CN109484139B - 一种汽车后侧窗风振噪声降噪装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车后侧窗风振噪声降噪装置及控制方法，汽车包括前侧窗、后侧窗、位于前侧窗和后侧窗之间的B柱，降噪装置包括沿所述B柱的高度延伸方向间隔设置在B柱上的涡流发生器，各个涡流发生器均能够升降地设置在B柱上，且各个涡流发生器的升降能够独立控制；当降噪装置工作时，部分或全部涡流发生器从B柱上升起并凸出于B柱的表面；当降噪装置不工作时，各个涡流发生器均降下，涡流发生器的表面与B柱的表面相齐平。本发明的汽车后侧窗风振噪声降噪装置结构简单，每个涡流发生器可以单独控制升降，在实现降低风振噪声的同时还可减小对汽车外观造型及气动性能的影响。

Description

一种汽车后侧窗风振噪声降噪装置及控制方法

技术领域

本发明涉及汽车空气动力学技术领域，具体涉及一种汽车后侧窗风振噪声降噪装置及控制方法。

背景技术

风振噪声是汽车在行驶时侧窗或天窗打开而产生的。它的频率低（小于20Hz），强度却很大（高于100dB），虽然它不易被人耳听见，但它产生的脉动压力会使乘客感到烦躁和疲倦。因此，为了确保乘坐的舒适性，在汽车设计阶段，必须考虑风振噪声的影响。

风振噪声是一种空腔噪声，当汽车侧窗或天窗打开时，车厢内就形成空腔。在空腔开口的上游边缘（前缘）处存在着不稳定的剪切层，使得漩涡在这个位置脱落并随着气流一起向后流动，漩涡撞击到开口的后缘发生破碎，产生向四周传播的压力波，传向行驶方向的压力波到达开口的前缘，将再次引发涡旋的脱落，上述过程每秒钟会重复很多次，并且引起剪切层产生一个特定的振动频率，当该频率与车厢的固有频率相同时，将会发生共振，引起风振噪声。

这种共振被称为亥姆霍兹共鸣，共振频率取决于车速、开口形状、车厢空间大小等等。理论上存在三种解决风振噪声的方法：改变车厢腔体的固有频率、增加整个系统的阻尼、消除或者减小激励。目前，天窗的风振噪声基本可以得到解决，前侧窗的风振噪声部分可以得到解决，但是后侧窗的风振噪声没办法解决，是个难点。主要是因为后侧窗的风振噪声尽管有方法可以进行控制，但是会影响汽车外观造型以及增大整车气动阻力。

中国专利CN201610140961.1提出了一种减弱后侧窗风振噪声的装置。该装置在后侧窗上游的B柱位置安装了一个可控制升降的挡板。平时挡板降下，当后侧窗开启到一定程度的时候，挡板升起，升起的挡板将气流偏转，避免直接流经下游后侧窗，从而减少后侧窗风振噪声。但是，该装置工作时，有个较大的挡板伸展在车体外，不仅影响汽车的外观造型，同时还增大了气动阻力。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的问题，提供一种改进的汽车后侧窗风振噪声降噪装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种汽车后侧窗风振噪声降噪装置，汽车包括前侧窗、后侧窗、位于所述前侧窗和所述后侧窗之间的B柱，所述降噪装置包括多个沿所述B柱的高度延伸方向间隔设置在所述B柱上的涡流发生器，各个所述涡流发生器均能够升降地设置在所述B柱上，且各个所述涡流发生器的升降能够独立控制；当所述降噪装置工作时，部分或全部所述涡流发生器从所述B柱上升起并凸出于所述B柱的表面；当所述降噪装置不工作时，各个所述涡流发生器均降下，所述涡流发生器的表面与所述B柱的表面相齐平。

优选地，各个所述涡流发生器呈翼型，所述涡流发生器具有顿部和尖部，所述顿部朝向汽车车头方向，所述尖部朝向汽车车尾方向。

进一步地，各所述涡流发生器的翼型结构的展弦比不大于1。

进一步地，各所述涡流发生器的翼型结构的中线均沿水平方向延伸。

优选地，所述B柱包括靠近所述前侧窗的上游段和靠近所述后侧窗的下游段，各所述涡流发生器均设置在所述下游段上。

优选地，各所述涡流发生器沿所述B柱的高度延伸方向间隔均匀分布。

优选地，所述降噪装置还包括控制器、用于监测汽车车速的第一监测装置、用于监测所述后侧窗的玻璃位置的第二监测装置和用于驱动各个所述涡流发生器升降的驱动装置，所述第一监测装置、所述第二监测装置和所述驱动装置分别与所述控制器连接。

本发明还提供一种汽车后侧窗风振噪声降噪装置的控制方法，采用如上述所述的降噪装置，所述控制方法为：所述降噪装置工作时，所述控制器控制多个所述涡流发生器各自独立升降。

