專利名稱：用于使消聲器與發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣參數(shù)檢測(cè)裝置的制作方法
用于使消聲器與發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣參數(shù)檢測(cè)裝置本發(fā)明涉及一種用于使消聲器與發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣參數(shù)檢測(cè)裝置，屬于汽車排氣系統(tǒng)噪聲控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車排氣噪聲是汽車主要的噪聲源之一。有效的降低排氣噪聲，需要將排氣消聲系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)聯(lián)合起來進(jìn)行匹配。首先，需要獲取確切的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)參數(shù)。目前進(jìn)行排氣消聲系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的方法主要包括臺(tái)架試驗(yàn)方法(鄭康華，發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)系統(tǒng)排氣消聲坑的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，西南林學(xué)院學(xué)報(bào)，1989)與基于仿真的方法(謝田峰， GT-POWER在內(nèi)燃機(jī)排氣消聲器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，200 。臺(tái)架試驗(yàn)方法是在發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功試驗(yàn)臺(tái)架上安裝特定一款發(fā)動(dòng)機(jī)，將不同結(jié)構(gòu)的排氣消聲器與發(fā)動(dòng)機(jī)連接，在消聲室中對(duì)消聲器的尾端噪聲或者消聲器的插入損失進(jìn)行測(cè)量。然后對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)，選取消聲性能較好的消聲器。發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功試驗(yàn)臺(tái)架還能利用相關(guān)的傳感器輸出數(shù)據(jù)讀出排氣系統(tǒng)的溫度、壓力以及流量參數(shù)。但此種方法不能測(cè)量出發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的源阻抗與源強(qiáng)度參數(shù)，不能有效指導(dǎo)排氣消聲系統(tǒng)的仿真匹配及優(yōu)化設(shè)計(jì)。因而只能依靠大量重復(fù)臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行消聲器的選型，具有較大的盲目性，會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間與人力?；诜抡娴姆椒?，是借用商用仿真軟件 GT-Power,建立特定的發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型，對(duì)排氣消聲系統(tǒng)進(jìn)行匹配仿真。但該方法的準(zhǔn)確性依賴于詳細(xì)的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，實(shí)際工作中這些參數(shù)不易甚至根本得不到，因而此種方法在實(shí)際工作中也難以獲得成功應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出用于使消聲器與發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣參數(shù)檢測(cè)裝置， 以克服目前排氣消聲系統(tǒng)匹配方法的不足，能夠方便識(shí)別出發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管口處的流體參數(shù)以及聲學(xué)參數(shù)，然后用這些參數(shù)進(jìn)行消聲器分析及設(shè)計(jì)，從而為消聲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。本發(fā)明提出的用于使消聲器與發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣參數(shù)檢測(cè)裝置，包括測(cè)量管和聲學(xué)負(fù)載變化管，所述的聲學(xué)負(fù)載變化管由內(nèi)管和外管組成，所述的測(cè)量管的一端通過前連接法蘭與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管相連，測(cè)量管的另一端通過后連接法蘭與所述的內(nèi)管相連；所述的測(cè)量管上設(shè)有第一動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座、第二動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座、靜壓傳感器安裝座和熱電偶安裝座，第一動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座和第二動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座之間的距離為L(zhǎng)，L的取值范圍300毫米 