增压器集成谐振器的制作方法

本申请涉及用于阻尼从增压器发出的噪声、振动、和粗糙度(nvh)的装置。
背景技术：
：罗茨增压器在通过一系列空气压缩和释放过程输送空气的同时产生高水平空气脉动。高水平的空气脉动不仅造成噪声辐射穿过增压器壳体还穿过增压器入口和出口行进，并且造成相邻的部件振动且产生突发噪声。罗茨鼓风机(rootsblower)从低压吸力侧获取空气并且使该空气移向高压出口侧。当被罗茨增压器获取的低压空气与高压出口侧相接触时，发生回流事件，从而使高压空气从出口回流至增压器中，以将低压空气压缩成压力较高的空气。因此，通过该回流事件产生增压器中的空气压缩。这也基于热力学原理将压缩低压空气加热至较高温度。在空气压缩之后，罗茨增压器的叶片将压缩空气挤压到增压器之外、进入高压出口侧。通常，罗茨增压器使用可在出口处获得的热高压空气用于回流事件。然而，能够通过使用可在中冷器之后获得的相对较冷的高压空气来对罗茨压缩机进行冷却。回流可能发生在增压器中或者附接到增压器的适配器或谐振器中。出口端口处的回流压缩可能造成高水平空气脉动。空气脉动可能产生不期望的噪声、振动和粗糙度。这不仅在增压器附近产生对于人员而言不期望的噪声，而且还降低增压器的使用寿命。位于部件(例如管道)上的诸如封装或增强材料厚度之类的多种nvh部件需要满足客户nvh等级规范。减少处理由增压器动作造成的nvh所需的部件数量在成本和包装方面都是有益的。技术实现要素：本文中所公开的装置通过出口谐振器组件克服了上述缺点并且改进了现有技术。一种增压器组件包括：壳体；具有外壁的转子孔；位于出口平面中的出口；入口，该入口位于与出口平面垂直的入口平面中；和出口分隔壁。该增压器组件包括第一凹入部、遮盖第一凹入部的第一穿孔材料、和出口谐振器。第一凹入部通过出口分隔壁与出口分开。第一凹入部定位在外壁和第一穿孔材料之间。一种出口谐振器包括壳体、位于壳体中的穿孔引导件、和位于壳体中的第一室。第一室包括第一基部，该第一基部包括第一基部宽度和与第一基部宽度垂直的第一基部长度。第一室还包括与第一基部宽度垂直并且与第一基部长度垂直的第一室高度。其它的目的和优点将部分地在下文的描述中阐述、并且部分地通过该等描述显而易见、或者可以通过实施本公开习得。还将通过在所附权利要求中具体指出的元件和组合意识到和获得该等目的和优点。应当理解，上文的总体描述和下文的详细描述都仅仅是示例性和解释性的，并不对所要求保护的本发明构成限制。附图说明图1是增压器的视图，该增压器具有与出口平面平行地定位的微穿孔板。图2是增压器的分解图，该增压器具有与出口平面平行地定位的微穿孔板。图3是附接到增压器的出口谐振器的视图。图4a是出口谐振器的视图。图4b是出口谐振器的扩展部的视图。图5是穿孔引导件的视图，该穿孔引导件具有将出口谐振器的室分隔开的层。图6a是具有调节壁的出口谐振器的视图。图6b是具有分裂室的出口谐振器的视图。图7是附接到增压器的出口谐振器的横截面图。图8是具有穿孔引导件的双赫姆霍兹谐振器的视图。图9是具有分裂室的出口谐振器的视图。图10a至图10c是具有可变孔隙度的穿孔引导件的视图。图11a至图11d是出口谐振器的视图。具体实施方式现在将详细地参照附图中所示的例子。在适用时，相同的附图标记用于贯穿附图表示相同或相似的部件。使用诸如“左”和“右”之类的方向参考是为了易于参照附图。图1示出了增压器组件100，该增压器组件具有壳体101、入口105、出口102、垫片103、和穿孔板104。垫片103定位在出口102之上并且与出口平面p1平行。出口平面p1与入口105垂直。凹入部位于穿孔板104下方。垫片103能够焊接或螺栓连接到增压器壳体101。穿孔板104有助于在操作期间阻尼噪声。图2示出了增压器组件200的分解图，该增压器具有在出口204之上连接到壳体220的垫片203。增压器组件200能够具有转子孔205，该转子孔具有外壁230。垫片203能够抵靠出口分隔壁210。出口分隔壁210将出口204与凹入部207、208分开。