CN202832894U - 发动机增压器的消音器、低压空气供给系统及机动车辆 - Google Patents

Abstract

一种用于发动机增压器的消音器，包括：限定空气供给导管的衰减器主体，低压空气在使用中流经空气供给导管到达增压器的空气压缩机；围绕空气供给导管延伸的衰减器室包含声压波吸收材料并经由多个传输端口操作性地连接到空气供给导管，消音器定位成靠近空气压缩机进入端口。用于具有增压器的发动机的低压空气供给系统，包括：低压空气入口；空气过滤器；低压空气导管，将空气过滤器连接到所述消音器的入口端，消音器定位成靠近空气压缩机进入端口。机动车辆，具有：发动机；连接发动机的增压器；所述低压空气供给系统，连接增压器提供低压空气到增压器的空气压缩机。本实用新型设计紧凑、制造节约且容易地适于各种发动机配置。

Description

发动机增压器的消音器、低压空气供给系统及机动车辆

技术领域

本实用新型涉及降低发动机噪音，更具体地，涉及用于发动机增压器的空气压缩机的消音器。

背景技术

众所周知，在涡轮增压发动机瞬时操纵的情况下，压缩机动力会产生宽带空气声音噪音。声压波能够逆着空气的流动在压缩机的上游传播，并经由形成用于涡轮增压器的低压空气供给的各种构件扩散。

此外，当涡轮增压器产生的压力超出抬起油门(tip out)操作中的预定数值时，压缩机旁通阀通常会打开。该旁通阀的打开能够在回流方向上产生宽带声压波和产生听得见的“嗖”的噪音，该“嗖”的噪音经由形成用于涡轮增压器的低压空气供给的各种构件扩散。

从例如美国专利6,752,240已知的是，提供了连接到发动机的涡轮增压器的空气压缩机的入口的反应降噪装置。该装置具有的缺点是其具有相对巨大的尺寸，这是由于如果需要降噪不同频率则需要提供多个不同的腔室。这是因为需要特定腔室尺寸减少特定的频率范围。这种布置在操作方面非常不灵活且不得不设计成适合特定涡轮增压器的安装。也就是说，如果相同的涡轮增压器用于不同的发动机则需要不同的空气入口系统设计，这种类型的降噪装置由于可以产生不同的频率范围而不能提供适当的噪音衰减。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供用于发动机增压器的衰减器、用于具有增压器的发动机的低压空气供给系统、以及机动车辆，以消除现有技术中反应降噪装置操作不灵活且不得不设计成适合特定涡轮增压器安装的缺陷，其克服了与上面提到的现有技术相关的缺点。

根据本实用新型的一个方面，在此提供了用于发动机增压器的消音器，其包括限定空气供给导管的衰减器主体和围绕空气供给导管延伸的衰减器室，低压空气在使用中流经空气供给导管到达增压器的空气压缩机，衰减器室包含声压波吸收材料并经由多个传输端口操作地连接到空气供给导管，其中，消音器靠近空气压缩机的进入端口定位。

衰减器主体的一端适于连接到空气压缩机的进入端口。

衰减器主体可适于直接连接到空气压缩机的进入端口或者可以适于经由诸如管子的短间隔构件间接连接。

衰减器室可以仅仅围绕衰减器主体的一部分延伸。该一部分可以是上部。

每个传输端口可以由与通过空气供给导管的空气的总流动路径对准的细长孔构成。

声压波吸收材料可以是纤维毡、泡沫以及纤维毡与泡沫的组合中的一种。

衰减器室容纳至少两种具有不同频率吸收属性的声压波吸收材料。

衰减器室由装配在衰减器主体的孔中的独立的衰减器壳体构成。

衰减器壳体可包括第一和第二端壁、第一和第二侧壁、底板和可固定至消音器以形成用于衰减器壳体的盖子的盖子，在底板中形成有限定所述传输端口的多个孔。

根据本实用新型的第二方面，在此提供了用于具有增压器的发动机的低压空气供给系统，该系统包括：低压空气入口，大气经由低压空气入口被吸入该系统；用于将经由低压空气入口吸入的空气过滤的空气过滤器；以及低压空气导管，该低压空气导管将空气过滤器连接到根据所述本实用新型第一方面构造的消音器的入口端，其中，消音器靠近增压器的空气压缩机的进入端口定位。

