CN108138637B - 用于汽车内燃机的排气系统 - Google Patents

Abstract

一种用于汽车内燃机(诸如V型发动机或水平对置发动机)的排气系统包括：可连接到发动机的左汽缸组的左排气管和可连接到发动机的右汽缸组的右排气管，每个排气管包括管结构，该管结构限定用于可接收从与该排气管连接的汽缸组喷射的排气的管入口、至少一个通向大气的排气出口、以及在该管入口与该排气出口之间延伸的连接管道，该连接管道包括用于从该管入口接收排气的入口孔隙和用于将排气转移到该排气开口的出口孔隙；其中左右连接管道被连结以实现管道接头，使得这些连接管道形成公共连接孔隙，该排气系统进一步包括至少一个用于打开或封闭该公共连接孔隙的阀构件。

Description

用于汽车内燃机的排气系统

技术领域

本发明涉及一种用于汽车内燃机(诸如V型发动机或水平对置发动机) 的排气系统。典型的高性能汽车内燃机具有左汽缸组和右汽缸组，每个汽缸均可连接到单独的左或右排气管。在这样的排气系统中，每个排气管(左排气管和右排气管)包括管结构，该管结构限定排气从相应的左或右汽缸组喷射进入其中的管入口以及通向大气以将排气从排气系统中释放的一个或多个排气出口。

背景技术

这种排气系统的每个排气管可从其汽缸组延展到其排气出口，而不与其它管有任何连接。在这种设置中，来自左汽缸组的排气仅仅通过左排气管输送并且仅仅被输送到左排气开口。同时，来自右汽缸组的排气仅仅通过右排气管并且仅仅输送到右排气出口。在这种系统中，一个管中没有任何排气会被递送到另一个管。然而，为了改进性能并且为了能够改进对系统声音排放的控制，已知的排气系统已经配备了一个或多个排气传输管道，这些排气传输管道将左排气管连接到右排气管。排气传输管道被布置在排气系统中，使得它们以H形方式将左排气管连接到右排气管并且可被设置有阀以便能够打开和/或封闭通过排气传输管道的排气传输。

从US 7,703,574 B2中可知一种用于这种排气出口的典型设计，其中左排气管通过两个传输管道连接到右排气管，使得实现两个H形变速器，其中一个变速器被布置为相对靠近发动机，并且另一个变速器被布置为更靠近排气开口。

已知的排气系统允许对排气系统的声学进行一定的控制，并且可改进发动机的特定操作状态下的性能。然而，具体是在高发动机操作参数下，它们在声音排放和性能两个方面均具有明显的缺点。在高发动机操作参数下，上述排气系统发出令人不安的流动噪音。另外，传输管道引起湍流进入左右排气管中的排气流，这限制了发动机和消音装置的性能。性能增益具体受限于可能从一个管线转移到另一个管线的排气量比期望量小。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，具体是提供一种用于汽车内燃机的改进型排气系统，具体是提供一种改进声音排放控制同时能够改进发动机性能的排气系统。

该目的是由独立权利要求的特征来解决。

根据本发明的第一方面，用于汽车内燃机(诸如V6发动机、V8发动机、另一种V型发动机、水平对置发动机等)的排气系统包括可连接到汽车内燃机的左汽缸组的左排气管，并且它包括可连接到汽车内燃机的右汽缸组的右排气管。每个排气管包括管结构，该管结构限定用于可接收从与该管连接的汽缸组喷射的排气的管入口、至少一个通向大气的排气出口、以及在管入口与排气出口之间延伸的连接管道。该连接管道包括用于从管入口接收排气的入口孔隙和用于将排气转移到排气开口或者用于在管之间交换排气的出口孔隙。

左排气管包括左管结构，该左管结构限定用于可接收从与该左排气管连接的左汽缸组喷射的排气的左管入口、至少一个通向大气的左排气出口、以及在左管入口与左排气出口之间延伸的左连接管道。另外，所述左连接管道包括用于从左管入口接收排气的左入口孔隙和用于将排气转移到左排气开口的左出口孔隙。右排气管包括右管结构，该右管结构限定用于可接收从与该右管连接的右汽缸组喷射的排气的右管入口、至少一个通向大气的右排气出口、以及在右管入口与右排气出口之间延伸的右连接管道。右连接管道包括用于从右管入口接收排气的右入口孔隙和用于将排气转移到右排气开口的右出口孔隙。因此每个排气管包括两个单独的管结构。优选地，左管的排气出口和右管的排气出口并不相同。具体地，左排气管的连接管道和右排气管的连接管道并不相同。

在本发明的第一方面中，左连接管道和右连接管道被连结以实现管道接头，使得该连接管道形成用于在管之间转移排气的公共连接孔隙。左连接管道的连接孔隙优选地立即连结到右管道的连接孔隙以实现公共连接孔隙。具体地，每个连接管道限定相应的周向管道表面，其中形成相应的管道孔隙使得左连接管道和右连接管道可被连结使得它们的连接管道孔隙彼此对准。这种连接管道孔隙优选地具有相同大小。排气优选地能够通过管道接头在管之间直接转移。具体地，来自左汽缸组的排气可从左连接管道通过公共连接孔隙转移到属于右排气管的右连接管道中。反之亦然，来自右汽缸组的排气可从右连接管道通过公共连接孔隙转移到左连接管道中。由于经由管道接头进行这种直接连接，避免了在左管与右管之间有转移管道，并且因此在根据本发明的排气系统中不会产生转移管道的死体积。已经表明，在发动机的典型操作参数期间，相对于具有H形变速器的公共排气系统，来自管之间的排气的直接转移提高了从一个管转移到另一个管的排气量。另外，令人惊讶的是，已经表明在根据本发明的排气系统(排气通过公共连接孔隙在管之间直接转移)中，在发动机的高操作参数下的声学缺陷、具体是流动噪音可明显减少。

在本发明的第一方面中，排气系统包括用于打开和/或封闭公共连接孔隙的至少一个阀构件。优选地，可控制阀构件以选择性地打开或封闭公共连接孔隙。公共连接孔隙可通过阀构件打开、部分打开、部分封闭和/或完全封闭，使得可有利地控制排气在管之间的转移或交换，以便提高性能和/或以便控制并优选地减少声音排放。优选地，排气系统恰好包括一个阀构件。

如果在大气与排气出口之间布置有排气操纵装置(诸如消音器或催化器)，则排气出口优选地不仅直接通向大气，而且也可间接通向大气。

优选地，右和/或左连接管道的相应横截面区域的大小和/或几何形状基本上是恒定的。具体地，在公共连接孔隙处并且垂直于公共连接孔隙，右和 /或左连接管道的相应横截面区域的大小和/或几何形状大约与管道的入口孔隙和/或出口孔隙处的大小和/或几何形状一样大。

在本发明的优选实施例中，连接管道优选地以镜像对称方式弯折，具体是成角度的和/或弯曲的。具体地，连接管道弯折使得管道接头基本上为X形。对于在左管与右管之间转移的排气，X形管道接头的死体积可减小到最小值。

优选地，可形成一个连接管道(左连接管道或右连接管道)的上游管道臂和下游管道支管以实现V形或U形(左侧或右侧)连接管道。这种变形可优选地应用于左和右连接管道。实现管道接头的连接管道可优选地变形，使得连接管道的上游管道臂实现V形和/或使得连接管道的下游管道支管形成为V 形。优选地，上游左管道臂相对于下游右管道支管同轴布置，并且/或者右连接管道的上游管道臂相对于左连接管道的下游管道支管同轴布置。术语“上游”和“下游”是相对于从发动机到排气出口的排气流动路径而使用的。

管道接头被特别设计使得来自相应的左或右排气管的一个入口孔隙的排气的脉动流与来自管道接头内的另一个入口孔隙的排气的脉动流优选地在其混合区域处发生碰撞，使得首先提到的脉动流促使另一个脉动流流出第二个提到的入口孔隙并且流向同一个管侧的出口孔隙并且还流向第二入口孔隙的管侧上的出口孔隙。相应地，到达管道接头的右入口孔隙的脉动排气流可帮助从左管入口吸取的排气通过左排出管道流出，并且反之亦然。管道接头被设计成使用优选地来自一个(左侧或右侧)排气管的脉冲的能量来加速来自相对(右侧或左侧)排气管的排气。该功能可被称为推挽效应。已证明，推拉效应大幅提高了发动机性能。

在根据本发明的排气系统的实施例中，管道接头实现了用于在管之间转移排气的唯一连接件。对一个专用管道接头提供管道孔隙以将排气从左排气管转移到右排气管(并且反之亦然)允许以非常简单而有效的方式控制通过管的排气流。同时，可避免在使用管之间的多个连接件时可能出现的负面干扰。应当清楚的是，转移汽缸上游的气体的任何连接件均不会连接排气管，这是因为排气仅在汽缸内的燃烧中产生。另外，由于排气管终止于通向大气的排气出口，所以大气不会被认为是排气管的一部分。