垫片203能够具有在壳体凹入部207、208之上对准的开口233、234。穿孔板201、202能够抵靠位于垫片203上的阶梯部221、222。穿孔板201、202能够是两个单独的板(如图所示)或者其能够是遮盖垫片凹入部233、234两者的一个穿孔板。能够对朝向外壁230通过穿孔板201、202的声波和空气脉动进行阻尼。经过阻尼的声音频率取决于穿孔板201、202的孔隙度以及穿孔板201、202和外壁230之间的距离。能够通过增大或减小穿孔板201、202和外壁230之间的距离来调节布置以对特定频率或频率范围进行阻尼。外壁230能够是平面的、弯曲的、或其二者的组合。本文中的例子主要通过其频率对声音进行识别。还能够通过其波长描述或识别声音。因此，能够采用与调节布置以对特定频率进行阻尼相同的方式来调节布置以对特定波长进行阻尼。声音频率与其波长成反比，如等式(1)中所示。f＝c/λ等式(1)在等式(1)中，变量定义如下：c＝声速(m/s)；f＝频率(hz)；λ＝波长(m)。出口分隔壁210能够防止流体从出口204直接流向凹入部207、208，由此使流体通过穿孔板201、202流向凹入部207、208。类似地，垫片203能够用作出口204与垫片凹入部233、234之间的屏障。在从增压器出口释放的空气冲击板201、202时产生湍流。穿孔板201、202能够减少湍流中所包含的空气脉动。此外，壳体凹入部207、208的深度以及垫片凹入部233、234的厚度被选择成能够对特定的频率或波长进行阻尼。穿孔板201、202能够由微穿孔材料制成。穿孔板201、202中的开口能够是直径小于或等于1毫米的圆。该等开口能够具有狭缝、矩形、钝齿槽形状或者其它形状。开口的横截面积能够小于或等于1平方毫米。横截面积能够更大，例如4平方毫米。改变横截面积能够改变由布置来阻尼的振动和声音频率。开口能够包括不同的形状和不同的面积。这可能增加由增压器组件200阻尼的频率范围。对于具有圆形形状穿孔的微穿孔板而言，能够使用以下等式(2)至(4)选择尺寸并且预测传输阻抗。等式2能够用于计算传输阻抗，其中ztr是传输阻抗。在等式(2)中，变量和常量的定义如下：d＝孔直径(例如，穿孔板202中穿孔的直径)；t＝板厚度(例如，穿孔板202的厚度)；η＝动态粘度；σ＝孔隙度；c＝声音速度；ρ＝空气密度；ω＝角频率；δp＝压差。等式(3)能够用于计算贝塔(β)，如下所示：等式4能够用于计算具有背衬空间(backingspace)的传输阻抗(z)。等式4定义如下：z＝具有背衬空间的传输阻抗；d＝凹入部的深度(例如，从外壁230到穿孔板202的距离)；j是虚数单位，其中j2＝-1；cot＝余切。等式4能够用于计算正常吸声系数—αn，其中rn和xn是总阻抗的实数部分和虚数部分。垫片203允许对由于其它原因未被阻尼的频率进行阻尼。例如，在等式(4)中，增加垫片厚度能够增大d的值、凹入部的深度。因此，能够通过改变垫片203的厚度来调节布置的阻尼能力。多孔材料能够在垫片凹入部233、234和壳体凹入部207、208中被置于穿孔板201、202之下。多孔材料被选择成能够对特定频率或波长、例如与由定位在凹入部207、208之上的穿孔板201、202进行阻尼的频率不同的频率进行阻尼。多孔材料能够包括三聚氰胺海绵、玻璃纤维、矿物胶、由化学公司basf提供的开孔泡沫、三聚氰胺树脂、热固性聚合物、或由dupont提供的抗燃纤维。图3示出了附接到增压器壳体303的出口302的出口谐振器301。出口谐振器301的出口304能够具有圆形形状。这允许将增压器组件300附接到圆形软管或端口。出口谐振器301具有壳体305。例如图4a中所示，室位于该壳体内侧。图4a示出了出口谐振器组件400，该出口谐振器组件具有从入口402处的v形开口过渡到出口403处的圆形开口的引导件401。出口谐振器组件400包括位于壳体408中的扩展室404、第一室405、第二室406、和第三室407。