具有共振阻尼的车辆排气系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有用以降低噪声的共振阻尼的车辆排气系统。
【背景技术】
[0002]车辆排气系统将由内燃机生成的废气引导到外部环境。这些系统由诸如管、转换器、催化剂、过滤器等各种部件构成。总体系统和/或部件由于共振频率而可能生成不期望的噪声。已使用不同的方法来解决该问题。
[0003]例如，已将诸如消音器、共振器、阀等部件并入排气系统中以试图衰减由排气系统生成的某些共振频率。添加附加部件的缺点在于这种方法昂贵并且会增加重量。此外，添加部件引入了新的噪声生成源。
[0004]另一种方法利用有源噪声控制(ANC)以试图衰减不期望的噪声。ANC系统利用诸如麦克风和扬声器等部件来生成抵消不期望的噪声的噪声。ANC系统可能是复杂的、很昂贵的并且可能占用想当大量的封装空间。此外，这些系统在衰减宽范围的共振频率时并非总是有效。
【发明内容】
[0005]一种车辆排气系统包括排气部件，该排气部件具有外表面和限定内部排气部件腔的内表面。在该排气部件中形成有至少一个排放孔以降低共振频率。该排放孔包括到该排气部件腔中的不连续开口。
[0006]在一个示例中，到排气通道中的该不连续开口由与该至少一个排放孔相关联的多孔构件提供。
[0007]在一个示例中，该多孔构件包括附接到管并且覆盖该至少一个排放孔的微穿孔材料片。该微穿孔材料片可例如被安装成与管齐平或者偏离管。
[0008]在一个示例中，该多孔构件包括位于该排放孔处的凸起部，其中该凸起部由粉状或烧结金属材料形成。
[0009]在一个示例中，该排气部件包括从第一管端延伸到第二管端的管。该管由总长度限定，并且该排放孔位于与第一管端或第二管端相距总长度的大约25%的反节点位置处。
[0010]在一个示例中，该排放孔位于与第一管端或第二管端相距总长度的大约50 %的反节点位置处。
[0011]在一个示例中，该排气部件包括消音器，该消音器具有从第一端延伸到第二端的并且提供了用以限定内部消音器体积的内表面和外表面的壳体。该消音器包括与第一端相关联的第一端帽和与第二端相关联的第二端帽。该排放孔位于该壳体中和/或第一端帽和第二端帽中的至少一个内。
[0012]在一个示例中，该排气部件包括亥姆霍兹(Helmoltz)共振器。
[0013]这些特征和其它特征可以从下面的附图和说明书中得以理解。
【附图说明】
[0014]图1示意性地示出了具有根据本发明安装的消音器的排气系统的一个示例。
[0015]图2示意性地示出了具有共振阻尼的消音器和出口管的一个示例。
[0016]图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个示例。
[0017]图4示意性地示出了排放孔配置的不同示例。
[0018]图5示意性地示出了排放孔配置的附加示例。
[0019]图6示意性地示出了排放孔配置的另一个示例。
[0020]图7是示出了通过将排放孔定位在反节点位置处而提供的噪声降低量的声级(dB)对频率(Hz)的曲线图。
[0021]图8示意性地示出了具有与有源噪声控制相结合的共振阻尼的排气系统的示例。
[0022]图9示意性地示出了具有共振阻尼的消音器的一个示例。
[0023]图10示意性地示出了具有共振阻尼的消音器的另一个示例。
[0024]图11示意性地示出了在端帽中具有排放孔的消音器的一个示例。
[0025]图12是将经优化的阻尼与非阻尼部件相比较的声级(dB)对频率(Hz)的曲线图。
[0026]图13示意性地示出了用于集中参数模式(lumped parameter modes)(低频率)的速度反节点位置的一个示例。
[0027]图14示意性地示出了用于管驻波的速度反节点位置的一个示例。
[0028]图15示意性地示出了用于消音器驻波的速度反节点位置的一个示例。
[0029]图16是示出了将不具有排放孔的标准排气系统、在25%和50%位置处具有管排放孔的系统、以及在25%和50%位置处具有管排放孔并且具有消音器端帽排放孔的系统进行比较的声级(dB)对频率(Hz)的曲线图。
[0030]图17A示意性地示出了亥姆霍兹共振器配置中的用于集中参数模式(低频率)的压力反节点位置的一个示例。
