CN107237675A - 包括中央共用主动控制阀的消声器设备 - Google Patents

包括中央共用主动控制阀的消声器设备 Download PDF

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Abstract

一种包括中央共用主动控制阀的消声器设备，其可以进一步包括：中央体，其用于引导排放自发动机的排放气体以分支的方式双方向流动，所述中央体包括主动控制阀和一对主消声器，所述主动控制阀设置在排放气体的流动路径中，所述一对主消声器的每一个分别设置在中央体的相对的侧面以排放引入自中央体的排放气体，其中排放气体的流动路径和排放路径可以基于主动控制阀的打开和关闭而改变。

Description

包括中央共用主动控制阀的消声器设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年3月28日提交的韩国专利申请第10-2016-0036535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装配有主动控制阀的消声器组件，更具体地，涉及一种这样的消声器组件：其包括相互分开的两个主消声器和中央地设置在主消声器之间的主动控制阀，从而能够使用一个主动控制阀而实现使用两个主动控制阀时展现出的效果。
背景技术
通常，在车辆的发动机中燃烧的排放气体具有非常高的温度。此外，排放气体的速度几乎等于声速。当这种排放气体直接排放至大气中时，排放气体在急剧扩张的同时产生强烈的爆破声。为此，将分开的消声器安装于车辆的排放气体路径，以降低排放气体的温度和压力，从而降低排放噪音。
图1为示出了安装于车辆的常规消声器的示意图，图2为示出了额外安装于常规消声器的主动控制阀的示意图。
如图1中所示，将排放管道1连接至发动机的排气歧管，以引导排放气体的流动。将催化转化器2和消声器3联接至排放管道1，催化转化器2用于将包含在排放气体中的有害物质转化为无害物质，消声器3用于降低排放噪音。
在此情况下，如图2中所示，尾管4将经过消声器3的排放气体排放至外部。此外，主动控制阀5安装于尾管4中的一个，以根据车辆的驱动情况改变排放气体的排放路径。
详细地，在恒定或低发动机转速期间中，主动控制阀5关闭，使得排放气体仅通过不安装主动控制阀5的一个尾管4排放。另一方面，在加速或高发动机转速期间，主动控制阀5打开，使得排放气体通过两个尾管4排放。
所示情况示出了两个尾管4联接至消声器3并使用一个主动控制阀5的示例。然而，当四个尾管联接至消声器时，可以使用两个主动控制阀。随着主动控制阀的数量的增加，有利的是，可以最大化排放气体的排放压力和排放音调的变化。
主动控制阀5用作用于高性能车辆的消声器调音元件，其能够区别排放气体的排放压力和排放音调。然而，此调音元件相当昂贵，因此存在对主动控制阀5的数量增加的限制。
此外，如图2中所示，消声器3的分支室3a仅用作双向地传输排放气体。在此情况下，分支室3a不是用于消声器3的调音的扩大、共振和吸音的体积，因此，分支室3a由于低空间利用而可能是无效空间。
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包括中央共用主动控制阀的消声器组件，其能够使用设置在两个主消声器之间的一个主动控制阀实现使用两个主动控制阀时展现出的效果。
此外，本发明的各个方面旨在提供一种包括中央共用主动控制阀的消声器组件，其中，在消除作为无效空间的常规分支室后，将包括主动控制阀的中央体配置于由于消除分支室的优势而形成的空间。因此，在空间利用和制造成本方面存在优势。
根据本发明的各个方面，一种包括中央共用主动控制阀的消声器，可以进一步包括：中央体，其用于将从发动机排放的排放气体引导为以分支的方式双方向流动，所述中央体包括设置于排放气体的流动路径的主动控制阀；以及一对主消声器，每一个主消声器分别设置于中央体的相对的侧面，以排放从中央体引入的排放气体，其中，排放气体的流动路径和排放路径可以基于主动控制阀的打开和关闭而改变。
中央体可以进一步包括分支部分和分支室；所述分支部分通过一对第一插入管道而连接至所述一对主消声器，所述一对第一插入管道双向延伸；所述分支室连接至所述分支部分的后端，所述分支室通过一对第二插入管道而连接至所述一对主消声器，所述一对第二插入管道双向延伸，其中，主动控制阀设置于分支部分和分支室之间。
分支部分和从所述分支部分双向延伸的一对第一插入管道可以连接为形成交叉形状，分支室和从所述分支室延伸的一对第二管道可以连接为形成倒“Y”形。
