CN110651114B - 用于降低内燃机的进气***中的气体噪声的***及此***的制造方法 - Google Patents

用于降低内燃机的进气***中的气体噪声的***及此***的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种用于降低内燃机的进气***中的气体噪声的***，其中，***包括管状外壳，该管状外壳具有纵向的外壳轴线，并且至少具有焊接在一起的第一外壳部件和第二外壳部件，其中，两个外壳部件形成外壳壁，其中，连接第一外壳部件和第二外壳部件的焊缝为外壳壁的一部分，并且其中，用于补偿气体噪声的第三部件位于管状外壳的内部，其中，所述第三部件以使得从所述外壳壁的内表面突出的焊接飞边保持在至少由所述第三部件并且由所述外壳壁形成的环形腔内的方式被采用并定位在外壳中，以及一种制造这种***的方法。

Description

用于降低内燃机的进气***中的气体噪声的***及此消声 器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于降低内燃机的进气***中的气体噪声的***及此***的制造方法。
背景技术
JP 2001280207 A2、EP 1 865 188 A1、EP 2 256 330 A1、EP 2 256 330 A1和EP2 711 534 A1公开了包括通过摩擦焊接进行焊接的外壳的***。在大多数情况下，外壳包括第三部件，其作为用于补偿气体噪声的声学插件。
通常，摩擦焊接工艺或其他类型的焊接会在焊缝或焊道的两侧上产生大量的焊接飞边。这可能会在***外部产生造型问题和有害边缘，并在***内部产生污染问题，例如以塑料碎片、毛刺和/或颗粒的形式，其可能会被车辆的发动机吸入，从而造成损坏。另外，用于焊缝或焊道的必需的飞边捕集器需要大的包装空间。
为了防止可能引起间隙问题的颗粒的分离，在***壁的内表面处设置了所谓的飞边捕集器。
发明内容
要解决的问题是提供一种***，该***可以以比现有技术更有效和清洁的方式生产，并且将引起更少的间隙问题并且安装所需的包装空间更小。
根据本发明，一种用于减少内燃机，优选地在车辆、轮船或用于农业、采矿和其他工业应用中的机械中的内燃机的进气***中的气体噪声的***，该***包括具有纵向外壳轴线和焊接在一起的至少第一和第二外壳部件的管状外壳，其中，两个外壳部件形成外壳壁，其中，连接第一外壳部件和第二外壳部件的焊缝为外壳壁的一部分，并且其中，用于补偿气体噪声的第三部件位于管状外壳的内部，其中，所述第三部件以使得从所述外壳壁的内表面突出的飞边捕集器保持在至少由第三部件并且由外壳壁形成的环形腔内的方式被采用并定位在外壳中。
在一个实施例中，以使得从所述外壳壁的内表面突出的焊接飞边保持在仅由第三部件以及第一部件和第二部件的外壳壁形成的环形腔内的方式采用第三部件并将其定位在外壳中。在该实施例中，外壳壁没有朝着第三部件突出，或者在内部上在第一和第二部件的外壳壁处没有腔或凹部。飞边捕集器的形状仅由外壳壁的第三部件和基本上笔直的表面提供。
优选地，***可以包括两个紧密焊接的部件，优选地，形成外壳的第一部件和第二部件，以及固定到所述焊接部件的第三部件。第三部件固定到其他两个部件不需要气密。可能有泄漏。将第三部件固定到其他部件是为了避免发出咔哒声，并提供隔音效果。
优选地，第三部件可以通过在第一部件和第二部件之间的焊接期间出现的焊缝的飞边或熔化材料来固定。可以通过将第一部件和第二部件焊接在一起并同时将第三部件固定在焊缝处来生产***。
优选地，该***可以通过在该焊接过程期间旋转焊接第一部件和第二部件并且固定第三部件，在一个焊接过程中连接三个部件的方法来生产。
***可以非常干净的方式生产，其中焊接区域的颗粒不会干扰通过***的气流，并且颗粒不会被气流传输到发动机或车辆的其他部件。因此，可以在非常干净的条件下生产***，而无需第一部件和第二部件提供的双飞边捕集器。
覆盖焊缝的所述腔可以优选为封闭的腔。
本发明的其他有利的实施例为从属权利要求的主题。
所述第三部件可以优选地设计为声学麦克斯韦共振器以用于补偿气体噪声。***也可以附加地或替代地用于减少由内燃机引起的脉动。
外壳壁可以在第一外壳部件的部段和第二外壳部件的部段上以第一半径平行于外壳轴线延伸，其中，连接第一外壳部件和第二外壳部件的焊缝位于第一半径处。
