具有减噪机构的内燃机进气装置转让专利
申请号 : CN200710108843.3
文献号 : CN100593637C
文献日 : 2010-03-10
发明人 : 濑古直史 , 林和宏 , 加藤直也 , 大坪诚
申请人 : 株式会社电装
摘要 :
具有减噪机构的进气装置(1)包括：连接到用于将进气引入内燃机的进气歧管(4)的缓冲箱(10)；连接到缓冲箱上游端的空气管道(20)；以及连接到缓冲箱(10)和空气管道(20)的共振器(30)。共振器形成连接到缓冲箱和空气管道的共振室(31)。第一振动元件(40)将缓冲箱(10)与共振室(31)分开，并且第二振动元件(50)将空气管道(20)与共振室(31)分开。通过第一振动元件(40)的共振抵消或减少了缓冲箱(10)中的噪声，通过第二振动元件(50)的共振抵消或减少了空气管道(20)中的噪声。于是，通过共振器(30)和振动元件(40，50)的简易组合，有效地减少了进气的噪声。
权利要求 :
1.一种内燃机的进气装置(1)，包括：
第一空气通道(11)，其用于将进气引入到内燃机的燃烧室(2)；
第二空气通道(21)，其位于第一空气通道的上游；
共振器(30)，其形成连接到第一空气通道和第二空气通道的 共用空间(31)；
第一振动元件(40)，其布置来将第一空气通道(11)和共用 空间(31)分开，第一振动元件通过在燃烧室中产生并传播到第一 空气通道的声压振动；以及第二振动元件(50)，其布置来将第二空气通道(21)和共用 空间(31)分开，第二振动元件通过在燃烧室中产生并经第一空气 通道传播到第二空气通道的声压振动。
2.按照权利要求1的进气装置，其中：
第一空气通道(11)由连接到进气歧管(4)的缓冲箱(10) 形成，进气歧管(4)用于向内燃机的每一燃烧室(2)提供进气。
3.按照权利要求2的进气装置，其中：
第二空气通道(21)由布置在缓冲箱(10)上游且与其连接的 管道(20)形成，所述管道的通道横截面面积小于缓冲箱的通道横 截面面积。
4.按照权利要求1的进气装置，其中：
共振器(32)围绕进气流的中心线以圆形的方式形成。
5.按照权利要求1的进气装置，其中：
第一振动元件(40)和第二振动元件(50)形成为圆盘状。
说明书 :
技术领域
本发明涉及内燃机的进气装置，该装置具有用于减少燃烧室产 生的并通过进气装置向外传播的噪声的机构。
背景技术
在JP-A-2004-293365中公开了减少发动机噪声的装置的例子。 该装置包括安装到进气通道的共振器。在共振器和进气通道之间的 边界布置振动元件。在燃烧室内产生的并传播到进气通道的声压振 动振动元件。设计为通过振动元件的振动抵消通过进气通道传播的 声音。
在此装置中，通过用操纵杆推振动元件来调整振动元件的振动 频率，以便通过振动元件的振动取消期望消除的噪音。但是，在该 装置中必须设置用于驱动操纵杆的致动器，并且难于精确地调整振 动元件的振动频率。此外，由振动元件抵消的噪音的频率依据振动 元件在进气通道中的位置而改变。
在此装置中，通过用操纵杆推振动元件来调整振动元件的振动 频率，以便通过振动元件的振动取消期望消除的噪音。但是，在该 装置中必须设置用于驱动操纵杆的致动器，并且难于精确地调整振 动元件的振动频率。此外，由振动元件抵消的噪音的频率依据振动 元件在进气通道中的位置而改变。
发明内容
鉴于上述问题做出了本发明，并且本发明的目的是提供一种改 进的内燃机进气装置，其中无需使用致动器即可取消具有多种频率 的噪声。