在根据本发明的可与上述任一个优选实施例结合的排气系统的另一个优选实施例中，公共连接孔隙限定混合区域，该混合区域与由左和/或右排气管的一段或多段的横截面区域限定的参考区域、优选地由左和/或右排气管左和/或右连接部分限定的参考区域的0.25倍到4.0倍一样大、优选地0.5倍到2 倍一样大、优选地0.75倍到1.5倍一样大，具体是大小与该参考区域相同。参考区域具体是被限定在左或右连接管道的相应入口孔隙或出口孔隙处，或者由左或右连接管道的横截面区域的平均值来限定、在从入口孔隙到出口孔隙的路径中、由相应入口孔隙横截面区域和/或它们的出口孔隙横截面区域的平均值来限定。参考区域也可由与公共连接孔隙的中心垂直的两个连接管道横截面的总区域来限定。例如，利用混合区域的大小相同于或大于与公共连接孔隙的中心垂直的两个连接管道的横截面的区域之和的管道接头已经实现了良好的声音传输性质。

根据本发明的另一个实施例，至少一个阀构件包括用于覆盖由公共连接孔隙限定的混合区域的至少50％、优选地至少75％、具体是至少90％、最优选地覆盖整个混合区域的封闭构件，诸如翼板、滑块等。具体地，封闭构件包括旁路孔隙。封闭构件可优选地旋转，具体是可旋转90％，以在全开状态与优选地全闭状态之间切换。

根据本发明的排气系统的又一个优选实施例包括至少一个阀装置，该阀装置用于抑制排气的流动路径、具体是用于部分地抑制流动路径和/或用于将左排气管内和/或右排气管内的排气的流动路径完全抑制在入口孔隙与至少一个、具体是恰好一个出口孔隙之间的相应排气管孔隙处。优选地，左排气系统包括左阀装置，并且右排气系统包括右阀装置，其中左阀装置和右阀装置在结构上彼此分开和/或彼此独立地可控制、优选地彼此独立地控制。根据该实施例的另一个进一步发展，排气系统恰好包括用于抑制排气的流动路径通过左排气管和右排气管这两者的一个阀装置，其中具体是阀装置被实现为管道接头的一部分。

在本发明的进一步发展中，每个排气管进一步包括至少一个旁路管道，优选地恰好一个旁路管道，其通向第二排气出口，该第二排气出口通向大气。第二排气出口可被称为旁路排气出口，并且另一个第一排气出口可被称为主排气出口。优选地，主排气出口大于旁路排气出口，具体是与关于其出口区域，主排气出口与旁路排气出口的至少1.1倍、1.2倍、1.5倍、1.75倍、2倍、 3倍、4倍、5倍一样大。

旁路管线具体是从阀装置的上游分叉并且具体是从管道接头的上游分叉。为了提供从阀装置和/或管道接头的上游分叉的旁路管道，可通过封闭阀装置和/或管道接头来迫使排气进入旁路管道中，以便减少排气系统的声音排放。

在本发明的优选的进一步发展中，阀装置被包括在管道接头中，其中该接头包括第一阀构件和第二阀构件。第一和第二阀构件具体是可彼此独立地移动。优选地，由于机械连接和/或由于控制单元适于控制彼此相关的阀构件，第一和第二阀构件可彼此独立地移动。如果阀构件仅以彼此相关方式移动，则简化控制并且可降低控制误差的风险。另一方面，阀构件的独立控制允许存在大的自由度来控制通过排气系统的排气流。

在本发明的一个优选的进一步发展中，第一阀构件是可移动以选择性地打开公共连接孔隙和/或左排气管孔隙的左阀构件。在该进一步发展中，第二阀构件是可移动以选择性地打开公共连接孔隙和/或右排气管孔隙的右阀构件。

在另一个进一步发展中，第一阀构件由用于选择性地打开或封闭公共连接孔隙的中央阀构件来实现。在该进一步发展中，第二阀构件由用于打开和封闭两个管孔隙的公共阀构件来实现。

在其中管道接头包括第一阀构件和第二阀构件的本发明的另一个优选实施例中，第一阀构件和第二阀构件可旋转地移动，其中优选地这两个阀构件均围绕相同的旋转轴线可旋转地移动，或者其中第一阀构件围绕第一旋转轴线可旋转地移动，并且其中第二阀构件围绕第二旋转轴线可旋转地移动，其中第一旋转轴线基本上平行于第二旋转轴线。优选地，第一阀构件和/或第二阀构件包括诸如壁等偏心封闭构件，该偏心封闭构件关于相应阀构件的旋转轴线偏心。两个平行旋转轴线(第一旋转轴线和第二旋转轴线)之间的距离可大约为封闭构件的径向偏移距离的两倍。

根据本发明的第二方面，用于汽车内燃机(诸如V型发动机或水平对置发动机)的排气系统包括可连接到汽车内燃机的左汽缸组的左排气管以及可连接到汽车内燃机的右汽缸组的右排气管。在根据本发明的第二方面中，每个排气管包括管结构，该管结构限定用于可接收从与排气管连接的汽缸组喷射的排气的管入口以及至少两个通向大气的排气出口，具体是主排气出口和旁路排气出口。

根据本发明的该第二方面，每个排气管进一步包括阀装置，其用于打开和/或封闭被布置在管入口与至少两个排气出口中的一个排气出口之间的管孔隙，使得在阀装置的打开状态中，排气可从管入口转移到全部至少两个排气出口，并且使得在阀装置的封闭状态下，防止排气从管入口流动到优选地至少两个排气出口中的恰好一个排气出口、优选地恰好两个排气出口，具体是主排气出口。每个排气管进一步包括用于在管之间转移排气的至少一个连接件，具体是公共连接孔隙。根据本发明的该第二方面的排气系统包括用于选择性地打开或封闭至少一个连接件的至少一个阀构件，优选地恰好一个或两个阀构件。

因此，本发明的该第二方面中的排气系统具有左排气管，该左排气管包括管结构，该管结构限定左管入口、至少两个左排气出口(具体是左主排气出口和左旁路排气出口)、左阀装置，该左阀装置用于打开和/或封闭被布置在左管入口与该至少两个左排气出口中的一个排气出口之间的左管孔隙，使得左阀装置可允许或禁止排气从左管入口转移到该至少两个左排气出口中的至少一个排气出口。该左排气管进一步包括用于将排气从左管转移到右管的至少一个连接件，该连接件可由左右排气管的公共连接孔隙来实现。阀构件可被设置用于选择性地打开或封闭至少一个连接件。右排气管包括右管结构，该右管结构限定右管入口、至少两个右排气出口和右阀装置，该右阀装置在右管中提供与由对应的左侧左部件在左侧左管中提供的功能相同的功能。左排气管具有两个左侧左排气出口，它们优选地不同于右排气管的两个右排气出口。因此排气系统优选地总共具有至少四个排气出口。右排气管进一步包括用于将排气从右管转移到左侧左管的至少一个连接件，该连接件优选地由公共连接孔隙来实现。排气系统包括用于打开和/或封闭连接件的至少一个阀构件。排气系统具体地可包括第一阀构件和第二阀构件，它们可以上面关于本发明的第一方面描述的第一和第二阀构件的方式起作用。在本发明的第二方面中，特别有利的是，通过排气系统的排气流可经由阀装置和阀构件以非常精确的方式进行控制，以便能够最佳地提高性能和/或声音排放。

关于本发明的该第二方面，左右管中的任一个管应当包括阀装置。以此方式，通过左主排气出口的排气流主要由左阀装置控制，而通过右主排气出口的排气流主要受右阀装置影响。虽然可将左阀装置和右阀装置例如通过包括如关于上述一个进一步发展所描述的公共阀构件包括在一个功能单元中，但是优选的是，一个相应的单独左或右阀装置被布置在相应的左或右排气管中。

优选地，至少四个排气出口中的每一个排气出口通向大气，其中每个排气出口与所有其它排气出口分开。排气出口例如可彼此并排布置，彼此与环形出口区域同轴布置，以类蜂窝方式等布置。

在本发明第二方面的优选实施例中，主排气出口中的横截面区域或出口区域大于旁路排气出口的横截面区域或出口区域，优选地与该旁路排气出口的横截面区域或出口区域的至少大约1.1倍、1.25倍、1.3倍、1.5倍、2.0倍、 2.5倍、3.0倍、4.0倍或更多倍一样大。

根据本发明的第二方面的排气系统的另一个优选实施例包括阀装置，该阀装置相对于该连接件而被布置在相应的左或右排气管的下游。该连接件优选地由公共连接孔隙来实现。

在本发明的另一个优选实施例中，每个排气管进一步包括旁路管线，该旁路管线用于将排气从管入口转移到至少两个开口中的一个开口、优选地转移到旁路排气开口。

在本发明的进一步发展中，旁路管线与相应排气管中的主管道分开，该主管道包括相应的管入口以及在该连接件的上游或下游、优选地在相应排气管的连接管道的上游或下游的至少两个排气开口中的至少另一个排气出口，优选地主排气出口，该连接管道包括连接孔隙。

