CN101956884B - 管道排气噪声半主动控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供新型管道排气噪声半主动控制装置。包括主管道、副管道、进气管道、排气管道、管路控制开关和控制器，进气管道和排气管道分别安装在主管道的两侧，副管道与主管道并联，管路控制开关安装在副管道里，控制器连接管路控制开关。本发明可有效地解决多变工况状态下相应的强线谱排气噪声，另外在装置后的排气噪声口处再安装个普通***，可以使噪声进一步降低。

Description

管道排气噪声半主动控制装置

技术领域

本发明涉及的是一种用于降噪领域的噪声控制装置。

背景技术

排气噪声治理的现有技术有主动消声和被动消声两种。被动消声方法主要是利用排气管道***，在这一技术领域，国内外的研究都比较成熟。但被动消声方法存在着方法本身固有的缺点，即对于主要噪声能量都集中在500Hz以下排气噪声而言，被动消声有结构复杂、低频降噪效果差、尺寸偏大、成本偏高等缺点。对于主动消声则大部分采用引入次级声源的办法进行消声，但这种方法在应用时对误差传声器和次级声源耐高温性及抗腐蚀性有相当高的要求且需要次级声源的输出功率较大，往往很难实现。

韩国科学技术学术研究院的黄尧夏提出了一种利用可变长度或固定长度的旁通管路和双***，来控制内燃机中排气噪声或空气输送***管道中噪声的装置和方法(申请号：00120419.X)；黄还在后续的发明中对可变长度部分的具体形状和细节进行了描述(申请号：01121841.1)。该方法能够实现对内燃机稳态工况下的排气噪声控制，但该方法有两个缺点，一是在进行管路长度的调节时需要额外提供一个笨重的、密封要求较高的调节装置，二是当管路内气体噪声频率变化较快且变化率较大时，调节装置的响应时间过长达不到消声的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供能够根据管内气体噪声的频率控制不同阀门的通断、以达到噪声控制目的新型管道排气噪声半主动控制装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明新型管道排气噪声半主动控制装置，其特征是：包括主管道、副管道、进气管道、排气管道、管路控制开关和控制器，进气管道和排气管道分别安装在主管道的两侧，副管道与主管道并联，管路控制开关安装在副管道里，控制器连接管路控制开关。

本发明新型管道排气噪声半主动控制装置还可以包括：

1、所述的副管道的数量大于或等于3个。

2、所述的副管道为网状结构。

3、所述的排气管道上安装***。

本发明的优势在于：本发明可有效地解决多变工况状态下相应的强线谱排气噪声。另外在装置后的排气噪声口处再安装个普通***，可以使噪声进一步降低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的实施方式1网状结构示意图；

图3为本发明的实施方式1带有阀的网状结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

本发明的工作原理如下：

由声波的传播特性可知，当两列同频率、同振幅的声波相遇时，将会产生波的叠加现象，如果这两列声波的波长恰好相差半波长或(2N-1)/2倍波长时(N为自然数)，则它们正好波峰与波谷相抵消，就会产生消声的效果。由此可知对于管道排气噪声半主动控制装置的任意一组主副管道而言，其主副管道间总会存在一定的长度差，基于波的叠加原理当这个长度差刚好等于通过主副管道的噪声波长(2N-1)/2倍时，刚好达到最佳消声效果。按照主动控制的理论，即使它们之间的长度之差并不是噪声波长的(2N-1)/2倍，而只要在[N-1/4，N+3/4]波长下时就会有一定效果，而其越接近(2N-1)/2倍波长，效果越好。这样如果主副管道的长度差是某一定值时，那么进气噪声的频率即使在一定的频率段上波动也会有一定的效果，只是效果不如长度差等于(2N-1)/2倍波长时的效果好而已。以此类推，如果有一组副管道，通过管路控制开关3调节副管路的选择，则可以设计出需要带宽的***了。对于这种***，控制的目标是选择副通道的过程，因为只是阀件的切换，因此反应较快可以满足变工况状态下的消声要求。

