专利名称：进气声产生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的进气声产生装置。
背景技术：
日本专利局于2007年公布的JP2007-170228A公开了一种包括 进气声产生装置的内燃机，其中该进气声产生装置利用进气脉动使振 动膜振动，并且利用共振管来提高所引起的进气声在预定频率的声 压。通过这种进气声产生装置，可以在车辆驾驶室内获得强烈的进气
发明内容
然而，在根据现有技术的进气声产生装置中，通过把碟形的振 动膜的外缘夹在导入管与共振管之间来固定振动膜，因而振动膜不容 易振动。为了保证振动膜容易振动，振动膜可以由低弹性模量的橡胶 形成，但是使用这种橡胶振动膜作为振动体会表现出较差的部件强 度，因此存在使用寿命和耐用性方面的问题。
因此，本发明的目的是提供一种进气声产生装置，利用这种进 气声产生装置可以提高振动体的耐用性并且可以提高进气声的声压。
为了实现上述目的，本发明提供了一种内燃机的进气声产生装
置，该进气声产生装置包括导入管，其与内燃机的进气通道连接，
以导入进气系统的进气脉动；振动体，其具有通过进气脉动而振动的
振动面和促进振动面振动的波纹部分，并且设置成覆盖导入管的一
端；以及共振管，其经由振动体与导入管连接，并且提高由振动面的 振动产生的进气声在预定频带的声压。
本发明的细节和其他特征将在说明书的其余部分中描述，并且 在附图中示出。
图1是包括根据本发明的第一实施例的进气声产生装置的车辆 发动机室的示意性平面图。
图2A和图2B是进气声产生装置的分解透视图和纵向剖面图。 图3A和图3B是示出由进气声产生装置产生的进气声的声压提 高幅度的曲线图。
图4是示出在车辆驾驶室中的进气声的频率-声压特性的曲线图。
图5A和图5B是根据本发明第二实施例的进气声产生装置的纵 向剖面图和主要部分的横向剖面图。
图6A-图6C是示出由根据第二实施例的进气声产生装置产生的 进气声的声压提高幅度和频率-声压特性的曲线图。
具体实施例方式
下面参考图1、图2A和图2B、图3A和图3B以及图4描述本 发明的第一实施例。
图1示出了车辆发动机室1的内部。附图的下侧与车辆的前部 相对应。
在发动机室1的内部布置有六缸内燃机2。
内燃机2包括进气系统3，该进气系统将从外部吸入的新鲜空气 供应至每个气缸。进气系统3包括进气通道30、空气滤清器31、 节气门32和进气歧管33。
进气通道30包括进气口 34，该进气口 34位于车辆前部，用于 吸入进气(进入的空气)。空气滤清器31和节气门32从上游侧按顺 序布置在进气通道30中。进气通道30的下游端与进气歧管33连接。
空气滤清器31由过滤元件31A分成灰尘侧31B和干净侧31C。 空气滤清器31的过滤元件31A从进气中去除灰尘和污物。
节气门32通过改变进气通道面积来调节流经进气通道30的进进气歧管33包括多个支管33A。支管33A分别与内燃机2的气 缸相通。在穿过节气门32之后，进气通过进气歧管33分配到内燃机 2的每个气缸。
在上述进气系统3中，通过设置在内燃机2中的活塞和进气阀 的往复运动产生进气脉动。为了利用进气脉动产生进气声，在进气通 道30的位于空气滤清器31与节气门32之间的部分中设置进气声产 生装置40。
进气声产生装置40通过利用进气脉动作为激励源使振动体50 振动来产生进气声，然后将产生的进气声传至车辆驾驶室内部。
参考图2A，进气声产生装置40包括振动体50，其利用进气 脉动产生振动；导入管41，其用于导入进气通道30中的进气脉动； 以及共振管42，其用于提高进气声在预定频带的声压。
参考图2B，在进气声产生装置40中，导入管41与共振管42 连接，使得振动体50的凸缘部分51夹在导入管41与共振管42之间。
导入管41的一端侧与进气通道30的位于空气滤清器31与节气 门32之间的部分连接，导入管41的另一端侧与共振管42的上游侧 连接。导入管41的该另一端侧形成有凸缘41A。导入管41的该另一 端侧形成有插入振动体50内部的插入管41B。插入管41B的内径设 定为小于导入管41的内径。
