CN104564282B - 用于cda发动机的排放系统的结构 - Google Patents

Abstract

一种用于CDA发动机的排放系统的结构，其可以包括以横向方向联接在主消音器中并将主消音器的内部分隔成第一空间、第二空间、第三空间和第四空间的三个隔板；设置在主消音器外侧的第一连接管，其连接第二空间和第三空间并具有排放气体流动的通道；设置在主消音器外侧的第二连接管，其连接第二空间和第三空间，并具有排放气体流动的通道；联接至第一连接管的通道的第一阀；以及连接至第二连接管的通道的第二阀。

Description

用于CDA发动机的排放系统的结构

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年10月15日提交的韩国专利申请第10-2013-0122374号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及用于车辆的排放系统的结构，更特别地，涉及用于停缸技术(CDA)发动机的排放系统的结构，其中主消音器被三个隔板分隔成四个空间，并且设置了第一连接管、第二连接管、第一阀和第二阀，所述第一连接管和第二连接管连接第二空间和第三空间，所述第一阀联接至所述第一连接管的通道，所述第二阀联接至所述第二连接管的通道，由此根据发动机的特性以最大效率减少排放气体中的噪音。

背景技术

最近，关于日益增加的有关环境的关注，例如车辆的排放气体的过度排放而引起的环境问题、由于原油成本的增加使得消费者更偏爱高效率车辆的重要问题已经成为焦点。

因此，为了改进车辆的燃料效率、增加发动机的输出，发展了各种技术。

例如，为了改进燃料效率，已经发展并使用了根据取决于发动机的转速区域的变化的进气阻力而改变进气歧管的长度或横截面面积的可变进气系统(VIS)、依据发动机的转速区域来调节气门的打开时机和打开程度的可变气门正时(VVT)、调节气门的升程高度的可变气门升程(VVL)以及根据行驶状态将发动机中的一些汽缸转换至非操作状态或全操作状态的停缸技术(CDA)。

在上述技术中，CDA发动机是指在车辆制动时或在车辆以恒定速度行驶时使一些汽缸停缸并且燃料供应和进气/排气气门的操作在停缸侧停止的发动机。

因为仅当车辆加速或上坡行驶时需要车辆的发动机的最大输出，在仅使用发动机的部分输出就可以操作车辆的情况下，可以通过选择性地不点燃汽缸中的燃料来减少燃料消耗。

例如，在安装了四汽缸发动机的车辆中，因为当在行驶状态中制动车辆时或当车辆处于怠速条件或低负载条件时，没有理由操作全部汽缸以产生动力，所以使两个汽缸停缸，仅由剩下的两个汽缸产生动力。

然而，虽然CDA发动机相比于常规发动机具有燃料消耗低、燃料效率高的优点，但是其具有这样的问题：因为一些汽缸中的燃料没有点燃，所以发动机噪音的主要分量改变，低频噪音增加。

为了解决上述问题，如图1所示的相关技术中的用于CDA发动机的排放系统的结构中，额外的消音器2安装在排气管4中，其连接副消音器1和主消音器3，使得整个排气管4分成若干部段，由此减少噪音。

亦即，在仅操作四汽缸发动机的两个汽缸的CDA模式中，额外地产生半阶(halforder)低频噪音分量(在发动机噪音的主要分量中对应于C1、C3等的噪音分量)，并在现有排气管中与低频共振模组合，由此存在车辆的噪音特性劣化的问题，其中所述半阶低频噪音分量在普通模式中是难以产生的。

因此，如图2中所示，额外的消音器2安装在排放系统的第二共振模和排放系统的第四共振模的峰值点从而减少排放系统的共振模。

然而，在相关技术中的安装了分离的额外的消音器的用于CDA发动机的排放系统的结构中，仍然存在着这样的问题：需要减少用于其他组件(油箱、后悬挂、内部空间等等)的空间，以便在副消音器和主消音器之间安装额外的消音器，并且由于额外的消音器使得车辆的重量过度地增加。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种用于CDA发动机的排放系统的结构，其中主消音器被分隔成四个空间，并且设置了连接各自空间的连接管和阀，由此在不安装分离的额外的消音器的情况下解决因应用CDA模式而在排气管中产生的共振问题。

