EA043134B1

EA043134B1 - GAS FLOW AND SOUND CONTROL VALVE AND EXHAUST GAS SYSTEM

Info

Publication number: EA043134B1
Application number: EA202191475
Authority: EA
Inventors: Юре Пенца; Игор Акрапович
Original assignee: Акрапович Д.Д.
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2023-04-26

Description

Изобретение относится к клапану управления потоком газа и звуком для выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания. Изобретение дополнительно относится к системе выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащей, по меньшей мере, один клапан управления потоком газа и звуком. В частности, изобретение относится к выхлопной системе и/или клапану управления потоком газа и звуком для автомобильного двигателя внутреннего сгорания.The invention relates to a gas flow and sound control valve for the exhaust system of an internal combustion engine. The invention further relates to an exhaust gas system of an internal combustion engine comprising at least one gas flow and sound control valve. In particular, the invention relates to an exhaust system and/or a gas flow and sound control valve for an automotive internal combustion engine.

В частности, выхлопная система или клапан согласно изобретению могут использоваться в сочетании с V-образным двигателем, оппозитным двигателем или любым типом двигателя внутреннего сгорания. Типичные высокопроизводительные двигатели внутреннего сгорания имеют левую группу цилиндров и правую группу цилиндров, каждый из которых может быть подсоединен к отдельному левому или правому выхлопному тракту. В такой выхлопной системе каждый выхлопной тракт, левый выхлопной тракт и правый выхлопной тракт, содержат соответствующую структуру тракта, которая определяет вход тракта, в который впрыскивается выхлопной газ из соответствующей левой или правой группы цилиндров. Выхлопная система может содержать одно или более выхлопных отверстий, выходящих в атмосферу для выпуска выхлопного газа из выхлопной системы.In particular, the exhaust system or valve according to the invention may be used in combination with a V-engine, a boxer engine, or any type of internal combustion engine. Typical high performance internal combustion engines have a left cylinder bank and a right cylinder bank, each of which can be connected to a separate left or right exhaust path. In such an exhaust system, each exhaust path, the left exhaust path and the right exhaust path, comprise a respective path structure that defines the path inlet into which exhaust gas is injected from the respective left or right cylinder bank. The exhaust system may include one or more exhaust ports venting to the atmosphere to vent exhaust gas from the exhaust system.

В US 2003/0192606 А1 описан переключающий клапан или клапан управления потоком газа для направления выхлопного газа от одного входа к первому или второму выходу. Переключающий клапан включает в себя корпус, в котором выполнены вход, первый выход и второй выход. Элемент управления направлением в виде качающейся заслонки расположен внутри корпуса, и либо первый выход, либо второй выход могут выборочно закрываться, в результате чего соответствующий другой выход соединяется со входом. Переключающий клапан в соответствии с US 2003/0192606 А1 разработан для минимизации производственных затрат и достижения простой конструкции. Переключающий клапан по US 2003/0192606 А1 не подходит для беспрепятственной передачи звука от входа к любому из выходов. Кроме того, из-за множества поднутрений и искривленной геометрии может возникнуть нежелательная потеря мощности, особенно в двигателях с высокими рабочими характеристиками.US 2003/0192606 A1 describes a switching or gas flow control valve for directing exhaust gas from one inlet to a first or second outlet. The changeover valve includes a housing in which an inlet, a first outlet, and a second outlet are provided. A rocker directional control element is located inside the housing and either the first outlet or the second outlet can be selectively closed, whereby the corresponding other outlet is connected to the inlet. The changeover valve according to US 2003/0192606 A1 is designed to minimize manufacturing costs and achieve a simple design. The changeover valve according to US 2003/0192606 A1 is not suitable for the unhindered transmission of sound from the input to any of the outputs. In addition, many undercuts and twisted geometries can cause unwanted power loss, especially in high performance engines.

В ЕР 3141702 А1 описана выхлопная система, в которой Y-образные соединения труб расположены по потоку перед клапанными устройствами, которые могут использоваться для отключения или открытия выхлопного газа трансмиссии через основной выхлопной патрубок или байпасный выхлопной патрубок. При плохой конструкции такая компоновка может привести к непреднамеренной эхо-камере, что приведет к нежелательному испусканию звука. Кроме того, если оставить байпасный выпускной трубопровод открытым, контролируемое разделение выхлопного газа из двигателя по линиям после Yобразного соединения может быть достигнуто только в ограниченной степени, если не используются дополнительные клапаны до или после Y-образного соединения.EP 3141702 A1 describes an exhaust system in which Y-pipe connections are located downstream of valve arrangements that can be used to shut off or open transmission exhaust through the main exhaust or bypass exhaust. If poorly designed, this arrangement can lead to an unintended echo chamber, resulting in unwanted sound emission. In addition, if the bypass exhaust piping is left open, controlled separation of the exhaust gas from the engine into lines after the Y-joint can only be achieved to a limited extent if additional valves are not used before or after the Y-joint.

Задачей изобретения является преодоление недостатков предшествующего уровня техники, в частности, создание улучшенной выхлопной системы или клапана управления потоком газа и звуком для двигателя внутреннего сгорания, в частности, создание клапана или системы, которые улучшены в отношении ее эффективности и управляемости.The object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art, in particular to provide an improved exhaust system or gas flow and sound control valve for an internal combustion engine, in particular to provide a valve or system that is improved in terms of its efficiency and controllability.

Эта задача решается по признакам независимых пунктов формулы изобретения.This problem is solved on the basis of independent claims.

Предмет изобретения относится к клапану управления потоком газа и звуком для выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания, в частности автомобильного двигателя. Клапан управления потоком газа и звуком состоит из корпуса, включающего вход, первый выход и второй выход. В частности, в корпусе ровно один вход. Первый выход и/или второй выход могут иметь такой же или другой размер, в частности площадь, как период входа. В частности, вход имеет такую же форму, предпочтительно цилиндрическую или овальную, в частности того же диаметра, что и первый и/или второй выход. Клапанный элемент расположен внутри корпуса для образования первого канала, соединяющего вход с первым выходом, и/или второго канала от входа ко второму выходу. В частности, клапан управления потоком газа и звуком может содержать цельный клапанный элемент. Клапанный элемент может перемещаться относительно корпуса между первым заданным положением, в котором клапанный элемент закрывает второй канал, в частности, полностью, и вторым заданным положением, в котором клапанный элемент, в частности, полностью закрывает первый канал.The subject matter of the invention relates to a gas flow and sound control valve for the exhaust system of an internal combustion engine, in particular an automobile engine. The gas flow and sound control valve consists of a housing including an inlet, a first outlet and a second outlet. In particular, there is exactly one input in the corpus. The first exit and/or the second exit may have the same or different size, in particular area, as the entry period. In particular, the inlet has the same shape, preferably cylindrical or oval, in particular the same diameter as the first and/or second outlet. The valve element is located inside the body to form a first channel connecting the inlet to the first outlet and/or a second channel from the inlet to the second outlet. In particular, the gas and sound control valve may comprise a one-piece valve element. The valve element can move relative to the housing between a first predetermined position, in which the valve element closes the second channel, in particular completely, and a second predetermined position, in which the valve element, in particular, completely closes the first channel.

В клапане управления потоком газа и звуком согласно изобретению элемент клапана может вращаться вокруг оси клапана, проходящей параллельно центральной линии выхода. Вход может быть цилиндрическим. В частности, ось клапана может быть соосна центральной линии входа.In a gas and sound control valve according to the invention, the valve element can be rotated about a valve axis running parallel to the outlet center line. The entrance may be cylindrical. In particular, the axis of the valve may be coaxial with the inlet center line.

Посредством размещения клапанного элемента внутри корпуса, имеющего один вход, а также первый и второй выходы, поток выхлопных газов может быть разделен от входа на первый выход и/или на второй выход без дополнительных клапанных средств. Такое расположение может улучшить аэродинамику и систему выпуска отработавших газов и, таким образом, повысить эффективность системы, чтобы избежать потери мощности. Кроме того, изобретение позволяет избежать поднутрений и других контролируемых конструкций, чтобы избежать связанных с ними обратных потоков, вихрей и эхо-сигналов.By placing a valve element inside a housing having one inlet as well as first and second outlets, the exhaust gas flow can be divided from the inlet to the first outlet and/or to the second outlet without additional valve means. Such an arrangement can improve aerodynamics and the exhaust system, and thus improve the efficiency of the system to avoid power loss. In addition, the invention avoids undercuts and other controlled structures to avoid associated backflows, vortices and echoes.

Согласно одному варианту осуществления клапанный элемент содержит секцию в форме ложки для направления выхлопного газа из входа по первому каналу и/или по второму каналу. Упомянутая секция в форме ложки может иметь выпуклую форму относительно оси клапана. В частности, секция в форме ложки имеет такие размеры, что она закрывает вторую трубу в заданном первом положении и такие, чтоAccording to one embodiment, the valve element includes a spoon-shaped section for directing exhaust gas from the inlet through the first channel and/or through the second channel. Said spoon-shaped section may be convex in relation to the axis of the valve. In particular, the spoon-shaped section is sized such that it closes the second tube at a predetermined first position and such that

- 1 043134 она закрывает первую трубу в заданном втором положении. Секция в форме ложки клапанного элемента может полностью закрывать первый или второй канал. Для надлежащего регулирования потока выхлопных газов может быть достаточно, если секция в форме ложки закрывает первый или второй канал только в значительной степени. Например, может быть достаточно, если секция в форме ложки закрывает две трети, три четверти, 90, 95 или 99% соответствующего первого или второго канала в соответствующем заданном втором или первом положении.- 1 043134 it closes the first pipe in the given second position. The spoon-shaped section of the valve element may completely cover the first or second channel. For proper control of the flow of exhaust gases, it may be sufficient if the spoon-shaped section covers the first or second channel only to a significant extent. For example, it may be sufficient if the spoon-shaped section covers two-thirds, three-quarters, 90%, 95% or 99% of the respective first or second channel in the respective second or first predetermined position.

