一种降噪气道、发动机及作业机械的制作方法

1.本发明涉及作业机械相关技术领域，具体涉及一种降噪气道、发动机及作业机械。


背景技术：

2.发动机噪声是整车噪声的主要来源之一，会对整车的舒适性造成不良影响，特别是柴油发动机采用的是压燃方式，其爆压明显高于汽油发动机，在相同转速条件下，柴油发动机的噪声往往比汽油发动机更为明显。因此，发动机降噪是整车通过噪声指标的关键，也是提高整车舒适性的重要措施。
3.目前，针对发动机的降噪措施，主要是在其外部的进排气管道上布置大型谐振腔消音器，由于这种消音器的共振腔体积通常较大，主要用于消除中低频段噪声，而目前大部分发动机的噪声主要为800-5000hz的中高频段噪声，因此这种大型谐振腔消音器的降噪效果并不好。
4.现有技术出现了一种发动机进气消声结构，在其进气软管处安装有消声器，消声器由穿孔管和套接在穿孔管之外的套管组成，穿孔管外壁和套管内壁之间通过四个隔板将穿孔管和套管之间的空间分隔成五个共振腔，各共振腔的体积沿进气方向逐渐增大，以此消除不同频段噪声。但是，这种消声结构只能在发动机外部进行降噪，而发动机噪声的主要来源于是发动机机体内部，这种降噪方式不能从根本上降低发动机噪声，降噪效果局限于进气噪声，对排气噪声没有效果，另外，这种设置在进气软管处的消声器，体积较大、占用布置空间大、成本也比较高，不能满足当前发动机降噪需求。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的发动机降噪结构体积较大、占用布置空间大、成本较高、而且降噪效果局限性大的缺陷，从而提供一种降噪效果好、不占用布置空间、而且成本低的降噪气道、发动机及作业机械。
6.为了解决上述问题，本发明提供了一种降噪气道，包括进气道和/或排气道，所述进气道、所述排气道的内壁内部成型有对应至少一种噪声频率的降噪结构。
7.可选的，所述降噪结构为若干个间隔设置的共鸣室，所述共鸣室自所述进气道、所述排气道的所述内壁向内凹进，所述共鸣室只在所述进气道、所述排气道的所述内壁具有开口。
8.可选的，所述共鸣室包括相互连通的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室还与所述进气道、所述排气道的内部流道连通，所述第二腔室的容积大于所述第一腔室的容积。
9.可选的，所述第二腔室和所述第一腔室的容积比大于或等于10。
10.可选的，所述第一腔室和所述第二腔室均为柱状腔室。
11.可选的，各个所述共鸣室对应的降噪频率不同，或者一部分所述共鸣室对应的降噪频率不同，另一部分所述共鸣室对应的降噪频率相同。
12.可选的，所述进气道包括进气总道和至少两条进气支道，所述进气总道与所述进
气支道连通，所述进气总道和/或所述进气支道的内壁上设置有所述降噪结构；所述排气道包括排气总道和至少两条排气支道，所述排气总道与所述排气支道连通，所述排气总道和/或所述排气支道的内壁上设置有所述降噪结构。
13.一种发动机，包括机体以及上述的降噪气道，所述降噪气道设置于所述机体内。
14.可选的，所述降噪气道为所述发动机的缸盖气道。
15.一种作业机械，包括车体以及上述的发动机，所述发动机设置于所述车体内。
16.本发明具有以下优点：
17.(1)本发明提供的降噪气道，在进气道、排气道的内壁成型有对应至少一种噪声频率的降噪结构，这种降噪气道将降噪结构成型于内壁上，无需额外加装其他设备，就能实现降噪，大大节约了布置空间，与现有外加设备相比，这种降噪结构的加工成本低，而且降噪结构就设置在进气道、排气道的内壁内部，更贴近管道内的噪声来源，使得降噪效果更好，此外，该降噪结构能对应一种或多种噪声频率进行降噪，适用于宽频段噪声的降噪，应用范围广。
18.(2)本发明提供的降噪气道，其降噪结构为若干个间隔设置的共鸣室，该共鸣室自进气道、排气道的内壁向内凹进，并且只在进气道、排气道的内壁具有开口，这种结构的共鸣室巧妙利用了进气道和排气道的内壁，形成一种小型的亥姆霍兹共振腔，能有效降低进气道和排气道的噪声，降噪效果好，特别是能有效降低800-5000hz的中高频段噪声，适用于各种发动机，如汽油发动机和柴油发动机等。
