阅读说明：本技术 一种排气系统声品质调节装置与方法 (Sound quality adjusting device and method for exhaust system ) 是由 黄兴来 黄元章 覃炜 曾志新 王本超 钟广桦 于 2019-03-22 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种排气系统声品质调节装置,包括设于排气尾管上且内部包括共振腔的发声壳体、连通所述发声壳体和所述排气尾管的连接管、于所述连接管内上下运动的调频器、以及设于所述发声壳体上远离所述排气尾管的一端以带动所述发声壳体振动的振动装置,所述振动装置包括可带动所述共振腔振动的振动膜和控制所述振动膜振动的第一控制器,所述振动膜固接于所述发声壳体的周向内壁。本发明还涉及一种排气系统声品质调节装置方法,用于解决燃油车排气噪音随发动机转速上升时声压突然下降、不够悦耳等问题,改善排气系统声品质,为整车提供较好的排气声音。(The invention provides an exhaust system sound quality adjusting device which comprises a sounding shell, a connecting pipe, a frequency modulator and a vibrating device, wherein the sounding shell is arranged on an exhaust tail pipe, the sounding shell comprises a resonant cavity, the connecting pipe is communicated with the sounding shell and the exhaust tail pipe, the frequency modulator moves up and down in the connecting pipe, the vibrating device is arranged at one end, far away from the exhaust tail pipe, of the sounding shell and is used for driving the sounding shell to vibrate, the vibrating device comprises a vibrating membrane and a first controller, the vibrating membrane can drive the resonant cavity to vibrate, the first controller is used for controlling the vibrating membrane to vibrate, and the vibrating membrane is fixedly connected to the circumferential inner wall of. The invention also relates to a sound quality adjusting device and method for the exhaust system, which are used for solving the problems that the sound pressure suddenly drops and is not pleasant enough when the exhaust noise of the fuel vehicle rises along with the rotating speed of the engine, improving the sound quality of the exhaust system and providing better exhaust sound for the whole vehicle.)

一种排气系统声品质调节装置与方法

技术领域

本发明涉及一种车辆车身领域，尤其涉及一种排气系统声品质调节装置与方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对整车的要求从最初的代步工具变成舒适的家庭必需品，因此现在除了对车型的动力性要求较为严格外，对整车的声音品质要求也提高了，因此优化整车在行驶、加速过程中的噪音尤为重要。而排气系统作为汽车的重要组成部分，其在排出废气的同时也将燃烧噪音带到车辆尾部，从而会在车辆尾部产生声压级很高的阶次噪音和摩擦噪音，噪音传递到乘员舱，极有可能激励乘员舱的声腔模态导致乘员舱声腔共振，严重影响整车NVH。

目前大部分车型上没有布设排气系统声品质调节装置，即使一些车型上装有电磁阀门，但其以降低背压、流噪为主，并不能补偿某些转速下的声音缺失；还有一些车型使用前端排气脉动作为激励，利用共振腔共振补偿排气声音，但是该种声品质补偿装置只能补偿摸个转速或者频率下的声音，不能随转速或者频率的变化而改变以补偿不同频率的声音、更不能调节声音的幅值，使得声品质调节比较局限。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能够改善整车噪音品质的排气系统声品质调节装置与方法。

本发明提供了一种排气系统声品质调节装置，包括设于排气尾管上且内部包括共振腔的发声壳体、连通所述发声壳体和所述排气尾管的连接管、于所述连接管内上下运动的调频器、以及设于所述发声壳体上远离所述排气尾管的一端以带动所述发声壳体振动的振动装置，所述振动装置包括可带动所述共振腔振动的振动膜和控制所述振动膜振动的第一控制器，所述振动膜固接于所述发声壳体的周向内壁。

进一步地，所述发声壳体包括第一壳体和装配于所述第一壳体以形成所述共振腔的第二壳体，所述第一壳体上设有第一通孔，所述连接管的一端固接所述第一通孔，另一端固接所述排气尾管；所述振动膜固定于所述第二壳体内。

进一步地，所述第一壳体上还设有第二通孔，所述调频器包括空心管的第一***管、实心管的第二***管以及于同一水平面上连接所述第一***管与第二***管的连接基板；所述排气系统声品质调节装置还包括控制所述调频器上下运动的第二控制器，所述第二控制器上设有对应第一通孔的第三通孔和对应第二通孔的第四通孔，穿过所述第一通孔的所述第一***管穿过所述第三通孔并***所述连接管，穿过所述第二通孔的所述第二***管穿过所述第四通孔，所述第二控制器固接于所述第一壳体。

进一步地，所述第一***管的长度小于等于所述第一通孔到所述连接管的最大长度，且所述第一***管的直径大于所述第二***管的直径。

进一步地，所述第二***管与所述第二通孔之间还装配有密封垫。

进一步地，所述第二控制器为能根据ECU传输的与转速下的噪音频率和振动幅值对应的频率控制信号、控制所述调频器上下运动改变所述共振腔的共振频率的电磁机械装置或液力控制系统。

