CN111749754A - 一种排气***声品质调节装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种排气***声品质调节装置，包括安装于排气尾管上且内部包括容纳腔的发声壳体、连接发声壳体与排气尾管的连接管、以及在容纳腔内上下运动的振动装置，振动装置包括可上下移动和振动的振动板以及可伸缩地设于振动板同侧对端的调节板，振动板靠近发声壳体的顶端，调节板的末端抵靠发声壳体的底部，振动板、调节板及发声壳体的内壁共同形成共振腔。本发明还涉及一种排气***声品质调节装置方法，通过控制振动板的振动和上下移动，及时、准确地控制并调节振动腔的振动频率，实现补偿声音和消声功能，改善排气***声品质，解决燃油车排气噪音随发动机转速上升时声压突然下降、不够悦耳等问题。

Description

一种排气***声品质调节装置与方法

技术领域

本发明涉及一种车辆车身领域，尤其涉及一种排气***声品质调节装置与方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对整车的要求从最初的代步工具变成舒适的家庭必需品，因此现在除了对车型的动力性要求较为严格外，对整车的声音品质要求也提高了，因此优化整车在行驶、加速过程中的噪音尤为重要。而排气***作为汽车的重要组成部分，其在排出废气的同时也将燃烧噪音带到车辆尾部，从而会在车辆尾部产生声压级很高的阶次噪音和摩擦噪音，噪音传递到乘员舱，极有可能激励乘员舱的声腔模态导致乘员舱声腔共振，严重影响整车NVH。

目前大部分车型上没有布设排气***声品质调节装置，即使一些车型上装有电磁阀门，但其以降低背压、流噪为主，并不能补偿某些转速下的声音缺失；还有一些车型使用前端排气脉动作为激励，利用共振腔共振补偿排气声音，但是该种声品质补偿装置只能补偿摸个转速或者频率下的声音，不能随转速或者频率的变化而改变以补偿不同频率的声音、更不能调节声音的幅值，使得声品质调节比较局限。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能够改善整车噪音品质的排气***声品质调节装置与方法。

本发明提供了一种排气***声品质调节装置，包括安装于排气尾管上且内部包括容纳腔的发声壳体、连接所述发声壳体与所述排气尾管的连接管、以及在所述容纳腔内上下运动的振动装置，所述振动装置包括可上下移动和振动的振动板以及可伸缩地设于所述振动板同侧对端的调节板，所述振动板靠近所述发声壳体的顶端，所述调节板的末端固接所述发声壳体的底部，所述振动板、所述调节板及所述发声壳体的内壁共同形成共振腔。

进一步地，所述振动板上下运动时带动所述调节板上下伸缩，改变所述共振腔的振动频率；所述振动板振动时带动所述共振腔振动。

进一步地，所述发声壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体包括第一开口端和第一封闭端，所述第二壳体包括第二开口端和第二封闭端，所述第一开口端装配于所述第二开口端，并与所述第一封闭端、所述第二封闭端一起形成封闭的所述容纳腔。

