专利名称：用于内燃机的进气声产生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及进气声产生装置，所述进气声产生装置适合于作为音响效果在内燃机中积极地产生进气声，所述音响效果是与加速器操作相结合利用进气脉动产生的。
背景技术：
日本专利申请待审公报No. 2009-222011和日本专利申请待审公报 No. 2009-270489揭示了这样的进气声产生装置。在该传统技术的进气声产生装置中，带有波纹管(膜盒)的振动构件利用进气脉动产生振动(或者共振)，由该振动产生的具有一定频率范围的声压被共振管增大。这种共振效应提供了这样一种音质，即，作为音响效果，可以在车厢内产生具有运动感或者强有力的感觉的进气声。
发明内容
在上述传统技术中，振动构件、和配置在该振动构件两侧的引入管和共振管，以将振动构件夹持在引入管和共振管之间的方式配置。引入管和共振管配置成与振动构件的中心轴线轴向对齐，即，引入管、共振管和振动构件相互同心地配置。由于这种配置，振动构件的姿势(或者模式)只被限定在特定的方向上。其结果是，作为音响效果产生的进气声具有频带相对窄的共振频率。从而，不能产生对应于覆盖从低的旋转速度到高的旋转速度的内燃机的宽的旋转速度范围的音响效果。因此，要求进行改进，以便产生具有宽频带的共振频率的音响效果。本发明是鉴于上述现有技术中存在的上述问题而做出的。本发明的目的是提供一种改进的进气声产生装置，该装置能够产生具有更宽频带的共振频率的作为音响效果的进气声。在本发明的第一个方面中，提供一种用于内燃机的进气声产生装置，所述内燃机包括具有进气通路的进气系统，所述进气声产生装置包括引入导管，所述引入导管连接到进气通路上，并将进气系统中的进气脉动引入到内部；振动构件，所述振动构件包括隔膜部和波纹管部，所述隔膜部被进气脉动振动，所述波纹管部被构造成促进隔膜部的振动，将所述振动构件配置成覆盖所述引入导管的一端，以及共振导管，所述共振导管的一端经由振动构件连接到引入导管上，所述振动导管的另一端向进气声产生装置的外部敞开，共振导管起着增大和发射由振动构件的振动产生的进气声的声压的作用，其中，引入导管和共振导管中的至少一个的中心轴线相对于振动构件的中心轴线偏离地设置。在本发明的第二个方面中，提供一种根据第一个方面的进气声产生装置，其特征在于，引入导管的中心轴线和共振导管的中心轴线相对于振动构件的中心轴线在彼此相反的方向上偏离地设置。在本发明的第三个方面中，提供一种根据第一个方面的进气声产生装置，其特征在于，引入导管和共振导管中的至少一个的中心轴线相对于振动构件的中心轴线的偏离量在振动构件的直径的至40%的范围内。在本发明的第四个方面中，提供一种根据第三个方面的进气声产生装置，其特征在于，所述振动构件呈带有封闭端的大致圆筒状，所述隔膜部由所述振动构件的底壁形成， 所述波纹管部由所述振动构件的圆筒形侧壁形成。在本发明的第五个方面中，提供一种根据第四个方面的进气声产生装置，其进一步包括容纳所述振动构件的腔室，所述腔室具有比所述引入导管的直径和所述共振导管的直径大的直径，并且，所述引入导管和所述共振导管在所述腔室的轴向方向上被连接到所述腔室的相反的两侧。在本发明的第六个方面中，提供一种根据第五个方面的进气声产生装置，其特征在于，所述腔室与所述振动构件同心地配置。在本发明的第七个方面中，提供一种根据第五个方面的进气声产生装置，其特征在于，所述振动构件的隔膜部和波纹管部配置成不与所述腔室接触。在本发明的第八个方面中，提供一种根据第五个方面的进气声产生装置，其特征在于，所述腔室与所述共振导管成一体地形成。在本发明的第九个方面中，提供一种根据第五个方面的进气声产生装置，其特征在于，所述振动构件被固定地保持在所述引入导管与所述腔室之间。