[0031]图17B示意性地示出了亥姆霍兹共振器配置中的用于管驻波的压力反节点位置的一个示例。
[0032]图17C示意性地示出了亥姆霍兹共振器配置中的用于消音器驻波的速度反节点位置的一个示例。
【具体实施方式】
[0033]图1示出了车辆排气系统10，车辆排气系统10如已知的那样通过排气部件14传导由内燃发动机12生成的热废气以降低排放和控制噪声。排气系统10还包括用以衰减排气噪声的至少一个消音器16。消音器16包括限定内部腔20的外壳体18。消音器16具有入口端22和出口端24。废气退出出口端24并且被引导至下游排气部件26，下游排气部件26可包括例如尾管，废气通过其退出到大气中。
[0034]排气部件14和26可包括柴油机氧化催化剂(DOC)、选择性催化还原(SCR)催化剂、微粒过滤器、排气管等。这些部件14可取决于车辆应用和可用封装空间而以各种不同配置和组合来安装。
[0035]排气系统10包括对在系统工作期间生成的共振频率施加阻尼的各种声学特征。下面详细讨论这些声学特征的示例。可以单独地或者以各种组合使用这些特征以提供期望的声学效果。
[0036]图2示出了在入口端22处具有入口管30并且在出口端24处具有出口管32的消音器16。壳体18具有外表面36和限定内部腔20的内部消音器体积的内表面38。入口管30和出口管32连接到位于内部腔20内的多孔管28。在图3所示的另一个示例中，入口管30和出口管32从彼此断开。
[0037]在一个示例中，出口管32具有外表面40和限定废气流动通道F的内表面42。管32包括用以降低共振频率的至少一个排放孔44。在一个示例中，在管32内可以形成有多个排放孔44。排放孔44包括到废气流动通道中的不连续开口。不连续开口包括多孔开口或者在预定区域内包括多个小开口的结构，其允许很小部分的废气从管32排出。
[0038]管32具有第一管端50和第二管端52并且由总长度L限定。排放孔44当位于总长度的10%至90%范围内(即，排放孔不位于管端处而是与每个管端间隔开总长度的至少10%的距离)时是特别有效的。然而，排放孔44当位于声学驻波压力反节点(ant1-nodes)(最大压力点)附近时是最有效的。例如，在构成半波模式的第一模式下，排放孔44将位于与第一管端50或第二管端52相距总长度的大约50%的位置处，如54处所示。换言之，排放孔44位于管32的中点附近。优选范围为总长度的40%至60%。位于此范围内的孔提供了最佳的抑制量。
[0039]在构成全波模式的第二模式下，排放孔44应当位于与第一管端50和/或第二管端52相距总长度的大约25%或75%的位置处，如56处所示。换言之，排放孔44将位于当从任一管端测量时管的总长度的四分之一的位置处。此外，可将第一模式和第二模式位于位置54和56处的孔相结合。
[0040]还可通过将孔44定位在管32内的12.5%或37.5%位置处来处理第三模式，如108处所示。
[0041]在图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，废气排出到外部大气中。
[0042]在图3所示的示例中，排放孔排出到消音器16的内部体积中。在图3所示的示例中，一个孔44位于50%位置54处，并且一个孔44位于25%位置56处；然而，附加的孔可设置在其它反节点位置处。
[0043]图2和图3示出了排放孔44位于出口管32中。排放孔44还可位于入口管30中的反节点位置处。此外，入口管30和出口管32 二者均可包括在反节点位置处的排放孔44。
[0044]图4示出了排放孔的示例。孔44具有在管的外表面40中的开口。单个开口可用于管上的一个位置处，如58处所示；或者沿周向彼此间隔开的多个较小的开口可在管中形成，如60处所示。
[0045]图5示出了如何形成不连续开口的各种示例。在一个示例中，使用微穿孔材料片62来覆盖排放孔44。此类型的材料由具有贯穿该片的高密度的很小的开口的材料片构成。在一个示例中，微穿孔材料具有大约5%的孔隙率。可选地，还可使用纤维材料片来覆盖孔44 ο
[0046]为了提供期望的效果，在管中切割预定尺寸的开口，然后用微穿孔材料片覆盖开口。在一个示例中，开口尺寸被设置为管在孔位置处的横截面面积的5%或更大。因此，如果横截面面积为100mm2，则开口的尺寸将为5m