Согласно дальнейшему развитию секция в форме ложки проходит в окружном направлении вокруг оси клапана на по меньшей мере 170° и/или на максимум 220°. Может быть предпочтительным, чтобы секция в форме ложки проходила в окружном направлении вокруг оси клапана на по меньшей мере 180°. Может быть предпочтительным, чтобы секция в форме ложки проходила в окружном направлении вокруг оси клапана на не более чем 210° или на не более чем 195°. В частности, секция в форме ложки может проходить в осевом направлении (параллельно оси клапана) вдоль оси клапана более, чем на 3 см и/или менее чем на 15 см. В частности, секция в форме ложки может вытягиваться вдоль осевой протяженности оси клапана более, чем на 5 см и/или менее, чем на 10 см.According to a further development, the spoon-shaped section extends circumferentially around the valve axis by at least 170° and/or by a maximum of 220°. It may be preferred that the spoon-shaped section extends circumferentially around the valve axis for at least 180°. It may be preferred that the spoon-shaped section extend in a circumferential direction about the axis of the valve by no more than 210° or no more than 195°. In particular, the spoon-shaped section may extend axially (parallel to the valve axis) along the valve axis by more than 3 cm and/or less than 15 cm. In particular, the spoon-shaped section may extend along the axial extent of the valve axis by more than than 5 cm and/or less than 10 cm.

Согласно одному варианту осуществления клапана управления потоком газа и звуком внутренняя поверхность секции в форме ложки определяет изогнутый путь потока для выхлопного газа, определяющий радиус кривизны. Внутренняя поверхность секции в форме ложки может образовывать непрерывно изогнутый, в частности трубчатый, путь потока. Трубчатый путь потока может иметь постоянное поперечное сечение и/или непрерывное поперечное сечение, в частности, без искривлений и/или поднутрений. Секция в форме ложки может быть сформирована таким образом, чтобы она определяла приблизительно постоянное поперечное сечение пути потока, когда этот клапанный элемент находится в первом заданном положении, и таким образом, чтобы он определял приблизительно постоянное поперечное сечение пути потока, когда клапанный элемент расположен во втором заданном положении.According to one embodiment of the gas flow and sound control valve, the inner surface of the spoon section defines a curved flow path for the exhaust gas defining a radius of curvature. The inner surface of the spoon-shaped section can form a continuously curved, in particular tubular, flow path. The tubular flow path can have a constant cross section and/or a continuous cross section, in particular without distortions and/or undercuts. The spoon-shaped section may be formed such that it defines an approximately constant flow path cross section when the valve element is in the first predetermined position, and such that it defines an approximately constant flow path cross section when the valve element is located in the second predetermined position. given position.

Согласно дальнейшему развитию корпус имеет Y-образную форму, при этом центральная линия выхода может быть расположена с угловым смещением относительно центральной линии входа и/или вывода клапана. В частности, первый выход и второй выход могут быть расположены с индивидуальным угловым смещением, при этом угловое смещение первого выпуска может отличаться от углового смещения второго выпуска. В частности, угловое смещение первого выхода и/или второго выхода может составлять от 10 до 120° относительно средней линии оси клапана и/или средней линии входа. В частности, угловое смещение средней линии первого выпуска и/или второго выпуска может быть смещено на 45° относительно средней линии выхода и/или оси клапана. В конкретном варианте осуществления изобретения центральная линия входа, средняя линия первого выхода и второго выхода, а также ось клапана находятся в одной плоскости.According to a further development, the body has a Y-shape, while the center line of the outlet can be located with an angular offset relative to the center line of the inlet and/or outlet of the valve. In particular, the first outlet and the second outlet may be arranged with individual angular offset, wherein the angular offset of the first outlet may differ from the angular offset of the second outlet. In particular, the angular displacement of the first outlet and/or the second outlet may be from 10 to 120° relative to the center line of the valve axis and/or the center line of the inlet. In particular, the angular displacement of the centerline of the first outlet and/or the second outlet may be offset by 45° relative to the outlet centerline and/or valve axis. In a specific embodiment of the invention, the center line of the inlet, the middle line of the first outlet and the second outlet, as well as the axis of the valve are in the same plane.

В частности, корпус определяет первый радиус кривизны от входа до первого выхода. В частности, корпус определяет второй радиус кривизны от входа до второго выхода. В первом заданном положении радиус кривизны клапанного элемента может соответствовать соответствующему первому радиусу кривизны. Во втором заданном положении радиус кривизны клапанного элемента может соответствовать второму радиусу кривизны.In particular, the housing defines a first radius of curvature from the inlet to the first outlet. In particular, the body defines a second radius of curvature from the inlet to the second outlet. At the first predetermined position, the radius of curvature of the valve element may correspond to the corresponding first radius of curvature. In the second predetermined position, the radius of curvature of the valve element may correspond to the second radius of curvature.

Согласно одному варианту осуществления секция в форме ложки определяет внутреннюю поверхность, которая в первом или втором заданном положении сливается с внутренней поверхностью канала соответствующего (первого или второго) канала, чтобы определить границу пути потока выхлопного газа, напоминающего путь изогнутой трубы. Другими словами, если клапанный элемент расположен в одном из первых или вторых заданных положений, клапанный элемент по существу может быть спроектирован так, чтобы реализовывать свойства изогнутой трубы, в частности, с постоянным радиусом кривизны и/или постоянным поперечным сечением для оптимальных аэродинамических свойств. В предпочтительном варианте осуществления в первом или втором заданном положении клапан может определять границу пути потока выхлопных газов, напоминающий пуь трубы, содержащей ровно один изгиб. В частности, путь потока может представлять собой путь изогнутой трубы, образованной без препятствий, предпочтительно, без препятствий в первом и/или втором канале.According to one embodiment, the spoon-shaped section defines an inner surface that, at a first or second predetermined position, merges with the inner surface of the channel of the corresponding (first or second) channel to define the boundary of an exhaust gas flow path resembling a bent pipe path. In other words, if the valve element is located in one of the first or second predetermined positions, the valve element can essentially be designed to realize the properties of a curved tube, in particular with a constant radius of curvature and/or a constant cross section for optimal aerodynamic properties. In a preferred embodiment, at a first or second predetermined position, the valve may define a boundary of the exhaust gas flow path resembling a pipe path containing exactly one bend. In particular, the flow path may be a path of a curved pipe formed without obstruction, preferably without obstruction, in the first and/or second channel.

В дополнительном усовершенствовании путь выхлопного газа, протекающего через вход вдоль клапанного элемента к первому или второму выходу (в соответствующем первом или втором заданном положении) через соответствующий канал, может определять по существу постоянную площадь поперечного сечения. В предпочтительном варианте осуществления постоянная площадь поперечного сечения может быть постоянной круглой площадью поперечного сечения. По выбору, по потоку перед выходом может быть расположена впускная воронка для направления пути от другого поперечного сечения, такого как эллиптическое поперечное сечение, прямоугольное поперечное сечение или любое другое поперечное сечение, к площади поперечного сечения выхода. Предпочтительно, чтобы площадь поперечного сечения входа была круглой или овальной. Вход и первый и/или второй выход могут иметь одинаковую форму и/или размеры поперечного сечения.In a further development, the path of the exhaust gas flowing through the inlet along the valve element to the first or second outlet (at the respective first or second predetermined position) through the respective channel may define a substantially constant cross-sectional area. In a preferred embodiment, the constant cross-sectional area may be a constant circular cross-sectional area. Optionally, an inlet funnel may be located downstream of the outlet to direct the path from another cross section, such as an elliptical cross section, a rectangular cross section, or any other cross section, to the outlet cross sectional area. Preferably, the cross-sectional area of the inlet is round or oval. The inlet and the first and/or second outlet may have the same cross-sectional shape and/or dimensions.

В дальнейшем развитии изобретения, которое может быть объединено с предыдущим, в радиальном направлении относительно оси клапана между радиальной внешней поверхностью секции ложки и корпусом, по меньшей мере, частично вдоль осевого протяжения секции в форме ложки может быть опIn a further development of the invention, which can be combined with the previous one, in the radial direction relative to the axis of the valve between the radial outer surface of the spoon section and the body, at least partially along the axial extension of the spoon section, there can be

- 2 043134 ределен зазор. Обеспечивая радиальный зазор между внешней поверхностью секции в форме ложки и внутренней поверхностью корпуса, можно избежать трения и, таким образом, износа между секцией в форме ложки и корпусом, тем самым улучшая управляемость клапана и его надежность. Направление, в котором может быть расположен зазор между секцией в форме ложки и корпусом, может быть выровнено относительно плоскости канала. Например, если вход и выход имеют центральные линии, расположенные в одной плоскости, зазор может быть расположен между корпусом и клапанным элементом в направлении, перпендикулярном указанной плоскости.- 2 043134 Clearance adjusted. By providing a radial clearance between the outer surface of the spoon-shaped section and the inner surface of the body, friction and thus wear between the spoon-shaped section and the body can be avoided, thereby improving the controllability of the valve and its reliability. The direction in which the gap between the spoon-shaped section and the body can be located can be aligned with the plane of the channel. For example, if the inlet and outlet have centerlines located in the same plane, the gap may be located between the body and the valve element in a direction perpendicular to said plane.