在根据本发明的进气声产生装置中，引入导管和共振导管中的至少一个的中心轴线相对于振动构件的中心轴线偏离地设置，即，所谓的偏心地设置。由进气系统中的进气脉动产生的振动构件的振动，是振动构件在轴向方向上的振动分量和振动构件在径向方向上的振动分量的合成振动，该径向方向上的振动分量是根据引入导管和共振导管中的至少一个的中心轴线的偏离量来确定的。从而，与引入导管和共振导管中的至少一个的中心轴线不相对于振动构件的中心轴线偏离的进气声产生装置相比，根据本发明的实施方式和改型的进气声产生装置可以产生作为在更宽的频带中具有给定的附加音质的音响效果而产生的进气声。
图1是车辆的发动机室的示意平面图，根据本发明的实施方式的进气声产生装置应用于该车辆的发动机室。图2是根据本发明的实施方式的进气声产生装置的主要部分的剖视图，该剖视图是沿着进气声产生装置的轴向方向截取的。图3是表示图2所示的进气声产生装置的功能的说明图。图4是表示以基于图3所示的功能所提供的振动波形进行的振动的说明图。图5是振动特性曲线图，表示在根据实施方式的进气声产生装置中，在引入导管或共振导管都不相对于振动构件偏离的情况下，在根据实施方式的进气声产生装置中产生的振动的频带。图6是振动特性曲线图，表示在根据实施方式的进气声产生装置中，在引入导管和共振导管分别相对于振动构件偏离的情况下，产生的振动的频带。图7是在假定图2中所示的进气声产生装置是赫姆霍兹共振器的情况下获得的频率特性曲线图。图8是图2所示的进气声产生装置的改型的主要部分的剖视图，其中，只有引入导管相对于振动构件偏离。图9是图2所示的进气声产生装置的改型的主要部分的剖视图，其中，只有共振导管相对于振动构件偏移。
具体实施例方式参照图1，示意地表示出了应用了根据本发明的实施方式的进气声发生装置的车辆的发动机室。如图1所示，作为内燃机的发动机，例如，六缸发动机2被容纳在发动机室1内。 发动机2设置有进气系统3，该进气系统3向发动机2的各个气缸提供从外部吸入的空气 (即，进气)。进气系统3包括进气通路30、空气滤清器31、节气门32和进气歧管33。进气通路30包括进气口 34，该进气口 4向车辆的前方侧敞开。空气被从进气口 34引入到进气通路30中。空气滤清器31和节气门32从进气通路30的上游侧依次相继地配置在进气通路30上。进气通路30经由节气门32被连接到进气歧管33上。空气滤清器31被过滤元件31A分成灰尘侧部分31B和清洁侧部分31C。空气滤清器31的过滤元件31A起着去除包含在从进气口 34引入的空气中的灰尘或污物的作用。节气门32通过改变进气流过的进气通路30的截面面积，调整通过进气通路30的进气的量。进气歧管33包括多个支管33A，所述支管33A分别与发动机2的气缸连通。借助这种结构，通过进气通路30并随后流入进气歧管33的进气，经由支管33A被分配到发动机 2的各个气缸中。在这样构成的进气系统3中，由于发动机2的活塞和进气门(图中均未示出)的往复运动，产生进气脉动。为了利用进气脉动产生作为音响效的具有给定音质的进气声，在进气通路30中、于空气滤清器31与节气门32之间，配置进气声产生装置4。如后面将要说明的那样，进气声产生装置4包括振动构件(下面，也称之为声音部件)5，并被制成利用进气脉动作为振动源使振动构件5振动的结构，产生具有给定音质的特有进气声，并将所述进气声作为音响效果传递给车辆的车厢内。下面，参照图2，详细说明进气声产生装置4。如图2所示，进气声产生装置4包括 振动构件5，所述振动构件5被作为振动源的进气脉动振动；圆筒状或者管状的引入导管6， 所述引入导管6起着将进气脉动引入进气通路30的引入管的作用；圆筒状或者管状的共振导管7，所述共振导管7起着共振管的作用，用于增大具有预定频带的进气声的声压。