一种汽车、排气消声器及其控制方法与流程

1.本发明涉及汽车性能优化技术领域，特别是涉及一种汽车、排气消声器及其控制方法。


背景技术：

2.随着人们生活水平的提高，人们对汽车的要求从最初的代步工具逐渐变成舒适的家庭必需品，除了对车型的动力性要求较为严格外，对整车的噪声要求也大幅度提高，要求整车在不同的行驶模式下有不同的声音。
3.汽车排气系统是汽车的重要组成部分，排气系统排出废气的同时，也将燃烧噪声带到车辆尾部，在尾部产生声压级很高的阶次噪声和摩擦噪声，通过对排气噪声进行不同程度的降低、补偿，可以实现排气具有不同声品质的功能。目前，市面上的车型一部分具有一种排气噪声、一部分具有两种可选的声品质模式。具有一种排气噪声的车辆带有传统的排气系统消声器，其消声性能不可变；带有两种可选的声品质模式的消声器车辆，一般为静音模式和运动模式。
4.现有技术中的可变排气消声器，其通过自身通断与原排气通道形成消声器本体双通排气或单通排气，从而获得静音、运动两种不同声音的品质，因为现有的消声器只有两种声音模式可选，不能满足现在部分消费者的需求。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种满足消费者不同声品质需求的汽车排气消声器及其控制方法。
6.为了实现上述目的，本发明的第一方面实施例提供了一种排气消声器，包括消声器本体，所述消声器本体包括内部具有密封腔室的壳体和与所述壳体连通的可通断的排气单元；
7.所述壳体的顶部设有进气孔，所述排气单元包括分布在所述壳体的内部两侧的第一排气组件和第二排气组件；
8.所述第一排气组件包括依次设置且两端开口的第一管路、第二管路和第三管路，所述第一管路完全设于所述壳体的内部并与所述进气孔连通，所述第二管路的一端和所述第三管路的一端均穿过所述壳体的侧壁与所述进气孔连通，所述第二管路的另一端和所述第三管路的另一端暴露于所述壳体的外部，所述第二管路上设有用于控制所述第二管路通断的第一电磁阀，所述第三管路上设有用于控制所述第三管路通断的第二电磁阀；
9.所述第二排气组件包括依次设置且两端开口的第四管路、第五管路和第六管路，所述第四管路完全设于所述壳体的内部并与所述进气孔连通，所述第五管路的一端和所述第六管路的一端均穿过所述壳体的侧壁与所述进气孔连通，所述第五管路的另一端和所述第六管路的另一端暴露于所述壳体的外部，所述第五管路上设有用于控制所述第五管路通断的第三电磁阀，所述第六管路上设有用于控制所述第六管路通断的第四电磁阀。
10.进一步地，所述壳体的内腔被分隔成顺序设置的第一消声腔、第二消声腔、第三消声腔、第四消声腔和第五消声腔，所述进气孔设于所述第三消声腔的上方；
11.所述第一管路的一端与所述第三消声腔连通，所述第一管路的另一端与所述第一消声腔连通；
12.所述第二管路的一端与所述第三消声腔连通，所述第二管路的另一端暴露于所述壳体的外部；
13.所述第三管路的一端与所述第二消声腔连通，所述第二管路的另一端暴露于所述壳体的外部；
14.所述第四管路的一端与所述第三消声腔连通，所述第四管路的另一端与所述第五消声腔连通；
15.所述第五管路的一端与所述第三消声腔连通，所述第五管路的另一端暴露于所述壳体的外部；
16.所述第六管路的一端与所述第四消声腔连通，所述第六管路的另一端暴露于所述壳体的外部。
17.进一步地，所述第一管路的中间部位的侧壁设有若干第一出气孔，所述第一出气孔与所述第二消声腔连通；
18.所述第三管路的中间部位的侧壁设有若干第二出气孔，所述第二出气孔与所述第一消声腔连通。
19.进一步地，所述第四管路的中间部位的侧壁设有若干第三出气孔，所述第三出气孔与所述第四消声腔连通；
20.所述第六管路的中间部位的侧壁设有若干第四出气孔，所述第四出气孔与所述第五消声腔连通。
