CN107747516A - 一种排气系统排气阀结构及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于发动机排气系统零部件技术领域的排气系统排气阀结构，本发明还涉及排气系统排气阀结构的控制方法，所述的排气系统排气阀结构的电机(6)与控制部件(7)连接，控制部件(7)与整车CAN信号中的发动机转速信号传感器连接，控制部件(7)内设置为存储有阀片关闭转速范围数据的结构，发动机工作时的发动机转速位于阀片关闭转速数据范围内时，控制部件(7)设置为能够控制电机(6)转动，带动阀片(3)关闭阀座(2)的阀座空腔(5)的结构，本发明的排气系统排气阀结构及其控制方法，能够降低有效发动机工作时的“轰鸣”噪声，保持中高转速的低背压，提高排气系统性能。

Description

一种排气系统排气阀结构及其控制方法

技术领域

本发明属于发动机排气系统零部件技术领域，更具体地说，是涉及一种排气系统排气阀结构，本发明还涉及所述的排气系统排气阀结构的控制方法。

背景技术

随着车辆轻量化及油耗指标的降低、发动机功率的升高，发动机排气系统的噪声也会增加，同时受到空间布置及轻量化影响，排气系统的容积受到限制，再加上客户对排气系统的背压指标要求越来越低，因此，对排气系统NVH性能要求不断提高，导致靠传统纯阻抗性消声器声学设计很难满足声学所有工况的声学要求，尤其是怠速或中低转速的低频“轰鸣”噪声尤为明显，针对减速等一些特殊工况，由于发动机工作标定特性而引起的噪声问题，更是无法通过传动排气系统设计来消除。基于这些问题，可以对排气系统增加主动控制阀和被动控制阀来实现，但被动控制阀的工作原理是通过气流压力来低阀门进行开启和关闭，开启和关闭不能完全符合声学开启及关闭的目标要求，存在局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，在发动机工作时，能够方便可靠地对阀片打开和关闭进行控制，从而降低有效发动机工作时的“轰鸣”噪声，保持中高转速的低背压，解决传动排气系统声学开发中的声学目标与背压要求的矛盾问题，从而在容积有限的情况下达到保持消声效果而降低消声容积，减轻重量，提高排气系统整体性能的排气系统排气阀结构。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种排气系统排气阀结构，所述的排气系统包括多个尾管，所述的排气系统排气阀结构包括阀座、阀片，阀座安装在多个尾管中的一个尾管内，阀门通过转轴安装在阀座的阀座空腔内，转轴与电机连接，电机与控制部件连接，控制部件与整车CAN信号中的发动机转速信号传感器连接，所述的控制部件内设置为存储有阀片关闭转速范围数据的结构，发动机工作时的发动机转速位于阀片关闭转速数据范围内时，控制部件设置为能够控制电机转动，从而带动阀片关闭阀座的阀座空腔的结构。

发动机转速低于阀片关闭转速范围数据或高于阀片关闭转速范围数据时，控制部件设置为能够控制电机反向转动，从而带动阀片重新处于打开状态的结构。

所述的整车CAN信号设置为能够将发动机转速传感器测量到的发动机实时转速数据传递给控制部件的结构，控制部件设置为能够实时将接收到的发动机实时转速信号与控制部件内存储的阀门关闭转速范围数据进行对比的结构。

所述的发动机工作时发动机转速低于阀片关闭转速范围数据或高于阀片关闭转速范围数据时，排气系统的多个尾管设置为全部处于开通状态的结构，发动机工作时发动机转速位于阀片关闭转速数据范围内时，排气系统的多个尾管中安装排气系统排气阀结构的一个尾管设置为能够处于断开状态的结构。

所述的阀座上安装环形结构的转轴安装座Ⅰ和环形结构的转轴安装座Ⅱ，所述的转轴安装在阀座上时，转轴一端活动套装在转轴安装座Ⅰ上，转轴另一端活动套装在转轴安装座Ⅱ上。

所述的转动轴安装座Ⅰ和转轴之间套装密封圈Ⅰ，转动轴安装座Ⅱ和转轴之间套装密封圈Ⅱ，密封圈Ⅰ设置为由陶瓷材料或石墨材料制成的结构，密封圈Ⅱ设置为由陶瓷材料或石墨材料制成的结构。

