CN110318845A - 具有可移动挡板的消声器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有可移动挡板的消声器及其控制方法，所述具有可移动挡板的消声器可以包括：壳体，在所述壳体处设置输入管和输出管，废气从发动机流入所述输入管并且废气通过所述输出管排出到大气中；挡板，所述挡板被配置为可以沿着壳体的纵向方向滑动并且分隔壳体的空间；挡板移动装置，所述挡板移动装置用于使挡板沿着壳体的纵向方向移动到预定范围内的任意位置；以及控制器，当发动机驱动时向所述控制器输入用于确定是否使挡板移动的数据，通过使用输入数据确定是否使挡板移动并且当确定使挡板移动时控制挡板移动装置。

Description

具有可移动挡板的消声器及其控制方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年3月30日提交的韩国专利申请第10-2018-0037430号的优先权，该申请的全部内容以引用的方式并入本文用于所有目的。

技术领域

本发明涉及一种具有可移动挡板的消声器及其控制方法，所述消声器能够通过使挡板在消声器内移动来调节排气声音。

背景技术

在发动机中燃烧的废气通过排气管路排出到外部。此时，废气穿过消声器来控制排气声音。

排气声音在穿过消声器的同时受到控制。通常控制为降低排气声音，在一些车辆中也控制为强调排气声音。

消声器设置有固定在内部的挡板，因此其被配置成控制预定频带的排气声音。

另一方面，一些消声器允许挡板在消声器内移动，从而可以控制不同频带的排气声音。

如图1所示，消声器的基本结构设置有壳体111、废气从发动机1流入的输入管113和将废气排放到大气中的输出管114。多个挡板121设置在壳体111内从而将壳体111的内部空间分成多个空间。挡板121被配置成通过使用电磁体123滑动。电磁体123设置在挡板121或壳体111的一侧，并且设置有用于引导挡板121的滑动移动的挡板引导件125。当电磁体123通电时，挡板121在壳体111内滑动，并且通过改变挡板121的位置来改变与壳体111分离的空间的尺寸来控制排气声音。例如，根据发动机1的每分钟转数(rpm)，通过变窄或变宽挡板121之间的间隙来控制排气声音。

使用电磁体123控制挡板121之间的距离在原理上简单并且易于控制。

然而，如现有技术一样，用电磁体123控制挡板121的位置的问题在于挡板121的位置不能按期望控制。换句话说，由于在电磁体123磁化之前和之后根据电磁体123是否被磁化使得挡板121的位置只能控制到两个位置，所以挡板121的位置不能根据发动机1的每分钟转数以最佳条件进行精确控制。

结果，过大的排气声音会降低乘坐舒适性，并且存在需要单独调节以控制排气声音的问题。

本发明的背景部分包括的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种具有可移动挡板的消声器及其控制方法，所述消声器被配置为通过将挡板在壳体中的期望位置精确控制在预定范围内，根据发动机的每分钟转数来最大化排气声音减小效果。

根据本发明的示例性实施方案的具有可移动挡板的消声器可以包括：壳体，在所述壳体处设置输入管和输出管，废气从发动机流入所述输入管，废气通过所述输出管排放到大气中；挡板，其被配置成能够沿着所述壳体的纵向方向滑动并且分隔所述壳体的空间；挡板移动装置，其使所述挡板沿着所述壳体的纵向方向移动到预定范围内的任意位置；和控制器，当发动机驱动时向所述控制器输入用于确定是否使挡板移动的数据，所述控制器通过使用输入数据来确定是否使挡板移动，并且当确定使挡板移动时控制挡板移动装置。

所述挡板移动装置可以包括驱动马达、滚珠丝杠和传送框架，所述驱动马达设置在壳体的一侧，所述滚珠丝杠通过驱动马达而旋转，所述传送框架与滚珠丝杠的一侧螺纹连接从而通过滚珠丝杠的旋转而滑动，并且挡板固定至所述传送框架。