根据本发明的第一和/或第二方面的排气系统的优选实施例包括控制单元，该控制单元用于控制阀构件以打开或封闭、优选地至少部分地、更优选地部分地和/或完全地打开或封闭该连接件，具体是公共连接孔隙，这取决于发动机操作条件，诸如预定rpm范围，例如小于2,000rpm、小于3,000rpm、大于3,000rpm、大于4,000rpm、介于2,000rpm与4,000rpm之间，并且/ 或者取决于由驾驶员选择的手动设置，诸如运动设置或舒适设置。

根据本发明的第一和/或第二方面的包括阀构件和阀装置的排气系统的进一步发展可包括控制单元，该控制单元适于根据以下至少一个设置来控制阀构件以及阀装置：第一设置，其中该连接件、具体是公共连接孔隙被封闭，并且其中右排气管孔隙和左排气管孔隙被打开(设置I)。第二设置，其中该连接件、具体是公共连接孔隙被打开，并且其中右排气管孔隙以及左排气管孔隙被打开(设置II)。第三设置，其中该连接件、具体是公共连接孔隙被打开，并且其中右排气管孔隙和左排气管孔隙被完全封闭(设置III)。在设置I中，该连接件、具体是公共连接孔隙优选地完全封闭并被密封。优选地，该控制单元适于根据第一、第二或第三设置中的任一个设置来控制阀构件。更优选地，该控制单元适于仅仅根据上述三个设置I、II和III来控制阀构件以及阀装置。

在又一个优选实施例中，该控制单元适于根据以下至少一个进一步设置来控制阀构件：第四设置，其中该连接件、具体是公共连接孔隙优选地被完全封闭，并且其中右排气管孔隙和左排气管孔隙被完全封闭(设置IV)。第五设置，其中该连接件、具体是公共连接孔隙被打开，并且其中右排气管孔隙和/或左排气管孔隙被部分封闭(设置V)。在设置V中，未部分封闭的排气管孔隙被完全打开。第六设置，其中该连接件、具体是公共连接孔隙被打开，并且其中一个排气管孔隙(左排气管孔隙或右排气管孔隙)优选地完全打开，其中另一个排气管孔隙(左排气管孔隙或右排气管孔隙)完全封闭(设置VI)。进一步设置也是可能的。

在根据本发明的第二方面的又一个优选实施例中，该连接件、优选地公共连接孔隙被设置在左排气管和右排气管的基本上X形管道接头中。可如上面关于本发明的第一方面所描述般实现X形管道接头。优选地，仅设置一个连接件用于在排气管之间转移排气。

可组合本发明的第一方面和本发明的第二方面。优选地，第一方面的任何单独特征可用于根据本发明的第二方面的本发明中。具体地，上面关于本发明第二方面所描述的单独特征可用于本发明的第一方面。

一个或多个排气操纵装置(诸如排气净化装置、排气清洁装置和/或排气消音装置(具体是消音器和/或催化器))可被布置在一个或优选地两个排气管中，例如被布置在发动机与管道接头之间、在管道接头与排气出口之间、在管道接头与上游或下游阀装置之间、在旁路管道中、在旁路阀的分开位置上游和/或下游的主管线中，或在别处。

唯通向大气的排气出口除外，排气系统实现了关于大气的排气严密限制。通过提供这样的排气严格限制，排气在流入大气之前被迫从发动机流过至少一个排气净化装置、排气清洁装置和/或排气消音装置，使得非期望气体排放和/或噪音排放被省略。为此，排气系统的单独部件、具体是排气净化装置、排气清洁装置和/或排气消音装置、管道接头和/或阀装置被设置有相应的气密外壳，该气密外壳被构造有至少一个互连入口和至少一个互连出口使得气密外壳不会干扰通过排气系统的排气输送。

附图说明

在从属权利要求中描述了另外的实施例、特征和技术方面。在附图中示出了本发明的优选实施例的进一步细节，其中：

图1是根据一般结构的排气系统的第一实施例的示意图；

图1a是根据一般结构的排气系统的第二实施例的示意图；

图2是根据第一实施例的包括打开的阀构件的管道接头的示意截面图；

图3是根据图2的包括封闭的阀构件的管道接头的示意截面图；

图4示出了类似于图2的管道接头的具体实施例，其中阀构件包括旁路孔隙；

图5a示出了根据第二实施例的包括两个阀构件的管道接头的俯视图；

图5b以另一种设置示出了根据图5a的管道接头的俯视图；

图6a示出了根据图5a的管道接头的示意截面图；

图6b示出了根据图5a的管道接头的阀构件的侧视图；

图6c示出了根据图6a的通过线I-I截取的阀构件的俯视截面图；

图7到9示出了根据图5的管道接头中的阀构件的进一步设置；

图10示出了具有用于打开和封闭两个排气管之间的连接孔隙的中央阀构件以及用于打开或封闭这两个管的管孔隙的公共阀构件的管道接头的又一个实施例；

图11示出了根据图10的管道接头的侧视截面图；

图12示出了图10的管道接头的透视图；

图13是根据图10的管道接头的公共阀构件的详细图示；

图14是以一种具体设置示出排气系统的声音排放的声音图；并且

图15是以另一种具体设置示出排气系统的声音排放的第二声音图。

具体实施方式

通常以附图标记1提供用于汽车内燃机的排气系统。排气系统包括两个排气管，即，左排气管5和右排气管7。应当注意的是，表述“左”和“右”可指示排气系统和/或内燃机的安装位置，然而，定向在垂直平面中或另一个方向上的两个分离汽缸组也可被描述为在左或右以便区分两个分开的汽缸组和排气管5、7。还应当注意的是，表述“左”和“右”可用于指代连接到具有被布置在单个管线中的汽缸的发动机的排气管，但是优选地为所述线性发动机的单独汽缸的排气提供两个分开的排气管，使得每个汽缸仅仅将排气输送到左排气管5或右排气管7。

图1中所说明的汽车内燃机3指示V-8发动机，该V-8发动机包括左四个汽缸组35和右四个汽缸组37。应当清楚的是，根据本发明的原理还可与不同数量的汽缸的V型发动机(诸如V6-发动机或V12-发动机等)或例如与水平对置发动机一起使用。

发动机3的每个汽缸组35、37连接到排气管5、7用于将来自汽缸37、35 的排气输送到大气。右汽缸组37连接到管入口71用于向下游递送排气，并且左汽缸列35连接到左管入口用于将排气输送远离左排汽缸35。

左排气管5包括以下列顺序布置在左排汽缸35与大气之间的通向连接管道55的管入口51、连接管道55、以及在连接管道55下游的排放管道59，该排放管道最终通向排气出口53。以相同方式，右排气管7以从右排汽缸37到大气的顺序包括用于从右排汽缸37接收排气并且用于将排气输送远离汽缸的管入口71、从管入口71接收排气的右连接管道75、以及用于将排气从连接管道75向右排气出口73输送的排放管道。

每个排气管5、7可包括另外的构件，诸如左阀装置52或右阀装置72和靠近相应的右排气出口53或左排气出口73布置的相应的右或左消音器14。每个管5、7进一步包括至少一个右旁路管线57或左旁路管线77，其在图1中从右和左阀装置13上游的排放管道59、79分开。根据图1的排气系统1具有两个右排气出口73和两个左排气出口53：相应的主排气出口53a、73a和第二排气出口53b、73b或旁路排气出口。旁路排气出口53b、73b和/或旁路管线57、 77具有用于将排气递送到大气的直径，该直径优选地小于主排气出口53a、 53b或相应管5或7的直径。

阀装置13或旁路启动阀被布置在左管5和右管7的相应排放管道59、79 中。相应的旁路管线57、77从旁路启动阀13上游的排放管道59、79分开。只要旁路启动阀13处于其打开或被动状态，排气就可自由地从连接管道55、 75朝主排气出口53a、73a通过相应的管孔隙。通过较大直径的主排气出口 53a、73a释放排气允许更大量的空气或排气通过相应的排气管5、7以较小的流动阻力(以及较少的噪音降低)被排放。

在阀装置13的主动或封闭状态下，管孔隙被封闭使得排气被迫流过左排气管5或右排气管7的相应旁路管线57、77并且通过旁路开口53b、73b流出并因此通过相对较小的排气出口流出。阀装置13的主动状态因此限制了排气从发动机3流动到相对较小的旁路管道57、77，这减少了排气系统的噪音排放。应当清楚的是，主排气管道59、79和主排气出口53、73a相对于旁路管线57、77和旁路排气出口53b、73b的本质区别在于增加了对旁路管线57和/ 或出口53b、73b中的排气的流动阻力以及更大的消音效果。

可控制阀装置13以将管孔隙的有效大小从全闭连续地调整到全开，从 0％打开调整到100％打开，这允许非常精细的微调调节。

在根据图1(以及还根据图1a)的优选实施例中，该阻力借助于旁路管道路57、77和旁路出口53b、73b两者相对于主管线59和主出口53a的对应部件的显著更小的管道直径来实现。然而，这种阻力也可通过减小旁路管道路 57、77的唯一部分或段的大小或者仅减小旁路出口53b、73b的大小来实现。

