一种汽车消声器装置

1.一种汽车消声器装置，其特征在于在汽车尾管(4)分别设置节气门(5)和电机(2)，节气门(5)由电机(2)驱动，电机电连接发动机的电子控制单元，其中电机(2)将发动机的转速电信号转化为位移信号，推动节气门(5)以控制节气门的开度，在汽车尾管还设置温度传感器(1)，温度传感器(1)电连接发动机的电子控制单元，用来监测排气温度的变化，并对节气门(5)的位置进行修正。
2.根据权利要求1所述的一种汽车消声器装置，其特征在于在汽车尾管上固定一支架(6)，电机(2)设置在支架(6)上。
3.根据权利要求2所述的一种汽车消声器装置，其特征在于尾管(4)与电机(2)之间设置有减震隔热垫(3)。
4.根据权利要求1所述的一种汽车消声器装置，其特征在于所述的节气门(5)为一由电机控制的可旋转的板。
5.根据权利要求3所述的一种汽车消声器装置，其特征在于所述的节气门(5)为一由电机控制的并可沿中心轴旋转的板。

一种汽车消声器装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种汽车消声器装置，尤其是涉及一种能智能调节排气流量的汽车消声器装置。\n背景技术\n[0002] 汽车排气系统指从发动机排气多支管到排气尾管各个部件的组合。一般包括Y型管、三元催化、柔性管、前置消声器、后置消声器、中间连接管、尾管、挂钩、挂钩隔振器等部件，消声器主要功能是处理废气和降低噪声。消声器按消声原理主要可分为阻式和抗式两类。阻式消声器是利用敷设在消声器气流通道壁上的吸声材料产生的声阻作用消声。抗式消声器是利用管道截面的突然扩张或收缩，或利用产生声共振或声干涉，使噪声中某些特定的频率成分反射回声源或受到大幅度的衰减而实现消声，目前常常采用由阻式和抗式不同型式组合而成的阻抗复合式消声器。\n[0003] 现有技术中，有各种结构的汽车消声器，其多采用具体固定结构，如申请号为CN200610054365.8的一种汽车消声器由简体、三个隔板、进气管、出气管及前、后端盖组成。\n隔板将筒体分隔成四个腔室，进气管从筒体一端伸进，经第一、第二至第三腔室止，出气管则从第一腔室开始穿过第二、三、四腔室后接出，在进气管、出气管上和隔板上都开有一定数量的微孔，使第一、第二、第三腔室形成共振腔，可有效地降低低频噪声。并第四腔室内填满吸声棉，形成消声室，同时在出气管中后段外周也包围有消声套，可进一步降低高频噪声。本发明通过设计三个共振腔和一个消声室，并取消了过渡管，使排气气流在消声腔内的流动更畅通，发动机排气噪声在宽频带内得到有效的降低，并可有效地降低排气背压，提高发动机的动力。\n[0004] 通常消声器容积越大，排气系统插入损失也越大，消声效果就越好。但其背压也就越大，功率损失增加。当一个排气系统安装到发动机上时，排气口处的背压增高，排气系统要消耗一部分发动机的功率，如果排气管道的截面积越大，或者气体流通越顺畅，功率损失就越小。可是降低噪声则需要管道截面积小，而且气体流动受到的阻力越大越好；在设计消声器时，希望排气尾管噪声越低越好，同时也希望排气系统的功率损失越小越好，但是降低噪声就会使得功率损失增加，因此减低噪声与减少功率损失是相互矛盾的。\n[0005] 消声器尾管噪声由两部分噪声组成，空气噪声和气流摩擦噪声，流量小和速度低时，空气噪声占主要成分，而流量大和速度快时，摩擦噪声占主要成分。在2700r/min以下时，流量较小，当尾管直径越大时，流速越慢，尾管噪声就越高；但是尾管直径较小时，流速会加快，因此空气噪声会下降(因为在低转速时，摩擦噪声对尾管噪声几乎没有影响，尾管噪声完全由空气噪声决定，其大小和消声设备与管道截面积之比直接相关)。当发动机转速提高到2700r/min以上时，特别在4500r/min以上时，管道中流量迅速增加，流速也快速增加，如管道直径越小，则流速就越快，尾管噪声越大；但是尾管直径较大时，流速会下降，因此尾管噪声会下降(这时摩擦噪声起主导作用，气流摩擦噪声占主要成分)。\n[0006] 这里就存在一个问题，如果排气管直径较小，在发动机低速时，流速会加快，空气噪声下降，有利尾管噪声保持较低水平；但在发动机高速时，流速会更快，摩擦噪声显著增加使尾管噪声保持一个较高水平。反之如果排气管直径较大，虽然高速时摩擦噪声降低，但低速时空气噪声却明显增加，因此排气管直径大或小时总存在不可克服的缺点。\n[0007] 现有技术中，也有采用双排气系统，这对减少发动机高转速尾管噪声是有利的，但是这会增加成本，还会受到装配空间的限制，且发动机低转速时的噪声会有所增加。\n[0008] 发明内容\n[0009] 本发明主要是解决上述技术问题，提供一种全程跟踪发动机转速变化，使排气噪声在发动机转速由低到高或由高到低的整个过程中得到有效地控制，即一种新型的通过智能调节排气流量控制排气噪声的汽车消声器装置。\n[0010] 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：\n[0011] 一种汽车消声器装置，在汽车尾管分别设置节气门和步进电机，节气门由电机驱动，电机电连接发动机的电子控制单元，其中电机将发动机的转速电信号转化为位移信号，推动节气门以控制节气门的开度。\n[0012] 汽车尾管连接后置消声器，后置消声器连接中间管，由于经过后置消声器的排气噪声仍旧较大，所以需要能调节排气流量的汽车消声器。