19.(3)本发明提供的降噪气道，其中降噪结构可设置在进气总道和/或进气支道、以及排气总道和/或排气支道上，设置位置灵活，可根据结构空间、使用需求等进行选择。
20.(4)本发明提供的发动机，包括本发明的降噪气道，该降噪气道设置在发动机机体内，能从发动机噪声的主要来源处进行降噪，大幅提升降噪效果，而且不占用布置空间、制造成本也很低。
21.(5)本发明提供的发动机，其降噪气道为发动机的缸盖气道，缸盖气道为金属材质气道，更容易加工成型出上述降噪结构，而且能使该降噪结构更加稳定、可靠。
22.(6)本发明提供的作业机械，包括本发明的发动机，在该发动机内部设置有本发明的降噪气道，能大大降低作业机械的整车噪声，有效提高整车的舒适性，有利于该作业机械的推广和使用。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
24.图1示出了本发明降噪气道的示意图；
25.图2示出了本发明降噪气道中共鸣室的放大示意图一；
26.图3示出了本发明降噪气道中共鸣室的放大示意图二。
27.附图标记说明：
28.1-进气道，101-进气总道，102-进气支道，103-进气道入口，104-进气道出口；
29.2-排气道，201-排气总道，202-排气支道，203-排气道入口，204-排气道出口；
30.3-共鸣室，301-开口，302-第一腔室，303-第二腔室。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
35.如图1所示，是本发明降噪气道的优选实施例，本发明的降噪气道适用于各种类型的发动机，如柴油发动机、汽油发动机等。
36.该降噪气道包括进气道1和/或排气道2，也就是说，可以根据实际需要将进气道设计或使用为降噪气道，或者将排气道设计或使用为降噪气道，或者将进气道和排气道均设计或使用为降噪气道。
37.在本实施例中，该降噪气道包括进气道1和排气道2，以使进气侧、排气侧都能进行有效降噪，降噪效果最佳。
38.其中，进气道1包括进气总道101和至少两条进气支道102，进气总道101与进气支道102连通，具体的，进气总道101的上游具有进气道入口103，进气总道101的下游与进气支道102的上游连通，进气支道102的下游具有进气道出口104，在本实施例中，进气支道102的数量为两条。排气道2包括排气总道201和至少两条排气支道202，排气总道201与排气支道202连通，具体的，排气总道201的上游具有排气道入口203，排气总道201的下游与排气支道202的上游连通，排气支道202的下游具有排气道出口204，在本实施例中，排气支道202的数量为两条。在本实施例中，降噪结构设置在进气总道101和排气总道201的内壁上。进气道1和排气道2的内部流道用于传输气体。
39.进气道1和排气道2的内壁成型有对应至少一种噪声频率的降噪结构，该降噪结构可以沿进气道1和排气道2内壁的周向均匀成型设置，也可以成型在进气道1和排气道2内壁的一部分上，本发明对此不作限制。
40.该降噪结构为若干个间隔设置的共鸣室3，本实施例中，这些共鸣室3对应于多种噪声频率而设计，能消除800-5000hz的中高频段噪声，降噪效果好。
41.如图2、3所示，共鸣室3自进气道1、排气道2的内壁向内凹进，共鸣室3只在进气道1、排气道2的内壁具有开口301，也就是说，共鸣室3自进气道1、排气道2的内壁向内凹进并且不穿透进气道1、排气道2的外壁，不会影响进气道1、排气道2内部流道气体的传输。
42.共鸣室3为一种小型的亥姆霍兹共振腔，包括相互连通的第一腔室302和第二腔室303，第一腔室302还与进气道1、排气道2的内部流道连通，具体的是，第一腔室302通过开口301与进气道1、排气道2的内部流道连通。在本实施例中，第一腔室302和第二腔室303均为柱状腔室，具体的是圆柱状腔室，这种形状的腔室方便加工成型。开口301的形状可为圆形、椭圆形、矩形等，同样为了方便加工成型，在本实施例中开口301的形状为圆形。