按照本发明的进气装置包括：用于将进气引入内燃机的燃烧室 的第一空气通道；连接到第一空气通道的上游部分的第二空气通 道；以及连接到第一和第二空气通道的共振器。通过空气净化器从 外部引入的进气通过第二空气通道和第一空气通道供应到内燃机。 共振器形成共同连接到第一和第二空气通道的共用空间。布置了第 一振动元件将第一空气通道和共用空间分开，并且布置了第二振动 元件将第二空气通道和共用空间分开。
连接到进气歧管的缓冲箱可以形成第一空气通道，进气歧管将 进气供应到内燃机的每一燃烧室。第二空气通道可以由具有小于缓 冲箱的横截面的管道形成。设计第一振动元件来与燃烧室中产生的 并传播到第一空气通道的某一频率的噪声共振，以便通过第一振动 元件的振动减少(抵消)噪声量。类似地，设计了第二振动元件来 与燃烧室中产生的并通过第一空气通道传播到第二空气通道的某 一频率的噪声共振，以便通过第二振动元件的振动减少(抵消)噪 声量。
共振器可以围绕形成第二空气通道的管道布置，以便围绕第二 空气通道形成共振空间。可以在管道上安装多个振动元件，将第二 空气通道从共振室分开。
按照本发明，通过具有两个或更多振动元件的共振器消除或减 少具有多种频率的噪声。无需用于控制振动元件的共振频率的致动 器，仅仅使用一个共用的共振器。因此，具有减噪机构的进气装置 制作紧凑且成本低。参照下列附图，从以下描述的优选实施例的更 好理解中，本发明其它的目的和特点就会更加显而易见。
按照本发明的进气装置包括：用于将进气引入内燃机的燃烧室 的第一空气通道；连接到第一空气通道的上游部分的第二空气通 道；以及连接到第一和第二空气通道的共振器。通过空气净化器从 外部引入的进气通过第二空气通道和第一空气通道供应到内燃机。 共振器形成共同连接到第一和第二空气通道的共用空间。布置了第 一振动元件将第一空气通道和共用空间分开，并且布置了第二振动 元件将第二空气通道和共用空间分开。
连接到进气歧管的缓冲箱可以形成第一空气通道，进气歧管将 进气供应到内燃机的每一燃烧室。第二空气通道可以由具有小于缓 冲箱的横截面的管道形成。设计第一振动元件来与燃烧室中产生的 并传播到第一空气通道的某一频率的噪声共振，以便通过第一振动 元件的振动减少(抵消)噪声量。类似地，设计了第二振动元件来 与燃烧室中产生的并通过第一空气通道传播到第二空气通道的某 一频率的噪声共振，以便通过第二振动元件的振动减少(抵消)噪 声量。
共振器可以围绕形成第二空气通道的管道布置，以便围绕第二 空气通道形成共振空间。可以在管道上安装多个振动元件，将第二 空气通道从共振室分开。
按照本发明，通过具有两个或更多振动元件的共振器消除或减 少具有多种频率的噪声。无需用于控制振动元件的共振频率的致动 器，仅仅使用一个共用的共振器。因此，具有减噪机构的进气装置 制作紧凑且成本低。参照下列附图，从以下描述的优选实施例的更 好理解中，本发明其它的目的和特点就会更加显而易见。
附图说明
图1是作为本发明第一实施例的具有减噪机构的进气装置的剖 视图；
图2(a)是示出用于分析进气装置中的声音的模型的示意图；
图2(b)是示出进气装置中声音的分析结果的图表；
图3是示出了测量在本发明的第一实施例中的声级的试验结果 的图表；
图4是示出了测量在本发明的第一实施例中的噪声减少量的试 验结果的图表；
图5是示出了作为本发明的第二实施例的具有减噪机构的进气 装置的剖视图；以及
图6是沿图5中线VI-VI剖切的进气装置的剖视图。
图2(a)是示出用于分析进气装置中的声音的模型的示意图；
图2(b)是示出进气装置中声音的分析结果的图表；
图3是示出了测量在本发明的第一实施例中的声级的试验结果 的图表；
图4是示出了测量在本发明的第一实施例中的噪声减少量的试 验结果的图表；
图5是示出了作为本发明的第二实施例的具有减噪机构的进气 装置的剖视图；以及
图6是沿图5中线VI-VI剖切的进气装置的剖视图。