振动体50固定在导入管41的端部以便覆盖插入管41B,并且 该振动体容纳在共振管42的内部。振动体50由聚酯型热塑性弹性体 (TPEE)形成，其中该聚酯型热塑性弹性体是一种树脂，其表现出 类似橡胶的特性，但具有比橡胶更大的部件强度。振动体50呈一端 封闭的圆筒形状，或者换句话说，振动体呈杯子形状。振动体50包 括凸缘部分51、振动面52和波纹部分53。
碟形凸缘部分51形成在振动体50的开口端侧。夹在导入管41 与共振管42之间的凸缘部分51还焊接在导入管41和共振管42上。
振动面52形成为振动体50的封闭端表面。振动面52利用进气 脉动作为激励源产生振动。
波纹部分53形成在振动体50的圆筒侧面。形成波纹部分53使得振动面52可以容易地沿着附图的左右方向振动。
在进气声产生装置40中，通过引入导入管41的进气脉动的压 力变化使振动体50的振动面52振动，并且通过该振动在共振管42 内产生作为声波的进气声。
共振管42通过所谓的气柱共振来提高进气声在预定频带的声 压。通向外部的开口部分42A设置在共振管42的下游侧。从开口部 分42A放出增强的进气声。为了保证在车辆驾驶室中可以容易地听 到进气声，开口部分42A布置在发动机室1的不太可能出现声音隔 绝的位置。通过调节共振管42的轴向长度和内径，可以提高进气声 在目标频带的声压。
应当注意，在本实施例中，共振管42的轴向长度和内径设定成 使进气声在高频率侧的声压得到提高。
在包括进气声产生装置40的车辆中，通过振动体50利用进气 脉动产生进气声，并且通过共振管42提髙进气声在预定频带的声压， 从而可以在车辆驾驶室内获得强烈的进气声。
顺便提及，通过优化插入管41B插入进气声产生装置40的振动 体50中的插入管长度Ll和插入管内径Dl，可以最大程度地提高进 气声产生时的声压。当在通过这种方式提高进气声产生时的声压之 后，利用共振管42提高预定频带的声压时，在车辆驾驶室中可以更 容易地听到进气声。
因此，在进气声产生装置40中，根据(1)基于插入管长度L1 除以振动体长度L2所得到的长度比RL的声压特性；以及(2)基于 插入管内径Dl除以振动体内径D2所得到的内径比RD的声压特性对 插入管41B的形状进行优化，以便可以最大程度地提高进气声产生 时的声压。
如图2B所示，插入管长度Ll是指插入管41B的从振动体50 的开口端插入振动体50中的长度，振动体长度L2是指振动体50的 从开口端到振动面52的长度。此外，插入管内径D1是指插入管41B 的直径，振动体内径D2是指振动体50的呈圆筒形部分的直径。
下面参考图3A和图3B描述基于长度比RL的声压提高幅度和基于内径比RD的声压提髙幅度。
(1) 基于长度比RL的进气声的声压提髙
参考图3A，在长度比Rt超过预定值Ru)的点之前，进气声的声 压提高幅度随着长度比Rl的増加(或者换句话说，随着插入管41B 的端部接近振动体50的振动面52)而平稳增加。当长度比rl超过 预定值Ru)时，声压提高幅度变成恒定的。
来自插入管41B的进气脉动通过振动体50径向传播，但是随着 插入管41B的端部接近振动面52，来自插入管41B的进气脉动变得 更可能撞击在振动面52上，因而振动面52的振动增强，从而导致进 气声的声压提高幅度增加。然而，当插入管41B的端部接近振动面 52到一定程度时，大部分进气脉动撞击在振动面52上，因而进气声 的声压提高幅度变成恒定的。
因此，在进气声产生装置40中，通过设定插入管41B的插入管 长度L1以使长度比Rr^大于预定值Ru)，可以提高进气声产生时的声 压。然而，应当注意，如果长度比&过度增加到使得插入管41B的 端部过于接近振动面52，则振动体50的振动面52会在其振动时接 触插入管41B。因此，设定插入管41B的插入管长度Ll，以便在振 动面52不会接触插入管41B的范围内使长度比F^大于预定值Rlo。
(2) 基于内径比RD的进气声的声压提髙
参考图3B，当内径比RD处于预定值Rw与预定值RD。之间时， 进气声的声压提高幅度达到最大。
