CN101960107A - 用于废气系统的快动阀 - Google Patents

Abstract

一种用于放置在管状废气管道内的被动、废气压力致动的阀组件，其被枢转地安装到偏心轴，用于在完全闭合位置与完全打开位置之间旋转。偏压元件迫使阀挡板朝向所述完全闭合位置。该阀挡板以下述方式成型：能够使所述废气管道的内表面被用于在所述完全闭合位置和所述完全打开位置处限定止动。阀挡板的形状结合偏压元件装置能够使所述挡板片在处于所述完全打开位置时基本平行于所述管道的纵向轴线，这在管道中提供最小的背压。所述阀组件在用在消音器组件的旁路贯穿管中时特别有利。

Description

用于废气系统的快动阀

相关申请

该PCT申请是2008年3月3日提交的12/041,114的连续申请，而12/041,114是2007年3月16日提交的共同申请人的美国申请11/684,151的部分连续申请，这些申请的每一个的公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明大体上涉及用于车辆废气系统的阀装置。更具体地，本教导与用于废气管道的被动挡板阀有关。

背景技术

很多废气系统已尝试使用主动和被动阀组件，从而在废气压力由于增大的发动机速度而增大时改变通过管道的废气流的特性。主动阀承担着需要例如螺线管灯特定致动元件而增加的费用。被动阀利用与阀关联的管道中的废气流的压力。

传统上，即使低费用的被动阀也在阀打开时产生不需要的背压问题。可见，在本领域中仍需要可完全用在相对低廉的导管内、并能够采用使不需要的背压最小化的完全打开位置的被动阀装置。

发明内容

在本公开的教导的一个方面，用于内燃机废气系统的消音器包括：壳体，该壳体具有外壳和封闭该外壳的相对端的输入头和输出头。所述壳体内的至少一个分隔件将壳体内部分成第一腔和第二腔。所述腔的至少一个具有位于其中的吸声材料，所述至少一个分隔件具有贯穿其的至少一个孔，用于提供所述第一腔与所述第二腔之间的流体连通。贯穿管延伸通过所述输入头和所述输出头以及所述至少一个分隔件，并具有用于实现所述贯穿管与所述第一腔之间的流体连通的多个穿孔。阀组件具有位于所述贯穿管内的阀挡板，该阀挡板围绕被枢转地联接到所述管的轴并在完全闭合位置与完全打开位置之间旋转，其中在所述完全闭合位置，所述阀挡板的第一周界部分与所述贯穿管的内表面接触；在所述完全打开位置，所述阀挡板的平面基本平行于所述贯穿管的纵向轴线，并且所述阀挡板的第二周界部分与所述贯穿管的内表面接触。

在所公开的教导的另一方面，用于内燃机废气系统的消音器包括：壳体，该壳体具有外壳以及封闭该外壳的相对端的输入头和输出头。位于所述壳体内用于将壳体内部分成第一腔、第二腔和第三腔的第一分隔件和第二分隔件，所述第一腔由所述第一分隔件和所述输入头限定，所述第二腔由所述第二分隔件和所述输出头限定，并且所述第一分隔件和所述第二分隔件限定位于所述第一分隔件和所述第二分隔件之间的所述第三腔。所述第一分隔件和所述第二分隔件具有贯穿其的至少一个孔，用于经由所述第三腔提供所述第一腔与所述第二腔之间的流体连通。所述第一腔和所述第二腔中均具有吸声材料。贯穿管延伸通过所述输入头和所述输出头以及所述第一分隔件和所述第二分隔件，并具有用于实现所述贯穿管与所述第一腔之间的流体连通的第一多个穿孔，以及用于实现所述贯穿管与所述第二腔之间的流体连通的第二多个穿孔。阀组件具有位于所述贯穿管内、在所述第三腔中并在所述第一多个贯穿管的穿孔与所述第二多个贯穿管的穿孔之间的阀挡板，该阀挡板围绕被枢转地联接到所述管的轴并在完全闭合位置与完全打开位置之间旋转，其中在所述完全闭合位置，所述阀挡板的第一周界部分与所述贯穿管的内表面接触；在所述完全打开位置，所述阀挡板的平面基本平行于所述贯穿管的纵向轴线，并且所述阀挡板的第二周界部分与所述贯穿管的内表面接触。

