CN212838126U - 发动机的进气***及汽车 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种发动机的进气***及汽车，属于发动机技术领域。包括引气管、空气滤清器、进气管和至少两个谐振频率不同的赫尔姆兹消音器。其中，引气管的一端与空气滤清器的进口连接，空气滤清器的出口与进气管的一端连接，至少两个赫尔姆兹消音器分别与引气管的侧壁、空气滤清器和进气管的侧壁中的至少两个连接。对于进气***中所产生的低频脉冲噪声，至少两个谐振频率不同的赫尔姆兹消音器可以分别对低频脉冲噪声中至少两种不同频率的声波进行有效消音，从而提高进气***的消音效果。

Description

发动机的进气***及汽车

技术领域

本公开涉及发动机技术领域，特别涉及一种发动机的进气***及汽车。

背景技术

进气***的主要功用是为发动机输送清洁、干燥、充足而稳定的空气以满足发动机的需求，避免空气中杂质及大颗粒粉尘进入发动机燃烧室造成发动机异常磨损。而进气***的进气噪音是汽车发动机的主要噪音来源之一，随着发动机转速的提高和吸入空气流速的增大，气流通道的紊流、涡流强度、管道内压力的脉动强度和频率会随之增大，使得进气噪声增大。

相关技术中的进气***，通常采用在进气***的引气管或者进气管上设置一个赫尔姆兹消音器来对进气***的进气噪音进行消音。然而，这种消音的方式消音效果较差。

实用新型内容

本公开实施例提供了一种发动机的进气***及汽车，能够提高进气***的消音效果。所述技术方案如下：

第一方面，本公开实施例提供了一种发动机的进气***，该进气***包括：

引气管、空气滤清器、进气管和至少两个谐振频率不同的赫尔姆兹消音器，

所述引气管的一端与所述空气滤清器的进口连接，所述空气滤清器的出口与所述进气管的一端连接，所述至少两个赫尔姆兹消音器分别与所述引气管的侧壁、所述空气滤清器和所述进气管的侧壁中的至少两个连接。

可选地，所述发动机的进气***包括第一赫尔姆兹消音器、第二赫尔姆兹消音器和第三赫尔姆兹消音器，所述第一赫尔姆兹消音器包括第一连接管和第一谐振腔，所述第一谐振腔通过所述第一连接管与所述进气管的侧壁连接，所述第二赫尔姆兹消音器包括第二连接管与第二谐振腔，所述第二谐振腔通过所示第二连接管与所述空气滤清器连接，所述第三赫尔姆兹消音器包括第三连接管和第三谐振腔，所述第三谐振腔通过所述第三连接管与所述引气管的侧壁连接。

可选地，所述第一连接管与所述第一谐振腔之间的尺寸关系、所述第二连接管与所述第二谐振腔之间的尺寸关系和所述第三连接管与所述第三谐振腔之间的尺寸关系均满足以下公式：

f＝(C/2pi)*[S/(L*V)]^1/2；

其中，C为声音在空气中的传播速度，Pi为圆周率π，L为所述第一连接管、所述第二连接管或者所述第三连接管的长度，S为所述第一连接管、所述第二连接管或者所述第三连接管的截面积，S的范围为100π至225πmm²，V为所述第一谐振腔、所述第二谐振腔或者所述第三谐振腔的容积，f为谐振频率，所述第一赫尔姆兹消音器、所述第二赫尔姆兹消音器和所述第三赫尔姆兹消音器中的一个的谐振频率为80HZ，所述第一赫尔姆兹消音器、所述第二赫尔姆兹消音器和所述第三赫尔姆兹消音器中的另一个的谐振频率为89HZ。

可选地，所述空气滤清器包括腔体和滤网，所述滤网将所述腔体分隔为靠近所述引气管的第一内腔和靠近所述进气管的第二内腔，所述第二谐振腔通过所述第二连接管与所述第二内腔连通。

可选地，所述滤网为无纺布隔音棉滤网。

可选地，所述第一赫尔姆兹消音器通过弹性卡箍与所述进气管的侧壁连接。

可选地，所述进气***还包括1/4波长管，所述1/4波长管与所述进气管的侧壁连接

可选地，所述进气***还包括进气控制阀，所述进气控制阀与所述进气管连接。

可选地，所述进气管的部分管体为软管。

第二方面，本公开实施例还提供了一种汽车，包括如前述第一方面所述的进气***。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

