CN204175480U - 进气消声装置 - Google Patents

Abstract

本文描述了一种进气消声装置。进气消声装置包括外壳和多个顺次布置的由壁间隔开的膨胀室。进气消声装置还包括设置于每个顺次的膨胀室中的内管，每个内管包括提供管的内部和相应的膨胀室之间的流体连通的开口，开口的尺寸沿下游方向在尺寸上顺次增大。其中，位于外壳的下游末端处的膨胀室中的内管从膨胀室的壁仅部分地延伸出来并且未轴向跨越整个膨胀室的长度。此外，本实用新型还提供了另外两种进气消声装置。本实用新型的进气消声装置能够减少在进气系统中产生的噪音。

Description

进气消声装置

技术领域

本实用新型涉及一种进气消声装置。

背景技术

发动机的进气系统会产生噪音，该噪音会通过进气系统中的各个部件传送至车辆客厢。车辆操作和/或乘客会认为该噪音是令人不悦的。因此，客户满意度会下降。例如，涡轮增压器压缩机在运行中会产生噪音，该噪音会传送至车辆客厢。诸如节流阀的其他进气系统部件也会产生噪音，这也会降低客户满意度。具体地，噪音可能会通过各进气导管产生共鸣，并通过各种介质传送至车辆客厢。

美国专利US 6,684,842公开了一种用于车辆进气系统的多腔室共鸣箱。该共鸣箱配置为降低进气系统中产生的可听频率。发明人已经发现美国专利US 6,684,842中公开的多腔室共鸣箱的一些缺点。例如，由于共鸣箱中的膨胀室的位置和几何形状，该共鸣箱仍然可能产生可听频率。此外，该美国专利US 6,684,842公开的共鸣箱，由于进气和出气端口的几何形状，可能会增加进气系统中的损失。因此，燃烧效率会下降，对发动机性能带来不利影响。

实用新型内容

本发明人据此已经发现了上述问题并开发了一种进气消声装置。该进气消声装置包括外壳和多个顺次布置的由壁间隔开的膨胀室。该进气消声装置还包括设置于每个顺次的腔室中的内管，每个内管包括提供管的内部和相应的膨胀室之间的流体连通的开口，开口的尺寸沿下游方向在尺寸上顺次增大；其中，位于外壳的下游末端处的膨胀室中的内管从膨胀室的壁仅部分地延伸出来并且未轴向跨越整个膨胀室的长度。

顺次布置的开口在沿下游方向在尺寸上增大使得通过消声装置能够衰减一定范围的频率。因此，进气系统中的噪音、振动和不平顺性(NVH)会降低。在一个实例中，外壳在几何形状上可以是圆柱形。如果需要，外壳的圆柱形几何形状能够使得壳体容易且便宜地制造。此外，与其他形状相比，圆柱形形状增加了消声装置的耐久性。另外，如果需要，装置的圆柱形形状能够实现将消声装置封装入进气系统的期望的紧凑性。

因此，经由该消声装置取得的技术效果包括减少进气系统中的噪音产生、提高进气系统的紧凑性、以及降低进气系统的制造成本。因此，客户满意度提高。

根据本实用新型，开口布置在相同的径向位置，并且外壳为圆柱形。

根据本实用新型，每个膨胀室围绕相应的内管延伸360度，并且每个内管经由穿过壁的通用内管形成，通用内管由其上具有开口的连续管形成。

根据本实用新型，还包括与出气端口轴向对齐的进气端口。

根据本实用新型，开口以矩形截面延伸到内管中。

根据本实用新型，壁从内管的外表面延伸至外壳的内表面。

根据本实用新型，壁在径向方向上延伸。

另一方面，本实用新型还提供了一种进气消声装置，包括：外壳；多个顺次布置的由壁间隔开的膨胀室；以及设置于每个膨胀室中的内管，每个内管包括提供内管的内部和相应的膨胀室之间的流体连通的开口，其中，每个膨胀室围绕相应的内管延伸360度，其中，位于外壳的下游末端处的膨胀室中的内管从膨胀室的壁仅部分地延伸出来并且未轴向跨越整个膨胀室的长度。