两个管道5、7的旁路启动阀13可被设置为打开(或被动的)以进行更具运动性和更高性能的驾驶。由于噪音减少并且/或者如果汽车没有以运动或高性能方式驾驶，两个管5、7的旁路启动阀13可被封闭(或启动)。

也可打开右管7或左管5的一个阀装置13并且封闭(或启动)另一个管(5 或7)的阀装置13。其中例如右阀装置13被封闭并且其中左阀装置13被打开 (或反之亦然)的阀装置设置可实现性能中等增加并且允许声音排放中等增加的中间设置。

另外，关于图1中所说明的排气系统1的优选实施例，排气系统1包括管道接头9，在该管道接头9中，左连接管道55和右连接管道75被连结使得连接管道55、57形成用于在管5、7之间转移排气的公共连接孔隙91。

管道接头9基本上为X形。管道接头9的X形基本上通过右连接管道55和左连接管道75的形状来实现，每个连接管道弯折以实现U形或V形。左连接管道55和右连接管道57在U形或V形的相应尖端处连结。每个连接管道57、 75可被分成多个段：接头段56、76，其中左连接管道55和右连接管道75彼此连接使得它们实现公共连接孔隙91，排气可通过该公共连接孔隙91从左排气管5传递到右排气管7，并且反之亦然。每个连接管道55、75在接头段56、 76的上游具有入口段55a、75a或管道臂，排气可通过该入口段或管道臂从相应的管入口51或71传递到接头段56、76。

每个连接管道55、75在接头段56、76的下游包括出口段或管道支管55b、 75b，其用于将排气从接头段56、76并且具体是公共连接孔隙91转移到相应的左排放管道59或右排放管道79。

左管道臂55a具有上游入口孔隙55i，其连接到左管入口51以从其中接收排气。以类似方式，右入口段或管道臂57a具有右入口孔隙75i，其连接到右管入口71用于从右管入口71接收排气。来自右排汽缸37的排气通过右管入口71仅仅传递到右连接管道75以及其入口孔隙75i中。类似地，来自左排汽缸 35的排气通过管入口51输送远离汽缸35而仅仅进入左连接管道55中，并且左连接管道55具有用于从左管入口51接收排气的入口孔隙55i。

管道接头9包括阀构件93，该阀构件93可被封闭以将左排气管5中的排气与右排气管7中的排气分开，使得从左排汽缸53排出进入左入口管51的排气 (由箭头50指示)通过左连接管道55完全转移到左排放管道59中并且流过该左排放管道59(如箭头60所指示)。以基本上相同方式，从右排汽缸33流出进入右管入口71中的排气(用箭头70指示)通过右连接管道75完全输送到右排放管道79中，并且通过右排放管道79输送到右排气开口73(如箭头80所指示)。管道接头9的上述封闭状态可被描述为被动状态或分离状态。

管道接头9也可用于可被描述为主动状态或混合状态的打开状态。对于管道接头9的主动或混合状态，阀构件93是打开的并且因此允许通过公共连接孔隙91在左连接管道55与右连接管道75之间进行流体连通。在管道接头9 的这种状态下，从右排汽缸37喷射的排气70传递到右连接管道75的入口段 75a中，并且接着可直接通过右连接管道75的管道支管或出口段75b传递到右排放管道79中。另外，在管道接头9的打开状态下，来自右排汽缸37的排气 70也可从右入口段75a通过公共连接孔隙91传递到左连接管道55中，优选地以便被喷射到左排放管道59中以进一步输送到大气。

类似地，当阀构件93打开并且基本上使左连接管道55与右连接管道75 之间的公共连接孔隙91保持打开时，从左排缸35喷射的排气可通过左排气管的管入口51传递到左连接管道55的入口段55a中并且传递到左出口段55b进入排放管道59中，或者通过公共连接孔隙91排放到右连接管道75，优选地通过右管道支管75b喷射到右排放管道79中。

公共连接孔隙91在其混合区域或有效通过量区域的大小方面可受到优选地连续调整阀构件93的影响。通过由覆盖公共连接孔隙91限定的混合区域的0％到100％，阀构件93可限制通过公共连接孔隙91的流量。可以此方式微调左排气管5与右排气管7之间的排气交换。

X形接头9例如可通过将两个管道弯折成截面弓形(诸如U形)并且随后移除在U形管道的尖端处与该管道的对称轴线同轴的优选地圆形区域而实现，使得每个管道在其尖端处具有大致相同的圆形孔隙。接着这两个管道可在它们的圆形孔隙处连结，使得实现左连接管道55与右连接管道75之间的公共连接孔隙91。应当清楚的是，在左连接管道55与右连接管道75之间优选地没有圆柱形管状段(即：无H形管)，该管状段在左连接管道55与右连接管道75之间对角地延伸。

连接管道55、75也可具有除圆形横截面之外的另一种形状，例如似正方形横截面、椭圆形横截面、多边形横截面等。用于实现公共连接孔隙径的管道段中的孔隙不必是圆形的，而是也可为例如似正方形的、矩形的、多边形的、椭圆形的等。

左排气管5的主管道(即，实现左排汽缸35中的最后一个汽缸下游的管入口51、入口段55a、出口段55b以及优选地还实现接头段56和排放管道59 的管道)的横截面区域优选地基本上恒定。这同样适用于右排气管7的主管，即，右汽缸下游的管入口71、右入口段75a、右出口段75b和右排放管道79 以及优选地右连接管道75的接头段76优选地是恒定的。具体地，左排气管5 和右排气管7的横截面区域可基本上彼此相等，或者管可基本上彼此镜像对称。

可被称为混合区域的公共连接孔隙91的横截面区域(因为它是排气可从一个排气管传递到另一个排气管的区域)测量的大小为由左排气管5或右排气管7的横截面区域限定、或者具体是由左连接管道55或右连接管道75的横截面区域、具体是在左右连接管道的相应入口孔隙55i、75i或出口孔隙55o、 75o处限定的参考区域的至少0.25倍并且至多4倍。具体地，混合区域是参考区域的大小的至少0.5倍并且至多2.0倍。优选地，混合区域的大小是参考区域的大小的至少3/4并且至多1.5倍。更优选地，混合区域的大小介于参考区域的大小的90％到110％之间。最优选地，混合区域和参考区域具有相同大小。

参考区域也可由左连接管道55或右连接管道75的横截面区域限定，或者由这两个连接管道55、75的在接头段56、76的中心处或者在混合区域的中心处与混合区域垂直的横截面区域之和来限定。

管道接头9并且具体是公共连接孔隙实现了用于在左排气管与右排气管 7之间转移排气的唯一连接件。排气系统没有任何旁路管线来将排气可从管道接头9上游的管入口51、71直接流动到管道接头9下游的排放管道59、79，并且不会流过管道接头9的连接管道55、75中的至少一个连接管道。

每个单独的排气开口53a、53b、73a、73b立即流出进入大气中。具体地，排气系统的旁路管线57、77彼此分开地实现并且不具有用于排气交换的流体连接件。在阀装置13下游的主排气管线、具体是排放管道59、79彼此分开地实现，使得在管道接头9的下游不会实现用于排气交换的流体连接件。

在根据图1中所示的优选实施例的排气系统1中，在由发动机3喷射的气体从排气系统1喷射到大气之前，基本上由该发动机喷射的所有排气均必须流过管道接头9，即，管道接头9的连接管道55和/或75。已经通过阀装置13 或旁路启动阀的排气54、74直接被引导到大气。应当清楚的是，在通过旁路启动阀13之后，左排气管5中的排气54以及右排气管7中的排气74可通过指定的右或左排气操纵装置，诸如清洁和/或消音装置，具体是催化器或消音器，诸如后消音器14。然而，在图1中所示的本发明的第一实施例中，左排气管5 中的排气54在通过左旁路启动阀13之后在流出进入大气之前不能再转移到右排气管7中。反之亦然，右排气管7中的任何排气74在通过右阀装置13之后不允许在直接或间接地流出进入大气之前再次被转移到左排气管5中。

X形接头9包括出口段55b、75b，每个出口段属于左连接管55或右连接管75。左出口段55b从接头段56通向左出口孔隙55或朝向左排放管道59。右出口段75b从右接头段76通向右出口孔隙75o或朝向右排放管道79。

如图1a中所示的排气系统1的优选实施例大部分与图1中所示的排气系统1相同。因此相同的附图标记用于指定相同或类似的部件。图1a中所示的实施例的管道接头9与根据图1中所示的实施例的管道接头9的不同之处在于它使用下面关于图5到9描述的管道接头。然而，在如图1a中所示的排气系统 1的实施例中也可使用如图2、3或4中所示或者如图10到13中所示的管道接头。

根据图1a的排气系统1相对于图1中所示的排气系统的主要区别由旁路管线57、77来实现，这些旁路管线57、77从管道接头9的接头段56、76上游的主排气管分开。在图1a中，没有流过管道接头9的排气必须通过通向大气的旁路管线57、77中的一个旁路管线。类似实施例(未示出)可通过在汽缸 35、37与公共连接孔隙91之间的任何位置分开旁路管线57、77来实现。

