[发明专利]有源消声器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机、特别是机动车内燃机的排气系统的有源消声器，其具有权利要求1前序部分的特征。

背景技术

根据DE102009049280A1，已知一种有源消声器，其具有壳体和连接管，该连接管用于壳体与排气系统的声学和流体（fluidic）连接。一扬声器设置在壳体内，其包括活性膜和振动刺激膜的致动器。在壳体内，所述膜将与连接管流体连接的前容积与后容积分离。

通过输入测算的声音、特别是抵消声或反声，这种有源消声器用于以期望的方式来影响排气系统的排气噪声，优选抑制它。为此，前容积通过连接管与排气系统流体连接。前容积通常不能直接连接到排气系统外部的大气，即排气系统的环境。后容积由活性膜和吸声器的壳体限定，使得扬声器在封闭容积的后侧和排气系统的前侧工作。

由于结构类型，具有电动致动器的这种扬声器的膜相对于在膜前后的不同静态或相应地准静态压力是敏感的。根据膜的面积和膜悬挂装置的刚性，扬声器的膜由于压差偏离于中心位置，这降低了扬声器通过它的电动驱动器（致动器）在膜的前后产生动态交替压力的能力。如果这种从中心位置的偏离持续超过一段较长的时间，加上扬声器的热应力作用，由于扬声器各个部分、特别是膜悬挂装置的蠕变行为，膜会保持永久偏离，此外还不会在前后容积之间存在作用于该膜的压差。

在这一点上，出现在前后容积之间的压差可大致彼此区分如下。一方面，由于天气原因（如从低压区到高压区的变化）或例如上坡行驶时海拔高度的变化，分别由大气中的外部气压或相应地排气系统的环境变化而产生了静压差。这些静压变化出现的相对慢些，例如时间常数或持续时间超过10秒，即频率小于0.1赫兹。此外，通过改变排气系统内的流动状态，特别是通过在连接管和排气系统之间的连接处的伯努利效应产生了准静态压差。排气系统内的流动状态根据内燃机各自的运行状态而变化，例如从空闲模式变化到高负荷或满负荷，其涉及更高的质量流和排气温度。例如，出现的这些准静态压力变化的时间常数或持续时间在0.1秒和10秒之间，即频率在0.1赫兹和10赫兹之间。最后，还可能出现动压差，即通常由扬声器，也就是影响排气系统声频发射的声频信号所产生的交变压力。这些动态压力波动一般具有的持续时间或相应时间常数为小于0.1秒，即频率大于10赫兹。

为了确保电动扬声器的正常功能，即活性膜和相关电动致动器的组装，因此所有压差的持续时间均大于0.1秒，也就是说静态和准静态压力波动必须平衡。同时，必须确保，在10赫兹的相关频率范围内，电动产生的交变压力不会大幅减少或甚至声频短路。

静压力差、即相对于封闭的后容积的大气压力的缓慢波动的补偿或平衡，可以通过设置至少一个相对较小的压力平衡开口来实现，该开口将后容积与消声器的环境流体连接。在某些情况下，壳体轻微的渗透性已经足够平衡静态压力差。

根据介绍中提到的DE102009049280A1，可通过至少一个压力平衡开口实现准静态压力波动的平衡，该开口流体连接前后容积。在这里之所以这种压力平衡开口的尺寸较小，是为了避免在前后容积之间的声频短路。

前后容积之间的这种压力平衡开口具有透气性且不限制扩散，因此特别是从排气系统通过连接管进入前容积的废气还可进入后容积。与此同时，由于排气系统内的废气通常暴露于比后容积中更高的温度，从而产生了温度梯度。在此出现的问题是与废气有关的湿度，即蒸汽在更冷的后容积内冷凝。根据废气组合物，在此产生的冷凝物是比较有腐蚀性的，特别是冷凝物可包括硫酸。从长远来看，腐蚀性的冷凝物可损坏电动致动器和连接电缆。改进扬声器的冷凝物抗性、电缆的绝缘以及电缆与致动器之间的连接的措施是比较费力的，并增加了生产成本。要避免用于改进冷凝物抗性的高成本措施，有源消声器可只定位在尾管区域内的排气系统上，其中通过各个排气管的结构措施，可以使得由流速所带来的前后容积之间的准静态压差尽可能的小。因此，可省去前后容积之间的压力平衡开口。然而，这显著限制了有源声音阻尼的结构，并阻止或相应防止在远离发动机方向的上游的尾管的区域内使用有源消声器，尽管有源消声器的声学效果在那里可能更好。

发明内容

本发明涉及的问题是提供一种有源消声器的改进实施方式，其特征在于一方面减少或消除或避免了由前后容积之间的准静态压差而产生的缺陷，其中同时减少或消除或避免了由后容积内冷凝物的形成而产生的缺陷。

特别的，该问题在本发明中通过独立权利要求的主题得以解决。有利的实施方式是从属权利要求的主题。