滚珠丝杠可以沿着壳体的纵向方向设置；并且可以进一步包括传送引导件，所述传送引导件沿着壳体的圆周以预定角度间隔设置从而引导传送框架的滑动移动。

传送引导件可以沿着壳体的圆周以预定间隔设置成多个。

传送框架可以设置有至少一个或更多个臂以在传送框架的径向方向上延伸；并且所述臂可以与滚珠丝杠接合或者连接到传送引导件，使得传送引导件穿过所述臂。

可以在臂的端部形成接合块，所述接合块与滚珠丝杠接合。

可以在臂的端部形成引导块，传送引导件穿过所述引导块。

控制器可以被配置成当输入包括发动机的每分钟转数(rpm)、废气温度、废气流速、挡板的当前位置和增压压力的数据时，确定挡板的目标位置，并且将目标位置与挡板的当前位置进行比较；并且当挡板的当前位置不同于目标位置时，操作挡板移动装置以将挡板移动到目标位置。

根据本发明的示例性实施方案的具有可移动挡板的消声器的控制方法，所述消声器包括壳体、挡板移动装置和控制器，在所述壳体处设置有输入管和输出管，废气从发动机流入所述输入管，废气通过所述输出管被排出到大气中，所述挡板被配置成能够沿着壳体的纵向方向滑动并且分隔所述壳体的空间，所述挡板移动装置用于使所述挡板沿着壳体的纵向方向移动到预定范围内的任意位置，当发动机驱动时向所述控制器输入用于确定是否使挡板移动的数据，所述控制器通过使用输入数据确定是否使挡板移动并且当确定挡板移动时控制挡板移动装置，所述控制方法可以包括：当发动机起动时接收用于确定是否使挡板移动所需的数据；通过所述控制器将挡板的当前位置与通过输入数据确定的挡板的目标位置进行比较，以确定是否使挡板移动；和操作挡板移动装置，使得挡板可以移动到目标位置。

在接收数据时输入数据可以包括发动机的每分钟转数(rpm)、废气温度、废气流速、挡板的当前位置以及增压压力。

在比较时可以通过强化学习算法确定挡板的目标位置。

强化学习算法可以通过排气声音最小的发动机每分钟转数来设定分隔壁的位置，并且朝向排气声音最小的方向设定高的可移动挡板的移动量。

在操作挡板移动装置使得挡板可以移动到目标位置之后，可以进一步包括确定发动机是否关闭，并且在确定发动机是否关闭时，当确定发动机正在运行时返回到接收数据。

根据具有上述构造的本发明的具有可移动挡板的消声器及其控制方法，可以将挡板在壳体中的位置精确地控制在预定范围内的期望位置，使得挡板可以根据发动机RPM移动到最佳位置。

随着挡板的移动，可以由消声器控制的排气声音的频率范围发生变化，根据发动机的每分钟转数，声音减少效果可以最大化。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的实施方案中进行详细陈述，这些附图和实施方案共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1是示出根据相关技术的挡板在其中移动的消声器的横截面图；

图2是根据本发明的示例性实施方案的具有可移动挡板的消声器的剖开的立体图；

图3是示出根据本发明的示例性实施方案的具有可移动挡板的消声器的框图；

图4示出了根据本发明的示例性实施方案的具有可移动挡板的消声器及其控制方法的效果；以及

图5是示出根据本发明的示例性实施方案的具有可移动挡板的消声器的控制方法的流程图。

应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，相同的附图标记表示本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。另一方面，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

下文将参考附图描述根据本发明的示例性实施方案的具有可移动挡板的消声器及其控制方法。

根据本发明的示例性实施方案的具有可移动挡板的消声器可以包括：壳体11，在所述壳体11处设置输入管13和输出管，废气从发动机1流入所述输入管13并且废气通过所述输出管排出到大气中；挡板21，所述挡板21被配置为可以沿着壳体11的纵向方向滑动并且分隔壳体11的空间；挡板移动装置，所述挡板移动装置用于使挡板21沿着壳体11的纵向方向移动到预定范围内的任意位置；以及控制器31，当发动机驱动时向所述控制器31输入用于确定是否使挡板21移动的数据，通过使用输入数据确定是否使挡板21移动并且当确定使挡板21移动时控制挡板移动装置。