进一步地，所述第二壳体包括固接于所述第一壳体的开口端和与所述开口端相对的密封端，所述密封端的端面设有第五通孔，所述第一控制器包括基座和由所述基座的中心向外延伸而成的连接跟，所述连接跟穿过所述第五通孔且末端固接于所述振动膜。

进一步地，所述第一控制器为能根据ECU传输的与转速下的噪音频率和振动幅值对应的频率控制信号、控制第一控制器的连接跟在所述第五通孔内往复运动的振动激励控制器。

进一步地，所述第二壳体为圆筒状结构，所述第一壳体为固接于所述第二壳体的开口端周向外表面的端盖。

本发明还提供了一种排气系统声品质调节方法，包括利用排气系统声品质调节装置调节排气尾管的声品质的方法：

ECU根据转速下的噪音频率和幅值判断排气尾管不需要声音补偿时，发声壳体与连接管形成***，ECU向第二控制器传输消声频率控制命令，第二控制器根据ECU传输的消声频率控制信号控制调频器上下移动，改变第一***管在连接管内的长度，调节共振腔的消声频率；

ECU根据转速下的噪音频率和幅值判断排气尾管需要声音补偿时，将与声音补偿对应的目标频率和目标幅值控制信号向第一控制器和第二控制器传输，第一控制器根据ECU传输的该控制信号振动，带动振动膜振动，激励共振腔以第一振动频率振动，第二控制器根据该控制信号控制调频器在连接管内上下运动，将共振腔的振动频率调节至第一振动频率，共振腔共振并发声，声音通过连接管传递至排气尾管，完成对排气尾管的声音补偿。

综上，本发明通过将内部包括共振腔的发声壳体经连接管连接到排气尾管，且在发声壳体上靠近排气尾管的一端布设可上下移动以调节共振腔振动频率的调频器，另一端布设可带动共振腔振动的振动膜，实现补偿声音和消声的功能，解决燃油车排气噪音随发动机转速上升时声压突然下降、不悦耳等问题，改善排气系统声品质。。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明排气系统声品质调节装置与方法的一具体实施例的结构示意图；

图2为沿图1中A－A的截面示意图；

图3为沿图1中B－B的截面示意图；

图4为图3中区域I的放大结构示意图；

图5为图1中发声壳体的第一壳体的结构示意图；

图6为图1中发声壳体的第二壳体的结构示意图；

图7为图6的另一视角结构示意图；

图8为图1中连接管的结构示意图；

图9为图1中调频器的结构示意图；

图10为图1中控制调频器上下运动的第二控制器的结构示意图；

图11为图1中安装于第二***管与第二通孔之间的密封垫的结构示意图；

图12为图1中控制振动膜振动的第一控制器的结构示意图；

图13为图1中振动膜的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明详细说明如下。

如图1￣图13所示，本发明提供了一种排气系统声品质调节装置，包括设于排气尾管20上且内部包括共振腔100的发声壳体10、连通发声壳体10和排气尾管20的连接管30、于连接管30内上下运动的调频器40、以及设于发声壳体10上远离排气尾管20的一端以带动发声壳体10振动的振动装置50。

参考图1￣图3，本发明通过在连接管30内上下运动的调频器40，改变调频器在连接管30内的长度，从而使得共振腔100振动频率连续变化，增大声品质调节装置的工作频率范围。

同时，振动装置50包括可带动共振腔100振动的振动膜51和控制振动膜51振动的第一控制器52，且振动膜51固接于发声壳体10的周向内壁，在第一控制器52控制振动膜51振动时，带动共振腔100(声腔)的振动，控制精确，相应及时，以实现对排气尾管20的声音补偿或消声的目的；本发明提供的一优选实施例中，振动膜51为中心下凹的圆形膜片，材质耐久，使共振腔100的振动易被第一控制器52激励。

一并参考图4￣图7，本发明中发声壳体10包括第一壳体11和装配于第一壳体11以共同形成上述共振腔100的第二壳体12。

具体地，第一壳体11上设有第一通孔111和第二通孔112。

再次参考图1和图8，连接管30的一端固接第一通孔111，另一端固接排气尾管20；本发明提供的一优选实施例中，连接管30的两端分别焊接于第一通孔111和排气尾管20，且连接管30的末端与第一壳体11的内表面(第一通孔111上位于第一壳体11内的端面)平齐，使第一壳体11通过连接管30固接于排气尾管20，便于在发声壳体10发声时，声音经连接管30传递至排气尾管20。

如图9所示，本发明中，调频器40包括空心管的第一***管41、实心管的第二***管43、以及于同一水平面上连接第一***管41与第二***管43的连接基板42，第一***管41与第二***管43同步上下运动，保证调频器40(第一***管41和第二***管43)在共振腔100内的垂向高度始终一致，保证共振腔100响应的准确性和及时性。

对应地，如图10所示，排气系统声品质调节装置还包括控制调频器40上下运动的第二控制器60，第二控制器60上设有对应第一通孔111的第三通孔61和对应第二通孔112的第四通孔62。

