CN101627188A - 用于排气系统的快动阀 - Google Patents

Abstract

一种用于放置在管状排气管道内的被动、排气压力致动阀组件，该组件可枢轴转动地安装至一偏心轴上，以在完全关闭位置和完全开启位置之间旋转。一个偏压元件将阀瓣朝完全关闭位置推进。设计该阀瓣的形状，以使能够使用排气管道的内表面来限定在完全关闭和完全开启位置的止挡。阀瓣形状与偏压元件布置的结合，使瓣在完全开启位置基本平行于管道纵轴线，这提供了管道中的最小背压。

Description

用于排气系统的快动阀

技术领域：

本发明总体涉及用于车辆排气系统的阀装置。更具体而言，本教导涉及用于排气管道的被动瓣阀。

背景技术

许多排气系统已尝试使用主动和被动阀组件，以改变排气压力增加时通过管道的排气流特性，所述排气压力的增加源于发动机速度的增加。主动阀因需要例如螺线管等的特定致动元件而成本增加。被动阀利用了与该阀相关联的管道中的排气流的压力。

传统上，即使成本较低的被动阀也会在阀开启的时候出现不期望出现的背压问题。可以看出，本领域需要一种可以完全在管道内使用的、成本相对低的、并能够进入使不想要的背压最小化的完全开启位置的被动阀布置。

发明内容

因此，用于放置在管状排气管道内的排气压力启动阀组件包括一阀瓣，该阀瓣带有基本与排气管道弯曲部分一致的第一和第二弓形边缘，以及在第一和第二弓形缘之间延伸并在阀瓣和管道内表面之间提供空隙的第一和第二直线边缘。一根适于可枢轴转动地将阀瓣绕其纵轴线连接至排气管道的轴，被连接至阀瓣的第一和第二弓形边缘之间，使得阀瓣在该轴的两侧具有不相等的表面面积。该轴还在其一端包括一个适于放置于排气管道外的凸起。一个偏压元件适于连接在排气管道和轴凸起之间，并可操作地将阀瓣偏压向关闭位置，在该关闭位置中阀瓣的第一和第二弓形边缘接触排气管道的弯曲部分。排气压力可具有克服偏压元件的偏压力的大小，以将阀瓣在管道内推向完全开启位置，在该完全开启位置中阀瓣的第一和第二直线边缘接触阀管道的内表面，并基本与管道的纵轴线平行。

在本公开教导的另一方面，用于内燃机排气系统的消声器包括一罩体以及位于罩体内并将其划分为第一和第二室的隔板，该罩体具有外壳、关闭该外壳相对端的输入顶盖和输出顶盖。该隔板具有穿过其中的至少一个孔，该孔提供了第一和第二室之间的流体连通。一贯穿管延伸通过该输入顶盖、输出顶盖以及隔板，并具有使得在贯穿管和第一室之间能够流体连通的第一组多个穿孔，以及使得在贯穿管和第二室之间能够流体连通的第二组多个穿孔。一具有阀瓣的阀组件被放置在贯穿管内，位于贯穿管的所述第一组多个穿孔和第二组多个穿孔之间。所述阀瓣绕一可枢轴转动地连接至所述管的轴在完全关闭位置和完全开启位置之间旋转，在该完全关闭位置中，阀瓣的第一周边部分与贯穿管的内表面接触，在该完全开启位置中，阀瓣的平面基本平行于贯穿管的纵轴线并且所述阀瓣的第二周边部分与贯穿管的内表面接触。

在本公开教导的另一方面，用于放置在管状管道内的流体流压力致动阀组件包括阀瓣，该阀瓣带有当该瓣处于完全关闭位置时适于与管道内表面接触的第一周边部分，和在完全开启位置时与管道内表面相接触的第二周边部分。一轴适于可枢轴转动地将阀瓣绕该轴的纵轴线连接至该管道，该轴相对于阀瓣的表面面积不对称地连接至阀瓣，该轴包括适于位于管道外的凸起。一个偏压元件适于连接至管道和凸起之间，并可操作地将阀瓣朝完全关闭位置推进。