具体实施方式
参照图1-4将说明本发明的第一实施例。首先，参照图1，描 述具有减噪机构的进气装置1的整个结构。进气装置1包括：其中 形成第一空气通道11的缓冲箱10；其中形成第二空气通道21的管 道20；形成共用空间31的共振器30；第一振动元件40和第二振 动元件50。缓冲箱10、管道20和共振器30都是由树脂材料制成 的，第一振动元件40和第二振动元件50可以由诸如橡胶或弹性橡 胶的弹性材料制成。在该实施例中，振动元件40、50是由硅胶制 成的(例如氟硅橡胶)。
由树脂制成的进气歧管4连接到每个进气口，其将空气引入到 内燃机的每个燃烧室2。通过进气歧管4的进气量由节气阀(未示 出)控制。在该特殊实施例中，节气阀布置在缓冲箱10的上游。 缓冲箱10连接到进气歧管4的上游部分。在缓冲箱10中，形成第 一空气通道11。缓冲箱10扩大进气通道，从而使那里的气压接近 大气压力。结果，相对于燃烧室2中负压的压差由此能够增大，从 而向燃烧室2提供足够量的进气。
管道20连接到缓冲箱10的上游部分。管道20中形成第二空 气通道21。管道21的横截面积小于缓冲箱10的横截面积。用于去 除包含在空气中的杂质和灰尘的空气净化器(未示出)布置在管道 20的上游。
形成共用空间31的共振器30连接到缓冲箱10和管道20。缓 冲箱10具有与共用空间31相通的第一开口12，第一开口12用第 一振动元件40关闭。管道20具有与共用空间31相通的第二开口 22，第二开口22用第二振动元件50关闭。共用空间31是在共振 器30中形成的空间，并用第一振动元件40和第二振动元件50关 闭。
通过在燃烧室2中产生的并传播到第一空气通道11的声压振 动第一振动元件40(按照图1中的上下的方向)。由于共用空间31 是密闭的空间，第一振动元件40的振动是弹簧-质量型的振动，使 得共用空间31中的空气作为空气弹簧。通过在燃烧室2中产生的 并传播到第二空气通道21的声压振动第二振动元件50(按照图1 中的上下的方向)。由于共用空间是密闭的空间，第二振动元件50 的振动也是弹簧-质量型的振动，使得共用空间31中的空气作为空 气弹簧。第一和第二振动元件40、50成圆盘形状，紧密地安装在 各自的开口12和22中。
使用图2(a)中示出的模型，分析由进气歧管4、缓冲箱10 和管道20组成的进气装置中的声音特性。P1是进气歧管4中空气 通道的模型，P2是缓冲箱10中空气通道的模型，P3是管道20中 空气通道的模型。P1的长度是560mm，P2的长度是320mm，P3 的长度是300mm。在分析中，关闭第一开口12和第二开口22。当 噪声在燃烧室2中产生并传递到进气歧管4、缓冲箱10和管道20 时，计算声谱。
图2(b)示出了P1、P2和P3通道中各自的声谱。在图2(b) 的各个曲线图中，横坐标代表声(噪声)波的波长，纵坐标代表它 的振幅。声波Q1：其半波长是560mm，等于通道P1的长度，它的 频率是152Hz。声波Q2：其半波长是880mm，等于通道(P1+P2) 的长度，频率是97Hz。声波Q3：其半波长是1180mm，等于通道 (P1+P2+P3)的长度，频率是72Hz。声波Q4：其半波长是160mm， 等于通道P2长度的一半，频率是531Hz。声波Q5：其半波长是 310mm，等于通道(P2+P3)长度的一半，频率是274Hz。声波Q6： 其半波长是150mm，等于通道P3长度的一半，频率是567Hz。声 波Q2是由Q1和Q4的共振产生，声波Q3是由Q1、Q4和Q6的 共振产生，声波Q5是由Q4和Q6的共振产生。