通过设置至少两个谐振频率不同赫尔姆兹消音器4，能够对低频脉冲噪声中至少两种不同频率的低频噪声的声波进行有效消音，从而提高进气***的消音效果。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的一种进气***的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的一种进气***的工作结构示意图；

图3是本公开实施例提供的一种发动机的噪音大小的曲线图；

图4是本公开实施例提供的一种赫尔姆兹消音器与空气滤清器连接的结构示意图；

图5是本公开实施例提供的一种赫尔姆兹消音器与进气管连接的结构示意图；

图6是本公开实施例提供的一种空气滤清器的局部结构示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

在相关技术中，通常所说的进气噪声并非进气***产生的噪声，而是气体由连接在进气***的进气管与发动机的进气歧管之间的进气控制阀传播到进气歧管，再从进气***传播至车外的噪声。进气噪声控制途径分为声源隔离和传播路径控制两种。发动机噪声是由进气控制阀周期性开闭而产生的压力波动所形成的。

当进气控制阀开启时，发动机中的活塞吸气，邻近活塞的气体分子以同样的速度运动，这样在进气***内就会产生压力脉冲，随着活塞的继续运动，它受到阻尼；当进气控制阀关闭时，同样产生一个由一定持续时间的压力脉冲，从而产生周期性的脉冲噪声，其噪声频率成分主要集中在200HZ以下的低频范围内；同时进气过程中的高速气体流过进气门流通截面时会产生涡流噪声，由于进气门流通界面是随进气控制阀的开闭程度变化而不断变化的，涡流噪声主要集中在1000至2000HZ之间的高频范围；如果进气***中空气柱的固有频率与周期性进气噪声主要频率一致时，会造成空气柱共振产生共鸣噪声；进气控制阀关闭时，管道内的空气压力和速度波动会由气门处以压缩波和稀疏波的形式沿管道向外传播。

图1是本公开实施例提供的一种进气***的结构示意图。图2是本公开实施例提供的一种进气***的工作结构示意图。如图1和图2所示，该进气***包括引气管1、空气滤清器2、进气管3和至少两个谐振频率不同的赫尔姆兹消音器4。其中，引气管1的一端与空气滤清器2的进口连接，空气滤清器2的出口与进气管3的一端连接，至少两个赫尔姆兹消音器4分别与引气管1的侧壁、空气滤清器2和进气管3的侧壁中的至少两个连接。

在本公开实施例中，引气管1的一端用于与外界连通，而另一端与空气滤清器2的进口连通，空气滤清器2的出口与进气管3的一端连接，进气管3的另一端与进气控制阀6的进口连通，进气控制阀6的出口用于与发动机m的进气歧管m1的进口连通。发动机m工作时，驾驶员通过加速踏板操纵进气控制阀6的开度，以此来改变进气量，控制发动机的运转。进入发动机m的空气先由引气管1引入空气滤清器2，经空气滤清器2滤去尘埃等杂质后，由进气管3 和进气控制阀6进入发动机***中，经由进气歧管m1分配到发动机m的各个气缸中。

对于由进气控制阀6在开启和关闭过程中所产生的周期性的低频脉冲噪声的声波，在进气管3、空气滤清器2和引气管1中向外界传播时，低频脉冲噪声的声波进入至少两个赫尔姆兹消音器4中。赫尔姆兹消音器4通常包括用于与进气***连接的连接管和谐振腔，其中谐振腔为一个密闭的腔体，具有一定的固有谐振频率，进入赫尔姆兹消音器4中的声波，对谐振腔的腔体中空气进行激励并产生振动，而当声波的频率与谐振腔的腔体的固有谐振频率相同时产生共振，此时空气振动速度最大，消耗声能也最大，声波在赫尔姆兹消音器中大部分因共振而衰减，另一部分在反射过程中因赫尔姆兹消音器4的摩擦阻尼而转化为热能散失，只有极小一部分能由连接管中反射回进气管3、空气滤清器2 或者引气管1中继续传播，从而实现有效消音。

相关技术中，发动机的转速不同，所产生的进气噪声的噪声频率不同，试验发现，进气***的进气噪声中的低频噪声主要集中在几个频率上，本公开实施例通过设置至少两个谐振频率不同赫尔姆兹消音器4，能够对低频脉冲噪声中至少两种不同频率的低频噪声的声波进行有效消音，从而提高进气***的消音效果。