该安装调节排量消声装置的中间管和尾管的截面比一般不安装调节排量消声装置的中间管和尾管大，因为尾管的截面大小可调节的。电机可以是步进电机或同步电机，在尾管截面上设置节气门，节气门受步进电机驱动，步进电机电连接发动机的电子控制单元，发动机在低速转动时，排气噪声主要为空气噪声，此时排出气流通过的截面越小，排气噪声越小，发动机高速转动时，排气噪声主要为摩擦噪声，此时排除气流通过的截面越大，排气噪声越小。步进电机受电子控制单元控制，将转速电信号转换为角位移，即根据发动机转速的大小，步进电机控制角位移的大小，从而控制节气门的开度。\n[0013] 在汽车尾管还设置温度传感器，温度传感器电连接发动机的电子控制单元，用来监测排气温度的变化，并对节气门的位置进行修正。排气温度发生变化时，声波的频率和波长发生变化，消声器本身对排气噪声消除有一定的波段选择，故对排气噪声有很大的影响，所以需要温度监测，并对节气门进行修正，以使温度对排气噪声的影响得到控制。\n[0014] 作为优选，于在汽车尾管上固定一支架，步进电机设置在支架上。步进电机无法直接设置在尾管上，所以在尾管上固定一支架，步进电机设置在该支架上，比较稳固安全。\n[0015] 作为优选，尾管与步进电机之间设置有减震隔热垫。排气的温度较高，且有一定冲击力，减震隔热垫能保护电机，减震隔热垫可设置在支架与尾管之间，或支架与步进电机之间，只要能将步进电机和尾管隔开。\n[0016] 节气门为一由步进电机控制的并可沿中心轴旋转的板。节气门为板状，其宽度小于尾管的截面宽度，当节气门初始状态时，其对气流的阻碍截面为其正面，气流从节气门两侧与尾管的空处排出，当节气门最大开度时，其对气流的阻碍截面为节气门的侧面，即厚度部分。\n[0017] 本发明带来的有益效果是：当排气管直径较小时，发动机在怠速或转速较低时的噪声可以得到控制，但在高速时会使流速增加使摩擦噪声增加而使尾管噪声得不到明显控制；如果管直径较大时，高转速噪声可以得到控制，但低转速的噪声将增大，而变排量的排气装置可以使发动机在转速低到高的整个过程中噪声都得到有效控制。另外，由于排气管温度变化时，声波的频率和波长会随着温度而改变，因此变排量的排气装置可以对排气温度进行检测修正，使温度对排气噪声的影响可以得到控制。由于变排量的排气装置的节气门可以全程跟踪发动机转速的变化而得到最优的控制，使发动机的排气噪声和输出功率的得到较好的统一。且该装置成本较低，安装方便，不受装配空间的限制。\n附图说明\n[0018] 附图1是本发明的一种结构示意图；\n[0019] 附图2是本发明的A-A剖视结构示意图；\n[0020] 附图3是附图2的部分放大示意图；\n[0021] 附图4是本发明的工作过程流出图。\n具体实施方式\n[0022] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。\n[0023] 实施例：一种汽车消声器装置，包括温度传感器1、步进电机2、减震隔热垫3、支架\n6和节气门5。汽车排气系统的中间管8连接后置消声器7，后置消声器7连接尾管4，尾管\n4上方设置一支架6，支架6上设置一减震隔热垫3，减震隔热垫上方设有一步进电机2，步进电机2电连接发动机的电子控制单元，尾管4内设有一节气门5，节气门5为板状，左右对称，可绕其中心轴旋转，节气门5由步进电机2控制其旋转角度。节气门5的宽度小于尾管\n4的直径，随着节气门5的旋转角度的不同，调节节气门5在尾管中的横向截面大小。在后置消声器1端部安装有一温度传感器1，温度传感器1电连接发动机的电子控制单元，实时监测排气温度大小。\n[0024] 发动机电子控制单元将发动机的转速电信号传递给步进电机2，步进电机2根据转速的大小调整节气门5的旋转角度，当转速较小时，由于此时的尾管噪声主要为空气噪声，减小尾管直径有利于空气噪声下降，所以应使节气门的横向截面较大，使排出气流通过的截面较小，当发动机转速增加时，尾管噪声主要为摩擦噪声，增加节气门的开度，即增加通过气流的截面有利于减小摩擦噪声。\n[0025] 排气温度变化时，声波的频率和波长会随着温度而变化，这样就会对排气噪声的消除很大影响，而变排量的排气装置可以对排气温度进行检测并进行修正，使温度对排气噪声的影响可以得到控制。节气门在初始位置时，排出气流通过的截面最小，此时发动机启动，发动机处于怠速工作状态，发动机转速很低，节气门初始位置刚好能使空气噪声最小，即保持节气门的初始位置，温度传感器测量排气温度变化，如果温度没什么影响，保持节气门的初始位置，而当温度变化对排气噪声产生影响时，对节气门的位置进行修正以使其影响得到控制。汽车起步时，由于汽车要消耗较大的功率才能顺利起步，因此，节气门在刚起步瞬间就要一定的开度，起步结束后根据工况在对开度进行调整。当转速提高到2700r/min时，摩擦噪声起主导作用，电子控制单元根据发动机的转速控制步进电机的角位移，步进电机驱动节气门旋转，节气门的旋转角度和步进电机的角位移相对应，旋转角度越大，则排出气流截面越大，摩擦噪声越小。当汽车起步结束后，节气门的位置根据车速和排气温度而作调整。汽车在倒车时，和汽车起步时相似，当转速达到一定数值后，电子控制单元控制步进电机驱动节气门旋转，节气门开度维持在一定开度。当发动机停止后，节气门恢复到初始位置。