CN108487980A - 一种专用汽车排气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种专用汽车排气系统，包括排气歧管，排气歧管的一端连通有三元催化器，三元催化器的一端连通有第一排气管，第一排气管的一端通过连接管连通有第一消声器，第一消声器排气口端连通有气压选择阀，气压选择阀的一端通过第三排气管连通有第二消声器，第二消声器的一端通过第四排气管连通有第三消声器，气压选择阀的另一端连通有第五排气管，第五排气管的一端与第三消声器连通，第三消声器排气口端连通有转动套，转动套的表面固定连接有转动装置，转动套的一端连通有尾气排放管，本发明涉及汽车排气技术领域。该种专用汽车排气系统，解决了回压排气高转速功率不能完全释放的问题，同时解决了在积水路面通过性差的问题。

Description

一种专用汽车排气系统
技术领域
本发明涉及汽车排气技术领域，具体为一种专用汽车排气系统。
背景技术
专用汽车又称特种车，是为了承担专门的运输(货物或人员)或作业任务，装有专用设备或经过特殊改装，从事专门运输或专门作业的具备专用功能的车辆。现有的排气系统就是指收集并且排放发动机废气的系统，包括排气歧管、排气管、消音器、尾管，并分为两种形式：一是回压排气、二是直出排气。回压排气的优点是提供一定的排气回压，保证发动机低转速时的扭矩输出，且排气声浪较为安静，但缺点是在发动机在高转速下的排气效率不高，使其高转速功率不能完全释放。直出排气能够为发动机提供高效的排气效率、强调高转速的动力输出，但不考虑发动机的低转速排气回压、直通的结构使排气声浪非常大，同时专用汽车的使用环境差，在大雨天气路面积水严重环境中也要进行使用，现有的排气管的高度较低，车辆在积水路面通过性差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种专用汽车排气系统，解决了回压排气高转速功率不能完全释放的问题，同时解决了在积水路面通过性差的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种专用汽车排气系统，包括排气歧管，所述排气歧管的一端连通有三元催化器，所述三元催化器远离排气歧管的一端连通有第一排气管，所述第一排气管远离三元催化器的一端连通有连接管，所述连接管远离第一排气管的一端通过第二排气管连通有第一消声器，所述第一消声器排气口端连通有气压选择阀，所述气压选择阀的一端连通有第三排气管，所述第三排气管远离气压选择阀的一端连通有第二消声器，所述第二消声器远离第三排气管的一端通过第四排气管连通有第三消声器，所述气压选择阀的另一端连通有第五排气管，所述第五排气管远离气压选择阀的一端与第三消声器连通，所述第三消声器排气口端连通有转动套，所述转动套的表面固定连接有转动装置，所述转动套的一端连通有尾气排放管。
优选的，所述第二排气管的表面固定连接有第一固定钩，所述第三排气管的表面靠近气压选择阀的一侧固定连接有第二固定钩，所述第四排气管的表面靠近第三消声器的一侧固定连接有第三固定钩，所述第五排气管的两端依次固定连接有第四固定钩、第五固定钩。
优选的，所述转动套与第三消声器的排气口端转动连接。
优选的，所述气压选择阀包括阀体，所述阀体内部依次开设有第一气道、第二气道，所述阀体的一侧且位于第一气道相对应位置固定连接有第一法兰，所述阀体远离第一法兰的一侧且位于第一气道、第二气道相对应位置依次固定连接有第二法兰、第三法兰，所述阀体内壁的顶部与底部之间固定连接有转轴，所述转轴的表面转动连接有挡板，所述转轴与挡板之间固定连接有扭力弹簧。
优选的，所述第一气道与第二气道贯通，所述第二气道靠近第一气道一侧截面为矩形，所述挡板与第二气道内壁密封连接。
优选的，所述转动装置包括电机和转动座，所述转动座的中心转动连接有蜗杆，所述蜗杆的一端通过联轴器与电机的输出轴端固定连接，所述蜗杆的表面啮合连接有蜗轮，所述蜗轮与转动套的表面固定连接。
优选的，所述电机和转动座固定在汽车车厢尾部的底部。
优选的，所述第三消声器靠近转动套的一侧固定连接有固定座。
优选的，所述连接管为波纹挠性管。
优选的，所述第三排气管为曲管，所述第五排气管为直管。
优选的，所述的蜗杆、转轴、转动套中至少有一个采用耐疲劳合金材料制成，所述耐老化合金材料由以下质量百分比的成分组成：Al(铝)：3-5％，V(钒):0.7％-1.2％，Cr(铬)：2.1-3％，W(钨)：1％-2％，Zr(锆)：1％-1.5％，Nb(铌)：0.5％-1.5％,Mo(钼)：0.2％-0.5％，Fe(铁)：0.2％-0.5％，余量为钛和不可避免的杂质。
