CN111677608B - 自适应赫姆霍兹消声器、方法、车辆及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应赫姆霍兹消声器、方法、车辆及存储介质，该自适应赫姆霍兹消声器包括具有共振腔的壳体以及位于共振腔外且连通共振腔的连接管，还包括消声控制模块、调节机构和插入管；消声控制模块能够根据发动机实际工况下的噪声检测结果和进气参数查询控制MAP表，得到与发动机实际工况对应的消声器调节指令；调节机构能够响应于消声器调节指令，调节插入管伸入共振腔的长度；插入管能够在调节机构的驱动下相对于连接管沿长度方向移动；其中，调节机构与插入管驱动连接，插入管套设在连接管上。本发明能够有效消除具有变化频率的噪声。

Description

自适应赫姆霍兹消声器、方法、车辆及存储介质

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种自适应赫姆霍兹消声器、方法、车辆及存储介质。

背景技术

实际运行中，随着进气速度、进气量、进气温度、压力的变化，车辆进气系统的噪声频率也会发生变化，从而具有多种噪声频率。现有针对特定噪声频率的技术措施，主要依靠四分之一波长管和赫姆霍兹消声器。其中，赫姆霍兹消声器对于消除特定频率噪声是目前必不可少的，其消声效果主要取决于三个因素，一是插入管管长，二是插入管横截面积与主管横截面积的比，三是消声腔体积，当赫姆霍兹消声器的结构确定后，对应的特定噪声频率就固定了，也就是说，该赫姆霍兹消声器只能消除单一频率的噪声。现有的常用措施是用多个插入管的措施来有选择的消除几个固定的噪声频率，无法适应工况变化带来的噪声频率变化。

发明内容

为解决上述问题，本发明结合了赫姆霍兹消声器与插入管长度强相关的特点，设计出一种自适应赫姆霍兹消声器，通过调节插入到共振腔中管的长度来主动适应不同工况进气状态变化，不同工况下，进气量、温度、压力发生变化，需要消除的特定噪声频率也发生变化，通过标定可制定调节尺寸的控制策略，使得一个消声器就能消除任何特定噪声。

本发明第一方面提出一种自适应赫姆霍兹消声器，包括具有共振腔的壳体以及位于所述共振腔外且连通所述共振腔的连接管，还包括消声控制模块、调节机构和插入管；

所述消声控制模块能够根据发动机实际工况下的噪声检测结果和进气参数查询控制MAP表，得到与所述发动机实际工况对应的消声器调节指令；所述调节机构能够响应于所述消声器调节指令，调节所述插入管伸入所述共振腔的长度；所述插入管能够在所述调节机构的驱动下相对于所述连接管沿长度方向移动；其中，所述调节机构与所述插入管驱动连接，所述插入管套设在所述连接管上。

进一步地，所述消声控制模块包括：

频率确定模块，用于根据所述噪声检测结果确定需要消除的噪声频率；

频率-长度转化模块，用于依据赫姆霍兹公式将所述需要消除的噪声频率转化为所述插入管进入所述共振腔的长度值；

长度-MAP表转化模块，用于根据所述插入管进入所述共振腔的长度值和所述进气参数查询所述控制MAP表，得到所述消声器调节指令；所述控制MAP表包括所述进气参数与所述需要消除的噪声频率的对应关系。

进一步地，所述进气参数包括进气质量流量值和温度压力值，所述自适应赫姆霍兹消声器还包括噪声传感器、质量流量计和温度压力传感器；

所述噪声传感器用于检测并向所述消声控制模块发送所述噪声检测结果，所述质量流量计用于检测并向所述消声控制模块发送所述进气质量流量值，所述温度压力传感器用于检测并向所述消声控制模块发送所述进气温度压力值。

进一步地，所述插入管的长度与所述共振腔的尺寸和/或所述共振腔的布置空间相适应。

进一步地，所述调节机构包括步进电机，所述步进电机与所述插入管驱动连接。

本发明第二方面提出一种基于本发明第一方面所述的自适应赫姆霍兹消声器的自适应赫姆霍兹消声方法，包括：

消声控制模块根据发动机实际工况下的噪声检测结果和进气参数查询控制MAP表，得到与所述发动机实际工况对应的消声器调节指令；

调节机构响应于所述消声器调节指令，调节插入管伸入共振腔的长度；其中，所述调节机构与所述插入管驱动连接，所述插入管套设在连接管内，所述插入管能够在所述调节机构的驱动下相对于所述连接管沿长度方向移动。

进一步地，所述消声控制模块根据发动机实际工况下的噪声检测结果及进气参数查询控制MAP表，得到与所述发动机实际工况对应的消声器调节指令，包括：

根据所述噪声检测结果确定需要消除的噪声频率；

依据赫姆霍兹公式将所述需要消除的噪声频率转化为所述插入管进入所述共振腔的长度值；

根据所述插入管进入所述共振腔的长度值和所述进气参数查询所述控制MAP表，得到所述消声器调节指令；所述控制MAP表包括所述进气参数与所述需要消除的噪声频率的对应关系。