可以在壳体11中形成空间，从发动机1排出的废气可以在所述空间中流动。

壳体11可以形成为圆柱形，并且废气沿壳体11的纵向方向穿过以减少排气声音。

壳体11可以形成为具有预定长度，并且在壳体11中可以设置输入管13和输出管14，从发动机1排出的废气流入所述输入管13并且废气通过所述输出管14从壳体11排出到大气中。

连接部分12可以连接到壳体11的一侧。连接部分12可以在壳体11和输出管14之间形成为圆柱形。

挡板21可以在壳体11内形成从而分隔壳体11的内部空间。

挡板21可以形成有穿透孔21a，废气穿过所述穿透孔21a。在挡板21基本上分隔壳体11的内部空间的状态下，废气流过穿透孔21a以降低排气声音。

此时，挡板21在壳体11内沿着壳体11的纵向方向移动以改变由挡板21分隔的空间的尺寸，从而可以改变消声器中能够被减小的排气声音的频率范围。

挡板移动装置通过控制器31的控制信号使挡板21沿着壳体11的纵向方向移动。

作为挡板移动装置的示例，可以包括用于将旋转运动转换成线性运动的滚珠丝杠24。也就是说，挡板移动装置包括：通过控制器31的信号驱动的驱动马达23、通过驱动马达23旋转的滚珠丝杠24、以及传送框架22，滚珠丝杠24的一侧螺纹连接至传送框架22内使得当滚珠丝杠24旋转时所述传送框架22沿着壳体11的纵向方向移动，挡板21设置在传送框架22中。

当从控制器31输入控制信号时，驱动马达23旋转以产生驱动扭矩。驱动马达23可以设置在壳体11的一侧。驱动马达23优选地设置为伺服马达，该伺服马达被反馈控制，使得目标值和控制值变得相等。驱动马达23根据控制信号产生使挡板21向前/向后移动所需的驱动扭矩。

滚珠丝杠24可以连接到驱动马达23的旋转轴从而旋转。滚珠丝杠24可以在壳体11的纵向方向上设置。滚珠丝杠24用于将旋转运动转换成线性运动，并且挡板21的位置可以根据旋转量移动到任意位置。在相关技术中由于使用电磁体改变挡板的位置，因此不可能控制精确的位置。然而，通过应用滚珠丝杠24，在设置滚珠丝杠24的部段中可以将挡板21移动到任何位置。

当滚珠丝杠24旋转时，传送框架22沿着壳体11的纵向方向传送。传送框架22可以形成为环形，并且传送框架22的圆周可以固定到分隔壳体11内部空间的挡板21上。

传送框架22的圆周可以包括在传送框架22的径向方向上延伸的臂，并且可以在臂的端部形成接合滚珠丝杠24的接合块22a。

驱动马达23和滚珠丝杠24可以沿着壳体11的圆周设置成多个，为此，接合块22a可以在传送框架22中形成，但是驱动马达23和滚珠丝杠24可以独自设置在壳体11的圆周上，并且传送引导件25可以与滚珠丝杠24间隔设置，使得传送引导件25引导传送框架22的移动。

至少一个或更多个传送引导件25可以沿着壳体11的圆周与滚珠丝杠24间隔设置。

可以在形成于传送框架22的圆周中的臂的端部形成引导块22b，传送引导件25穿过所述引导块22b。

传送框架22可以沿着圆周方向以一定间隔形成有臂，并且接合块22a或引导块22b可以在臂的端部形成，使得传送框架22可以沿着壳体11的纵向方向稳定地移动。

控制器31从设置在车辆上的各种传感器接收数据，通过输入数据设置挡板21的位置，并且操作挡板移动装置以使挡板21移动到预定位置。例如，输入到控制器31的数据可以是发动机1的每分钟转数(rpm)、废气温度、挡板21的当前位置、增压压力等。

在控制器31中储存用于确定挡板21的算法。使用输入数据确定挡板21的位置，并且控制挡板21移动到确定的位置。

控制器31的控制信号可以直接输入到驱动马达23，但是优选通过PLC(可编程逻辑控制器)32和伺服放大器(Servo Amp)33传输。也就是说，在PLC 32中编译并建立控制器31的控制信号，然后将控制信号传输到伺服放大器33，并且伺服放大器33实际输出用于控制驱动马达23的信号。

