專利名稱：進氣聲產生裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內燃機的進氣聲產生裝置。
背景技術：
日本專利局于2007年公布的JP2007-170228A公開了一種包括 進氣聲產生裝置的內燃機，其中該進氣聲產生裝置利用進氣脈動使振 動膜振動，并且利用共振管來提高所引起的進氣聲在預定頻率的聲 壓。通過這種進氣聲產生裝置，可以在車輛駕駛室內獲得強烈的進氣

發(fā)明內容
然而，在根據(jù)現(xiàn)有技術的進氣聲產生裝置中，通過把碟形的振 動膜的外緣夾在導入管與共振管之間來固定振動膜，因而振動膜不容 易振動。為了保證振動膜容易振動，振動膜可以由低彈性模量的橡膠 形成，但是使用這種橡膠振動膜作為振動體會表現(xiàn)出較差的部件強 度，因此存在使用壽命和耐用性方面的問題。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種進氣聲產生裝置，利用這種進 氣聲產生裝置可以提高振動體的耐用性并且可以提高進氣聲的聲壓。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種內燃機的進氣聲產生裝
置，該進氣聲產生裝置包括導入管，其與內燃機的進氣通道連接，
以導入進氣系統(tǒng)的進氣脈動；振動體，其具有通過進氣脈動而振動的
振動面和促進振動面振動的波紋部分，并且設置成覆蓋導入管的一
端；以及共振管，其經(jīng)由振動體與導入管連接，并且提高由振動面的 振動產生的進氣聲在預定頻帶的聲壓。
本發(fā)明的細節(jié)和其他特征將在說明書的其余部分中描述，并且 在附圖中示出。


圖1是包括根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的進氣聲產生裝置的車輛 發(fā)動機室的示意性平面圖。
圖2A和圖2B是進氣聲產生裝置的分解透視圖和縱向剖面圖。 圖3A和圖3B是示出由進氣聲產生裝置產生的進氣聲的聲壓提 高幅度的曲線圖。
圖4是示出在車輛駕駛室中的進氣聲的頻率-聲壓特性的曲線圖。
圖5A和圖5B是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的進氣聲產生裝置的縱 向剖面圖和主要部分的橫向剖面圖。
圖6A-圖6C是示出由根據(jù)第二實施例的進氣聲產生裝置產生的 進氣聲的聲壓提高幅度和頻率-聲壓特性的曲線圖。
具體實施例方式
下面參考圖1、圖2A和圖2B、圖3A和圖3B以及圖4描述本 發(fā)明的第一實施例。
圖1示出了車輛發(fā)動機室1的內部。附圖的下側與車輛的前部 相對應。
在發(fā)動機室1的內部布置有六缸內燃機2。
內燃機2包括進氣系統(tǒng)3，該進氣系統(tǒng)將從外部吸入的新鮮空氣 供應至每個氣缸。進氣系統(tǒng)3包括進氣通道30、空氣濾清器31、 節(jié)氣門32和進氣歧管33。
進氣通道30包括進氣口 34，該進氣口 34位于車輛前部，用于 吸入進氣(進入的空氣)?？諝鉃V清器31和節(jié)氣門32從上游側按順 序布置在進氣通道30中。進氣通道30的下游端與進氣歧管33連接。
空氣濾清器31由過濾元件31A分成灰塵側31B和干凈側31C。 空氣濾清器31的過濾元件31A從進氣中去除灰塵和污物。
節(jié)氣門32通過改變進氣通道面積來調節(jié)流經(jīng)進氣通道30的進進氣歧管33包括多個支管33A。支管33A分別與內燃機2的氣 缸相通。在穿過節(jié)氣門32之后，進氣通過進氣歧管33分配到內燃機 2的每個氣缸。