500毫米，所述的靜壓傳感器安裝座和熱電偶安裝座位于第一動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座和第二動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座之間；所述的聲學(xué)負(fù)載變化管中，內(nèi)管伸入外管，外管端部與后連接法蘭之間的距離為L(zhǎng)'，L'的取值范圍為0 2000毫米，所述的外管端部的內(nèi)壁上設(shè)有外管限位卡環(huán)，外管限位卡環(huán)至外管頂部的空間中設(shè)有外管高溫密封圈，所述的內(nèi)管端部的外壁上設(shè)有內(nèi)管限位卡環(huán)，內(nèi)管限位卡環(huán)至內(nèi)管頂部的空間中設(shè)有內(nèi)管高溫密封圈。本發(fā)明提出的用于使消聲器與發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣參數(shù)檢測(cè)裝置，其優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明檢測(cè)裝置能夠快速測(cè)量出發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的流體參數(shù)，如溫度、靜壓、動(dòng)態(tài)壓力、 流速，以及發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的聲學(xué)參數(shù)，如源阻抗與源強(qiáng)度參數(shù)等，從而方便汽車排氣消聲系統(tǒng)的仿真及匹配設(shè)計(jì)，相對(duì)于已有的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)方法，本發(fā)明檢測(cè)裝置可以更準(zhǔn)確方便的獲取排氣流速信息，同時(shí)獲得聲學(xué)參數(shù)。相對(duì)于已有的基于仿真的匹配方法，本發(fā)明檢測(cè)裝置獲取參數(shù)直接用于消聲器的匹配仿真，而不依賴于詳細(xì)的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)。因此本發(fā)明檢測(cè)裝置在基本不干擾排氣流場(chǎng)的情況下，能夠準(zhǔn)確快捷的測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的流體參數(shù)和聲學(xué)參數(shù)，直接用于排氣消聲系統(tǒng)的匹配仿真研究。


圖1是本發(fā)明提出的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的聲學(xué)負(fù)載變化管的剖視1和圖2中，1是測(cè)量管，2是第一動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座，3是靜壓傳感器安裝座，4是熱電偶安裝座，5是第二動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座，6是后連接法蘭，7是內(nèi)管，8是外管，9是發(fā)動(dòng)機(jī)，10是外管高溫密封圈，11是外管限位卡環(huán)，12是內(nèi)管限位卡環(huán)，13是內(nèi)管高溫密封圈，14是前連接法蘭，15是傳聲器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的用于使消聲器與發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣參數(shù)檢測(cè)裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括測(cè)量管1和聲學(xué)負(fù)載變化管。聲學(xué)負(fù)載變化管由內(nèi)管7和外管8組成，所述的測(cè)量管1的一端通過前連接法蘭14與發(fā)動(dòng)機(jī)9的排氣歧管相連，測(cè)量管1的另一端通過后連接法蘭6與所述的內(nèi)管7相連。測(cè)量管1上設(shè)有第一動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座2、第二動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座5、靜壓傳感器安裝座3和熱電偶安裝座4，第一動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座2和第二動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座5之間的距離為L(zhǎng)，L的取值范圍300毫米 500毫米，所述的靜壓傳感器安裝座3和熱電偶安裝座4位于第一動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座2和第二動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座5之間。聲學(xué)負(fù)載變化管中，內(nèi)管7伸入外管8，外管8的端部與后連接法蘭之間的距離為L(zhǎng)' , L'的取值范圍為0 2000毫米。外管8端部的內(nèi)壁上設(shè)有外管限位卡環(huán)11，外管限位卡環(huán)至外管頂部的空間中設(shè)有外管高溫密封圈10。內(nèi)管7端部的外壁上設(shè)有內(nèi)管限位卡環(huán)12，內(nèi)管限位卡環(huán)至內(nèi)管頂部的空間中設(shè)有內(nèi)管高溫密封圈 13。