将穿过第一通孔111的第一***管41穿过第三通孔61，并***连接管30，将穿过第二通孔112的第二***管43穿过第四通孔62，第二控制器60固接于第一壳体11的末端外表面，且第一***管41的长度小于等于第一通孔111到连接管30的最大长度，且第一***管41的直径大于第二***管43的直径，以保障第一***管41在第一通孔111、第三通孔61及连接管30形成的调节孔内上下运动，实现第一***管41在该调节孔内的长度不同时，共振腔100具有不同的振动频率，同时保证对共振腔的共振频率调节的灵敏性和准确性。

再次参考图9，本发明提供的一优选实施例中，第一***管41与第二***管43垂直连接于连接基板42的两端；同时，第二控制器60为能根据ECU传输的与转速下的噪音频率和振动幅值对应的频率控制信号、控制调频器40上下运动以改变第一***管41在连接管30内的长度、最终实现调节共振腔100的共振频率的电磁机械装置或液力控制系统，可以理解，调频器40在第二控制器60的控制下上下运动，通过其长度变化的方式改变共振腔100的频率，调节共振腔100的振动频率。

如图11所示，本发明中，第二***管43与第二通孔112之间还装配有保障共振腔100密封性的密封垫70，且密封垫70为耐久性较优的钢丝绒石墨垫，保证了共振腔100共振的效果。

再次参考图6、图7、图12和图13，本发明中第二壳体12包括固接于第一壳体11的开口端12a和与该开口端12a相对的密封端12b，密封端12b的端面上设有第五通孔113，且振动膜51固接于第二壳体12上靠近第五通孔113(或者密封端12b)的周向内壁(重点参考图2和图3)；与之对应地，第一控制器52包括基座52a和连接跟52b(重点参考图12)。

将连接跟52b穿过第五通孔113且末端固接于振动膜51(重点参考图1、图2、图3和图12)，使得第一控制器52的连接跟52b在第五通孔113内往复运动时带动振动膜51振动，进而带动共振腔100的振动。

本发明提供的一优选实施例中，第一壳体11为端盖，其包括设有第一通孔111和第二通孔112的圆形插板、及于圆形插板的周向朝第二壳体12的方向延伸而成的翻边，也即是插板相对于翻边形成凹槽，同时第二壳体12为圆筒状结构，将圆筒状的第二壳体12的开口端12a***凹槽，第一壳体11的翻边固接(焊接)于第二壳体12的开口端12a的周向外表面。

本发明提供的一优选实施例中，第一控制器52为能根据ECU传输的与转速下的噪音频率和振动幅值对应的频率控制信号、控制连接跟52b在第五通孔113内做往复运动的振动激励控制器，可以理解，ECU能接收并分析以获取与转速下的噪音频率和振动幅值相对应的频率控制信号并向第一控制器52传输，第一控制器52根据ECU传输的频率控制信号控制连接跟52b在第五通孔113内做往复运动，由于连接跟52b的末端固接于振动膜51，故能带动振动膜51及共振腔100的振动。

本发明提供的排气系统声品质调节装置的输出声压幅值可调，其可根据转速、噪音频率的变化适时调节需要补偿的声音频率、幅值，更好地补偿各转速和噪音频率下的噪声，大大提升了排气系统声品质调节装置的工作频率范围；而且其不但可以补偿声音，还具备消声功能，以在不需要补偿声音时，排气系统声品质调节装置可调节共振腔100(声腔)模态、不通过第一控制器52及振动膜51对振动腔施加振动激励而使之变为***，降低特定频率的噪声。

本发明还提供了一种排气系统声品质调节方法，其包括利用排气系统声品质调节装置调节排气尾管20的声品质的方法：

ECU根据转速下的噪音频率和幅值分析判断排气尾管20不需要声音补偿时，发声壳体10与连接管30形成***，ECU向第二控制器60传输消声频率控制命令，第二控制器60根据ECU传输的消声频率控制信号控制调频器40上下移动，改变第一***管41在连接管30内的长度，调节共振腔100的消声频率；

ECU根据转速下的噪音频率和幅值分析判断在排气尾管20需要声音补偿时，获取与声音补偿对应的目标频率和目标幅值控制信号，并向第一控制器52和第二控制器60传输；第一控制器52的连接跟52b根据ECU传输的目标频率和目标幅值控制信号振动，带动振动膜51振动，并带动共振腔100以第一振动频率振动；第二控制器60根据目标频率和目标幅值控制信号控制调频器40在连接管30内上下运动，调节共振腔100的振动频率至第一振动频率，此时共振腔100共振，发声壳体10发声并通过连接管30传递至排气尾管20，完成对排气尾管20的声音补偿，达到所期望的声音表现效果。

本发明提供的排气系统声品质调节装置与方法，用于解决燃油车排气噪音随发动机转速上升时声压突然下降、不够悦耳等问题，改善排气系统声品质，为整车提供较好的排气声音。

综上所述，本发明通过将内部包括共振腔的发声壳体经连接管连接到排气尾管，且在发声壳体上靠近排气尾管的一端布设可上下移动以调节共振腔振动频率的调频器，另一端布设可带动共振腔振动的振动膜，从而实现补偿声音和消声的功能。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。