根据本发明的各个方案，用于停缸技术(CDA)发动机的排放系统的结构，结构具有连接至副消音器的第一排气管，副消音器连接至车辆的排气管，排放气体经过第一排气管；连接至第一排气管并减少由排放气体产生的噪音的主消音器；连接至主消音器的第二排气管，且经过主消音器的排气管经过第二排气管；结构可以包括在主消音器中以横向方向联接的三个隔板，其将主消音器的内部分隔成第一空间、第二空间、第三空间和第四空间；设置在主消音器的外侧的第一连接管，第一连接管连接主消音器的第二空间和第三空间，并具有排放气体流动的通道；设置在主消音器的外侧的第二连接管，第二连接管连接主消音器的第二空间和第三空间，并具有排放气体流动的通道，第二连接管形成为比第一连接管相对较短；联接至第一连接管的通道并打开或闭合第一连接管的通道的第一阀；联接至第二连接管的通道并打开或闭合第二连接管的通道第二阀，其中联接在第一空间和第二空间之间的三个隔板中的一个和联接在第三空间和第四空间之间的三个隔板中的另一个，每个具有用于排放气体流动通过的孔隙或多个孔。

用于CDA发动机的排放系统的结构可以进一步包括连接第一阀和第二阀的连杆单元，其中第一阀和第二阀在联接至连杆单元的同时还具有90°相位差，第一阀打开时第二阀闭合，第一阀闭合时第二阀打开。

三个隔板可以包括设置在第一空间和第二空间之间的第一隔板、设置在第二空间和第三空间之间的第二隔板和设置在第三空间和第四空间之间的第三隔板，其中第一连接管的一个端部可以从第二空间通过第一隔板延伸至第一空间，并可以弯曲并突出至主消音器的外侧，第一连接管的另一个端部可以通过第三隔板从第三空间延伸至第四空间，并可以弯曲并突出至主消音器的外侧。

第一排气管通过连续经过第三隔板、第二隔板和第一隔板可以延伸进入第一空间。

第二排气管的端部通过连续经过第一隔板、第二隔板和第三隔板可以延伸进入第四空间。

对第一隔板和第三隔板形成了多个孔。

第一阀可以为由电机操作的主动阀。

当车辆的发动机处于普通模式时，第二阀可以打开，第一阀可以闭合，使得主消音器中的排放气体仅流动通过第二连接管，当车辆的发动机处于CDA模式时，第一阀可以打开，第二阀可以闭合，使得主消音器中的排放气体仅流动通过第一连接管。

具有上述构造的本发明包括在主消音器中以横向方向联接的三个隔板、第一连接管和连接第二空间和第三空间的第二连接管、联结至第一连接管的通道的第一阀和联结至第二连接管的通道的第二阀，由此解决因应用CDA模式而在排气管中产生共振的问题，同时维持现有排放系统的结构。

亦即，当车辆的发动机处于CDA模式时，第一阀打开，第二阀闭合，使得主消音器中的排放气体仅流动通过第一连接管，因此，第一消音器和第二消音器的位置相互远离，由此增加整个排放系统的长度，并实现当另外增加另一个消音器时获得的效果。

当车辆的发动机处于普通模式时，第二阀打开，第一阀闭合，使得主消音器中的排放气体仅流动通过第二连接管，由此通过缩短排放气体的流路而减少整体背压。

该结构进一步包括连接第一阀和第二阀的连杆单元，其中当第一阀打开时第二阀闭合，当第一阀闭合时第二阀打开，这样即使当仅操作一个阀时，另一个阀也可以有机地操作。

通过主动地利用现有排放系统的结构，可以使用于其他组件(油箱、后悬挂、内部空间等)的空间的减少和由安装额外的消音器而引起的车辆重量的增加最小化。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共车辆、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非汽油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点将在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于解释本发明的某些原理的具体实施方式中显现或更详细地阐明。

附图说明

图1为显示在现有技术中在用于CDA发动机的排放系统的结构中安装了额外的消音器的外观的俯视图。

图2为示意地显示在现有技术中用于CDA发动机的排放系统的结构中排放系统的共振模和消音器的位置的示例性视图。

图3为显示根据本发明的用于CDA发动机的排放系统的示例性结构的外观的俯视图。

图4是根据本发明的图3的部分A的放大视图。

图5是显示根据本发明的用于CDA发动机的排放系统的示例性结构中用作第一阀的主动阀的立体图。

图6是显示根据本发明的用于CDA发动机的排放系统的示例性结构中车辆的发动机处于普通模式的情况的示例性视图。

图7A和图7B为示意地显示根据本发明的用于CDA发动机的排放系统的示例性结构中车辆的发动机处于普通模式的情况下排放系统的共振模和消音器的位置的示例性视图。

图8是显示根据本发明的用于CDA发动机的排放系统的示例性结构中车辆的发动机处于CDA模式的情况的示例性视图。

图9A和图9B为示意地显示根据本发明的用于CDA发动机的排放系统的示例性结构中车辆的发动机处于CDA模式的情况下排放系统的共振模和消音器的位置的示例性视图。

应了解，附图并不必须按比例绘制，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、位置和形状，将部分地由特定目的的应用和使用环境加以确定。