如图1a中所指示，其中所示的排气系统1特别适用于实施根据图5到13 中所示的一个实施例的管道接头9的排气系统，其中管道接头9包括如下面将详细描述的公共阀装置90。在这种布置中，可省略管道接头下游的其它阀装置。

如图1a中所示的排气系统1特别适用于具有后部发动机布局的汽车，其中排气系统更紧凑。如图1a中所示的旁路管线57、77的长度因此被理解为对于这样的后部发动机布局被夸大了。

在图2和3中示出了根据本发明的排气系统1的管道接头的第一优选实施例，其中图2说明了管道接头9处于其打开或主动混合状态，并且其中图3示出了管道接头9处于其封闭或被动分离状态。由于图2和3中所示的管道接头9 可优选地用于根据图1的排气系统1中，其中管道接头9被布置在右阀装置72 的上游和左阀装置52的上游，所以在图2和3中使用的与早先提到的附图标记相同的附图标记指代相同或类似的部件或特征。

在图2和3的管道接头9中，连接管道55、75由弓形管道实现，这些弓形管道在它们的尖端处连结使得形成公共连接孔隙91，如图2中所示，在管道接头9的打开状态下，来自右排汽缸37的排气78b可从右排气管7通过该公共连接孔隙91自由流动到左排气管5，并且使得排气58b可从左排汽缸35通过该公共连接孔隙91自由流入右排气管7。同时，来自左排汽缸35的排气58a仍然可通过从左连接管道55的入口孔隙55i传递到左连接管道的出口孔隙55o而保留在左排气管5内。以相同方式，如箭头78a所指示，来自右排汽缸37的排气可通过从右连接管道75的右进气口75i传递到其右出气口75o而保留在右排气管内。

在图2中被说明为打开的阀构件93是例如借助于螺钉连接到可旋转轴 101的简易翼板。轴101借助于两个径向相对的轴承103(相对于公共连接孔隙91，一个在上游并且另一个在下游)可旋转地固定到管道接头9。上游和/ 或下游轴承103可通过滚子轴承实现，但是为了便于维护，它优选地通过滑动轴承实现。轴101由诸如伺服电动机等电动机99致动，该电动机由排气系统1的电子控制单元11(未在图1a中说明)控制。

相同的电子控制单元可控制阀构件93以便打开或封闭或者部分地打开或部分地封闭公共连接孔隙91以及控制阀装置13以用于封闭右管7和/或左管5中的管孔隙。控制电子装置11可控制阀装置13，使得它仅仅完全打开管孔隙或完全封闭管孔隙，但是优选地还使得管孔隙的部分打开或封闭状态可经由阀装置13来实现。

实现根据图2和3的管道接头9的优选实施例的阀构件的翼板93的大小与公共连接孔隙91的区域或混合区域基本上相同，使得翼板93可完全封闭公共连接孔隙91以便抑制声音和/或排气在左管5与右管7之间转移。在图2中，翼板93的形状基本上为椭圆形，并且与翼板93对应的公共连接孔隙91(未示出) 的形状也为椭圆形。如上所述，孔隙91的几何形状可根据几种可能的几何配置中的一种配置来塑形，并且应当清楚的是，翼板93应当相应地塑形。虽然孔隙91和翼板93的椭圆形形状在管道接头9的空气动力学性质方面是有利的，但是反而也可选择似正方形或矩形形状来简化制造。应当清楚的是，被描述为矩形或似正方形的形状可具有圆角。

使用作用于阀构件93、轴101或电动机99的机械限制、或者通过电动机 99的电动或电子限制、例如借助于对控制器11编程或者通过使用电子发动机 11中的电源中的抑制发动机移动超过某个预定义范围、具体是90°的电子部件，可限制阀构件93的移动、具体是限制为在封闭状态与打开状态之间旋转约90°。

图3示出了管道接头9的封闭或分离状态，其中阀构件93封闭管道接头9 的公共连接孔隙91。在管道接头9的封闭状态下，如箭头58a所指示，来自左排汽缸35的排气仅仅通过左连接管道55从其进气口55i传递到其出气口55o。以相同方式，如箭头78a所指示，来自右排汽缸37的排气仅仅通过右连接管道75从其进气口75i传递到其出气口75o。换言之，图3中所示的封闭管道接头9实现了处于操作状态的接头的实施例，在操作状态中，来自右排汽缸37 的排气均不会从右排气管7传递到左排气管5，并且来自左排汽缸35的排气均不会从左排气管5转移到右排气管7。

从图2和3中可看出，根据本发明的排气系统1中的管道接头9在左连接管 55与右连接管75之间基本上没有任何转移管，诸如US 7,703,574 B2的转移管。相反，在根据本发明的排气系统的管道接头9中，排气通过其从左排汽缸35流向左排气开口53的左连接管道55直接连结到右排气管7的连接管道 75。这样的管道接头9使左排气管5与右排气管7之间的声音传输和/或排气传输的任何损害最小化。

图4示出了与图2类似的可选管道接头9，其中翼板93包括两个旁路孔隙 94。被布置在阀构件93中的旁路孔隙94允许左排气管5与右排气管7之间的泄漏量较少，使得当阀构件93从其全闭位置移向打开位置时，不会发生排气转移和/或声音转移的突然改变。优选地，这样的旁路孔隙94明显小于连接孔隙91。具体地，旁路孔隙94的区域比公共连接孔隙91的大小要小50％、优选地小30％、更优选地小20％、最优选地小10％。与阀构件93中的孔隙94类似的旁路孔隙也可通过将阀构件93的尺寸设置为小于公共连接孔隙91来实现。

如果阀构件93进入它不会完全封闭公共连接孔隙91的状态，则也可在根据图2和3的管道接头9中实现与图4中所示的管道接头9的管道孔隙94类似的效果。如上所述，图2和3中所示的实施例中的阀构件93的移动限制可机械地、电气地或电子地实现。被示为翼板93的阀构件的移动可例如被限制为小于 90°，例如约95°或80°。阀构件93可能没有任何机械抑制并且能够旋转180°、 360°或更大度数，可能受到电动机99或控制单元11的规格限制。图4的翼板 93中具有两个旁路孔。替代地，一个孔、三个孔、四个孔或甚至更多个孔可被布置在类似翼板93中。它们的组合区域限定了阀旁路区域。

图5a和5b示出了根据本发明的用于排气系统1的管道接头9的另一种设计。图1到4中已经使用的相同附图标记也用于图5a和5b以及后续附图中的相同或类似的部件，后续附图示出了图5a和5b的实施例的不同视图、细节和/ 或设置。

管道接头9在图5a中被示为处于其打开或混合状态，并且在图5b中被示为处于其封闭或分离状态。如关于图5a所解释，图5a中所示的管道接头9的打开状态允许来自每个汽缸组35、37的排气被转移至排气输出53、73(任一个排气管)。从左汽缸组53喷射的排气50通过管入口51被引导至左连接管道 55，在左连接管道55中，排气50自由地通过左出气口55o传递到左排气开口 53或者通过公共连接孔隙91传递到右连接管道76中并且进一步传递到右排气开口73。从右汽缸组37喷射的排气70通过右连接管道75流向右排气开口 73或者通过公共连接孔隙91流动到左连接管道55中并且流动到左排气开口 53。

在图5b中所示的管道接头9的封闭状态下，管道接头9的功能基本上等于图3中所示的管道接头的功能。然而，在图5b中所示的实施例中，两个阀构件93(左阀构件95和右阀构件97)限制排气通过公共连接孔隙91，而不是仅仅一个阀构件。如果只有左阀构件95或右阀构件97中的一个阀构件封闭公共连接孔隙91(未示出)，则根据图5b的管道接头9也将处于封闭状态。使用两个阀构件95和97增加了左排气管5与右排气管7之间的密封性。

以与上面关于图3所述方式类似的方式，图5b中箭头58a所指示的排气 (已经从左汽缸组35喷射)仅仅被输送到左排气孔隙53，而图5b中箭头78a 所指示的排气70(从右汽缸组37喷射)仅仅被输送到右排气孔隙73。

如图5a和5b中所示的管道接头9的一个相应的阀构件95、97在图6a、6b 和6c中进一步详细说明并且可被描述为偏心翼板或相对于其旋转轴线(A₉₅、 A₉₇)径向偏移的翼板。

在如图5a、5b和6a中所示的优选实施例中，左阀构件95和右阀构件97 基本上彼此相等，使得图6b和6c的详细视图可被看作与左阀构件95和右阀构件97这两者有关。自然而然地，左阀构件和右阀构件可替代地相对于彼此进行不同设计或设置尺寸。

如图5a到6b中所指示，根据该实施例的管道接头9的每个阀构件93可围绕相应的左旋转轴线A₉₅或右旋转轴线A₉₇旋转(在图6c和6b中简单地用大写字母A指示)。旋转轴线A(A₉₅以及A₉₇)基本上垂直于从发动机到排气开口的流动路径并且也垂直于通过公共管道孔隙91的中心的流动路径布置。换言之，左连接管道55和右连接管道75基本上在它们的圆周处连结以形成公共连接孔隙91，使得可从左连接管道55的中心到右连接管道75的中心绘制通过公共管道孔隙91的假想线，并且左阀构件95或右阀构件97的旋转轴线A₉₅或A₉₇将垂直于上述假想线以及通过相应的左连接管道55或右连接管道75的中央流动路径这两者。如图6a中所示，阀构件97、95的轴线基本上彼此平行。

