CN108019274A - 排气组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种排气组件，所述排气组件包括：排气歧管；阀片，所述阀片可活动地安装在所述排气歧管的排气总口处，以可选择性地连续调节所述排气总口的开度；驱动组件，所述驱动组件与所述阀片相连。本发明的排气组件，通过设置可连续运动的阀片可以连续调节排气流速，实现排气的无极可调，使排气歧管在任意工况下，均能使涡轮增压器获得最佳的废气能量利用率，从而改善发动机低速扭矩特性及瞬时相应速度。

Description

排气组件

技术领域

本发明属于车辆制造技术领域，具体而言，涉及一种排气组件。

背景技术

废气涡轮增压技术有助于改善车辆的进排放性能，但其又存在瞬态响应特性较差、低速扭矩不足等缺点，特别是在发动机低负荷运行时，增压器涡轮的可用废气能量减少导致了增压器转速降低，使进气量减少。相关技术中，为了改善废气涡轮增压技术的上述问题，通常是通过调节涡轮增压器本身结构来实现，如废气旁通式涡轮增压器、双增压、两级增压系统，但这些技术的应用不仅增加了开发成本及布置难度，而且增压器结构复杂、增压器标定困难。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种排气组件，以提升涡轮增压器对废气能量的利用率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种排气组件，包括：排气歧管；阀片，所述阀片可活动地安装在所述排气歧管的排气总口处，以可选择性地连续调节所述排气总口的开度；驱动组件，所述驱动组件与所述阀片相连。

进一步地，所述阀片上设有两个转轴，所述排气总口的内壁上设有两个安装槽，两个所述转轴分别可转动地安装在两个所述安装槽内，在所述排气总口的径向上两个所述转轴均设在所述阀片的外侧，且不凸出于所述排气总口的内壁。

进一步地，所述阀片的形状与所述排气总口的内壁的至少部分的形状相似，且在所述排气总口的开度最大时，所述阀片与所述排气总口的内壁贴合。

进一步地，所述排气总口内设有隔板以将所述排气总口至少分隔为第一口和第二口，所述阀片可转动地安装在所述排气总口处，以可选择性地连续调节所述第二口的开度。

进一步地，所述阀片可转动地安装在所述排气总口处，所述驱动组件的输出部输出直线运动，所述阀片与所述驱动组件的输出部通过偏心轴铰接相连。

进一步地，所述偏心轴包括内轴和外轴，所述内轴与所述外轴偏心设置，所述内轴与所述驱动组件的输出部铰接，所述外轴与所述阀片铰接。

进一步地，所述驱动组件包括：驱动凸轮和推杆，所述驱动组件的输出部包括所述推杆，所述推杆的一端止抵所述驱动凸轮，所述推杆的另一端与所述偏心轴铰接相连。

进一步地，所述的排气组件还包括：密封座和回位件，所述排气总口的内壁设有安装孔，所述密封座安装在所述安装孔处，所述推杆贯穿所述密封座且通过所述安装孔伸入所述排气总口，所述回位件弹性止抵在所述推杆与所述密封座之间。

进一步地，所述的排气组件还包括：密封垫，所述密封垫具有环绕所述安装孔的凸起部，所述密封垫夹设在所述排气总口的外壁与所述密封座之间以形成法兰式密封；多个密封圈，所述密封座具有多个密封槽，多个所述密封圈一一对应地设在多个所述密封槽内且套设在所述推杆外，以形成迷宫式密封。

进一步地，所述的排气组件还包括锁套和锁夹，所述锁夹套设在所述推杆外，且与所述推杆沿轴向固定，所述锁套套设在所述锁夹外，且所述锁套与所述锁夹之间的配合面在径向上从靠近所述回位件的一端到另一端逐渐外扩；所述回位件为螺旋弹簧，所述螺旋弹簧套设在所述推杆外，所述密封座具有弹簧座，所述螺旋弹簧的一端与所述弹簧座配合，另一端止抵所述锁套。

相对于现有技术，本发明所述的排气组件具有以下优势：

1)根据本发明实施例的排气组件，通过设置可连续运动的阀片可以连续调节排气流速，实现排气的无极可调，使排气歧管在任意工况点下，均能使涡轮增压器获得最佳的废气能量利用率，从而改善发动机低速扭矩特性及瞬时相应速度。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的排气组件的控制原理示意图；