附图说明

所公开的教导的目的和特征将通过结合附图阅读详细说明而变得明显，其中：

图1A、1B为控制通过管道的流体流动的阀的相应侧视图和端视图，所述阀处于闭合位置并根据所公开的教导布置；

图2A、2B为图1A、1B的阀在15°打开位置时的相应侧视图和端视图；

图3A、3B为图1A、1B的阀在30°打开位置时的相应侧视图和端视图；

图4A、4B为图1A、1B的阀在完全打开位置时的相应侧视图和端视图；

图5A、5B为根据本教导的第一阀轴装置的相应侧视图和端视图；

图6A、6B为根据本教导的第二阀轴装置的相应侧视图和端视图；

图7为图1A和1B的阀的端视图，其中管接触改变的阀挡板，从而当阀被放置在完全闭合位置时实现该管的基本完全阻断；

图8为布置有根据本教导的图1A、1B的阀的废气消声器的侧部截面图；

图9为布置有根据本教导的挡板阀的废气消声器的第一可替代实施例的侧部截面图；以及

图10为布置有根据本教导的挡板阀的废气消声器的第二可替代实施例的侧部截面图。

具体实施方式

参见图1A-4B，具有处于各个操作位置的阀挡板的阀组件的侧视图和端视图，显示在该阀组件所在的管道的侧视图和端视图中。这些附图中的相同元件具有相同的附图标记的最后两位。

废气管道102包含快动阀100，快动阀100包括弹簧锚104、阀弹簧106、外部杆臂108、阀挡板110、阀支撑轴或轴112和从轴112突出的弹簧附接臂114。

阀挡板110具有与管道102的内部弓形表面基本一致的第一和第二弓形边缘。挡板110另外具有线性侧边缘116和118，当挡板片处于图1A和1B所示的闭合位置时，线性侧边缘116和118在阀挡板110与管道102的内表面之间提供间隙120、122。偏压元件或弹簧106在管道102上的锚定点104与外部杆臂108的附接点114之间延伸。弹簧106将阀挡板110偏压朝向图1A所示的闭合位置。当挡板片110处于完全闭合位置时其与垂直于管道102的纵向轴线的平面成90°之外的角度。挡板片相对于管道102的横截法平面的角度被表示成A。

在操作中，从图1A-4B观看时，废气压力容易从左侧发生在挡板片110上。当废气压力足以克服弹簧106的偏压力时，挡板片110将开始围绕轴112旋转。阀挡板110上的转矩由偏压弹簧力乘以距离d确定，该距离d为弹簧的轴线与轴112之间的距离d。弹簧力随着阀挡板打开并且弹簧106伸展而增大。然而，d随着阀继续打开而变短，从而导致转矩在弹簧的纵向轴线接近“过中心”(over-center)位置(即，当其接近与轴112的纵向轴线相交)时接近为零。阀挡板的这种如图4A和4B中以410显示的近乎过中心的定位导致挡板片在完全打开位置时的基本水平的定位。该定位在阀处于完全打开位置时继而使管道中的背压最小化。另外，应注意到，导管本身在阀挡板处于完全闭合和完全打开位置时对阀挡板提供止动机构。在完全闭合位置，挡板片410的弓形边缘接触管道102的内表面以限定该位置。相反，当在如图4A和4B所示的完全打开位置时，挡板片410利用其横向线性边缘(图1B的116和118)而与管道402的内表面接触，由此为完全打开位置的挡板片410提供止动位置。

旋转阀挡板以使弹簧接近过中心状态还使处于完全打开位置的阀更容易维修。

图5A和5B显示适用于在此公开的阀组件的第一轴装置。阀挡板510在管道502内围绕轴512旋转，该轴512相对于挡板片510的平面非对称放置。偏压弹簧506在锚定点504与杆臂508上的附接点514之间延伸。如从图5B可见，通过合适的孔被轴颈式连接到管道502的轴512目前仅仅在其如图5B所示的最左端延伸，从而在轴512与弹簧506之间提供间隙。通过该间隙，弹簧到达近过中心，并保持该位置，直到废气流压力明显减小为止。在该点，阀挡板快速移动到闭合位置。杆臂508作为分离的可附接元件或作为轴512的整体突出部从轴512突出。

