CN108005768B - 主动抽气式排气系统及汽车 - Google Patents

Abstract

一种主动抽气式排气系统及汽车，主动抽气式排气系统包括排气管，以及旁通管，所述旁通管的两端分别与所述排气管连通；抽气机构，包括设于所述旁通管中的叶轮，所述抽气机构通过所述叶轮的转动将废气抽向车外。本发明通过叶轮的转动来将废气向车外泵送，可以提高排气效率，减小排气系统的背压。

Description

主动抽气式排气系统及汽车

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体涉及一种主动抽气式排气系统及汽车。

背景技术

排放系统是汽车中用于排放废气的系统，包括排气歧管、催化转换器和消声器等。排气系统的主要功能是降低发动机排气噪声，同时兼顾尾气排放控制。但是在降低发动机噪声与净化排气尾气的同时会导致排气系统背压的升高，这将给发动机的输出功率、输出扭矩带来负面影响。

发明内容

本发明解决的问题是现有排气系统的排气效率欠佳，背压高。

为解决上述问题，本发明提供一种主动抽气式排气系统，包括排气管，以及旁通管，所述旁通管的两端分别与所述排气管连通；抽气机构，包括设于所述旁通管中的叶轮，所述抽气机构通过所述叶轮的转动将废气抽向车外。

可选的，所述叶轮与发动机的曲轴传动连接，由所述曲轴带动转动。

可选的，所述抽气机构还包括：传动部，与所述叶轮传动连接，所述抽气机构通过所述传动部与所述曲轴传动连接。

可选的，所述传动部包括：第一锥齿轮，位于所述旁通管内、与所述叶轮同轴连接；第二锥齿轮，位于所述旁通管内、与所述第一锥齿轮啮合；传动轴，与所述第二锥齿轮同轴连接，且伸出所述旁通管，并在伸出部分与所述曲轴传动连接。

可选的，所述传动部包括：传动轮，位于所述旁通管内、与所述叶轮同轴设置；传动皮带，套设于所述传动轮外且部分伸出所述旁通管，并在伸出部分与所述曲轴传动连接；或者，所述传动部包括：传动轮，位于所述旁通管外，所述传动轮通过万向节与所述叶轮传动连接；传动皮带，套设于所述传动轮外且部分伸出所述旁通管，并在伸出部分与所述曲轴传动连接。

可选的，所述传动部与所述叶轮之间通过离合器或同步器连接。

可选的，所述抽气机构还包括驱动电机，所述驱动电机与所述叶轮连接、用于驱动所述叶轮转动。

可选的，所述驱动电机上设有电机控制器，所述电机控制器用于接收发动机ECU的控制信号，并根据所述控制信号控制所述驱动电机的转速。

可选的，所述驱动电机与所述汽车电源连接，由所述汽车电源供电。

本发明还提供一种汽车，其还包括上述任一项所述的排气系统。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明在排气系统中设置与排气管连通的旁通管，以及位于旁通管中带有叶轮的抽气机构，通过叶轮的转动来将废气向车外泵送，从而提高排气效率，减小排气系统的背压。

附图说明

图1是本发明实施例一的排气系统的整体结构示意图；

图2示出了本发明实施例一的排气系统在旁通管位置的结构；

图3是本发明实施例一的排气系统的抽气机构的结构示意图

图4是本发明实施例一的变形例中排气系统的抽气机构的结构示意图；

图5是本发明实施例二的排气系统的结构示意图。

具体实施方式

为了提高发动机性能，在进气系统中采取了涡轮增压器来提高发动机的进气效率，从而提高发动机的输出功率和输出扭矩。但是对于排气系的高背压而言，目前并无很好的方法来提高排气效率。

本发明通过在排气系统中增设内设有抽气机构的旁通管，利用抽气机构对排气系统的废气进行主动抽拉，以提高排气系统的排气效率，降低排气系统的背压。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

实施例一

本实施例提供一种主动抽气式排气系统，参照图1、图2所示，包括排气管11，以及旁通管12，旁通管12的两端分别与排气管11连通。废气在经过排气管11排出的过程中，旁通管12对到达该位置的废气有分流的作用，但不影响排气管11的排气。

旁通管12中设有抽气机构13，用于加快废气的流动速度，以使得废气能够更快地排出车外。参照图3所示，抽气机构13包括设于旁通管12中的叶轮131，抽气机构13通过叶轮131的转动将废气抽向排气口14以排出车外。