所述的控制部件为DSP控制板，控制部件设置为能够发出指令信号，控制部件同时设置为能够将所述指令信号转换为电机的转动信号的结构。

本发明还涉及一种控制简单可靠，在发动机工作时，能够方便可靠地对阀片打开和关闭进行控制，从而降低有效发动机工作时的“轰鸣”噪声，保持中高转速的低背压，解决传动排气系统声学开发中的声学目标与背压要求的矛盾问题，从而在容积有限的情况下达到保持消声效果而降低消声容积，减轻重量，提高排气系统整体性能的排气系统排气阀结构的控制方法。

本发明所述的排气系统排气阀结构的控制方法，所述的排气系统排气阀结构包括阀座、阀片、转轴、控制部件，所述的排气系统排气阀结构的控制方法的控制步骤为：1)将控制部件与整车CAN信号中的发动机转速信号传感器连接；2)在控制部件内存储阀片关闭转速范围数据，将排气系统排气阀结构安装到多个尾管中的一个尾管内；3)发动机工作时，当发动机转速位于阀片关闭转速数据范围内时，控制部件控制电机转动，带动阀片关闭阀座的阀座空腔，当发动机工作时发动机转速低于阀片关闭转速范围数据或高于阀片关闭转速范围数据时，控制部件控制电机反向转动，带动阀片重新处于打开状态。

发动机工作时，控制部件实时将接收到的发动机实时转速信号与控制部件内存储的阀门关闭转速范围数据进行对比，并且根据对比结果通过控制电机向不同方向转动，控制阀门在打开和关闭两种状态之间进行切换。

采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

本发明的排气系统排气阀结构及其控制方法，在发动机设计过程中，将控制部件与整车CAN信号中的发动机转速信号传感器连接；在控制部件内存储阀片关闭转速范围数据，将排气系统排气阀结构安装到多个尾管中的一个尾管内；发动机工作时，当发动机转速位于阀片关闭转速数据范围内时，控制部件控制电机转动，带动阀片关闭阀座的阀座空腔，当发动机工作时发动机转速低于阀片关闭转速范围数据或高于阀片关闭转速范围数据时，控制部件7控制电机反向转动，带动阀片重新处于打开状态。这样，排气系统排气阀结构的阀片的打开和关闭和整车CAN信号中的发动机转速信号之间建立关联，从而能够自动、可靠地根据发动机工况对阀片的打开和关闭进行控制，并且能够控制阀门打开时的角度及位置，实现对排气系统噪声及背压的灵活控制，优化消声器设计，达到降低“轰鸣”噪声的目的。本发明的排气系统排气阀结构及其控制方法，结构简单，控制步骤精确，在发动机工作时，能够方便可靠地对阀片打开和关闭进行控制，有效降低发动机工作时在特定工况下的“轰鸣”噪声，保持中高转速的低背压，解决传动排气系统声学开发中的声学目标与背压要求的矛盾问题，从而在容积有限的情况下达到保持消声效果而降低消声容积，减轻重量，降低发动机“轰鸣”噪声，同时保持中高转速的低背压，提高排气系统整体性能。

附图说明

下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：

图1为本发明所述的排气系统排气阀结构的结构示意图；

图2为本发明所述的排气系统排气阀结构的爆炸结构示意图；

图3为本发明所述的排气系统排气阀结构在尾管上的安装位置示意图；

图4为本发明所述的排气系统排气阀结构的部件连接原理图；

附图中标记分别为：1、尾管；2、阀座；3、阀片；4、转轴；5、阀座空腔；6、电机；7、控制部件；8、转轴安装座Ⅰ；9、转轴安装座Ⅱ；10、密封圈Ⅰ；11、密封圈Ⅱ。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：

