具有共振阻尼的車輛排氣系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及具有用以降低噪聲的共振阻尼的車輛排氣系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]車輛排氣系統(tǒng)將由內(nèi)燃機生成的廢氣引導到外部環(huán)境。這些系統(tǒng)由諸如管、轉(zhuǎn)換器、催化劑、過濾器等各種部件構(gòu)成?？傮w系統(tǒng)和/或部件由于共振頻率而可能生成不期望的噪聲。已使用不同的方法來解決該問題。
[0003]例如，已將諸如消音器、共振器、閥等部件并入排氣系統(tǒng)中以試圖衰減由排氣系統(tǒng)生成的某些共振頻率。添加附加部件的缺點在于這種方法昂貴并且會增加重量。此外，添加部件引入了新的噪聲生成源。
[0004]另一種方法利用有源噪聲控制(ANC)以試圖衰減不期望的噪聲。ANC系統(tǒng)利用諸如麥克風和揚聲器等部件來生成抵消不期望的噪聲的噪聲。ANC系統(tǒng)可能是復雜的、很昂貴的并且可能占用想當大量的封裝空間。此外，這些系統(tǒng)在衰減寬范圍的共振頻率時并非總是有效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一種車輛排氣系統(tǒng)包括排氣部件，該排氣部件具有外表面和限定內(nèi)部排氣部件腔的內(nèi)表面。在該排氣部件中形成有至少一個排放孔以降低共振頻率。該排放孔包括到該排氣部件腔中的不連續(xù)開口。
[0006]在一個示例中，到排氣通道中的該不連續(xù)開口由與該至少一個排放孔相關聯(lián)的多孔構(gòu)件提供。
[0007]在一個示例中，該多孔構(gòu)件包括附接到管并且覆蓋該至少一個排放孔的微穿孔材料片。該微穿孔材料片可例如被安裝成與管齊平或者偏離管。
[0008]在一個示例中，該多孔構(gòu)件包括位于該排放孔處的凸起部，其中該凸起部由粉狀或燒結(jié)金屬材料形成。
[0009]在一個示例中，該排氣部件包括從第一管端延伸到第二管端的管。該管由總長度限定，并且該排放孔位于與第一管端或第二管端相距總長度的大約25%的反節(jié)點位置處。
[0010]在一個示例中，該排放孔位于與第一管端或第二管端相距總長度的大約50 %的反節(jié)點位置處。
[0011]在一個示例中，該排氣部件包括消音器，該消音器具有從第一端延伸到第二端的并且提供了用以限定內(nèi)部消音器體積的內(nèi)表面和外表面的殼體。該消音器包括與第一端相關聯(lián)的第一端帽和與第二端相關聯(lián)的第二端帽。該排放孔位于該殼體中和/或第一端帽和第二端帽中的至少一個內(nèi)。
[0012]在一個示例中，該排氣部件包括亥姆霍茲(Helmoltz)共振器。
[0013]這些特征和其它特征可以從下面的附圖和說明書中得以理解。
【附圖說明】
[0014]圖1示意性地示出了具有根據(jù)本發(fā)明安裝的消音器的排氣系統(tǒng)的一個示例。
[0015]圖2示意性地示出了具有共振阻尼的消音器和出口管的一個示例。
[0016]圖3示意性地示出了具有共振阻尼的消音器和出口管的另一個示例。
[0017]圖4示意性地示出了排放孔配置的不同示例。
[0018]圖5示意性地示出了排放孔配置的附加示例。
[0019]圖6示意性地示出了排放孔配置的另一個示例。
[0020]圖7是示出了通過將排放孔定位在反節(jié)點位置處而提供的噪聲降低量的聲級(dB)對頻率(Hz)的曲線圖。
[0021]圖8示意性地示出了具有與有源噪聲控制相結(jié)合的共振阻尼的排氣系統(tǒng)的示例。
[0022]圖9示意性地示出了具有共振阻尼的消音器的一個示例。
[0023]圖10示意性地示出了具有共振阻尼的消音器的另一個示例。
[0024]圖11示意性地示出了在端帽中具有排放孔的消音器的一個示例。
[0025]圖12是將經(jīng)優(yōu)化的阻尼與非阻尼部件相比較的聲級(dB)對頻率(Hz)的曲線圖。
[0026]圖13示意性地示出了用于集中參數(shù)模式(lumped parameter modes)(低頻率)的速度反節(jié)點位置的一個示例。
[0027]圖14示意性地示出了用于管駐波的速度反節(jié)點位置的一個示例。
[0028]圖15示意性地示出了用于消音器駐波的速度反節(jié)點位置的一個示例。
[0029]圖16是示出了將不具有排放孔的標準排氣系統(tǒng)、在25%和50%位置處具有管排放孔的系統(tǒng)、以及在25%和50%位置處具有管排放孔并且具有消音器端帽排放孔的系統(tǒng)進行比較的聲級(dB)對頻率(Hz)的曲線圖。