由此可见，本发明的排气系统增设与排气管连通的旁通管，并在旁通管中设置带有叶轮的抽气机构，抽气机构通过叶轮的转动能够对废气形成一股抽力，以将废气向外泵送，从而提高排气效率，减小排气系统的背压。

其中，叶轮131的转动可以采用机械式驱动或者电力驱动。本实施例采用机械式驱动，并将发动机作为驱动源。如图2，叶轮131与发动机20的曲轴的皮带轮21（或链轮）传动连接，由曲轴的转动而带动转动。

具体地，如图3，叶轮131通过叶轮轴131a和支架组件支撑在旁通管12内。叶轮131同轴地固套在叶轮轴131a外。支架组件包括第一支架13a、第二支架13b，分别位于叶轮131的轴向两侧，且同轴地套设于叶轮轴131a外。

第一支架13a、第二支架13b分别具有第一支撑环a、以及套于第一支撑环a外的第二支撑环b，第一支撑环a与第二支撑环b之间通过若干连接件c连接，第一支撑环a通过轴承套于叶轮轴131a外，第二支撑环b支撑在旁通管12内壁上。

由此，叶轮131能够支撑在旁通管12内，并相对于支架组件围绕叶轮轴131a转动。

进一步，抽气机构13还包括：传动部，传动部与叶轮131传动连接，抽气机构13通过传动部与曲轴的皮带轮21传动连接。

传动部的作用是将发动机曲轴的动力传递给叶轮131，只要能够实现动力的传动，传动部可以有多种布置形式。本实施例中，传动部包括锥齿轮组，并通过锥齿轮组实现叶轮131与曲轴的传动连接。具体地，传动部包括：

第一锥齿轮132，位于所述旁通管12内、与所述叶轮131同轴连接，如图3，第一锥齿轮132连接在叶轮轴131a上；

第二锥齿轮133，位于所述旁通管12内、与所述第一锥齿轮132啮合；

传动轴134，与所述第二锥齿轮133同轴连接，且伸出所述旁通管12，并在伸出部分与所述曲轴传动连接，其中，传动轴134通过轴承134a支撑在旁通管12的侧壁上。

其中，传动轴134与皮带轮21之间可以通过传送带传动连接，例如皮带。制造时，可以先在曲轴的皮带轮21上预留出皮带133的安装槽位，以方便安装。

本实施例中，第一锥齿轮132与叶轮131直接同轴固连，同步转动。当发动机运转时，曲轴的皮带轮21带动传动轴134、第二锥齿轮133以及第一锥齿轮132转动，进而驱动旁通管12中的叶轮131转动，以带动废气向排气管口14（图1）流动，由此加速发动机废气的排出，降低排气压力。也就是说，只要发动机处于运转状态，叶轮131就能够转动并向外泵送废气。

需要注意，发动机作为抽气机构13的驱动源时，抽气机构13的抽气效率随发动机20转速的变化而变化：当发动机20处于怠速时，曲轴的皮带轮21转速较慢，传动部也相应地慢速转动，因而抽气机构13的抽气效率较低；当发动机20运转加快时，曲轴的皮带轮21转速相应提高，从而带动传动部和叶轮131以更快的转速运转，因而抽气机构13的抽气效率也相应提高。

从上述分析可以看出，发动机作为抽气机构13的驱动源时，抽气机构13的抽气效率随发动机20转速呈正比。由于发动机转速越快，排出的废气越多，而抽气机构13的抽气效率也相应越高，可见本实施例的抽气机构13的抽气效率能够随着排出废气的增加而增加，从而在使得排气系统在各种工况下都能实现较好的排气效率。

在其他实施例中，传动部与叶轮131之间也可以通过离合机构连接。这种连接方式的好处在于，当不需要抽气机构13工作时，可以通过离合机构将叶轮131与传动部分离，将需要抽气机构13工作时，可以通过离合机构将叶轮131和传动部接合。

其中离合机构可以选用同步器、离合器等。当离合机构选用同步器时，传动部的第一锥齿轮132、叶轮131中的一个空套在叶轮轴131a上，另一个固套在叶轮轴131a上，同步器也固套在叶轮轴131a上、并位于第一锥齿轮132、叶轮131之间，同步器能够沿转轴的轴向移动以实现第一锥齿轮132、叶轮131的接合或分离。当离合机构选用离合器时，传动部的第一锥齿轮132与叶轮131分别与离合器的两个离合件同轴连接，并通过离合器的接合或分离来实现接合或分离。