根据图6的实施例的每个阀构件包括优选地为圆形上部旋转板96和优选地圆形下部旋转板98。上部旋转板96和下部旋转板98这两者均具有与其附接的相应轴部101，该轴部101限定阀构件93的旋转轴线A。如图6a中所示，阀构件93借助于滑动轴承103安装到管道接头9，其中轴部101围绕左旋转轴线 A₉₅或右旋转轴线A₉₇可旋转地推挤。

如图6a中所示，每个阀构件93由相应的左右电动机、优选地伺服电动机 99驱动。伺服电动机99可直接附接到相应的阀构件93(未示出)的轴部101，或者具有左变速箱105或右变速箱107用于将旋转移动从电动机99经由左变速箱105转移到左阀构件95或者经由右变速箱107从右电动机99转移到右阀构件97。根据图6a的实施例的管道接头9的简化版本可用公共电动机和用于优选地以镜像对称方式驱动左阀构件95和右阀构件97的公共变速箱来实现。然而，如图6a中所示，用于彼此独立地单独在左阀构件95或右阀构件97上致动的单个电动机99是优选的。未直接附接到轴部101的电动机99的布置通常是有利的，因为其中可布置管道接头9的汽车中的可用空间通常受到限制，使得使用变速箱105、107或者用于将旋转移动从电动机99转移到阀构件93 的类似装置在使用更少空间和/或提供使用可用空间的更多自由度方面是有利的。

返回图6b和6c，轴向延伸壁109连接到上部旋转板96和下部旋转板98这两者。关于旋转轴线A，壁109相对于旋转轴线A沿着阀构件93的径向外圆周基本上类似于矩形壁在周向距离α内延伸。优选地，所述壁109的内侧平坦并且外侧优选地形成围绕阀构件93的旋转轴线A的圆柱段。壁109优选地为中空的，诸如图6a到6c中所示，但是也可为实心的(未示出)。如图5b中所示，阀构件93的壁109可用于封闭公共连接孔隙91。为此，如图5a中所指示，关于旋转轴线A，壁109的周向延伸部α至少与公共连接孔隙91的周向延伸部β一样大、优选地大于该周向延伸部β。如果阀构件93的壁109的周向延伸部α小于公共连接孔隙91的周向延伸部β，则单独的阀构件95、97不能够完全封闭公共连接孔隙91使得始终保持旁路打开(未示出)。

图5和6中所示的管道接头9具有基本上圆柱形接头段56、76，其中相应的左阀构件95或右阀构件97被布置使得阀构件95、97可围绕其旋转轴线A₉₅或A₉₇自由旋转。可以与上面关于图2到4中所示的实施例所描述的方式类似的方式来提供机械、电动或电子限制。接头段56、76的径向大小R₅₆、R₇₆基本上与壁109的径向大小R相同，使得阀构件可密封地接合相应的左连接管道 55或右连接管道75的接头段56、76中的一个、两个或更多个段。在该背景中，“密封地接合”优选地意指在壁109的周向外侧与接头段76或56的周向内侧壁之间可保持小的间隙，以允许热膨胀并且/或者以便减少阀构件95、97与管道接头9的接头段56、76的壁之间的磨损。

根据图5和6的管道接头9的入口段55i、75i和出口段55o、75o被实现使得它们相对于相应的左接头段56或右接头段76的旋转轴线A₉₅、A₉₇在径向方向上延伸。接头段56、76在其周向内侧上包括支承表面，该支承表面优选地在入口段55a、75a与出口段55b、75b之间延伸。阀构件95、97的壁109可被放置在支承表面上，使得阀构件不会限制通向入口段55a、75a、出口段 55b、75b的接头段56、76的任何开口或公共连接孔隙91。在未说明的替代实施例中，可替代地可在入口段55a、75a与公共连接孔隙91之间和/或在公共连接孔隙91的出口段55b、75b之间提供支承区域。接头段56、76的支承区域的周向尺寸大于壁109的周向尺寸α。

入口段的周向延伸部χ₁和/或出口段的周向大小χ₀优选地小于α，使得阀部件95、97可关闭接头段56、76的每个孔隙。

如上面关于图5和6a所描述的接头段9基本上与根据图2和3中所示的实施例的接头段9相同地工作。然而，在如图1a中所示的排气系统1的优选实施例中，根据关于图5和6描述的设计的管道接头可用于将在下面的图7、8和9 中描述的进一步设置。与之前一样，相同的附图标记用于管道接头的相同或类似的部件。

图7示出了某个状态中的管状接头，在该状态中，阀构件95、97通过部分地封闭管孔隙来部分地限制通过主排气管从接头段56、76流向出口段55b、 75b，优选地限制约50％。

鉴于图8和9中所说明的接头9的状态，管道接头9作为包括旁路启动阀13 的公共阀装置90的可能使用变得特别明显。在图8中，阀构件95、97封闭相应的左接头段56和右接头段76与管道接头9的上游管道臂55a、75a之间的两个管孔隙，使得没有排气可通过管道接头从汽缸35、37中的任一个汽缸传递到排气孔隙。如果阀构件95、97被布置成封闭接头段56、76与出口段55b、 75b之间的管孔隙，则可实现与如图8中所示的接头段9的关闭几乎相同的效果。

图9示出了来自两排汽缸35、37的排气可通过管道接头9但是仅传递到左排气孔隙53的状态。为此，右接头段76与右管道臂75b之间的管孔隙被右阀构件97封闭，而左阀构件96位于左接头段56的支承区域中。该排气输送用箭头58a和78b指示。

根据图5和6的优选实施例的管道接头9也可以与如图9中所示的方式(未示出)类似的方式使用，以便如果左接头段55与左管道支管55b之间的管孔隙被左阀构件95封闭而右阀构件97的壁109被布置在右接头段76的右支承区域，则将来自整个发动机3的排气仅仅引导到右排气孔隙73。

图10到13中说明了管道接头9的进一步替代实施例。如图10中所示的进一步替代管道接头9可用在根据图1中所示的优选实施例的排气系统1中，但是优选地实施在根据图1a中所示的优选实施例的排气系统1中。使用与之前使用的类似或相同的附图标记来指示相同或类似的部件。

如图10到13中所示的管道接头9具有彼此独立移动的两个阀构件93b、 13b。中央阀构件93b具有连接到第一电动机99的轴101，并且第二阀构件13b 或公共阀构件具有连接到第二电动机99的第二轴111。这两个轴101、111相对于旋转轴线A₁₃同轴地布置，该旋转轴线A₁₃基本上垂直地延伸穿过左连接管道55、右连接管道75以及公共连接孔隙91(在图10和11中示为封闭的)。左连接管道55和右连接管道75的接头段56、76基本上为矩形横截面并且形成其中形成有公共连接孔隙91的公共侧壁。接头段56、76上游的管道臂55a、 75a以及接头段56、76下游的管道支管55b、75b以截头圆锥方式塑形，以实现接头段56、76之间朝向进气口55a、75a处的基本上圆形横截面或出气口 55o、75o处的基本上圆形横截面的转折部，该转折部具有基本矩形横截面。

根据图10到13中所示的实施例的管道接头9的接头段56和76具有内部分隔壁116，其实现了左连接管道55和右连接管道75的运输体积115、117之间相对于支承体积118的分离。只要公共阀构件13b至少部分打开(未示出) 或完全打开(未示出)，来自发动机3的排气就可通过左连接管道55和右连接管道75的运输体积115、117。为了打开公共阀构件13b，它被移动到管道接头9的支承体积118中，使得它不会抑制通过左接头段56与左出口段55之间以及右接头段76与右出口段75b之间的管孔隙的流量。第二阀构件13b被称为公共阀构件，因为它的翼板(在图13中详细示出)被塑形使得它在左管段5 以及右管段7中基本上相同地压缩管孔隙。公共阀构件13b的翼板段基本上被塑形为铲形或圆柱面的一段，并且彼此连接并且与轴101连接以可围绕轴线 A₁₃旋转。围绕轴线A₁₃的旋转可将公共阀构件13b从全闭位置移动到全开位置，在全闭位置中，该旋转完全封闭上述管孔隙，如图10和11中所示，在全开位置中，公共阀构件13b基本上完全容纳在支承体积118内，使得它不会压缩管孔隙。

中央阀构件93b具有基本上半圆形形状，其中由中央阀构件93b覆盖的区域大于理想半圆的区域，优选地不大于半圆区域的150％、更优选地小于理想半圆区域的125％。如图10中所示，中央阀构件93b可被布置在封闭状态中，在该封闭状态中，中央阀构件93b将左运输体积115与右运输体积117分开，并且因此有效地将左连接管道55与右连接管道75分开使得排气不能从左管5 流向右管7，或者反之亦然。为了在左排气管5与右排气管7之间提供流体连接，中央阀93b可围绕其轴线A₁₃旋转，使得阀构件93b移动到支承体积118 (未示出)中。