在上述進氣系統(tǒng)3中，通過設置在內燃機2中的活塞和進氣閥 的往復運動產生進氣脈動。為了利用進氣脈動產生進氣聲，在進氣通 道30的位于空氣濾清器31與節(jié)氣門32之間的部分中設置進氣聲產 生裝置40。
進氣聲產生裝置40通過利用進氣脈動作為激勵源使振動體50 振動來產生進氣聲，然后將產生的進氣聲傳至車輛駕駛室內部。
參考圖2A，進氣聲產生裝置40包括振動體50，其利用進氣 脈動產生振動；導入管41，其用于導入進氣通道30中的進氣脈動； 以及共振管42，其用于提高進氣聲在預定頻帶的聲壓。
參考圖2B，在進氣聲產生裝置40中，導入管41與共振管42 連接，使得振動體50的凸緣部分51夾在導入管41與共振管42之間。
導入管41的一端側與進氣通道30的位于空氣濾清器31與節(jié)氣 門32之間的部分連接，導入管41的另一端側與共振管42的上游側 連接。導入管41的該另一端側形成有凸緣41A。導入管41的該另一 端側形成有插入振動體50內部的插入管41B。插入管41B的內徑設 定為小于導入管41的內徑。
振動體50固定在導入管41的端部以便覆蓋插入管41B,并且 該振動體容納在共振管42的內部。振動體50由聚酯型熱塑性彈性體 (TPEE)形成，其中該聚酯型熱塑性彈性體是一種樹脂，其表現(xiàn)出 類似橡膠的特性，但具有比橡膠更大的部件強度。振動體50呈一端 封閉的圓筒形狀，或者換句話說，振動體呈杯子形狀。振動體50包 括凸緣部分51、振動面52和波紋部分53。
碟形凸緣部分51形成在振動體50的開口端側。夾在導入管41 與共振管42之間的凸緣部分51還焊接在導入管41和共振管42上。
振動面52形成為振動體50的封閉端表面。振動面52利用進氣 脈動作為激勵源產生振動。
波紋部分53形成在振動體50的圓筒側面。形成波紋部分53使得振動面52可以容易地沿著附圖的左右方向振動。
在進氣聲產生裝置40中，通過引入導入管41的進氣脈動的壓 力變化使振動體50的振動面52振動，并且通過該振動在共振管42 內產生作為聲波的進氣聲。
共振管42通過所謂的氣柱共振來提高進氣聲在預定頻帶的聲 壓。通向外部的開口部分42A設置在共振管42的下游側。從開口部 分42A放出增強的進氣聲。為了保證在車輛駕駛室中可以容易地聽 到進氣聲，開口部分42A布置在發(fā)動機室1的不太可能出現(xiàn)聲音隔 絕的位置。通過調節(jié)共振管42的軸向長度和內徑，可以提高進氣聲 在目標頻帶的聲壓。
應當注意，在本實施例中，共振管42的軸向長度和內徑設定成 使進氣聲在高頻率側的聲壓得到提高。
在包括進氣聲產生裝置40的車輛中，通過振動體50利用進氣 脈動產生進氣聲，并且通過共振管42提髙進氣聲在預定頻帶的聲壓， 從而可以在車輛駕駛室內獲得強烈的進氣聲。
順便提及，通過優(yōu)化插入管41B插入進氣聲產生裝置40的振動 體50中的插入管長度Ll和插入管內徑Dl，可以最大程度地提高進 氣聲產生時的聲壓。當在通過這種方式提高進氣聲產生時的聲壓之 后，利用共振管42提高預定頻帶的聲壓時，在車輛駕駛室中可以更 容易地聽到進氣聲。
因此，在進氣聲產生裝置40中，根據(jù)(1)基于插入管長度L1 除以振動體長度L2所得到的長度比RL的聲壓特性；以及(2)基于 插入管內徑Dl除以振動體內徑D2所得到的內徑比RD的聲壓特性對 插入管41B的形狀進行優(yōu)化，以便可以最大程度地提高進氣聲產生 時的聲壓。
如圖2B所示，插入管長度Ll是指插入管41B的從振動體50 的開口端插入振動體50中的長度，振動體長度L2是指振動體50的 從開口端到振動面52的長度。此外，插入管內徑D1是指插入管41B 的直徑，振動體內徑D2是指振動體50的呈圓筒形部分的直徑。