可选地，发动机的进气***包括第一赫尔姆兹消音器41、第二赫尔姆兹消音器42和第三赫尔姆兹消音器43，第一赫尔姆兹消音器41包括第一连接管411 和第一谐振腔412，第一谐振腔412通过第一连接管411与进气管3的侧壁连接，第二赫尔姆兹消音器42包括第二连接管421与第二谐振腔422，第二谐振腔422 通过第二连接管421与空气滤清器2连接，第三赫尔姆兹消音器43包括第三连接管431和第三谐振腔432，第三谐振腔432通过第三连接管431与引气管1的侧壁连接。

示例性地，在图2所示实施例中，在引气管1的侧壁，空气滤清器2和进气管3的侧壁上各连接一个赫尔姆兹消音器4，其中第一赫尔姆兹消音器41的第一谐振腔412、第二赫尔姆兹消音器42的第二谐振腔422、第三赫尔姆兹消音器43的第三谐振腔432的腔体的谐振频率中至少两个不相同。例如，第一谐振腔412的谐振频率为89HZ，第二谐振腔422的谐振频率为80HZ。第一赫尔姆兹消音器41可以对流经进气管3，且频率为89HZ的低频脉冲噪声的声波进行消音，而第二赫尔姆兹消音器42可以对流经空气滤清器2中的频率为80HZ 的低频脉冲噪声的声波进行消音。

在一种可能的实施方式中，由于进气***通常和发动机m等其他零部件一起设置在车辆的前盖中，由于车辆的前盖内空间狭小，第一赫尔姆兹消音器41 的第一谐振腔412和第二赫尔姆兹消音器42的第二谐振腔422的体积都不可能设置的很大，其腔体中容纳的空气量较小，当声波进入腔体中产生共振时所消耗的声能也较小。故为了提高进气***的消音能力。通过在引气管1上再连接一个第三赫尔姆兹消音器43，第三谐振腔432的谐振频率可以设置为与第一谐振腔412和第二谐振腔422中的其中任意一个相同，实现对同种频率的低频噪声的声波的进一步消音，进一步提高了进气***的消音效果。

在另一种可能实现的方式中，也可以通过设置与第一谐振腔412和第二谐振腔422的固有谐振频率均不同的第三谐振腔432，对低频脉冲噪声中其他频率的声波进行消音。

示例性地，图3是本公开实施例提供的一种发动机的噪音大小的曲线图。如图3所示，在本公开实施例中，试验人员在对汽车的发动机及进气***进行多种工况的噪声测试时，发现发动机m的转速在2153r/min和2747r/min时，所产生的噪声最明显。而工作人员在对该噪声的声波进行获取后，发现其噪声频率主要集中在80HZ至89HZ范围内，故通过将第一赫尔姆兹消音器41的第一谐振腔412和第二赫尔姆兹消音器42的第二谐振腔422的谐振频率设置为相应的80HZ和89HZ，可以有效对进气***的对应频率的低频噪声进行消音降噪。在设置第一赫尔姆兹消音器41和第二赫尔姆兹消音器42之前，发动机m的转速在2153r/min和2747r/min时，进气***中的低频噪声的大小分别为61.3dB(A) 和66.5dB(A)，而在设置第一赫尔姆兹消音器4和第二赫尔姆兹消音器5之后，进气***中的低频噪声的大小分别为57.4dB(A)和64dB(A)，分别降低了 3.9dB(A)和2.5dB(A)。

需要说明的是，在本公开实施例中，第一谐振腔412的频率为89HZ，第二谐振腔422的谐振频率为80HZ的设置方式仅为示例，在其他可能实现的方式中，也可以将第一谐振腔412的谐振频率设置为80HZ，第二谐振腔422的频率设置为89HZ，只要能实现对对应不同频率的声波进行消声即可，本公开实施例对此不作限定。

图4是本公开实施例提供的一种赫尔姆兹消音器与空气滤清器连接的结构示意图。第一连接管411与第一谐振腔412之间的尺寸关系、第二连接管421 与第二谐振腔422之间的尺寸关系和第三连接管431与第三谐振腔432之间的尺寸关系均满足以下公式(1)：

f＝(C/2pi)*[S/(L*V)]^1/2； (1)