流体能够离开增压器出口并且流入入口402中。扩展部412的唇缘409能够具有穿孔，从而允许流体流入第一室404中。流体能够通过第一室404流向定位在凹入部之上的穿孔板、例如流向穿孔板201、202(如图2中所示)。图4b示出了具有唇缘428的扩展部420，该唇缘具有穿孔429。凹入部427能够配合到增压器壳体上。凹入部427能够具有实心壁426。壁426可以是多孔的，从而允许流体流向遮盖凹入部的多孔板，例如图2中所示。引导件401能够具有穿孔，从而允许流体在最终通过出口403离开之前通入第一室405、第二室406和第三室407中。每一个室都能够通过层(例如，层410和411)分开。层410将第一室405与第二室406分开。并且层411将第二室406和第三室407分开。图4a示出了具有矩形壳体408的出口谐振器组件400。然而，壳体408能够是锥体或其它形状。这允许设计具有不同宽度的室，从而对不同频率进行阻尼。因此，壳体408的形状能够被选择成用于对特定频率进行阻尼。图5示出了不具有壳体封装的出口谐振器组件500。图5示出了位于基层502和第一层503之间的引导件501中的穿孔的例子。引导件501还具有位于第一层503和第二层504之间的穿孔。穿孔能够是直径小于或等于1毫米的圆形。开口能够具有狭缝、矩形、钝齿槽形状、或者其它形状。开口的横截面积能够小于或等于1平方毫米。横截面积能够更大，例如4平方毫米。改变横截面积能够改变由布置来阻尼的振动和声音的频率。开口能够包括不同的形状和不同的面积。这可能增加由出口增压器组件500阻尼的频率范围。整个出口谐振器组件500能够使用三维打印形成单件。出口谐振器能够由多个部段形成。例如，基层502能够固定至穿孔引导件的第一部段521。第一部段521能够固定至第一层503。第二部段522能够固定至第一层503和第二层504二者。第三部段523能够固定至第二层504。能够通过焊接、成型、铸造、使用粘合剂、压配合、或者使用其它的附接方法将部段和层固定在一起。表1包括图4a中例举的设计构型的例子。表1构型并不限于表1中的参数。对于每一个室而言，室高度、孔隙度、孔直径、和孔数量能够相同、有所变化、或是独特的。层厚度也能够变化或相同。改变以上任何以及所有的参数能够改变被阻尼的频率范围。在出口谐振器中使用具有噪声阻尼室的穿孔引导件具有多个优点。例如，穿孔引导件能够通过在来源处控制增压器噪声来防止增压器空气脉动噪声激发其它的进气系统部件。出口谐振器布置还能够使必需的昂贵部件(例如进气系统中的封装和其它谐振器)最少化。出口谐振器布置还能够减少对使用厚管材部件降低噪声的需要。并且能够通过在出口区域中提供平顺流混合过程来提高增压器性能，原因在于穿孔引导件减少了增压器中的湍流度和背压。图6示出了出口谐振器组件600，该出口谐振器组件具有穿孔引导件601以及由第一层604分开的第一室602和第二室603。穿孔引导件601能够是单个部件或者连接在一起的多个部段的组合。调节壁605附接到第一层604。不具有调节壁605的第二室603的宽度为w1。具有实心无孔调节壁605的第二室603的宽度为w2。当调节壁不具有穿孔606时，调节壁605能够在调节壁605和壳体608之间产生空洞609。能够基于宽度w2的期望长度来选择调节壁603的位置。改变宽度w2能够改变由第二室603阻尼的频率范围。调节壁605与穿孔引导件601间隔开一定距离，以允许另一个波长在第二室603中共振。第一室602能够调节一个或多个噪声频率，而第二室603能够调节不同的频率。选定波长的相位消除允许通过波在室中行进时对其进行干涉来减少噪声。图6a示出了仅具有两个室和一个调节壁的出口适配器。出口谐振器能够包括具有多于一个调节壁的多于两个的室。能够通过增加室和调节壁来增大被阻尼的频率范围。还能够调节第二室603的高度h。调节高度能够改变被阻尼噪声的振幅。类似地，能够调节任何其它室的高度以改变该等室中被阻尼噪声的振幅。