獨(dú)立使用本發(fā)明的檢測(cè)裝置，不需要從發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功試驗(yàn)臺(tái)架獲取任何數(shù)據(jù)，即可實(shí)現(xiàn)排氣溫度τ、靜態(tài)壓力Ps、動(dòng)態(tài)壓力波動(dòng)Pd以及流速V的綜合測(cè)量。使用本發(fā)明的檢測(cè)裝置，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可以計(jì)算識(shí)別出發(fā)動(dòng)機(jī)在多種工況下的源阻抗\以及源強(qiáng)度參數(shù)Ps。本發(fā)明提出的測(cè)量裝置，其工作原理為本測(cè)量裝置的入口端連接發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管，出口端置于消聲室內(nèi)(自由場(chǎng)聲學(xué)環(huán)境)。裝置主要由兩部分組成，一部分為測(cè)量管，另一部分為聲學(xué)負(fù)載變化管。測(cè)量管上布置有一個(gè)熱電偶、一個(gè)靜態(tài)壓力傳感器、兩個(gè)動(dòng)態(tài)壓力傳感器的安裝基座。測(cè)量時(shí)熱電偶剝除保護(hù)金屬殼，讓測(cè)量溫度的金屬絲直接與氣流接觸，從而快速反應(yīng)排氣溫度變化，測(cè)量實(shí)時(shí)氣流溫度T。靜態(tài)壓力傳感器用來測(cè)量排氣靜壓力Ps。動(dòng)態(tài)壓力傳感器能夠精確測(cè)量排氣管內(nèi)的壓力波動(dòng)Pd。將兩個(gè)動(dòng)態(tài)壓力傳感器布置間隔一段距離L，然后對(duì)兩個(gè)傳感器同步采得的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域相關(guān)計(jì)算處理，可以識(shí)別排氣流動(dòng)速度V。再根據(jù)氣體溫度T、靜態(tài)壓力Ps和管道截面積S計(jì)算出排氣質(zhì)量流量Qm。這種測(cè)量流速(流量)的方式，相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功臺(tái)架所采用的測(cè)量進(jìn)氣流量及燃油消耗量換算排氣流量的方式，最大的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)保證流速(流量)測(cè)量精度，而且基本不會(huì)對(duì)排氣流場(chǎng)造成影響。聲學(xué)負(fù)載變化管為一組可以改變長(zhǎng)度的套管組成，用以改變測(cè)量裝置的聲學(xué)負(fù)載，從而減輕了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)源特性 (ZS、PS)測(cè)量中不斷更換不同長(zhǎng)度直管的工作量。具體發(fā)動(dòng)機(jī)源特性的測(cè)量方式為，改變管長(zhǎng)以改變聲學(xué)負(fù)載，在不同的聲學(xué)負(fù)載下測(cè)量管道末端的聲壓信號(hào)，然后根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)源特性參數(shù)計(jì)算方法得出發(fā)動(dòng)機(jī)源強(qiáng)度Ps與源阻抗\聲學(xué)參數(shù)。此聲學(xué)參數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)法無法獲取的。本發(fā)明裝置方便快捷測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度T、流速V、靜壓Ps、動(dòng)態(tài)壓力波動(dòng)Pd以及發(fā)動(dòng)機(jī)源強(qiáng)度Ps和源阻抗&參數(shù)。它由測(cè)量管和聲學(xué)負(fù)載變化管兩部分組成測(cè)量管上焊接有熱電偶、靜壓傳感器以兩個(gè)動(dòng)態(tài)壓力傳感器的安裝座，熱電偶和靜壓傳感器分別測(cè)量溫度和靜壓，而兩個(gè)動(dòng)態(tài)壓力傳感器可獲得壓力波動(dòng)和流速信息。聲學(xué)負(fù)載變化管通過伸縮管結(jié)構(gòu)方便改變管長(zhǎng)并讀取管長(zhǎng)，從而可測(cè)量計(jì)算得到發(fā)動(dòng)機(jī)源阻抗和源強(qiáng)度。圖1所示是本發(fā)明提出的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。檢測(cè)裝置入口端通過法蘭與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣總管相連接，檢測(cè)裝置末端置于消聲室(自由場(chǎng)聲學(xué)環(huán)境)中，并用傳聲器15測(cè)量各個(gè)工況下的末端輻射聲壓。檢測(cè)裝置分測(cè)量管1和聲學(xué)負(fù)載變化管兩部分組成。測(cè)量管1管體上焊接有兩個(gè)動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座2和5、靜壓傳感器安裝座3、熱電偶傳感器安裝座4。靜壓傳感器在安裝時(shí)，在傳感器與安裝座之間安裝一段細(xì)直管用于散熱，從而避免高溫排氣損壞靜壓傳感器。熱電偶傳感器剝除金屬保護(hù)層，露出內(nèi)部的金屬絲以便快速感應(yīng)管內(nèi)的溫度變化，同時(shí)也可減少對(duì)排氣流場(chǎng)的影響。兩個(gè)動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座相距 L, L的取值范圍可以為300mm 500mm，以便于準(zhǔn)確計(jì)算排氣流速。