图6A和6B图示用于所公开的阀组件的可替代轴装置。在该装置中，轴612从导管向外延伸一定距离，该距离足以使轴612在其完全延伸位置时与弹簧606的最终位置相交。因而，在该装置中，弹簧606将接触轴612，并在达到完全打开位置时环绕轴612。采用该装置，由于弹簧606环绕轴612，则只要废气流压力减小到不能克服弹簧力的水平，该弹簧就将挡板片610拉动到闭合位置。

图7图示一种当阀挡板处于其完全闭合位置时通过所公开的阀组件实现废气管道的近乎完全闭合的方法。如从图7可见，通过使管道700的侧部变平而使其与阀挡板710的整个周界形状更一致，则诸如图1B的120和122的间隙区域被基本消除。区段724和区段726为管道700的变平区域，从而更接近平行于阀挡板710的线性第一和第二边缘。当然，对本领域技术人员明显的是，阀挡板710的线性边缘与管道壁724和726之间的必须存在一些间隙，以防止阀挡板在旋转时堵塞。

所公开的阀组件的示例性应用为用于汽车废气系统消音器，如图8所示。

消音器800具有由基本圆柱形外壳818组成的壳体，其中基本圆柱形外壳818在输入端和输出端由输入头810和输出头812闭合。分隔件814在用于将消音器腔824和826限定在其两侧的位置处被附接到外壳818。分隔件814另外包括至少一个孔820、822，其能够实现消音器800内的腔824与826之间的流体连通。可选地，吸声材料816可被放置在一个或两个内部的消音器腔中。

通过穿过输入头810、分隔件814和输出头812而延伸通过消音器800的是贯穿管802。管802包括第一多个穿孔806，其能够使管802的输入区段与围绕其的消音器腔824流体连通。管802具有位于输出端的第二多个穿孔808，其能够实现从围绕其的腔826到管802的流体连通。

位于管802的第一组穿孔与第二组穿孔之间的是如上结合图1A-4B所述布置的阀组件100。因而，在阀组件100的闭合位置，废气将如图8可见在管802的输入端828进入消音器800，并将流过穿孔806而进入腔824中的围绕管的吸声材料816中。废气然后从第一腔824经由分隔件814中的孔820、822流到第二腔826。最后，废气从第二腔826流动通过贯穿管802中的穿孔808并流出管802的出口端830，如图8所示。

当废气压力足够高以克服偏压弹簧106的力时，阀挡板110将在管802内打开到接近水平的位置，以基本使大多数废气旁路通过第一和第二腔及与它们相关的吸声材料。由于挡板片110在图8的完全打开位置时将基本水平，因此消音器800中的背压被最小化。

所公开的阀组件的另一示例性应用为用于第一可替代汽车废气系统消音器，如图9所示。

消音器900具有由基本圆柱形外壳918组成的壳体，其中基本圆柱形外壳918在输入端和输出端由输入头910和输出头912闭合。第一分隔件914a在将第一消音器腔924限定位于其第一侧的位置处被附接到外壳918。第二分隔件914b在将第二消音器腔926限定位于其第一侧的位置处被附接到外壳918。分隔件914a和914b的第二侧限定第三消音器腔932。第一分隔件914a另外包括至少一个孔920a、922a，其能够实现消音器900内的腔924与932之间的流体连通。第二分隔件914b包括至少一个孔920b、922b，其能够实现在腔932与926之间的流体连通。可选择地，吸声材料916可被放置在第一和第二消音器腔的一个或两个中。腔932中没有放置吸声材料。

通过穿过输入头910、分隔件914a和914b以及输出头912而延伸通过消音器900的是由输入区段902和输出区段024组成的贯穿管。管区段902包括第一多个穿孔906，其能够使输入区段902与围绕其的消音器腔924具有流体连通。管区段904具有第二多个穿孔908，其能够实现从围绕其的腔926到管区段904的流体连通。

定位在贯穿管902、904中的第一组穿孔和第二组穿孔之间并位于腔932中的是如上所述结合图1A-4B布置的阀组件100。因而，在阀组件100的闭合位置，废气将如图9可见在管区段902的输入端928进入消音器900，并将流过穿孔906而进入腔924中的围绕管的吸声材料916中。废气然后从第一腔924经由分隔件914a中的孔920a、922a通过腔932然后经由分隔件914b中的孔920b、922b流到第二腔926。最后，废气从第二腔926流动通过贯穿管出口区段904中的穿孔908并流出管区段904的出口端930，如图9所示。

