CN111828129B - 排气噪音调节装置及其方法、排气噪音调节系统和车辆 - Google Patents

Abstract

一种排气噪音调节装置，包括共振箱、连接管、活动门板和激励控制器，共振箱内具有共振腔，连接管的一端与共振腔连通，连接管的另一端用于连通排气管，活动门板设置在共振腔中，激励控制器的驱动端与活动门板连接，激励控制器可驱使活动门板在共振箱内移动改变共振腔频率以及驱使活动门板振动。本发明的排气噪音调节装置，可根据待补偿的噪音频率进行匹配调节，增大了工作频率范围。本发明还涉及一种排气噪音调节系统、排气噪音调节方法和车辆。

Description

排气噪音调节装置及其方法、排气噪音调节系统和车辆

技术领域

本发明涉及尾气噪音控制技术领域，特别涉及一种排气噪音调节装置及其方法、排气噪音调节系统和车辆。

背景技术

汽车排气系统是汽车的重要组成部分，排气系统排出废气同时也将燃烧噪声带到车辆尾部，在尾部产生声压级很高的阶次噪声和摩擦噪声，噪声传递到乘员舱，有的可能激励乘员舱的声腔模态导致乘员舱声腔共振，严重影响整车NVH。随着人们生活水平的提高，人们对整车的要求从最初的代步工具变成舒适的家庭必需品，所以除了对车型的动力性要求较为严格外，对整车的噪声要求也提高了，要求整车在行驶、加速过程中具备悦耳的噪声。

目前大部分车型上设有排气声品质调节装置，例如一些车型上装有的电磁阀门以降低背压、流噪为主，不能补偿某些转速下的声音缺失；另一些车型使用前端排气脉动作为激励，使共振腔共振补偿排气声音，但是该种声品质装置只能补偿某个转速或者频率下的声音，不能随转速或者频率的变化而改变补偿不同频率的声音、更不能调节声音的幅值，使得声品质调节比较局限。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种排气噪音调节装置，可根据待补偿的噪音频率进行匹配调节，增大了工作频率范围。

一种排气噪音调节装置，包括共振箱、连接管、活动门板和激励控制器，共振箱内具有共振腔，连接管的一端与共振腔连通，连接管的另一端用于连通排气管，活动门板设置在共振腔中，激励控制器的驱动端与活动门板连接，激励控制器可驱使活动门板在共振箱内移动改变共振腔频率以及驱使活动门板振动。

在本发明的实施例中，上述活动门板的一端设有转轴，所述转轴穿过所述共振箱与所述激励控制器连接，所述活动门板的侧边与所述共振箱的箱壁接触。

在本发明的实施例中，上述共振箱包括底板、第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板和弧形盖板，所述第一侧板与所述第二侧板平形且相对设置，所述第三侧板与所述第四侧板平形且相对设置地连接于所述第一侧板与所述第二侧板之间，所述弧形盖板设置于所述底板的上方，所述第一侧板、所述第二侧板、所述第三侧板和所述第四侧板的两端分别与所述底板、所述弧形盖板连接。

在本发明的实施例中，上述第一侧板沿着垂直于所述底板的长度小于所述第二侧板沿着垂直于所述底板的的长度，所述弧形盖板的一端连接于所述第一侧板，所述弧形盖板的另一端向着靠近所述第二侧板的方向弯曲，所述活动门板的侧边分别与所述第三侧板、所述第四侧板和所述弧形盖板接触。

在本发明的实施例中，上述第三侧板和所述第四侧板靠近所述第二侧板的一端设有轴孔，所述转轴的两端穿过所述轴孔设置。

在本发明的实施例中，上述底板上设有通孔，所述连接管的一端连接于所述底板，所述连接管与所述通孔连通。

在本发明的实施例中，上述激励控制器为电磁机械装置。

本发明还提供一种排气噪音调节系统，包括车载ECU和上述的排气噪音调节装置，所述车载ECU与所述激励控制器电信连接，所述车载ECU将需要补偿的声音频率和振幅发送至所述激励控制器，所述激励控制器根据所述声音频率和振幅驱使所述活动门板移动和振动。

本发明还提供一种排气噪音调节方法，所述排气噪音调节方法利用上述的排气噪音调节装置，所述排气噪音调节方法包括：

采集废气噪音的频率和振幅；

根据废气噪音的频率，利用所述激励控制器驱使所述活动门板在所述共振箱内移动，使所述共振腔频率与废气噪音的频率相同；

根据废气噪音的振幅，利用所述激励控制器驱使所述活动门板在所述共振箱内振动。

本发明还提供一种车辆，包括上述的排气噪音调节装置。

本发明的排气噪音调节装置的激励控制器驱使活动门板移动改变共振腔的容积，使得共振腔频率可根据待补偿的噪音频率进行匹配调节，共振腔容积变化速度快，效率高，增大了排气噪音调节装置的工作频率范围。