根据图10到13中的实施例的管道接头包括盖119，其密封支承体积118 以与大气隔开。虽然中央阀构件93b和公共阀构件13b一方面密封地接合分隔壁116并且另一方面密封地接合管道接头9的壳体，但是应当清楚的是，可移动公共阀构件13b和/或中央阀构件93b和/或管道接头9的壳体以及分隔壁 116两者之间可存在小的间隙以允许热膨胀并且以便减少可移动部件与固定部件之间的磨损。显而易见的是，排气可通过该间隙并且少量气体(不影响管道接头9内从发动机3到排气出口53、73的流量)不应当仍然以不受控方式在管道接头9处流出进入大气。

根据图1和1a中所示的优选实施例的排气系统1可根据以下设置来使用：根据可被称为粗略运动设置的第一设置，来自左汽缸组45的排气仅仅允许通过左排气管5行进到左排气出口53a和53b，并且允许来自右汽缸组47的排气仅仅通过右排气管7行进到右排气主开口73a和右旁路开口73b。与V8-发动机结合使用的该第一设置可实现运动和粗糙的高音调的V8声音。该第一设置通过特别完全封闭公共连接孔隙91并且通过特别完全封闭右阀装置13、72的右排气管孔隙并且特别完全打开左阀装置13、52的左排气管孔隙来实现。由于汽缸的点火顺序导致左右管的排气分离，实现了高音调的声音。V8-发动机的典型点火顺序是“L、L、R、R、L、R、L、R”，其中L与左汽缸组35的点火有关并且其中R与右汽缸组37的点火有关。如果左排气管5和右排气管7彼此分开，则管中的气流不会互相干扰，这也会导致高音调的声音。由于管的管道体积对于低rpm和低排气流量是超尺寸的，所以该第一设置对于在低rpm 范围内、具体是在小于每分钟3,000转、优选地小于2,000rpm下的性能特别有利。在低rpm范围内，只需要很小的空间来使管道接头9中的气体膨胀。

第一设置可例如用如图3中所示或如图5b中所示的管道接头9或者用图 10的实施例的管道接头与封闭的中央阀构件93b以及全开公共接头阀构件 13b(未示出)来实现。

可应用可被描述为平衡运动设置的第二设置，其中来自左汽缸组35或右汽缸组37中的任一个的排气可通过左排气管5和右排气管7被转移到排气开口53、73中的任一个排气开口。以此方式，可实现精致平衡但运动型的巨大声音输出。对于该设置，公共连接孔隙91打开以允许排气在左排气管5与右排气管7之间转移。另外，阀管5、7中的阀装置13、52、72是打开的。该设置对于中等到高rpm范围特别有利，以便通过减少排气管的管道中的背压来提高发动机性能。具体是在大于3,000rpm、优选地大于4,000rpm的高rpm 范围内。两个直接连续的压力脉冲“L、L”或“R、R”(左汽缸组35或右汽缸组 37)在相同的管入口51或71中形成两个压力脉冲，这导致较高的压力脉冲幅度和压力脉冲的更长持续时间，因为压力脉冲彼此干扰。在这种情况下，左排气管5和右排气管7的连接使得可用的管道体积加倍，这允许改进压力膨胀和减小背压。第二设置可例如通过如图2、5a中所示的管道接头9或者根据图 10到13的管道接头9的全开公共阀构件13b和全开中央阀构件93b来实现。

具体是在第二种设置下管道接头处出现两种现象，这些现象改进了气体流量和压力以及发动机性能：第一效应被称为压力脉冲效应和其反射。由于允许从排气管5、7中的一个排气管的管入口流入左排放管道59和右排放管道 79的排气的膨胀，来自一个入口管51、71的正压脉冲71被部分地翻转成在相应的另一个入口管71或51中朝发动机向后(或上游)的负压脉冲。该反射的负压脉冲在最后提到的“另一个”管入口71或51中撞击连续90°延迟的正压脉冲，这有助于消除最后提到的管入口71或51中的排气。以此方式，排气系统中的泵送损失减少，这具体在中等rpm范围(例如在2,000rpm和4,000rpm 之间)中对发动机性能产生积极影响。这种效应可被称为推挽效应。第二效应可被称为“气流效应”。在高操作参数(满负荷，高rpm范围)下，因为相应的另一个管的出口处的相对压力(喷射器效应)，来自第一入口管的排气在管道接头9处被分开。因此可导致总功率增加约1％至2％的性能增益。

在可被称为平滑设置或静音设置的第三排气系统设置中，排气被允许在排气管5、7之间转移，但是被迫流过相对较小直径的旁路管线57、77，以便仅仅通过旁路开口53b、73b流出。

对于平滑设置，公共管道孔隙91打开，但是阀装置13、52和72被启动以允许气体仅通过旁路管线57、77流动到旁路排气开口53b、73b。在如图1中所示的排气系统1(旁路启动阀13被布置在管道接头9的下游)中，该静音设置可例如通过如图2、5a中所示的管道接头设置或者如图10到13中所示的管道接头9的全开公共阀构件13b和全开中央阀构件93b来实现。

在第四设置中，公共连接孔隙91以及阀装置13、52、72的管孔隙均完全封闭。虽然这不会提高性能，但是可能会降低声音排放。

在第五设置中，排气被允许在左排气管5与右排气管7之间转移，但是在至少一个阀装置13中的管孔隙至少部分封闭并且损害排气自由流过相应的主排气出口53a和/或73a。这例如可根据图7中所示的实施例或者通过在图10 的实施例的管道接头9的实施例(未示出)中全开中央阀构件93b和部分打开的公共阀构件13b在根据图1a的排气系统中实现。

在第六设置中，排气可在左排气管5与右排气管7之间转移，但是可仅仅通过左排气开口53或者通过右排气开口73流出排气系统1。该设置可通过如图9中所示的实施例在具有诸如例如在图2中或在图10中所示的管道接头9的排气系统中实现，第六设置只能在另外的阀至少被设置在左旁路管线57或右旁路管线77中的一个旁路管线中(未示出)的情况下而实现。

第五和第六设置可优选地用于现代高性能发动机，具体是V6-发动机和 V8-发动机，这允许一些发动机汽缸(例如左排汽缸35或右排汽缸37)的分离。通常对排气系统设置尺寸以便使在满负荷操作下的背压最小化，在所谓的部分节气门操作或汽缸分离移动时，该背压可能导致不舒服的隆隆声和/ 或非希望的发动机噪音。第五或第六设置可减少这些非期望影响。

一般来说，如果在管(左管5与右管7)之间存在流体连通，则强调发动机的一半(一排汽缸)的基本点火顺序频率的声音。管5、7之间的打开连接强调整个发动机(两排汽缸)的基本点火顺序频率。在偶数个汽缸的情况下，后者大约比前者高两倍。作为排气系统的排气声音中的最主要的因素，点火顺序和频率也会影响其较高的谐波阶数。通过打开或封闭公共连接孔隙91，可显著地改变从排气系统发出的声音，并且因此可实现具有不同声音特征的两种独特设置。

根据图14和15的声音图示出了由排气系统发出的噪音级(dBA)，其中大约85dBA以上的噪音级以黑色指示，并且大约85dBA以下的噪音级以白色指示。如上所述，根据本发明的排气系统能够选择两个不同的声音特征，这将在下面进一步详细描述。通过使用检测发动机每分钟转数和放置在排气出口附近的麦克风的信号的测量设备，可在车辆上执行排气声音测量。所谓的阶数跟踪过程可用于提取信号，以便在频域(FFT)中针对发动机的所有可能的rpm设置进行分析。然后可将依赖rpm的声谱组合成矩阵，诸如图14 和15中所示。

根据图14和15的声音图表示取决于发动机的rpm设置的一个图形中的声音的频率和音量特性。因为内燃机提供相对于其转速的比例或线性输出，所以对于85dBA及以上的声音排放，声音排放的阶数或谐波在音色图中以直线表示。图14和15中所示的声音测量是利用连接到根据本发明的排气系统的V8 双涡轮发动机来执行。

图14示出了用于主左排气管与主右排气管之间的打开连接的声音图。图 15示出了根据本发明的排气系统的声音图，其中左管与右管之间的连接件 (公共连接孔隙)封闭。

参考图14，在V8双涡轮发动机的整个rpm范围内，最主要的谐波阶数是 3.0和3.5。在V8双涡轮增压发动机的中等rpm范围内，4.0、4.5和5.0的谐波阶数也占主导地位。目前存在较高但强度较低的阶数(6到10)。1.5和2.0 阶数的低频声音不存在。

在图15的声音图(与管之间的封闭连接有关)中，声音排放明显不同。具体地，左排气管与右排气管之间的打开连接允许较低的谐波阶数(即，1.5 和2.0阶数)也是可听的。另外，与上述封闭布置不同，也存在从阶数4到10 的宽频谱(包括该范围内的所有半阶)，其定义了强的宽频带声音。具体是在4,000rpm与6,200rpm之间的rpm范围内，与图14的封闭连接声音图相比，该宽频带更加密集。