В одном варианте осуществления клапан управления потоком газа и звуком снабжен клапанным элементом, установленным с возможностью вращения в корпусе с помощью расположенного выше по потоку подшипника на входе, при этом клапанный элемент включает в себя кольцевую секцию, частично или полностью окружающую ось клапана и зацепляющую верхний по потоку подшипник. Подшипник может быть выполнен в виде скользящей втулки. Предпочтительно, подшипник является радиальным подшипником. Как вариант, подшипник может быть осевым подшипником. Кольцевая участок секция клапанного элемента может полностью окружать ось клапана по окружности. Кольцевая секция может радиально входить в контакт с верхним по потоку подшипником. Подшипник, расположенный выше по потоку, может быть расположен перед разделением на первый выход и второй выход. Ниже по потоку от входа кольцевая секция может быть описана как воротник клапана. Втулка или кольцевая секция может быть расположена рядом с входным концом, в частности, клапанного элемента в форме ложки.In one embodiment, the gas and sound control valve is provided with a valve element rotatably mounted in the housing by means of an upstream inlet bearing, the valve element including an annular section partially or completely surrounding the axis of the valve and engaging an upstream flow bearing. The bearing can be made in the form of a sliding sleeve. Preferably, the bearing is a radial bearing. Alternatively, the bearing may be an axial bearing. The annular section of the valve element may completely surround the axis of the valve in a circumferential manner. The annular section may radially engage with the upstream bearing. The upstream bearing may be located before the division into the first outlet and the second outlet. Downstream of the inlet, the annular section can be described as a valve collar. A sleeve or annular section may be located near the inlet end, in particular of the spoon-shaped valve element.

Согласно дополнительному варианту осуществления, который может быть объединен с ранее описанным вариантом осуществления, клапанный элемент установлен с возможностью вращения на корпусе с помощью центрального подшипника, в частности осевого подшипника, расположенного в корпусе между первым выходом и вторым выходом, при этом клапанный элемент включает в себя секцию вала, совмещенную соосно с осью клапана и проходящую через центральный подшипник и корпус. Как вариан, центральный подшипник может быть радиальным подшипником. Клапанный элемент и секция вала могут быть выполнены как одно целое. Центральный подшипник может быть расположен рядом с нижним по потоку концом, в частности, клапанного элемента в форме ложки. Может быть достаточно снабдить клапан либо центральным подшипником, либо расположенным выше по потоку подшипником. В предпочтительном варианте осуществления клапан снабжен как радиальным верхним по потоку подшипником, так и осевым центральным подшипником, обеспечивающим плавное движение и улучшенную управляемость клапана, а также высокую устойчивость к нежелательному шуму, создаваемому клапанным элементом. Как вариант выполнения, клапан может быть снабжен осевым подшипником выше по потоку и радиальным центральным подшипником. Известно, что переключающие клапаны из уровня техники издают нежелательные свистящие и/или щелкающие звуки в некоторых рабочих условиях.According to a further embodiment, which may be combined with the previously described embodiment, the valve element is rotatably mounted on the housing by means of a central bearing, in particular an axial bearing located in the housing between the first outlet and the second outlet, the valve element including a shaft section aligned coaxially with the valve axis and passing through the central bearing and housing. Alternatively, the central bearing may be a radial bearing. The valve element and the shaft section may be integral. The central bearing may be located near the downstream end, in particular of the spoon-shaped valve element. It may be sufficient to provide the valve with either a central bearing or an upstream bearing. In a preferred embodiment, the valve is provided with both a radial upstream bearing and an axial center bearing providing smooth movement and improved controllability of the valve, as well as high resistance to unwanted noise generated by the valve element. Alternatively, the valve may be provided with an upstream axial bearing and a radial center bearing. Prior art switching valves are known to produce undesirable whistling and/or clicking sounds under certain operating conditions.

Согласно дальнейшему развитию клапанный элемент включает в себя переходную секцию клиновидной формы, расположенную между секцией в форме ложки и секцией вала. Переходная секция может образовывать выступ шире секции вала и входить в зацепление с центральным подшипником относительно оси клапана. Секция вала может определять радиус секции вала, меньший, чем внешний радиус выступа. Дополнительно или как вариант, когда клапанный элемент находится в первом заданном положении или во втором заданном положении, переходная секция выступает радиально от расположенного выше по потоку кончика секции в форме ложки в соответствующий открытый канал.According to a further development, the valve element includes a wedge-shaped transition section located between the spoon-shaped section and the shaft section. The transition section may form a projection wider than the shaft section and engage with the central bearing relative to the valve axis. The shaft section may define a radius of the shaft section that is smaller than the outer radius of the shoulder. Additionally or alternatively, when the valve element is in the first predetermined position or in the second predetermined position, the transition section projects radially from the upstream spoon-shaped tip of the section into the corresponding open channel.

Переходная секция может иметь переходную поверхность, форма которой соответствует форме соответствующего открытого канала, причем эта переходная поверхность соединяет поверхность канала с внутренней поверхностью, в частности, клапанного элемента в форме ложки.The transition section may have a transition surface, the shape of which corresponds to the shape of the corresponding open channel, this transition surface connecting the channel surface with the inner surface, in particular of the spoon-shaped valve element.

В одном варианте осуществления клапан управления потоком газа и звуком содержит привод для управления клапанным элементом, при этом привод выполнен с возможностью, например, с помощью электронного элемента управления и/или механической трансмиссии размещать клапанный элемент в, по меньшей мере, одно промежуточное положение между первым и вторым заданными положениями, так что клапанный элемент расположен для направления потока выхлопных газов и звука от входа к обоим первым выходам. По меньшей мере, в одном промежуточном положении клапанный элемент может частично закрывать первый канал и частично закрывать второй канал. Привод может быть выполнен с возможносью размещения клапанного элемента по меньшей мере в 3 или по меньшей мере в 5 различных промежуточных положениях между первым и вторым заданными положениями. Привод может быть выполнен с возможностью размещения клапанного элемента во множестве из более чем 5 промежуточных положений, предпочтительно он может быть выполнен с возможностью непрерывного размещения клапанного элемента в любом промежуточном положении между первым заданным положением и вторым заданным положением.In one embodiment, the gas flow and sound control valve comprises an actuator for controlling the valve element, wherein the actuator is configured, for example, using an electronic control element and/or a mechanical transmission, to place the valve element in at least one intermediate position between the first and second predetermined positions so that the valve element is positioned to direct the flow of exhaust gases and sound from the inlet to both first outlets. In at least one intermediate position, the valve element can partially close the first channel and partially close the second channel. The actuator may be configured to accommodate the valve element in at least 3 or at least 5 different intermediate positions between the first and second predetermined positions. The actuator may be configured to place the valve element in a plurality of more than 5 intermediate positions, preferably it may be configured to continuously position the valve element in any intermediate position between the first predetermined position and the second predetermined position.

Клапан управления потоком газа и звука может быть выполнен с возможностью направления выхлопного газа только к по меньшей мере одному акустическому элементу первого тракта, или только к по меньшей мере одному акустическому элементу второго тракта, или пропорционально к по меньшей мере одному акустическому элементу каждого из первого и второго трактов. В частности, каждый из по меньшей мере одного акустического элемента может быть спроектирован как тупик для перенаправления выхлопных газов в и через клапан управления потоком газа и звука. В частности, указанный перена- 3 043134 правленный выхлопной газ выходит из клапана управления потоком газа и звуком через его вход.The gas and sound flow control valve can be configured to direct the exhaust gas to only at least one acoustic element of the first path, or only to at least one acoustic element of the second path, or in proportion to at least one acoustic element of each of the first and second tracts. In particular, each of the at least one acoustic element may be designed as a stub to redirect exhaust gases into and through the gas and sound control valve. In particular, said redirected exhaust gas exits the gas flow and sound control valve through its inlet.

Клапан управления газом и звуком может в первом заданном положении направлять поток выхлопного газа к первому выходу или во втором заданном положении -ко второму выходу, и соответствующий акустический элемент соединен с соответствующим выходом. Кроме того, клапан управления потоком газа и звуком может направлять выхлопной газ от входа частично к первому выходу и ко второму выходу, когда клапанный элемент расположен в промежуточном положении. Например, первое заданное положение может быть положением 0° клапана относительно корпуса, а второе заданное положение может быть положением 180°. Когда клапанный элемент перемещается из первого заданного положения (0°) во второе заданное положение (180°), первый канал постепенно закрывается, а второй канал постепенно открывается по мере того, как клапанный элемент перемещается вокруг оси клапана. Распределение потока выхлопного газа из входа через первый канал и через второй канал может быть пропорционально отношению соответствующих открытых поперечных сечений первого и второго каналов. Должно быть ясно, что открытая площадь канала - это та площадь, которая в настоящее время не закрыта элементом клапана.The gas and sound control valve may, in a first predetermined position, direct the exhaust gas flow to a first outlet or, in a second predetermined position, to a second outlet, and the corresponding acoustic element is connected to the corresponding outlet. In addition, the gas flow and sound control valve can direct the exhaust gas from the inlet partially to the first outlet and to the second outlet when the valve element is located in an intermediate position. For example, the first predetermined position may be the 0° position of the valve relative to the body, and the second predetermined position may be the 180° position. As the valve element moves from the first predetermined position (0°) to the second predetermined position (180°), the first port gradually closes and the second port gradually opens as the valve element moves around the valve axis. The distribution of exhaust gas flow from the inlet through the first channel and through the second channel may be proportional to the ratio of the respective open cross sections of the first and second channels. It should be clear that the open area of the channel is the area that is not currently covered by the valve element.