下文将参考附图详细描述根据本发明的示例性实施方案的具有可移动挡板的消声器的控制方法。

图5示出了根据本发明的示例性实施方案的具有可移动挡板的消声器的控制方法。

根据本发明的示例性实施方案的具有可移动挡板的消声器的控制方法可以包括：数据输入步骤S120，其用于接收在发动机1起动时确定是否使挡板21移动所需的数据；挡板位置比较步骤S130，其用于通过控制器31将挡板21的当前位置与由输入数据确定的挡板21的目标位置进行比较，以确定是否使挡板21移动；以及挡板移动步骤S140，其用于操作挡板移动装置，使得挡板21可以移动到目标位置。

在数据输入步骤S120中，当在S110中发动机1起动时，取决于发动机1的操作的数据被输入到控制器31。在数据输入步骤S120中，控制器31的输入数据是发动机1的每分钟转数(rpm)、废气温度、废气流速、挡板21的当前位置和增压压力等。

在挡板位置比较步骤S130中，控制器31将挡板21的当前位置与由输入数据确定的挡板21的目标位置进行比较。控制器31通过比较挡板21的当前位置和挡板21的确定目标位置来确定是否使挡板21移动。在控制器31中预先储存了取决于诸如发动机1的每分钟转数(rpm)、废气温度、废气流速、挡板21的当前位置和增压压力等输入数据的挡板21的位置。也就是说，在测量了取决于发动机1的每分钟转数(rpm)、废气温度、废气流速、挡板21的当前位置和增压压力的总噪声之后，将用于优化这些的挡板21的目标位置映射到控制器31。因此，在挡板位置比较步骤S130中，控制器31比较挡板21的当前位置和挡板21的目标位置，以确定是否使挡板21移动。

另一方面，为了在挡板位置比较步骤S130中确定挡板21的目标位置，挡板21的目标位置可以通过强化学习算法来确定。也就是说，控制器31中储存强化学习算法从而通过排气声音最小的发动机RPM设定挡板21的位置，并且朝向排气声音最小的方向设定高的补偿值(挡板的移动量)。储存在控制器31中的强化学习算法并非永久地应用于预先储存在控制器31中的值，而是当直接检测或间接确定了车辆噪声时学习再次将其反映到控制器31。

在挡板移动步骤S140中，控制器31驱动所述驱动马达23以将挡板21移动到目标位置。当驱动马达23被驱动时，滚珠丝杠24旋转使得挡板21可以在壳体11内移动到目标位置。挡板21的移动方向可以根据驱动马达23的旋转方向而改变，并且挡板21的移动距离可以与驱动马达23的操作时间成比例地增加。

发动机关闭确定步骤S150确定发动机1是否关闭，如果发动机1没有关闭，则返回到数据输入步骤S120。当在发动机关闭确定步骤S150中确定发动机1没有关闭时，即，当确定发动机1正在运行时，返回到数据输入步骤S120以重复执行数据输入步骤S120至挡板移动步骤S140。

根据本发明的示例性实施方案的具有可移动挡板的消声器及其控制方法，如图4所示，能够获得可以减少总噪声(O.A)的效果。如图4所示，与具有固定挡板的消声器中出现的噪声(A)相反，可以通过根据车辆的行驶状态改变挡板21的位置来获得降低的噪声(B)。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“高”、“低”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“内”、“外”、“向前”和“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (13)