圖2所示為聲學(xué)負(fù)載管變化管的剖視圖。聲學(xué)負(fù)載變化管通過后連接法蘭6與測(cè)量管1出口相連。聲學(xué)負(fù)載變化管主要由內(nèi)管7和外管8組合成一種伸縮管結(jié)構(gòu)，從而可以通過改變長(zhǎng)度改變檢測(cè)裝置聲學(xué)負(fù)載。內(nèi)管7的外管壁上標(biāo)以刻度，便于直接讀取聲學(xué)負(fù)載變化管的管長(zhǎng)變化量L' ,L'的取值范圍可以為0 2000mm。內(nèi)管7外壁上加工一處凹槽，用于安裝內(nèi)管限位卡環(huán)12。內(nèi)管限位卡環(huán)12用于固定安裝于內(nèi)管上的高溫密封圈 13，以防止其自由活動(dòng)。內(nèi)管限位卡環(huán)12與外管限位卡環(huán)11配合使用，防止外管伸出太長(zhǎng)以致于與內(nèi)管脫離。外管8的內(nèi)壁上也加工一處凹槽，用于安裝外管限位卡環(huán)11。外管限位卡環(huán)11用于固定安裝于外管內(nèi)壁處的高溫密封圈10，以防止其自由活動(dòng)。在測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)源阻抗與源強(qiáng)度時(shí)，改變聲學(xué)負(fù)載變化管的管長(zhǎng)，并記錄管長(zhǎng)數(shù)值。另外還可以運(yùn)用傳聲器 15記錄每種管長(zhǎng)下的管口末端的輻射聲壓值。本裝置可用于三負(fù)載法、四負(fù)載法以及多負(fù)載法計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)源特性的試驗(yàn)測(cè)量裝置。
權(quán)利要求
1. 一種用于使消聲器與發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣參數(shù)檢測(cè)裝置，其特征在于該測(cè)量裝置包括測(cè)量管和聲學(xué)負(fù)載變化管，所述的聲學(xué)負(fù)載變化管由內(nèi)管和外管組成，所述的測(cè)量管的一端通過前連接法蘭與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管相連，測(cè)量管的另一端通過后連接法蘭與所述的內(nèi)管相連；所述的測(cè)量管上設(shè)有第一動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座、第二動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座、靜壓傳感器安裝座和熱電偶安裝座，第一動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座和第二動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座之間的距離為L(zhǎng)，L的取值范圍300毫米 500毫米，所述的靜壓傳感器安裝座和熱電偶安裝座位于第一動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座和第二動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝座之間；所述的聲學(xué)負(fù)載變化管中，內(nèi)管伸入外管，外管端部與后連接法蘭之間的距離為L(zhǎng)'，L'的取值范圍為0 2000毫米，所述的外管端部的內(nèi)壁上設(shè)有外管限位卡環(huán)，外管限位卡環(huán)至外管頂部的空間中設(shè)有外管高溫密封圈，所述的內(nèi)管端部的外壁上設(shè)有內(nèi)管限位卡環(huán)，內(nèi)管限位卡環(huán)至內(nèi)管頂部的空間中設(shè)有內(nèi)管高溫密封圈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于使消聲器與發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣參數(shù)檢測(cè)裝置，屬于汽車排氣系統(tǒng)噪聲控制技術(shù)領(lǐng)域。檢測(cè)裝置包括測(cè)量管和聲學(xué)負(fù)載變化管，測(cè)量管與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管相連，測(cè)量管的另一端組成聲學(xué)負(fù)載變化管的內(nèi)管相連。測(cè)量管上設(shè)有動(dòng)態(tài)壓力傳感器、靜壓傳感器和熱電偶的安裝座。聲學(xué)負(fù)載變化管由內(nèi)管和外管組成，內(nèi)管伸入外管，內(nèi)管和外管設(shè)有限位卡環(huán)和高溫密封圈。本發(fā)明檢測(cè)裝置，能夠快速測(cè)量出發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的流體參數(shù)，如溫度、靜壓、動(dòng)態(tài)壓力、流速，以及發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的聲學(xué)參數(shù)，如源阻抗與源強(qiáng)度參數(shù)等，為汽車排氣消聲系統(tǒng)的仿真及匹配設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
文檔編號(hào)F01N11/00GK102518497SQ201110428558
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者劉海濤, 趙林風(fēng), 連小珉, 鄭四發(fā) 申請(qǐng)人:清華大學(xué)