附图说明

本公开教导的目的和特征通过阅读结合附图的详细描述将变得明显，在附图中：

图1A，1B分别是控制流体流过管道的阀的侧视图和端视图，该阀正处于关闭位置，并根据本公开教导加以布置；

图2A，2B分别是图1A，1B的阀在15°开启位置的侧视图和端视图；

图3A，3B分别是图1A，1B的阀在30°开启位置的侧视图和端视图；

图4A，4B分别是图1A，1B的阀在完全开启位置的侧视图和端视图；

图5A，5B分别是根据本公开教导的第一阀轴布置的侧视图和端视图；

图6A，6B分别是依据本公开教导的第二阀轴布置的侧视图和端视图；

图7是图1A，1B的阀的端视图，其中管接触阀瓣，所述阀瓣被设计成使得，在阀处于完全关闭位置时，能实现管的基本完全的堵塞；以及

图8是布置有依据本公开教导的图1A，1B的阀的排气消声器的侧视截面图。

具体实施方式

参考图1A-4B，带有处于不同工作位置的阀瓣的阀组件的侧视图和端视图被显示在该阀组件位于其中的管道的侧视图和端视图中。这些附图中的相同元件带有同样的后两位标识数字。

排气管道102包括快动阀100，该快动阀包括弹簧锚(springanchor)104、阀弹簧106、外杠杆臂108、阀瓣110、阀支撑转轴或轴112，以及从轴112上凸起的弹簧附着臂114。

阀瓣110带有基本与管道102的内弓形表面一致的第一和第二弓形边缘。阀瓣110还带有直线侧边缘116和118，所述直线侧缘在所述瓣处于图1A，1B所示的关闭位置时，在阀瓣110和管道102内表面之间提供空隙120、122。偏压元件或弹簧106在管道102上的锚点104和外杠杆臂108的附着点114之间延伸。弹簧106将阀瓣110偏压向图1A所示关闭的位置。在完全关闭位置时，瓣110与垂直于管道102的纵轴线而延伸的平面成不等于90°的角度。瓣相对于管道102的截面的垂直面的角度标记为A。

在运行中，排气压力如图1A-4B所示从左侧传至瓣110。当排气压力足够克服弹簧106的偏压力时，瓣110将开始绕轴112旋转。阀瓣110上的扭矩以偏压弹簧力乘以距离d来确定，该距离d是弹簧轴线和轴112之间的距离d。弹簧力随着阀瓣开启及弹簧106拉伸而增加。但是，d随着阀继续开启而变短，导致扭矩随着弹簧纵轴线靠近“偏心”位置(“over-center”position)而趋于零，即随着其趋于与轴112的纵轴线相交而趋向零。图4A和4B中的410处所示的阀瓣的近偏心定位导致瓣在完全开启位置时处于基本水平的位置。这一定位进而在阀处于完全开启位置时使得管道内的背压最小。另外，应注意到，管道自身在阀瓣的完全关闭和完全开启位置都为阀瓣提供了止挡机构。在完全关闭位置，瓣114的弓形边缘接触管道102的内表面以限定该位置。相反地，如图4A和4B所示，当位于完全开启位置时，瓣410利用其侧面的直线边缘(图1B的116和118)接触管道402的内表面，从而为瓣410的完全开启位置提供止挡位置。

旋转阀瓣使弹簧接近该偏心状态，还导致阀更容易保持在完全开启位置。

图5A和5B示出了适合用于在此公开的阀组件的第一轴布置。阀瓣510在管道502内绕相对于瓣510的平面不对称放置的轴512旋转。偏压弹簧506在锚点504和杠杆臂508上的附着点514之间延伸。如图5B所示，通过适合的孔被轴颈安装至管道502的轴512，在其最左端仅延伸至如图5B所示为止，以在轴512和弹簧506之间提供空隙。通过该空隙，弹簧到达近偏心位置并保持在该位置，直到排气流压力显著降低。在那时刻，阀瓣快速关至关闭位置。杠杆臂508以分立的可附接元件或轴512的一体型凸起中的任一种，从轴512上凸起。