所述第三部件可以在所述第一外壳部件的第一接触表面与所述第二外壳部件的第一接触表面之间形状配合，优选地夹紧或焊接。这样，可以在一个焊接过程中将第三部件与外壳连接。
因此，整个***可以为单个部件，或者可以包括两个或多个件，至少外壳为***的第一件，而第三部件为***的单独第二件。
所述第三部件以及第一外壳部件和第二外壳部件可以形成内壁以作为气体管道，优选地在第一外壳部件、第二外壳部件和第三部件的至少一个部段上具有均匀内半径的气体管道。外壳与第三部件的连接在外壳的外壁处。没有焊接飞边会干扰气体通过气体管道的流动，从而引起气流的湍流或产生其他噪声。
第三部件与第一和/或第二外壳部件结合可以在内壁和外壁之间形成至少两个、优选至少三个圆形腔。该腔可以支持噪声补偿并且可以提供宽带效应。腔的大小对于调节***的声学性能很重要。与传统的***相比，利用具有根据本发明的结构的***，可以在不增加***的外部尺寸的情况下扩大腔的大小，或者可以在不减小腔的大小的情况下减小***的尺寸。
内壁可以优选地设置有开口，优选地在第三部件中具有一个或多个开口，以及在第三部件与第一和/或第二外壳部件之间的开口，以用于改善气体噪声补偿。这些开口可以优选地形成为槽。
第三元件可以通过第一和第二突起与外壳接触，所述第一和第二突起在两个不同的轴向位置处从第三部件的内壁的部段径向地延伸到外壳。关于通过气体管道的气流，第一位置将在第二位置的上游。接触可以优选为形状配合或焊接连接。沿着外壳轴线在两个不同位置处的接触将为第三部件在外壳中的位置提供更高的稳定性。
所述第三部件的第三和第四突起从第二突起的环形端部段径向突出，与外壳壁一起并且与端部段一起在所述外壳壁的内表面处形成环形腔，其用于在环形腔中覆盖从焊缝突出的焊接飞边。
环形腔的轴向延伸可以小于***长度的10％。
外壳的外壁可以设置有从外壳的外壁的外表面径向延伸的边缘，其中，该边缘被设置为飞边捕集器，并且优选地至少部分地覆盖从焊缝突出的第二焊接飞边。这样，在外壁处设置了外部飞边捕集器。
焊缝可以从外壁的内表面处的第一焊接点延伸到外壁的外表面处的第二焊接点，其中第一和第二焊接点不在垂直于外壳轴线的同一平面上。因此，焊缝可对角线地前进穿过壁，因此横向力将以较小的量影响焊接连接的稳定性。
此外，连接到焊缝的第一和第二焊接表面可以优选地具有锥形形状，使得在焊接过程和外壁形成期间，将发生两个外壳部件的对准或自定心。
对准还将产生第三部件与壳体的更精确的形状配合或焊接连接。
所述外壳可以有利地由聚合物材料，优选地由聚酰胺构成。
根据本发明，一种用于制造本发明的***的方法包括至少一个焊接过程，其中，在形成所述外壳壁的过程中，在一个焊接过程中将外壳壁和第三部件连接至所述外壳。这样，可以非常有效地完成生产。
焊接过程可以优选地通过热气焊接过程和/或摩擦焊接过程，优选地旋转焊接过程来完成。
当外壳的第一部件具有第一锥形焊接表面并且外壳的第二部件具有第二锥形焊接表面时，这是有利的，其中在焊接过程中提供第一和第二焊接表面以形成焊缝。这样，可以提供两个外壳部件的对准，这对于第三部件的形状配合或焊接连接在所述外壳壁的内表面处的精确位置是有利的。
附图说明
通过附图进一步详细说明本发明的有利实施例。实施例的特定部件可以理解为单独的特征，其也可以在本发明的其他实施例中实现。由实施例描述的特征的组合不应被理解为对本发明的限制：
图1示出了***上的示意性截面图；
图2示出了图1的***的三个部件的连接的详细视图；以及
图3示出了图1和图2的***的部件在焊接过程中连接它们之前的示意性透视图。
具体实施方式
图1-3中示出了根据本发明的***1。***1可以优选地用于减少内燃机的进气***中的气体噪声和/或用于减少来自所述发动机的脉动。这种发动机可以优选地用于车辆、轮船、农业或采矿机械或其他应用领域。该气体可以优选为空气或燃烧气体。***1可以用作宽带***，并且可以在亥姆霍兹***中使用。
气体可以优选为用于发动机或来自发动机的加压气流。在本发明的另一个实施例中，***1也可以用在低压管道中。
图1的***1包括具有纵向外壳轴线100的管状外壳2。
管状外壳利用通过焊接工艺连接的两个外壳部件3和4接合到一个部件，因此在两个外壳部件3和4之间存在焊缝5。