根据本实用新型，外壳和壁为膨胀室的边界。

根据本实用新型，膨胀室与进气端口和出气端口流体连通。

根据本实用新型，出气端口与增压空气冷却器流体连通。

根据本实用新型，多个内管以直接流体连通且轴向对齐的方式顺次布置。

根据本实用新型，一个或多个壁垂直于外壳的纵轴布置。

根据本实用新型，一个或多个壁中的每一个包括圆形开口，一个或多个内管的一部分延伸穿过圆形开口。

根据本实用新型，邻近出气端口的内管未轴向跨越相应的膨胀室。

根据本实用新型，每个内管包括一个或多个穿孔。

再一方面，本实用新型还提供了一种进气消声装置，包括：出气端口；圆柱形外壳；多个顺次布置的由壁间隔开的膨胀室；以及圆柱形内管，轴向延伸穿过壁且包括多个开口，并且圆柱形内管仅轴向跨越邻近出气端口的末尾膨胀室的一部分，其中，多个开口包括至少一个与每个膨胀室流体连通的开口。

根据本实用新型，多个开口具有矩形截面。

根据本实用新型，圆柱形外壳的内半径沿跨越膨胀室的长度保持不变。

根据本实用新型，膨胀室具有环形截面。

通过单独参照具体实施方式或者结合附图参照具体实施方式，本实用新型的上述优势和其他优势以及特征将会变得显而易见。

应当理解，提供上面的综述是为了以简化的形式引入将在下面的详细说明书中进一步描述的概念的集合。这并不意味着识别要求保护主题的关键或必要特征，其范围由所附权利要求来唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上面提到的或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。此外，如上问题已被本发明人所意识到且并非是已知的。本实用新型的有益效果在于本实用新型的进气消声装置能够减少在进气系统中产生的噪音。

附图说明

图1示出了具有进气系统的车辆的示意图，进气系统包括进气消声装置；

图2示出了进气消声装置的一个实例；

图3示出了图2所示进气消声装置的另一个视图；

图4示出了图3所示进气消声装置的截面图；以及

图5示出了用于操作进气系统的方法；

图2至图4是大致按比例绘制的，然而，如果需要也可以使用其他的相应尺寸。

具体实施方式

在此描述一种进气消声装置。应当理解，该装置可设置于发动机的进气系统中。消声装置减少在进气系统中产生的噪音。该消声装置包括多个顺次布置的由壁间隔开的膨胀室和设置于每个顺次的腔室中的内管。每个内管均包括提供管的内部和相应的膨胀室之间的流体连通的开口。开口的尺寸在下游方向上增大。膨胀室和开口进入腔室的尺寸变化使得通过消声装置能够衰减较大范围的频率。膨胀室作为共鸣器(如亥姆霍兹共鸣器)以衰减期望的频率。因此，降低了进气系统中的噪音、振动和不平顺性(NVH)，从而提高了客户满意度。

图1示出了包括发动机12的车辆10的示意图。发动机12配置为用于执行燃烧操作。例如，执行四冲程燃烧循环，包括进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。然而，在其他实例中，可使用其他类型的燃烧循环。通过这种方式，在车辆10中产生动力。应当理解，发动机可以连接至用于将在发动机中产生的旋转力传输至车辆的车轮的传动装置。

车辆10包括涡轮增压器14，其具有连接至涡轮机18的压缩机16。可使用轴20或其他合适的机械连接装置将压缩机16连接至涡轮机18。压缩机16配置为用于增加流经其中的进气的压力。另一方面，涡轮机18配置为用于从排出的气体中获取能量，且将该能量转化为机械能，并把该机械能传送至压缩机。

压缩机16包括接收来自进气管24的进气(如图中箭头所示)的进口22。压缩机16还包括出口26。进气管28将来自压缩机16的出口26的压缩空气送至进气消声装置30。然而，在其他的实例中，进气消声装置30可设置在压缩机16的上游。进气消声装置30配置为用于降低在进气系统50中产生的噪音，进气系统50包括该消声装置。具体地，消声装置配置为用于衰减大范围的可听频率。进气消声装置的一个实例在图2至图4中详细示出并且在下文中详细讨论。进气系统50还包括进气管24和28、压缩机16、增压空气冷却器31、节流阀32和进气歧管34。增压空气冷却器31配置为用于去除流经其中的进气的热量。在另一实例中，增压空气冷却器31可从进气系统中省略。节流阀配置为用于调节流经其中的气流以改变发动机的动力输出。此外，进气歧管34配置为用于为发动机12中的气缸提供进气。应当理解，在多缸发动机中，进气歧管可为发动机中的多个气缸提供进气。

在图1中示意性地示出了进气消声装置30。然而，应当理解，进气消声装置具有未在图1中示出的另外的复杂性。进气消声装置30的详细视图在图2至图3中示出并在下文中详细讨论。

