车辆的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种车辆(10)，其配备有内燃机(11)，并且内燃机(11)的排气管(12)被多个支撑部件支撑在车体(30)上。在该多个支撑部件中位于排气管(12)的最下游侧上的支撑部件是用作抑制排气管(12)的共振的共振抑制机构的缓冲器部件(23)。
【专利说明】车辆
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种配备有内燃机的车辆，该车辆具有抑制内燃机的排气管的共振的共振抑制机构。
【背景技术】
[0002]日本专利申请公报N0.2007-137298 (JP2007-137298A)公开了一种作为支撑排气管的支撑部件的悬挂橡胶。两个孔形成在悬挂橡胶中。通过将从排气管突出的排气管侧撑杆插入该两个孔之一中并且将从车体突出的车体侧撑杆插入另一个孔中，排气管悬挂在车体上。此外，利用金属等形成的质体围绕连接到排气管侧撑杆的孔在悬挂橡胶中嵌入。JP2007-137298A示意通过将质体的体积设定为适当的值来抑制排气管的共振。因此，质体用作抑制排气管的共振的共振抑制机构。
[0003]然而，为了有效地抑制排气管的共振，理想的是具有共振抑制机构的支撑部件设置在排气管的适当位置处。然而，在JP2007-137298A中，没有描述其中已经嵌入质体的悬挂橡胶的布置位置，并且在这方面存在改进的空间。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种其中排气管的共振能够有效地受到抑制的车辆。
[0005]车辆配备有内燃机，并且内燃机的排气管被多个支撑部件支撑在车体上。抑制排气管的共振的共振抑制机构设置在该多个支撑部件中的至少位于排气管的最下游侧上的支撑部件处。
[0006]利用这种配置，共振抑制机构设置在距是振动源的内燃机最远的支撑部件处。结果，抑制排气管的大范围共振的功能能够赋予位于最下游侧上的支撑部件。因此，排气管的共振能够有效地受到抑制。
[0007]共振抑制机构的实例包括通过使用流体的粘性将振动转换成热而衰减作用在共振抑制机构上的振动的机构，和通过使用摩擦将振动转换成热而衰减作用在共振抑制机构上的振动的机构。
[0008]利用这种配置，作用在共振抑制机构上的振动被转换成热并且被共振抑制机构吸收。因此，输入到共振抑制机构的振动不太可能被反射。通过以如此方式抑制振动的反射，抑制由在排气管中从内燃机朝向其下游侧传播的入射波和由共振抑制机构反射的反射波的迭加引起的共振的发生是可能的，并且排气管的共振能够有效地受到抑制。
[0009]例如，其中内阻的值能够被调节的机构能够被用作共振抑制机构。利用上述配置，是共振抑制机构中的内阻的摩擦程度或者粘性值能够根据在排气管中产生的振动的特性或者排气管的特性得到调节。
[0010]当共振抑制机构的内阻值由η表示、整个排气管的抗拉强度由F表示、作用在共振抑制机构上的振动的平均传播速度由C表示并且整个排气管的平均密度由O表示时，在内阻值n得到调节从而由以下等式(I)表示的关系得到满足时，防止了输入到共振抑制机构的振动被反射。因此，由在排气管中从内燃机朝向其下游侧传播的入射波和由共振抑制机构反射的反射波的迭加引起的共振的发生和排气管的共振能够受到抑制。
[0011]η = F/c V (FX O )…(I)
[0012]此外，因为频率ω等于排气管的弹性常数k和平均传播速度c的乘积(kXc)，所以还能够通过利用通过将频率ω除以弹性常数k获得的值(ω/k)替代等式⑴中的平均传播速度c而计算内阻值η。
[0013]因此，当内阻的值得到调节时，可以基于作用在共振抑制机构上的振动的频率和整个排气管的抗拉强度调节内阻的值，或者基于整个排气管的平均密度和作用在共振抑制机构上的振动的平均传播速度中的任一项和整个排气管的抗拉强度调节内阻的值。
[0014]能够进一步设置测量在排气管中产生的振动的特性的传感器并且能够基于在发动机运行期间由传感器测量的测量值调节内阻的值。利用这种配置，即使当在发动机运行期间在排气管中产生的振动的特性改变时，仍然能够根据这种改变调节共振抑制机构中的内阻的值并且排气管中的共振能够有效地受到抑制。
