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Die
Erfindung betrifft allgemein Abgassysteme und Schalldämpfer und
betrifft insbesondere ein Klappenventil und eine Klappenventilbaugruppe,
die in einem Automobilabgassystem zum Festlegen einer Strömungsbahn
für Abgase
verwendet werden, welche unter hohem Druck und hohen Durchflussbedingungen
abgegeben werden.
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Aus
der Technik ist es bereits wohlbekannt, Schalldämpfer für automobile Fahrzeuge einzusetzen,
um ein Abgasgeräusch
zu dämpfen
und den Gegendruck auf den Antriebsstrang zu steuern. Im Allgemeinen
werden Schalldämpfer
aus herkömmlicherweise
bekanntem Stahl, Aluminium oder Ähnlichem
gestanzt und nutzen mehrere Innenablenkbleche und Rohre, um das
Abgasgeräusch
von dem Antriebsstrang zu dämpfen.
Bei bekannten Schalldämpfern
tritt ein Abgas an einem Ende von dem Schalldämpfer ein und wird durch eine
Reihe von Ablenkblechen und Rohren in dem Inneren von dem Schalldämpfer an
ein Abgasrohr und dann weiter an ein Auspuffendrohr geleitet. Die
Auslegung von den Ablenkblechen, die Anzahl der Ablenkbleche, die
Löcher
in den Ablenkblechen, und jede Rohrleitung in dem Schalldämpfer sind
alle auf die Druck- und Durchflussbedingungen durch den Schalldämpfer und
das Abgassystem von dem automobilen Fahrzeug abgestimmt. Die Größe des aus
dem Stand der Technik bekannten Schalldämpfers und Abgassystems von
automobilen Fahrzeugen ist recht groß, um das Ablenken und die
Geräuschreduktion
zu erzielen, die von den Schalldämpfersystemen
gefordert wird. Die Größe der Abgassysteme
erfordert eine Menge verfügbaren
Bauraums an dem Unterbau des Fahrgestellsystems von dem automobilen
Fahrzeug. Die Abstimmung und Steuerung anderer Eigenschaften von
dem Schalldämpfer
kann auch die Leistung und andere zugehörige Kenndaten von dem automobilen
Fahrzeug erhöhen,
abhängig
von der Auslegung der Ablenkbleche und der Höhe des Drucks, der abgegeben
werden darf, und bei welchem Durchfluss der Druck durch das Abgassystem
abgegeben wird. Deshalb sind die Leistungskenndaten des Fahrzeugs,
die durch die Abgabe des Drucks durch das Abgassystem beeinflusst
werden, in vielen bekannten Fahrzeugen festgelegt, wenn das Abgassystem verbaut
ist. Deshalb musste die Größe von dem Schalldämpfer groß sein,
um das Geräusch
korrekt abzustimmen und zu dämpfen,
wie dies von dem Abgasschalldämpfersystem
gefordert wird.
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Es
besteht deshalb ein technischer Bedarf für ein kostengünstiges
Abgassystem, das die Baugruppengruppe des Schalldämpfers für den Unterboden
des Fahrgestells reduziert. Es besteht auch ein Bedarf für ein Abgassystem,
das abgestimmt und gesteuert werden kann, ohne die Größe des Schalldämpfers und
die Anzahl von Ablenkblechen oder Rohren in dem Schalldämpfersystem
zu verändern.
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US 3,006,160 offenbart einen
Kühlapparat mit
einem Kühlmittelkompressor
einschließlich
einer Ventilbaugruppe umfassend ein Rohr mit einer Mehrzahl von Öffnungen
und C-förmigen
Ventilen, die an der Außenseite
von dem Rohr angeordnet sind, um die Öffnungen abzudecken.