消音器具有适于连接到增压器的空气压缩机的进入端口的出口端。

衰减器主体可以适于直接连接到空气压缩机的进入端口或者可以适于经由诸如管子的短间距构件间接连接。

根据本实用新型的第三方面，在此提供了机动车辆，其具有：发动机；增压器，连接到发动机以便提供增压空气供给到发动机；以及根据本实用新型所述第二方面构造的低压空气供给系统，该低压空气供给系统连接到增压器以提供低压空气供给到增压器的空气压缩机。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的衰减器具有紧凑设计、在制造上节约并且能够通过改变在衰减器室中使用的声压波吸收材料的属性而容易地适用于各种发动机配置，该衰减器衰减从进气系统部件和空气压缩机进入端口扩散的频率范围在1kHz到12kHz之间的空气路径噪音，该衰减器还省去了压缩机旁通阀和多个谐振器室的成本和复杂性。结合有该衰减器的低压空气供给系统和机动车辆取得相应技术效果。

附图说明

现在要通过实例并参照其附图来对本实用新型进行描述：

图1是根据本实用新型的一个方面的具有包括消音器的低压空气供给系统的机动车辆的示意图；

图2是根据本实用新型的一个方面的消音器的优选实施例的图形表示，其示出了在完全装配状态下的消音器；

图3是类似于图2示出的实施例但却从一个相反的角度观察的图形表示；

图4是类似于图2示出的实施例的示图，但移除了盖子以便示出在填充衰减器室之前处于消音器的主体内部适当位置的衰减器壳体，其中衰减器壳体由具有振动吸收材料的衰减器壳体确定；

图5是图4示出的衰减器壳体的视图，其中移除了衰减器主体材料以便示出衰减器壳体的细节；

图6是类似于图3示出的实施例的示图，但移除了盖子以便示出在填充衰减器室之前在消音器的主体内部处于适当位置的衰减器壳体，其中衰减器壳体由具有振动吸收材料的衰减器壳体确定；

图7是图6示出的衰减器壳体的视图，其中移除了衰减器主体材料以便示出衰减器壳体的细节；

图8是在衰减器壳体插入衰减器主体之前的衰减器主体的平面图；

图9是连接到涡轮增压器进入端口的消音器的第二个实施例的平面图；以及

图10是沿图9上线X-X的横截面。

具体实施方式

现在参考图1，在此示出了机动车辆1，其具有发动机4和以涡轮增压器10形式的增压器，该增压器提供增压空气到发动机4。

涡轮增压器10包括空气压缩机11和涡轮12，空气压缩转子(未示出)旋转安装在空气压缩机11中，排气转子(未示出)旋转安装在涡轮12中。废气从发动机4经由排气管13流动到涡轮12，排入大气之前，在涡轮12处，废气在经由可以包括一个或多个排放控制装置(未示出)的排气系统14引起涡轮转子的旋转。

涡轮转子的旋转引起空气压缩机转子的相应旋转，因为这两种转子由驱动轴(未示出)可驱动地连接。空气压缩机转子的旋转使得空气经由低压空气供给系统50吸入、被压缩然后经由高压或增压空气供给系统60供给到发动机。

在这种情况下，高压空气供给系统60包括用来冷却空气的增压中冷器7和用来控制空气流量的节流阀6以及将发动机4连接到空气压缩机11的出口端口的各种导管。

低压空气供给系统50包括：低压空气入口9，大气经由其被吸入系统；空气过滤器8，用于过滤经由低压空气入口9吸入的空气；以及低压空气导管15，将空气过滤器8连接到消音器20的入口端。

消音器20具有限定空气供给导管或通道的衰减器主体21，低压空气在使用中经过该导管或通道流动到涡轮增压器10的空气压缩机。衰减器室(未在图1中示出)由固定到衰减器主体21上的盖子22覆盖。

衰减器室可以形成为衰减器主体的一部分或形成为装配到衰减器主体21上的独立构件，在任一种情况下，衰减器室经由多个细长端口(未在图1中示出)操作地连接到空气流动通道并且包括声压波吸收材料，声压波吸收材料的形式为纤维毡或纤维垫、塑料泡沫材料垫或者塑料泡沫与纤维毡的组合。选择该吸收材料的密度以衰减特定范围频率内的声压波，该特定范围频率对应于由涡轮增压器10在使用期间产生的例如“唧唧声”和“嗖”噪音的预计的不期望频率。