图2为本发明实施例所述的排气组件的结构示意图；

图3为本发明实施例所述的排气歧管的结构示意图；

图4为本发明实施例所述的阀片与推杆铰接相连的爆炸图；

图5为本发明实施例所述的回位件与推杆配合的爆炸图；

图6为本发明实施例所述的密封座的局部剖视图；

图7为本发明实施例所述的密封圈的结构示意图；

图8为本发明实施例所述的密封垫的结构示意图；

图9为本发明实施例所述的偏心轴的运动示意图。

附图标记说明：

排气组件100，排气歧管10，排气总口11，第一口11a，第二口11b，安装孔11c，安装槽12，隔板13，缺口13a，阀片20，铰接座21，转轴22，避让曲线23，偏心轴30，外轴31，内轴32，推杆40，铰接孔41，锁止槽42，密封座50，回位槽51，弹簧座52，密封槽53，密封圈54，密封垫55，凸起部55a，锁套61，锁夹62，回位件70，驱动凸轮80，导向槽84。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-图9所示，排气组件100包括排气歧管10、阀片20和驱动组件。

其中，排气歧管10的多个排气支管适于分别与发动机的多个气缸相连，排气歧管10的排气总口11适于与涡轮增压器的涡轮进气口相连，气缸排出的废气经过排气歧管10进入涡轮增压器，并驱动涡轮转动，与涡轮同轴的叶轮随转，叶轮压送空气滤清器管道送来的空气，使空气增压进入气缸。

阀片20可活动地安装在排气歧管10的排气总口11处，以可选择性地连续调节排气总口11的开度，驱动组件与阀片20相连，驱动组件用于提供驱动阀片20运动的驱动力，阀片20在连续运动过程中，可以连续调节排气总口11的开度，从而调节通入涡轮的废气压力。

可以理解的是，驱动组件可以与控制单元相连，控制单元可以根据发动机的工况控制驱动组件从而使排气总口11的开度与发动机的工况适配，比如参考图1，实线表示气体流向，虚线表示电子控制关系，控制单元可以为ECU，且控制单元可以与转速传感器和踏板位置传感器相连，控制单元根据接收到的发动机转速传感器信号或踏板位置传感器信号，向驱动组件输出命令，调节阀片20的位置，控制排气总口11的开度。

也就是说，控制单元综合考虑发动机不同工况下的排气能量，适时控制驱动组件使阀片20运动到合适位置，以改变排气流速，提高涡轮增压器在低负荷工况转速，从而提高进气量，改善发动机低速扭矩特性。同时在扭矩突变的情况下，可以适时改变排气流速，提高发动机瞬时响应速度。

根据本发明实施例的排气组件100，通过设置可连续运动的阀片20可以连续调节排气流速，实现排气的无极可调，使排气歧管10在任意工况点下，均能使涡轮增压器获得最佳的废气能量利用率，从而改善发动机低速扭矩特性及瞬时相应速度。

在本发明的一些优选的实施例中，参考图3和图4，阀片20上可以设有两个转轴22，排气总口11的内壁上可以设有两个安装槽12，两个转轴22分别可转动地安装在两个安装槽12内，在排气总口11的径向上两个转轴22可以均设在阀片20的外侧，且转轴22不凸出于排气总口11的内壁。这样，转轴22不横贯排气总口11，可以避免转轴22直接受高温废气冲击而变形，满足排气组件100在高温状况下的使用要求。

阀片20为耐高温材料制成，以保证工作过程中阀片20不会产生变形。参考2和图4，阀片20的形状可以与排气总口11的内壁的至少部分的形状相似，且在排气总口11的开度最大时，阀片20与排气总口11的内壁贴合。可以理解的是，在发动机高速运转时，排气总口11全开，此时阀片20与内壁贴合，可以防止阀片20影响排气。

比如在排气总口11具有圆形截面的实施例中，阀片20可以为弧形，具体地，阀片20可以为圆柱形的部分侧壁，阀片20可以为簸箕形，阀片20沿轴向的投影可以为圆弧环形，比如半圆环形，阀片20沿径向的投影可以为三角形。

优选地，参考图4，阀片20的后端可以具有避让曲线23，以保证阀片20在旋转过程中与排气歧管10的内壁无干涉。

如图2和图3所示，排气歧管10的排气总口11处可以设有隔板13以将排气总口11至少分隔为第一口11a和第二口11b，具体地，隔板13可以将排气总口11均分为第一口11a和第二口11b。阀片20可转动地安装在排气总口11处，以可选择性地连续调节第二口11b的开度。

在发动机处于高速工况时，阀片20与排气总口11的内壁贴合，第二口11b全开，发动机废气同时从第一口11a和第二口11b排出，保证排气流通面积。

在发动机处于低速工况时，阀片20可以转动至与隔板13相连，以将第二口11b的开度降到最低，具体地，参考图2和图3，隔板13可以具有弧形的缺口13a，在第二口11b的开度最小时，阀片20的上端面与隔板13平齐，阀片20刚好配合在缺口13a内，废气从第一口11a排出，由于流通面积减小，相同体积气体流速增大，进而提高了进入涡轮增压器的废气能量，使涡轮增压器快速反应并及早介入工作，从而提高发动机低速扭矩特性及瞬时响应速度。