主消声器的每一个可以包括：多个隔板，其横向联接于主消声器，并且分隔出主消声器的内部空间；第一管道，其延伸通过设置于主消声器的内部空间的隔板，并且连接至第一插入管道中相对应的第一插入管道；以及第二管道，其延伸通过设置于主消声器的内部空间的隔板，并且连接至第二插入管道中相对应的第二插入管道。
消声器组件可以进一步包括：第一尾管，其用于将从第一管道传输的排放气体排放至外部，所述第一尾管的一端连接至第一管道；以及第二尾管，其用于将从第二管道传输的排放气体排放至外部，所述第二尾管的一端连接至第二管道。
当主动控制阀关闭时，排放气体可以经由第一插入管道、第一管道和第一尾管而排放至外部，当主动控制阀打开时，排放气体可以经由第一插入管道、第一管道、第一尾管、第二插入管道、第二管道和第二尾管而排放至外部。
基于控制器确定的发动机每分钟转数(RPM)、发动机负载和车辆速度中的至少一个，主动控制阀可以选择性地打开或关闭。
当发动机RPM在第一预定RPM和第二预定RPM之间且发动机负载小于预定发动机负载时，主动控制阀可以关闭。
当发动机RPM小于预定RPM或大于第二预定RPM时，主动控制阀可以打开。
当发动机负载大于预定发动机负载时，主动控制阀可以打开。
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)、大客车、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(例如源于非石油的能源的燃料)。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为示出了安装于车辆的常规消声器的示意图。
图2为示出了额外安装于常规消声器的主动控制阀的示意图。
图3为示出了根据本发明的各个实施方案的包括中央共用主动控制阀的消声器组件的示意图。
图4为示出了根据本发明的各个实施方案的中央体的立体图。
图5为示出了根据本发明的各个实施方案的主消声器和尾管的结构的示意图。
图6为示出了经由根据本发明的各个实施方案的包括中央共用主动控制阀的消声器组件的排放气体的流动和排放路径的示意图。
图7为根据本发明的各个实施方案的主动控制阀的操作期间的图表。
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，这些实施方案的示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。
图3为示出了根据本发明的各个实施方案的包括中央共用主动控制阀的消声器组件的示意图。
如图3中所示，根据本发明的各个实施方案的包括中央共用主动控制阀的消声器组件包括：中央体100，其用于将从发动机排放的排放气体引导为以分支方式沿双方向流动，同时中央体100包括安装于排放气体的流动路径的主动控制阀120；一对消声器200，每个消声器分别设置于中央体100的相对的横侧面，同时一对消声器200将从中央体100引入的排放气体排放至外部。
与常规情况相似，从发动机排放的排放气体流过排气歧管、催化转化器2(图1中)、排放管道1(图1中)等等，从而被传输至中央体100。该排放气体从中央体100双向分出，并且分别被引入至主消声器200。此外，在排放气体的温度和压力已经降低的情况下，主消声器200中的排放气体经由尾管220和222排放。
如上所述，常规主动控制阀5(图2中)安装于车辆的尾管4(图2中)中的一个。然而，本发明的各个实施方案的主动控制阀120安装于一对主消声器200之间的中央体100。此外，排放气体的流动和排放路径根据主动控制阀120的打开/关闭而可变。
随着主动控制阀120安装于中央体100，如上所述，在没有损失用于膨胀、共振和吸音的噪声、振动和平稳(NVH)的调音体积的情况下将空间利用最大化。
当主消声器200的尺寸沿向前和向后的方向减小，从而在后车轮的后方应用主动控制阀120时，扩大、共振和吸声的体积减小，因此，NVH调声体积的自由度受限，难以配置额外的尾管。
图4为根据本发明的各个实施方案的中央体的立体图。
如图4中所示，中央体100包括：分支部分110，其经由一对第一插入管道112而连接至一对主消声器200，所述一对第一插入管道112从分支部分110双向延伸；以及分支室130，其连接至分支部分110的后端，同时经由一对第二插入管道132而分别连接至一对主消声器200，所述一对第二插入管道132从分支室130延伸。
在此情况下，主动控制阀120安装于分支部分110和分支室130之间，从而允许或阻止排放气体流向分支室130。因此，排放气体的流动路径是可变的。