具体实施方式

现在将详细提及本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案结合加以描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

根据本发明的用于停缸技术(CDA)发动机的排放系统的结构，其具有连接至副消音器10的第一排气管12，所述副消音器10连接至车辆的排气管，排放气体经过第一排气管12；连接至第一排气管12并减少由排放气体产生的噪音的主消音器20；连接至主消音器20的第二排气管14，且经过主消音器20的排放气体经过第二排气管14。该用于CDA发动机的排放系统的结构可以包括隔板30，所述隔板30包括在主消音器20中以横向方向联接并将主消音器20的内部分隔成第一空间22、第二空间24、第三空间26和第四空间28的三个隔板32、34和36；设置在主消音器20的外侧的第一连接管40，所述第一连接管40连接主消音器20的第一空间22和第四空间28，并且具有排放气体流动的通道；设置在主消音器20外侧的第二连接管50，所述第二连接管50连接主消音器20的第二空间24和第三空间26，并且具有排放气体流动的通道，形成的所述第二连接管50比第一连接管40相对较短；联接至第一连接管40的通道从而打开和闭合第一连接管40的通道的第一阀42；联接至第二连接管50的通道从而打开和闭合第二连接管50的通道的第二阀52；其中联接在第一空间22和第二空间24之间的隔板32以及联接在第三空间26和第四空间28之间的隔板36具有孔隙或多个孔使得排放气体可以通过其流动。

如图3中所示，副消音器10连接至车辆的排气管(未示出)，并用于首先减少由从排气管排放的排放气体所产生的噪音。

第一排气管12连接至副消音器10的后侧从而将排放气体供应至主消音器20，由排放气体产生的噪音其次被连接至第一排气管12的主消音器20减小。

第二排气管14连接至主消音器20的后侧，第二排气管14用于将排放自主消音器20的排放气体排放至车辆的外侧。

如图6中所示，第一排气管12从副消音器10延伸至主消音器20的第一空间22(将在下文描述)，并使得经过副消音器10的排放气体能够供应至主消音器20的第一空间22。

此外，第二排气管14从主消音器20的第四空间28(将在下文描述)延伸至车辆的外侧，并使得经过主消音器20的内部的排放气体能够排放至车辆的外侧。

如图3中所示，三个隔板32、34和36以横向方向联接在主消音器20中从而将主消音器20的内部分成第一空间22、第二空间24、第三空间26和第四空间28，在所示的示例性实施方案中，位于最上端的空间为第一空间22，位于第一空间22的下方并紧邻第一空间22的空间为第二空间24，位于第二空间24的下方并紧邻第二空间24的空间为第三空间26，位于最下端的空间为第四空间28。

在所示的示例性实施方案中，隔板30包括设置在第一空间22和第二空间24之间的第一隔板32、设置在第二空间24和第三空间26之间的第二隔板34和设置在第三空间26和第四空间28之间的第三隔板36。

第一隔板32和第三隔板36具有孔隙或多个孔使得排放气体可以自由地流动通过第一隔板32和第三隔板36，第二隔板34以屏蔽板的形状形成，其不具有孔隙或孔，使得排放气体仅流动通过第一连接管40或第二连接管50(将在下文中描述)。

在所示的实施方案中，第一隔板32和第三隔板36具有孔隙或多个孔使得排放气体流动通过第一隔板32和第三隔板36，但第一隔板32和第三隔板36可以包括其他结构，例如可以允许排放气体流动通过的多个短管和可渗透膜。

如图3中所示，第一连接管40和第二连接管50在主消音器20的外侧联接，并且特别地，第一连接管40和第二连接管50连接主消音器20的第二空间24和第三空间26。

如图6中所示，第一连接管40形成为整体具有C形的长管，其具有分别向着第二空间24和第三空间26的方向弯曲的入口和出口，第二连接管50也形成为C形管，第二连接管50的长度比第一连接管40的长度相对较短。

亦即，第一连接管40的一个端部从第二空间24通过第一隔板32延伸至第一空间22，然后弯曲并突出至主消音器20的外侧，第一连接管40的另一端从第三空间26通过第三隔板36延伸至第四空间28，然后弯曲并突出至主消音器20的外侧，且第二连接管50从第二空间24直接突出至主消音器20的外侧，并连接至第三空间26。