其中，C为声音在空气中的传播速度，Pi为圆周率π，L为第一连接管、第二连接管或者第三连接管的长度，S为第一连接管、第二连接管或者第三连接管的截面积，S的范围为100π至225πmm²，V为第一谐振腔、第二谐振腔或者第三谐振腔的容积，f为谐振频率，第一赫尔姆兹消音器、第二赫尔姆兹消音器和第三赫尔姆兹消音器中的一个的谐振评率为80HZ，第一赫尔姆兹消音器、第二赫尔姆兹消音器和第三赫尔姆兹消音器中的另一个的谐振频率为89HZ。

以第二赫尔姆兹消音器42中的第二连接管421和第二谐振腔422为例，在对第二赫尔姆兹消音器42进行设计时，只需将L、S和V按照上述比例关系对应设置即可。第二赫尔姆兹消音器42可采用现有的设计结构和形状，本实施例只是对其第二谐振腔422的容积V和第二连接管421的长度L进行了优化改进，由于车身前盖内的空间有限，在空间允许的情况下，第二谐振腔422的容积越大，第二谐振腔422的腔体中的空气越多，当声波进入第二谐振腔422的腔体中产生共振时所消耗的声能也越大，消音效果越好。在保证第二谐振腔422的容积V尽可能大的情况下最终确定第二连接管421的长度L。

示例性地，在本公开实施例中，第一谐振腔412的容积为1.6L，第一连接管411的长度为35mm；第二谐振腔422的容积为5.3L，第二连接管421的长度为23.5mm。

示例性地，在本公开实施例中，对第一赫尔姆兹消音器41的第一谐振腔412、第二赫尔姆兹消音器42的第二谐振腔422和第三赫尔姆兹消音器43的第三谐振腔432的具体容积不作限定，只要使其能通过共振原理对与其谐振频率f相同的声波进行消音降噪即可。

可选地，空气滤清器2包括腔体21和滤网22，滤网22将腔体21分隔为靠近引气管1的第一内腔211和靠近进气管3的第二内腔212，第二谐振腔422通过第二连接管421与第二内腔212连通。示例性地，在本公开实施例中，进入发动机m的空气先由引气管1引入空气滤清器2的第一内腔211中，经滤网22 过滤去尘埃等杂质后进入第二内腔212中，通过将第二谐振腔422通过第二连接管421与第二内腔212连通，可以防止空气中的杂质将第二连接管421堵塞，导致第二赫尔姆兹消音器42无法对低频噪声进行消音。提高了进气***的消音效果和使用寿命。

可选地，滤网22为无纺布隔音棉滤网。示例性地，在本公开实施例中，采用无纺布隔音棉滤网进行过滤，在实现对空气的过滤同时，可以对进气***中的噪声进行辅助消音，进一步提高进气***的消音效果。

可选地，进气***还包括1/4波长管5，1/4波长管5与进气管3的侧壁连接。1/4波长管是一种一端封闭的管体，通常连接在进气管上，对于某些频率的声波，特别是频率集中在1000至2000HZ之间的高频涡流噪声的声波，在进入 1/4波长管后被1/4波长管的封闭端反射回进气管中，反射回进气管3中的声波与进气管3中同样频率的声波由于相位相反而相互抵消，实现消音降噪。示例性地，在本公开实施例中，通过在进气管3的侧壁上连接1/4波长管，可以通过 1/4波长管对可能存在的高频涡流噪声进行消音，进一步提高了进气***的消音效果。

可选地，再次参见图1和图2，进气管3的部分管体为软管。示例性地，在本公开实施例中，通过将进气管3的部分设置为软管，可以将进气管3对应车辆前盖内空间的具体结构进行弯折，降低进气管3所占据的车辆前盖空间，从而将第一谐振腔412、第二谐振腔422或者第三谐振腔432的容积设置的更大，进一步提高了进气***的消音效果。图5是公开实施例提供的一种赫尔姆兹消音器与进气管连接的结构示意图。如图5所示，第一赫尔姆兹消音器41通过弹性卡箍31与进气管3的侧壁连接。由于进气管3的部分管体为软管，在长时间使用后会因震动和高温等原因容易产生损坏，需要经常进行维护或者更换。在本公开实施例中，进气管3的侧壁上具有连接支管32，第一赫尔姆兹消音器41 的第一连接管411与进气管3的侧壁上的连接支管32通过弹性卡箍31锁紧固定，通过将第一赫尔姆兹消音器41与进气管3设置为可拆卸式的固定连接，在需要对进气管3进行维护和更换时，只需要松开弹性卡箍31即可将第赫尔姆兹消音器4与进气管3分离，方便对进气管3进行维护更换，同时第一赫尔姆兹消音器41可以继续使用，降低了进气***的运行成本，提高了使用寿命。