21.进一步地，所述壳体的内腔由四块隔板分隔形成第一消声腔、第二消声腔、第三消声腔、第四消声腔和第五消声腔，四块所述隔板分别为依次设置的第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板。
22.进一步地，所述第一管路、所述第三管路的直径均小于所述第二管路的直径；
23.所述第四管路、第六管路的直径均小于所述第五管路的直径。
24.本发明的第二方面实施例提供了一种汽车，包括发动机和如上所述的排气消声器，所述发动机与所述排气消声器的所述第二管路、所述第三管路、所述第五管路和所述第六管路连接。
25.本发明的第三方面实施例提供了一种基于上述的排气消声器的控制方法，包括如下步骤：
26.控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀和所述第四电磁阀的开启或关闭以实现所述消声器的静音、运动或狂暴模式。
27.进一步地，控制所述第一电磁阀和所述第三电磁阀关闭，并控制所述第二电磁阀和所述第四电磁阀开启，以实现所述消声器的静音模式；
28.控制所述第二电磁阀和所述第四电磁阀开启，并控制所述第一电磁阀和所述第三电磁阀开启或关闭，以实现所述消声器的运动模式；
29.控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀和所述第四电磁阀开启，
以实现所述消声器的狂暴模式。
30.进一步地，在低转速的情况下，控制所述第二电磁阀和所述第四电磁阀开启，并控制所述第一电磁阀和所述第三电磁阀关闭，以实现所述消声器的运动模式；
31.在高转速的情况下，控制所述第二电磁阀和所述第四电磁阀开启，并控制所述第一电磁阀和所述第三电磁阀逐渐开启至一特定的开启角度，以实现所述消声器的运动模式。
32.进一步地，控制所述第一电磁阀和所述第三电磁阀关闭，并控制所述第二电磁阀和所述第四电磁阀逐渐开启至最大，以实现所述消声器的静音模式。
33.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明所述的汽车、排气消声器及其控制方法，通过控制排气单元中电磁阀的开启或者关闭，能够有效解决汽车在不同的行驶工况、驾驶模式时声品质较差等问题，实现静音、运动和狂暴三种工作模式，以满足消费者不同声品质需求。
附图说明
34.图1是本发明实施例排气消声器的主视图；
35.图2是本发明实施例控制方法在消声器处于静音状态时的气体流通图；
36.图3是本发明实施例控制方法在消声器处于低转速状态时的气体流通图；
37.图4是本发明实施例控制方法在消声器处于高转速状态时的气体流通图；
38.图5是本发明实施例控制方法在消声器处于狂暴状态时的气体流通图。
39.其中，本发明实施例中：1、壳体；2、第一排气组件；21、第一管路；211、第一出气孔；22、第二管路；221、第一电磁阀；23、第三管路；231、第二电磁阀；232、第二出气孔；3、第二排气组件；31、第四管路；311、第三出气孔；32、第五管路；321、第三电磁阀；33、第六管路；331、第四电磁阀；332、第四出气孔；4、第一消声腔；5、第二消声腔；6、第三消声腔；7、第四消声腔；8、第五消声腔；9、第一隔板；10、第二隔板；11、第三隔板；12、第四隔板；13、进气管。
具体实施方式
40.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
41.如图1所示，本发明优选实施例的一种排气消声器，包括消声器本体，消声器本体包括内部具有密封腔室的壳体1和与壳体1连通的可通断的排气单元。壳体1的顶部设有进气孔，排气单元包括分布在壳体1的内部两侧的第一排气组件2和第二排气组件3；第一排气组件2和第二排气组件3均与进气孔连通，第一排气组件2和第二排气组件3均设有电磁阀。通过控制排气单元中电磁阀的开启或者关闭，能够有效解决汽车在不同的行驶工况、驾驶模式时声品质较差等问题。并且，能在特定的模式下降低排气背压，提升车辆动力，以此提高消费者的满意度。