引入导管6和共振导管7两者都可以用树脂材料制成。在进气声产生装置4中，引入导管6和共振导管7相互连接，振动构件5配置在引入导管6和共振导管7之间。如图1所示，引入导管6的一端在空气滤清器31和节气门32之间与进气通路30 连通并连接。引入导管6的另一端形成有凸缘部6a，引入导管6通过该凸缘部6a与后面将要说明的配置在共振导管7侧的圆筒形腔室8连接。振动构件5被固定到引入导管6的另一端，以便覆盖引入导管6的另一端的开口，并被容纳在腔室8的内部空间中。振动构件5由给定的树脂材料形成具有封闭端的大致圆筒形或者杯形。振动构件5包括平坦的隔膜部fe，所述隔膜部fe具有预定的厚度；圆筒形的波纹管部恥，所述波纹管部恥的一端与隔膜部fe连接；凸缘部5c，所述凸缘部5c形成在波纹管部恥的另一端的周缘上。凸缘部5c与引入导管6的凸缘部6a邻接，使得振动构件5与引入导管6连接。隔膜部fe形成振动构件5的底壁，波纹管部恥形成振动构件5 的筒状侧壁。隔膜如部与引入导管6的中心轴线Cl垂直地配置，并被引入导管6中的起着振动源作用的进气脉动振动。波纹管部恥具有比隔膜部fe小的壁厚，并形成所谓的风箱(手风琴)状，以便促进隔膜部fe的振动。在这样构成的振动构件5中，由于由引入导管6中的进气脉动导致的压力变化，隔膜部如振动，从而在共振导管7中产生由隔膜部fe的振动引起的具有给定音质的特有的
进气声。共振导管7具有这样的功能，即，通过所谓的柱形共振来增大预定频带(即，基于发动机2的气缸数决定的级别的频带)的进气声的声压，并且发射增大的进气声。共振导管7在其一端具有开口 7a，该开口 7a向共振导管7的外侧敞开。增大的进气声被从所述开口 7a发射。考虑到共振导管7本身的功能，将共振导管7配置成使得开口 7a朝着车辆的一部分取向，例如，朝向隔离并限定出发动机室1的仪表板，以便不隔离从开口 7a发射的进气声。进而，腔室8配置在共振导管7的另一端，并具有大于共振导管7和引入导管6的直径(内径)的直径(内径)。腔室8与共振导管7成一体地形成。腔室8在其开口端具有凸缘部8a，所述开口端向引入导管6敞开。凸缘部8a与引入导管6的凸缘部6a匹配。 通过凸缘部8a和凸缘部6a的匹配接合，腔室8与引入导管6相连接。腔室8与振动构件 5同心地(同轴地)配置，并且，在其中不与振动构件5的隔膜部fe和波纹管部恥接触地容纳振动构件5。进而，振动构件5的凸缘部5c介于引入导管6的凸缘部6a与腔室8的凸缘部8a 之间，并通过焊接固定于该处。借助这种结构，振动构件5、引入导管6和腔室8形成为一件，振动构件5被固定地保持在引入导管6和腔室8之间。另外，可以适当地调整共振导管 7的长度和直径，从而增大目标频带内进气声的声压。在配备有这样构成的进气声产生装置4的车辆中，容纳在腔室8内的振动构件5 通过利用进气系统3中的进气脉动被积极地振动，振动构件5和腔室8相互作用，以便产生所需要的柱形共振效应。由于振动构件5和腔室8之间的这种相互作用，可以产生具有附加音质的特有的进气声，并且，进气声的声压可以被共振导管7内的柱形共振增大。其结果是，在车厢内，作为音响效果可以产生创造出运动感或强有力的感觉的增大的进气声。在根据图2所示的本实施方式的进气声产生装置4中，引入导管6的中心轴线Cl 和共振导管7的中心轴线C2，以与腔室8和容纳在腔室8内的振动构件5的共同的中心轴线C3分别偏离(或者，偏心)预定的量α和预定的量β的关系配置。