В соответствии с одним вариантом осуществления верхний по потоку конец клапанного элемента, в частности кольцевая секция или кольцо, и вход концентрично, предпочтительно коаксиально, выровнены и/или предпочтительно имеют одинаковые внутренние диаметры, соответствующие друг другу. Путем разработки внутреннего диаметра входа выше по потоку с тем же размером, что и муфта или кольцевая секция поворотного клапанного элемента на его верхнем по потоку конце, можно избежать любых подрезов, которые могут нарушить воздушный поток выхлопных газов между входом и клапанным элементом, тем самым обеспечивая акустически и аэродинамически улучшенную геометрию.In accordance with one embodiment, the upstream end of the valve element, in particular the annular section or ring, and the inlet are concentrically, preferably coaxially, aligned and/or preferably have the same inside diameters corresponding to each other. By designing the inside diameter of the upstream inlet to be the same size as the sleeve or annular section of the rotary valve element at its upstream end, any undercuts can be avoided that could disrupt the exhaust airflow between the inlet and the valve element, thereby providing acoustically and aerodynamically improved geometry.

Изобретение также относится к системе выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащей по меньшей мере один клапан управления потоком газа и звуком, расположенный в распределительном узле между двигателем внутреннего сгорания и по меньшей мере одним акустическим элементом, при этом первый тракт системы выхлопных газов соединен с первым выходом клапана, а второй тракт системы выхлопных газов соединен со вторым выходом. В частности, каждый тракт содержит по меньшей мере один акустический элемент, такой как резонатор, расширительную камеру, резонатор Гельмгольца, глушитель, поглощающий глушитель и т.п.The invention also relates to an exhaust gas system of an internal combustion engine, comprising at least one gas flow and sound control valve located in a distribution unit between the internal combustion engine and at least one acoustic element, while the first path of the exhaust gas system is connected to the first outlet valve, and the second path of the exhaust gas system is connected to the second outlet. In particular, each path contains at least one acoustic element such as a resonator, an expansion chamber, a Helmholtz resonator, a muffler, an absorbing muffler, and the like.

Такая система выхлопных газов демонстрирует улучшенные акустические и аэродинамические характеристики по сравнению с известными системами выхлопных газов, в которых предусмотрены переключающие клапаны или клапаны, расположенные по потоку ниже соединения в одном из его выходных трактов.Such an exhaust gas system exhibits improved acoustic and aerodynamic performance compared to known exhaust gas systems that include switching valves or valves located downstream of the connection in one of its outlet paths.

В одном варианте осуществления система выхлопных газов дополнительно содержит по меньшей мере одно объединительное соединение по потоку после распределительного соединения, где соединяются первый тракт и второй тракт. В такой системе выхлопных газов акустический элемент может быть предусмотрен путем проектирования секций тракта между распределительным соединением и объединительным соединением с разным продольной протяженностью, в частности, так, что звуковые волны, распространяющиеся от распределительного соединения к объединительному соединению, могут положительно или отрицательно вмешиваься по потоку после объединительного соединения. Отрицательная помеха может привести к глушению звукового излучения, а положительная помеха может привести к контролируемому увеличению звукового излучения, особенно в заданном диапазоне частот (полосе пропускания).In one embodiment, the exhaust gas system further comprises at least one downstream connecting connection, where the first path and the second path are connected. In such an exhaust gas system, an acoustic element can be provided by designing sections of the path between the distributor connection and the union connection with different longitudinal extents, in particular so that sound waves propagating from the distribution connection to the union connection can positively or negatively interfere with the flow after unifying connection. Negative noise can result in a dampening of the sound emission, while positive interference can lead to a controlled increase in the sound emission, especially in a given frequency range (bandwidth).

Согласно одному варианту осуществления, который может быть объединен с любым предыдущим, система выхлопных газов содержит правый выхлопной тракт для выхлопных газов из первой группы цилиндров двигателя и левый выхлопной тракт для выхлопных газов из второй группы цилиндров двигателя. Правый и левый тракты содержат, по меньшей мере, один газовый и звуковой регулирующий клапан. Таким образом, такая система выхлопного газа содержит, по меньшей мере, два клапана управления потоком газа и звуком в соответствии с изобретением. Выхлопная система дополнительно содержит по меньшей мере одно обычное устройство управления выхлопным газом, такое как устройство очистки выхлопного газа и/или глушения, подключенное к первым выходам соответствующего газового потока и клапану управления звуком левого тракта и правого выхлопного тракта таким образом, что выхлопной газ, поступающий из правого и левого выхлопных трактов, объединяется в указанном общем устройстве для управления выхлопным газом.According to one embodiment, which may be combined with any of the previous ones, the exhaust system comprises a right exhaust path for exhaust gases from a first engine cylinder group and a left exhaust path for exhaust gases from a second engine cylinder group. The right and left paths contain at least one gas and sound control valve. Thus, such an exhaust gas system comprises at least two gas flow and sound control valves in accordance with the invention. The exhaust system further comprises at least one conventional exhaust gas control device, such as an exhaust gas cleaning and/or silencing device, connected to the first outlets of the respective gas flow and the sound control valve of the left path and the right exhaust path so that the exhaust gas entering from the right and left exhaust paths, is combined in the specified common device for controlling the exhaust gas.

Обычное устройство для управления выхлопным газом описано, например, в ЕР 3118429 А1. При использовании соответствующего правого клапана управления потоком газа и звуком для правой группы цилиндров двигателя и соответствующего левого клапана управления потоком газа и звуком для выхлопного газа левой группы цилиндров двигателя выхлопные газы можно отводить из соответствующей группы цилиндров через соответствующий клапан управления потоком выхлопных газов и звуком. Такая выхлопная система может содержать секции, в которые через первые выходы клапанов может подаваться выхлопной газ обеих групп цилиндров (общая секция), а также секции, которые будут принимать выхлопные газы только из одной группы цилиндров (байпасная секция). Байпасная секция по потоку после соответствующих вторых выходов желаельна для перевода исключительно выхлопных газов из однойA conventional exhaust gas control device is described, for example, in EP 3118429 A1. By using the corresponding right gas flow and sound control valve for the right engine cylinder group and the corresponding left gas flow and sound control valve for the exhaust gas of the left engine cylinder group, exhaust gases can be vented from the corresponding cylinder group through the corresponding exhaust gas flow and sound control valve. Such an exhaust system may include sections into which exhaust gas from both groups of cylinders can be supplied through the first valve outlets (common section), as well as sections that will receive exhaust gases from only one group of cylinders (bypass section). A downstream bypass section after the respective second outlets is desirable to transfer exclusively exhaust gases from one

- 4 043134 соответствующей группы цилиндров, чтобы проходиь отдельно от любого выхлопного газа, выбрасываемого из соответствующей другой группы цилиндров. В общую секцию после клапанов могут поступать выхлопные газы обеих групп цилиндров. В общую секцию после клапанов также может подаваться выхлопной газ только из одной группы цилиндров или исключительно из другой, с помощью контроллера левого и правого клапана соответственно. Например, правым клапаном можно управлять так, чтобы его клапанный элемент располагался во втором заданном положении, так что выхлопные газы могут течь из его входных потоков практически только во второй выход и соединенную с ним байпасную секцию. Клапан левого тракта может быть расположен в его первом положении для направления выхлопных газов в общую секцию после левого клапана. Как вариант, левый клапан может быть расположен в промежуточном положении для распределения выхлопного газа частично в общую секцию тракта выхлопных газов и частично в байпасную секцию левого тракта выхлопных газов.- 4 043134 of the corresponding group of cylinders, to pass separately from any exhaust gas emitted from the corresponding other group of cylinders. Exhaust gases from both groups of cylinders can enter the common section after the valves. The common section after the valves can also be supplied with exhaust gas from only one group of cylinders or exclusively from another, using the left and right valve controller, respectively. For example, the right valve can be controlled so that its valve element is located in the second predetermined position so that exhaust gases can flow from its inlet streams substantially only to the second outlet and the bypass section connected to it. The valve of the left path can be located in its first position to direct the exhaust gases to the common section after the left valve. Alternatively, the left valve may be located in an intermediate position to distribute the exhaust gas partly to the common exhaust gas path section and partly to the bypass section of the left exhaust gas path.

В дополнительном усовершенствовании каждый из правого выхлопного тракта и левого выхлопного тракта содержит по меньшей мере один байпасный трубопровод, соединенный с соответствующими вторыми выходами соответствующих клапанов. В частности, устройство управления выхлопным газом соединено с по меньшей мере одним выпускным трубопроводом, ведущим к по меньшей мере одному из байпасных трубопроводов. Как вариант, устройство управления выхлопным газом может иметь выхлопные тракты, которые никогда не соединяются повторно ни с одним из левого и/или правого байпасных трубопроводов.In a further improvement, each of the right exhaust path and the left exhaust path includes at least one bypass pipe connected to the respective second outlets of the respective valves. In particular, the exhaust gas control device is connected to at least one exhaust pipeline leading to at least one of the bypass pipelines. Alternatively, the exhaust gas control device may have exhaust paths that are never reconnected to either of the left and/or right bypass lines.