如箭头所示的进气管37提供进气消声装置30和增压空气冷却器31之间的流体连通。如箭头所示的另一进气管35提供增压空气冷却器和节流阀32之间的流体连通。在另一个实例中，进气消声装置30可与进气歧管直接流体连通。如箭头所示的另一进气管41提供节流阀32和进气歧管34之间的流体连通。进气歧管34与气缸36流体连通。应当理解，可以想到具有替代数量的气缸的发动机。此外，多个气缸可具有多种结构类型，例如直列式结构、V型结构、水平对置式结构等。应当理解，进气系统可包括额外的部件，例如过滤器、中间冷却器等。

如箭头所示的排气管39提供气缸36和涡轮机18的进口之间的流体连通。此外，如箭头所示的排气管40与涡轮机18的出口流体连通。

车辆10中可包括控制器100。控制器100可配置为用于接收来自车辆中的传感器的信号，也向部件发送指令信号。车辆10中的各个部件至少部分地由包括控制器100的控制系统和由来自车辆操作者132通过输入装置130的输入控制。在一个实例中，输入装置130包括加速踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。控制器100在图1中示出为微型计算机，包括处理器102(例如，微处理器单元)、输入/输出端口104、在本特定实例中以只读存储器106(例如，只读存储芯片)示出的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存储器110以及数据总线。存储介质只读存储器106可编程有用于执行本公开如下所述方法和可预期的但未特别列出的其他方法的携有处理器102可执行的指令的计算机可读数据。如图所示，控制器100向节流阀32发送信号。

图2示出了进气消声装置200的一个实例的立体图。应当理解，进气消声装置200可包括在发动机的进气系统中。因此，进气消声装置200可以与图1中所示的进气消声装置30相似的布置方式设置于进气系统中。

进气消声装置200包括进气端口202和出气端口204。在一个实例中，进气端口和/或出气端口可具有32毫米(mm)的轴向长度。在一个实例中，进气端口202可与进气管流体连通，出气端口204可与增压空气冷却器流体连通(例如，直接流体连通)。应当理解，上述直接流体连通意为在流体连通的部件之间没有介于中间的部件。在一个实例中，进气端口202可与上游的压缩机流体连通。然而，在其他的实例中，消声装置可与其他的进气系统部件流体连通。例如，在另一个实例中，进气消声装置可设置于压缩机的上游。进气端口202包括进气开口206，出气端口204包括出气开口208。进气消声装置200还包括多个顺次布置的膨胀室210。在一个实例中，每个膨胀室的容积基本相同，例如，仅内管的环形壁的容积不同。每个膨胀室210配置为用于衰减不同的频率。通过这种方式，在进气系统中产生的大范围噪音可被衰减。在所述实例中，膨胀室210的轴向长度230从一个腔室到另一个腔室不发生变化。进一步地，在所述实例中，膨胀室210的外半径232从一个腔室到另一个腔室不发生变化。然而，在其他的实例中，膨胀室的轴向长度和/或外半径从一个腔室到另一个腔室可发生变化。

进气消声装置200还包括外壳212。在所述实例中，外壳212为圆柱形。因此，在一个实例中，外壳可以称作圆柱形外壳。然而，可以想到其他的外壳几何形状。应当理解，具有圆柱形形状的外壳与其他外壳几何形状相比制作成本更低，且具有更高的结构完整性。因此，外壳的圆柱形形状的降低了生产成本且提高了装置的结构完整性。

膨胀室210由多个壁214间隔开并且顺次布置。壁214布置成垂直于外壳212并具有壁厚，各壁的外部直接面向膨胀室。在一个实例中，每个壁214从外壳212径向延伸，各壁彼此平行，并且各壁的外部彼此平行。壁214具有圆形开口215，内管216穿过圆形开口215延伸。此外，在所述实例中，壁214从内管216的外表面延伸至外壳212的内表面。在所述实例中，每个壁214均具有相等的轴向壁厚。然而，在其他的实例中，壁的轴向厚度可以变化。具体地，在一个实例中，壁的轴向厚度可为2毫米(mm)。此外，壁214的外半径基本相等。壁限定了膨胀室210的边界的一部分。外壳212限定了膨胀室210的边界的另一部分。内管216的外表面限定了膨胀室的边界的又一部分。

进气消声装置200还包括多个内管216。如图所示，在每个膨胀室中设置有内管。在所述实例中，内管216轴向对齐。然而，在其他的实例中，两个或多个内管可以轴向偏移。应当理解，内管216是中空的。因此，进气移动穿过内管216。在所述实例中，每个内管216经由穿过多个膨胀室210的壁214的通用内管形成，通用内管由其上具有开口的连续管形成。此外，在所述实例中，邻近出气端口204的内管未轴向跨越相应的膨胀室。然而，可以想到其他的内管几何形状。