下面參考圖3A和圖3B描述基于長度比RL的聲壓提高幅度和基于內徑比RD的聲壓提髙幅度。
(1) 基于長度比RL的進氣聲的聲壓提髙
參考圖3A，在長度比Rt超過預定值Ru)的點之前，進氣聲的聲 壓提高幅度隨著長度比Rl的増加(或者換句話說，隨著插入管41B 的端部接近振動體50的振動面52)而平穩(wěn)增加。當長度比rl超過 預定值Ru)時，聲壓提高幅度變成恒定的。
來自插入管41B的進氣脈動通過振動體50徑向傳播，但是隨著 插入管41B的端部接近振動面52，來自插入管41B的進氣脈動變得 更可能撞擊在振動面52上，因而振動面52的振動增強，從而導致進 氣聲的聲壓提高幅度增加。然而，當插入管41B的端部接近振動面 52到一定程度時，大部分進氣脈動撞擊在振動面52上，因而進氣聲 的聲壓提高幅度變成恒定的。
因此，在進氣聲產生裝置40中，通過設定插入管41B的插入管 長度L1以使長度比Rr^大于預定值Ru)，可以提高進氣聲產生時的聲 壓。然而，應當注意，如果長度比&過度增加到使得插入管41B的 端部過于接近振動面52，則振動體50的振動面52會在其振動時接 觸插入管41B。因此，設定插入管41B的插入管長度Ll，以便在振 動面52不會接觸插入管41B的范圍內使長度比F^大于預定值Rlo。
(2) 基于內徑比RD的進氣聲的聲壓提髙
參考圖3B，當內徑比RD處于預定值Rw與預定值RD。之間時， 進氣聲的聲壓提高幅度達到最大。
在內徑比Rd低于預定信Rdo的點之前，從導入管41進入插入 管41B的進氣脈動的壓力變化的振幅隨著內徑比Rd的減小(或者換 句話說，隨著插入管41B內徑的減小)而平穩(wěn)增加。因此，振動體 50的振動面52的振動增強，導致進氣聲的聲壓提高幅度增大。當內 徑比Ro低于預定值Roo時，進氣脈動的壓力變化的振幅不再增加， 因而聲壓提高幅度變成基本恒定的。然而，當內徑比rd低于預定值 Rm時，插入管41B的內徑變得過小，因而進氣脈動不能容易地穿過 插入管41B。結果，不容易激勵振動面52，從而導致聲壓提高幅度 下降。因此，在進氣聲產生裝置40中，通過設定插入管41B的插入管 內徑Dl以使內徑比RD處于預定值Rm與預定值Rd。之向，從而可以 提高進氣聲產生時的聲壓。
根據(jù)(1)和(2)，通過設定插入管長度Ll以使長度比&等 于預定值Rla并且投定插入管內徑Dl以使內徑比Ro等于預定值 RDA，來優(yōu)化進氣聲產生裝置40的插入管41B的形狀。
下面參考圖4描述由進氣聲產生裝置40產生的進氣聲在車輛駕 駛室中的聲壓。
圖4是聲壓特性曲線圖，示出了在車輛駕駛室中六階進氣聲的 頻率與聲壓之間的關系。在進氣聲產生裝置40中，從共振管42的開 口部分42A放出根據(jù)發(fā)動機氣缸數(shù)量確定的階次的進氣聲，因此在 六缸發(fā)動機的情況下，六階進氣聲是最主要的。
圖4的實線A示出當優(yōu)化了插入管形狀時的進氣聲產生裝置40 的聲壓特性。虛線B示出作為比較例的進氣聲產生裝置的聲壓特性， 在該作為比較例的進氣聲產生裝置中沒有設置插入管，并且振動體布 置在導入管的端部。
在進氣聲產生裝置40中，共振管42設置為提高高頻進氣聲的 聲壓，并且對插入管41B的形狀進行了優(yōu)化，以提高進氣聲產生時 的聲壓。因此，與作為比較例的進氣聲產生裝置相比，在由區(qū)域C 表示的高頻側的進氣聲的聲壓明顯提高。因此，在車輛駕駛室中可以 容易地聽到具有目標預定頻率的進氣聲。