如附图1-附图4所示，本发明为一种排气系统排气阀结构，所述的排气系统包括多个尾管1，所述的排气系统排气阀结构包括阀座2、阀片3，阀座2安装在多个尾管1中的一个尾管1内，阀门3通过转轴4安装在阀座2的阀座空腔5内，转轴4与电机6连接，电机6与控制部件7连接，控制部件7与整车CAN信号中的发动机转速信号传感器连接，所述的控制部件7内设置为存储有阀片关闭转速范围数据的结构，发动机工作时的发动机转速位于阀片关闭转速数据范围内时，控制部件7设置为能够控制电机6转动，从而带动阀片3关闭阀座2的阀座空腔5的结构。上述结构，在发动机涉及过程中，控制部件7与整车CAN信号中的发动机转速信号传感器连接；在控制部件7内存储阀片关闭转速范围数据，将排气系统排气阀结构安装到多个尾管1中的一个尾管1内；发动机工作时，当发动机转速位于阀片关闭转速数据范围内时，控制部件7控制电机6转动，带动阀片3关闭阀座2的阀座空腔5，当发动机工作时发动机转速低于阀片关闭转速范围数据或高于阀片关闭转速范围数据时，控制部件7控制电机6反向转动，带动阀片3重新处于打开状态。这样，排气系统排气阀结构的阀片的打开和关闭和整车CAN信号中的发动机转速信号之间建立关联，从而能够自动、可靠地根据发动机工况对阀片的打开和关闭进行控制，并且能够控制阀门打开时的角度及位置，实现对排气系统噪声及背压的灵活控制，优化消声器设计，达到降低“轰鸣”噪声的目的。本发明的排气系统排气阀结构，结构简单，发动机工作时，能够方便可靠地对阀片打开和关闭进行控制，从而有效降低发动机工作时特定工况下的“轰鸣”噪声，保持中高转速的低背压，解决传动排气系统声学开发中的声学目标与背压要求的矛盾问题，在容积有限的情况下达到保持消声效果而降低消声容积，减轻重量，提高排气系统整体性能。

所述的发动机转速低于阀片关闭转速范围数据或高于阀片关闭转速范围数据时，控制部件7设置为能够控制电机反向转动，从而带动阀片3重新处于打开状态的结构。电机的转轴安装驱动齿轮，齿轮与转轴的从动齿轮啮合，在电机转动一定角度时，驱动齿轮能够通过从动齿轮带动转轴转动，控制阀门开闭。

所述的整车CAN信号设置为能够将发动机转速传感器测量到的发动机实时转速数据传递给控制部件7的结构，控制部件7设置为能够实时将接收到的发动机实时转速信号与控制部件7内存储的阀门关闭转速范围数据进行对比的结构。上述结构，在发动机工作时，控制部件(电控执行器)接收整车CAN信号的转速传感器反馈的转速信号，并且对转速信号进行判断，如果发动机实时转速在阀门关闭转速范围数据之内，则控制部件向电机发送指令信号，电机转动相应角度，从而带动转轴转动，实现阀片的转动，阀片关闭。而当发动机实时转速在阀门关闭转速范围数据之外，则控制部件再次向电机发送指令信号，电机反向转动相应角度，从而带动转轴转动，实现阀片的转动，阀片打开。这样，通过控制部件控制电机的转动，实现控制阀片复位转动到阀门开启的初始状态。

所述的发动机工作时发动机转速低于阀片关闭转速范围数据或高于阀片关闭转速范围数据时，排气系统的多个尾管1设置为全部处于开通状态的结构，发动机工作时发动机转速位于阀片关闭转速数据范围内时，排气系统的多个尾管1中安装排气系统排气阀结构的一个尾管1设置为能够处于断开状态的结构。上述结构，发动机排气系统包括多个尾管，形成多尾管排气系统，而排气系统排气阀结构安装在其中一个尾管中，这样，当控制部件控制阀片打开时，排气气流从多个尾管管路出气，这时排气系统背压减少，当控制部件控制阀片关闭时，设置排气系统排气阀结构的尾管不再出气，这时，排气系统低频噪声降低。

所述的阀座2上安装环形结构的转轴安装座Ⅰ8和环形结构的转轴安装座Ⅱ9，所述的转轴4安装在阀座2上时，转轴4一端活动套装在转轴安装座Ⅰ8上，转轴4另一端活动套装在转轴安装座Ⅱ9上。上述结构，转轴安装在转动轴安装座Ⅰ上和转动轴安装座Ⅱ上，确保转轴定位可靠，转动灵活，方便快捷开闭。

所述的转动轴安装座Ⅰ8和转轴4之间套装密封圈Ⅰ10，转动轴安装座Ⅱ9和转轴4之间套装密封圈Ⅱ11，密封圈Ⅰ10设置为由陶瓷材料或石墨材料制成的结构，密封圈Ⅱ11设置为由陶瓷材料或石墨材料制成的结构。密封圈Ⅰ10和密封圈Ⅱ11的设置及其材料选择，在转轴转动时，能够有效降低转轴转动时的摩擦阻力，确保转轴在转动过程中不会因为摩擦受损而导致直径变化，影响安装位置变化，确保转轴在工作过程中的稳定，提高排气系统排气阀结构寿命。