每个内管216包括一个或两个或多个开口218。在一个实例中，两个上游的内管各自具有正好两个彼此相对的仅为部分环形的开口，而最下游的内管具有单一的开口，其作为内管的完整开口围绕整个内管延伸。上游的管道中的两个开口可由相对于内管和整个装置的中心流动轴线彼此直接相对设置的恒定厚度的部分环形形状限定。开口提供内管的内部和相应的膨胀室之间的流体连通。在一个实例中，开口可各自布置于相同的径向位置。开口218提供内管的内部区域和相应的膨胀室之间的流体连通。开口的尺寸在沿下游方向上在尺寸上顺次增大。在膨胀室中衰减的频率取决于开口的尺寸和几何形状。因此，可以调整进气消声器装置200的特性，以获得消声器的期望的衰减特性。

在所述实例中，开口218具有矩形截面。然而，可以想到开口的其他几何形状。进一步地，在一些实例中，一个或多个内管可包括穿孔。此外，在一个实例中，开口区域中的内管的厚度可为10毫米。

如本文所说明的，在进口和出口之间，在装置的外直径延伸的范围内，消声装置200可具有多个连续的、顺次的、均匀间隔的内部容积部分。每个内部容积部分可仅通过完全穿过至少一部分(例如大部分)该容积的内管来相互连通。在一个实例中，内管沿下游方向以如下顺序完全穿过装置的两个容积并仅部分穿过第三个容积。从上游的进口至下游的出口，管上使得容积的外部与容积的内部直接连通的截面开口增大。例如，连通区域沿下游方向非线性增大，以使得第二容积(沿下游方向)的连通区域是第一容积的连通区域的多于两倍，并且第三容积(沿下游方向)的连通区域是第二容积的连通区域的多于两倍。在一个实例中，上述容积通过与内管一起形成并与内管直接连接的分隔壁形成，内管通过与装置的外壳固定的圆形分隔壁固定在装置中。通过这种方式，在一个实例中，至少在装置的进口和出口之间，可以避免使用螺栓和其他连接件。进一步在一个实例中，消声装置没有其他的与流经所确定的三个容积之间的空气连通的容积，除了单一的主进口和单一的主出口，在装置中任何位置也没有任何其他的入口和出口。

在一个实例中，装置可以使每个顺次的容积与装置的进口和出口轴向对齐，以使得每个隔离壁和内部管都共用同一通用中心轴。

图3示出的是图2所示进气消声装置200的截面图。如图所示，进气端口202的中心轴300与出气端口204的中心轴302对齐。因此，进气端口202与出气端口轴向对齐。

如前所讨论的，进气端口202可接收来自上游部件的进气，出气端口204可将进气送至下游的部件。箭头304表示来自上游部件(例如，压缩机)的进气气流，箭头306表示流向下游部件(例如，进气歧管)的进气气流。如图所示，每个膨胀室的纵向长度(例如，轴向长度)基本相等。然而，可以想到其他的膨胀室几何形状。

如图所示，外壳212的外半径310和内半径312在进气端口202的下游边缘与出气端口204的上游边缘之间未发生变化。因此，外壳212是圆柱形的。然而，可以想到其他的外壳几何形状。此外，在所述实例中，外壳212的内半径在跨越膨胀室210的长度上未发生变化。然而，可以想到其他的外壳几何形状。

图3中还示出了内管216的开口218。开口218被示出为以矩形截面延伸至内管中。此外，具有两个开口的内管216的开口被布置在相应内管的相对侧。限定图4中截面的剖面350在图3中示出。

如图所示，最靠近出气端口的内管未轴向地延伸穿过相应的膨胀室210。然而，其他的内管延伸穿过它们各自的膨胀室。

应当理解，在通用内管上的开口具有基本相同的尺寸和几何形状。然而，在其他的实例中，在通用内管上的开口的尺寸和/或几何形状可以变化。

最小的开口中的一个的轴向长度与相应的内管的轴向长度的比值可以是1/7。此外，中间内管的开口的轴向长度与中间内管的轴向长度的比值可以是23/35。

图4示出了是进气消声装置200的另一截面图。示出了外壳212、内管216中的一个、和膨胀室210中的一个。如图所示，内管是中空的从而使得空气能从其中流过。

应当理解，内管的内半径400和外半径402在内管之间没有变化。如图所示，膨胀室210的截面为环形。该环形截面垂直于进气消声装置200的中心轴404。应当理解，膨胀室210围绕内管延伸360度而没有介于二者之间的部件、壁等。进一步应理解，膨胀室的环形几何形状能够衰减较大量的噪音。