外壳2包括外壳壁6和内壁7，外壳壁6和内壁7均具有主要为管状的形状。外壳壁6和内壁7优选地在***1的长度的至少30％的部段上与外壳壁6同心地延伸。外壳部件3和4形成外壳壁6。内壁7由外壳部件3和4并且由第三部件10形成。
因此，外壳部件3和4中的每者均包括外壳壁部段91和92以及内壁部段93和94。
外壳壁6和内壳壁7之间的径向距离110对***的声学性能具有重要影响。对于***1的至少30％的长度（特别是外壳2的长度），径向距离110可以为从外壳壁6的外表面31到外壳轴线100的半径101的至少5％。
焊缝5具有在外壳部件3或4的外壁内表面30处的第一端点41和在外壳部件3或4的外壁外表面31处的第二端点42。第一端点41和第二端点42不在同一平面上，该平面垂直于外壳轴线100。
两个外壳部件3和4的第一部件3包括位于第一部件3的端部的连接部段45以用于与软管或管道连接。
两个外壳部件3和4的第二部件4包括凸缘部段33，该凸缘部段33位于第二部件4的端部处以用于与气管连接。
***1包括第三部件10，该第三部件可以整体地连接到外壳壳体2上，换句话说为材料粘结到外壳壳体2上，或者可以为单独的元件，该元件被定位成在外壳壳体2内形状配合。
第三部件10包括具有内表面51的内壁7的部段90，该内表面51与外壳轴线100的径向距离与管状外壳2的第一部件3或第二部件4的内表面52和/或53相同。
第一部件3的内壁内表面52、第三部件10的内壁内表面51和第二部件4的内壁内表面53形成均匀的内表面54，该内表面在由全部三个部件3、10和4形成的内壁7的至少50％、优选地70％上从外壳轴线100延伸相同的径向距离102。内部管状表面54形成用于在气体通过***1期间引导气体的管道。
内管状表面54为用于引导气流通过***1的气体管道。它不是封闭的表面，而是设有产生宽带噪声补偿效果的开口11、12、13。所述开口11、12、13在图1中被示为用于进行更好噪声补偿的槽。开口11位于由第三部件10形成的内壁7的部段90中。其他开口可以位于外壳2的第一部件3和/或第二部件4的部段91和/或92中，或者位于第三部件10与第一部件3和/或第二部件4任一者之间的过渡部段处。
开口11、12、13可以优选地设计为槽。
内壳壁7和外壳壁6与第三部件3一起形成第一环形腔8、第二环形腔9和第三环形腔25，其中，第一环形腔8、第二环形腔9和/或第三环形腔25可以与内壁7同心地定位。环形腔8、9和25可以具有不同的容积，并且气体可以通过开口11、12和13进入所述腔8、9和25中。腔的容积对于调节***很重要。
环形腔8、9和25通过由两个外壳部件3和4形成的外壳壁6周向限制，并且沿着外壳轴线100在流动方向上一个接另一个地对准。优选地，腔8、9和25中的每者具有至少一个开口11、12和/或13。
第三部件10包括作为内壁7的一部分的环形壁部段90。开口11位于环形壁部段90中。第三部件10的第一突起14从环形壁部段90径向延伸并且与外壳壁6的第一接触表面16相互作用。
在图1中，第一突起14在外壳轴线的第一轴向位置103处形成为环，这对于将第三部件10加强地保持在外壳2中是有利的。然而，第一突起14也可以由多个销或螺栓形成，这些销或螺栓的端部全部位于垂直于外壳轴线100的同一平面上并且围绕环形壁部段90周向分布。
实现第一突起还有许多其他可能性。
参考图2更详细地说明第一外壳部件3、第二外壳部件4和第三部件10之间的连接。
第二突起15在外壳轴线100的第二轴向位置104处从第三部件10的环形壁部段90径向延伸。第二突起15具有环形形状的端部段17，该端部段与壁部段90同心地延伸。端部段17包括第三突起18和第四突起19，它们从端部段17径向地延伸并且与外壳壁6的第二接触表面21和第三接触表面22相互作用。与外壳壁6的接触表面21和22相对的第三突起18和第四突起19主要在同一圆柱表面上。在接触表面21和22之间的外壁6中没有凹部，以形成用作飞边捕集器的腔。
第三突起18与第二接触表面21的相互作用或第四突起19与第三接触表面22的相互作用可以为焊接连接或形状配合，而在第三部件10和外壳2之间没有材料连接。