图3示出了通过图1中的本发明的实施例中相对频率(横坐标) 实际测量声级(纵坐标)获得的测试结果。但是，在该测试中，第 一和第二开口12，22没有安装振动元件40、50而关闭。测量在燃 烧室2中产生的并通过进气歧管4、缓冲箱10和管道20传播的声 级。
在图3所示的曲线图中，声级的两个峰值出现在72Hz附近(对 应上述分析中Q3的频率)和274Hz附近(对应分析中Q5的频率)。 因此，通过设在共振器中的振动元件40、50抵消(消除)声波Q3 和Q5，可以有效地减少燃烧室2中产生的并通过空气通道传播的 声音(噪声)。
为了有效地消除Q1-Q6中的任一声波，期望在振幅最高的位置 放置振动元件。在这方面，为了消除声波Q3，期望在进气歧管4 内放置振动元件(参照图2(b))。但是，因为进气歧管4向外朝向 每个燃烧室2的进气口3分支，难于在进气歧管4中设置共振器和 振动元件。因此，在第一实施例中，考虑到图2(a)中的分析结果 和图3中的测试结果，第一振动元件40安装到缓冲箱10。通过将 第一振动元件40定位在缓冲箱10，相当多地消除了声波Q3，声波 Q2、Q4和Q5也被一定程度地消除了。类似地，为消除声波Q3、 Q5和Q6(尤其是Q6)，第二振动元件50安装在形成第二通道21 的管道20中。
参照图4，将描述通过使用第一振动元件40或者第二振动元件 50，或者两个元件获得的减噪量。测试按下列方式进行。在进气歧 管4的下游端(在连接到进气口3的一端)布置扬声器，而在第二 空气通道21的上游端布置麦克风。声音从扬声器输出，在30Hz到 400Hz的范围内改变其频率，通过进气歧管4、缓冲箱10和管道20 传播的声音由麦克风捡测。对于每一频率，通过从扬声器输出的噪 声级减去由麦克风捡测的噪声级，来计算在传播过程中减少的声 (噪声)级的量。
在图4中，纵坐标表示噪音级的减少量(dB)，横坐标表示频率 (Hz)。在该曲线图中：实线[A]示出了本发明的第一实施例获得的 减少量(即，振动元件40、50都安装)，点划线[B]示出了只具有安 装在管道20中的第二振动元件50的例子的减少量(第一开口12 关闭)，另一点划线[C]示出了只具有安装在缓冲箱10中的第一振动 元件40的例子的减少量(第二开口22关闭)。
从曲线图中可以看出，振动元件40，50一起使用时(线[A])， 是将第一振动元件40(线[C])和第二振动元件50(线[B])的效果 结合起来。从曲线图中还可以看出，声波Q3(图2(b)示出)在 峰R1处被消除了，声波Q1在峰R2处被消除了，声波Q5在峰R3 处被消除了。
在这种情况下，其中声波Q3的频率在第一空气通道11中被最 有效地消除了，并且声波Q6的频率在第二空气通道21中被最有效 地消除了，第一振动元件40设计为与Q3的频率共振，并且第二振 动元件50设计为与Q6的频率共振。按照这样的方式，具有各个不 同频率的声波就被有效地消除或抵消了。
共振器30形成振动元件40，50共用的空间31。因此，简化了 减噪机构的结构并且可以制作得紧凑。更进一步地，用于改变振动 元件共振频率的致动器在本发明中没有使用，这种致动器在传统机 构中使用。因此，减噪机构进一步简化，振动元件的共振频率能精 确地设置。
将参照图5和图6描述本发明的第二实施例。在该实施例中， 形成密闭共振空间33的共振器32围绕管道20布置。因此，共振 空间33与由管道20形成的第二空气通道21同轴地形成。管道20 上安装了三个振动元件51、52和53。由于共振空间33为三个振动 元件所共用，减噪机构能够按照简易形式制造。
