晶体管基极还连接二值化电路信号输入端，二值化电路信号输出端连接同步检波电路信号输入端，同步检波电路信号输出端连接第五放大器输入端，第五放大器输出端连接振动器信号接收二端。所述放大器为LF353。
本发明的工作原理如下：
如图1和图2所示，震动声波随气体在进气管1中往后流动，当气体流动到第一腔室4处，其中部分震动声波进入第一腔室4并由第一腔室4内壁的消声材料进行消声，其余震动声波和气体继续向后流动并进入到第二腔室5中，其中，震动声波在通管7前管口处与第三腔室6中所传过来的同频率声波形成摩擦干涉相消，气体与最后一小部分的震动声波则由出气管3排出。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种用于车辆消声装置的驻波管采集消声谐振工作方法，包括从前往后依次设置的进气管(1)、筒体(2)和排气管(3)，所述筒体(2)的前端由前盖(8)封口，后端由后盖(9)封口，其特征是：所述筒体(2)的内部由前隔板(10)和后隔板(11)分隔成三个腔室，从前往后依次为第一腔室(4)、第二腔室(5)和第三腔室(6)，第一腔室(4)的容积基本等于第二腔室(5)的容积，第三腔室(6)的容积是第一腔室(4)容积的3-4倍，在第一腔室(4)的内环壁上设置有一圈消声材料(12)；所述进气管(1)的后端由前往后穿过前盖(8)及前隔板(10)，并伸入到第二腔室(5)中，进气管(1)的后端部靠近后隔板(11)，该进气管(1)位于第一腔室(4)及第二腔室(5)的管身上均开有流通网孔；所述排气管(3)的前端由后往前穿过后盖(9)及后隔板(11)，并伸入到第二腔室(5)中，排气管(3)的前端部靠近前隔板(10)，该排气管(3)位于第二腔室(5)的管身上开有流通网孔；在所述后隔板(11)的上部穿设有通管(7)，该通管(7)的前端口伸入到第二腔室(5)中，通管(7)的前端口位于进气管(1)的后端部与排气管(3)的前端部之间，该通管(7)的后端口伸入到第三腔室(6)中；
第一驻波管(13)放置在进气管(1)内侧，第二驻波管(14)放置在通管(7)内侧，第三驻波管(15)放置在排气管(3)内侧，第一振动器(18)和第二振动器(19)分别安装在第三腔室(6)内侧相对位置，第一驻波管信号发送端连接单片机第一信号接收端，第二驻波管信号发送端连接单片机第二信号接收端，第三驻波管信号发送端连接单片机第三信号接收端，第一振动器信号接收端连接第一振动驱动电路信号发送端，第一振动驱动电路信号接收端连接单片机第一振动信号发送端，第二振动器信号接收端连接第二振动驱动电路信号发送端，第二振动驱动电路信号接收端连接单片机第二振动信号发送端；
该装置的工作步骤如下：
S1，尾气气流从进气管进入第二腔室后第一驻波管采集进气管的声波信号，将进气管的声波信号的参考值发送到单片机，尾气气流到达通管后，在通管通过第二驻波管采集通管的声波信号，将通管的声波信号的参考值发送到单片机，尾气气流到达排气管后，在排气管通过第三驻波管采集排气管的声波信号，将排气管的声波信号的参考值发送到单片机；
S2，单片机接收到第一驻波管、第二驻波管和第三驻波管的声波信号后，对每个驻波管的信号进行分析计算，虽然尾气依次通过进气管、通管和排气管后的动能逐渐衰弱，但是每一部分的驻波管采集的数据并不相同，根据驻波管采样数据，根据尾气气流的排气大小实时调整第一振动器和第二振动器的振动频率，其第一振动器和第二振动器的振动调节补足公式为：
C为消声器截面周长，D为消声装置筒体截面直径，d为进气管截面直径，lx为进气管管长，ly为通管管长，lz为排气管管长，M为气流的马赫数，m为相对面积比，k为波数，ξ为振动运算系数，f为声波频率，fi为某一时刻的声波频率，X为第一驻波管采样数据、Y为第二驻波管采样数据、Z为第三驻波管采样数据；
由于第一振动器和第二振动器振动时带动内部气流发生变化，使尾气气流和振动气流相抵消，从而减弱声波噪声；
S3，在消声装置中安装温度传感器对内部气流温度进行实时采集，将采集的温度数据传送到单片机，单片机通过无线传输模块连接智能终端，智能终端获取消声装置的尾气温度数据以及第一驻波管、第二驻波管和第三驻波管的采样数据，通过智能终端对数据进行实时展示。
2.如权利要求1所述的用于车辆消声装置的驻波管采集消声谐振工作方法，其特征是：所述第一腔室(4)和第二腔室(5)的长度均为88mm，第三腔室(6)的长度为300mm。
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