本发明提供了一种专用汽车排气系统。具备以下有益效果：
(1)、该种专用汽车排气系统，通过第一消声器排气口端连通有气压选择阀，所述气压选择阀的一端依次连通有第三排气管、第五排气管，根据气压的大小，在发动机低转速情况下，只通过第三排气管，保证了发动机低速时的扭力输出，在高转速下，气压选择阀内挡板转动，废气通过第三排气管、第五排气管，排气效率提高，保证了高转速下的动力输出。
(2)、该种专用汽车排气系统，通过第三消声器排气口端连通有转动套，所述转动套的表面固定连接有转动装置，所述转动套的一端连通有尾气排放管，通过转动装置带动转动套转动，实现了尾气排放管呈竖直状态，避免积水进入排气系统中，保证了发动机的排气效率，提高车辆的通过性。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明气压选择阀的结构示意图；
图3为本发明转动装置的结构示意图。
图中：1-排气歧管、2-三元催化器、3-第一排气管、4-连接管、5-第二排气管、6-第一消声器、7-气压选择阀、71-阀体、72-第一气道、73-第二气道、74-第一法兰、75-第二法兰、76-第三法兰、77-转轴、78-挡板、79-扭力弹簧、8-第三排气管、9-第二消声器、10-第四排气管、11-第三消声器、12-第五排气管、13-转动套、14-转动装置、141-电机、142-转动座、143-蜗杆、144-联轴器、145-蜗轮、15-尾气排放管、16-第一固定钩、17-第二固定钩、18-第三固定钩、19-第四固定钩、20-第五固定钩、21-固定座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种专用汽车排气系统，包括排气歧管1，排气歧管1的一端连通有三元催化器2，三元催化器2远离排气歧管1的一端连通有第一排气管3，第一排气管3远离三元催化器2的一端连通有连接管4，连接管4为波纹挠性管，通过软连接避免车辆晃动造成排气管的损伤，延长使用寿命。连接管4远离第一排气管3的一端通过第二排气管5连通有第一消声器6，第一消声器6排气口端连通有气压选择阀7，气压选择阀7包括阀体71，阀体71内部依次开设有第一气道72、第二气道73，阀体71的一侧且位于第一气道72相对应位置固定连接有第一法兰74，阀体71远离第一法兰74的一侧且位于第一气道72、第二气道73相对应位置依次固定连接有第二法兰75、第三法兰76，阀体71内壁的顶部与底部之间固定连接有转轴77，转轴77的表面转动连接有挡板78，转轴77与挡板78之间固定连接有扭力弹簧79，第一气道72与第二气道73贯通，第二气道73靠近第一气道72一侧截面为矩形，挡板78与第二气道73内壁密封连接，实现了在发动机不同的转速情况中自动选择排气方式，结构简单。气压选择阀7的一端连通有第三排气管8，第三排气管8为曲管，在低转速下提供更好的回压。第三排气管8远离气压选择阀7的一端连通有第二消声器9，第二消声器9远离第三排气管8的一端通过第四排气管10连通有第三消声器11，使得车辆行驶更加安静。气压选择阀7的另一端连通有第五排气管12，第五排气管12为直管，第五排气管12远离气压选择阀7的一端与第三消声器11连通，第三消声器11排气口端连通有转动套13，转动套13与第三消声器11的排气口端转动连接，转动套13的表面固定连接有转动装置14，转动装置14包括电机141和转动座142，转动座142的中心转动连接有蜗杆143，蜗杆143的一端通过联轴器144与电机141的输出轴端固定连接，蜗杆143的表面啮合连接有蜗轮145，蜗轮145与转动套13的表面固定连接，电机141和转动座142固定在汽车车厢尾部的底部，通过转动装置14可带动转动套13的转动，尾气排放管15呈竖直状态。实现转动套13的一端连通有尾气排放管15，第二排气管5的表面固定连接有第一固定钩16，第三排气管8的表面靠近气压选择阀7的一侧固定连接有第二固定钩17，第四排气管10的表面靠近第三消声器11的一侧固定连接有第三固定钩18，第五排气管12的两端依次固定连接有第四固定钩19、第五固定钩20，用于固定排气装置。第三消声器11靠近转动套13的一侧固定连接有固定座21，保证转动套13转动的稳定性。