也就是说，从车辆的发动机排放的排放气体经由排放管道而被传输至分支部分110和分支室130。随后，排放气体经由分支部分110和分支室130而被传输至主消声器200。当主动控制阀120关闭时，排放气体仅经由分支部分110进行传输，而当主动控制阀120打开时，排放气体经由分支部分110和分支室130两者传输。
如图4中所示，将分支部分110和从分支部分110双向延伸的第一插入管道112连接，以形成交叉形状(“+”)。在此情况下，将分支部分110的前端连接至排放管道1(图1中)，并且将分支部分110的后端连接至分支室130。
分支室130的前端连接至分支部分110。将分支室130和从分支室130延伸的第二插入管道132连接，以形成倒“Y”型。此外，主动控制阀120安装于分支部分110的后端和分支室130的前端之间。
分支部分110、第一插入管道112、分支室130和第二插入管道132可以制造为待组装的单独的元件，或者可以形成为整体结构。此外，考虑到车辆的种类或布局，这些元件可以具有各种类型的直径或长度。
图5为示出了根据本发明的各个实施方案的主消声器和尾管的结构的示意图。
如图5中所示，每个主消声器200包括：多个隔板210，其横向联接于主消声器200，并且分隔出主消声器200的内部空间；第一管道212，其延伸通过设置于主消声器200的内部空间的隔板210，并且连接至第一插入管道112中相对应的第一插入管道112；以及第二管道214，其延伸通过设置于主消声器200的内部空间的隔板210，并且连接至第二插入管道132中相对应的第二插入管道132。
在各个实施方案中，将两个隔板210设置为将主消声器200的内部空间分成三个空间。主消声器200的第一管道212和第二管道214设置于车辆的左侧和右侧，同时延伸通过对应的隔板210。
图5示出了主消声器200中的一个的结构，亦即，设置在车辆左侧的主消声器200。然而，本领域技术人员可以容易理解，设置在车辆右侧的主消声器200具有与左主消声器200的结构相同或相似的结构。
此外，第一尾管220和第二尾管222设置于每个主消声器200的外部。第一尾管220的一端连接至第一管道212，以排放从第一管道212传输的排放气体。第二尾管222的一端连接至第二管道214，以排放从第二管道214传输的排放气体。
第一尾管220和第二尾管222用于将穿过主消声器200时已经降低温度和压力的排放气体排放至外部，由此产生降低的排放噪声。与常规消声器不同，主动控制阀120不安装于第一尾管220和第二尾管222中的任一个。
图6为示出了通过根据本发明的各个实施方案的包括中央共用主动控制阀的消声器组件的排放气体的流动和排放路径的示意图。
如图所示，当主动控制阀120关闭时，排放气体经由第一插入管道112、第一管道212和第一尾管220而从两个排气出口排放。
当主动控制阀120打开时，排放气体经由第一插入管道112、第一管道212、第一尾管220、第二插入管道132、第二管道214和第二尾管222而从四个排气出口排放。
因此，本发明的各个实施方案具有这样的优点：可以使用一个主动控制阀120而获得与安装两个主动控制阀时获得效果相等或相似的效果，因此，排放气体的排放压力和排放音调的变化可以根据车辆的驱动情况而最大化。
在此情况下，根据控制器300识别的发动机每分钟转数(RPM)、发动机负载(以％计)和车辆速度(以km/h计)而打开或关闭主动控制阀120。
车辆的电子控制单元(ECU)可以用作控制器300。替代地，单独的控制器可以用于打开/关闭根据本发明的各个实施方案的中央共用主动控制阀120。
此处，发动机RPM意指发动机的转动速率。随着转动速率增加，车辆的输出功率和速度逐渐增加。表示发动机的做功强度的发动机负载与节气门的打开程度(空气量)紧密相关。将发动机负载分类为计算的发动机负载和绝对发动机负载。百分比(％)是发动机负载的单位。车辆速度是由车辆速度传感器测量的值。
图7为示出了根据本发明的各个实施方案的主动控制阀的操作期间的图表。
当发动机RPM在第一预定RPM和第二预定RPM之间且发动机负载小于预定发动机负载时，根据本发明的各个实施方案的主动控制阀120可以关闭。这是指阀瓣关闭期间，并且对应于图7中的阴影面积。
第一预定RPM、第二预定RPM和预定的发动机负载可以确定为反映车辆种类、所需的排放噪声标准、用户要求等等的各种值。以下描述将借助本发明的示例给出，其中，第一预定RPM为750RPM，第二预定RPM为3000RPM，预定的发动机负载为50％。
阀瓣关闭期间对应于低或恒定发动机转速期间或低发动机负载期间。阀瓣关闭期间为优先要求安静感觉的期间，因此，主动控制阀120关闭，以仅经由第一尾管220(即，两个排气出口)排出排放气体。