在内径比Rd低于預定信Rdo的点之前，从导入管41进入插入 管41B的进气脉动的压力变化的振幅随着内径比Rd的減小(或者换 句话说，随着插入管41B内径的减小)而平稳增加。因此，振动体 50的振动面52的振动增强，导致进气声的声压提高幅度增大。当内 径比Ro低于预定值Roo时，进气脉动的压力变化的振幅不再增加， 因而声压提高幅度变成基本恒定的。然而，当内径比rd低于预定值 Rm时，插入管41B的内径变得过小，因而进气脉动不能容易地穿过 插入管41B。结果，不容易激励振动面52，从而导致声压提高幅度 下降。因此，在进气声产生装置40中，通过设定插入管41B的插入管 内径Dl以使内径比RD处于预定值Rm与预定值Rd。之向，从而可以 提高进气声产生时的声压。
根据(1)和(2)，通过设定插入管长度Ll以使长度比&等 于预定值Rla并且投定插入管内径Dl以使内径比Ro等于预定值 RDA，来优化进气声产生装置40的插入管41B的形状。
下面参考图4描述由进气声产生装置40产生的进气声在车辆驾 驶室中的声压。
图4是声压特性曲线图，示出了在车辆驾驶室中六阶进气声的 频率与声压之间的关系。在进气声产生装置40中，从共振管42的开 口部分42A放出根据发动机气缸数量确定的阶次的进气声，因此在 六缸发动机的情况下，六阶进气声是最主要的。
图4的实线A示出当优化了插入管形状时的进气声产生装置40 的声压特性。虚线B示出作为比较例的进气声产生装置的声压特性， 在该作为比较例的进气声产生装置中没有设置插入管，并且振动体布 置在导入管的端部。
在进气声产生装置40中，共振管42设置为提高高频进气声的 声压，并且对插入管41B的形状进行了优化，以提高进气声产生时 的声压。因此，与作为比较例的进气声产生装置相比，在由区域C 表示的高频侧的进气声的声压明显提高。因此，在车辆驾驶室中可以 容易地听到具有目标预定频率的进气声。
利用上述根据第一实施例的进气声产生装置40，可以获得以下 效果。
在进气声产生装置40中，促进振动面52振动的波纹部分53设 置在振动体50的布置于导入管41与共振管42之间的圆筒部分侧面， 因此即使振动体50由部件强度大于橡胶的树脂形成，也不会削弱振 动面52的振动。因此，对于进气声产生装置40，可以通过共振管42 来提高进气声在预定频率的声压，而且还可以提高振动体50的耐用 性。
此外，在进气声产生装置40中，插入管41B形成在导入管41的端部，因而可以提高进气声产生时的声压。结果，可以在车辆驾驶 室中获得更强烈的进气声。
此外，在进气声产生装置40中，相对于振动体的形状来优化插 入管的形状，因而可以有效地提高进气声产生时的声压。
下面参考图5A和图5B以及图6A和图6B描述本发明的第二实 施例。
除了第二实施例的进气声产生装置的共振管42的部分构造与第 一实施例的进气声产生装置不同以外，根据第二实施例的进气声产生 装置40具有与第一实施例的进气声产生装置基本相同的构造。
当在内燃机2中发生回火时，会在进气系统3内部形成极大的 压力波，即所谓的过大脉动。当振动体50的振动面52受到这种过大 脉动时，振动体50在轴向上过度伸展，结果可能会损坏振动体50。
因此，在根据第二实施例的进气声产生装置40中，如图5A所 示，在共振管42内部形成止动件60，以限制振动体50的振动面52 的位置。
参考图5A和图5B，止动件60从共振管42的内周壁向共振管 42中心突出，并且形成沿着共振管42轴向延伸的板形突出件。沿着 共振管42的内周方向以相等的间隔设置四个止动件60。止动件60 的端部与振动面52相对，并且将止动件60与振动体50的振动面52 之间的间隔设为间隔d。止动件60可以与共振管42形成一体，或者 止动件60和共振管42可以分开形成。
通过在共振管42中形成止动件60，当因振动面52受到过大脉 动而使振动体50伸展时，振动面52接触止动件60，因而振动体50 不会过度伸展。结果，可以抑制因过大脉动而引起的振动体50的损 坏。