43.第二腔室303的容积v2大于第一腔室302的容积v1，最佳的是，第二腔室303的容积v2要远大于第一腔室302的容积v1。通常，第二腔室303和第一腔室302的容积比(v2/v1)大于或等于10，即可满足要求，在本实施例中，第二腔室303和第一腔室302的容积比(v2/v1)为12。
44.第一腔室302的容积v1和第二腔室303的容积v2共同决定了该共鸣室3的固有频率(ω)，或称为消音频率，即其所对应的降噪频率，该固有频率(ω)的公式为：
[0045][0046]
其中，ω为共鸣室3的固有频率，c为声音速度，s为开口303的横截面积，l为第一腔室302的深度。
[0047]
通过上述公式可以看出，共鸣室的固有频率ω与开口的横截面积s和第一腔室的深度l有关，也就是说，通过改变开口横截面积s和/或第一腔室深度l的尺寸，即可改变共鸣室的固有频率，本实施例中，通过设计不同的第一腔室深度l来满足不同频率的噪音改善需求，尤其对1500-5000hz范围的噪声有明显改善效果。
[0048]
这种共鸣室的工作原理是：当这入射声波频率(噪声频率)与其固有频率一致时，共鸣室腔内空气会产生剧烈共振，从而与腔体内壁面摩擦产生热能，实现从声能到热能的转换，从而达到吸声降噪的效果。
[0049]
在本实施例中，各个共鸣室3对应的降噪频率不同，以使降噪结构能对应于更多噪声频率，使其适用于宽频段噪声的降噪。
[0050]
本实施例还提供一种发动机，包括机体以及本实施例的降噪气道，降噪气道设置于机体内，能直接对发动机内部的噪声进行降噪，降噪效果好。为了方便结构设置，在本实施例中，降噪气道为发动机的缸盖气道，也就是说，进气道1为缸盖进气道，排气道2为缸盖排气道，发动机的缸盖气道为金属材质气道，具有一定强度和硬度，易于在其内壁加工成型降噪结构，而且能使该降噪结构更加稳定、可靠。
[0051]
在发动机机体内，进气道1的进气总道101通过进气道入口103与外部进气歧管连接，进气道1的进气支道102通过进气道出口104与气缸连接，排气道2的排气总道201通过排气道入口203与气缸连接，排气道2的排气支道202通过排气道出口204与外部排气歧管连接。其中，进气道入口103与外部进气歧管的连接方式、进气道出口104与气缸的连接方式、排气道入口203与气缸的连接方式以及排气道出口204与外部排气歧管的连接方式均与现有技术相同，此不赘述。
[0052]
下面对本实施例发动机在工作中的降噪过程进行叙述：
[0053]
在发动机进气冲程中，发动机气缸的进气门打开，噪声从进气道出口104传输到进气道入口103(与气体在进气道内部流道中的传输方向相反)，途中经过若干个共鸣室3，通过共鸣室的消音，达到降低进气噪音的效果；
[0054]
在发动机排气冲程中，发动机气缸的排气门打开，噪声从排气道出口204传到排气道入口203(与气体在排气道内部流道中的传输方向相反)，途中经过若干个共鸣室3，通过共鸣室的消音，达到降低排气噪音的效果。
[0055]
本实施例还提供一种作业机械，包括车体以及本实施例提供的发动机，该发动机设置于车体内，由于针对发动机的降噪结构设置在发动机内部的缸盖气道上，降噪结构不会占用车内布置空间，而且该降噪气道能大大降低作业机械的整车噪声，有效提高整车的舒适性。
[0056]
在其他实施例中，可根据实际使用需要，设置为一部分共鸣室3对应的降噪频率不同，另一部分共鸣室3对应的降噪频率相同，只要能满足降噪频段需求即可。
[0057]
在其他实施例中，可根据实际使用需要，将降噪结构只设置于进气道1上或者排气道2上，还可以将降噪结构设置在进气总道101和进气支道102的内壁上、或者只设置在进气支道102的内壁上，同样，降噪结构也可以设置在排气总道201和排气支道202的内壁上、或者只设置在排气支道202的内壁上。
[0058]
在其他实施例中，共鸣室的深度可以大于进气道或排气道侧壁的常规厚度，常规厚度是指未设置共鸣室处的气道侧壁厚度，设置有共鸣室的气道外壁会形成凸起，满足共鸣室深度要求，但共鸣室仍然只在内壁处具有一个开口。
[0059]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。