进一步地，所述进气参数包括进气质量流量值和温度压力值，所述消声控制模块根据发动机实际工况下的噪声检测结果和进气参数查询控制MAP表，得到与所述发动机实际工况对应的消声器调节指令之前，还包括：

噪声传感器检测并向所述消声控制模块发送所述噪声检测结果；

质量流量计检测并向所述消声控制模块发送所述进气质量流量值；

温度压力传感器检测并向所述消声控制模块发送所述进气温度压力值。

本发明第三方面提出一种车辆，所述车辆包括本发明第一方面所述的自适应赫姆霍兹消声器。

本发明第四方面提出一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如本发明第二方面提出的自适应赫姆霍兹消声方法。

本发明实施例提出的一种自适应赫姆霍兹消声器、方法、车辆及存储介质，能够获取发动机实际工况下的噪声检测结果及进气参数，根据检测到的噪声检测结果和进气参数确定并调节插入管插入到共振腔中的长度以主动适应不同工况进气状态变化，使得结构固定的四分之一波长管、赫姆霍兹消声器能够消除更多频率的噪声，有效消除具有变化频率的噪声。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是现有技术提供的一种常规的赫姆霍兹消声器的结构原理图；

图2是本发明实施例提供的一种自适应赫姆霍兹消声器的结构原理图；

图3是本发明实施例提供的一种自适应赫姆霍兹消声方法的流程示意图。

其中，1-共振腔，2-连接管，3-调节机构，4-插入管，5-主管道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

实施例

图1是现有技术提供的一种常规的赫姆霍兹消声器的结构原理图，具体的如图1所示，常规的赫姆霍兹消声器包括共振腔1和连接管2，连接管2位于共振腔1外，连接管2的一端与共振腔1连通，连接管2的另一端与主管道5连通。其中，V为共振腔1容积，Ac和lc分别为连接管2的截面积和长度，Ap和lp分别为主管道5截面积和长度。

已知的影响赫姆霍兹消声器效果的主要因素有三个，一是插入管4管长，二是插入管4横截面积与主管横截面积的比，三是消声腔体积；结构确定后，对应的特定噪声频率就固定了。在此前提下，图1示出的常规的赫姆霍兹消声器，其设计过程通常是根据实际噪声检测结果找到最恶劣的一个固定频率值，将赫姆霍兹消声器的共振腔1、插入管4设计为固定值，进而消除以上述固定频率值为中心值一定带宽的噪声。由于其工作过程中由于没有可调机构，往往只能消除固定频率中心的一定带宽的噪声，无法实现不同工况下不同噪声频率的消除需求。

为使得具有四分之一波长管的赫姆霍兹消声器能够消除更多频率的噪声，目前主要改进技术措施是，采用多个四分之一波长管或多个赫姆霍兹消声器相并联，由于成本、空间布置原因，四分之一波长管的设置数量一般为三个以下，不能从根本上解决消除变化频率问题。

图2是本发明实施例提供的一种自适应赫姆霍兹消声器的结构原理图，具体的，图2示出的自适应赫姆霍兹消声器包括具有共振腔1的壳体以及位于共振腔1外且连通共振腔1的连接管2，还包括消声控制模块、调节机构3和插入管4。其中，插入管4伸入共振腔1的部分与连接管2共同构成四分之一波长管。

消声控制模块能够根据发动机实际工况下的噪声检测结果和进气参数查询控制MAP表，得到与发动机实际工况对应的消声器调节指令。调节机构3能够响应于消声器调节指令，驱动插入管4相对于连接管2沿长度方向移动，改变插入管4伸入共振腔1的长度，进而改变四分之一波长管的长度，满足各工况下不同的消除噪声频率需求。也就是说，本实施例提出的自适应赫姆霍兹消声器实现了插入管4进入共振腔1长度与发动机实际工况相关联，能够消除具有变化频率的噪声。

具体地，通常情况下随着转速升高，需要消除的噪声频率升高时，插入管4插入共振腔1中的长度会相应变短。

具体地，调节机构3与插入管4驱动连接。插入管4套设在连接管2上，图2示出了插入管4套设在连接管2外周的情况，在一个可替代的实施例中，插入管4还可以套设在连接管2内。

由于改变插入管4进入共振腔1的长度和/或改变连接管2的长度均相当于调节四分之一波长管的长度。在一个可选地实施例中，连接管2与具有共振腔1的壳体可拆卸地连接，以便于更换具有不同长度和/或不同内径的连接管2，连接管2的内径和/或外径与插入管4的内径和/或外径相适应。