[0015]该共振抑制机构可以在其内侧包括弹性部件和填充有工作油的液体腔室。液体腔室可以形成为被划分成两个空间，即，压力接收腔室和平衡腔室，并且压力接收腔室和平衡腔室可以利用带有可调节截面面积的连通通道相互连通。利用这种配置，在振动从排气管作用在共振抑制机构上时，弹性部件变形，压力接收腔室的容积改变，并且工作油作为流体流过连通通道。结果，振动被当工作油通过连通通道流动时产生的流道阻力衰减。在该共振抑制机构中，当工作油通过连通通道流动时产生的工作油的流体动力学阻力，即，共振抑制机构的内阻的值能够得到调节。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]将在下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的数字表示相同的元件，并且其中:
[0017]图1是示意第一实施例的车辆中的排气管的支撑结构的概略图表；并且
[0018]图2是示意第二实施例的车辆中的排气管的支撑结构的概略图表。
【具体实施方式】
[0019](第一实施例)将在下文中参考图1解释配备有内燃机的车辆的第一实施例。如在图1中所示，在设置在车辆10中的内燃机11的排气管处从排气管12的上游侧依次设置球接头单元13、排气净化催化剂14和消音器15 (在本实施例中两个消音器)。在球接头单元13中，上游和下游排气管12被球形可移动单元连接从而排气管能够在固定的范围中相对于彼此旋转。结果，从内燃机11转移到球接头单元13的振动被吸收。排气净化催化剂14氧化在排气中包含的碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)并且减少氮氧化物(NOx)，由此净化排气。
[0020]排气管12被多个支撑部件支撑在车体30处。两个悬挂橡胶21、22和缓冲器部件23作为支撑排气管12的支撑部件从排气管12的上游侧按照描述的次序设置。在悬挂橡胶21、22每一个中设置两个孔。从排气管12突出的排气管侧撑杆插入一个孔中，并且从车体30突出的车辆侧撑杆插入另一个孔中。由于撑杆被插入分别的孔中，排气管12被悬挂橡胶21、22悬挂在车体30上。
[0021]例如，缓冲器部件23具有以下配置。具体地，缓冲器部件23在其内侧包括弹性部件和填充有工作油的液体腔室。液体腔室形成为被划分成两个空间，即，压力接收腔室和平衡腔室，并且那些腔室利用带有可调节截面面积的连通通道相互连通。在振动从排气管12作用在缓冲器部件23上时，弹性部件变形，压力接收腔室的容积改变，并且工作油作为流体通过连通通道流动。结果，振动被当工作油通过连通通道流动时产生的流道阻力衰减。在缓冲器部件23中，当工作油通过连通通道流动时产生的工作油的流体动力学阻力，即，缓冲器部件23的内阻的值能够得到调节。本质上，如在液体密封系统的发动机支架中那样，缓冲器部件23示范了使用在其内侧密封的工作油的粘性将振动转换成热并且衰减振动的功能。通过将测量数量的工作油密封在液体腔室中，获得缓冲器部件23的配置是可能的，其中使用密封在液体腔室内侧的工作油，振动被衰减。
[0022]在以下述方式调节内阻的值时，缓冲器部件23用作抑制排气管12的共振的共振抑制机构。因此，当缓冲器部件23的内阻值由η表示、整个排气管12的抗拉强度由F表示、作用在缓冲器部件23上的振动的平均传播速度由c表示并且整个排气管12的平均密度由σ表示时，在缓冲器部件23的内阻值η得到调节从而由以下等式(I)表示的关系得到满足时，防止了输入到缓冲器部件23的振动被反射。
[0023]n = F/c V (FX O )…(I)
[0024]因为频率ω等于排气管12的弹性常数k和平均传播速度c的乘积(kXc)，所以还能够通过利用通过将频率ω除以弹性常数k获得的值(ω/k)替代等式⑴中的平均传播速度c而计算内阻值η。