对宽带噪声进行阻尼是有益的，但是传统谐振器被设计成解决窄带噪声。图6a中的出口谐振器组件600能够在范围广泛的频率下阻尼噪声。例如，当w1等于138mm并且w2等于38mm时，出口谐振器组件600能够对800hz至2400hz之间的大部分频率阻尼超过10db的声音，其中第一室602具有等于w1的宽度。第一层604是实心的，从而防止除了通过穿孔引导件601之外的第一室602和第二室603之间的吹风。图6a中的布置的第一室602能够对两个范围内、例如800hz至1000hz之间和1600hz至1800hz之间的频率进行阻尼，其中穿孔引导件601具有10％的孔隙度，其中孔直径为4mm。第二室603也能够对两个范围内、例如1000hz至1600hz之间和1800hz至2400hz之间的频率进行阻尼，其中穿孔引导件601具有30％的孔隙度，其中孔直径为4mm。能够使用等式(5)来计算孔隙度。p＝(ahxhn)/ag等式(5)在等式(1)中，变量定义如下：p＝孔隙度；ah＝孔面积；hn＝孔数量；ag＝位于不具有孔的相应的室中的引导件部段的表面积。增压器组件可能在范围广泛的频率下产生不期望的噪声。通过调节出口谐振器组件的参数(例如，宽度、高度、和孔隙度)，能够在单个范围内(例如但不限于800hz至1600hz、500hz至3000hz、或1000hz至2000hz之间)对频率进行阻尼。单个出口谐振器还能够对多个范围之间(例如但不限于800hz至950hz和1250hz至1600hz之间)的频率进行阻尼。出口谐振器能够被配置成对800hz至3000hz的频率范围内对超过10db的声音进行阻尼。当室的体积(有时被称为共振体积)较小时，该室仅具有一种共振频率。当室的宽度较大时，该室能够具有两种共振频率，从而使其具有在不同范围中和较宽范围中阻尼噪声的能力。调节壁605不必具有穿孔606。当出口谐振器组件600的调节壁605具有穿孔606时，第二室603起到双赫姆霍兹谐振器的作用。通过调节壁605中的穿孔606，空洞609不再被阻塞。该空洞能够通过穿孔606接收空气脉动。因此，流体能够通过调节壁605上的穿孔606从穿孔引导件601流入空洞609中。空洞的尺寸和体积能够被选择成对期望频率进行阻尼。类似地，能够调节穿孔606的直径和调节壁605的厚度来对期望的频率进行阻尼。图6a示出了其中出口谐振器组件600具有第一室602和第二室603的布置。能够去掉第一室602，从而使谐振器仅具有第二室603，该第二室具有带有穿孔606的调节壁605。谐振器不必只应用于增压器组件的出口。其中谐振器具有带有多个穿孔606的调节壁605的双赫姆霍兹布置能够用于在增压器组件的入口侧处对频率进行阻尼。具有多个穿孔606的双赫姆霍兹布置能够用于期望对噪声、振动、和粗糙度进行阻尼的任何位置并且不限于与增压器组件一起使用。图6a示出了出口谐振器组件600，该出口谐振器组件使用调节壁605来分裂第二室603，从而形成空洞609。但是使用被放置于室内侧的调节壁605不是必需的。相反，能够将侧室附接到第二室603的侧面并且使穿孔位于将侧室与第二室603分开的壁之间。使用具有穿孔的调节壁或侧室允许在相同的主室中对多种频率进行阻尼。图8示出了具有穿孔引导件801的谐振器800的示例，该穿孔引导件具有通过单个室802的穿孔806，其中侧室803抵靠单个室802。穿孔804定位在将单个室802与侧室803分开的壁805中。能够在单个室802的下方、上方、和该侧处增加额外的室。谐振器800不限于附接到出口或者附接到增压器壳体。谐振器800能够用于期望阻尼噪声、振动、和粗糙度的任何布置中。图6b示出了出口谐振器组件600，该出口谐振器组件具有壁610，该壁将第二室603分裂成两个室，从而形成第一分裂室611和第二分裂室612。壁610的平面通过穿孔引导件601，但是壁610不必通过穿孔引导件601。相比面向第二分裂室612的孔隙度或穿孔布置，穿孔引导件601在穿孔引导件601的面向第一分裂室611的部段上能够具有不同的孔隙度或穿孔布置。