消音器主体21适合在出口端连接到涡轮增压器10的空气压缩机11的进入端口，在这种情况下，该连接使用法兰25，法兰25通过多个螺纹紧固件(未示出)---也可以使用其他连接方式---紧固到压缩机壳体11。

消音器主体21适合在入口端连接到低压空气导管15，在这种情况下，该连接使用法兰24，法兰24通过多个螺纹紧固件(未示出)紧固到形成在低压空气导管15的联动端的互补法兰16上，但是还可以使用其他连接方式。

使用中，空气流入低压空气入口9经过空气过滤器8和低压空气导管15到达消音器20，然后进入空气压缩机11，空气在此被压缩然后经由高压空气供给系统60流到发动机4。当由于回流、浪涌或其他影响在空气压缩机11中发生流动扰动时，这些流动扰动产生从空气压缩机扩散返回进入低压空气供给系统50的声压波。然而，因为消音器20直接连接到空气压缩机11的进入端口，这些振动在离开空气压缩机11之后的振幅，通过这些振动与容纳在衰减器室内的声压波吸收材料相互作用显著地衰减。通过这种方式，减少了对到达涡轮增压器10的空气压缩机的气流的不利影响，并且最小化低压空气供给系统50的布置在消音器20上游的其他构件的噪音扩散。

本领域技术人员应当理解，扩散或投射的噪音不仅基于声压波的振幅，还基于这些振动扩散源自的表面积。因此，通过将消音器20紧密连接到涡轮增压器10，低压空气供给系统50的暴露在高振幅声压波下的表面积显著减少，从而减少能够被紧邻涡轮增压器10的人(诸如机动车辆1的司机或乘客)听到的听得见的噪音。

应当理解，能够被声音吸收材料衰减的频率取决于很多因素，这些因素包括制造吸收材料的材料性质但是一般是内部结构、表面开口、流动阻力、厚度和密度。这些属性的综合影响决定给定材料的声阻抗(吸收系数)。材料压缩成为更密集的结构会增加密度和流阻率，继而提升了给定厚度下的低频吸收。

使用的密度可以是吸收材料处于自由状态时的密度，也就是说，衰减器室的容积等于或大于吸收材料处于自由状态时的体积。

可替换地，通过使用具有比吸收材料的自由体积小的容积的衰减器室，该吸收材料的密度可以从其自由密度增加。

还应当理解，衰减器室可以包括具有不同声压波吸收属性的吸收材料。也就是说，其可以具有两种或三种不同的材料或者材料密度不同的同一材料。通过这种方式，消音器能够布置成衰减几个不期望范围的声压波。

例如，衰减器室可以填充有填满较高密度塑料泡沫层的低密度纤维毡。

返回参照图1，发动机4包括具有通风管道5(在图1中以虚线示出)的曲轴箱强制通风系统，该通风管道5通过曲轴箱通风连接器26在衰减器室上游位置处连接到低压空气供给系统50。本领域技术人员应当理解，经过这种曲轴箱通风系统的流体包括夹带着油的空气。

使用仅围绕衰减器主体的上部延伸的衰减器室是有利的，因为减少了包含在衰减器室内的吸收材料的油污染。应当理解，吸收材料的油污染将会引起吸收材料的衰减属性改变或在一些情形下丧失。如果衰减器室围绕衰减器主体的整个外围延伸，油会在位于衰减器主体下半部分的衰减器室内聚集或集中，从而污染吸收材料。而且，任何这样聚集的油还可以在一定条件下被吸入空气压缩机11，从而对空气压缩机11的转子造成损害和引起来自发动机4的不可接受的排放。

在本实用新型的其他实施例中，衰减器室可以围绕衰减器主体的除上部以外的另一部分(诸如，例如侧部或下部(延伸。本领域技术人员应当理解，使用仅围绕衰减器主体一部分延伸而不论其取向的衰减器室是有利的，因为与衰减器室围绕衰减器主体的整个外围延伸的情况相比，如果衰减器室仅部分围绕衰减器主体的外围延伸，则可以减少起因于衰减器室的存在的任何压力损失。

现在参照图2至图8，在此示出了在图1中概括性示出的消音器20的优选实施例。

消音器20包括限定了肘状气流通道29的塑料衰减器主体21，如上所述低压气流在使用时流经该气流通道29。

在这种情况下，塑料盖子22振动焊接到衰减器主体21上以为由盖子22和衰减器壳体30限定的衰减器室28提供盖。应当理解，能够使用其他方法将塑料盖子22紧固到衰减器主体21上，并且本实用新型并不限于使用振动焊接。