图6A和6B描述了用于本公开阀组件的可替代的轴布置。在该布置中，轴612延伸到管道之外至一足够长的距离，以使在弹簧606完全延伸时的最终位置处，该轴与该弹簧相交。因此，在该布置中，当达到完全开启位置时，弹簧606将接触轴612并环绕它。在这种布置下，由于弹簧606环绕轴612，一旦排气流压力降低至不能克服弹簧力的水平，弹簧就将瓣610牵拉至关闭位置，

图7图示了一种在阀瓣处于其完全关闭位置时，以本公开的阀组件实现排气管道的接近完全关闭的途径。如图7所示，通过使得管道700的侧面扁平，以使得该管道与阀瓣710的整体周边形状更接近一致，诸如图1B的120和122等的空隙区域基本消除。区域724和区域726是管道700的被扁平化的区域，近乎平行阀瓣710的第一和第二直线边缘。当然，对于本领域普通技术人员显而易见的是，阀瓣710的直线边缘和管道壁724和726之间必须存在一些空隙，以防止阀瓣在旋转时被卡住。

本公开阀组件的一个示例性应用是用于汽车排气系统消声器，如图8所示。

消声器800具有由基本圆柱状的外壳818组成的罩体，该罩体用输入顶盖810和输出顶盖812在输入和输入端封闭。隔板814在一位置处附接至外壳818，以限定在其每一侧的消声器室824和826的。隔板814另外包括使得在消声器800内的室824和826间能够流体连通的至少一个孔820，822。可选择地，可以在一个或所有两个内部消声器室内放置声音吸收材料816。

贯穿管802通过穿过输入顶盖810、隔板814和输出顶盖812而穿过消声器800延伸。管802包括使得管802的输入部分能够与围绕它的消声器室824流体连通的第一组多个穿孔806。管802在输出端具有第二组多个穿孔808，使得能够具有从围绕管802的室826到管802的流体连通。

根据上文结合图1A-4B的描述而布置的阀组件100定位在管道802的第一和第二组穿孔之间。因此，在阀组件100的关闭位置，排气将在如图8所示的管道802的输入端828进入消声器800，并将流过穿孔806进入室824中围绕管的声音吸收材料816中。排气接着经由隔板814上的孔820、822从第一室824流入第二室826。最后，排气从第二室826中流过贯穿管802上的穿孔808，并流出管802的出口端830，如图8所示。

当排气压力高到足以克服偏压弹簧106的力时，阀瓣110将在管802内开启至接近水平位置，以基本上使大部分排气绕过第一和第二室及它们相关的声音吸收材料。因为在完全开启的位置，瓣110将在图8中基本水平，因此消声器800的背压被最小化。

仅为示例性目的，已经结合所公开的实施方案的详细描述描述了本发明。本发明的范围和主旨由所附权利要求的恰当解释确定。

Claims (15)

1.一种用于放置在管状排气管道内的排气压力致动阀组件，该阀组件包括：

阀瓣，其具有基本与排气管道弯曲部分一致的第一和第二弓形边缘，以及在第一和第二弓形边缘之间延伸并在阀瓣和管道内表面之间提供空隙的第一和第二直线边缘；

轴，其适于可枢轴转动地将阀瓣绕该轴的纵轴线连接至排气管道，该轴被连接在阀瓣的第一和第二弓形边缘之间，使得阀瓣在轴的两侧具有不相等的表面面积，该轴在其一端包括一个适于被置于排气管道外的凸起；以及