同时，如图7中所示，在除了阀瓣关闭期间之外的期间中，主动控制阀120打开。详细地，当发动机RPM小于第一预定RPM(750RMP)或大于第二预定RPM(3000RPM)时，主动控制阀120打开。当发动机负载等于或大于50％时，主动控制阀120可以打开。
这样的期间对应于高发动机转速期间、加速/延迟(retardation)期间或高发动机负载期间。在这些期间中，优先要求动力的感觉，因此，主动控制阀120打开，以经由第一尾管220和第二尾管222(即，四个排气出口)排出排放气体。
发动机RPM小于第一预定RPM(750RPM)的期间为怠速期间。在高性能车辆的情况下，主动控制阀120在刚启动车辆之前的怠速期间中打开，以实现具有粗犷的排放音调的动力。在此期间中，排放气体经由四个排气出口而排放。
主消声器200设置于中央体100的相对的横侧面，同时相互分开，中央体100装配有主动控制阀120，因此，可以获得与安装两个主动控制阀时获得的效果相等或相似的效果。
详细地，当主动控制阀120关闭时，排放气体经由两个排气出口(一对第一尾管)排放，而当主动控制阀120打开时，排放气体经由四个排气出口(一对第一尾管和一对第二尾管)排放。优点在于，根据车辆的驱动情况而将排放压力和排放音调的变化最大化。
此外，主动控制阀120(用于消声器的昂贵调声元件)的数量可以减少，因此，在制造成本和重量方面具有优势。此外，消除了常规分支室(无效空间)(例如图2中的室3a)，因此，包括主动控制阀120的中央体100可以配置于通过消除分支室的优势形成的空间。因此，在空间利用方面具有优势。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
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)

1.一种包括中央共用主动控制阀的消声器组件，其包括：
中央体，其用于将从发动机排放的排放气体引导为以分支的方式双方向流动，所述中央体包括主动控制阀，所述主动控制阀设置于排放气体的流动路径；以及
一对主消声器，每个主消声器分别设置于中央体的相对的侧面，以排放从中央体引入的排放气体，
其中，排放气体的流动路径和排放路径能够基于主动控制阀的打开和关闭而改变。
2.根据权利要求1所述的包括中央共用主动控制阀的消声器组件，其中，中央体进一步包括：
分支部分，其通过一对第一插入管道而连接至所述一对主消声器，所述一对第一插入管道双向延伸；以及
分支室，其连接至所述分支部分的后端，所述分支室通过一对第二插入管道而连接至所述一对主消声器，所述一对第二插入管道双向延伸，
其中，主动控制阀设置于分支部分和分支室之间。
3.根据权利要求2所述的包括中央共用主动控制阀的消声器组件，其中：
分支部分和从所述分支部分双向延伸的一对第一插入管道连接为形成交叉形状；并且
分支室和从所述分支室延伸的一对第二管道连接为形成倒“Y”形。
4.根据权利要求2所述的包括中央共用主动控制阀的消声器组件，其中，主消声器中的每一个包括：
多个隔板，其横向联接于主消声器，并且分隔出主消声器的内部空间；
第一管道，其延伸通过设置于主消声器的内部空间的所述隔板，并且连接至所述第一插入管道中相应的一个；以及
第二管道，其延伸通过设置于主消声器的内部空间的所述隔板，并且连接至所述第二插入管道中相应的一个。
5.根据权利要求4所述的包括中央共用主动控制阀的消声器组件，进一步包括：
第一尾管，其用于将从第一管道传输的排放气体排放至外部，所述第一尾管的第一端连接至第一管道；以及
第二尾管，其用于将从第二管道传输的排放气体排放至外部，所述第二尾管的第一端连接至第二管道。
6.根据权利要求5所述的包括中央共用主动控制阀的消声器组件，其中：
当主动控制阀关闭时，排放气体经由第一插入管道、第一管道和第一尾管排放至外部，
当主动控制阀打开时，排放气体经由第一插入管道、第一管道、第一尾管、第二插入管道、第二管道和第二尾管排放至外部。
7.根据权利要求1所述的包括中央共用主动控制阀的消声器组件，其中，基于控制器确定的发动机每分钟转数、发动机负载和车辆速度中的至少一个而选择性地打开或关闭主动控制阀。
8.根据权利要求7所述的包括中央共用主动控制阀的消声器组件，其中，当发动机每分钟转数在第一预定每分钟转数和第二预定每分钟转数之间并且发动机负载小于预定发动机负载时，关闭主动控制阀。
9.根据权利要求7所述的包括中央共用主动控制阀的消声器组件，其中，当发动机每分钟转数小于第一预定每分钟转数或大于第二预定每分钟转数时，打开主动控制阀。
10.根据权利要求7所述的包括中央共用主动控制阀的消声器组件，其中，当发动机负载大于预定发动机负载时，打开主动控制阀。
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