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Demgemäß stellt
die vorliegende Erfindung ein Klappenventil zum Steuern axialer
Leckage durch Öffnungen
in einem Abgassystemrohr bereit, wobei das Klappenventil einen im
Wesentlichen C-förmigen Streifen
aus Federmaterial umfasst, mit einem oberen Abschnitt, einem ersten
Ende und einem zweiten Ende, und eine Krümmung umfasst, die benachbart zu
jedem Ende ist, wobei jede Krümmung
einen vorbestimmten Winkel besitzt, um eine Öffnung in dem Abgassystem abzudecken,
dadurch gekennzeichnet, dass der Streifen des Weiteren eine Brücke an einer vorbestimmten
Position zwischen dem oberen Abschnitt und einem der Enden umfasst,
wobei die Brücke
die Breite des Fingerklappenventils reduziert, wobei die Breitenreduzierung
auf den Druckströmungs-
und Reaktionszeitanforderungen des Abgassystems basiert.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein Klappenventil zum Steuern
axialer Leckage durch Öffnungen
in einem Abgassystemrohr bereit, wobei das Klappenventil einen im
Wesentlichen C-förmigen Streifen
aus Federmaterial mit einem oberen Abschnitt umfasst, einem ersten
Ende und einem zweiten Ende, und eine Krümmung umfasst, die benachbart
zu jedem Ende ist, wobei die Krümmung
einen vorbestimmten Winkel besitzt, um eine Öffnung in dem Abgassystem abzudecken,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem oberen Abschnitt und jedem
der Enden eine vorbestimmte Öffnung
mit einer vorbestimmten Größe vorgesehen
und an einen bestimmten Ort angeordnet ist, wobei die vorbestimmte Öffnungsgröße und Lage
auf dem Druck, Strömungs-
und Reaktionszeitanforderungen des Abgassystems basiert.
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Ein
Vorteil der vorstehenden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist die Abstimmbarkeit und Varianz des
Abgassystems durch Ändern von
Auslegungsanforderungen der Fingerklappenventile.
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Vorzugsweise
umfasst der C-förmige
Streifen eine Öffnung,
die sich durch eine Oberfläche
des oberen Abschnitts erstreckt und das Verbinden des Klappenventils
an ein Abgasrohr ermöglicht,
und das Verbinden eines Halteelements an dem Klappenventil zum Steuern
der maximalen radialen Bewegungsfreiheit des ersten und zweiten
Endes des Klappenventils ermöglicht.
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Vorzugsweise
umfasst das Ventil zudem ein C-förmiges
Halteelement, das mit dem oberen Abschnitt des Streifens verbunden
ist, wobei das Rückhalteelement
eine Mitte und zwei Enden mit einer vorbestimmten Krümmung an
beiden Elementen des Rückhalteelements
aufweist, um die radiale Bewegungsfreiheit des ersten und zweiten
Endes des Klappenventils zu begrenzen.
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Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sollen nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden, bei welchen:
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1a bis 1e eine
erfindungsgemäße Fingerklappenventilbaugruppe
zeigen.
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2a bis 2c eine
erfindungsgemäße Fingerklappenventilbaugruppe
zeigen.
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3a bis 3h einen
erfindungsgemäßen Unterstützer für ein Abgasdruckentlastungsventil zeigen.
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4a bis 4d eine
Abgasdruckentlastungsventilbaugruppe in ihren offenen und geschlossenen
Stellungen zeigen.
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5a bis 5b eine
Abgasdruckentlastungsventilbaugruppe zeigen, die in Reihe konfiguriert
ist.
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6a bis 6c ein
erfindungsgemäß Abgasdruckrohr
zeigen.
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7 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Abgasdruckrohrs zeigt.
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8 eine
Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform eines Abgasdruckrohrs
zeigt.
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9 eine
Endansicht eines Abgasrohrs mit einem Klappenventil in einer geschlossenen
Stellung zeigt.
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10 eine
Endansicht einer Klappenventilbaugruppe mit dem Klappenventil in
seiner offenen Stellung zeigt.
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11 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Klappenventils zeigt.
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12 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Klappenventils zeigt.
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13 eine
Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Klappenventil
zeigt.
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14 einen
Querschnitt eines Schalldämpfers
oder Abgassystems mit einer erfindungsgemäßen Fingerklappenventilbaugruppe
zeigt.
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15 eine
alternative Ausführung
einer erfindungsgemäßen Fingerklappenventilbaugruppe zeigt.
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigen 1 bis 14 die
erfindungsgemäße Fingerklappenventilbaugruppe 10.