进一步地，所述振动板靠近所述第二封闭端，所述调节板为弯曲的振动簧片且其末端固接于所述第一封闭端。

进一步地，初始状态下，所述振动板抵靠于所述第二封闭端的内表面。

进一步地，所述第一封闭端上设有第一通孔，所述连接管的一端穿过所述第一通孔并固接于所述第一通孔的内壁，另一端连接于所述排气尾管。

进一步地，所述第二封闭端上设有第二通孔，所述排气***声品质调节装置还包括焊接于所述振动板且穿过所述第二通孔的推杆、以及控制所述推杆上下运动和振动的控制器。

进一步地，所述控制器上设有的安装孔，所述推杆套接于所述安装孔内，所述控制器的底端固接于所述第二壳体上的第二封闭端。

进一步地，所述控制器为能根据ECU传输的噪音频率和振动幅值对应的频率控制信号、控制在所述推杆在所述第二通孔内上下运动和振动的振动激励控制器。

本发明还提供了一种排气***声品质调节方法，包括利用排气***声品质调节装置调节排气尾管的声品质的方法：

ECU根据转速下的噪音频率和幅值判断排气尾管是否需要声音补偿；

ECU判断所述排气尾管不需要声音补偿时，所述共振腔与连接管形成***，控制器根据ECU分析获取的消声频率命令信号控制所述振动板上下移动，改变共振腔的消声频率；

ECU判断排气尾管需要声音补偿时，ECU将对应声音补偿的目标频率和目标幅值的控制信号向控制器传输，控制器根据该控制信号控制推杆将所述振动板上下移动至特定位置，调节所述共振腔的振动频率至第一频率，控制器进一步根据该控制信号控制推杆带动振动板以第一频率振动，共振腔共振发声，声音通过连接管传递至排气尾管，完成声音补偿。。

综上，本发明通过将内部包括容纳腔的发声壳体经连接管连接到排气尾管，并在容纳腔内部布设可振动和上下移动的振动板和随振动板上下伸缩的调节板，同时通过控制振动板的振动和上下移动，及时、准确地调节振动腔的振动频率，从而实现补偿声音和消声的功能，改善排气***声品质。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明排气***声品质调节装置与方法的一具体实施例的结构示意图；

图2为图1的截面示意图；

图3为沿图2中A－A方向的截面示意图；

图4为图1中发声壳体的第一壳体上第一封闭端的结构示意图；

图5为图1中发声壳体的第二壳体上第二封闭端的结构示意图；

图6为图1中振动装置以及推动振动装置上下运动的推杆的结构示意图；

图7为图1中控制推杆上下运动和振动的控制器的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明详细说明如下。

如图1～图7所示，本发明提供了一种排气***声品质调节装置，包括安装于排气尾管20上且内部包括容纳腔100的发声壳体10、连接发声壳体10与排气尾管20的连接管30、以及在容纳腔100内上下运动的振动装置40(重点参考图1、图2和图3)，以调节向排气尾管20传递的输出声压幅值。

振动装置40包括可上下移动(上下来回滑动)和振动的振动板41以及可伸缩地设于振动板41同侧对端的调节板42，且振动板41靠近发声壳体10的顶端，调节板42的末端固接于发声壳体10的底部，振动板41、调节板42及发声壳体10的内壁共同形成共振腔400，保证了共振腔400的振动频率的顺利改变。一优选实施例中，调节板42与振动板41通过焊接、铆接等方式固接。

本发明在排气尾管20不需声音补偿时，通过振动板41上下运动时带动调节板42同步上下伸缩，改变共振腔400的振动频率而改变消声频率，进而降低或消除噪音；在排气尾管20需要声音补偿时，首先根据噪音频率改变共振腔400的振动频率并保持，而由于振动板41的振动相对于振动板41的上下移动比较微弱，因此进一步通过控制振动板41本身的振动以引起共振腔400的共振发声，实现对排气尾管20的声音补偿，可以理解，本发明提供的声品质调节装置不但可以补偿声音，还具备消声功能，且其共振腔400频率可连续变化，增大了声品质调节装置的频率范围。

具体地，一并参考图4和图5，发声壳体10包括第一壳体11和第二壳体12，第一壳体11包括第一开口端和第一封闭端11a，第二壳体12包括第二开口端和第二封闭端12a，第一开口端装配于第二开口端，并与第一封闭端11a、第二封闭端12a一起形成封闭的容纳腔100。一优选实施例中，第一壳体11和第二壳体12为方形盒状结构，且第一壳体11为焊接于第二壳体12的第二开口端的底盖。