优选地，所述控制器中设置有汽车车速的基准值，当所述第一监测装置监测汽车处于静止状态或汽车的车速小于所述基准值时，所述控制器控制所述涡流发生器保持降下的状态；当所述第一监测装置监测到汽车的车速大于所述基准值时，所述控制器根据所述第二监测装置监测的所述后侧窗的玻璃位置控制所述驱动装置的动作。

进一步地，当所述第二监测装置监测到所述后侧窗的玻璃关闭时，所述控制器控制所述驱动装置不动作，各所述涡流发生器不升起；当所述第二监测装置监测到所述后侧窗的玻璃部分开启时，所述控制器控制所述驱动装置驱使玻璃开启部分对应范围内的所述涡流发生器升起，其他部位的所述涡流发生器仍保持降下的状态；当所述第二监测装置监测到所述后侧窗的玻璃完全开启时，所述控制器控制所述驱动装置驱使各个所述涡流发生器全部升起。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的汽车后侧窗风振噪声降噪装置结构简单，每个涡流发生器可以单独控制升降，在实现降低风振噪声的同时还可减小对汽车外观造型及气动性能的影响。

附图说明

附图1为本发明的汽车后侧窗风振噪声降噪装置的结构示意图；

附图2为附图1中A处局部放大图；

附图3为本发明的涡流发生器的结构示意图（放大图）；

附图4为本发明的汽车后侧窗风振噪声降噪装置的电子控制系统的结构示意图；

附图5为本发明的汽车后侧窗风振噪声降噪装置工作时的结构示意图之一；

附图6为本发明的汽车后侧窗风振噪声降噪装置工作时的结构示意图之二。

具体实施方式

下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

汽车包括前侧窗100、后侧窗200、位于前侧窗100和后侧窗200之间的B柱300，如图1和图2所示，本发明的汽车后侧窗风振噪声降噪装置包括设置在B柱300上的多个涡流发生器1。

多个涡流发生器1沿B柱300的高度延伸方向间隔分布，各个涡流发生器1均能够升降，且各个涡流发生器1的升降能够独立控制。当降噪装置工作时，部分或全部涡流发生器1从B柱300上升起并凸出于B柱300的表面；当降噪装置不工作时，各个涡流发生器1均降下，涡流发生器1的表面与B柱300的表面相齐平。

B柱300包括上游段301和下游段302，各个涡流发生器1均设置在下游段302上，且各个涡流发生器1沿B柱300的高度延伸方向间隔均匀分布。

如图1~图3所示，每个涡流发生器1均呈翼型，且翼型的展弦比较小，不大于1，翼型结构的涡流发生器1具有顿部101和尖部102，此处所说的展弦比是指翼型的厚度与顿部101到尖部102之间的距离的比值，展弦比小可减少气动阻力。当涡流发生器1设置在B柱300上时，顿部101朝向汽车的车头方向，尖部102朝向汽车的车尾方向，而且翼型结构的中线沿水平方向延伸。

本实施例中，每个涡流发生器1厚度较小，均呈扁平状，其远离B柱300的一端面与其侧面圆滑过渡。

这样，当气流流经后侧窗200的前缘时，由于存在大的逆压梯度，会出现边界层分离，形成不稳定的剪切层，出现漩涡脱落。由于涡流发生器1的展弦比小，因此位于尖部102远离B柱表面位置处的翼尖涡的强度相对较强，这种高能量的翼尖涡与其下游的低能量边界层流动混合后，就把能量传递给了下游的边界层，后侧窗200的前缘处于逆压梯度中的边界层流场获得附加能量后，能够延缓其自身的分离，减小不稳定剪切层的强度，削弱脱落漩涡的强度，从而能够减小风振噪声。因此，通过在B柱300位置安装涡流发生器1，可降低后侧窗300开口前缘产生的涡的强度，从而降低风振噪声。同时，该降噪装置工作时，由于涡流发生器1小而扁，对汽车外观造型影响小，因此其产生的气动阻力也较小。

该降噪装置还包括电子控制系统，如图4所示，电子控制系统包括控制器、第一监测装置、第二监测装置和驱动装置，第一监测装置用于监测汽车车速，第二监测装置用于监测后侧窗200的玻璃201的位置，驱动装置用于驱动各个涡流发生器1升降，本实施例中，驱动装置包括多个驱动马达，每个驱动马达驱动一个涡流发生器1的升降动作，第一监测装置、第二监测装置和各个驱动马达分别与控制器电连接。

该降噪装置工作时，控制器可控制各个驱动马达独立动作以驱动各个涡流发生器1发生自由升降动作，具体控制方法如下：

控制器中设置有汽车车速的基准值，当第一监测装置监测汽车处于静止状态或汽车的车速小于基准值时，第一监测装置发送信号给控制器，控制器控制各驱动马达不动作使涡流发生器1保持降下的状态；当第一监测装置监测到汽车的车速大于基准值时，第一监测装置发送信号给控制器，控制器再根据第二监测装置监测的后侧窗200的玻璃201的位置控制各驱动马达的动作，进而控制各涡流发生器1的动作。

