本申請涉及包括具有空氣脈動阻尼的進口面板的增壓器。

背景技術(shù)：

空氣脈動是比如為增壓器的發(fā)動機進氣口系統(tǒng)空氣運動裝置的主要噪聲源。比如為亥姆霍茲共振器的反作用聲學(xué)元件已被用于車輛進氣系統(tǒng)以阻尼低頻窄帶噪聲。但是，由于反作用聲學(xué)元件的尺寸可能較大，需要相當(dāng)大的容積，因此反作用聲學(xué)元件在車輛進氣系統(tǒng)中具有受限的應(yīng)用。可以利用類似泡沫或玻璃纖維的耗散元件，然而，其僅對于高頻噪聲是有效的。泡沫和玻璃纖維還由于其除降低性能之外還可能污染氣流、潛在破壞增壓器或發(fā)動機而被取消。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本文中公開的裝置克服了上述缺點并且通過利用作為進口面板的一部分的穿孔材料向增壓器提供噪聲阻尼來改進現(xiàn)有技術(shù)。

一種用于增壓器的進口面板，包括第一部分，第一部分包括穿孔材料、微穿孔材料和網(wǎng)格層之一。進口面板還包括第二部分，第二部分包括凹座和軸線。通過側(cè)壁和后壁部分地界定凹座。第一部分沿軸向方向從后壁偏移。側(cè)壁具有沿軸向方向遠離后壁一定距離定位的邊緣。

增壓器包括具有孔的殼體、至少兩個轉(zhuǎn)子、徑向出口、軸向進口和與進口相鄰的進口面板，轉(zhuǎn)子各自定位在孔中。進口面板包括第一部分，第一部分包括穿孔材料、微穿孔材料和網(wǎng)格層之一。第二部分包括凹座和軸線，其中，凹座部分地通過側(cè)壁和后壁界定。第一部分沿軸向方向從后壁偏移。側(cè)壁具有沿軸向方向遠離后壁一定距離定位的邊緣。

增壓器組件包括殼體。殼體包括進口平面和位于進口平面中的進口、出口平面和位于出口平面中的出口、連接至進口的至少兩個轉(zhuǎn)子孔、定位在至少兩個轉(zhuǎn)子孔中的至少兩個轉(zhuǎn)子以及位于進口之上的開口。進口面板組件包括第一部分，第一部分包括聯(lián)結(jié)開口的穿孔材料、微穿孔材料和網(wǎng)格層之一。進口面板聯(lián)結(jié)穿孔材料以相對于殼體緊固穿孔材料。

另外的目的和優(yōu)勢將在隨后的說明書中部分地闡述，并且部分在說明書中是明顯的，或者可以通過本公開的實踐獲知。還將通過隨附權(quán)利要求書中特別地指出的元件和組合實現(xiàn)和獲得這些目的和優(yōu)勢。

附圖說明

圖1是沒有穿孔面板的進口面板的視圖。

圖2是具有穿孔面板的進口面板的視圖。

圖3是具有穿孔面板和多孔材料的進口面板的視圖。

圖4是具有網(wǎng)格面板和多孔材料的進口面板的視圖。

圖5是具有進口面板的增壓器殼體在殼體的外側(cè)看的透視圖。

圖6是具有進口面板的增壓器殼體的朝向穿過殼體的孔的進口面板看的透視圖。

圖6是沒有進口面板的增壓器殼體的透視圖。

圖8是沒有進口面板的增壓器殼體的從徑向出口側(cè)向殼體內(nèi)看的視圖。

圖9是沒有進口面板的增壓器殼體的朝向軸向側(cè)進口向殼體內(nèi)看的視圖。

圖10是向軸向側(cè)進口內(nèi)看的增壓器殼體的視圖。

圖11a-11c示出可替代進口面板組件和增壓器殼體。

圖12是可替代進口面板組件的橫截面。

圖13是可替代進口面板組件的橫截面。

具體實施方式

現(xiàn)在將對附圖中示出的示例進行詳細參照。如果可能，相同的附圖標(biāo)記被用于在整個附圖中指代相同或類似的零件。比如為“左”和“右”的方向稱謂是為了便于對附圖的參考。