图6是本公开实施例提供的一种空气滤清器的局部结构示意图。如图1和图6所示，示例性地，空气滤清器2的腔体21的外壳上具有第一安装孔2a和多个第二安装孔2b，在对第二赫尔姆兹消音器42与空气滤清器2进行安装时，可以将第二连接管421插装在第一安装孔2a中并与腔体21的内部连通，并通过多个第二安装孔2b将空气滤清器2的腔体21的外壳与第二谐振腔422的外壳利用铆钉固定连接。

本公开实施例还提供了一种汽车，包括如图1至图3、图5至图6所示的进气***。通过设置至少两个谐振频率不同赫尔姆兹消音器4，能够对低频脉冲噪声中至少两种不同频率的低频噪声的声波进行有效消音，从而提高进气***的消音效果。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发动机的进气***，其特征在于，包括：引气管(1)、空气滤清器(2)、进气管(3)和至少两个谐振频率不同的赫尔姆兹消音器(4)，

所述引气管(1)的一端与所述空气滤清器(2)的进口连接，所述空气滤清器(2)的出口与所述进气管(3)的一端连接，所述至少两个赫尔姆兹消音器(4)分别与所述引气管(1)的侧壁、所述空气滤清器(2)和所述进气管(3)的侧壁中的至少两个连接。

2.根据权利要求1所述的进气***，其特征在于，所述发动机的进气***包括第一赫尔姆兹消音器(41)、第二赫尔姆兹消音器(42)和第三赫尔姆兹消音器(43)，所述第一赫尔姆兹消音器(41)包括第一连接管(411)和第一谐振腔(412)，所述第一谐振腔(412)通过所述第一连接管(411)与所述进气管(3)的侧壁连接，所述第二赫尔姆兹消音器(42)包括第二连接管(421)与第二谐振腔(422)，所述第二谐振腔(422)通过所示第二连接管(421)与所述空气滤清器(2)连接，所述第三赫尔姆兹消音器(43)包括第三连接管(431)和第三谐振腔(432)，所述第三谐振腔(432)通过所述第三连接管(431)与所述引气管(1)的侧壁连接。

3.根据权利要求2所述的进气***，其特征在于，所述第一连接管(411)与所述第一谐振腔(412)之间的尺寸关系、所述第二连接管(421)与所述第二谐振腔(422)之间的尺寸关系和所述第三连接管(431)与所述第三谐振腔(432)之间的尺寸关系均满足以下公式：

f＝(C/2pi)*[S/(L*V)]^1/2；

其中，C为声音在空气中的传播速度，Pi为圆周率π，L为所述第一连接管、所述第二连接管或者所述第三连接管的长度，S为所述第一连接管、所述第二连接管或者所述第三连接管的截面积，S的范围为100π至225πmm²，V为所述第一谐振腔、所述第二谐振腔或者所述第三谐振腔的容积，f为谐振频率，所述第一赫尔姆兹消音器、所述第二赫尔姆兹消音器和所述第三赫尔姆兹消音器中的一个的谐振频率为80HZ，所述第一赫尔姆兹消音器、所述第二赫尔姆兹消音器和所述第三赫尔姆兹消音器中的另一个的谐振频率为89HZ。

4.根据权利要求3所述的进气***，其特征在于，所述空气滤清器(2)包括腔体(21)和滤网(22)，所述滤网(22)将所述腔体(21)分隔为靠近所述引气管(1)的第一内腔(211)和靠近所述进气管(3)的第二内腔(212)，所述第二谐振腔(422)通过所述第二连接管(421)与所述第二内腔(212)连通。

5.根据权利要求4所述的进气***，其特征在于，所述滤网(22)为无纺布隔音棉滤网。

6.根据权利要求3所述的进气***，其特征在于，所述第一赫尔姆兹消音器(41)通过弹性卡箍(31)与所述进气管(3)的侧壁连接。

7.根据权利要求1至6任一项所述的进气***，其特征在于，所述进气***还包括1/4波长管(5)，所述1/4波长管(5)与所述进气管(3)的侧壁连接。

8.根据权利要求1至6任一项所述的进气***，其特征在于，所述进气***还包括进气控制阀(6)，所述进气控制阀(6)与所述进气管(3)连接。

9.根据权利要求1至6任一项所述的进气***，其特征在于，所述进气管(3)的部分管体为软管。

10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的进气***。

Images