42.具体的，第一排气组件2包括从上往下依次设置且两端开口的第一管路21、第二管
路22和第三管路23，第一管路21完全设于壳体1的内部并与进气孔连通，第二管路22的一端和第三管路23的一端均穿过壳体1的侧壁与进气孔连通，第二管路22的另一端和第三管路23的另一端均暴露于壳体1的外部，并且，第二管路22的另一端和第三管路23的另一端均向后折弯且相互平行。另外，第二管路22上设有用于控制第二管路22通断的第一电磁阀221，第三管路23上设有用于控制第三管路23通断的第二电磁阀231。
43.同理，第二排气组件3包括从上往下依次设置且两端开口的第四管路31、第五管路32和第六管路33，第四管路31设于壳体1的内部并与进气孔连通，第五管路32的一端和第六管路33的一端均穿过壳体1的侧壁与进气孔连通，第五管路32的另一端和第六管路33的另一端均暴露于壳体1的外部，并且，第五管路32的另一端和第六管路33的另一端均向后折弯且相互平行。另外，第五管路32上设有用于控制第五管路32通断的第三电磁阀321，第六管路33上设有用于控制第六管路33通断的第四电磁阀331。
44.在本实施例中，第一电磁阀221、第二电磁阀231、第三电磁阀321和第四电磁阀331均由电子控制单元(ecu)控制其开闭。通过控制第一电磁阀221、第二电磁阀231、第三电磁阀321和第四电磁阀331的开启或关闭以实现消声器的静音、运动或狂暴模式，以满足消费者不同声品质需求。
45.在本发明所述的排气消声器中，壳体1的内腔由若干隔板分隔成若干消声腔，其中，隔板的数量优选为四个，分别为依次设置的第一隔板9、第二隔板10、第三隔板11和第四隔板12。相对应的，壳体1的内腔在四块隔板的作用下，顺序设置为第一消声腔4、第二消声腔5、第三消声腔6、第四消声腔7和第五消声腔8。第一排气组件2对应第一消声腔4、第二消声腔5和第三消声腔6，第二排气组件3对应第三消声腔6、第四消声腔7和第五消声腔8，进气孔对应第三消声腔6。
46.具体的，进气孔设于第三消声腔6的上方；第一管路21的一端与第三消声腔6连通，第一管路21的另一端与第一消声腔4连通；第二管路22的一端与第三消声腔6连通，第二管路22的另一端暴露于壳体1的外部；第三管路23的一端与第二消声腔5连通，第二管路22的另一端暴露于壳体1的外部；第四管路31的一端与第三消声腔6连通，第四管路31的另一端与第五消声腔8连通；第五管路32的一端与第三消声腔6连通，第五管路32的另一端暴露于壳体1的外部；第六管路33的一端与第四消声腔7连通，第六管路33的另一端暴露于壳体1的外部。与此同时，第一管路21的进气口位于第三消声腔6，第一管路21的出气口位于第一消声腔4，第一管路21的中间部位的侧壁设有若干第一出气孔211，第一出气孔211与第二消声腔5连通；同理，第四管路31的进气口位于第三消声腔6，第四管路31的出气口位于第五消声腔8，第四管路31的中间部位的侧壁设有若干第三出气孔311，第三出气孔311与第四消声腔7连通。第二管路22和第五管路32的进气口均位于第三消声腔6，并且，第二管路22和第五管路32的上方均设有高频管。第三管路23的进气口位于第二消声腔5，第三管路23的中间部位的侧壁设有若干第二出气孔232，第二出气孔232与第一消声腔4连通；同理，第六管路33的进气口位于第四消声腔7，第六管路33的中间部位的侧壁设有若干第四出气孔332，第四出气孔332与第五消声腔8连通。
47.另外，第一隔板9和第二隔板10上均设有第一排气组件2的安装孔：第一隔板9上设有第一管路21的安装孔、第二管路22的安装孔和第三管路23的安装孔，第二隔板10上设有第一管路21的安装孔和第二管路22的安装孔；第三隔板11和第四隔板12上均设有第二排气