圖1是沒有穿孔面板的進口面板的視圖。進口面板1具有由側(cè)壁3包圍的凹座2。側(cè)壁3具有邊緣4。在邊緣4與后壁5之間是臺階6。凹座2的深度和尺寸可被選擇成阻尼特定頻率。圖1中的示例示出進口面板1的第二部分7。在圖1中，第二部分7是不具有穿孔材料或多孔材料的進口面板1。如圖2和圖3所示，穿孔材料(例如第一部分8)、多孔材料(例如多孔材料9)或者穿孔材料和多孔材料兩者可以附連至第二部分7以形成具有阻尼噪聲的額外性能的進口面板。

圖2是具有第一部分8的進口面板的視圖。第一部分8是包括孔隙度的層。第一部分的層可以是穿孔面板、微穿孔面板、網(wǎng)格層或抑制噪聲的其他材料。第一部分8的材料和穿孔的尺寸可被選擇成阻尼特定頻率?？紫抖瓤杀贿x擇成影響穿過進口面板的氣流。此外，第一部分8的位置可被選擇成阻尼噪聲。例如，第一部分8可以設(shè)置在臺階6上或第二部分7的側(cè)壁3上。圖2的進口面板1具有軸線a。第一部分8的位置可以基于其在沿著軸線a的軸向方向上與后壁5的距離進行選擇。阻尼特定頻率的能力隨著第一部分8運動遠離或靠近后壁5而改變。臺階6可以設(shè)置在選擇深度處，使得第一部分8抵接臺階6。后壁5可以平行于第一部分8并且定位在垂直于軸線a的平面b中。

第一部分8可以具有各種直徑和尺寸的圓形或其他形狀的穿孔，比如狹縫、鋸齒狀、正方形或矩形。微穿孔面板的尺寸和穿孔大小可被選擇，并且利用以下等式(1)–(3)預(yù)測傳送阻抗。

等式1可被用于計算傳送阻抗，其中，ztr是傳送阻抗。

在等式(1)中，變量和常數(shù)定義如下：

d＝孔隙直徑

t＝面板厚度(例如第一部分8沿著軸線a的厚度)

d＝背腔的深度

η＝動態(tài)粘度

σ＝孔隙度

c＝音速

ρ＝空氣密度

ω＝角頻率

δp＝壓力差

等式2可被用于計算β，如下：

等式3可被用于利用背部空間計算傳送阻抗(z)。等式3限定如下：

z＝具有背部空間的傳送阻抗

j是虛數(shù)單位，其中j²＝-1

cot＝余切。

等式4可被用于計算αn—正常吸聲系數(shù)，其中，rn和xn是總阻抗的實部和虛部。

d，上述等式中的背腔的深度在圖2中示出為d1。上述等式中的面板厚度t在圖2中示出為d2。d1是沿著軸線a從后壁5至表面最接近后壁5的第一部分8的距離。d2是沿著第一部分8的厚度的軸線a的距離。d3是沿著軸線a從邊緣4至表面最接近邊緣的第一部分8的距離。dt是距離d1、d2和d3的總合。邊緣4定位在側(cè)壁3的在沿著軸線a的方向上遠離后壁5的端部處。因此，進口面板1的邊緣4是沿著軸線a測量的距離后壁5的表面的總距離dt。