1.一种具有可移动挡板的消声器装置，包括：

壳体，其包括输入管和输出管，废气从发动机流入所述输入管，废气通过所述输出管排放到大气中；

挡板，其能够沿着所述壳体的纵向方向滑动并且分隔所述壳体的内部空间；

挡板移动装置，其联接到所述可移动挡板并且被配置为选择性地使所述可移动挡板沿着所述壳体的纵向方向移动到预定范围内的位置；以及

控制器，当发动机驱动时向所述控制器输入用于确定何时移动所述可移动挡板的数据，

其中，所述控制器被配置为通过使用输入数据来确定何时移动所述可移动挡板，并且被配置为当确定所述可移动挡板移动时控制所述挡板移动装置。

2.根据权利要求1所述的具有可移动挡板的消声器装置，其中，所述挡板移动装置包括：

驱动致动器，其安装在所述壳体的一侧并且连接到所述控制器；

滚珠丝杠，其联接到驱动致动器并且通过所述驱动致动器旋转；以及

传送框架，其与所述滚珠丝杠的一侧螺纹连接，

其中，所述可移动挡板固定到所述传送框架并且被配置成通过所述滚珠丝杠的旋转而滑动。

3.根据权利要求2所述的具有可移动挡板的消声器装置，

其中，所述滚珠丝杠沿着所述壳体的纵向方向安装；

其中，在所述传送框架上安装传送引导件，所述传送引导件沿着所述壳体的圆周以预定角度间隔安装从而引导所述传送框架的滑动移动。

4.根据权利要求3所述的具有可移动挡板的消声器装置，

其中，所述传送引导件沿着所述壳体的圆周以预定间隔安装成多个。

5.根据权利要求4所述的具有可移动挡板的消声器装置，

其中，所述传送框架设置有在所述传送框架的径向方向上延伸的至少一个臂；

其中，所述至少一个臂与所述滚珠丝杠接合或者连接到所述传送引导件，使得所述传送引导件穿过所述至少一个臂。

6.根据权利要求5所述的具有可移动挡板的消声器装置，

其中，在所述至少一个臂的端部形成与所述滚珠丝杠接合的接合块。

7.根据权利要求5所述的具有可移动挡板的消声器装置，

其中，在所述至少一个臂的端部形成引导块，所述传送引导件穿过所述引导块。

8.根据权利要求1所述的具有可移动挡板的消声器装置，其中，所述控制器被配置为：

当向控制器输入包括发动机每分钟转数、废气温度、废气流速、可移动挡板的当前位置和增压压力的数据时，确定可移动挡板的目标位置，并且将所述目标位置与可移动挡板的当前位置进行比较；

当可移动挡板的当前位置不同于目标位置时，操作所述挡板移动装置以将可移动挡板移动到目标位置。

9.一种具有可移动挡板的消声器装置的控制方法，所述消声器装置具有壳体、挡板移动装置和控制器，在所述壳体处安装有输入管和输出管，废气从发动机流入所述输入管，废气通过所述输出管被排出到大气中，所述可移动挡板被配置成能够沿着壳体的纵向方向滑动并且分隔所述壳体的内部空间，所述挡板移动装置用于使所述可移动挡板沿着壳体的纵向方向移动到预定范围内的位置，当发动机驱动时向所述控制器输入用于确定何时移动可移动挡板的数据，其中，所述控制器被配置成通过使用输入数据确定何时移动可移动挡板并且当确定可移动挡板移动时控制所述挡板移动装置，所述控制方法包括：

当发动机起动时通过所述控制器接收用于确定何时移动可移动挡板所需的数据；

通过所述控制器将可移动挡板的当前位置与通过输入数据确定的可移动挡板的目标位置进行比较，以确定何时移动可移动挡板；以及

操作挡板移动装置，使得可移动挡板移动到目标位置。

10.根据权利要求9所述的具有可移动挡板的消声器装置的控制方法，

其中，在接收数据时所述输入数据包括发动机的每分钟转数、废气温度、废气流速、可移动挡板的当前位置以及增压压力。

11.根据权利要求9所述的具有可移动挡板的消声器装置的控制方法，

其中，在比较时通过强化学习算法确定可移动挡板的目标位置。

12.根据权利要求11所述的具有可移动挡板的消声器装置的控制方法，

其中，所述强化学习算法通过排气声音最小的发动机每分钟转数来设定分隔壁的位置，并且朝向排气声音最小的方向设定高的可移动挡板的移动量。

13.根据权利要求9所述的具有可移动挡板的消声器装置的控制方法，还包括：

在操作挡板移动装置使得可移动挡板移动到目标位置之后，还包括确定发动机何时关闭；

在确定发动机何时关闭时当确定发动机正在运行时返回到接收数据。