组件3的安装孔：第三隔板11上设有第四管路31的安装孔和第五管路32的安装孔，第四隔板12上设有第四管路31的安装孔、第五管路32的安装孔和第六管路33的安装孔。此外，在壳体1的上方设有与进气孔连接的进气管13，壳体1的两个侧壁设有第二管路22、第三管路23、第五管路32和第六管路33的安装孔，第二管路22、第三管路23、第五管路32、第六管路33分别穿过壳体1两个侧壁相对应的安装孔。
48.在本实施例中，隔板为薄壁冲压成型，并且，隔板、壳体1、进气管13、第一排气组件2和第二排气组件3的材料均是不锈钢，进气管13、第一管路21、第二管路22和第三管路23均为薄壁圆形管道。不锈钢是不锈耐酸钢，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢。具有以下优点：焊接性、耐腐蚀性、抛光性能、耐热性能。此外，第一管路21、第三管路23的直径均小于第二管路22的直径；第四管路31、第六管路33的直径均小于第五管路32的直径。
49.本发明所述的排气消声器具有三种声品质模式，分别为静音、运动和狂暴。设计第一排气组件2的第一管路21、第三管路23和第二排气组件3的第四管路31、第六管路33，可以保证排气消声器整体在静音模式时的低声压级；设计第一排气组件2的第二管路22和第二排气组件3的第五管路32，可以保证狂暴模式时的发动机的动力输出及高声压级；设计第一电磁阀221、第二电磁阀231和第三电磁阀321、第四电磁阀331，可以保证各种声品质模式的任意切换。
50.当气流进入消声器本体的第三消声腔6后，经第一排气组件2的第一管路21进入第一消声腔4和第二消声腔5，经第二排气组件3的第四管路31进入第四消声腔7和第五消声腔8，继而分别经第一排气组件2的第三管路23和第二排气组件3的第六管路33排出消声器本体。此途径的气流经过第一消声腔4、第二消声腔5、第四消声腔6和第五消声腔7的过程为膨胀腔，其消声量为其中，tl为消声量，m为扩张腔扩张比，k为波数，n为高于失效频率处的倍频程频带数，λ为波长。
51.同时，第二管路22和第五管路32起到四分之一波长管的作用，用于消除特定频率噪声，其除噪量为其中，c为当地声速，单位为m/s，l为第二管路22的入口到第一电磁阀221的距离，或者是第五管路32的入口到第三电磁阀321的距离，单位为m。
52.采用本发明所述的排气消声器，通过控制排气单元中电磁阀的开启或者关闭，能够有效解决汽车在不同的行驶工况、驾驶模式时声品质较差等问题。并且，能在特定的模式下降低排气背压，提升车辆动力，以此提高消费者的满意度。
53.本发明优选实施例还提供了一种汽车，包括发动机和如上所述的排气消声器，发动机与排气消声器的第二管路22、第三管路23、第五管路32和第六管路33连接，可以提高消费者对不同声品质需求的满意度，提升车辆竞争力。
54.本发明优选实施例还提供了一种排气消声器的控制方法，利用如上所述的排气消声器，包括如下步骤：
55.控制第一电磁阀221、第二电磁阀231、第三电磁阀321和第四电磁阀331的开启或关闭以实现消声器的运动、狂暴或静音模式。
56.当消声器处于静音模式时，具体包括如下步骤：控制第一电磁阀221和第三电磁阀321关闭，并控制第二电磁阀231和第四电磁阀331开启。其中，第二电磁阀231和第四电磁阀
331是逐渐开启至最大。此时，排气消声器的工作原理具体如下：首先，电子控制单元控制第一电磁阀221和第三电磁阀321关闭；然后，气流经进气管13进入第三消声腔6内；接着，第三消声腔6内的气流经第一管路21分别进入第一消声腔4和第二消声腔5，第三消声腔6内的气流经第四管路31分别进入第四消声腔7和第五消声腔8；之后，气流进入第三管路23和第六管路33；同时，第二电磁阀231和第四电磁阀331随着发动机转速的上升，逐渐开启，直至最大；最后，气流排出消声器本体。其中，粗箭头为气流的进气、出气方向，其它箭头为消声器本体内气流的走向，参考图2。