圖3是具有穿孔面板(第一部分308)和多孔材料9的進口面板301的視圖。多孔材料9的尺寸、位置和材料可被選擇成阻尼特定頻率。如同第一部分8在圖2中的定位，多孔材料9的位置影響進口面板301阻尼特定頻率的能力。多孔材料9可以抵接第一部分308和后壁305兩者，或者多孔材料9可以既不抵接第一部分308也不抵接后壁305。其可被設(shè)置在第一部分308與后壁305之間，以使其既不抵接后壁305也不抵接第一部分308。其還可以僅抵接第一部分308或僅抵接后壁305。即，多孔材料9和穿孔面板308可以間隔開以在凹座2中提供空隙。

在圖3中，d1是沿著軸線a從后壁305至表面最接近后壁305的第一部分308的距離。d2是第一部分308的沿著軸線a的距離，或第一部分308的厚度。dt是距離d1和d2的總合。凹座2沿著軸線a從邊緣304延伸總距離dt至后壁305的表面。由于第一部分308包括用于安裝比如為鉚釘或螺釘?shù)难b置的導(dǎo)向孔，因此不需要分隔件510。

如圖2所示，后壁5與第一部分8之間的部分對于沿著軸線a的距離d1可以是中空的。低壓空氣通過第一部分8被傳送至高壓區(qū)域。大部分空氣穿過區(qū)域d3中的中空凹座并且產(chǎn)生非常高水平的湍流。通過穿孔面板進入第一部分8的空氣的湍流級在區(qū)域d1中的中空部分中減小?；蛘?，如圖3所示，多孔材料9填充空間，使得多孔材料的厚度沿著軸線a為d1。具有減小湍流強度的空氣反射回第一部分8并且阻尼總湍流強度。

在圖2中，后壁5位于垂直于軸線a的平面b中。后壁5與邊緣4之間的界面30可以是圓的，如圖所示，或者界面可以是方形。穿孔面板(第一部分8)沿著軸線a延伸距離d2。為了有利于湍流或調(diào)諧氣流，進口面板1的凹座2可以包括邊緣4與第一部分8之間的第三距離d3。凹座2對于第三距離d3可以是空的，凹座2的邊緣32-36以及相應(yīng)的鏡像邊緣沿著軸線c的曲率在第一部分8之前調(diào)諧氣流。凹座2的總距離dt可以基于應(yīng)用進行選擇，所產(chǎn)生的第一距離、第二距離和第三距離也選擇成調(diào)諧氣流。因此，d3可以大于、小于或等于d2或d1。d2可以大于、小于或等于d3或d1。以及d1可以大于、小于或等于d3或d2。如圖3所示，可以省略第三距離d3。邊緣4包括調(diào)諧凹座2中的氣流的彎曲邊緣。彎曲邊緣關(guān)于中心軸線c成鏡像。圖2中所示的分隔物10可被用于相對于邊緣4或相對于后壁5間隔第一部分8。間隔件還可被用于間隔多孔材料9。當(dāng)間隔件包括螺紋時，螺釘可被用于將第一部分8緊固在凹座2中。一個或多個臺階6可被用于定向多孔材料9，第一部分8可以抵接臺階6。間隔件10則可被用于靠著臺階6緊固第一部分8。

圖4示出圖3的可替代方案，其中第一部分是網(wǎng)格面板309，而非穿孔面板。網(wǎng)格面板309將多孔材料9保持在進口面板301中。

圖5示出進口面板51在殼體60的進口61側(cè)附接到增壓器的殼體60的布置?？諝饬鬟^殼體的進口61以及排出殼體的出口62。進口面板51中的空腔引起回流，回流促進在增壓器中從低壓向高壓的平滑過渡。具有回流的增壓器比沒有回流的增壓器產(chǎn)生更少噪聲。然而，即使具有回流，增壓器也可以產(chǎn)生高空氣脈動噪聲?；亓魇沁@種脈動的原因。進口面板51可以通過對聲波運動提供阻抗來抑制噪聲。

圖6示出與圖5相同的布置，但是從朝向殼體的進口61側(cè)觀察孔64的視角。在該視圖中未示出轉(zhuǎn)子。在殼體60的進口61側(cè)上能夠看到第一部分58，穿孔面板。在回流加壓期間，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時空氣從出口62向回朝向第一部分58泄漏。第一部分58可以阻尼由回流加壓所引起的噪聲。