[0025]相应地，在本实施例的车辆10中，通过评价测试或者预先执行的计算机模拟确认共振在排气管12中的发生。在已经确认在排气管12中发生共振之后，使用通过将是这个共振的频率的共振频率ω I除以排气管12的弹性常数k而获得的值(ω?/k)计算满足由以上等式(I)表示的关系的内阻值H。缓冲器部件23的内阻的值然后得到调节以变得等于计算的内阻值H。更加具体地，通过调节连接压力接收腔室和平衡腔室的连通通道的截面面积或者通过测量在液体腔室中密封的工作油的数量而调节了内阻的值。
[0026]在下面解释缓冲器部件23的操作。在振动从是振动源的内燃机11输入排气管12时，振动在排气管12中传播，并且振动还作用在支撑部件中的位于排气管12的最下游侧处的缓冲器部件23上。在缓冲器部件23上入射的振动被通过缓冲器部件23中的连通通道流动的工作油的流体动力学阻力转换成热。因为在缓冲器部件23上入射的振动被如此转换成热并且被吸收，所以在排气管12中产生的振动被衰减。当由以上等式(I)表示的关系得到满足时，输入缓冲器部件23的振动不被反射。因此，当在缓冲器部件23上入射的振动的频率接近共振频率ω I时，实际上不从缓冲器部件23产生任何反射波。
[0027]能够利用上述车辆10示范以下效果。(I)通过使用其内侧的工作油的粘性衰减振动的共振抑制机构设置在缓冲器部件23处。因此，共振抑制机构设置在缓冲器部件23处，缓冲器部件23是距是振动源的内燃机11最远的支撑部件。因此，能够赋予缓冲器部件23抑制排气管12的大范围共振的功能。因此，排气管12的共振能够有效地受到抑制
[0028](2)因为作用在缓冲器部件23上的振动在缓冲器部件23中被转换成热并且被吸收，所以输入缓冲器部件23的振动不太可能被反射。通过抑制振动的反射，抑制由从内燃机11通过排气管12向下游侧传播的入射波和由缓冲器部件23反射的反射波的迭加引起的共振的发生是可能的，并且排气管12中的共振能够有效地受到抑制。
[0029](3)通过基于以上等式(I)调节缓冲器部件23的内阻η，根据在排气管12中产生的振动的特性或者排气管12的特性调节缓冲器部件23的内阻的值是可能的。因此，通过根据测量的共振频率ω I调节缓冲器部件23的内阻的值，抑制排气管12的共振是可能的。因此，能够比相关技术的方法更加容易地采取针对共振的有效措施，在相关技术的方法中，每次共振抑制机构的特性改变时，均重复评价测试或者计算机模拟。
[0030](4)当带有接近共振频率ω I的频率的振动入射在缓冲器部件23上时，其反射显著地受到抑制并且由入射波和反射波的迭加引起的共振的发生能够显著地受到抑制。
[0031](第二实施例)在上述第一实施例中，预先基于评价测试或者模拟结果调节用作共振抑制机构的缓冲器部件23的内阻，但是在第二实施例中，在发动机运行期间测量用于计算内阻的值，由此使得在发动机运行期间调节共振抑制机构的内阻成为可能。以下主要地解释在第一和第二实施例之间的差异。
[0032]如在图2中所示，在本实施例中，两个悬挂橡胶21、22和缓冲器部件43从排气管12的上游侧按照描述的次序也设置作为支撑排气管12的多个支撑部件。缓冲器部件43的配置与上述第一实施例中的缓冲器部件23的配置相同。
[0033]然而，在本实施例的排气管12中，设置加速度传感器44作为测量在排气管12中产生的振动的特性的传感器。利用加速度传感器44获得的测量值被输入控制装置50。然后基于由加速度传感器44测量的输入值响应于来自控制装置50的命令执行缓冲器部件43中的连通通道的截面面积的调节。结果，当工作油通过连通通道流动时产生的工作油的流体动力学阻力的值，即，缓冲器部件43的内阻的值能够在发动机运行期间得到调节。加速度传感器44在发动机运行期间以预定的周期执行测量。
[0034]在以下述方式调节内阻的值时，缓冲器部件43用作抑制排气管12的共振的共振抑制机构。因此，当缓冲器部件43的内阻值由η表示、整个排气管12的抗拉强度由F表示并且作用在缓冲器部件43上的振动的平均传播速度由c表示时，在内阻值得到调节从而由以上等式(I)表示的关系得到满足时，防止了输入缓冲器部件43的振动被反射。因此，由从内燃机11通过排气管12向下游侧传播的入射波和由共振抑制机构反射的反射波的迭加引起的共振的发生受到抑制。相应地，在本实施例中，基于已经由加速度传感器44测量的、在排气管12中的振动的频率ω调节缓冲器部件43的内阻，从而由以上等式(I)表示的关系得到满足。平均传播速度由c表示，并且使用通过将已经由加速度传感器44测量的、在排气管12中的振动的频率ω除以排气管12的弹性常数k获得的值(ω/k)。