利用上述根據(jù)第一實施例的進氣聲產生裝置40，可以獲得以下 效果。
在進氣聲產生裝置40中，促進振動面52振動的波紋部分53設 置在振動體50的布置于導入管41與共振管42之間的圓筒部分側面， 因此即使振動體50由部件強度大于橡膠的樹脂形成，也不會削弱振 動面52的振動。因此，對于進氣聲產生裝置40，可以通過共振管42 來提高進氣聲在預定頻率的聲壓，而且還可以提高振動體50的耐用 性。
此外，在進氣聲產生裝置40中，插入管41B形成在導入管41的端部，因而可以提高進氣聲產生時的聲壓。結果，可以在車輛駕駛 室中獲得更強烈的進氣聲。
此外，在進氣聲產生裝置40中，相對于振動體的形狀來優(yōu)化插 入管的形狀，因而可以有效地提高進氣聲產生時的聲壓。
下面參考圖5A和圖5B以及圖6A和圖6B描述本發(fā)明的第二實 施例。
除了第二實施例的進氣聲產生裝置的共振管42的部分構造與第 一實施例的進氣聲產生裝置不同以外，根據(jù)第二實施例的進氣聲產生 裝置40具有與第一實施例的進氣聲產生裝置基本相同的構造。
當在內燃機2中發(fā)生回火時，會在進氣系統(tǒng)3內部形成極大的 壓力波，即所謂的過大脈動。當振動體50的振動面52受到這種過大 脈動時，振動體50在軸向上過度伸展，結果可能會損壞振動體50。
因此，在根據(jù)第二實施例的進氣聲產生裝置40中，如圖5A所 示，在共振管42內部形成止動件60，以限制振動體50的振動面52 的位置。
參考圖5A和圖5B，止動件60從共振管42的內周壁向共振管 42中心突出，并且形成沿著共振管42軸向延伸的板形突出件。沿著 共振管42的內周方向以相等的間隔設置四個止動件60。止動件60 的端部與振動面52相對，并且將止動件60與振動體50的振動面52 之間的間隔設為間隔d。止動件60可以與共振管42形成一體，或者 止動件60和共振管42可以分開形成。
通過在共振管42中形成止動件60，當因振動面52受到過大脈 動而使振動體50伸展時，振動面52接觸止動件60，因而振動體50 不會過度伸展。結果，可以抑制因過大脈動而引起的振動體50的損 壞。
順便提及，在進氣聲產生裝置40中，可以通過調節(jié)以下參數(shù)來 調節(jié)共振管42的共振頻率(3)止動件沿著與共振管軸向正交的方 向的剖面面積除以共振管剖面面積所得到的收縮率(drawing rate) Rs，以及(4)振動面52與止動件60之間的間隔d。在導入管41的 共振頻率附近的進氣脈動也可以被導入管41的共振作用增強，但是通過使導入管41的共振頻率接近共振管42的共振頻率，可以提高進
氣聲在預定頻帶的聲壓。
圖6A示出了基于收縮率Rs的聲壓提高幅度，圖6B示出了基于 振動面52與止動件60之間的間隔d的聲壓提高幅度。
(3) 基于收縮率Rs的進氣聲的聲壓提高
參考圖6A，通過改變止動件60的剖面面積來改變收縮率Rs， 可以改變共振管42的共振頻率，并且當收縮率Rs達到預定值Rso時， 進氣聲的聲壓提高幅度達到最大。這是因為當收縮率Rs達到預定值 Rso時，共振管42的共振頻率接近導入管41的共振頻率。此外，在 收縮率Rs超過預定值Rso的點之前，穿過止動件60的進氣聲壓力波 的壓力變化振幅隨著收縮率Rs的增加(或者換句話說，隨著共振管 42在止動件位置的剖面面積的減少)而平穩(wěn)增加，結果進氣聲的聲 壓提高幅度增加。然而，當收縮率Rs超過預定值R^時，共振管42 的剖面面積變得過小，因而進氣聲容易被隔絕。結果聲壓提高幅度減 小。
(4) 基于間隔d的進氣聲的聲壓提高