衰减器主体21适于在入口端通过法兰24连接到空气供给系统50的上游部分，并且适于在出口端通过空心套管25a和柔性管25连接到涡轮增压器10的空气压缩机11的进入端口。空气压缩机11具有类似于与柔性管25接合的空心套管25a的空心套管，以将衰减器主体21连接到空气压缩机11的进入端口。

衰减器主体21还具有形成为衰减器主体21组成部分的曲轴箱通风系统返回连接器26，该连接器为导管26的形式。

衰减器主体21限定了空腔，衰减器壳体30装配于该空腔中并与塑料盖子22一起通过单一操作中振动焊接紧固于该空腔中适当位置。

许多枞树连接器39从衰减器壳体30的底板35延伸。在壳体30内部使用声音吸收材料期间，使用连接器39来定位。

衰减器壳体30通过模制工艺由塑料材料构成，并包括底板35、第一上游端壁33、第二下游端壁34、第一或内侧壁31和第二或外侧壁32。

在这种情况下，底板35包括8个间隔开的细长孔36a至36h，每个细长孔构成传输端口用于在涡轮增压器10运行期间传输来自气流通道29的声压波。也就是说，以回流方向从空气压缩机11的进入端口扩散的声压波，经由由细长孔36a至36h形成的传输端口进入衰减器室28。优化孔36a至36h的形状和大小以减少进入压缩机11的气流的中断，同时在气流通道29和位于衰减器室28内的声压波吸收材料之间提供足够的相互作用以提供好的振动衰减。

应当理解，孔的数量根据不同情况下各种属性的优化来选择，例如压力损失和流动特性、衰减表面积和结构刚性/鲁棒性，并且本实用新型并不限于使用8个孔。

声压波吸收材料可以具有纤维毡形式、聚合物泡沫垫形式或者两者组合的形式(诸如涂覆有纤维毡的泡沫)。基于要被衰减的频率范围来选择吸收材料的组成和密度。然而，应当理解，这种材料能够衰减宽泛区域或范围的频率，而并非限定于衰减特定频率。所选择的正确材料基于确定特定涡轮增压器和低压空气供给系统配置需要衰减的频率范围的实验工作。

使用肘状气流通道29的一个优势是减少了视距传播(其能够发生的频率接近7次)，视距传播小于气流通道29的横向尺寸。

应当理解，在衰减由空气压缩机产生的噪音的主要机制是使用损耗性声音衰减材料时，由于振幅与衰减器室28的相互作用还会有一些反应衰减。

还应当理解，空气压缩机11还可以是增压器的空气压缩机，并且本分明不限于使用涡轮增压器。术语“增压器”在本文中的含义既包括涡轮增压器还包括增压器。

现在参照图9和图10，在此示出了消音器的第二个实施例120，其旨在直接替代在图1中示出的消音器20。在这种情况下，消音器120形成为线性构件，但在优选实施例中消音器由于上述原因示出为肘状构件。然而，应当理解，实际上，消音器的形状可以由用于低压空气供给系统50的期望流动路径来指定以满足包装限制，并且消音器能够使用除示出的形状之外的其它形状。

消音器120包括气流通道129和限定衰减器室128的衰减器主体121，衰减器室128在这种情况下形成为衰减器主体121的一部分，并且如上所述，低压空气在使用中流经气流通道129。衰减器主体121形成为两个单独的塑料构件，这两个构件在这种情况下通过振动焊接连在一起，然而还能够使用其他方法将这两个构件紧固在一起。这两个塑料构件中的一个构成气流通道129的下半部分，而另一个构成气流通道129的上半部分和衰减器室128。

塑料盖子122在这种情况下振动焊接到衰减器主体121上以为衰减器室128提供盖子，衰减器室128由盖子122和形成为衰减器主体121上半部分的组成部分的4个壁133、134、131和132限定。应当理解，能够使用其他方法将盖子122紧固到主体121上，并且本实用新型不限于使用振动焊接。

衰减器主体121在入口端通过振动焊接到衰减器主体121的端部的法兰124以适于连接空气供给系统的上游部分，并且在出口端通过振动焊接到衰减器主体121的端部的法兰125以适于连接涡轮增压器10的进入端口104。在这种情况下，用3个螺钉148(仅有两个螺钉是可见的)将法兰125紧固至涡轮增压器10，但是应当理解，可以使用其他方式将法兰125紧固至涡轮增压器10。