当废气压力足够高以克服偏压弹簧106的力时，阀挡板110将在管902、904内打开到接近水平位置，以基本使大多数废气旁路通过第一和第二腔924、926及与它们相关的吸声材料916。由于挡板片110在图9中处于完全打开位置时将基本水平，因此消音器900中的背压被最小化。

由于在腔932中没有放置吸声材料，则在材料916与阀组件100的那些位于贯穿管902、904外部的部分之间将不会有干涉。这继而使构造以及将材料916放置到消音器900的腔924和926内简单化。

所公开的阀组件的又一示例性应用为用于第二可替代汽车废气系统消音器，如图10所示。消音器1000使用所谓的侧部在内中心在外(side in-center out)的消音器型式，其中消音器入口和消音器出口中的至少一个从消音器壳体的中心纵向轴线偏移。在所有其他方面，图10的消音器1000与图9的消音器900基本相同。本领域技术人员应理解，在此的教导也适用于下述消音器：具有在消音器轴线上居中的入口和从消音器轴线偏移的出口，或者适用于下述消音器：具有均从消音器纵向轴线偏移的入口和出口。

消音器1000具有由基本圆柱形外壳1018组成的壳体，其中基本圆柱形外壳1018在输入端和输出端由输入头1010和输出头1012闭合。第一分隔件1014a在将消音器腔1024限定位于其第一侧的位置处被附接到外壳1018。第二分隔件1014b在将第二消音器腔1026限定位于其第一侧的位置处被附接到外壳1018。分隔件1014a和1014b的第二侧限定第三消音器腔1032。第一分隔件1014a另外包括至少一个孔1020a、1022a，其能够实现消音器1000内的腔1024与1026之间的流体连通。第二分隔件1014b包括至少一个孔1020b、1022b，其能够实现腔1032与1026之间的流体连通。可选择地，吸声材料1016可被放置在第一和第二内部的消音器腔中的一个或两个中。腔1032中没有放置吸声材料。

通过穿过输入头1010、分隔件1014a和1014b以及输出头1012而延伸通过消音器1000的是由角状输入区段1002和线性输出区段1004组成的贯穿管。区段1002包括第一多个穿孔1006，其能够使输入区段1002与围绕其的消音器腔1024之间流体连通。管区段1004具有第二多个穿孔1008，其能够实现从围绕其的腔1026到管区段1004的流体连通。

位于贯穿管1002、1004中的第一组穿孔和第二组穿孔之间并在腔1032中的是如上所述结合图1A-4B布置的阀组件100。因而，在阀组件100的闭合位置，废气将如图10可见在管区段1002的输入端1028进入消音器1000，并将流过穿孔1006而进入腔1024中的围绕管的吸声材料1016中。废气然后从第一腔1024经由分隔件1014a中的孔1020a、1022a通过腔1032然后经由分隔件1014b中的孔1020b、1022b流到第二腔1026。最后，废气从第二腔1026流动通过贯穿管的出口区段1004中的穿孔1008并流出管区段1004的出口端1030，如图10所示。

当废气压力足够高以克服偏压弹簧106的力时，阀挡板110将在管1002、1004内打开到接近水平位置，以基本使大多数废气旁路通过第一和第二腔1024、1026及与它们相关的吸声材料1016。由于挡板片110在图10中处于完全打开位置时将基本水平，因此消音器1000中的背压被最小化。

再次，由于在腔1032中没有放置吸声材料，则在材料1016与阀组件100的那些位于贯穿管1002、1004外部的部分之间将不会有干涉。这提供与针对图9的消音器900所陈述的相同的优点。

本发明已结合仅用于示例的所公开的实施例的详细说明进行了描述。本发明的范围和精神根据所附权利要求的适当解释而确定。

Claims (12)