本发明并不限于上面描述的实施例，它可以进行各种修改。例 如，振动元件或组件可以安装在布置在管道20上游的空气净化器 中。缓冲箱10中可以安装多个振动元件。虽然已经参照前述实施 例示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解在不脱离 如附加权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以作各种形式和 细节的改变。
由树脂制成的进气歧管4连接到每个进气口，其将空气引入到 内燃机的每个燃烧室2。通过进气歧管4的进气量由节气阀(未示 出)控制。在该特殊实施例中，节气阀布置在缓冲箱10的上游。 缓冲箱10连接到进气歧管4的上游部分。在缓冲箱10中，形成第 一空气通道11。缓冲箱10扩大进气通道，从而使那里的气压接近 大气压力。结果，相对于燃烧室2中负压的压差由此能够增大，从 而向燃烧室2提供足够量的进气。
管道20连接到缓冲箱10的上游部分。管道20中形成第二空 气通道21。管道21的横截面积小于缓冲箱10的横截面积。用于去 除包含在空气中的杂质和灰尘的空气净化器(未示出)布置在管道 20的上游。
形成共用空间31的共振器30连接到缓冲箱10和管道20。缓 冲箱10具有与共用空间31相通的第一开口12，第一开口12用第 一振动元件40关闭。管道20具有与共用空间31相通的第二开口 22，第二开口22用第二振动元件50关闭。共用空间31是在共振 器30中形成的空间，并用第一振动元件40和第二振动元件50关 闭。
通过在燃烧室2中产生的并传播到第一空气通道11的声压振 动第一振动元件40(按照图1中的上下的方向)。由于共用空间31 是密闭的空间，第一振动元件40的振动是弹簧-质量型的振动，使 得共用空间31中的空气作为空气弹簧。通过在燃烧室2中产生的 并传播到第二空气通道21的声压振动第二振动元件50(按照图1 中的上下的方向)。由于共用空间是密闭的空间，第二振动元件50 的振动也是弹簧-质量型的振动，使得共用空间31中的空气作为空 气弹簧。第一和第二振动元件40、50成圆盘形状，紧密地安装在 各自的开口12和22中。
使用图2(a)中示出的模型，分析由进气歧管4、缓冲箱10 和管道20组成的进气装置中的声音特性。P1是进气歧管4中空气 通道的模型，P2是缓冲箱10中空气通道的模型，P3是管道20中 空气通道的模型。P1的长度是560mm，P2的长度是320mm，P3 的长度是300mm。在分析中，关闭第一开口12和第二开口22。当 噪声在燃烧室2中产生并传递到进气歧管4、缓冲箱10和管道20 时，计算声谱。
图2(b)示出了P1、P2和P3通道中各自的声谱。在图2(b) 的各个曲线图中，横坐标代表声(噪声)波的波长，纵坐标代表它 的振幅。声波Q1：其半波长是560mm，等于通道P1的长度，它的 频率是152Hz。声波Q2：其半波长是880mm，等于通道(P1+P2) 的长度，频率是97Hz。声波Q3：其半波长是1180mm，等于通道 (P1+P2+P3)的长度，频率是72Hz。声波Q4：其半波长是160mm， 等于通道P2长度的一半，频率是531Hz。声波Q5：其半波长是 310mm，等于通道(P2+P3)长度的一半，频率是274Hz。声波Q6： 其半波长是150mm，等于通道P3长度的一半，频率是567Hz。声 波Q2是由Q1和Q4的共振产生，声波Q3是由Q1、Q4和Q6的 共振产生，声波Q5是由Q4和Q6的共振产生。
图3示出了通过图1中的本发明的实施例中相对频率(横坐标) 实际测量声级(纵坐标)获得的测试结果。但是，在该测试中，第 一和第二开口12，22没有安装振动元件40、50而关闭。测量在燃 烧室2中产生的并通过进气歧管4、缓冲箱10和管道20传播的声 级。