当第二监测装置监测到后侧窗200的玻璃201关闭时，第二监测装置发送信号给控制器，控制器控制各驱动马达不动作，各个涡流发生器1均不升起，仍保持降下的状态；当第二监测装置监测到后侧窗200的玻璃201部分开启时，第二监测装置发送信号给控制器，控制器控制部分驱动马达动作驱使玻璃201开启部分对应范围内的涡流发生器1升起，其他部位的涡流发生器1仍保持降下的状态；当第二监测装置监测到后侧窗200的玻璃201完全开启时，第二监测装置发送信号给控制器，控制器控制各个驱动马达动作驱使各个涡流发生器1全部升起。

针对上述控制方法，本申请中给出具体示例进行说明：

如图5和图6所示，B柱300上设置有六个涡流发生器11、12、13、14、15、16，六个涡流发生器11、12、13、14、15、16从上到下顺序均匀分布。当后侧窗200的玻璃201处于图5中的位置处时，第二监测装置监测后侧窗200的玻璃201的位置，并将位置信号发送给控制器，控制器判断涡流发生器11、12、13在玻璃201的开启范围内，于是控制驱动马达驱使涡流发生器11、12、13升起进行降噪处理；当后侧窗200的玻璃201上升到图6中的位置处时，第二监测装置监测后侧窗200的玻璃201的位置，并将位置信号发送给控制器，控制器判断涡流发生器13不在玻璃201的开启范围内，于是控制涡流发生器13对应的驱动马达使涡流发生器13降下，其他涡流发生器11、12、14、15、16状态保持不变。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种汽车后侧窗风振噪声降噪装置，汽车包括前侧窗、后侧窗、位于所述前侧窗和所述后侧窗之间的B柱，其特征在于：所述降噪装置包括多个沿所述B柱的高度延伸方向间隔设置在所述B柱上的涡流发生器，各个所述涡流发生器均能够升降地设置在所述B柱上，且各个所述涡流发生器的升降能够独立控制；当所述降噪装置工作时，部分或全部所述涡流发生器从所述B柱上升起并凸出于所述B柱的表面；当所述降噪装置不工作时，各个所述涡流发生器均降下，所述涡流发生器的表面与所述B柱的表面相齐平，各个所述涡流发生器呈翼型，并呈扁平状，所述涡流发生器具有顿部和尖部，所述顿部朝向汽车车头方向，所述尖部朝向汽车车尾方向，各所述涡流发生器的翼型结构的展弦比不大于1。

2.根据权利要求1所述的汽车后侧窗风振噪声降噪装置，其特征在于：各所述涡流发生器的翼型结构的中线均沿水平方向延伸。

3.根据权利要求1所述的汽车后侧窗风振噪声降噪装置，其特征在于：所述B柱包括靠近所述前侧窗的上游段和靠近所述后侧窗的下游段，各所述涡流发生器均设置在所述下游段上。

4.根据权利要求1所述的汽车后侧窗风振噪声降噪装置，其特征在于：各所述涡流发生器沿所述B柱的高度延伸方向间隔均匀分布。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的汽车后侧窗风振噪声降噪装置，其特征在于：所述降噪装置还包括控制器、用于监测汽车车速的第一监测装置、用于监测所述后侧窗的玻璃位置的第二监测装置和用于驱动各个所述涡流发生器升降的驱动装置，所述第一监测装置、所述第二监测装置和所述驱动装置分别与所述控制器连接。

6.一种汽车后侧窗风振噪声降噪装置的控制方法，其特征在于：采用如权利要求5所述的降噪装置，所述控制方法为：所述降噪装置工作时，所述控制器控制多个所述涡流发生器各自独立升降。

7.根据权利要求6所述的汽车后侧窗风振噪声降噪装置的控制方法，其特征在于：所述控制器中设置有汽车车速的基准值，当所述第一监测装置监测汽车处于静止状态或汽车的车速小于所述基准值时，所述控制器控制所述涡流发生器保持降下的状态；当所述第一监测装置监测到汽车的车速大于所述基准值时，所述控制器根据所述第二监测装置监测的所述后侧窗的玻璃位置控制所述驱动装置的动作。

8.根据权利要求7所述的汽车后侧窗风振噪声降噪装置的控制方法，其特征在于：当所述第二监测装置监测到所述后侧窗的玻璃关闭时，所述控制器控制所述驱动装置不动作，各所述涡流发生器不升起；当所述第二监测装置监测到所述后侧窗的玻璃部分开启时，所述控制器控制所述驱动装置驱使玻璃开启部分对应范围内的所述涡流发生器升起，其他部位的所述涡流发生器仍保持降下的状态；当所述第二监测装置监测到所述后侧窗的玻璃完全开启时，所述控制器控制所述驱动装置驱使各个所述涡流发生器全部升起。