如图2中所示，两个突起在壁部段90的第二突起15，特别是端部段17和外壳壁6的内表面30之间形成环形腔20，从而使将在焊接过程中形成的用于连接外壳2的第一部件3和第二部件4的焊缝5的材料将在外壳壁6的内表面30上突出并将被引导到腔20中。腔20的径向延伸仅由第三突起18和第四突起19的延伸确定。外壳壁6和内壳壁7之间的径向距离110在连接区域26之前和之后的区域中可以为恒定的。
在本发明中，由第三部件10覆盖了所形成的焊接飞边，而无需在外壁6的内表面处形成另外的飞边捕集器通道，该焊接飞边可能从内表面30突出并且会扰乱气体的流动并会引起杂质问题。
边缘23从所述外壳壁6的外表面31径向突出。边缘23设有凹槽24，该凹槽在边缘23中沿与外壳轴线100平行的方向延伸。
凹槽24为用于材料的收集空间，该凹槽由于在焊接过程中的材料压缩引起的材料位移而形成。该凹槽还作为焊接飞边的盖来提供。这种凹槽24通常被称为飞边捕集器。
焊缝5和边缘23限定了连接区域26。在连接区域26旁边可能有均匀壁厚111的第一部段27和第二部段28。均匀壁厚的两个部段27、28的组合长度优选为***1沿外壳轴线100的总长度的至少20％。
均匀壁厚111可以优选为1.0至2.5mm。
第一外壳部件3和第二外壳部件4的材料和/或第三部件10的材料可以优选地为聚合物材料，最优选地为聚酰胺，尤其为PA6-聚合物。
根据本发明的制造方法的优选示例，第一外壳部件3和第二外壳部件4通过摩擦焊接工艺，优选地旋转焊接工艺或热气焊接工艺焊接在一起。
将被焊接在一起的两个外壳部件2和3都包括增厚的材料，由于在热的作用下的部分熔化，该增厚的材料在焊接期间会发生部分位移。
第三部件被放置在两个外壳部件之间，但是仅具有第三突起18和第四突起19，从而形成均匀的壁，并且外壳2的外壁6在均匀的圆周上从第一外壳部件3延伸到第二外壳部件4，特别是在没有第三部件的干扰的情况下，并且优选地在外壁6的内表面上没有凹部的情况下。该均匀的圆周可以为例如从外壁6的中间到外壳轴线的限定的半径，并且该半径可以由连接区域26之前和之后的壁部段限定。
由于在焊接过程中沿轴向方向的压力，两个外壳部分3和4将彼此合并，并且连接表面21和22之间的距离将变小，从而使第三部件将与第二表面21和第三表面22之间的突起18、19形状配合，或突起18、19将被焊接到第二表面21和第三表面22。在两种情况下，将在第三部件10与外壳2之间形成腔20以用于在焊接过程中容纳焊接飞边或用于从外壳壁6分离的材料。
在形成焊缝5之前，形成焊缝5的第一外壳部件3的焊接表面61和第二外壳部件4的焊接表面62将为圆锥形的，或者换句话说为锥形的，从而使两个外壳部件在壁的形成过程中会对准。通过这种对准或自定心，突起18、19与第二表面21和第三表面22之间的形状配合或焊接将更加准确。包括焊缝5和焊接飞边的焊接轮廓通常比焊缝5宽。然而，利用本发明可以减少在焊接过程中和之后可能发生的间隙问题。焊接轮廓也可以以较薄的宽度实现。因此，本发明在间隙和空间方面提供了更大声学容积的优点，并且在气体噪声，特别是空气噪声的补偿方面具有改进的性能。
***1的制造可以非常干净的方式进行。可以补偿制造公差，并且可以以非常时间和成本有效的方式完成生产。

Claims (16)

1.一种用于减少内燃机的进气***中的气体噪声的***（1），其中，所述***（1）包括管状的外壳（2），所述管状的外壳具有纵向外壳轴线（100）并至少具有焊接在一起的第一外壳部件（3）和第二外壳部件（4），其中，所述第一外壳部件和第二外壳部件形成外壳壁（6），其中，连接所述第一外壳部件（3）和第二外壳部件（4）的焊缝（5）为所述外壳壁（6）的一部分，并且其中，用于补偿气体噪声的第三部件（10）被定位在所述管状的外壳（2）内部，其中，所述第三部件（10）以使得从所述外壳壁（6）的内表面（30）突出的焊接飞边被保持在至少由第三部件（10）并由所述外壳壁（6）形成的环形腔（20）内的方式被采用并定位在所述外壳（2）中，
所述外壳壁（6）在所述第一外壳部件（3）的部段和所述第二外壳部件（4）的部段上以第一半径（101）平行于所述外壳轴线（100）延伸，并且其中，所述焊缝（5）以所述第一半径（101）定位，
所述第三部件（10）在所述第一外壳部件（3）的第一接触表面（21）与所述第二外壳部件（4）的第一接触表面（22）之间通过夹紧或焊接而形状配合，所述第三部件（10）以及所述第一外壳部件（3）和所述第二外壳部件（4）形成内壁（7），其作为用于引导气流通过所述***（1）的气体管道，