所述的控制部件7为DSP控制板，控制部件7设置为能够发出指令信号，控制部件7同时设置为能够将所述指令信号转换为电机6的转动信号的结构。上述结构，在发动机工作时，控制部件(电控执行器)接收整车CAN信号的转速传感器反馈的转速信号，并且对转速信号进行判断，如果发动机实时转速在阀门关闭转速范围数据之内，则DSP控制板发出一个阀门开启的指令信号，并将该指令信号转换成电机的转动电信号，电机接收到转动电信号后旋转相应角度，带动阀片关闭。而当发动机实时转速在阀门关闭转速范围数据之外，则DSP控制板再次发出一个阀门开启的指令信号，并将该指令信号转换成电机的转动电信号，电机接收到转动电信号后反向旋转相应角度，带动阀片重新复位打开。

本发明还涉及一种控制简单可靠，在发动机工作时，能够方便可靠地对阀片打开和关闭进行控制，从而有效降低发动机工作时特定工况下的“轰鸣”噪声，保持中高转速的低背压，解决传动排气系统声学开发中的声学目标与背压要求的矛盾问题，从而在容积有限的情况下达到保持消声效果而降低消声容积，减轻重量，提高排气系统整体性能的排气系统排气阀结构的控制方法。

本发明所述的排气系统排气阀结构的控制方法，所述的排气系统排气阀结构包括阀座2、阀片3、转轴4、控制部件7，所述的排气系统排气阀结构的控制方法的控制步骤为：将控制部件7与整车CAN信号中的发动机转速信号传感器连接；2)在控制部件7内存储阀片关闭转速范围数据，将排气系统排气阀结构安装到多个尾管1中的一个尾管1内；3)发动机工作时，当发动机转速位于阀片关闭转速数据范围内时，控制部件7控制电机6转动，带动阀片3关闭阀座2的阀座空腔5，当发动机工作时发动机转速低于阀片关闭转速范围数据或高于阀片关闭转速范围数据时，控制部件7控制电机6反向转动，带动阀片3重新处于打开状态。本发明所述的排气系统排气阀结构的控制方法，通过控制部件(电控执行器)和机械控制阀的配合，能够根据发动机转速信号在需要的任何转速段控制阀片进行开启或关闭，从而改变声学通道,实现排气噪声的目标。

所述的发动机工作时，控制部件7实时将接收到的发动机实时转速信号与控制部件7内存储的阀门关闭转速范围数据进行对比，并且根据对比结果通过控制电机6向不同方向转动，控制阀门3在打开和关闭两种状态之间进行切换。

本发明的排气系统排气阀结构及其控制方法，在发动机设计过程中，将控制部件与整车CAN信号中的发动机转速信号传感器连接；在控制部件内存储阀片关闭转速范围数据，将排气系统排气阀结构安装到多个尾管中的一个尾管内；发动机工作时，当发动机转速位于阀片关闭转速数据范围内时，控制部件控制电机转动，带动阀片关闭阀座的阀座空腔，当发动机工作时发动机转速低于阀片关闭转速范围数据或高于阀片关闭转速范围数据时，控制部件7控制电机反向转动，带动阀片重新处于打开状态。这样，排气系统排气阀结构的阀片的打开和关闭和整车CAN信号中的发动机转速信号之间建立关联，从而能够自动、可靠地根据发动机工况对阀片的打开和关闭进行控制，并且能够控制阀门打开时的角度及位置，实现对排气系统噪声及背压的灵活控制，优化消声器设计，达到降低“轰鸣”噪声的目的。本发明的排气系统排气阀结构及其控制方法，结构简单，控制步骤精确，在发动机工作时，能够方便可靠地对阀片打开和关闭进行控制，有效降低发动机工作时特定工况下的“轰鸣”噪声，保持中高转速的低背压，解决传动排气系统声学开发中的声学目标与背压要求的矛盾问题，从而在容积有限的情况下达到保持消声效果而降低消声容积，减轻重量，降低发动机“轰鸣”噪声，同时保持中高转速的低背压，提高排气系统整体性能。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种排气系统排气阀结构，所述的排气系统包括多个尾管(1)，其特征在于：所述的排气系统排气阀结构包括阀座(2)、阀片(3)，阀座(2)安装在多个尾管(1)中的一个尾管(1)内，阀门(3)通过转轴(4)安装在阀座(2)的阀座空腔(5)内，转轴(4)与电机(6)连接，电机(6)与控制部件(7)连接，控制部件(7)与整车CAN信号中的发动机转速信号传感器连接，所述的控制部件(7)内设置为存储有阀片关闭转速范围数据的结构，发动机工作时的发动机转速位于阀片关闭转速数据范围内时，控制部件(7)设置为能够控制电机(6)转动，从而带动阀片(3)关闭阀座(2)的阀座空腔(5)的结构。