Die Fingerklappenventilbaugruppe 10 wird in einer Schalldämpfer- oder
Abgassystemkomponente 38 und/oder als eine alleinstehende
Einheit verwendet, welche die Weitergabe von Abgasen durch eine
vorbestimmte Bahn zum Austritt unter hohem Druck und hohen Flussbedingungen
erlaubt. Die Verwendung von der Fingerklappenventilbaugruppe 10 ermöglicht eine
Reduktion der Bau gruppengröße von dem
Schalldämpfer 38, wodurch
der verfügbare
Raum an dem Unterbau von dem Fahrgestell eines automobilen Fahrzeugs
erhöht
wird. Zudem wird die Reduktion der Größe auch das Gewicht und die
Fertigungskosten des Schalldämpfers
oder Abgassystems 38 vermindern. Es soll weiterhin angemerkt
sein, dass die Fingerklappenventilbaugruppe 10 in einer
Vielzahl von Konfigurationen verfügbar ist und auch eine variable
Steuerung oder Feinabstimmung des Abgassystems und des Antriebsstrangs
von dem Fahrzeug erlaubt.
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1 zeigt das erfindungsgemäße Abgasdruckfingerklappenventil
oder Entlastungsventil 12. Üblicherweise hat das Fingerklappenventil 12 eine insgesamt
C-förmige
Gestalt. Das Ventil 12 weist eine Öffnung 14 durch eine
Oberfläche
davon am oder nahe am obersten Punkt davon aus. 1 zeigt das
Ventil in einer geschlossenen Stellung 16 und in einer
offenen Stellung 18. Es sollte beachtet werden, dass das
Fingerklappenventil 12 im Allgemeinen aus einem Stahlmaterial
hergestellt sein kann, das einen vorbestimmten Federkoeffizienten
aufweist. Es sollte beachtet werden, dass jeder andere Typ von Metall, Keramik,
Kunststoff, Verbundwerkstoff oder jede andere Sorte von Material
für das
Fingerklappenventil 12 benutzt werden kann. Wie in 1 gezeigt, umfasst das Fingerklappenventil 12 an
beiden Enden davon eine vorbestimmte Krümmung 20 unter einem vorbestimmten
Winkel, welche als Bedeckung und Dichtung einer vorbestimmten Öffnung 22 in
dem Abgassystem. Das Fingerklappenventil 12 ist ausgelegt,
dass es die Abgabe und den Abgasdruck und Durchfluss des Abgases
in einer vorbestimmten Art steuert. Der Stahl soll einen vorbestimmten
Federkoeffizienten aufweisen, der in einer Ausführungsform in der geschlossenen
in seiner Gleichgewichtsstellung sein soll. Wenn dann ein vorbestimmter
Druck von dem Abgas auf eine Innenoberfläche von dem Fingerklappenventil 12 aufgebracht
wird, wird das Fingerklappenventil 12 in eine Außenrichtung
gedrängt,
wodurch die Größe des C
erhöht
und das Fingerventil 12 nach außen in eine radiale Richtung
gebogen wird. Das Fingerklappenventil 12 muss die richtigen
Federeigenschaften und die Fähigkeit
aufweisen, bei unterschiedlichen Drücken und innerhalb vorbestimmter
Zeitbedingungen zu öffnen
und zu schließen.
Es sollte zudem beachtet werden, dass das Fingerventil eine vorbestimmte
Dicke aufweist, die ebenfalls die Eigenschaften des Abgassystems beeinflusst.
Die Materialdicke soll auf den Druck und die Geräuschreduktionsanforderungen
des Abgassystems abgestimmt sein. Je dicker das Material, je mehr
Druck und je mehr Durchfluss wird zum Öffnen des Ventils 12 benötigt. Deshalb
wird das Ventil 12 schnel ler öffnen, je dünner das Material ist, wodurch Abgasdruck
durch das Schalldämpfersystem
abgegeben wird. Es sollte beachtet werden, dass das Fingerklappenventil 12 an
dem Außenumfang
eines Abgasrohrs 24 oder an einem Innenumfang eines Abgasrohrs 24 angeordnet
sein kann, abhängig
von den Auslegungsanforderungen und einer für das Abgas benötigten Flussrichtung.