所述第三部件（10）通过第一突起（14）和第二突起（15）与所述外壳（2）接触，所述第一突起和第二突起在两个不同的轴向位置（103、104）处从所述第三部件（10）的内壁（7）的部段（90）径向延伸到所述外壳（2），
从所述第二突起（15）的环形端部段（17）径向突出的第三突起（18）和第四突起（19）与所述外壳壁（6）并且与所述端部段（17）一起在所述外壳壁（6）的内表面（30）处形成所述环形腔（20），所述环形腔用于覆盖在所述环形腔（20）中从所述焊缝（5）突出的所述焊接飞边。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述气体管道至少在所述第一外壳部件和第二外壳部件以及所述第三部件的部段上具有均匀的内半径（102）。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述气体管道至少在所述第一外壳部件和第二外壳部件以及所述第三部件的部段上、在所述***（1）的长度的至少50％上具有均匀的内半径（102）。
4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述气体管道至少在所述第一外壳部件和第二外壳部件以及所述第三部件的部段上、在所述***（1）的长度的至少70％上具有均匀的内半径（102）。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的***，其特征在于，所述第三部件（10）与所述第一外壳部件（3）和/或第二外壳部件（4）组合在所述内壁（7）和所述外壳壁（6）之间形成至少两个环形腔（8、9、25）。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的***，其特征在于，所述第三部件（10）与所述第一外壳部件（3）和/或第二外壳部件（4）组合在所述内壁（7）和所述外壳壁（6）之间形成至少三个环形腔（8、9、25）。
7.根据权利要求1至4中的任一项所述的***，其特征在于，所述内壁（7）设有开口（11、12、13），以用于改善气体噪声补偿。
8.根据权利要求1至4中的任一项所述的***，其特征在于，所述内壁（7）设有在所述第三部件（10）中的一个或多个开口（11），以及在所述第三部件（10）与所述第一外壳部件（3）和/或第二外壳部件（4）之间的开口（12、13），以用于改善气体噪声补偿。
9.根据权利要求1至4中的任一项所述的***，其特征在于，所述环形腔（20）的轴向延伸小于所述***（1）的长度的10％。
10.根据权利要求1至4中的任一项所述的***，其特征在于，所述外壳（2）的外壳壁（6）设有边缘（23），所述边缘从所述外壳的外壁的外表面（31）径向地延伸，其中，所述边缘（23）作为飞边捕集器来设置，并且至少部分地覆盖从所述焊缝（5）突出的第二焊接飞边。
11.根据权利要求1至4中的任一项所述的***，其特征在于，所述外壳（2）由聚合物材料。
12.根据权利要求1至4中的任一项所述的***，其特征在于，所述外壳（2）由聚酰胺构成。
13.一种根据前述权利要求中的任一项所述的***的制造方法，其特征在于，所述外壳壁（6）的形成以及所述第三部件（10）与所述外壳（2）的连接在一个焊接过程中进行。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述焊接过程为热气焊接过程和/或摩擦焊接过程。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述焊接过程为旋转焊接过程。
16.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述外壳（2）的第一外壳部件（3）具有第一焊接表面（61），并且所述外壳（2）的第二外壳部件（4）具有第二焊接表面（62），其中，设置所述第一焊接表面（61）和第二焊接表面（62）以形成所述焊缝（5），其中，所述第一焊接表面（61）和第二焊接表面（62）为圆锥形的。
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