顺便提及，在进气声产生装置40中，可以通过调节以下参数来 调节共振管42的共振频率(3)止动件沿着与共振管轴向正交的方 向的剖面面积除以共振管剖面面积所得到的收縮率(drawing rate) Rs，以及(4)振动面52与止动件60之间的间隔d。在导入管41的 共振频率附近的进气脉动也可以被导入管41的共振作用增强，但是通过使导入管41的共振频率接近共振管42的共振频率，可以提高进
气声在预定频带的声压。
图6A示出了基于收縮率Rs的声压提高幅度，图6B示出了基于 振动面52与止动件60之间的间隔d的声压提高幅度。
(3) 基于收縮率Rs的进气声的声压提高
参考图6A，通过改变止动件60的剖面面积来改变收縮率Rs， 可以改变共振管42的共振频率，并且当收縮率Rs达到预定值Rso时， 进气声的声压提高幅度达到最大。这是因为当收縮率Rs达到预定值 Rso时，共振管42的共振频率接近导入管41的共振频率。此外，在 收縮率Rs超过预定值Rso的点之前，穿过止动件60的进气声压力波 的压力变化振幅随着收縮率Rs的增加(或者换句话说，随着共振管 42在止动件位置的剖面面积的减少)而平稳增加，结果进气声的声 压提高幅度增加。然而，当收縮率Rs超过预定值R^时，共振管42 的剖面面积变得过小，因而进气声容易被隔绝。结果声压提高幅度减 小。
(4) 基于间隔d的进气声的声压提高
参考图6B，通过改变止动件60与振动面52之间的间隔d，可 以改变共振管42的共振频率，并且当间隔d达到预定值d。时，进气 声的声压提高幅度达到最大。这是因为当间隔d达到预定值d()时， 共振管42的共振频率接近导入管41的共振频率。
根据(3)和(4)，可以通过以下方式优化进气声产生装置40 中的止动件60的形状设定止动件60的剖面面积以使收縮率Rs等 于预定值Rso，并且将止动件60与振动面52之间的间隔d设定为等 于预定值dQ。
图6C是声压特性曲线图，示出了在车辆驾驶室中六阶进气声的 频率与声压之间的关系。图6C示出了进气声的高频侧。
参考图6C，实线D示出了具有优化构造的止动件60的进气声 产生装置40的声压特性。虚线E作为比较例，示出了没有设置止动 件的进气声产生装置的声压特性。
在没有设置止动件的进气声产生装置中，共振管的共振频率为f3，而在具有优化构造的止动件60的进气声产生装置40中，共振管
42的共振频率为f2，该共振频率f2更接近导入管41的共振频率f,。 因此，在具有止动件60的进气声产生装置40中，如实线D所示， 在区域F内可以显著提高进气声在共振管42的共振频带的声压。结 果，在车辆驾驶室中可以容易地听到预定目标频率的进气声。
利用上述根据第二实施例的进气声产生装置40，可以获得以下 效果。
在进气声产生装置40中，止动件60形成在共振管42中，因而 当因振动面52受到过大脉动而使振动体50伸展时，振动面52会接 触止动件60。结果，可以抑制因过大脉动而引起的振动体50的损坏。
此外，利用进气声产生装置40，可以根据止动件60的剖面面积 和布置位置来调节共振管42的共振频率，因而可以提高进气声在预 定频率的声压。
这里，通过引用方式并入在日本提交的申请日为2008年3月18 日的JP2008-69536的内容。
虽然在上文中参考一些实施例描述了本发明，但是本发明不限 于上述实施例。在权利要求书的范围内，本领域技术人员可以想到上 述实施例的各种修改形式和变化形式。
例如，在第一实施例中，振动体50由TPEE构成，但是振动体 50可以由橡胶构成。在这种情况下，增加橡胶厚度以便保证振动体 50具有足够的部件强度。然而，即使增加了橡胶厚度，但由于振动 体50包括波纹部分53，所以不会削弱振动面52的振动。
此外，在第一实施例中，根据内径比Rd摘定插入管41B的内径 以提高进气声的声压，但是，可以根据声压提高幅度与开口面积比(通 过将插入管41B的开口面积除以振动体50的开口面积获得)之间的 关系确定插入管41B的开口面积以提高进气声的声压。
本发明的保护范围由后附权利要求书限定。
权利要求