实施方式1：

结合图1，本发明新型管道排气噪声半主动控制装置，其特征是：包括主管道2、副管道、进气管道1、排气管道7、管路控制开关3和控制器9，进气管道1和排气管道7分别安装在主管道2的两侧，副管道4、副管道5和副管道6与主管道2并联，管路控制开关3安装在副管道里，控制器9连接管路控制开关3。

在本发明工作过程中进气口噪声在A点分开为两路，一路沿主管路流向B点；而另外一路沿N个副管道中的一个流向B。其中副管道是通过优化设计的平面或空间结构，每个副管道中A点到B点的距离和主管道中A点到B点的距离有不同的差值，并呈一定分布趋势，这样就有可能对于一定频段的排气噪声，只需通过控制器控制管路开关3来选择合适的管路路径即可达到消声的目的。控制器9的控制规律则根据管路流体的流速、温度等特征来制定。这种结构能够克服黄尧夏发明中调节管道长度结构反映较慢的缺点，实现对变工况时管道排气噪声的实时控制。

实施方式2：

在实施方式1的基础上，副管道的数量为3～15个。

实施方式3：

在实施方式1或实施方式2的基础上，在排气管道7上安装***8。

实施方式4：

以4102BG型柴油机排气噪声为例对本发明做举例说明：

4102BG型柴油机的基频噪声的频率为：

$f=\frac{n}{30}$

n-柴油机转速，r/min；

当转速范围为[1200r/min，2200r/min]时，根据以上公式可以得到4102BG型柴油机的基频范围为[40Hz，74Hz]，适当考虑排气温度的影响因素，本实施方式设计了路径差分别为：4.6m、4m、3.4m和2.8m的四组旁支管的消声装置，各旁支管路所能控制的温度和转速范围如表1所示。

表1管路控制情况

图2、3列举了针对4102BG型柴油机设计的管道排气噪声控制装置，装置采用了网状结构设计，管路中各分支点均设有阀，可以通过改变阀的开关方式来改变管路中排气噪声路径，从而达到对多种频率的噪声进行消声的目的。同图1的结构比较，网状结构只需要简单的结构就可达到多种通路方式的效果，结构简单，所占的空间小。对应的通路情况及阀的控制状态如表2所示。

表2管路阀件控制状态

当消声***工作时，控制器实时采集被控对象的转速及排气温度信号，按照表1来确定路径差，再根据路径差在表2中所对应的阀件状态对阀件进行控制，从而达到控制消声的目的。

基于上述设计，构造了4102BG型柴油机的管道排气噪声控制装置，试验测得直管和旁支管消声装置的柴油机排气噪声总声压级，并进行了对比，可以得到旁支管消声装置的***损失如表3所示。

表3控制前后基频噪声的声压级变化

通过对试验结果的分析可以得出，旁支管消声装置在降低柴油机的基频排气噪声上效果明显，能达到较好的控制效果。为本发明的进一步应用提供了重要的参考依据。

Claims (5)

1.管道排气噪声半主动控制装置，其特征是：包括主管道、副管道、进气管道、排气管道、管路控制开关和控制器，进气管道和排气管道分别安装在主管道的两侧，副管道与主管道并联，管路控制开关安装在副管道里，控制器连接管路控制开关，控制器控制管路控制开关来选择管路路径。

2.根据权利要求1所述的管道排气噪声半主动控制装置，其特征是：所述的副管道的数量大于或等于3个。

3.根据权利要求1或2所述的管道排气噪声半主动控制装置，其特征是：所述的副管道为网状结构。

4.根据权利要求1或2所述的管道排气噪声半主动控制装置，其特征是：所述的排气管道上安装***。

5.根据权利要求3所述的管道排气噪声半主动控制装置，其特征是：所述的排气管道上安装***。 

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