在发动机处于高速与低速之间的工况时，阀片20可以位于上述两个极限位置之间，使第二口11b部分开启，可连续控制第二口11b的开度，使涡轮增压器在不同工况下连续供给发动机最佳的进气压力，提高发动机功率、改善扭矩特性。

在本发明的一些优选的实施例中，如图2和图4所示，阀片20可转动地安装在排气总口11处，驱动组件的输出部输出直线运动，阀片20与驱动组件的输出部通过偏心轴30铰接相连。可选地，驱动组件可以包括：驱动凸轮80和推杆40，驱动组件的输出部包括推杆40，推杆40的一端止抵驱动凸轮80，推杆40随驱动凸轮80作往复运动，推杆40的另一端与偏心轴30铰接相连，驱动凸轮80上可以设有导向槽84，以减小推杆40由于发动机的废气脉冲产生的振动。

优选地，偏心轴30可以包括内轴32和外轴31，内轴32与外轴31偏心设置。内轴32与驱动组件的输出部铰接，比如在驱动组件的输出部包括推杆40的实施例中，推杆40的一端可以具有铰接头，铰接头具有铰接孔41，内轴32与铰接孔41可转动地配合。外轴31与阀片20铰接，比如阀片20可以具有铰接座21，铰接座21上具有通孔，外轴31可以铰接在通孔内。在一个具体的实施例中，偏心轴30可以包括一个内轴32和两个外轴31，内轴32位于两个外轴31之间，阀片20可以具有两个铰接座21，两个外轴31与两个铰接座21一一对应地配合。

可以理解的是，偏心轴30可以补偿驱动组件的输出部输出的直线运动与阀片20的转动之间的偏差。参考图9，内轴32与外轴31的偏心距Δr可以等于驱动组件的输出部的运动轨迹L与阀片20的运动轨迹S的极限偏差，运动轨迹S为转轴22的轴线到铰接座21的轴线之间圆弧，运动轨迹S的半径R为转轴22的轴线到铰接座21的轴线的距离。

阀片20关闭时，偏心轴30位于位置Ⅰ；随着推杆40的运动，阀片20开启，偏心轴30运动到位置Ⅱ，转轴22的中心、内轴32的中心和外轴31的中心位于同一直线，偏心轴30位于补偿能力最大的位置；推杆40继续运动，到达位置Ⅲ，此时阀片20关闭，推杆40位于极限位置，且内轴32的中心和外轴31的中心的连接线与运动轨迹L不重合，避免产生死点。

进一步地，参考图2-图8，排气组件100还可以包括：密封座50、回位件70、密封垫55、密封垫55、锁套61和锁夹62。

如图2和图3所示，排气总口11的内壁设有安装孔11c，安装孔11c用于供推杆40伸入，密封座50安装在安装孔11c处，密封座50用于密封安装孔11c，推杆40贯穿密封座50且通过安装孔11c伸入排气总口11，回位件70弹性止抵在推杆40与密封座50之间。

如图2和图8所示，密封垫55具有环绕安装孔11c的凸起部55a，安装孔11c在密封垫55上的投影位于凸起部55a内，凸起部55a可以为矩形环，凸起部55a可以具有弧形截面，比如半圆形，密封垫55夹设在排气总口11的外壁与密封座50之间以形成法兰式密封，密封垫55可以为金属制成，且密封垫55和密封座50上均设有螺纹安装孔11c，密封垫55和密封座50通过螺纹紧固件与排气歧管10固定连接，以形成法兰式密封。

密封座50具有多个密封槽53，多个密封圈54一一对应地设在多个密封槽53内且套设在推杆40外，以形成迷宫式密封，具体地，密封座50具有两个密封槽53，两个密封槽53沿推杆40的轴向间隔开，两个密封圈54安装各自安装于一个密封槽53内，密封圈54的内圈与推杆40止抵，密封圈54可以为弹性金属制成，比如铜，密封圈54上具有开口以便于密封环的安装，在装配完成后两个密封圈54的开口成180°相对设置，密封圈54可以对推杆40产生径向密封力，且两个密封圈54与密封槽53、推杆40形成迷宫式密封。在推杆40往复运动时，该迷宫式密封能有效承受发动机废气产生的高温，并保证密封可靠。

参考图5，锁夹62套设在推杆40外，且锁夹62与推杆40沿轴向固定，具体地，锁夹62为半圆形，且锁夹62为两个，锁夹62的内周壁上可以设有至少一个凸起，推杆40上设有至少一个锁止槽42，凸起卡入锁止槽42，使锁夹62与推杆40沿轴向固定。