人耳可很好地检测到图14和15中所示的声音排放的差异。图14中呈现的声音不那么密集、平滑和精致。根据图1的声音更具侵略性，具有更高的音调并且强调发动机的基本特征。

如果发动机汽缸的完整数量是N(例如8，诸如图1中所示)并且发动机类型是四冲程型，则每个发动机汽缸组具有N/2个汽缸(图1中所示的发动机 3的左排35以及发动机3的右排37均是四个汽缸)使得在左管5和右管7连接的情况下的基本点火声音顺序频率可利用下面的等式来计算，其中f是以每秒钟转数为单位的发动机转速：FO_con＝N·f/2；

由于发动机转速从理想rpm到最大rpm，所以每个点火顺序的范围从最小频率到最大频率。在管5、7之间的连接完全封闭的情况下，点火声音或阶数频率的基本等式为：FO_discon＝N·f/4。

由于发动机布局(汽缸盖与曲轴箱布局之间的角度)，点火顺序频率可能稍微偏移。然而，仍维持这两种操作状态之间的声音主导权。

以上描述、附图和权利要求中公开的特征对于在本发明的不同实施例中单独地以任何组合实现本发明可能是重要的。

参考符号

1 排气系统

3 汽车内燃机

5 左排气管

7 右排气管

9 管道接头

11 控制单元

13 阀装置

14 后消音器

35 左汽缸组

37 右汽缸组

51、71 管入口

52、72 阀装置

53、73 排气出口

53a、73a 主排气出口

53b、73b 旁路排气出口

50、72、58a、58b、54 排气

74、78a、78b、60、80 排气

55、75 连接管道

55a、75a 入口段

55b、75b 出口段

55i、75i 进气口

55o、75o 出气口

55、77 旁路管线

59、79 排放管道

56、76 接头段

90 公共阀装置

91 公共连接孔隙

93、95、97 阀构件

94 旁路孔隙

96 上部旋转板

98 下部旋转板

99 电动机

101、111 轴

103 轴承

105、107 变速箱

109、116 壁

115、117 运输体积

118 支承体积

119 盖

A 旋转轴线

R 径向延伸部

α 壁的周向延伸部

β 公共连接孔隙的周向延伸部

χ₀ 出口段的周向尺寸

χ₁ 入口段的周向尺寸

Claims (13)

1.一种用于汽车内燃机（3）的排气系统（1），所述排气系统（1）包括：

两个排气管（5、7），所述两个排气管（5、7）包括左排气管（5）和右排气管（7），所述左排气管（5）可连接到所述汽车内燃机（3）的左汽缸组（35）；以及

所述右排气管（7）可连接到所述汽车内燃机（3）的右汽缸组（37）；

所述两个排气管（5、7）包括管结构，所述管结构限定

-管入口（51、71）和排气出口（53、73），其中管入口（51、71）包括左管入口（51）和右管入口（71），排气出口(53、73)包括左排气出口(53)和右排气出口(73)，相应的管入口（51、71）用于接收从与相应的排气管连接的汽缸组喷射的排气，相应的排气出口(53、73)包括从相应的排气管通向大气的主排气出口（53a、73a）和旁路排气出口（53b、73b）；

所述左排气管（5）和所述右排气管（7）的每个进一步包括：

-阀装置（13），该阀装置（13）用于打开和/或封闭被布置在相应的管入口（51、71）与相应的主排气出口（53a、73a）和相应的旁路排气出口（53b、73b）中的一个排气出口之间的管孔隙，使得在所述阀装置（13）的打开状态下，排气能够从相应的管入口（51、71）转移到相应的主排气出口（53a、73a）和相应的旁路排气出口（53b、73b），并且使得在所述阀装置（13）的封闭状态下，防止排气从相应的管入口（51、71）流动到相应的主排气出口（53a、73a）；

所述右排气管（7）包括右连接管道（75），所述右连接管道（75）在右管入口（71）与右排气出口（73）之间延伸，所述右连接管道（75）包括用于从所述右管入口（71）接收排气的右入口孔隙（75i）和用于将排气转移到右排气出口（73）的右出口孔隙（75o）；

所述左排气管（5）包括左连接管道（55），所述左连接管道（55）在所述左管入口（51）和左排气出口（53）之间延伸，所述左连接管道（55）包括用于从所述左管入口（51）接收排气的左入口孔隙（55i）和用于将排气转移到左排气出口（53）的左出口孔隙（55o）；

其特征在于：

所述左连接管道（55）的连接孔隙和所述右连接管道（75）的连接孔隙被立即连结以实现管道接头（9），使得所述左连接管道（55）和所述右连接管道（75）形成用于在所述左排气管（5）和所述右排气管（7）之间转移排气的公共连接孔隙（91），而在所述左排气管（5）和所述右排气管（7）之间没有死体积；

并且所述排气系统（1）包括至少一个用于打开和/或封闭所述公共连接孔隙（91）的阀构件（93）。

2.根据权利要求1所述的排气系统（1），其特征在于，所述连接管道（55、75）是成角度的和/或弯曲的，使得所述管道接头（9）为X形，所述管道接头（9）实现用于在所述排气管（5、7）之间转移排气的唯一连接件，所述公共连接孔隙（91）限定混合区域，所述混合区域为与所述左排气管（5）和/或右排气管（7）的横截面区域限定的参考区域的0.25倍到4.0倍一样大。

3.根据权利要求1所述的排气系统（1），其特征在于，所述至少一个阀构件（93）包括用于覆盖由所述公共连接孔隙（91）限定的混合区域至少50％的封闭构件，其中所述封闭构件包括旁路孔隙，并且所述封闭构件可旋转，以在全开状态与封闭状态之间切换。

4.根据权利要求1所述的排气系统（1），其特征在于，所述左排气管（5）和所述右排气管（7）每个进一步包括通向相应的旁路排气出口（53b、73b）的旁路管道（57、77），所述旁路排气出口（53b、73b）通向大气，其中所述旁路管道（57、57）在所述阀装置（13）上游分叉。

5.根据权利要求4所述的排气系统（1），其特征在于，所述阀装置（13）包括在所述管道接头（9）中，其中所述接头包括第一阀构件和第二阀构件，其中所述第一和第二阀构件可彼此独立地移动。

6.根据权利要求5所述的排气系统，其特征在于，所述第一阀构件是可移动以选择性地打开所述公共连接孔隙（91）和/或左排气管孔隙的左阀构件（95），并且所述第二阀构件是可移动以选择性地打开所述公共连接孔隙（91）和/或右排气管孔隙的右阀构件（97）。

7.根据权利要求5所述的排气系统，其特征在于，所述第一阀构件由用于选择性地打开或封闭所述公共连接孔隙（91）的中央阀构件（93b）实现，并且所述第二阀构件由用于打开或封闭两个管孔隙的公共阀构件（13b）实现。

8.根据权利要求1所述的排气系统（1），其特征在于，所述主排气出口（53a、73a）的横截面区域大于所述旁路排气出口（53b、73b）的横截面区域。

9.根据权利要求1或8中任一项所述的排气系统（1），其特征在于，所述阀装置（13）相对于所述公共连接孔隙（91）被布置在相应的左排气管（5）或右排气管（7）的下游。

10.根据权利要求1所述的排气系统（1），其特征在于，所述左排气管（5）和所述右排气管（7）每个进一步包括相应的旁路管道（57、77），所述旁路管道（57、77）用于将排气从所述管入口（51、71）转移到主排气出口（53a、73a）和旁路排气出口（53b、73b）中的一个排气出口，所述旁路管道（57、77）与相应的排气管（5、7）的主管道分开，所述主管道包括所述相应的管入口（51、71）以及位于所述公共连接孔隙（91）的上游或下游的主排气出口（53a、73a）和旁路排气出口（53b、73b）中的至少另一个排气开口。

11.根据权利要求1所述的排气系统（1），其特征在于，所述排气系统（1）包括控制单元（11），所述控制单元（11）用于根据发动机操作条件和/或手动设置控制所述阀构件（93）打开或封闭所述公共连接孔隙（91）。

12.根据权利要求1所述的排气系统（1），还包括控制单元（11），所述控制单元（11）适于根据以下至少一个设置来控制所述阀构件（93）以及所述阀装置（13）：

a.公共连接孔隙（91）封闭并且左排气管孔隙和右排气管孔隙打开；

b.公共连接孔隙（91）打开并且左排气管孔隙和右排气管孔隙打开；以及

c.公共连接孔隙（91）打开并且左排气管孔隙和右排气管孔隙全闭。

13.根据权利要求12所述的排气系统（1），其特征在于，所述控制单元（11）适于根据以下至少一个另外的设置来控制所述阀构件（93）以及所述阀装置（13）：

a.公共连接孔隙（91）封闭并且左排气管孔隙和右排气管孔隙全闭；

b.公共连接孔隙（91）打开并且右和/或左排气管孔隙部分封闭；和

c.公共连接孔隙（91）打开并且一个排气管孔隙打开、另一个排气管孔隙全闭。

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