Zudem wird, wie in 1 gezeigt, eine
Brücke 26 die
Breite des Fingerklappenventils 12 an vorbestimmten Positionen
reduzieren, basierend auf den Druck und Durchflussanforderungen,
die zusammen mit der Ansprechzeit in dem Abgassystem notwendig sind.
Deshalb können
alle der vorstehend diskutierten Variablen an dem Fingerklappenventil 12 zum
Feinabstimmen und/oder Konfigurieren des Abgassystems unter vorbestimmten Anforderungen
geändert
werden.
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2 zeigt den Abgasdruckentlastungsventilunterstützer oder
das Rückhalteelement 28 zur
Verwendung in der vorliegenden Erfindung. Das Rückhalteelement 28 weist
eine flach gesehen rechtwinklige Form auf. Jedoch hat das Rückhalteelement 28 in
seinem Betriebszustand eine im Wesentlichen C-förmige Gestalt. Das Rückhalteelement 28 soll
die maximale radiale Bewegungsfreiheit von dem Fingerklappenventil 12 steuern.
Deshalb ist der effektive Radius des Rückhalteelements 28 eine
vorbestimmte Länge,
die es dem Fingerklappenventil 12 erlaubt, in eine vorbestimmte
Stellung zu öffnen
oder in eine vorbestimmte Stellung zu schließen, abhängig von den Betriebserfordernissen
des Abgassystems. Es soll angemerkt sein, dass in einer Ausführungsform das
Rückhalteelement 28 aus
einem Stahlmaterial hergestellt ist, aber es soll beachtet werden,
dass jedes andere Metallmaterial, Kunststoff, Keramik, Verbundwerkstoff
oder jedes andere bekannte Material benutzt werden kann, das in
der Lage ist, dem Druck und der Hitze eines automobilen Abgassystems standzuhalten.
Der Abgasdruckentlastungsventilunterstützer 28 umfasst auch
eine Öffnung 30 an
einem oberen Abschnitt durch eine Oberfläche davon. Diese Öffnung 30 fällt zusammen
und stimmt mit der Öffnung 14 überein,
die auf dem Fingerklappenventil 12 angeordnet ist, und
erlaubt die Verbindung von dem Rückhalteelement 28 und
des Fingerklappenventils 12 mit einem Abgasrohr 24.
In einer Ausführungsform
wird das Rückhalteelement 28 derart
angeordnet und angebracht, dass eine Außenoberfläche von dem Fingerklappenventil 12 in
eine Innenoberfläche von
dem Rückhalteelement 28 eingreift.
Das Rückhalteelement 28 weist
einen festen Radius auf und hat nicht den Federkoeffizienten des
Fingerklappenventils 12, und ist deshalb zum Einstellen
einer Obergrenze der radialen Bewegungs freiheit des Fingerklappenventils 12 ausgelegt.
Der Abgasdruckentlastungsventilunterstützer 28 kann auch
eine vorbestimmte Krümmung 32 an
beiden Enden davon umfassen. Diese Krümmung wird mit jeder an dem
Fingerklappenventil 12 auftretenden Kurve zusammenfallen.
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5 und 6 zeigen
ein Abgasdruckrohr 24 zur Verwendung mit dem Fingerklappenventil 12 und dem
Rückhalteelement 28 wie
vorstehend diskutiert. Das Abgasdruckrohr 24 begrenzt das
Abgasdurchflussvolumen auf eine vorbestimmte Menge um das für die Anwendung
erforderliche Steuern und Feinabstimmen des Abgassystems zu erzeugen.
Es sollte beachtet werden, dass das Abgasrohr 24 einen
im Allgemeinen rohrförmigen
Querschnitt aufweist und eine Mehrzahl von Öffnungen umfasst. Eine Montageöffnung 34 durch
eine Oberfläche
davon fällt
mit den Öffnungen 14, 30 auf
dem Fingerklappenventil 12 und dem Rückhalteelement 28 zusammen,
um eine Verbindung zwischen dem Fingerklappenventil 12 und
dem Rückhalteelement 28 an
das Abgasrohr 24 zu ermöglichen.