图5示出了一种用于操作进气系统的方法500。方法500可通过如上参考图1至图4所讨论的进气系统实施，或者通过其他合适的进气系统实施。

在502处，该方法包括通过使得进气流动穿过进气消声装置中的多个膨胀室、多个膨胀室各自由壁间隔开且均包括设置于每个膨胀室中的内管、每个内管包括提供管的内部和相应膨胀室之间的流体连通的开口、开口的尺寸在沿下游方向上顺次增大来在进气消声装置中衰减一种或多种频率。通过这种方式，经由消声装置可衰减大范围的频率，从而降低了进气系统中产生的NVH。因此，可提高客户满意度。

注意，本文包括的示例性控制和估计程序可用于各种发动机和/或车辆系统结构。本文所公开的控制方法和程序可在非暂时存储器中储存为可执行指令。本文所述的特定程序可代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样，示出的各种行为、操作和/或功能可以在所示顺序执行、并行执行或者在一些情况下省略。类似地，处理顺序不一定需要实现本文所述示例性实施例的功能和优势，而是为了便于说明和描述而提供。所述行为、操作和/或功能中的一个或多个可以根据使用的特定策略而重复执行。此外，所述行为、操作和/或功能可以图形地表示编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时存储器中的代码。

应当理解，本文公开的结构和布置在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应在限制性的意义上来理解，因为众多变型是可能的。例如，上面的技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和结构以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。

所附权利要求特别指出被认为新颖和显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可能涉及“元件”或“第一元件”或等同称谓。这样的权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。可以通过对当前的权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合和子组合。无论与原始权利要求相比在范围上更宽、更窄、相同还是不同，这些权利要求也被认作包括在本公开的主题内。

Claims (10)

1.一种进气消声装置，其特征在于，包括：

外壳；

多个顺次布置的由壁间隔开的膨胀室；以及

设置于每个顺次的所述膨胀室中的内管，每个所述内管包括提供所述内管的内部和相应的所述膨胀室之间的流体连通的开口，所述开口的尺寸沿下游方向在尺寸上顺次增大；

其中，位于所述外壳的下游末端处的所述膨胀室中的所述内管从所述膨胀室的所述壁仅部分地延伸出来并且未轴向跨越整个所述膨胀室的长度。

2.根据权利要求1所述的进气消声装置，其特征在于，所述开口布置在相同的径向位置，并且所述外壳为圆柱形。

3.根据权利要求1所述的进气消声装置，其特征在于，每个所述膨胀室围绕相应的所述内管延伸360度，并且每个所述内管经由穿过所述壁的通用内管形成，所述通用内管由其上具有开口的连续管形成。

4.根据权利要求1所述的进气消声装置，其特征在于，还包括与出气端口轴向对齐的进气端口。

5.根据权利要求1所述的进气消声装置，其特征在于，所述开口以矩形截面延伸到所述内管中。

6.根据权利要求1所述的进气消声装置，其特征在于，所述壁从所述内管的外表面延伸至所述外壳的内表面。

7.根据权利要求6所述的进气消声装置，其特征在于，所述壁在径向方向上延伸。

8.一种进气消声装置，其特征在于，包括：

外壳；

多个顺次布置的由壁间隔开的膨胀室；以及

设置于每个所述膨胀室中的内管，每个所述内管包括提供所述内管的内部和相应的所述膨胀室之间的流体连通的开口，其中，每个所述膨胀室围绕相应的所述内管延伸360度，

其中，位于所述外壳的下游末端处的所述膨胀室中的所述内管从所述膨胀室的所述壁仅部分地延伸出来并且未轴向跨越整个所述膨胀室的长度。

9.一种进气消声装置，其特征在于，包括：

出气端口；

圆柱形外壳；

多个顺次布置的由壁间隔开的膨胀室；以及

圆柱形内管，轴向延伸穿过所述壁且包括多个开口，并且所述圆柱形内管仅轴向跨越邻近所述出气端口的末尾膨胀室的一部分，其中，所述多个开口包括至少一个与每个所述膨胀室流体连通的开口。

10.根据权利要求9所述的进气消声装置，其特征在于，所述圆柱形外壳的内半径沿跨越所述膨胀室的长度保持不变。