偏压元件，其适于连接在排气管道和轴凸起之间，该偏压元件可操作地将阀瓣朝关闭位置推进，在该关闭位置中阀瓣的第一和第二弓形边缘接触排气管道的弯曲部分；

其中排气压力可具有克服偏压元件的偏压力的大小，以将阀瓣在管道内推至完全开启位置，在该完全开启位置中，阀瓣的第一和第二直线边缘接触阀管道的内表面，并基本与管道的纵轴线平行。

2.根据权利要求1所述的阀组件，其中当阀瓣在完全开启位置时，偏压元件与所述轴的纵轴线接近相交。

3.根据权利要求1所述的阀组件，其中偏压元件包括弹簧。

4.根据权利要求2所述的阀组件，其中偏压元件包括弹簧。

5.根据权利要求1所述的阀组件，其中阀瓣与一条垂直于排气管道纵轴线的线成锐角相交。

6.根据权利要求1所述的阀组件，其中所述凸起与所述轴一体成型。

7.根据权利要求1所述的阀组件，其中当阀瓣在完全开启位置时，弹簧接触所述轴。

8.根据权利要求1所述的阀组件，其中当阀瓣在完全开启位置时，弹簧不接触所述轴。

9.一种用于内燃机排气系统的消声器，该消声器包括：

罩体，该罩体具有外壳和封闭该外壳的相对端的输入顶盖和输出顶盖；

隔板，该隔板位于罩体内并将罩体内部划分为第一和第二室，该隔板具有穿过其中的至少一个孔，该孔提供了第一和第二室之间的流体连通；

贯穿管，该贯穿管延伸通过输入和输出顶盖以及隔板，并具有使得在贯穿管和第一室之间能够流体连通的第一组多个穿孔，以及使得在贯穿管和第二室之间能够流体连通的第二组多个穿孔；以及

具有阀瓣的阀组件，该阀瓣位于贯穿管内，处于贯穿管的所述第一组多个穿孔和第二组多个穿孔之间，用于绕一可枢轴转动地连接至所述管的轴于完全关闭位置和完全开启位置之间旋转，在该完全关闭位置中阀瓣的第一周边部分与贯穿管的内表面接触，在该完全开启位置中阀瓣的平面基本平行于贯穿管的纵轴线并且阀瓣的第二周边部分与贯穿管的内表面接触。

10.根据权利要求9所述的消声器，其中还包括位于第一和第二室之内的声音吸收材料。

11.根据权利要求9所述的消声器，其中位于完全关闭位置的阀瓣与贯穿管的纵轴线成锐角相交。

12.根据权利要求9所述的消声器，还包括：

一种偏压元件，该偏压元件将阀瓣朝完全关闭位置推进，该偏压元件安装在贯穿管与所述轴之间，位于所述贯穿管外部。

13.根据权利要求12所述的消声器，其中只要排气压力高得足够克服偏压元件力，贯穿管中的排气压力将阀瓣推向完全开启位置。

14.一种用于放置在管状管道内的流体流压力致动阀组件，该阀组件包括：

阀瓣，该阀瓣带有当该瓣处于完全关闭位置时适于与管道内表面接触的第一周边部分，和在完全开启位置时与管道内表面接触的第二周边部分；

轴，该轴适于可枢轴转动地将阀瓣绕该轴的纵轴线连接至所述管道，该轴相对于阀瓣的表面面积不对称地连接至阀瓣，该轴包括适于位于管道外的凸起；以及

偏压元件，该偏压元件适于连接至管道和凸起之间，并可操作地将阀瓣朝完全关闭位置推进。

15.根据权利要求14所述的阀组件，其中所述第一周边部分包括第一和第二弓形边缘，当阀瓣位于完全关闭位置时，该第一和第二弓形边缘基本与管道的内表面一致并接触管道内表面；以及

其中第二周边部分包括第一和第二直线边缘，该第一和第二直线边缘在第一和第二弓形缘之间延伸，并在阀瓣位于完全关闭位置时，在阀瓣和管道内表面之间提供空隙。

Images