Eine erste und zweite Entlastungsöffnung 22 sind in
gleichen Abstand voneinander durch die Oberfläche von dem Abgasrohr 24 gegenüber von
der Montageöffnung 34 angeordnet.
Die Größe der Entlastungsöffnung 22 bestimmt
die Menge des Durchflusses durch das Abgasdruckrohr 24 und
das Fingerklappenventil 12. Es sollte beachtet werden,
dass in einer Ausführungsform
das Abgasdruckrohr 24 aus einem Stahlmaterial hergestellt
ist, dass jedoch jedes andere bekannte Metall, Kunststoff, Keramik,
Verbundwerkstoff oder anderes Material, das in der Lage ist, dem
Druck und der Hitze zu widerstehen, auch für das Abgasdruckrohr 24 verwendet
werden kann. Das Abgasdruckrohr 24 ist so ausgelegt, dass
es zusammenfällt
und übereinstimmt mit
jedem anderen bekannten Rohr in einem Abgassystem/Schalldämpfer 38.
Die Entlastungsöffnungen 22 sind
im Allgemeinen kreisförmig,
jedoch kann jede andere Form benutzt werden, abhängig von den Anforderungen
und den Geräuschreduktionsfähigkeiten jeder
anderen Auslegung. Die Größe der Entlastungsöffnungen 22 ist
auch auf die bestimmten Druckanforderungen und Durchflussvariationen
der Fingerklappenventilbaugruppe 10 abgestimmt. Dadurch
werden mehrere Druck- und Durchflusssteuerungsvariablen ermöglicht,
abhängig
von der Größe und/oder
Gestalt der Durchflussentlastungsöffnungen 22.
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3, 4 und 6 zeigen die vollständig zusammengebaute Fingerklappenventilbaugruppe 10.
Wie gezeigt, ist das Abgasrohr 24 innerhalb des Schalldämpfersystems 38 angeordnet,
oder in einem Rohr innerhalb eines Abgassystems in vorbestimmten
Intervallen oder in vorbestimmten Bereichen darin. Ein Fingerklappenventil 12 ist
in direktem Kontakt mit dem Abgasrohr 24 an einer Außenoberfläche des
Abgasrohrs 24 angeordnet, und eine Innenoberfläche des
Rückhalteelements 28 ist
dann in direktem Kontakt mit einer Außenoberfläche des Fingerklappenventils 12 angeordnet.
Die Öffnung 14, 30 an
dem Fingerklappenventil 12 und dem Rückhalteelement 28 fluchten
mit der Montageöffnung 34 auf
dem Abgasrohr 24 und jedes bekannte Befestigungs- oder Verbindungsverfahren 36 kann
zum Verbinden der drei Komponenten miteinander verwendet werden, wie – jedoch
nicht eingeschränkt
auf – Schrauben, Nieten,
Stecker, Schweißung
oder jedes andere mechanische oder chemikalische Verbindungsmittel.
In einer Gleichgewichtsstellung umgreift das Fingerklappenventil 12 den
gesamten Außenumfang
des Abgasrohrs 24 und deckt die Entlastungsöffnungen 22 ab.
Wenn während
des Betriebes der Abgasdruck steigt und sich der Durchfluss erhöht, öffnet das
Ventil 12 in eine radiale Richtung, weg von der Außenoberfläche des
Abgasrohrs 24, und erlaubt den Durchfluss des Abgases durch
die Entlastungsöffnungen 22 und
weiter durch den Schalldämpfer
oder das Abgassystem 38. Es sollte beachtet werden, dass
die Fingerklappenventilbaugruppe 10 parallel oder in Reihe
angeordnet sein kann, wie in den 4 und 6 gezeigt, oder irgendwo innerhalb des
Abgassystems angeordnet sein kann, um die gewünschten Abstimmungs- und Steuerungseigenschaften
des Abgassystems zu erzielen. Deshalb kann diese in einem Rohr an
dem Anfang des Schalldämpfers 38 angeordnet
sein, an dem Ende des Schalldämpfers 38 oder
in einer getrennten unabhängigen
Einheit getrennt von dem Schalldämpfer.