本发明中，第一封闭端11a上设有第一通孔111，连接管30的一端穿过第一通孔111并固接于第一通孔111的内壁，另一端连接于排气尾管20。

第二封闭端12a上设有第二通孔112；与之对应地，如图3、图6和图7所示，排气***声品质调节装置还包括焊接于振动板41且穿过第二通孔112的推杆51、以及控制推杆51上下运动和振动的控制器52，通过控制器52控制推杆51的上下运动和振动带动振动板41的上下移动和振动(控制器52控制推杆51上下运动带动振动板41上下移动，控制器52控制推杆51振动带动振动板41振动)，进而带动共振腔400的共振，控制精确，响应及时。一优选实施例中，推杆51为柱形实心杆且位于振动板41的中心，且控制器52为能根据ECU传输的噪音频率和振动幅值对应的频率控制信号、控制在推杆51在第二通孔112内上下运动和振动的振动激励控制器。

更进一步地，本发明提供的控制器52上设有的安装孔52a，推杆51套接于安装孔52a内，控制器52的底端固接(焊接)于第二壳体12上的第二封闭端12a。

本发明中，振动板41靠近第二封闭端12a，调节板42为弯曲的振动簧片且其末端固接(焊接)于第一封闭端11a，可伸缩的振动簧片与可振动和上下移动的振动板41的作用下，改变共振腔400的容积，调节共振腔400的振动频率，容积变化快、效率高，方便声音调节和共振腔400的激励，提升整车噪声品质。

本发明提供的一优选实施例中，在安装振动板41与调节板42形成的振动装置40与发声壳体10时的初始状态下，振动板41的上表面抵靠于第二封闭端12a的内表面，此时振动装置40的高度略大于或刚好等于发声壳体10内容纳腔100的高度，使得共振腔400可调节的振动频率范围最大。自然，在其他具体实施例中，振动板41与第二封闭端12a的相对位置可根据需要进行调整。

本发明通过控制器52控制推杆51的上下运动和振动，带动振动板41的上下移动和振动，进而带动调节板42随振动板41上下伸缩，达到改变共振腔400的容积、改变共振腔400的振动频率的目的。具体地，推杆51向下运动，振动板41向下移动，调节板42向下压缩，共振腔100的振动频率变小；推杆51向上运动，振动板41向上移动，调节板42向上延伸，共振腔400的振动频率变大，也即是，共振腔400的频率与容积大小成反比。

本发明还提供了一种排气***声品质调节方法，其包括利用排气***声品质调节装置调节排气尾管20的声品质的方法，具体如下：

ECU根据转速下的噪音频率和幅值判断排气尾管20是否需要声音补偿；

ECU判断排气尾管20不需要声音补偿时，共振腔400与连接管30形成***，控制器52根据ECU分析获取的消声频率命令信号控制振动板41上下移动，改变共振腔400的消声频率，从而降低特定频率下的噪音；

ECU判断排气尾管20需要声音补偿时，ECU将对应声音补偿的目标频率和目标幅值的控制信号向控制器52传输，控制器52根据该控制信号控制推杆51将振动板41上下移动至特定位置(此时调节板42被压缩至特定位置以保证共振腔400的容积不变)，以将共振腔400的振动频率调节(改变)至第一频率，同时控制器52进一步根据该控制信号控制推杆51振动，进而带动振动板41以第一频率振动，此时共振腔400共振发声，声音通过连接管30传递至排气尾管20，完成声音补偿。

本发明提供的排气***声品质调节装置向排气尾管输出的声压幅值可调，且还可根据转速、噪音频率变化适时调节需补偿的声音频率和幅值，以更好地补偿各转速和噪音频率下的噪声，大大提升了排气***声品质调节装置的工作频率范围；还可在不需要补偿声音时，通过调节共振腔400(声腔)模态、不施加振动激励而使之变为***，降低特定频率的噪声。

本发明提供的排气***声品质调节装置与方法，用于解决燃油车排气噪音随发动机转速上升时声压突然下降、不够悦耳等问题，改善排气***声品质，为整车提供较好的排气声音。