[0030]圖17A示意性地示出了亥姆霍茲共振器配置中的用于集中參數(shù)模式(低頻率)的壓力反節(jié)點位置的一個示例。
[0031]圖17B示意性地示出了亥姆霍茲共振器配置中的用于管駐波的壓力反節(jié)點位置的一個示例。
[0032]圖17C示意性地示出了亥姆霍茲共振器配置中的用于消音器駐波的速度反節(jié)點位置的一個示例。
【具體實施方式】
[0033]圖1示出了車輛排氣系統(tǒng)10，車輛排氣系統(tǒng)10如已知的那樣通過排氣部件14傳導由內(nèi)燃發(fā)動機12生成的熱廢氣以降低排放和控制噪聲。排氣系統(tǒng)10還包括用以衰減排氣噪聲的至少一個消音器16。消音器16包括限定內(nèi)部腔20的外殼體18。消音器16具有入口端22和出口端24。廢氣退出出口端24并且被引導至下游排氣部件26，下游排氣部件26可包括例如尾管，廢氣通過其退出到大氣中。
[0034]排氣部件14和26可包括柴油機氧化催化劑(DOC)、選擇性催化還原(SCR)催化劑、微粒過濾器、排氣管等。這些部件14可取決于車輛應用和可用封裝空間而以各種不同配置和組合來安裝。
[0035]排氣系統(tǒng)10包括對在系統(tǒng)工作期間生成的共振頻率施加阻尼的各種聲學特征。下面詳細討論這些聲學特征的示例?？梢詥为毜鼗蛘咭愿鞣N組合使用這些特征以提供期望的聲學效果。
[0036]圖2示出了在入口端22處具有入口管30并且在出口端24處具有出口管32的消音器16。殼體18具有外表面36和限定內(nèi)部腔20的內(nèi)部消音器體積的內(nèi)表面38。入口管30和出口管32連接到位于內(nèi)部腔20內(nèi)的多孔管28。在圖3所示的另一個示例中，入口管30和出口管32從彼此斷開。
[0037]在一個示例中，出口管32具有外表面40和限定廢氣流動通道F的內(nèi)表面42。管32包括用以降低共振頻率的至少一個排放孔44。在一個示例中，在管32內(nèi)可以形成有多個排放孔44。排放孔44包括到廢氣流動通道中的不連續(xù)開口。不連續(xù)開口包括多孔開口或者在預定區(qū)域內(nèi)包括多個小開口的結(jié)構(gòu)，其允許很小部分的廢氣從管32排出。
[0038]管32具有第一管端50和第二管端52并且由總長度L限定。排放孔44當位于總長度的10%至90%范圍內(nèi)(即，排放孔不位于管端處而是與每個管端間隔開總長度的至少10%的距離)時是特別有效的。然而，排放孔44當位于聲學駐波壓力反節(jié)點(ant1-nodes)(最大壓力點)附近時是最有效的。例如，在構(gòu)成半波模式的第一模式下，排放孔44將位于與第一管端50或第二管端52相距總長度的大約50%的位置處，如54處所示。換言之，排放孔44位于管32的中點附近。優(yōu)選范圍為總長度的40%至60%。位于此范圍內(nèi)的孔提供了最佳的抑制量。
[0039]在構(gòu)成全波模式的第二模式下，排放孔44應當位于與第一管端50和/或第二管端52相距總長度的大約25%或75%的位置處，如56處所示。換言之，排放孔44將位于當從任一管端測量時管的總長度的四分之一的位置處。此外，可將第一模式和第二模式位于位置54和56處的孔相結(jié)合。
[0040]還可通過將孔44定位在管32內(nèi)的12.5%或37.5%位置處來處理第三模式，如108處所示。
[0041]在圖2所示的示例中，排放孔44位于消音器16的外部。在此配置中，廢氣排出到外部大氣中。
[0042]在圖3所示的示例中，排放孔排出到消音器16的內(nèi)部體積中。在圖3所示的示例中，一個孔44位于50%位置54處，并且一個孔44位于25%位置56處；然而，附加的孔可設置在其它反節(jié)點位置處。
[0043]圖2和圖3示出了排放孔44位于出口管32中。排放孔44還可位于入口管30中的反節(jié)點位置處。此外，入口管30和出口管32 二者均可包括在反節(jié)點位置處的排放孔44。
[0044]圖4示出了排放孔的示例?？?4具有在管的外表面40中的開口。單個開口可用于管上的一個位置處，如58處所示；或者沿周向彼此間隔開的多個較小的開口可在管中形成，如60處所示。
[0045]圖5示出了如何形成不連續(xù)開口的各種示例。在一個示例中，使用微穿孔材料片62來覆蓋排放孔44。此類型的材料由具有貫穿該片的高密度的很小的開口的材料片構(gòu)成。在一個示例中，微穿孔材料具有大約5%的孔隙率?？蛇x地，還可使用纖維材料片來覆蓋孔44 ο
[0046]為了提供期望的效果，在管中切割預定尺寸的開口，然后用微穿孔材料片覆蓋開口。在一個示例中，開口尺寸被設置為管在孔位置處的橫截面面積的5%或更大。因此，如果橫截面面積為100mm2，則開口的尺寸將為5m