Der Umfang der Geräuschreduktion
und die Abstimmungseigenschaften sind von den Auslegungsanforderungen
des Fahrzeugs abhängig.
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Es
sollte zudem beachtet werden, dass eine Fingerklappenventilbaugruppe 10 in
Erwägung
gezogen wird, die elektronisch gesteuert wird, und die dem Benutzer
eines Motorfahrzeugs erlaubt, eine bestimmte Abstimmung für das Abgassystem
einzugeben. Diese Baugruppe könnte
elektrische Zylinderspulen oder ähnliches
Nutzen, um zu kontrollieren, wie weit die Fingerventile 12 öffnen und
welche Fingerventile 12 überhaupt in der Lage sind,
zu öffnen. Darüber hinaus
können
eine Mehrzahl von Ventilen 12 mit unterschiedlicher Größe und Abstimmung
in demselben Schalldämpfer
angeordnet sein, wobei nur bestimmte Ventile 12 zu vorbestimmten
Zeiten in Betrieb gehen, abhängig
von den Eigenschaften, die von dem Motorfahrzeugbetreiber ausgewählt sind.
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Es
sollte auch beachtet werden, dass pneumatische, elektromechanische,
hydraulische oder rein mechanische Systeme in Erwägung gezogen werden,
um die Fingerklappenventilbaugruppe 10 in jedem betrachteten
bekannten Abgassystem für
ein Fahrzeug zu steuern.
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15 zeigt
eine alternative Ausführungsform
für ein
Abgasdruckfingerklappenventil oder Entlastungsventil 120 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Üblicherweise
hat das Fingerklappenventil 120 eine insgesamt C-förmige Gestalt.
Das Ventil 120 weist eine Verbindungsöffnung 140 durch eine
Oberfläche
davon an oder nahe dem Kopf davon auf. Es sollte beachtet werden,
dass das Fingerklappenventil 120 üblicherweise aus einem Stahlmaterial
hergestellt ist, das einen vorbestimmten Federkoeffizienten aufweist.
Es sollte beachtet werden, dass jeder andere Typ von Metall, Keramik,
Kunststoff, Verbundwerkstoff, Gewebe oder jeder andere Materialtyp
für das Fingerklappenventil 120 benutzt
werden kann. Wie in 15 gezeigt, umfasst das Fingerklappenventil 120 eine
Mehrzahl vorbestimmter Öffnungen 127,
die um die Verbindungsöffnung 140 angeordnet
sind. Die Öffnungen 127 können entweder
eine kreisförmige Öffnung oder
jede anders geformte Öffnung
sein, abhängig
von den Umwelt- und Auslegungsanforderungen des Fingerklappenventils 120.
Der Durchmesser der Öffnungen 127 ist
an vorbestimmten Positionen angeordnet und platziert, basierend
auf den Druck- und Durchflussanforderungen, die zusammen mit der Ansprechzeit
in dem Abgassystem notwendig sind. Die Öffnungen 127 mit großem Durchmesser
erfordern geringeren Druck von dem Abgassystem, um das Klappenventil 120 in
seine offene Stellung zu bringen, während die Öffnungen 127 mit kleinerem Durchmesser
größeren Druck
erfordern, um das Klappenventil 120 zu öffnen, wodurch die Abgabe des
Abgasdrucks durch das Schalldämpfersystem ermöglicht wird.
Deshalb arbeiten die Öffnungen 127 in
derselben Art wie die in 1 gezeigten
Brücken. Deshalb
können
alle der diskutierten Variablen, einschließlich der Form, Größe und Anordnung
der Öffnungen 127 an
dem Fingerklappenventil 120 zum Feinabstimmen und/oder
Konfigurieren des Abgassystems an vorbestimmte Maßgaben angepasst
werden.
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Obwohl
es von den offenbarten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
ersichtlich erscheint, dass diese dazu bestimmt sind, den Nutzen, die
Aufgabe oder Vorteile der Erfindung zu erfüllen, ist es verständlich,
dass die Erfindung für
Modifikationen, Variationen und Änderungen
offen ist, ohne vom Geltungsbereich der Ansprüche ab zuweichen. Deshalb kann
die vorliegende Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche anders
als hier spezifisch beschrieben ausgeführt werden.