综上所述，本发明通过将内部包括容纳腔的发声壳体经连接管连接到排气尾管，并在容纳腔内部布设可振动和上下移动的振动板和随振动板上下伸缩的调节板，同时通过控制器控制与振动板固接的推杆的上下运动和振动，控制振动板的振动和上下移动，及时、准确地调节振动腔的振动频率，从而实现补偿声音和消声的功能，改善排气***声品质。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种排气***声品质调节装置，其特征在于，包括安装于排气尾管(20)上且内部包括容纳腔(100)的发声壳体(10)、连接所述发声壳体(10)与所述排气尾管(20)的连接管(30)、以及在所述容纳腔(100)内上下运动的振动装置(40)，所述振动装置(40)包括可上下移动和振动的振动板(41)以及可伸缩地设于所述振动板(41)同侧对端的调节板(42)，所述振动板(41)靠近所述发声壳体(10)的顶端，所述调节板(42)的末端固接于所述发声壳体(10)的底部，所述振动板(41)、所述调节板(42)及所述发声壳体(10)的内壁共同形成共振腔(400)。

2.根据权利要求1所述的排气***声品质调节装置，其特征在于，所述振动板(41)上下运动时带动所述调节板(42)上下伸缩，改变所述共振腔(400)的振动频率；所述振动板(41)振动时带动所述共振腔(400)振动。

3.根据权利要求1所述的排气***声品质调节装置，其特征在于，所述发声壳体(10)包括第一壳体(11)和第二壳体(12)，所述第一壳体(11)包括第一开口端和第一封闭端(11a)，所述第二壳体(12)包括第二开口端和第二封闭端(12a)，所述第一开口端装配于所述第二开口端，并与所述第一封闭端(11a)、所述第二封闭端(12a)一起形成封闭的所述容纳腔(100)。

4.根据权利要求3所述的排气***声品质调节装置，其特征在于，所述振动板(41)靠近所述第二封闭端(12a)，所述调节板(42)为弯曲的振动簧片且其末端固接于所述第一封闭端(11a)。

5.根据权利要求4所述的排气***声品质调节装置，其特征在于，初始状态下，所述振动板(41)抵靠于所述第二封闭端(12a)的内表面。

6.根据权利要求3所述的排气***声品质调节装置，其特征在于，所述第一封闭端(11a)上设有第一通孔(111)，所述连接管(30)的一端穿过所述第一通孔(111)并固接于所述第一通孔(111)的内壁，另一端连接于所述排气尾管(20)。

7.根据权利要求6所述的排气***声品质调节装置，其特征在于，所述第二封闭端(12a)上设有第二通孔(112)，所述排气***声品质调节装置还包括焊接于所述振动板(41)且穿过所述第二通孔(112)的推杆(51)、以及控制所述推杆(51)上下运动和振动的控制器(52)。

8.根据权利要求7所述的排气***声品质调节装置，其特征在于，所述控制器(52)上设有安装孔(52a)，所述推杆(51)套接于所述安装孔(52a)内，所述控制器(52)的底端固接于所述第二壳体(12)上的第二封闭端(12a)。

9.根据权利要求7或8所述的排气***声品质调节装置，其特征在于，所述控制器(52)为能根据ECU传输的噪音频率和振动幅值对应的频率控制信号、控制在所述推杆(51)在所述第二通孔(112)内上下运动和振动的振动激励控制器。

10.一种排气***声品质调节方法，其特征在于，包括利用排气***声品质调节装置调节排气尾管(20)的声品质的方法：

ECU根据转速下的噪音频率和幅值判断排气尾管(20)是否需要声音补偿；

ECU判断所述排气尾管(20)不需要声音补偿时，所述共振腔(400)与连接管(30)形成***，控制器(52)根据ECU分析获取的消声频率命令信号控制所述振动板(41)上下移动，改变共振腔(400)的消声频率；

ECU判断排气尾管(20)需要声音补偿时，ECU将对应声音补偿的目标频率和目标幅值的控制信号向控制器(52)传输，控制器(52)根据该控制信号控制推杆(51)将所述振动板(41)上下移动至特定位置，调节所述共振腔(400)的振动频率至第一频率，控制器(52)进一步根据该控制信号控制推杆(51)带动振动板(41)以第一频率振动，共振腔(400)共振发声，声音通过连接管(30)传递至排气尾管(20)，完成声音补偿。

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