锁套61套设在锁夹62外，且锁套61与锁夹62之间的配合面在径向上从靠近回位件70的一端到另一端逐渐外扩。可以理解的是，锁夹62的外周面的直径从靠近回位件70的一端到另一端逐渐增大，锁套61具有与锁夹62的外周面配合的圆台形中空部，且套设在锁夹62外。

参考图5，回位件70可以为螺旋弹簧，螺旋弹簧套设在推杆40外，密封座50具有回位槽51，螺旋弹簧安装在回位槽51内，回位槽51的一端具有弹簧座52，螺旋弹簧的一端与弹簧座52配合，另一端止抵锁套61，螺旋弹簧对锁套61的抵压力可以使锁套61与锁夹62卡紧，螺旋弹簧可以随推杆40的运动而压缩或回弹。

根据本发明实施例的排气组件100，满足高温状态下的使用要求，并在高温状态下工作可靠、密封良好，排气组件100的各个零部件结构可靠，布置紧凑合理，节省空间，具有良好的装配性及可维修性，同时，可以降低涡轮增压器的设计及标定难度，从而降低开发成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种排气组件(100)，其特征在于，包括：

排气歧管(10)；

阀片(20)，所述阀片(20)可活动地安装在所述排气歧管(10)的排气总口(11)处，以可选择性地连续调节所述排气总口(11)的开度；

驱动组件，所述驱动组件与所述阀片(20)相连。

2.根据权利要求1所述的排气组件(100)，其特征在于，所述阀片(20)上设有两个转轴(22)，所述排气总口(11)的内壁上设有两个安装槽(12)，两个所述转轴(22)分别可转动地安装在两个所述安装槽(12)内，在所述排气总口(11)的径向上两个所述转轴(22)均设在所述阀片(20)的外侧，且不凸出于所述排气总口(11)的内壁。

3.根据权利要求1所述的排气组件(100)，其特征在于，所述阀片(20)的形状与所述排气总口(11)的内壁的至少部分的形状相似，且在所述排气总口(11)的开度最大时，所述阀片(20)与所述排气总口(11)的内壁贴合。

4.根据权利要求1所述的排气组件(100)，其特征在于，所述排气总口(11)内设有隔板(13)以将所述排气总口(11)至少分隔为第一口(11a)和第二口(11b)，所述阀片(20)可转动地安装在所述排气总口(11)处，以可选择性地连续调节所述第二口(11b)的开度。

5.根据权利要求1所述的排气组件(100)，其特征在于，所述阀片(20)可转动地安装在所述排气总口(11)处，所述驱动组件的输出部输出直线运动，所述阀片(20)与所述驱动组件的输出部通过偏心轴(30)铰接相连。

6.根据权利要求5所述的排气组件(100)，其特征在于，所述偏心轴(30)包括内轴(32)和外轴(31)，所述内轴(32)与所述外轴(31)偏心设置，所述内轴(32)与所述驱动组件的输出部铰接，所述外轴(31)与所述阀片(20)铰接。

7.根据权利要求5所述的排气组件(100)，其特征在于，所述驱动组件包括：驱动凸轮(80)和推杆(40)，所述驱动组件的输出部包括所述推杆(40)，所述推杆(40)的一端止抵所述驱动凸轮(80)，所述推杆(40)的另一端与所述偏心轴(30)铰接相连。

8.根据权利要求7所述的排气组件(100)，其特征在于，还包括：密封座(50)和回位件(70)，所述排气总口(11)的内壁设有安装孔(11c)，所述密封座(50)安装在所述安装孔(11c)处，所述推杆(40)贯穿所述密封座(50)且通过所述安装孔(11c)伸入所述排气总口(11)，所述回位件(70)弹性止抵在所述推杆(40)与所述密封座(50)之间。

9.根据权利要求8所述的排气组件(100)，其特征在于，还包括：

密封垫(55)，所述密封垫(55)具有环绕所述安装孔(11c)的凸起部，所述密封垫(55)夹设在所述排气总口(11)的外壁与所述密封座(50)之间以形成法兰式密封；

多个密封圈(54)，所述密封座(50)具有多个密封槽(53)，多个所述密封圈(54)一一对应地设在多个所述密封槽(53)内且套设在所述推杆(40)外以形成迷宫式密封。

10.根据权利要求8所述的排气组件(100)，其特征在于，还包括锁套(61)和锁夹(62)，所述锁夹(62)套设在所述推杆(40)外，且与所述推杆(40)沿轴向固定，所述锁套(61)套设在所述锁夹(62)外，且所述锁套(61)与所述锁夹(62)之间的配合面在径向上从靠近所述回位件(70)的一端到另一端逐渐外扩；

所述回位件(70)为螺旋弹簧，所述螺旋弹簧套设在所述推杆(40)外，所述密封座(50)具有弹簧座(52)，所述螺旋弹簧的一端与所述弹簧座(52)配合，另一端止抵所述锁套(61)。