在图3所示的曲线图中，声级的两个峰值出现在72Hz附近(对 应上述分析中Q3的频率)和274Hz附近(对应分析中Q5的频率)。 因此，通过设在共振器中的振动元件40、50抵消(消除)声波Q3 和Q5，可以有效地减少燃烧室2中产生的并通过空气通道传播的 声音(噪声)。
为了有效地消除Q1-Q6中的任一声波，期望在振幅最高的位置 放置振动元件。在这方面，为了消除声波Q3，期望在进气歧管4 内放置振动元件(参照图2(b))。但是，因为进气歧管4向外朝向 每个燃烧室2的进气口3分支，难于在进气歧管4中设置共振器和 振动元件。因此，在第一实施例中，考虑到图2(a)中的分析结果 和图3中的测试结果，第一振动元件40安装到缓冲箱10。通过将 第一振动元件40定位在缓冲箱10，相当多地消除了声波Q3，声波 Q2、Q4和Q5也被一定程度地消除了。类似地，为消除声波Q3、 Q5和Q6(尤其是Q6)，第二振动元件50安装在形成第二通道21 的管道20中。
参照图4，将描述通过使用第一振动元件40或者第二振动元件 50，或者两个元件获得的减噪量。测试按下列方式进行。在进气歧 管4的下游端(在连接到进气口3的一端)布置扬声器，而在第二 空气通道21的上游端布置麦克风。声音从扬声器输出，在30Hz到 400Hz的范围内改变其频率，通过进气歧管4、缓冲箱10和管道20 传播的声音由麦克风捡测。对于每一频率，通过从扬声器输出的噪 声级减去由麦克风捡测的噪声级，来计算在传播过程中减少的声 (噪声)级的量。
在图4中，纵坐标表示噪音级的减少量(dB)，横坐标表示频率 (Hz)。在该曲线图中：实线[A]示出了本发明的第一实施例获得的 减少量(即，振动元件40、50都安装)，点划线[B]示出了只具有安 装在管道20中的第二振动元件50的例子的减少量(第一开口12 关闭)，另一点划线[C]示出了只具有安装在缓冲箱10中的第一振动 元件40的例子的减少量(第二开口22关闭)。
从曲线图中可以看出，振动元件40，50一起使用时(线[A])， 是将第一振动元件40(线[C])和第二振动元件50(线[B])的效果 结合起来。从曲线图中还可以看出，声波Q3(图2(b)示出)在 峰R1处被消除了，声波Q1在峰R2处被消除了，声波Q5在峰R3 处被消除了。
在这种情况下，其中声波Q3的频率在第一空气通道11中被最 有效地消除了，并且声波Q6的频率在第二空气通道21中被最有效 地消除了，第一振动元件40设计为与Q3的频率共振，并且第二振 动元件50设计为与Q6的频率共振。按照这样的方式，具有各个不 同频率的声波就被有效地消除或抵消了。
共振器30形成振动元件40，50共用的空间31。因此，简化了 减噪机构的结构并且可以制作得紧凑。更进一步地，用于改变振动 元件共振频率的致动器在本发明中没有使用，这种致动器在传统机 构中使用。因此，减噪机构进一步简化，振动元件的共振频率能精 确地设置。
将参照图5和图6描述本发明的第二实施例。在该实施例中， 形成密闭共振空间33的共振器32围绕管道20布置。因此，共振 空间33与由管道20形成的第二空气通道21同轴地形成。管道20 上安装了三个振动元件51、52和53。由于共振空间33为三个振动 元件所共用，减噪机构能够按照简易形式制造。
本发明并不限于上面描述的实施例，它可以进行各种修改。例 如，振动元件或组件可以安装在布置在管道20上游的空气净化器 中。缓冲箱10中可以安装多个振动元件。虽然已经参照前述实施 例示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解在不脱离 如附加权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以作各种形式和 细节的改变。