Согласно одному варианту осуществления по меньшей мере один клапан управления потоком газа системы выхлопного газа расположен в тупиковом боковом тракте и соединен своим входом с основным трактом и с каждым из его выходов с помощью по меньшей мере одного соответствующего тупикового акустического элемента. Используемый здесь термин основной тракт означает тракт, который, по меньшей мере, косвенно соединяет двигатель с атмосферой. Это может быть левый омновной тракт, левый байпасный тракт, правый основной тракт, правый байпасный тракт или общий выхлопной тракт. В частности, каждый из тупиковых акустических элементов может выводиться в атмосферу исключительно через омновной трубопровод, реверсируя поток выхлопных газов из тупикового акустического элемента, в частности, через, по меньшей мере, один клапан управления потоком газа, расположенный в тупиковом боковом тракте.According to one embodiment, at least one exhaust gas system gas flow control valve is located in the dead-end side tract and is connected at its inlet to the main duct and to each of its outputs by means of at least one corresponding dead-end acoustic element. As used herein, the term main path means a path that at least indirectly connects the engine to the atmosphere. This can be the left main path, the left bypass path, the right main path, the right bypass path, or the common exhaust path. In particular, each of the dead-end acoustic elements can be discharged into the atmosphere exclusively through the main pipeline, reversing the flow of exhaust gases from the dead-end acoustic element, in particular, through at least one gas flow control valve located in the dead-end side duct.

Дополнительные варианты осуществления, особенности и технические аспекты описаны в зависимых пунктах формулы изобретения. Дополнительные детали предпочтительных вариантов осуществления изобретения показаны на прилагаемых чертежах.Additional embodiments, features and technical aspects are described in the dependent claims. Additional details of preferred embodiments of the invention are shown in the accompanying drawings.

Фиг. 1а - вид спереди клапана управления потоком газа и звуком согласно одному варианту осуществления;Fig. 1a is a front view of a gas flow and sound control valve according to one embodiment;

фиг. 1b - вид в разрезе по линии ВВ клапана с фиг. 1а;fig. 1b is a sectional view along the line BB of the valve of FIG. 1a;

фиг. 1с - вид в разрезе по линии СС клапана с фиг. 1а;fig. 1c is a sectional view along line CC of the valve of FIG. 1a;

фиг. 1d - вид в перспективе в разрезе клапана с фиг. 1а, по линии ВВ;fig. 1d is a sectional perspective view of the valve of FIG. 1a, along the line BB;

фиг. 2 - вид в перспективе клапанного элемента клапана управления потоком газа и звуком с фиг. 1a-1d;fig. 2 is a perspective view of the valve element of the gas flow and sound control valve of FIG. 1a-1d;

фиг. 3a - вид сверху клапана управления потоком газа и звуком согласно одному варианту осуществления;fig. 3a is a plan view of a gas flow and sound control valve according to one embodiment;

фиг. 3b - вид в разрезе клапана с фиг. 3a, по линии ВВ;fig. 3b is a sectional view of the valve of FIG. 3a, along the line BB;

фиг. 3c - вид в разрезе по линии СС клапана с фиг. 3a;fig. 3c is a sectional view along line CC of the valve of FIG. 3a;

фиг. 3d - вид в разрезе по линии DD клапана с фиг. 3a;fig. 3d is a sectional view along line DD of the valve of FIG. 3a;

фиг. 4 - схематическая иллюстрация системы выхлопного газа, включающей клапан управления потоком газа и звуком;fig. 4 is a schematic illustration of an exhaust gas system including a gas flow and sound control valve;

фиг. 5 другой вариант осуществления системы выхлопного газа, включающей два клапана управления потоком газа и звуком;fig. 5 is another embodiment of an exhaust gas system including two gas flow and sound control valves;

фиг. 6 - другой вариант осуществления системы выхлопного газа, включающей клапан управления потоком газа и звуком; и фиг. 7 - схематический вид секции клапана управления потоком газа и звуком, включающей основной тракт, и тупикового бокового тракта, включающего клапан управления потоком газа и звуком.fig. 6 shows another embodiment of an exhaust gas system including a gas flow and sound control valve; and fig. 7 is a schematic view of a gas flow and sound control valve section including the main path and a dead-end side path including the gas flow and sound control valve.

В нижеследующем описании предпочтительных вариантов осуществления изобретения в соответствии с чертежами одинаковые или подобные ссылочные позиции используются для обозначения одинаковых или подобных компонентов.In the following description of the preferred embodiments of the invention in accordance with the drawings, the same or like reference numerals are used to refer to the same or like components.

Клапан управления потоком газа и звуком обычно обозначается ссылочной позицией 1. Для облегчения чтения термин клапан должен использоваться в описании вариантов осуществления, показанных на чертежах, вместо термина клапан управления потоком газа и звуком для обозначения того же самого.The gas flow and sound control valve is usually denoted by reference numeral 1. For ease of reading, the term valve should be used in the description of the embodiments shown in the drawings, instead of the term gas flow and sound control valve to mean the same.

Позиции 100, 200, 300 и 400 обозначают различные секции системы выхлопных газов. Следует понимать, что архитектуры, показанные на разных чертежах, могут быть реализованы индивидуально или в любой комбинации. Например, каждый из двух трактов по потоку перед клапанами, показанными на фиг. 5 и 6, может включать в себя систему выхлопных газов, как показано на фиг. 4 и/или 7. Точно такPositions 100, 200, 300 and 400 represent different sections of the exhaust system. It should be understood that the architectures shown in the various drawings may be implemented individually or in any combination. For example, each of the two downstream paths upstream of the valves shown in FIG. 5 and 6 may include an exhaust system as shown in FIG. 4 and/or 7. Exactly the same

- 5 043134 же каждый из четырех трактов по потоку после клапанов, показанных на фиг. 5 и 6, могут включать в себя одну или обе системы, показанные на фиг. 4 и 7. Кроме того, возможно, что система, показанная на фиг. 4, может включать в одном или обоих трактах по потоку после клапана систему, показанную на фиг. 7. Как вариант или дополнительно, система, показанная на фиг. 7, может быть расположена по потоку перед клапаном варианта осуществления, показанного на фиг. 4, или по потоку после объединительного соединения в варианте осуществления, показанном на фиг. 4.- 5 043134 each of the four paths downstream of the valves shown in FIG. 5 and 6 may include one or both of the systems shown in FIG. 4 and 7. It is also possible that the system shown in FIG. 4 may include, in one or both of the downstream paths of the valve, the system shown in FIG. 7. Alternatively or additionally, the system shown in FIG. 7 may be located upstream of the valve of the embodiment shown in FIG. 4, or downstream of the downcomer in the embodiment shown in FIG. 4.

Эта общая концепция, реализованная в клапане 1 управления потоком выхлопных газов и звуком, как показано на фиг. 1a-1d и 3a-3d, согласно которой выхлопной газ может быть направлен от одного входа к одному выходу или другому выходу указанного клапана, обеспечивая при этом площадь прохождения потока, которая напоминает площадь изогнутой трубы с (почти) постоянным цилиндрическим поперечным сечением. Это подробно описано, в частности, со ссылкой на фиг. 3a-3d ниже. Такая аэродинамически оптимизированная форма, лишенная канавок и карманов, позволяет выхлопным газам течь от входа к первому или второму выходам почти без потери мощности и без ухудшения уровня шума выхлопной системы, что приводит к улучшению качества звука и эффективности двигателя.This general concept implemented in the exhaust flow and sound control valve 1 as shown in FIG. 1a-1d and 3a-3d, according to which the exhaust gas can be directed from one inlet to one outlet or another outlet of said valve, while providing a flow area that resembles that of a bent pipe with a (nearly) constant cylindrical cross section. This is described in detail, in particular with reference to FIG. 3a-3d below. This aerodynamically optimized shape, devoid of grooves and pockets, allows the exhaust gases to flow from the inlet to the first or second outlets with almost no loss of power and without degrading the noise level of the exhaust system, resulting in improved sound quality and engine efficiency.

Клапан 1 управления потоком газа и звуком включает в себя в качестве своих основных компонентов корпус 3 и клапанный элемент 7, расположенный внутри корпуса 3. Корпус 3 может быть выполнен приблизительно имеющим Y-образную форму. Корпус 3 включает в себя вход 5, первый выход 10 и второй выход 20. Клапанный элемент 7 расположен внутри корпуса 3 так, чтобы образовывать первый канал 11, соединяющий вход 5 с первым выходом 10. Как варриант, клапанный элемент 7 может быть расположен внутри корпуса 3 для образования второго канала 21, соединяющего вход 5 со вторым выходом 20 во втором заданном положении. На фиг. 1a-1d показан клапан 1 управления потоком газа и звука с его клапанным элементом 7 в этом заданном втором положении.The gas and sound control valve 1 includes as its main components a housing 3 and a valve member 7 located inside the housing 3. The housing 3 may be approximately Y-shaped. The body 3 includes an inlet 5, a first outlet 10 and a second outlet 20. The valve element 7 is positioned within the body 3 so as to form a first conduit 11 connecting the inlet 5 to the first outlet 10. Alternatively, the valve element 7 may be located within the body 3 to form a second channel 21 connecting the inlet 5 to the second outlet 20 at a second predetermined position. In FIG. 1a-1d show the gas and sound flow control valve 1 with its valve element 7 in this predetermined second position.

Как легко понять, первое заданное положение, в котором клапанный элемент 7 образует канал 11, соединяющий вход 5 с первым выходом 10, будет зеркально-симметричен второму заданному положению, показанному на фиг. 1a-1d, которое не показано подробно.As will be readily understood, the first predetermined position, in which the valve element 7 forms a channel 11 connecting the inlet 5 to the first outlet 10, will be mirror-symmetrical to the second predetermined position shown in FIG. 1a-1d, which is not shown in detail.