在其他实施例中，如图4，传动部也可以只设置一个传动轮132，以及与传动轮132传动连接的传动皮带133。其中，传动轮132＇位于旁通管12内，且与叶轮131同轴设置，传动皮带133套设于传动轮132外且部分伸出所述旁通管12，并在伸出部分与所述曲轴传动连接。或者，传动轮132也可以设于位于旁通管12外，传动轮132的轴向与叶轮131的轴向可以平行或者不平行，例如可以呈相互垂直的状态，此时传动轮132与叶轮131之间可以通过万向节连接。

本发明实施例还提供一种汽车，其包括上述任一项的排气系统。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，抽气机构13的驱动方式不同，本实施例的抽气机构13采用电力驱动的方式。

参照图5所示，抽气机构13还包括驱动电机134，驱动电机134与叶轮131连接、用于驱动叶轮131转动。驱动电机134可以与汽车电源30连接，由汽车电源30供电。

其中，驱动电机134上设有电机控制器（图中未示出），电机控制器能够与发动机ECU 40通信。发动机ECU 40根据发动机的转速输出控制信号，电机控制器用于接收发动机ECU 40输出的控制信号，并根据该控制信号控制驱动电机134的转速。如前所述，发动机转速越高、排出的废气越多，驱动电机134的转速越快，从而控制抽气机构13的抽气效率。本实施例通过控制信号来控制驱动电机134的转速，进而控制叶轮131的转速。这种控制方式能根据发动机的实时工况来对抽气机构13的抽气效率进行实时控制。

例如，当发动机处于低速或低负荷工况时，废气排放量较少，排气管11能够满足排气要求，此时可以通过ECU向驱动电机134发出停止工作的控制信号、控制驱动电机134停止工作，那么叶轮131停止转动而不做功，废气主要从排气管11排出。

而当发动机处于高负荷或高转速等工况时，废气排放量较大，排气管111不能满足排气要求，此时可以通过ECU向驱动电机134发出控制信号以控制驱动电机134工作，那么叶轮131进行运转，废气由叶轮131带动而加速流出。

由此可见，在使用过程中，驱动电机134能够依据ECU的指令来控制叶轮131的运转，实时控制叶轮131转速，从而更精准地控制抽气系统的抽气效率，能更完美匹配车辆的使用工况而适时提高排气效率，响应快速，控制精准。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (6)

1.一种主动抽气式排气系统，包括排气管，其特征在于，还包括：

旁通管，所述旁通管的两端分别与所述排气管连通；

抽气机构，包括设于所述旁通管中的叶轮，所述抽气机构通过所述叶轮的转动将废气抽向车外；所述叶轮与发动机的曲轴传动连接，由所述曲轴带动转动；所述抽气机构还包括：传动部，与所述叶轮传动连接，所述抽气机构通过所述传动部与所述曲轴传动连接；

所述传动部包括：

第一锥齿轮，位于所述旁通管内、与所述叶轮同轴连接；

第二锥齿轮，位于所述旁通管内、与所述第一锥齿轮啮合；

传动轴，与所述第二锥齿轮同轴连接，且伸出所述旁通管，并在伸出部分与所述曲轴传动连接；

或者，

所述传动部包括：

传动轮，位于所述旁通管内、与所述叶轮同轴设置；

传动皮带，套设于所述传动轮外且部分伸出所述旁通管，并在伸出部分与所述曲轴传动连接；

或者，

所述传动部包括：

传动轮，位于所述旁通管外，所述传动轮通过万向节与所述叶轮传动连接；

传动皮带，套设于所述传动轮外且部分伸出所述旁通管，并在伸出部分与所述曲轴传动连接。

2.如权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述传动部与所述叶轮之间通过离合器或同步器连接。

3.如权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述抽气机构还包括驱动电机，所述驱动电机与所述叶轮连接、用于驱动所述叶轮转动。

4.如权利要求3所述的排气系统，其特征在于，所述驱动电机上设有电机控制器，所述电机控制器用于接收发动机ECU的控制信号，并根据所述控制信号控制所述驱动电机的转速。

5.如权利要求3所述的排气系统，其特征在于，所述驱动电机与汽车电源连接，由所述汽车电源供电。

6.一种汽车，其特征在于，还包括权利要求1-5中任一项所述的排气系统。

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