57.当消声器处于运动模式时，具体又分为以下两种情况：
58.当发动机处于低转速的情况下，控制第二电磁阀231和第四电磁阀331开启，并控制第一电磁阀221和第三电磁阀321关闭。此时，排气消声器的工作原理具体如下：首先，电子控制单元控制第二电磁阀231和第四电磁阀331完全开启；而电子控制单元控制第一电磁阀221和第三电磁阀321关闭；然后，气流经进气管13进入第三消声腔6内；接着，第三消声腔6内的气流经第一管路21分别进入第一消声腔4和第二消声腔5，第三消声腔6内的气流经第四管路31分别进入第四消声腔7和第五消声腔8；之后，气流进入第三管路23和第六管路33；最后，气流排出消声器本体。其中，粗箭头为气流的进气、出气方向，其它箭头为消声器本体内气流的走向，参考图3。
59.当发动机处于高转速的情况下，控制第二电磁阀231和第四电磁阀331开启，并控制第一电磁阀221和第三电磁阀321逐渐开启至一特定的开启角度。此时，排气消声器的工作原理具体如下：首先，电子控制单元控制第二电磁阀231和第四电磁阀331完全开启；然后，气流经进气管13进入第三消声腔6内；接着，第三消声腔6的部分气流经过第一管路21分别进入第一消声腔4和第二消声腔5；同时，第三消声腔6的部分气流经过第四管路31分别进入第四消声腔7和第五消声腔8；之后，第一消声腔4和第二消声腔5内的气流经过第三管路23排出消声器本体；同时，第四消声腔7和第五消声腔8内的气流经过第六管路33排出消声器本体；而位于第三消声腔6的另一部分气流则经过第二管路22和第五管路32；与此同时，第一电磁阀221和第三电磁阀321随着发动机转速的上升，逐渐开启，直至预设的角度；最后，气体排出消声器本体。气流在此环节排出的过程为增大排气管流通截面积，减小气体流动噪音，消除部分阶次噪音。其中，最粗箭头为气流的进气、出气方向，箭头粗细仅次于最粗箭头的为第三消声腔6内的另一部分气流走向，其它箭头为第三消声腔6内的一部分气流走向，参考图4。
60.当消声器处于狂暴模式时，具体包括如下步骤：控制第一电磁阀221、第二电磁阀231、第三电磁阀321和第四电磁阀331开启。此时，排气消声器的工作原理具体如下：首先，电子控制单元控制第一电磁阀221和第二电磁阀231，以及第三电磁阀321和第四磁阀331均完全开启；然后，气流经进气管13进入第三消声腔6内；接着，第三消声腔6的一小部分气流经过第一管路21分别进入第一消声腔4和第二消声腔5；同时，第三消声腔6的一小部分气流经过第四管路31分别进入第四消声腔7和第五消声腔8；之后，第一消声腔4和第二消声腔5内的气流经过第三管路23排出消声器本体；同时，第四消声腔7和第五消声腔8内的气流经过第六管路33排出消声器本体；而位于第三消声腔6内的绝大部分气流则经过第二管路22和第五管路32排出消声器本体。气流在此环节排出的过程为最大限度增大排气管流通截面积，降低背压，减小气体流动噪音，保留阶次噪音。其中，最粗箭头为气流的进气、出气方向，
箭头粗细仅次于最粗箭头的为第三消声腔6内的大部分气流走向，其它箭头为第三消声腔6内的小部分气流走向，参考图5。
61.采用本发明所述的排气消声器的控制方法，可以配合发动机的不同状态，具有多种声品质可调模式，能够有效减少气体流动噪音，以此提高消费者的满意度。
62.应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施例。
63.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。