В первом заданном положении клапанный элемент 7 закрывает второй канал 21. Во втором заданном положении клапанный элемент 7 закрывает первый канал 11. Должно быть ясно, что клапан может быть спроектирован таким образом, чтобы оставлять небольшой зазор 35 в радиальном направлении между клапанным элементом 7 и корпусом 3, так что клапанный элемент 7 не может герметизировать соответствующий закрытый первый или второй канал 11, 21 герметично.In the first predetermined position, the valve element 7 closes the second port 21. In the second predetermined position, the valve element 7 closes the first port 11. It will be appreciated that the valve may be designed to leave a small gap 35 in the radial direction between the valve element 7 and the housing. 3 so that the valve element 7 cannot seal the corresponding closed first or second passage 11, 21 hermetically.

Клапанный элемент 7, как подробно показано на фиг. 2, может вращаться вокруг оси AV клапана. Клапанный элемент 7 содержит секцию в форме ложки, которую также можно назвать трехмерно изогнутой секцией 71. Трехмерно изогнутая секция 71 клапанного элемента 7 образует внутреннюю поверхность 75, имеющую выпуклую форму относительно оси AV клапана. Трехмерно изогнутая секция 71 клапанного элемента 7 радиально смещена относительно оси AV клапана.The valve element 7, as shown in detail in FIG. 2, can rotate around the axis of the AV valve. The valve member 7 includes a spoon-shaped section, which may also be referred to as a three-dimensionally curved section 71. The three-dimensionally curved section 71 of the valve member 7 defines an inner surface 75 convex about the valve axis AV. The three-dimensionally curved section 71 of the valve element 7 is radially offset from the axis AV of the valve.

По потоку верхний конец секции 71 в форме ложки может определять в целом круглое поперечное сечение, коаксиальное по отношению к оси AV клапана. По потоку нижний конец секции в форме ложки может быть расположен на оси клапана или в непосредственной близости от нее. Такая конструкция клапанного элемента 7 позволяет вращать клапанный элемент 7 вокруг его оси A_V внутри трубчатого корпуса 3 и обеспечивает беспрепятственный поток выхлопных газов в осевом направлении вдоль клапанного элемента 7.Downstream, the upper end of the spoon-shaped section 71 may define a generally circular cross-section coaxial with respect to the axis AV of the valve. Downstream, the lower end of the spoon-shaped section may be located on or in close proximity to the valve shaft. This design of the valve element 7 allows the valve element 7 to rotate about its axis A _V inside the tubular body 3 and provides an unhindered flow of exhaust gases in the axial direction along the valve element 7.

Клапанный элемент 7 расположен в корпусе 3 таким образом, что ось A_V клапана выровнена параллельно (и даже может быть выровнена коаксиально) центральной линии A₅ на входе 5 корпуса 3. Когда вход 5, как показано на чертежах, имеет круглое поперечное сечение, центральная линия A₅ может быть определена путем прохождения через центр круга.The valve element 7 is located in the body 3 in such a way that the axis A _V of the valve is aligned parallel (and can even be aligned coaxially) with the center line A ₅ at the inlet 5 of the body 3. When the inlet 5, as shown in the drawings, has a circular cross section, the central line A ₅ can be determined by passing through the center of the circle.

Как показано на фиг. 1a-1d и 3a-3d, секция 71 в форме ложки клапанного элемента 7 имеет такие размеры, чтобы покрывать большую часть или всю соответствующую второй или первый канал 21 или 11 в заданном первом или втором положении. В направлении по окружности относительно оси AV клапана секция 71 в форме ложки проходит вокруг оси клапана так, что он может полностью закрывать один канал и полностью оставлять другой канал открытым. Протяженность β по окружности секции в форме ложки может составлять приблизительно 180°, например 185° ± 5°. В примере, показанном на чертежах, в котором в корпусе есть два выхода 10 и 20 для образования первого канала 11 или второго канала 21 и в котором центральная линия A₅ входа 5, центральная линия A₁₀ первого выхода 10 и центральная линия A₂₀ второго выпускного отверстия 20 расположены в одной плоскости, секция 71 в форме ложки может быть спроектирована так, чтобы проходить приблизительно на 180° вокруг оси A_V клапана.As shown in FIG. 1a-1d and 3a-3d, the spoon-shaped section 71 of the valve member 7 is sized to cover most or all of the respective second or first channel 21 or 11 at a predetermined first or second position. In the circumferential direction relative to the valve axis AV, the spoon-shaped section 71 extends around the valve axis so that it can completely close one channel and leave the other channel completely open. The extent of β around the circumference of the spoon-shaped section may be approximately 180°, for example 185° ± 5°. In the example shown in the drawings, in which the housing has two outlets 10 and 20 to form the first channel 11 or the second channel 21 and in which the center line A ₅ of the inlet 5, the center line A ₁₀ of the first outlet 10 and the center line A ₂₀ of the second outlet the holes 20 are coplanar, the spoon-shaped section 71 can be designed to extend approximately 180° about the axis A _V of the valve.

Протяженность части 71 в форме ложки клапанного элемента 7 в осевом направлении центральной линии A₅ входа 5 и оси AV клапана должна быть спроектировано таким образом, чтобы выборочно перекрывать один из каналов 11 или 21. В предпочтительном варианте осуществления протяженность секции 71 в форме ложки вдоль осевой протяженности может составлять более 3 см и менее 10 см. Секция 71 в форме ложки или трехмерно изогнутый участок изогнут вокруг оси AV клапана, а также изогнут в осевомThe extent of the spoon-shaped part 71 of the valve element 7 in the axial direction of the center line A ₅ of the inlet 5 and the axis AV of the valve must be designed in such a way as to selectively overlap one of the channels 11 or 21. In a preferred embodiment, the extent of the spoon-shaped section 71 along the axial may be greater than 3 cm and less than 10 cm.

- 6 043134 направлении вдоль оси AV клапана. Секция 71 в форме ложки может иметь частичную форму колокола, в частности форму разделенной в осевом направлении вращающейся параболы, вращающейся гиперболы или другой вращающейся кривой.- 6 043134 direction along the axis of the AV valve. The spoon-shaped section 71 may have a partial bell shape, such as an axially divided rotating parabola, a rotating hyperbola, or other rotating curve.

На чертежах клапан 1 имеет первый выход 10 и второй выход 20, имеющие одинаковую форму и диаметр. Вход 5, показанный на фигурах, имеет тот же размер и форму, что и первый и второй выходы 10 и 20. Первый выход 10 и второй выход 20 могут иметь разный размер и/или форму (подробно не показаны). Вход 5 и выходы 10 и 20 могут иметь разные размеры и/или формы (подробно не показаны). Число выходов может отличаться от двух.In the drawings, the valve 1 has a first outlet 10 and a second outlet 20 having the same shape and diameter. The inlet 5 shown in the figures has the same size and shape as the first and second outlets 10 and 20. The first outlet 10 and the second outlet 20 may have a different size and/or shape (details not shown). Inlet 5 and outlets 10 and 20 may have different sizes and/or shapes (not shown in detail). The number of outputs may differ from two.

Внутренняя поверхность 75 клапанного элемента 7 вдоль его секции 71 в форме ложки определяет путь потока выхлопного газа в виде непрерывно изогнутой трубы. Внутренняя поверхность 75 может иметь переменный или предпочтительно постоянный радиус кривизны. Радиус кривизны R₇ предпочтительно рассчитывается по отношению к корпусу 3 таким образом, чтобы его радиус кривизны R₇ изгибался вокруг центра кривизны, равного или, по крайней мере, приблизительно равного центру кривизны, криволинейная осевая линия которого изгибается от входа 5 к первому выходу 10 или второму выходу 20 дугами (см. фиг. 1b).The inner surface 75 of the valve member 7 along its spoon-shaped section 71 defines an exhaust gas flow path in the form of a continuously curved tube. The inner surface 75 may have a variable or preferably a constant radius of curvature. The radius of curvature R ₇ is preferably calculated with respect to the body 3 so that its radius of curvature R ₇ curves around a center of curvature equal to or at least approximately equal to the center of curvature, the curved centerline of which curves from the inlet 5 to the first outlet 10 or the second exit 20 arcs (see Fig. 1b).

Выходы 10 и 20 определяют осевые линии Аю, A₂₀, которые могут быть определены линиями, проходящими через центры возможно круглого поперечного сечения выходов 10, 20. Осевые линии Аю и A₂₀ расположены с угловым смещением α₂ относительно средней линии А₅ входа. Как показано на чертежах, угловое смещение может составлять 45°. Угловое смещение α1 первого выхода 10 может быть таким же или отличаться от углового смещения средней линии A₂₀ второго выхода 20. Корпус 3 имеет радиус кривизны R₁₀ или R₂₀, проходящий от входа 5 до первого выхода 10 и второго выхода соответственно. В первом заданном положении радиус кривизны R₇ клапана соответствует первому радиусу кривизны R₁₀. Во втором заданном положении радиус R₇ клапана соответствует второму радиусу кривизны R₂₀. Таким образом, как в первом, так и во втором заданных положениях выхлопной газ, текущий от входа 5 к соответствующему первому выходу 10 или второму выходу 20, может направляться по постоянному радиусу кривизны, чтобы избежать завихрений.The exits 10 and 20 define the center lines Ayu, A ₂₀ , which can be defined by lines passing through the centers of the possibly circular cross-section of the exits 10, 20. The center lines Ayu and A ₂₀ are located with an angular displacement α ₂ relative to the center line A ₅ of the entrance. As shown in the drawings, the angular displacement may be 45°. The angular displacement α1 of the first exit 10 may be the same or different from the angular displacement of the center line A ₂₀ of the second exit 20. The body 3 has a radius of curvature R ₁₀ or R ₂₀ extending from the inlet 5 to the first outlet 10 and the second outlet, respectively. In the first predetermined position, the radius of curvature R ₇ of the valve corresponds to the first radius of curvature R ₁₀ . In the second predetermined position, the radius R ₇ of the valve corresponds to the second radius of curvature R ₂₀ . Thus, in both the first and second predetermined positions, the exhaust gas flowing from the inlet 5 to the respective first outlet 10 or second outlet 20 can be guided along a constant radius of curvature to avoid swirling.