參考圖6B，通過改變止動件60與振動面52之間的間隔d，可 以改變共振管42的共振頻率，并且當間隔d達到預定值d。時，進氣 聲的聲壓提高幅度達到最大。這是因為當間隔d達到預定值d()時， 共振管42的共振頻率接近導入管41的共振頻率。
根據(jù)(3)和(4)，可以通過以下方式優(yōu)化進氣聲產生裝置40 中的止動件60的形狀設定止動件60的剖面面積以使收縮率Rs等 于預定值Rso，并且將止動件60與振動面52之間的間隔d設定為等 于預定值dQ。
圖6C是聲壓特性曲線圖，示出了在車輛駕駛室中六階進氣聲的 頻率與聲壓之間的關系。圖6C示出了進氣聲的高頻側。
參考圖6C，實線D示出了具有優(yōu)化構造的止動件60的進氣聲 產生裝置40的聲壓特性。虛線E作為比較例，示出了沒有設置止動 件的進氣聲產生裝置的聲壓特性。
在沒有設置止動件的進氣聲產生裝置中，共振管的共振頻率為f3，而在具有優(yōu)化構造的止動件60的進氣聲產生裝置40中，共振管
42的共振頻率為f2，該共振頻率f2更接近導入管41的共振頻率f,。 因此，在具有止動件60的進氣聲產生裝置40中，如實線D所示， 在區(qū)域F內可以顯著提高進氣聲在共振管42的共振頻帶的聲壓。結 果，在車輛駕駛室中可以容易地聽到預定目標頻率的進氣聲。
利用上述根據(jù)第二實施例的進氣聲產生裝置40，可以獲得以下 效果。
在進氣聲產生裝置40中，止動件60形成在共振管42中，因而 當因振動面52受到過大脈動而使振動體50伸展時，振動面52會接 觸止動件60。結果，可以抑制因過大脈動而引起的振動體50的損壞。
此外，利用進氣聲產生裝置40，可以根據(jù)止動件60的剖面面積 和布置位置來調節(jié)共振管42的共振頻率，因而可以提高進氣聲在預 定頻率的聲壓。
這里，通過引用方式并入在日本提交的申請日為2008年3月18 日的JP2008-69536的內容。
雖然在上文中參考一些實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限 于上述實施例。在權利要求書的范圍內，本領域技術人員可以想到上 述實施例的各種修改形式和變化形式。
例如，在第一實施例中，振動體50由TPEE構成，但是振動體 50可以由橡膠構成。在這種情況下，增加橡膠厚度以便保證振動體 50具有足夠的部件強度。然而，即使增加了橡膠厚度，但由于振動 體50包括波紋部分53，所以不會削弱振動面52的振動。
此外，在第一實施例中，根據(jù)內徑比Rd摘定插入管41B的內徑 以提高進氣聲的聲壓，但是，可以根據(jù)聲壓提高幅度與開口面積比(通 過將插入管41B的開口面積除以振動體50的開口面積獲得)之間的 關系確定插入管41B的開口面積以提高進氣聲的聲壓。
本發(fā)明的保護范圍由后附權利要求書限定。
權利要求
1.一種內燃機(2)的進氣聲產生裝置(40)，包括導入管(41)，其與所述內燃機(2)的進氣通道(30)連接，以導入進氣系統(tǒng)的進氣脈動；振動體(50)，其具有通過進氣脈動而振動的振動面(52)和促進所述振動面(52)振動的波紋部分(53)，并且設置成覆蓋所述導入管(41)的一端；以及共振管(42)，其經(jīng)由所述振動體(50)與所述導入管(41)連接，并且提高由所述振動面(52)的振動產生的進氣聲在預定頻帶的聲壓。
2. 根據(jù)權利要求1所述的內燃機(2)的進氣聲產生裝置(40)， 其中，所述振動體(50)呈圓筒形狀，所述振動面(52)形成為封閉 所述圓筒一端的端面，所述波紋部分(53)在軸向上沿著所述圓筒的 側面形成。