请继续参照图2，其中，V为共振腔1容积，Ac和lc分别为连接管2的截面积和长度，Ap和lp分别为主管道5的截面积和长度，At和lt分别为插入管4的截面积和插入管4进入共振腔1的长度。

详细地，本实施例提供的自适应赫姆霍兹消声器满足下述规律，即需要消除的噪声频率与连接管2长度和插入管4长度之和(lc+lt)成指数关系，这样通过调整插入管4进入共振腔1的长度，能够十分高效灵活消除各种频率噪声。例如，在一个实施例中，lc+lt长度增加为原来的两倍，消除频率变为原来0.7倍；在一个实施例中，lc+lt长度缩短为原来的一半，消除频率变为原来1.4倍。

具体地，插入管4的长度与共振腔1的尺寸和/或共振腔1的布置空间相适应。也就是说，插入管4长度取决于共振腔1尺寸及布置空间，在布置空间足够的前提下，本实施例提供的自适应赫姆霍兹消声器可满足发动机的各工况需求，即通过调节插入管的长度能消除依据各种工况下所采集的进气温度、压力、质量确定出的噪声频率。

进一步地，消声控制模块包括：

频率确定模块，用于根据噪声检测结果确定需要消除的噪声频率；

频率-长度转化模块，用于依据赫姆霍兹公式将需要消除的噪声频率转化为插入管4进入共振腔1的长度值；插入管4伸入共振腔1的部分与连接管2的长度之和为需要消除的噪声波长的1/4，插入管4伸入共振腔1的部分与连接管2共同构成该自适应赫姆霍兹消声器的四分之一波长管。

长度-MAP表转化模块，用于根据插入管4进入共振腔1的长度值和进气参数查询控制MAP表，得到消声器调节指令。进气参数包括进气质量流量值和温度压力值。

具体地，自适应赫姆霍兹消声器还包括噪声传感器、质量流量计和温度压力传感器；

噪声传感器用于检测并向消声控制模块发送噪声检测结果，质量流量计用于检测并向消声控制模块发送进气质量流量值，温度压力传感器用于检测并向消声控制模块发送进气温度压力值。

具体地，控制MAP表包括质量流量值、进气温度压力值与需要消除的噪声的一一对应关系。在对各工况下插入管4进入共振腔1的长度值进行标定的基础上，可制定插入管4调节控制策略，从而使得该自适应赫姆霍兹消声器能够消除任何特定噪声。

优选地，调节机构3包括步进电机，步进电机与插入管4驱动连接。通过步进电机转动不同角度，进而控制插入管4插入消声器长度，此时的自适应赫姆霍兹消声器将噪声进行消除。

图3是本发明实施例提供的一种自适应赫姆霍兹消声方法的流程示意图，具体的如图3所示，本实施例提出的一种自适应赫姆霍兹消声方法，该方法基于上述实施例提出的自适应赫姆霍兹消声器，该方法包括：

S101：消声控制模块根据发动机实际工况下的噪声检测结果及进气参数查询控制MAP表，得到与发动机实际工况对应的消声器调节指令；

S102：调节机构3响应于消声器调节指令，调节插入管4伸入共振腔1的长度；其中，调节机构3与插入管4驱动连接，插入管4套设在连接管2内，插入管4能够在调节机构3的驱动下相对于连接管2沿长度方向移动。

进一步地，进气参数包括进气质量流量值和温度压力值，消声控制模块根据发动机实际工况下的噪声检测结果及进气参数查询控制MAP表，得到与发动机实际工况对应的消声器调节指令之前，包括：

噪声传感器检测并向消声控制模块发送噪声检测结果；

质量流量计检测并向消声控制模块发送进气质量流量值；

温度压力传感器检测并向消声控制模块发送进气温度压力值。

进一步地，消声控制模块根据发动机实际工况下的噪声检测结果及进气参数查询控制MAP表，得到与发动机实际工况对应的消声器调节指令，包括：

根据噪声检测结果确定需要消除的噪声频率；

依据赫姆霍兹公式将需要消除的噪声频率转化为插入管4进入共振腔1的长度值；

根据插入管4进入共振腔1的长度值和进气参数查询控制MAP表，得到消声器调节指令；控制MAP表包括各运行工况下质量流量值、进气温度压力值与需要消除的噪声的一一对应关系。

本发明实施例还提出一种车辆，该车辆应用了上述实施例提出的自适应赫姆霍兹消声器。

本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，存储介质可设置于服务器之中以保存用于实现方法实施例中的自适应赫姆霍兹消声方法相关的至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，该至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如上述实施例提出的自适应赫姆霍兹消声方法。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以位于计算机网络的多个网络服务器中的至少一个网络服务器。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