Клапан сконструирован таким образом, что в первом и втором заданных положениях поток выхлопных газов напоминает поток изогнутой трубы, имеющей ровно один изгиб и предпочтительно образованной без каких-либо препятствий.The valve is designed in such a way that, in the first and second predetermined positions, the exhaust gas flow resembles that of a bent pipe having exactly one bend and preferably formed without any obstruction.

Выхлопной газ, протекающий через вход 5 от клапанного узла 7 к одному из первого или второго выходов 10 или 20, течет вдоль по существу постоянной площади поперечного сечения потока Q на чертежах, в частности на фиг. 3a-3d. Это постоянное поперечное сечение потока Q является круглым, как показано пунктирными линиями на фиг. с 3b по 3d. Выходящий из двигателя внутреннего сгорания выхлопной газ поступает в корпус 3 и клапан 7 на входе 5 выше по потоку, как показано, например, на фиг. 3b. Затем выхлопной газ направляется за счет изогнутой формы корпуса 3 с помощью клапанного элемента 7, в частности, секции 71 в форме ложки. На фиг. 3c показано поперечное сечение по изогнутой траектории потока выхлопных газов через клапан 1 в центральной части секции 71 в форме ложки. Как видно из фиг. 3c и показано пунктирной линией, в отличие от клапанов предшествующего уровня техники, площадь поперечного сечения, через которую выхлопной газ протекает вдоль клапанного элемента 7, остается по существу круглой и предпочтительно не изменяется ни по размеру, ни по форме относительно площади поперечного сечения на сторонах входа клапана.Exhaust gas flowing through inlet 5 from valve assembly 7 to one of the first or second outlets 10 or 20 flows along a substantially constant flow cross-sectional area Q in the drawings, particularly in FIGS. 3a-3d. This constant flow cross-section Q is circular, as shown by dotted lines in FIG. 3b to 3d. The exhaust gas leaving the internal combustion engine enters the housing 3 and the valve 7 at the upstream inlet 5, as shown, for example, in FIG. 3b. The exhaust gas is then guided by the curved shape of the housing 3 by means of a valve element 7, in particular a spoon-shaped section 71 . In FIG. 3c shows a cross-section along the curved path of the flow of exhaust gases through the valve 1 in the central portion of the spoon-shaped section 71. As can be seen from FIG. 3c and shown in dotted line, unlike prior art valves, the cross-sectional area through which the exhaust gas flows along the valve member 7 remains substantially circular and preferably does not change in size or shape relative to the cross-sectional area on the inlet sides. valve.

Фиг. 3d показывает площадь поперечного сечения, через которую выхлопной газ течет во втором выходе 20, который также является круглым и имеет такую же площадь проходного сечения, что и два предыдущих поперечных сечения. Должно быть ясно, что иллюстрации схематичны и не в одном масштабе.Fig. 3d shows the cross-sectional area through which the exhaust gas flows in the second outlet 20, which is also circular and has the same flow area as the two previous cross-sections. It should be clear that the illustrations are schematic and not to the same scale.

Клапанный элемент может быть установлен с возможностью вращения в корпусе 3 с помощью одного или нескольких подшипников. Один радиальный подшипник 31 клапанного элемента 7 может быть скользящей втулкой 32, и ее конец, расположенный выше по потоку, находится рядом с входом 5. Для зацепления скользящей втулки 32 клапанный элемент 7 может включать в себя кольцевую секцию 73, которая может полностью окружать ось AV клапана по окружности. Клапанный элемент 7 может быть установлен на корпусе 3 с помощью центрального упорного подшипника 37. Осевой подшипник 37 может быть расположен в корпусе 3 между его выходами 10 и 20. Клапанный элемент 7 может включать в себя секцию 77 вала, совмещенную соосно с осью A_V клапана. Секция 77 вала клапана 7 может проходить через центральный подшипник 37 и корпус 3. Секция 77 вала может быть соединена напрямую или через трансмиссию с приводом (более подробно не показана) для поворота клапанного элемента 7 внутри корпуса 3.The valve element can be rotatably mounted in the housing 3 by means of one or more bearings. One radial bearing 31 of the valve element 7 may be a sliding sleeve 32 and its upstream end near the inlet 5. To engage the sliding sleeve 32, the valve element 7 may include an annular section 73 which may completely surround the axis AV circumferential valve. The valve element 7 may be mounted on the housing 3 by means of a central thrust bearing 37. The axial bearing 37 may be located in the housing 3 between its outlets 10 and 20. The valve element 7 may include a shaft section 77 aligned coaxially with the axis A _V of the valve . The shaft section 77 of the valve shaft 7 may extend through the central bearing 37 and the housing 3. The shaft section 77 may be connected directly or through a transmission with an actuator (not shown in more detail) to rotate the valve element 7 within the housing 3.

Клапанный элемент 7 может дополнительно включать клиновидную переходную секцию 76, расположенную между секцией 71 в форме ложки и секцией 77 вала. Такая переходная секция 76 может проходить по окружности вокруг оси AV с образованием зонтичной крышки для секции 77 вала для защиты осевого подшипника 37 от выхлопных газов и/или реализации крышки для защиты выхлопных газов от расположенных поблизости карманов упорного подшипника 37. Переходная секция 76 определяет вы- 7 043134 ступ 78, более широкий, чем секция 77 вала, входящая в зацепление с центральным подшипником 37. Переходная секция расширяется, как показано, например, на фиг. 3b, 3c или 1b, из секци 71 в форме ложки в соответствующий открытый канал 11 или 21. Переходная поверхность 79 переходной секции 76 может быть спроектирована так, чтобы соответствовать поверхности соответствующего открытого канала 11 или 21 для соединения поверхности 15 или 25 канала с внутренней поверхностью 75 секции 71 в форме ложки.The valve element 7 may further include a wedge-shaped transition section 76 located between the spoon-shaped section 71 and the shaft section 77. Such a transition section 76 may extend circumferentially about the axis AV to form an umbrella cover for the shaft section 77 to protect the thrust bearing 37 from exhaust gases and/or to implement a cover to protect the exhaust gases from nearby pockets of the thrust bearing 37. The transition section 76 defines 7 043134 hub 78 wider than the shaft section 77 engaged with the central bearing 37. The transition section widens, as shown, for example, in FIG. 3b, 3c or 1b from the spoon-shaped section 71 into the corresponding open channel 11 or 21. The transition surface 79 of the transition section 76 can be designed to match the surface of the corresponding open channel 11 or 21 to connect the channel surface 15 or 25 to the inner surface. 75 sections 71 in the form of a spoon.

В дополнение к первому заданному положению и второму заданному положению клапанный элемент 7 может быть расположен внутри корпуса 3 для размещения в одном или нескольких промежуточных положениях между первым и вторым заданными положениями. В промежуточном положении клапанный элемент 7 направляет поток выхлопных газов и звук от входа 5 как к первому выходу 10, так и ко второму выходу 20. В промежуточных положениях клапанный элемент может частично закрывать первый канал 11 и/или второй канал 21. Путем частичного открытия каналов 11 и 21 клапанный элемент 7 может позволить выхлопному газу частично проходить через первый канал 11 и частично через второй канал 21. Отношение потока выхлопного газа через первый выход 10 к потоку выхлопного газа через вход 5 зависит от расстояния вращения текущего промежуточного положения относительно первого заданного положения. Например, в первом заданном положении клапанный элемент 7 будет поворачиваться на 0° от первого заданного положения, тем самым оставляя первый канал 11 полностью открытым и направляя 100% выхлопного газа от входа 5 к первому выходу 10. И наоборот, во втором заданном положении клапанный элемент, показанный на чертежах, будет повернут на 180° от первого заданного положения, чтобы полностью закрыть первый канал 11, так что 100% выхлопного газа будет течь от входа 5 ко второму выходу 20, 0% выхлопного газа будет течь от входа 5 к первому выходу 10. Как описано выше, между клапанным элементом 7 и корпусом 3 может быть предусмотрен небольшой зазор 35, который может вызвать небольшие отклонения от 100 или 0% расхода. Эти незначительные отклонения обычно можно рассматривать как незначительные, и в контексте предмета данной патентной заявки термины полностью открытый и полностью закрытый следует понимать как относящиеся к клапану 1, в котором небольшой зазор 35 может присутствовать.In addition to the first predetermined position and the second predetermined position, the valve element 7 may be positioned within the housing 3 for placement in one or more intermediate positions between the first and second predetermined positions. In an intermediate position, the valve element 7 directs the flow of exhaust gases and sound from the inlet 5 to both the first outlet 10 and the second outlet 20. In the intermediate positions, the valve element may partially close the first channel 11 and/or the second channel 21. By partially opening the channels 11 and 21, the valve element 7 may allow the exhaust gas to pass partly through the first passage 11 and partly through the second passage 21. The ratio of the exhaust gas flow through the first outlet 10 to the exhaust gas flow through the inlet 5 depends on the rotational distance of the current intermediate position relative to the first set position. For example, in the first predetermined position, the valve element 7 will rotate 0° from the first predetermined position, thereby leaving the first passage 11 fully open and directing 100% of the exhaust gas from the inlet 5 to the first outlet 10. Conversely, in the second predetermined position, the valve element , shown in the drawings, will be rotated 180° from the first predetermined position to completely close the first channel 11, so that 100% of the exhaust gas will flow from inlet 5 to the second outlet 20, 0% of the exhaust gas will flow from inlet 5 to the first outlet 10. As described above, a small gap 35 may be provided between the valve member 7 and the body 3, which may cause small deviations from 100 or 0% flow. These minor deviations can generally be considered minor, and in the context of the subject matter of this patent application, the terms fully open and fully closed should be understood to refer to a valve 1 in which a small gap 35 may be present.