第一连接管40和第二连接管50取决于主消音器20的形状、在排放系统中整体空间的利用情况和车辆的类型可以以各种形状形成，例如“U”形。

如图3和图4中所示，第一阀42和第二阀52分别安装在第一连接管40和第二连接管50的通道中，关闭和允许流动通过第一连接管40和第二连接管50的排放气体的流动。

如图4中所示，第一阀42和第二阀52具有以圆板形成的普通阀盖，并且通过由控制单元依据CDA发动机是否操作来进行控制从而打开或闭合第一连接管40和第二连接管50。

所示的示例性实施方案显示未操作CDA模式(亦即以普通模式操作)的情况，并显示这样的状态，其中第一阀42横向设置以闭合第一连接管40，第二阀52纵向地设置以打开第二连接管50使得在主消音器中的排放气体仅流动通过第二连接管。

如图4中所示，第一阀42和第二阀52通过连杆单元60连接。

在所示的实施方案中，连杆单元60包括第一连杆62、连杆臂64和第二连杆66；所述第一连杆62的一个端部联结至第一阀42，并取决于第一阀42的打开和闭合操作进行移动；所述连杆臂64的一个端部枢轴联接至第一连杆62的另一个端部；所述第二连杆66的一个端部枢轴联接至连杆臂64的另一个端部，第二连杆66的另一个端部联接至第二阀52。

如图4中所示，第一阀42和第二阀52可以在联接至连杆单元60的同时还具有90°的相位差，第一连杆62和第二连杆66可以相互平行地设置。

如图6中所示，当第一阀42横向设置时，第一连杆62和第二连杆66基本上向右倾斜，第二阀52和第一阀42在纵向设置的同时还具有90°的相位差。

如图8中所示，当第一阀42纵向移动时，第一连杆62移动至左侧，连接至连杆臂64的第二连杆66也随着第一连杆62的移动而移动至左侧，并且第二阀52移动90°并横向设置。

如图5所示，第一阀42可以为通过电机44操作的主动阀，第二阀52可以为随着第一阀42的移动而操作的手动阀。

亦即，当第一阀42通过电机44操作并打开或闭合第一连接管40时，通过连杆单元60与第一阀42连接的第二阀52在对应于第一阀42的移动的同时闭合或打开第二连接管50。

在下文将描述根据本发明的用于CDA发动机的排放系统的示例性结构的操作过程和操作效果。

如图6中所示，当没有操作CDA模式时，亦即当车辆的发动机为普通模式时，排放气体首先通过第一排气管12供应至主消音器20中的第一空间22。

接着，供应至第一空间22的排放气体通过在第一隔板32中形成的孔隙或多个孔流动至第二空间24，并通过打开的第二连接管50流动至第三空间26。

流动至第三空间26的排放气体通过第三隔板36的孔隙或多个孔流动至第四空间28，并通过连接至第四空间28的第二排气管14排放至主消音器20的外侧。

此外，当车辆的发动机处于普通模式时，仅主要产生发动机噪音的主阶(mainorder)分量(在发动机噪音的主要分量中对应于C2、C4等的噪音分量)，因此，主阶分量结合排气管的低频共振模的可能性相对较低。

因此，如图7A和图7B中所示，当车辆的发动机处于普通模式时，包括主消音器20的第一空间22和第二空间24的第一消音器21邻近包括主消音器20的第三空间26和第四空间28的第二消音器25地设置，并用于减少遍布整个排放系统的背压。

亦即，当车辆的发动机处于普通模式时，仅打开作为相对较短流路的第二连接管50，第一消音器21邻近第二消音器25地设置，因此，产生减少遍布整个排放系统的背压的效果。

类似地，如图8中所示，即使当操作CDA模式时，排放气体首先通过第一排气管12供应至主消音器20中的第一空间22，并通过第一隔板32的孔隙或多个孔流动至第二空间24。

接着，流动至第二空间24的排放气体通过第一连接管40流动至第三空间26，通过第三隔板36的孔隙或多个孔流动至第四空间28，并通过连接至第四空间28的第二排气管14排放至主消音器20的外侧。

此外，当车辆的发动机处于CDA模式时，额外地产生发动机噪音的半阶分量(在发动机噪音的主要分量中对应于C1、C3等的噪音成分)，并与排气管的低频共振模结合，造成车辆的噪音特性劣化。