壁610可以是实心的，以防止流体从第一分裂室611通过壁610流至第二分裂室612图9示出了出口谐振器组件900的另一个例子，该出口谐振器组件具有通过第一室902和第二室903的穿孔引导件901。在该布置中，第一室902分裂成第一分裂室904和第二分裂室905。壁910将第一分裂室904与第二分裂室905分开。在穿孔引导件中具有不同孔隙度的分裂室布置使得出口谐振器具有在不同的分裂室中对不同频率进行阻尼的能力。因此，能够将分裂室设计成对超过一种的不期望频率进行阻尼。图7示出了附接到增压器702和进气歧管703的出口谐振器701。如图所示，在图7中，穿孔引导件704能够弯曲以配合到进气歧管703中。该构型允许在容纳偏移歧管的同时允许气流掠过。穿孔引导件704还能够被配置成配合进气歧管而不是直接附接到进气歧管。图10a示出了具有可变孔隙度的穿孔引导件1001。能够对穿孔引导件1001的形状进行改型以将其用于出口谐振器中，例如本文中所描述的出口谐振器中的任何一种。图10a的穿孔引导件1001包括多个行1011、1012、1013、1014、1015、1016、和1017。每一行中的孔1020的数量能够发生变化。例如，行1012具有的孔1020比行1017少。行之间的间隔能够发生变化。例如，相比行1016和1017之间，行1012和行1013之间具有更多空间。图10b示出了具有行1031的穿孔引导件1011，该行具有围绕穿孔引导件1001径向间隔开的孔1020。穿孔引导件1001还具有沿穿孔引导件1001间隔开并且轴向对准的孔1020。孔1020的对准和位置能够以不同方式布置，例如图10c中所示。图10c示出了具有五行1040的径向间隔开的孔1020的穿孔引导件1001。行和孔的数量不限于图10c中的布置并且能够大于5或小于5。无论具有均匀的还是可变的孔隙度，穿孔引导件都能够具有可配合到本说明书中所描述的出口谐振器组件中的任何一个中的形状。其它的出口谐振器组件示于图11a至11d中。图11a示出了具有四个室和穿孔引导件1101的出口谐振器组件1100。第一室1102和第二室1103具有矩形横截面。第三室1104具有l形横截面并且第四室1105具有矩形横截面。类似于图4a中所示的扩展部412之类的扩展部能够被置于第一室1102附近。表2列出了图11a中所示的出口谐振器组件1100的尺寸的例子，其中w1＝32mm并且w2＝108mm，并且类似于图4b中所示的扩展器之类的扩展器具有5.5mm的高度并且具有4mm的层厚度。表2室室高度(mm)孔隙度(％)孔直径(mm)层厚度(mm)第一(1102)173044第二(1103)171544第三(1104)174044第四(1105)171544图11b示出了出口谐振器组件1100，该出口谐振器组件具有三个室和穿孔引导件1101。三个室1102、1103、1104都具有矩形横截面，其中每一个室都具有不同的尺寸。l形空洞1105存在于第二室1103和第三室1104之下。空洞1105可能被堵塞或者可能与第二室1103或第三室1104或者二者流体连通。穿孔能够定位在空洞1105与第二室1103或第三室1104之间的壁中，从而形成双赫姆霍兹谐振器。图11c示出了出口谐振器组件1100，该出口谐振器组件具有穿孔引导件1101和四个室。第一室1102和第二室1103具有l形横截面，而第三室1104和第四室1105具有矩形横截面。图11d示出了具有穿孔引导件1101和三个室的出口谐振器组件1100。第一室1102和第二室1103具有矩形横截面。第三室1104具有l形横截面。出口谐振器组件的布置不限于本说明书的描述。能够对室的尺寸和布置改型，以对不同的频率范围进行阻尼从而实现期望的结果。通过阅览说明书以及实践本文中所公开的例子，其它的实施方式对于本领域技术人员而言将显而易见。说明书和例子仅旨在举例说明，本发明的实际范围由所附权利要求限定。当前第1页12