[0035]在下面解释缓冲器部件43的操作。在振动从是振动源的内燃机11输入排气管12时，振动在排气管12中传播，并且振动还作用在支撑部件中的在位于排气管12的最下游侧处的缓冲器部件43上。入射在缓冲器部件43上的振动被通过缓冲器部件43中的连通通道流动的工作油的流体动力学阻力转换成热。因为入射在缓冲器部件43上的振动被如此转换成热并且被吸收，所以在排气管12中产生的振动被衰减。当由以上等式(I)表示的关系得到满足时，输入缓冲器部件43的振动不被反射。在本实施例中，基于已经由加速度传感器44测量的、在排气管12中的振动的频率ω调节缓冲器部件43的内阻，从而由以上等式(I)表示的关系得到满足。因此，实际上不从缓冲器部件43产生任何反射波。
[0036]利用设置有上述支撑部件的车辆10，除了能够在第一实施例中获得的效果(I)到
(3)，还能够示范以下效果。(5)即使当在排气管12中产生的振动的特性在发动机运行期间改变时，仍然能够根据这个改变调节缓冲器部件43中的内阻的值并且排气管12中的共振能够有效地受到抑制。
[0037]还能够在以下变型中实现上述实施例。在第一实施例中，替代缓冲器部件23，可以使用具有另一个共振抑制机构的支撑部件，所述另一个共振抑制机构通过使用流体的粘性衰减振动。例如，可以使用具有在其内侧密封的液体的悬挂橡胶，或者设置有能够在填充有液体的缸内侧移动的活塞的油阻尼器。那些共振抑制机构也优选地如此配置，使得在其内侧产生的流体动力学阻力的值，即，共振抑制机构的内阻的值能够得到调节。此外，通过预先执行的评价测试或者计算机模拟确认在排气管12中的共振的发生，并且使用通过将是这个共振的频率的共振频率ω I除以排气管12的弹性常数k获得的值(ω Ι/k)计算满足由以上等式(I)表示的关系的内阻值H。共振抑制机构内侧的流体的粘性的值然后得到调节从而共振抑制机构具有计算的内阻值H。利用这种实施例，能够示范与能够利用上述第一实施例获得的效果相同的效果。
[0038]在第一实施例和第二实施例中，替代缓冲器部件23或者缓冲器部件43，可以使用具有通过使用摩擦衰减振动的另一个共振抑制机构的支撑部件。例如，可以使用如在车辆制动器中那样具有设置有一对相对的部件和固定到相对的部件的摩擦部件的制动器机构的支撑部件。在这种制动器机构中，通过在该一对相对的部件之间夹紧从排气管12突出的突出部分，排气管12受到支撑。在使用其中将螺栓插入该一对相对的部件中并且在螺栓上拧紧螺母的配置时，能够通过调节螺母的紧固程度而调节在相对的部件之间的间隙。因此，在制动器机构的摩擦部件和排气管12之间产生的摩擦水平能够得到调节。利用具有这种制动器机构的支撑部件，通过调节在支撑部件和排气管12之间产生的摩擦程度，即内阻值n从而实现由以上等式(I)表示的关系而防止了输入制动器机构的振动被反射。因此，利用这种实施例，能够示范与能够利用上述第一实施例或者第二实施例获得的效果相同的效果O
[0039]第一实施例、第二实施例和变型实例的配置每一个均具有带有可调节内阻的共振抑制机构作为支撑排气管12中的最下游位置的支撑部件，但是还能够使用具有其中内阻不能调节的共振抑制机构的配置。在这种修改中，制备在共振抑制机构的内阻的值方面不同的多个支撑部件，在其中选择在排气管12的振动特性方面最佳的支撑部件，并且排气管12中的最下游位置受到支撑。利用这种配置，作用在共振抑制机构上的振动也被共振抑制机构转换成热并且被吸收。因此，输入共振抑制机构的振动不可能被反射。通过以如此方式抑制振动的反射，抑制由从内燃机11在排气管12中朝向其下游侧传播的入射波和由共振抑制机构反射的反射波的迭加引起的共振的发生是可能的，并且排气管12的共振能够有效地受到抑制。