圖5和圖6中示出的示例可以使用圖1-4中所示的進口面板中的任一個。此外，圖4和圖5中的示例可以使用本文中說明的任何布置以阻尼特定頻率。凹座深度、進口面板的外形、多孔材料選擇、多孔材料尺寸、穿孔材料選擇、穿孔材料尺寸、回流端口以及其他方面尤其可被修改以阻尼某些頻率以及配合增壓器殼體。示例性外形，比如圖1-4的弧形面板、圖5和圖6的準(zhǔn)三角不規(guī)則六邊形以及圖7和圖10的蘑菇形狀，是示例性外形，可預(yù)期其他形狀。

如上所述的布置中的任一者也可被組裝，使得安裝插入件(例如墊圈、襯套板、間隔件)設(shè)置在進口面板與殼體之間。此外，雖然以上布置示出能夠與增壓器殼體分離并且然后被緊固至增壓器殼體以形成單個單元的進口面板，進口面板可以是殼體的整數(shù)部分，因此不需要緊固件。在該布置中，進口面板可以以與增壓器殼體相同的方式以及同時形成，例如，機械加工、澆鑄、利用三維打印機打印或上述全部方式的組合。在使用時多孔材料和穿孔材料中的一者或兩者可以安裝在集成的第二部分上。

圖7是沒有安裝進口面板的增壓器殼體20。其具有徑向側(cè)出口21、進口側(cè)回流端口22、用于安裝進口面板的開口24、軸向側(cè)進口25和出口側(cè)回流端口26。圖8是增壓器殼體20的從徑向側(cè)向殼體內(nèi)看的另一個視圖。殼體20具有徑向側(cè)出口21、出口側(cè)回流端口26和回流氣室27，其中，殼體20能夠接收在回流壓縮過程期間通過進口側(cè)回流端口22的湍流氣流。圖9是增壓器殼體20的朝向入口側(cè)向殼體20的轉(zhuǎn)子孔內(nèi)軸向觀察的另一個視圖，其包括進口側(cè)回流端口22、轉(zhuǎn)子安裝孔28和軸向側(cè)進口25。

圖7-9能夠阻尼通過軸流回流端口22、徑流回流端口26或出口21中的一個或多個的噪聲和湍流。殼體可以包括僅軸流回流端口22、僅徑流回流端口26或者如所畫出的徑流回流端口26和軸流回流端口22兩者。圖5、圖6和圖10不包括回流氣室或進口側(cè)回流端口。替代地，圖5、圖6和圖10中繪出的殼體阻尼由通過出口的空氣的回流并且進入入口側(cè)進口面板301內(nèi)的湍流和噪聲。如進一步的替代方案，圖5、圖6和圖10的殼體還可以包括徑流回流端口26。圖10是增壓器殼體的向開口24和軸向側(cè)進口25內(nèi)觀察的視圖。

在羅茨式泵中，出口端口處的回流壓縮過程引起高水平空氣脈動。為了減輕這種情況，進口側(cè)回流槽已被設(shè)計成將高壓出口空氣引入到捕集在增壓器內(nèi)部的低壓傳遞容積內(nèi)的通道。雖然這降低了寬增壓器速度工作范圍中的出口空氣脈動噪聲，但是仍保持高水平空氣脈動。進口側(cè)回流槽由于氣流泄漏而導(dǎo)致空氣動力損失。

通過增加平行于增壓器的入口側(cè)并且與進口側(cè)回流槽流體連通的進口面板，可以減小進口側(cè)回流端口中的空氣脈動。通過增加湍流消散元件，還實現(xiàn)了空氣脈動的減弱。進口面板由于在車輛進氣系統(tǒng)中的其他反作用或消散聲學(xué)元件，這是因為這種布置從其源頭解決了噪聲問題。