1.一种用于内燃机废气系统的消音器，该消音器包括：

壳体，该壳体具有外壳以及封闭该外壳的相对端的输入头和输出头；

位于所述壳体内用于将所述壳体内部分成第一腔和第二腔的至少一个分隔件，所述腔的至少一个中具有位于所述腔中的吸声材料，所述至少一个分隔件具有贯穿所述至少一个分隔件的至少一个孔，用于提供所述第一腔与所述第二腔之间的流体连通；

贯穿管，该贯穿管延伸通过所述输入头和所述输出头以及所述至少一个分隔件，并具有用于实现所述贯穿管与所述第一腔之间的流体连通的多个穿孔；以及

阀组件，该阀组件具有位于所述贯穿管内的阀挡板，所述阀挡板围绕被枢转地联接到所述管的轴在完全闭合位置与完全打开位置之间旋转，其中在所述完全闭合位置，所述阀挡板的第一周界部分与所述贯穿管的内表面接触；在所述完全打开位置，所述阀挡板的平面基本平行于所述贯穿管的纵向轴线，并且所述阀挡板的第二周界部分与所述贯穿管的内表面接触。

2.根据权利要求1所述的消音器，其中处于所述完全闭合位置的所述阀挡板与所述贯穿管的所述纵向轴线以锐角相交。

3.根据权利要求1所述的消音器，进一步包括：

迫使所述阀挡板朝向所述完全闭合位置的偏压元件，该偏压元件安装在所述贯穿管外并在所述贯穿管与所述轴之间。

4.根据权利要求3所述的消音器，其中只要所述贯穿管中的废气压力足够高以克服偏压元件力，则该废气压力迫使所述阀挡板到达所述完全打开位置。

5.根据权利要求1所述的消音器，其中所述阀组件位于所述贯穿管上并在基本没有吸声材料的消音器腔中。

6.一种用于内燃机废气系统的消音器，该消音器包括：

壳体，该壳体具有外壳以及封闭该外壳的相对端的输入头和输出头；

位于所述壳体内用于将所述壳体内部分成第一腔、第二腔和第三腔的第一分隔件和第二分隔件，所述第一腔由所述第一分隔件和所述输入头限定，所述第二腔由所述第二分隔件和所述输出头限定，并且所述第一分隔件和所述第二分隔件限定位于所述第一分隔件和所述第二分隔件之间的所述第三腔，所述第一分隔件和所述第二分隔件具有贯穿所述第一分隔件和所述第二分隔件的至少一个孔，用于经由所述第三腔提供所述第一腔与所述第二腔之间的流体连通，所述第一腔和所述第二腔中均具有吸声材料；

贯穿管，该贯穿管延伸通过所述输入头和所述输出头以及所述第一分隔件和所述第二分隔件，并具有用于实现所述贯穿管与所述第一腔之间的流体连通的第一多个穿孔，以及用于实现所述贯穿管与所述第二腔之间的流体连通的第二多个穿孔；以及

阀组件，该阀组件具有位于所述贯穿管内、在所述第三腔中并在所述第一多个贯穿管穿孔与所述第二多个贯穿管穿孔之间的阀挡板，该阀挡板围绕被枢转地联接到所述管的轴并在完全闭合位置与完全打开位置之间旋转，其中在所述完全闭合位置，所述阀挡板的第一周界部分与所述贯穿管的内表面接触；在所述完全打开位置，所述阀挡板的平面基本平行于所述贯穿管的纵向轴线，并且所述阀挡板的第二周界部分与所述贯穿管的内表面接触。

7.根据权利要求6所述的消音器，其中所述第三腔中基本没有吸声材料。

8.根据权利要求6所述的消音器，其中所述贯穿管在从所述外壳的中心纵向轴线偏移的位置处穿过所述输入头。

9.根据权利要求8所述的消音器，其中所述贯穿管在围绕所述中心纵向轴线基本居中的位置处穿过所述输入头。

10.根据权利要求6所述的消音器，其中处于所述完全闭合位置的所述阀挡板与所述贯穿管的所述纵向轴线以锐角相交。

11.根据权利要求6所述的消音器，进一步包括：

迫使所述阀挡板朝向所述完全闭合位置的偏压元件，该偏压元件安装在所述贯穿管外并在所述贯穿管与所述轴之间。

12.根据权利要求11所述的消音器，其中只要所述贯穿管中的废气压力足够高以克服偏压元件力，则该废气压力迫使所述阀挡板到达所述完全打开位置。

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