发动机低转速工作时，由于气压较小，挡板78在扭力弹簧79作用下，将第二气道73堵住，使得废气从第三排气管8通过，随后经过第三消声器11、尾气排放管15排放到空气中；在发动机高转速工作时，气压较大，挡板78转动，气压同时从第三排气管8、第五排气管12通过，提高了排气效率，保证了高转速下的动力输出；在遇到路面积水深时，通过控制电机141带动蜗杆143转动，随后带动蜗轮145转动，最终使得尾气排放管15呈竖直状态，提高了车辆的通过性。
所述的蜗杆、转轴、转动套采用耐疲劳合金材料制成，所述耐老化合金材料由以下质量百分比的成分组成：Al(铝)：3-5％，V(钒):0.7％-1.2％，Cr(铬)：2.1-3％，W(钨)：1％-2％，Zr(锆)：1％-1.5％，Nb(铌)：0.5％-1.5％,Mo(钼)：0.2％-0.5％，Fe(铁)：0.2％-0.5％，余量为钛和不可避免的杂质。
通过加入一定量Cr和W元素来代替V元素。显著的增加了材料的耐老化性能和耐金属疲劳性能。V元素的增加会降低材料的耐腐蚀性能，通过替换加入Cr元素来提高材料的耐老化性能和淬透性，替换加入加入W来提高材料的疲劳强度和耐腐蚀性。
通过加入一定Mo，Nb和Zr来提升耐腐蚀性能。得到了具有良好耐腐蚀性能的钛合金材料。Mo，Nb和Zr元素不仅能提高材料的酸稳定性，还能同时提高材料的耐氧化性和韧性。
该钛合金在78℃下通入CO2升压持续240h，没有点蚀现象发生。在570℃条件下β溶解8小时，没有大的晶界无沉淀析出带形成。在沸腾条件下的1％HCl溶液中，年腐蚀率低于2.6mpy。在载荷Pmax＝900，Pmin＝90条件下，其疲劳寿命≥90000。
下面就改进的材料提供如下实施例：
对比例1
此设计采用了以下质量百分比的成分组成：Al(铝)：6％，V(钒):4％，余量为钛和不可避免的杂质。
实施例1
此设计采用了以下质量百分比的成分组成：Al(铝)：3％，V(钒):1％，Cr(铬)：2％，Mo(钼)：0.2％，Fe(铁)：0.3％，余量为钛和不可避免的杂质。
实施例2
此设计采用了以下质量百分比的成分组成：Al(铝)：3％，V(钒):0.7％，Cr(铬)：2.1％，W(钨)：1％，Zr(锆)：1％，Nb(铌)：0.5％,Mo(钼)：0.2％，Fe(铁)：0.2％，余量为钛和不可避免的杂质。
实施例3
此设计采用了以下质量百分比的成分组成：Al(铝)：4％，V(钒):0.95％，Cr(铬)：2.6％，W(钨)：1.5％，Zr(锆)：1.25％，Nb(铌)：0.35％,Mo(钼)：0.3％，Fe(铁)：0.2％-0.5％，余量为钛和不可避免的杂质。
实施例4
此设计采用了以下质量百分比的成分组成：Al(铝)：5％，V(钒):1.2％，Cr(铬)：3％，W(钨)：2％，Zr(锆)：1.5％，Nb(铌)：1.5％,Mo(钼)：0.5％，Fe(铁)：0.45％，余量为钛和不可避免的杂质。
为进一步验证本发明的有益效果，分别对对比例1，以及实施例1-4进行检测，检测内容包括模拟CO2腐蚀，耐老化测试，耐酸腐蚀测试，耐疲劳性能测试，测试方法如下：
(1)模拟CO2腐蚀：试验前先通入高纯氮10h除氧，然后装上试样密封，继续通入高纯氮2h除氧，然后升温，通入CO2升压，工作温度为78℃，压力为1MPa，转速为1.2m/s，试验时间为240h。结果如表1所示
表1腐蚀效果展示
试验材料 平均腐蚀状况(点蚀尺寸单位nm)
对比例1 2
实施例1 1.5
实施例2 1
实施例3 0.8
实施例4 0.8
从表1可以看出：实施例2-4的点蚀尺寸明显小于对比例1与实施例1，说明W，Nb，Zr的添加对材料的耐腐蚀性能有了良好的改善。
(2)耐老化测试：在570℃条件下β溶解8小时，没有大的晶界无沉淀析出带形成。结果如表2所示。
表2耐老化效果展示
试验材料 晶界无沉淀析出带尺寸(μm)
对比例1 ≤50
实施例1 ≤25
实施例2 ≤10
实施例3 ≤10
实施例4 ≤10
从表2可以看出：实施例2-4的晶界无沉淀析出带尺寸明显小于对比例1与实施例1，说明W，Nb，Zr的添加对材料的耐老化性能有了良好的改善。
(3)耐酸腐蚀测试：在沸腾条件下的1％HCl溶液中测试年腐蚀率。
结果如表3所示。
表3耐酸腐蚀效果展示
试验材料 腐蚀速率(mpy)
对比例1 650
实施例1 13
实施例2 6.6
实施例3 1.5
实施例4 8.0
从表3可以看出：实施例1-4的2.5-5mpy腐蚀速率明显小于对比例1的650mpy腐蚀速率，说明Mo和Cr的添加明显提升了材料的耐酸腐蚀性能，而实施例2-4的耐酸腐蚀性能也都低于实施例1，表明了W，Nb，Zr的添加进一步提升了材料的耐酸腐蚀性能。