更具体地说，引入导管6的中心轴线Cl相对于振动构件5和腔室8的共同的中心轴线C3在振动构件5的径向方向上偏离预定的量α，共振导管7的中心轴线C2相对于振动构件5和腔室8的共同的中心轴线C3在振动构件5的径向方向上(其与引入导管6的偏离方向在径向上相反)偏离预定的量β。但是，只要引入导管6的中心轴线Cl和共振导管7的中心轴线C2与中心轴线C3偏离地配置，并不要求中心轴线Cl和中心轴线C2在振动构件5径向方向上相反地配置。引入导管6相对于振动构件5的偏离(或偏心)率Pl和共振导管7相对于振动构件5的偏离(或偏心)率P2，由下面的公式⑴和(2)定义Pl(% ) = α /Dl X 100.....(1)其中，α表示引入导管6的中心轴线Cl相对于振动构件5的中心轴线C3的预定的偏离量，Dl表示振动构件5的内径。Ρ2(% ) = β/ 2Χ100.....(2)其中，β表示共振导管7的中心轴线C2相对于振动构件5的中心轴线C3的预定的偏离量，D2表示振动构件5的外径。各偏离率Pl和Ρ2被调整到7 %至40 %的范围内。如图3所示，在这样构成的进气声产生装置4中，借助发动机2的进气系统3中的输入给振动构件5的进气脉动F，振动构件5在用箭头Ml表示的其轴向方向上振动。即，振动构件5的隔膜部fe借助波纹管部恥的膨胀位移而振动，从而，产生进气声。由引入导管 6产生的进气声受到振动构件5和腔室8内的柱形共振的相互作用，从而，产生带有附加到进气声上的给定音质的特有的进气声。进而，特有的进气声的声压在共振导管7内被增大， 最后，如上面所述，具有增大的声压的进气声被从共振导管7的开口 7a发射到外部。由于引入导管6和共振导管7相对于振动构件5的偏离配置，当进气声通过进气声产生装置4时，振动构件5不仅在箭头Ml所示的轴向方向上振动，而且也在箭头M2所示的径向方向上振动。具体地说，如图4A所示，在轴向方向Ml上的振动具有正弦波形W1。与此相对，在轴向方向Ml和径向方向M2两个方向上的总振动，如图4B中用圆圈部Q表示的那样，具有正弦波形Wl和重叠或者叠加到正弦波形Wl上的波形W2的合成波形。因此，由振动构件5的振动产生的进气声的频带变宽，通过共振导管7被进一步展宽。其结果是，与传统的进气声产生装置相比，具有增大的频带的进气声通过进气声产生装置4被发射到外部。图5和图6是表示发动机的转速与振动构件(S卩，声音部件)5振动的振幅(S卩，振动级)之间的关系的曲线图，其中，两个图之间的测量条件相互不同。即，图5表示未设定引入导管6相对于振动构件5的偏离量α和共振导管7相对于振动构件5的偏离量β的情况下的上述关系，图6表示在与前面所述的实施方式类似地设定引入导管6相对于振动构件5的偏离量α和共振导管7相对于振动构件5的偏离量β的情况下的上述关系。同时，在发动机转速与进气声的频率之间存在这样的相互关系，即，当发动机的转速变大时， 频率变大。在图5和图6中，实线Sl表示基级振动分量，虚线S2表示(基级-0. 5级)振动分量，点划线S3表示(基级+0. 5级)振动分量。如上面所述，振动的基级基于发动机2 的缸数来决定。如图5清楚地表示的那样，在未设定引入导管6相对于振动构件5的偏离量α和共振导管7相对于振动构件5的偏离量β的情况下，振动分量Si、S2和S3的振幅分别在发动机转速5000rpm或者以上的高旋转区域Bl迅速地衰减。与此相对，如图6所示，在设定引入导管6相对于振动构件5的偏离量α和共振导管7相对于振动构件5的偏离量β的情况下，在发动机转速的全部旋转范围内，振动分量Si、S2和S3的振幅分别变得比图5所示的情况大。特别是，如图6所示，振动分量S1、S2和S3的振幅，在发动机转速在5000rpm 或以上的高旋转区域Bl中，不被衰减地显著增大。如可以从图6中看出的那样，可以在覆盖从发动机2的低转速度到中旋转速度和高旋转速度的宽的范围内，换句话说，在覆盖从低频带到高频带的宽的频带范围内，获得振动构件5的共振效果。