3. 根據(jù)權利要求2所述的內燃機(2)的進氣聲產生裝置(40)， 其中，所述振動體(50)在所述圓筒的開口端上包括凸緣部分(51)， 并且所述凸緣部分(51)通過焊接固定在所述導入管(41)的端部和 所述共振管(42)的端部之間。
4. 根據(jù)權利要求1所述的內燃機(2)的進氣聲產生裝置(40)， 其中，所述導入管(41)包括插入管(41B)，所述插入管插入所述 振動體(50)中。
5. 根據(jù)權利要求4所述的內燃機(2)的進氣聲產生裝置(40)， 其中，所述插入管(41B)形成為具有比所述導入管(41)的內徑小 的內徑。
6. 根據(jù)權利要求5所述的內燃機(2)的進氣聲產生裝置(40)， 其中，根據(jù)聲壓提高幅度與所述插入管(41B)的插入長度除以所述 振動體(50)的從開口端到所述振動面(52)的長度所得到的長度比 之間的關系來確定所述插入管(41B)的插入長度，以便提高進氣聲 的聲壓。
7. 根據(jù)權利要求5所述的內燃機(2)的進氣聲產生裝置(40)， 其中，根據(jù)聲壓提高幅度與所述插入管(41B)的開口面積除以所述 振動體(50)的開口面積所得到的開口面積比之間的關系來確定所述 插入管(41B)的開口面積，以便提髙進氣聲的聲壓。
8. 根據(jù)權利要求1所述的內燃機(2)的進氣聲產生裝置(40)， 其中，所述共振管(42)包括止動件(60)，在輸入過大脈動時所述 止動件限制所述振動面(52)的位置。
9. 根據(jù)權利要求8所述的內燃機(2)的進氣聲產生裝置(40)， 其中，所述止動件(60)形成為從所述共振管(42)內部突出，以便 與所述振動面(52)的一部分相對。
10. 根據(jù)權利要求9所述的內燃機(2)的進氣聲產生裝置U0)， 其中，在所述共振管(42)的內周上形成有多個所述止動件(60)。
11. 根據(jù)權利要求8所述的內燃機(2)的進氣聲產生裝置(40)， 其中，根據(jù)聲壓提高幅度與所述止動件的剖面面積除以所述共振管的 剖面面積所得到的收縮率之間的關系來確定所述止動件(60)在與所 述共振管的軸向正交的方向上的剖面面積，以便提高進氣聲的聲壓。
12. 根據(jù)權利要求8所述的內燃機(2)的進氣聲產生裝置(40)， 其中，根據(jù)聲壓提高幅度與所述振動面(52)距所述止動件(60)的 間隔之間的關系來確定所述止動件(60)的布置位置。
13.根據(jù)權利要求1至12中任一項所述的內燃機(2)的進氣聲 產生裝置(40)，其中，所述振動體(50)由聚酯型熱塑性彈性體形 成，所述聚酯型熱塑性彈性體是一種表現(xiàn)出類似橡膠的特性的樹脂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內燃機(2)的進氣聲產生裝置(40)，該進氣聲產生裝置包括導入管(41)，其與內燃機(2)的進氣通道(30)連接，以導入進氣系統(tǒng)的進氣脈動；振動體(50)，其具有通過進氣脈動而振動的振動面(52)和促進振動面(52)振動的波紋部分(53)，并且設置成覆蓋導入管(41)的一端；以及共振管(42)，其經(jīng)由振動體(50)與導入管(41)連接，并且提高由振動面(52)的振動產生的進氣聲在預定頻帶的聲壓。因此，可以提高進氣聲在預定頻率的聲壓，并且可以提高振動體(50)的耐用性。
文檔編號F02M35/00GK101539082SQ20091012728
公開日2009年9月23日 申請日期2009年3月17日 優(yōu)先權日2008年3月18日
發(fā)明者吉田純二, 品田雅史, 橫谷茂弘, 矢個部嘉德, 花田教兒 申請人:日產自動車株式會社;株式會社馬勒濾清系統(tǒng)