(4)耐疲劳性能测试：实验依据采用GB6399-86，实验频率为4Hz
表4耐疲劳效果展示
从表4可以看出：实施例1的75000次疲劳寿命相比对比例1的50000次疲劳寿命，可以看出实施例1-4获得了良好的耐疲劳性能。表明Mo和Cr的添加确实提高了材料的耐疲劳性能。实施例2-4的85000-93000次疲劳寿命相比于实施例1的75000次疲劳寿命也有一定的提升。说明了W，Nb，Zr的添加进一步提升了材料的耐疲劳性能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种专用汽车排气系统，包括排气歧管(1)，其特征在于：所述排气歧管(1)的一端连通有三元催化器(2)，所述三元催化器(2)远离排气歧管(1)的一端连通有第一排气管(3)，所述第一排气管(3)远离三元催化器(2)的一端连通有连接管(4)，所述连接管(4)远离第一排气管(3)的一端通过第二排气管(5)连通有第一消声器(6)，所述第一消声器(6)排气口端连通有气压选择阀(7)，所述气压选择阀(7)的一端连通有第三排气管(8)，所述第三排气管(8)远离气压选择阀(7)的一端连通有第二消声器(9)，所述第二消声器(9)远离第三排气管(8)的一端通过第四排气管(10)连通有第三消声器(11)，所述气压选择阀(7)的另一端连通有第五排气管(12)，所述第五排气管(12)远离气压选择阀(7)的一端与第三消声器(11)连通，所述第三消声器(11)排气口端连通有转动套(13)，所述转动套(13)的表面固定连接有转动装置(14)，所述转动套(13)的一端连通有尾气排放管(15)。
2.根据权利要求1所述的一种专用汽车排气系统，其特征在于：所述第二排气管(5)的表面固定连接有第一固定钩(16)，所述第三排气管(8)的表面靠近气压选择阀(7)的一侧固定连接有第二固定钩(17)，所述第四排气管(10)的表面靠近第三消声器(11)的一侧固定连接有第三固定钩(18)，所述第五排气管(12)的两端依次固定连接有第四固定钩(19)、第五固定钩(20)。
3.根据权利要求1所述的一种专用汽车排气系统，其特征在于：所述转动套(13)与第三消声器(11)的排气口端转动连接。
4.根据权利要求1所述的一种专用汽车排气系统，其特征在于：所述气压选择阀(7)包括阀体(71)，所述阀体(71)内部依次开设有第一气道(72)、第二气道(73)，所述阀体(71)的一侧且位于第一气道(72)相对应位置固定连接有第一法兰(74)，所述阀体(71)远离第一法兰(74)的一侧且位于第一气道(72)、第二气道(73)相对应位置依次固定连接有第二法兰(75)、第三法兰(76)，所述阀体(71)内壁的顶部与底部之间固定连接有转轴(77)，所述转轴(77)的表面转动连接有挡板(78)，所述转轴(77)与挡板(78)之间固定连接有扭力弹簧(79)。
5.根据权利要求4所述的一种专用汽车排气系统，其特征在于：所述第一气道(72)与第二气道(73)贯通，所述第二气道(73)靠近第一气道(72)一侧截面为矩形，所述挡板(78)与第二气道(73)内壁密封连接。
6.根据权利要求5所述的一种专用汽车排气系统，其特征在于：所述转动装置(14)包括电机(141)和转动座(142)，所述转动座(142)的中心转动连接有蜗杆(143)，所述蜗杆(143)的一端通过联轴器(144)与电机(141)的输出轴端固定连接，所述蜗杆(143)的表面啮合连接有蜗轮(145)，所述蜗轮(145)与转动套(13)的表面固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种专用汽车排气系统，其特征在于：所述电机(141)和转动座(142)固定在汽车车厢尾部的底部；所述连接管(4)为波纹挠性管；所述第三消声器(11)靠近转动套(13)的一侧固定连接有固定座(21)；所述第三排气管(8)为曲管，所述第五排气管(12)为直管。
8.根据权利要求6所述的一种专用汽车排气系统，其特征在于：所述的蜗杆(143)、转轴(77)、转动套(13)中至少有一个采用耐疲劳合金材料制成，所述耐老化合金材料由以下质量百分比的成分组成：铝：3-5％，钒:0.7％-1.2％，铬：2.1-3％，钨：1％-2％，锆：1％-1.5％，铌：0.5％-1.5％,钼：0.2％-0.5％，铁：0.2％-0.5％，余量为钛和不可避免的杂质。
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