1.一种内燃机(2)的进气声产生装置(40)，包括导入管(41)，其与所述内燃机(2)的进气通道(30)连接，以导入进气系统的进气脉动；振动体(50)，其具有通过进气脉动而振动的振动面(52)和促进所述振动面(52)振动的波纹部分(53)，并且设置成覆盖所述导入管(41)的一端；以及共振管(42)，其经由所述振动体(50)与所述导入管(41)连接，并且提高由所述振动面(52)的振动产生的进气声在预定频带的声压。
2. 根据权利要求1所述的内燃机(2)的进气声产生装置(40)， 其中，所述振动体(50)呈圆筒形状，所述振动面(52)形成为封闭 所述圆筒一端的端面，所述波纹部分(53)在轴向上沿着所述圆筒的 侧面形成。
3. 根据权利要求2所述的内燃机(2)的进气声产生装置(40)， 其中，所述振动体(50)在所述圆筒的开口端上包括凸缘部分(51)， 并且所述凸缘部分(51)通过焊接固定在所述导入管(41)的端部和 所述共振管(42)的端部之间。
4. 根据权利要求1所述的内燃机(2)的进气声产生装置(40)， 其中，所述导入管(41)包括插入管(41B)，所述插入管插入所述 振动体(50)中。
5. 根据权利要求4所述的内燃机(2)的进气声产生装置(40)， 其中，所述插入管(41B)形成为具有比所述导入管(41)的内径小 的内径。
6. 根据权利要求5所述的内燃机(2)的进气声产生装置(40)， 其中，根据声压提高幅度与所述插入管(41B)的插入长度除以所述 振动体(50)的从开口端到所述振动面(52)的长度所得到的长度比 之间的关系来确定所述插入管(41B)的插入长度，以便提高进气声 的声压。
7. 根据权利要求5所述的内燃机(2)的进气声产生装置(40)， 其中，根据声压提高幅度与所述插入管(41B)的开口面积除以所述 振动体(50)的开口面积所得到的开口面积比之间的关系来确定所述 插入管(41B)的开口面积，以便提髙进气声的声压。
8. 根据权利要求1所述的内燃机(2)的进气声产生装置(40)， 其中，所述共振管(42)包括止动件(60)，在输入过大脉动时所述 止动件限制所述振动面(52)的位置。
9. 根据权利要求8所述的内燃机(2)的进气声产生装置(40)， 其中，所述止动件(60)形成为从所述共振管(42)内部突出，以便 与所述振动面(52)的一部分相对。
10. 根据权利要求9所述的内燃机(2)的进气声产生装置U0)， 其中，在所述共振管(42)的内周上形成有多个所述止动件(60)。
11. 根据权利要求8所述的内燃机(2)的进气声产生装置(40)， 其中，根据声压提高幅度与所述止动件的剖面面积除以所述共振管的 剖面面积所得到的收縮率之间的关系来确定所述止动件(60)在与所 述共振管的轴向正交的方向上的剖面面积，以便提高进气声的声压。
12. 根据权利要求8所述的内燃机(2)的进气声产生装置(40)， 其中，根据声压提高幅度与所述振动面(52)距所述止动件(60)的 间隔之间的关系来确定所述止动件(60)的布置位置。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的内燃机(2)的进气声 产生装置(40)，其中，所述振动体(50)由聚酯型热塑性弹性体形 成，所述聚酯型热塑性弹性体是一种表现出类似橡胶的特性的树脂。
全文摘要
本发明公开了一种内燃机(2)的进气声产生装置(40)，该进气声产生装置包括导入管(41)，其与内燃机(2)的进气通道(30)连接，以导入进气系统的进气脉动；振动体(50)，其具有通过进气脉动而振动的振动面(52)和促进振动面(52)振动的波纹部分(53)，并且设置成覆盖导入管(41)的一端；以及共振管(42)，其经由振动体(50)与导入管(41)连接，并且提高由振动面(52)的振动产生的进气声在预定频带的声压。因此，可以提高进气声在预定频率的声压，并且可以提高振动体(50)的耐用性。
文档编号F02M35/00GK101539082SQ20091012728
公开日2009年9月23日 申请日期2009年3月17日 优先权日2008年3月18日
发明者吉田纯二, 品田雅史, 横谷茂弘, 矢个部嘉德, 花田教儿 申请人:日产自动车株式会社;株式会社马勒滤清系统