附图说明

图1是本发明的排气噪音调节装置的结构示意图。

图2a至图2b是本发明的排气噪音调节装置工作时的剖视结构示意图。

图3是本发明的共振箱的拆分结构示意图。

图4是本发明的排气噪音调节系统的示意图。

图5是四缸发动机从怠速到最高转速时尾气管噪音声压坐标图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地描述。

图1是本发明的排气噪音调节装置的结构示意图，图2a至图2b是本发明的排气噪音调节装置工作时的剖视结构示意图，如图1、图2a和图2b所示，排气噪音调节装置10包括共振箱11、连接管12、活动门板13和激励控制器14。连接管12的一端与共振腔101连通，连接管12的另一端用于连通排气管20(例如汽车排气尾管)，活动门板13设置在共振腔101中，激励控制器14的驱动端与活动门板13连接，激励控制器14可驱使活动门板13在共振箱11内移动改变共振腔101频率以及驱使活动门板13振动。

图3是本发明的共振箱的拆分结构示意图，请参照图1至图3，共振箱11包括底板111、第一侧板112、第二侧板113、第三侧板114、第四侧板115和弧形盖板116。第一侧板112与第二侧板113平形且相对设置，第三侧板114与第四侧板115平形且相对设置地连接于第一侧板112与第二侧板113之间，弧形盖板116设置于底板111的上方，第一侧板112、第二侧板113、第三侧板114和第四侧板115的两端分别与底板111、弧形盖板116连接。第一侧板112沿着垂直于底板111的长度小于第二侧板113沿着垂直于底板111的的长度，弧形盖板116的一端连接于第一侧板112，弧形盖板116的另一端向着靠近第二侧板113的方向弯曲，且弧形盖板116的弧度为90°。第三侧板114和第四侧板115靠近第二侧板113的一端设有轴孔102，轴孔102与共振腔101连通。底板111上设有通孔103，连接管12的一端连接于底板111，连接管12与通孔103连通。

活动门板13的一端设有转轴132，转轴132穿过共振箱11的轴孔102与激励控制器14连接，活动门板13的侧边分别与第三侧板114、第四侧板115和弧形盖板116接触。具体地，活动门板13呈矩形，活动门板13具有第一侧边、第二侧边、第三侧边和第四侧边，第一侧边与第二侧边平行且相对，第三侧边与第四侧边平行且相对地连接于第一侧边与第二侧边之间，第一侧边与弧形盖板116接触，第二侧边靠近第二侧板113，且转轴132与第二侧边连接，第三侧边与第三侧板114接触，第四侧边与第四侧板115接触。

激励控制器14为电磁机械装置，激励控制器14通过转轴132驱使活动门板13移动，驱使活动门板13移动至与第二侧板113平行以及驱使活动门板13移动至与底板111平行，当活动门板13与底板111平行时，激励控制器14无法驱使活动门板13继续向着靠近底板111的方向转动。

图4是本发明的排气噪音调节系统的示意图，如图4所示，本发明还涉及一种排气噪音调节系统，该排气噪音调节系统包括车载ECU30(Electronic Control Unit)和上述的排气噪音调节装置10。车载ECU30分别发动机40、激励控制器14电信连接，车载ECU30将需要补偿的声音频率和振幅发送至激励控制器14，激励控制器14根据声音频率和振幅驱使活动门板13移动和振动。

图5是四缸发动机从怠速到最高转速时尾气管噪音声压坐标图，如图5所示，曲线①表示目标声音；曲线②表示待补偿的噪音。为了保证排气尾管噪音声品质，需要提升噪音线性度与目标声音贴近。该噪声在发动机40转速为1500rpm(50Hz)周围和3000rpm(100Hz)周围存在较大的低谷，需要补偿该转速区间下的尾管噪声。如图5所示，50Hz左右是需要补偿13dBA到50dBA左右，100Hz需要补偿8dBA到63dBA左右。按照以下公式计算待补偿噪音的声压级：

其中,SPL为声压级(dBA)；P为声压；

按照以下公式计算得到共振腔101频率：

其中，c为当地声速(m/s)，

t为发动机40某转速在连接管12处的气体温度(℃)；s为连接管12的截面积(m²)；L为连接管12的长度(m)；V为共振腔101的容积(m³)；

按照以下公式计算得到排气噪音调节装置10输出的目标声压:

其中，u为活动门板13压力中心振动平均速度(m/s)；r为活动门板13压力中心到转轴132的距离(m)。

将公式(3)代入公式(1)中即可获得排气噪音调节装置10输出的目标声压级；

当激励控制器14接收到车载ECU30输出的待补偿的废气噪音的频率和振幅时，根据废气噪音的频率，激励控制器14驱使活动门板13在共振箱11内移动，使共振腔101频率与废气噪音的频率相同；之后根据废气噪音的振幅，激励控制器14驱使活动门板13共振箱11内振动，共振腔101发出的声音通过连接管12传递到排气管20，完成声音补偿。

本发明的排气噪音调节装置10的激励控制器14驱使活动门板13移动改变共振腔101的容积，使得共振腔101频率可根据待补偿的噪音频率进行匹配调节，共振腔101容积变化速度快，效率高，增大了排气噪音调节装置10的工作频率范围。本发明的排气噪音调节装置10的激励控制器14驱使活动门板13振动，带动共振腔101共振，控制精确，响应及时。而且，本发明的排气噪音调节装置10不但可以补偿声音，当活动门板13振动时，排气噪音调节装置10可用作消声器，降低特定频率的噪音。

本发明还涉及一种排气噪音调节方法，该排气噪音调节方法利用上述的排气噪音调节装置10，该排气噪音调节方法包括：

采集废气噪音的频率和振幅；具体地，利用车载ECU30根据发动机40转速计算待补偿的噪音的频率和振幅，并将噪音的频率和振幅发送至激励控制器14；

根据废气噪音的频率，利用激励控制器14驱使活动门板13在共振箱11内移动，使共振腔101频率与废气噪音的频率相同；

根据废气噪音的振幅，利用激励控制器14驱使活动门板13在共振箱11内振动。

本发明还涉及一种车辆，该车辆包括上述的排气噪音调节装置10，关于车辆的结构请参照现有技术，此处不再赘述。

本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种排气噪音调节装置，其特征在于，包括共振箱、连接管、活动门板和激励控制器，所述共振箱内具有共振腔，所述连接管的一端与所述共振腔连通，所述连接管的另一端用于连通排气管，所述活动门板设置在所述共振腔中，所述激励控制器的驱动端与所述活动门板连接，所述激励控制器可驱使所述活动门板在所述共振箱内移动改变所述共振腔的频率以及驱使所述活动门板振动,所述活动门板的一端设有转轴，所述转轴穿过所述共振箱与所述激励控制器连接。

2.如权利要求1所述的排气噪音调节装置，其特征在于，所述活动门板的侧边与所述共振箱的箱壁接触。

3.如权利要求2所述的排气噪音调节装置，其特征在于，所述共振箱包括底板、第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板和弧形盖板，所述第一侧板与所述第二侧板平形且相对设置，所述第三侧板与所述第四侧板平形且相对设置地连接于所述第一侧板与所述第二侧板之间，所述弧形盖板设置于所述底板的上方，所述第一侧板、所述第二侧板、所述第三侧板和所述第四侧板的两端分别与所述底板、所述弧形盖板连接。

4.如权利要求3所述的排气噪音调节装置，其特征在于，所述第一侧板沿着垂直于所述底板的长度小于所述第二侧板沿着垂直于所述底板的长度，所述弧形盖板的一端连接于所述第一侧板，所述弧形盖板的另一端向着靠近所述第二侧板的方向弯曲，所述活动门板的侧边分别与所述第三侧板、所述第四侧板和所述弧形盖板接触。

5.如权利要求4所述的排气噪音调节装置，其特征在于，所述第三侧板和所述第四侧板靠近所述第二侧板的一端设有轴孔，所述转轴的两端穿过所述轴孔设置。

6.如权利要求3所述的排气噪音调节装置，其特征在于，所述底板上设有通孔，所述连接管的一端连接于所述底板，所述连接管与所述通孔连通。

7.如权利要求1所述的排气噪音调节装置，其特征在于，所述激励控制器为电磁机械装置。

8.一种排气噪音调节系统，其特征在于，包括车载ECU和权利要求1至7任意一项所述的排气噪音调节装置，所述车载ECU与所述激励控制器电信连接，所述车载ECU将需要补偿的声音频率和振幅发送至所述激励控制器，所述激励控制器根据所述声音频率和振幅驱使所述活动门板移动和振动。

9.一种排气噪音调节方法，其特征在于，所述排气噪音调节方法利用权利要求1至7任意一项所述的排气噪音调节装置，所述排气噪音调节方法包括：

采集废气噪音的频率和振幅；

根据废气噪音的频率，利用所述激励控制器驱使所述活动门板在所述共振箱内移动，使所述共振腔频率与废气噪音的频率相同；

根据废气噪音的振幅，利用所述激励控制器驱使所述活动门板在所述共振箱内振动。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至7任意一项所述的排气噪音调节装置。

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