由上述本发明提供的自适应赫姆霍兹消声器、方法、车辆及存储介质，的实施例可见，本发明实施例提出的一种自适应赫姆霍兹消声器、方法、车辆及存储介质，能够获取发动机实际工况下的噪声检测结果及进气参数，根据检测到的噪声检测结果和进气参数确定并调节插入管插入到共振腔中的长度以主动适应不同工况进气状态变化，使得结构固定的四分之一波长管、赫姆霍兹消声器能够消除更多频率的噪声，有效消除具有变化频率的噪声。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置和服务器实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自适应赫姆霍兹消声器，包括具有共振腔(1)的壳体以及位于所述共振腔(1)外且连通所述共振腔(1)的连接管(2)，其特征在于，还包括消声控制模块、调节机构(3)和插入管(4)；

所述消声控制模块能够根据发动机实际工况下的噪声检测结果和进气参数查询控制MAP表，得到与所述发动机实际工况对应的消声器调节指令；所述进气参数包括进气质量流量值和进气温度压力值；所述调节机构(3)能够响应于所述消声器调节指令，调节所述插入管(4)伸入所述共振腔(1)的长度；所述插入管(4)能够在所述调节机构(3)的驱动下相对于所述连接管(2)沿长度方向移动；其中，所述调节机构(3)与所述插入管(4)驱动连接，所述插入管(4)套设在所述连接管(2)上。

2.根据权利要求1所述的自适应赫姆霍兹消声器，其特征在于，所述消声控制模块包括：

频率确定模块，用于根据所述噪声检测结果确定需要消除的噪声频率；

频率-长度转化模块，用于依据赫姆霍兹公式将所述需要消除的噪声频率转化为所述插入管(4)进入所述共振腔(1)的长度值；

长度-MAP表转化模块，用于根据所述插入管(4)进入所述共振腔(1)的长度值和所述进气参数查询所述控制MAP表，得到所述消声器调节指令；所述控制MAP表包括所述进气参数与所述需要消除的噪声频率的对应关系。

3.根据权利要求1所述的自适应赫姆霍兹消声器，其特征在于，所述自适应赫姆霍兹消声器还包括噪声传感器、质量流量计和温度压力传感器；

所述噪声传感器用于检测并向所述消声控制模块发送所述噪声检测结果，所述质量流量计用于检测并向所述消声控制模块发送所述进气质量流量值，所述温度压力传感器用于检测并向所述消声控制模块发送所述进气温度压力值。

4.根据权利要求1所述的自适应赫姆霍兹消声器，其特征在于，所述插入管(4)的长度与所述共振腔(1)的尺寸和/或所述共振腔(1)的布置空间相适应。

5.根据权利要求1所述的自适应赫姆霍兹消声器，其特征在于，所述调节机构(3)包括步进电机，所述步进电机与所述插入管(4)驱动连接。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的自适应赫姆霍兹消声器的自适应赫姆霍兹消声方法，其特征在于，包括：

消声控制模块根据发动机实际工况下的噪声检测结果和进气参数查询控制MAP表，得到与所述发动机实际工况对应的消声器调节指令；所述进气参数包括进气质量流量值和进气温度压力值；

调节机构(3)响应于所述消声器调节指令，调节插入管(4)伸入共振腔(1)的长度；其中，所述调节机构(3)与所述插入管(4)驱动连接，所述插入管(4)套设在连接管(2)内，所述插入管(4)能够在所述调节机构(3)的驱动下相对于所述连接管(2)沿长度方向移动。

7.根据权利要求6所述的自适应赫姆霍兹消声方法，其特征在于，所述消声控制模块根据发动机实际工况下的噪声检测结果及进气参数查询控制MAP表，得到与所述发动机实际工况对应的消声器调节指令，包括：

根据所述噪声检测结果确定需要消除的噪声频率；

依据赫姆霍兹公式将所述需要消除的噪声频率转化为所述插入管(4)进入所述共振腔(1)的长度值；

根据所述插入管(4)进入所述共振腔(1)的长度值和所述进气参数查询所述控制MAP表，得到所述消声器调节指令；所述控制MAP表包括所述进气参数与所述需要消除的噪声频率的对应关系。

8.根据权利要求6所述的自适应赫姆霍兹消声方法，其特征在于，所述消声控制模块根据发动机实际工况下的噪声检测结果和进气参数查询控制MAP表，得到与所述发动机实际工况对应的消声器调节指令之前，还包括：

噪声传感器检测并向所述消声控制模块发送所述噪声检测结果；

质量流量计检测并向所述消声控制模块发送所述进气质量流量值；

温度压力传感器检测并向所述消声控制模块发送所述进气温度压力值。

9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1-5任一项所述的自适应赫姆霍兹消声器。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如权利要求6-8任一项所述的自适应赫姆霍兹消声方法。

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