因此，如图9A和图9B中所示，当车辆的发动机处于CDA模式时，主消音器20被第一连接管40分离成第一消音器21和第二消音器25，第一消音器21设置成邻近排放系统的第二共振模的峰值点，由此减少在排气管中的共振。

随着第一消音器21和第二消音器25之间的距离变得更长，整个排放系统的结构的长度变得更长，副消音器10与排放系统的第一共振模的峰值点变得相对更近。

亦即，当车辆的发动机处于CDA模式时，通过第一阀仅打开作为相对较长流路的第一连接管40，第二阀闭合，使得主消音器中的排放气体仅流动通过第一连接管，而且第一消音器21和第二消音器25分离，由此实现当另外添加另一个消音器时获得的效果。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。它们并不会毫无遗漏，也不会将本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多修改和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其它们的实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同的选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同方案加以限定。

Claims (10)

1.一种用于停缸技术发动机的排放系统的结构，其包括第一排气管、主消音器和第二排气管，所述第一排气管连接至副消音器，所述副消音器连接至车辆的排气管，且排放气体经过所述第一排气管；所述主消音器连接至所述第一排气管并减少由排放气体产生的噪音；所述第二排气管连接至所述主消音器，经过所述主消音器的排放气体经过所述第二排气管；所述结构包括：

以横向方向在所述主消音器中联接的三个隔板，所述三个隔板将所述主消音器的内部分隔成第一空间、第二空间、第三空间和第四空间；

设置在所述主消音器的外侧的第一连接管，所述第一连接管连接所述主消音器的所述第二空间和所述第三空间，并具有排放气体流动的通道；

设置在所述主消音器的外侧的第二连接管，所述第二连接管连接所述主消音器的所述第二空间和所述第三空间，并具有排放气体流动的通道，所述第二连接管形成为比所述第一连接管相对更短；

第一阀，所述第一阀联接至所述第一连接管的通道并打开和闭合所述第一连接管的通道；以及

第二阀，所述第二阀联接至所述第二连接管的通道并打开和闭合所述第二连接管的通道；

其中，联接在所述第一空间和所述第二空间之间的所述三个隔板中的一个和联接在所述第三空间和所述第四空间之间的所述三个隔板中的另一个，每个具有多个孔以用于排放气体流动通过。

2.根据权利要求1所述的用于停缸技术发动机的排放系统的结构，进一步包括：

连接所述第一阀和所述第二阀的连杆单元，

其中，所述第一阀和所述第二阀在联接至所述连杆单元的同时还具有90°的相位差，

当所述第一阀打开时所述第二阀闭合，

当所述第一阀闭合时所述第二阀打开。

3.根据权利要求1所述的用于停缸技术发动机的排放系统的结构，其中，所述三个隔板包括：

设置在所述第一空间和所述第二空间之间的第一隔板；

设置在所述第二空间和所述第三空间之间的第二隔板；和

设置在所述第三空间和所述第四空间之间的第三隔板；

其中，所述第一连接管的一个端部从所述第二空间通过所述第一隔板延伸至所述第一空间，弯曲并突出至所述主消音器的外侧，

所述第一连接管的另一个端部从所述第三空间通过所述第三隔板延伸至所述第四空间，弯曲并突出至所述主消音器的外侧。

4.根据权利要求3所述的用于停缸技术发动机的排放系统的结构，其中，所述第一排气管通过连续经过所述第三隔板、所述第二隔板和所述第一隔板延伸进入所述第一空间。

5.根据权利要求3所述的用于停缸技术发动机的排放系统的结构，其中，所述第二排气管的端部通过连续经过所述第一隔板、所述第二隔板和所述第三隔板延伸进入所述第四空间。

6.根据权利要求3所述的用于停缸技术发动机的排放系统的结构，其中，对所述第一隔板和所述第三隔板形成多个孔。

7.根据权利要求1所述的用于停缸技术发动机的排放系统的结构，其中，所述第一阀为通过电机操作的主动阀。

8.根据权利要求2所述的用于停缸技术发动机的排放系统的结构，其中，所述第一阀为通过电机操作的主动阀。

9.根据权利要求2所述的用于停缸技术发动机的排放系统的结构，其中，当车辆的发动机处于普通模式时，所述第二阀打开，所述第一阀闭合，使得所述主消音器中的排放气体流动通过所述第二连接管。

10.根据权利要求2所述的用于停缸技术发动机的排放系统的结构，其中，当车辆的发动机处于停缸技术模式时，所述第一阀打开，所述第二阀闭合，使得所述主消音器中的排放气体流动通过所述第一连接管。