[0040]还能够使用除了通过使用粘性或者摩擦衰减振动的机构之外的机构作为支撑部件的共振抑制机构。本质上，在具有能够抑制排气管12的振动的共振抑制机构的支撑部件被用作支撑排气管12中的最下游位置的支撑部件时，抑制排气管12的大范围共振的功能能够赋予共振抑制机构。
[0041]在第二实施例中描述的配置中，作为用于测量在排气管12中产生的振动的特性的传感器，加速度传感器44设置在排气管12中。其中传感器安装在排气管12上的配置不是限制性的，并且基于测量作用在车辆10上的加速度的加速度传感器的检测值检测排气管12的振动特性并且基于检测值调节缓冲器部件43的内阻也是可能的。此外，基于与内燃机有关的各种检测值诸如进气量和发动机负荷估计排气管12的振动特性并且基于估计值调节缓冲器部件43的内阻也是可能的。利用这种配置，能够在不设置独立的传感器时确定排气管12的振动特性。
[0042]在第二实施例和变型实例中，可以以以下方式调节缓冲器部件43的内阻的值。即，测量作用在缓冲器部件43上的振动的平均传播速度，并且基于测量的平均传播速度c和整个排气管12的抗拉强度F调节缓冲器部件43的内阻值η，从而由以上等式(I)表示的关系得到满足是可能的。此外，测量整个排气管12的平均密度σ，并且基于测量的平均密度σ和整个排气管12的抗拉强度F调节缓冲器部件43的内阻值η，从而由以上等式
(I)表示的关系得到满足也是可能的。
[0043]设置在排气管12中的球接头单元13、排气净化催化剂14和消音器15的数目和位置能够自由地设定。在用于在车辆处支撑排气管的多个支撑部件中的两个或者更多支撑部件可以具有共振抑制机构。本质上，具有共振抑制机构的支撑部件的数目能够自由地设定，只要在该多个支撑部件中的至少支撑排气管12中的最下游位置的支撑部件具有共振抑制机构。
【权利要求】
1.一种车辆(10)，所述车辆(10)配备有内燃机(11)，所述内燃机(11)的排气管(12)通过多个支撑部件被支撑在车体上，所述车辆(10)的特征在于包括: 共振抑制机构(23、43)，所述共振抑制机构(23、43)被设置在所述多个支撑部件中的至少位于所述排气管(12)的最下游侧上的支撑部件处，并且所述共振抑制机构(23、43)抑制所述排气管(12)的共振。
2.根据权利要求1所述的车辆(10)，其中: 所述共振抑制机构(23、43)通过使用流体的粘性将作用在所述共振抑制机构(23、43)上的振动转换成热而衰减所述振动。
3.根据权利要求1所述的车辆(10)，其中: 所述共振抑制机构(23、43)通过使用摩擦将作用在所述共振抑制机构(23、43)上的振动转换成热而衰减所述振动。
4.根据权利要求2或3所述的车辆(10)，其中: 所述共振抑制机构(23、43)具有能够被调节的内阻值。
5.根据权利要求4所述的车辆(10)，其中: 基于作用在所述共振抑制机构(23、43)上的振动的频率和整个排气管(12)的抗拉强度，来调节所述共振抑制机构(23、43)中的所述内阻值。
6.根据权利要求4所述的车辆(10)，其中: 基于整个排气管(12)的平均密度和作用在所述共振抑制机构(23、43)上的振动的平均传播速度中的任一项和整个排气管(12)的抗拉强度，来调节所述共振抑制机构(23、43)中的所述内阻值。
7.根据权利要求5或6所述的车辆(10)，还包括: 传感器(44)，所述传感器(44)测量所述排气管(12)中产生的振动的特性，其中 基于在发动机运行期间由所述传感器测量的测量值来调节所述内阻值。
8.根据权利要求2所述的车辆(10)，其中: 所述共振抑制机构(23、43)在其内部包括弹性部件和填充有工作油的液体腔室，所述液体腔室被形成为被划分成两个空间，即压力接收腔室和平衡腔室，并且所述压力接收腔室和所述平衡腔室通过连通通道而相互连通，所述连通通道具有能够调节的横截面面积。
【文档编号】F01N13/08GK104279039SQ201410312305
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2013年7月4日
【发明者】荻村章司 申请人:丰田自动车株式会社