2.根据权利要求1所述的排气系统排气阀结构，其特征在于：发动机转速低于阀片关闭转速范围数据或高于阀片关闭转速范围数据时，控制部件(7)设置为能够控制电机反向转动，从而带动阀片(3)重新处于打开状态的结构。

3.根据权利要求1或2所述的排气系统排气阀结构，其特征在于：所述的整车CAN信号设置为能够将发动机转速传感器测量到的发动机实时转速数据传递给控制部件(7)的结构，控制部件(7)设置为能够实时将接收到的发动机实时转速信号与控制部件(7)内存储的阀门关闭转速范围数据进行对比的结构。

4.根据权利要求2所述的排气系统排气阀结构，其特征在于：所述的发动机工作时发动机转速低于阀片关闭转速范围数据或高于阀片关闭转速范围数据时，排气系统的多个尾管(1)设置为全部处于开通状态的结构，发动机工作时发动机转速位于阀片关闭转速数据范围内时，排气系统的多个尾管(1)中安装排气系统排气阀结构的一个尾管(1)设置为能够处于断开状态的结构。

5.根据权利要求1或2所述的排气系统排气阀结构，其特征在于：所述的阀座(2)上安装环形结构的转轴安装座Ⅰ(8)和环形结构的转轴安装座Ⅱ(9)，所述的转轴(4)安装在阀座(2)上时，转轴(4)一端活动套装在转轴安装座Ⅰ(8)上，转轴(4)另一端活动套装在转轴安装座Ⅱ(9)上。

6.根据权利要求5所述的排气系统排气阀结构，其特征在于：所述的转动轴安装座Ⅰ(8)和转轴(4)之间套装密封圈Ⅰ(10)，转动轴安装座Ⅱ(9)和转轴(4)之间套装密封圈Ⅱ(11)，密封圈Ⅰ(10)设置为由陶瓷材料或石墨材料制成的结构，密封圈Ⅱ(11)设置为由陶瓷材料或石墨材料制成的结构。

7.根据权利要求1或2所述的排气系统排气阀结构，其特征在于：所述的控制部件(7)为DSP控制板，控制部件(7)设置为能够发出指令信号，控制部件(7)同时设置为能够将所述指令信号转换为电机(6)的转动信号的结构。

8.一种排气系统排气阀结构的控制方法，所述的排气系统排气阀结构包括阀座(2)、阀片(3)、转轴(4)、控制部件(7)，其特征在于：所述的排气系统排气阀结构的控制方法的控制步骤为：1)将控制部件(7)与整车CAN信号中的发动机转速信号传感器连接；2)在控制部件(7)内存储阀片关闭转速范围数据，将排气系统排气阀结构安装到多个尾管(1)中的一个尾管(1)内；3)发动机工作时，当发动机转速位于阀片关闭转速数据范围内时，控制部件(7)控制电机(6)转动，带动阀片(3)关闭阀座(2)的阀座空腔(5)，当发动机工作时发动机转速低于阀片关闭转速范围数据或高于阀片关闭转速范围数据时，控制部件(7)控制电机(6)反向转动，带动阀片(3)重新处于打开状态。

9.根据权利要求8所述的排气系统排气阀结构的控制方法，其特征在于：发动机工作时，控制部件(7)实时将接收到的发动机实时转速信号与控制部件(7)内存储的阀门关闭转速范围数据进行对比，并且根据对比结果通过控制电机(6)向不同方向转动，控制阀门(3)在打开和关闭两种状态之间进行切换。