在一些实施例中，曲轴箱通风系统返回连接器还能形成为衰减器主体121的组成部分。

9个孔a、b、c、d、e、f、g、h和i形成在衰减器主体121中并限定将衰减器室128连接至气流通道129的传输端口。如前所述，由孔a、b、c、d、e、f、g、h和i限定的传输端口允许声压波进入衰减器室128并同布置在衰减室128内的声压波吸收材料相互作用从而通过损耗过程衰减这些振动。从而减少衰减器室128上游的振动的幅度。

如上所述，声压波吸收材料140可以具有纤维毡形式、聚合物(塑料)泡沫垫形式或者这两种的结合形式(诸如涂覆有纤维毡的泡沫)。如前所述，基于要被衰减的频率范围来选择吸收材料的组成和密度。

因此，概括地说，本实用新型提供了用于发动机增压器的空气压缩机的衰减器，其具有紧凑设计、在制造上节约并且能够通过改变在衰减器室中使用的声压波吸收材料的属性而容易地适用于各种发动机配置，该衰减器衰减从进气系统部件和空气压缩机进入端口扩散的频率范围在1kHz到12kHz之间的空气路径噪音，该噪音在转动(spooling)和运行以及抬起油门操作期间产生，该衰减器还省去了压缩机旁通阀和多个谐振器室的成本和复杂性。

应当理解，术语“适于连接空气压缩机的进入端口”包括消音器的直接连接和经由诸如小段管或管子的连接器的连接。

本领域技术人员应当理解，尽管本实用新型已经参照一个或多个实施例的示例进行了阐述，但是并不限于公开的实施例，而且可以构造替代实施例而不偏离由附属权利要求限定的本实用新型的范围。

Claims (12)

1.一种用于发动机增压器的消音器，其特征在于，包括：

限定空气供给导管的衰减器主体，低压空气在使用中流经所述空气供给导管到达所述增压器的空气压缩机；以及

围绕所述空气供给导管延伸的衰减器室，所述衰减器室包含声压波吸收材料并经由多个传输端口操作性地连接到所述空气供给导管，其中，所述消音器定位成靠近所述空气压缩机的进入端口。

2.根据权利要求1所述的消音器，其特征在于，所述衰减器主体的一端适于连接到所述空气压缩机的进入端口。

3.根据权利要求1或2所述的消音器，其特征在于，所述消音器仅仅围绕所述衰减器主体的一部分延伸。

4.根据权利要求3所述的消音器，其特征在于，所述一部分是上部。

5.根据权利要求1所述的消音器，其特征在于，每个所述传输端口由细长孔形成，所述细长孔与通过所述空气供给导管的空气的总流动路径对准。

6.根据权利要求1所述的消音器，其特征在于，所述声压波吸收材料是纤维毡、泡沫和纤维毡与泡沫的组合中的一种。

7.根据权利要求1所述的消音器，其特征在于，所述消音器室容纳至少两种具有不同频率吸收属性的声压波吸收材料。

8.根据权利要求1所述的消音器，其特征在于，所述衰减器室由装配在所述衰减器主体的孔中的独立的衰减器壳体构成。

9.根据权利要求8所述的消音器，其特征在于，所述衰减器壳体包括第一和第二端壁、第一和第二侧壁、底板和可固定至所述消音器以形成用于所述衰减器壳体的盖子的盖子，在所述底板中形成有限定所述传输端口的多个孔。

10.一种用于具有增压器的发动机的低压空气供给系统，其特征在于，所述低压空气供给系统包括：

低压空气入口，大气经由所述低压空气入口吸入所述系统；

将经由所述低压空气入口吸入的空气过滤的空气过滤器；以及

低压空气导管，将所述空气过滤器连接到如权利要求1至9中任一项所述消音器的入口端，其中，所述消音器定位成靠近所述增压器的空气压缩机的进入端口。

11.根据权利要求10所述的低压空气供给系统，其特征在于，所述消音器具有适于连接到所述增压器的空气压缩机的进入端口的出口端。

12.一种机动车辆，其特征在于，具有：发动机；连接到所述发动机以提供增压空气供给到所述发动机的增压器；以及如权利要求10或11所述的低压空气供给系统，该低压空气供给系统连接到所述增压器以提供低压空气供给到所述增压器的空气压缩机。

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