當(dāng)傳遞容積中的空氣遇到進口側(cè)回流槽時，產(chǎn)生氣流射流以平衡進口側(cè)回流槽處的空氣與傳遞容積中的空氣之間的壓力差。氣流射流的湍流可以通過平行于殼體的軸向入口側(cè)附接進口面板而減小。面板可以與回流槽間隔開以實現(xiàn)噪聲阻尼，同時限制不需要的空氣泄漏以及限制阻止氣流進入傳遞容積內(nèi)的程度。

湍流的小渦流可以通過在進口側(cè)回流槽附近的位置處引入多孔材料而被進一步減小。在渦流穿過多孔材料的彎曲路徑時渦流消散。

入口側(cè)回流端口22和出口側(cè)(徑流)回流端口26可以一起使用，如圖7-9所示?；蛘?，可以使用進口或出口側(cè)回流端口中的僅一個。可能省略回流氣室27，使進口面板與增壓器殼體的進口壁集成，以便抑制通過出口的回流或如果包括的話抑制通過出口側(cè)回流端口26的回流。

比如為三聚氰胺泡沫、玻璃纖維或礦物膠的多孔材料在操作壓力下以及在增壓器的加熱范圍內(nèi)易受退化。但是，微穿孔面板、穿孔面板或網(wǎng)格形式的第一部分8、308可被用于替代多孔材料或與多孔材料一起使用。微穿孔面板是具有一毫米或亞毫米孔徑的片材。微穿孔面板的一個示例是美國聲學(xué)產(chǎn)品公司的millenniummetal，其為wardprocess公司的子公司。微穿孔面板中的穿孔可以是圓形、狹縫或其他形狀的孔。

當(dāng)比如為微穿孔面板的第一部分與多孔材料一起使用時，微穿孔面板的孔徑尺寸可被定制成捕集多孔材料的分解微粒以避免污染。材料選擇還擴大以從basf：化學(xué)公司的basotect開口泡沫塑料或可比較材料、其他三聚氰胺泡沫、三聚氰胺樹脂或熱固性聚合物或dupont的nomex抗燃纖維、或者可比較材料、或玻璃纖維或礦物膠中選擇。

多孔材料和第一部分使回流壓縮過程平順。多孔材料和第一部分單獨地或組合地提供減少空腔的混響時間的有益效果，這還降低噪聲。

當(dāng)一起利用多孔材料和第一部分時，利用多孔材料阻尼高頻噪聲是有益的，同時調(diào)諧穿孔面板以阻尼最多問題頻率范圍或多孔材料未覆蓋的另一個范圍。由于微穿孔面板可以具有在當(dāng)前反作用和消散元件之間的阻尼特性，因此對于系統(tǒng)而言放大噪聲消散是良好的附加效果。

可以通過使第一部分遠離第二部分的后壁選定距離放置來實現(xiàn)對阻尼頻率的調(diào)諧。由此在凹座中產(chǎn)生背部空間。為了組合第二部分與第一部分的阻尼特性，臺階可以機械加工或澆鑄在側(cè)壁內(nèi)。微穿孔面板、穿孔面板或網(wǎng)格則能夠抵接臺階以形成背部空間。

進一步的調(diào)諧將供給進口側(cè)回流端口的回流氣室的空氣動力與衰減的頻率交易。例如，背部空間越大，頻率衰減地越低。但是，使突出部延伸到回流氣室內(nèi)影響空氣動力。并且，提供的背部空間越小，頻率衰減越高。

如圖2所示，間隔件10還可以與突出部中的臺階6一起使用或者作為臺階6的替代方案。間隔件10可被插入以抵接邊緣4，微穿孔面板(第一部分8)可以抵接間隔件10?？商娲?，微穿孔面板可以抵接臺階6，間隔件10可被用于將微穿孔面板緊固就位。