被振动构件5的振动在宽的频带产生的声波(音波)或者进气声，由于共振导管7的柱形共振而被放大，然后被从共振导管7的开口 7a发射。从而，作为强有力的声音效果，可以在比传统技术更宽的频带中产生带有附加音质的特有的进气声。进而，在图2中，考虑到在振动构件5与相对于振动构件5偏离(偏心)地配置的引入导管6之间的关系、以及在振动构件5与相对于该振动构件5偏离(偏心)地配置的共振导管7之间的关系，两种结构都可以被看作是共振室由振动构件5或具有内部空间的腔室8构成的赫姆霍兹共振器。赫姆霍兹共振器的共振频率由下面的表达式C3)确定。
权利要求
1.一种用于内燃机的进气声产生装置，所述内燃机包括具有进气通路的进气系统，所述进气声产生装置包括引入导管，所述引入导管连接到所述进气通路上，并将所述进气系统中的进气脉动引入其中；振动构件，所述振动构件包括隔膜部和波纹管部，所述隔膜部被进气脉动振动，所述波纹管部被构造用于促进所述隔膜部的振动，所述振动构件被配置成覆盖所述引入导管的一端，以及共振导管，所述共振导管的一端经由振动构件连接到所述引入导管上，所述共振导管的另一端向所述进气声产生装置的外部敞开，所述共振导管起着增大和发射由所述振动构件的振动产生的进气声的声压的作用，其中，所述引入导管和所述共振导管中的至少一个的中心轴线相对于所述振动构件的中心轴线偏离地设置。
2.如权利要求1所述的进气声产生装置，其特征在于，所述引入导管的中心轴线和所述共振导管的中心轴线相对于所述振动构件的中心轴线在彼此相反的方向上偏离地设置。
3.如权利要求1所述的进气声产生装置，其特征在于，所述引入导管和所述共振导管中的至少一个的中心轴线相对于所述振动构件的中心轴线的偏离量被设定在所述振动构件的直径的7 %至40 %的范围内。
4.如权利要求3所述的进气声产生装置，其特征在于，所述振动构件具有带有封闭端的大致筒状，所述隔膜部由所述振动构件的底壁形成，所述波纹管部由所述振动构件的筒形侧壁形成。
5.如权利要求4所述的进气声产生装置，还包括容纳所述振动构件的腔室，其中，所述腔室具有比所述引入导管的直径和所述共振导管的直径大的直径，并且，所述引入导管和所述共振导管在所述腔室的轴向方向上被连接到所述腔室的相反的两侧。
6.如权利要求5所述的进气声产生装置，其特征在于，所述腔室与所述振动构件同心地配置。
7.如权利要求5所述的进气声产生装置，其特征在于，所述振动构件的所述隔膜部和所述波纹管部配置成不与所述腔室接触。
8.如权利要求5所述的进气声产生装置，其特征在于，所述腔室与所述共振导管成一体地形成。
9.如权利要求5所述的进气声产生装置，其特征在于，所述振动构件被固定地保持在所述引入导管与所述腔室之间。
全文摘要
一种用于内燃机的进气声产生装置，包括连接到发动机的进气系统的进气通路上的引入导管；振动构件，所述振动构件包括隔膜部和波纹管部，所述隔膜部被进气系统中的进气脉动振动，所述波纹管部被构造用于促进隔膜部的振动，所述振动构件以覆盖引入导管的一端的方式配置；共振导管，所述共振导管的一端经由振动构件与引入导管连接，其另一端向进气声产生装置的外部敞开，所述共振导管起着增大和发射由振动构件的振动产生的进气声的声压的作用。引入导管和共振导管中的至少一个的中心轴线相对于振动构件的中心轴线偏离地配置。
文档编号F02M35/12GK102297051SQ20111016998
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月23日 优先权日2010年6月23日
发明者吉田纯二, 太田胜久 申请人:株式会社马勒滤清系统