在第一部分材料之中的權(quán)衡包括穿孔面板或網(wǎng)格面板具有比微穿孔面板更大的孔隙度。由于這些可替代方案的更大的孔隙度或開口空間，這些可替代方案能夠?qū)τ诙嗫撞牧蠄?zhí)行保持功能。或者，由于更大的孔隙度，這些可替代方案能夠在不減小第一部分與后壁之間的凹座空間的情況下減小氣動湍流。由此，孔徑大小可以從1毫米的分?jǐn)?shù)到幾個毫米以及多于幾個毫米的范圍內(nèi)變化。

參考圖11a-11c，可替代增壓器殼體30包括出口620和進口610。有時，可能不包括徑向回流端口或軸向回流端口，如關(guān)于圖7-9所示和所述的。即使沒有這些回流端口，空氣仍然能夠在殼體中回流?？諝饪梢酝ㄟ^出口620泄漏并且朝向進口向下泄漏回轉(zhuǎn)子。通過在進口610上設(shè)置開口240，能夠擴散朝向進口向下泄漏回轉(zhuǎn)子的空氣。也能夠阻尼由轉(zhuǎn)子從進口到出口掃過的空氣。

進口面板組件500附裝到殼體30的進口平面。圖11b是沿著圖11a的線e-e的截面視圖。第一部分可以是抵接開口240的穿孔材料580，比如穿孔面板或微穿孔面板。開口沿著進口面板軸線f-f延伸一定距離以阻尼nvh。進口面板510螺栓連接或者以其他方式緊固至殼體30以將穿孔材料580緊固至殼體30。進口面板510包括用于增進nvh阻尼特性的背部空間。如上所述，進口面板510的后表面與材料580之間的背部空間可以具有選定量的多孔材料509以進一步阻尼nvh。進口面板510可以聯(lián)接至包圍開口240的頸部242。頸部242的長度可被調(diào)整成調(diào)諧阻尼。

雖然進口面板510可以對著殼體與穿孔材料580堆疊，可能與頸部242一起利用間隔件1011或可以替代頸部242，以便延長開口240與穿孔材料的穿孔581之間的共振空間。此外或可替代地可以利用間隔件1010以延長面板510與穿孔材料580之間的背部空間。間隔件1011和1010可以可替代為墊圈或密封材料。

如圖12所示，進一步地可能通過改變進口面板510間隔件1010中的一者或兩者的內(nèi)緣來延長背部空間。這可以例如通過形成臺階516來實現(xiàn)。共振腔則存在于進口面板510中?；蛘撸鐖D13所示，臺階516可被用于提供在沿著進口面板軸線f的位置處用于支撐多孔材料509的限制表面。

如圖12和圖13所示，進口面板510包括邊緣514以抵接穿孔材料580。穿孔材料包括阻尼空氣中的nvh的穿孔581，所述空氣從增壓器的內(nèi)部穿過開口240并且從后壁515反射。至少通過后壁515和側(cè)壁513形成凹座。臺階515可以位于側(cè)壁513與邊緣514之間。與在前的示例不同，穿孔材料未凹入進口面板內(nèi)。替代地，穿孔材料包括承墊582。承墊允許孔用于接收螺紋螺釘或用于將進口面板和穿孔材料聯(lián)結(jié)至殼體30的其他聯(lián)接器，優(yōu)選地通過具有聯(lián)結(jié)在頸部242中的聯(lián)接器。承墊582還允許提供覆蓋轉(zhuǎn)子安裝孔630的密封區(qū)域。這允許在進口610以上和開口240以下安裝和操作轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子軸可以延伸到頸部242內(nèi)，承墊582密封轉(zhuǎn)子安裝孔630以防空氣的泄漏。當(dāng)使用間隔件1010或1011時，間隔件可以是墊圈或可以包括密封層或涂層以幫助密封功能。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮本文中公開的示例的說明和實踐時將理解其他實施方式。說明書旨在僅視為示例性的。