Было показано, что отношение потока от входа через второй канал 21 ко второму выходу 20 можно оценить как пропорциональное расстоянию вращения клапана 7 от первого заданного положения.It has been shown that the ratio of the flow from the inlet through the second channel 21 to the second outlet 20 can be estimated as proportional to the distance of rotation of the valve 7 from the first predetermined position.

Обращаясь, в частности, к фиг. 1b и 1с, клапанный элемент 7 и, в частности, его кольцевая секция 73 могут быть расположены концентрично или даже коаксиально впускному отверстию 5. Верхний по потоку конец клапанного элемента 7, который может быть реализован посредством кольцевой секции 73, может иметь идентичный внутренний диаметр D₇, соответствующий внутреннему диаметру D₅ входа 5. Это позволяет избежать любого изменения поперечного сечения, через которое протекает выхлопной газ.Referring in particular to FIG. 1b and 1c, the valve element 7, and in particular its annular section 73, can be arranged concentric or even coaxial with the inlet 5. The upstream end of the valve element 7, which can be realized by the annular section 73, can have an identical inner diameter D ₇ corresponding to the inner diameter D ₅ of the inlet 5. This avoids any change in the cross section through which the exhaust gas flows.

Клапанный элемент 7 может состоять из одного интегрального элемента, образующего секцию 71 в форме ложки, а также секцию вала 77 и/или кольцевую секцию 73 для зацепления с расположенным выше по потоку подшипником. Переходная секция 76 и/или выступ 78 также могут быть частью цельного клапанного элемента 7. Цельный клапанный элемент может быть изготовлен в процессе 3D-печати.The valve element 7 may consist of a single integral element forming a spoon-shaped section 71 as well as a shaft section 77 and/or an annular section 73 for engagement with an upstream bearing. The transition section 76 and/or the protrusion 78 may also be part of a one-piece valve element 7. The one-piece valve element may be produced by a 3D printing process.

На фиг. 4 показан первый вариант осуществления системы 100 выхлопного газа, содержащей клапан 1 управления потоком выхлопного газа и звуком. Поток выхлопного газа с из двигателя входит в систему 100 выхлопного газа в верхней по потоку точке ввода. После прохождения через систему 100 выхлопных газов поток с' покидает систему выхлопного газа. По потоку перед и/или после системы 100 выхлопного газа могут быть расположены дополнительные компоненты (более подробно не показаны), например, один или более соединений для разделения или соединения частичных потоков выхлопных газов, например, из группы цилиндров, устройств очистки выхлопного газа, таких как катализаторы, один или более глушителей и т.д. По потоку после системы 100 выхлопного газа, показанной на фиг. 4, предусмотрен по меньшей мере один выход в атмосферу.In FIG. 4 shows a first embodiment of an exhaust gas system 100 comprising an exhaust flow and sound control valve 1. Exhaust gas flow c from the engine enters the exhaust gas system 100 at an upstream entry point. After passing through the exhaust gas system 100, the stream c' leaves the exhaust gas system. Additional components (not shown in more detail) may be located upstream and/or downstream of the exhaust gas system 100, for example, one or more connections for separating or connecting partial exhaust gas streams, for example, from a group of cylinders, exhaust gas treatment devices, such like catalysts, one or more mufflers, etc. Downstream of the exhaust gas system 100 shown in FIG. 4, at least one outlet to the atmosphere is provided.

Внутри системы 100 выхлопного газа входящий поток с выхлопного газа может быть направлен от одного центрального входа в правый выхлопной тракт 13, левый выхлопной тракт 23 или частично через оба правого выхлопного тракта 13 и левого выхлопного тракта 23. Направление входящего потока с выхлопных газов в левый и/или правый выхлопной тракт 13, 23 осуществляется клапаном 1. Клапан 1 может полностью или частично перенаправлять входящий поток с в поток с11 через первый канол 11 клапана 1 в правый выхлопной тракт 13. Клапан 1 может полностью или частично перенаправлять входящий поток с выхлопного газа в поток с₂₁ через левый канал 21 в левый тракт 23 выхлопного газа. Как описано выше, соотношение потоков через первый и/или второй канал 11, 21 и, следовательно, через правый или левый выхлопной тракт 13, 23 можно регулировать путем расположения клапанного элемента 7 внутри корпуса 3 клапана 1. Должно быть ясно, что термины левый и правый используются вместе с иллюстрациями для облегчения понимания. Поскольку клапан 1 и система 100 выхлопного газа могут быть выполнены по существу зеркально-симметричными, то термины левый и правый могут использоваться взаимозаменяемо. Для простоты понимания термины правый и левый следует понимать как взаимозаменяемые с терминами первый и второй, используемыми в формуле изобретения. Должно быть ясно, что первый и второй канал, тракт, отверстие и т.д. относятся к отдельным компонентам одного клапана или системы. Другими словами, использование терминов первый и второй подразуWithin the exhaust gas system 100, the incoming exhaust stream may be directed from one central inlet to the right exhaust path 13, the left exhaust path 23, or partially through both the right exhaust path 13 and the left exhaust path 23. Directing the incoming exhaust stream to the left and / or the right exhaust path 13, 23 is carried out by valve 1. Valve 1 can completely or partially redirect the incoming flow c to flow c11 through the first canal 11 of valve 1 to the right exhaust path 13. Valve 1 can completely or partially redirect the incoming flow from the exhaust gas to flow from ₂₁ through the left channel 21 into the left exhaust path 23. As described above, the ratio of flows through the first and/or second passage 11, 21 and therefore through the right or left exhaust path 13, 23 can be controlled by positioning the valve element 7 inside the body 3 of the valve 1. It should be clear that the terms left and the right one is used in conjunction with illustrations for ease of understanding. Since valve 1 and exhaust gas system 100 can be made substantially mirror-symmetrical, the terms left and right can be used interchangeably. For ease of understanding, the terms right and left should be understood interchangeably with the terms first and second used in the claims. It should be clear that the first and second channel, path, hole, etc. refer to individual components of a single valve or system. In other words, the use of the terms first and second

- 8 043134 мевает присутствие по меньшей мере двух или более компонентов, как описано.- 8 043134 has the presence of at least two or more components as described.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 4, правый выхлопной тракт 13 снабжен акустическим элементом 41. Акустический элемент может быть резонатором, расширительной камерой, резонатором Гельмгольца, глушителем, глушителем поглощения и т.п. Как правило, под акустическим элементом 41, 43, 45 или 47 следует понимать любой компонент системы выхлопного газа, предназначенный для модификации, в частности усиления и/или ослабления звука, излучаемого двигателем внутреннего сгорания. Акустический элемент может быть спроектирован так, чтобы изменять акустическое излучение в первом частотном диапазоне иначе, чем звуковое излучение в другом, втором частотном диапазоне. Например, акустический элемент может быть разработан для усиления излучения звука в первой полосе частот и ослабления излучения звука во второй полосе частот.In the embodiment shown in FIG. 4, the right exhaust path 13 is provided with an acoustic element 41. The acoustic element may be a resonator, an expansion chamber, a Helmholtz resonator, a silencer, an absorption silencer, or the like. As a general rule, acoustic element 41, 43, 45 or 47 is to be understood as any component of the exhaust gas system intended to be modified, in particular to amplify and/or attenuate the sound emitted by an internal combustion engine. The acoustic element can be designed to change the acoustic emission in the first frequency range differently than the sound emission in the other, second frequency range. For example, the acoustic element may be designed to amplify sound emission in the first frequency band and attenuate sound emission in the second frequency band.

В варианте осуществления выхлопной системы 100, показанном на фиг. 4, левый выхлопной тракт 23 состоит из трубы, которая не имеет акустического элемента. Должно быть ясно, что второй или левый выхлопной тракт 23 в альтернативном варианте также может быть снабжен акустическим элементом (не показан).In the embodiment of exhaust system 100 shown in FIG. 4, the left exhaust path 23 consists of a pipe that does not have an acoustic element. It should be clear that the second or left exhaust path 23 may alternatively also be provided with an acoustic element (not shown).

После клапана 1, который разделяет входящий поток с на первый поток с₁₁ через первый канал 13 и на второй поток с₂₁ через второй канал 23, расположено объединительное соединение 50, где первый поток с11 и второй поток с₂₁ воссоединяется с объединенным потоком с' в выходном тракте 51 выхлопной системы. В выходном тракте 51 выхлопной системы может быть расположен дополнительный общий акустический элемент (подробно не показан). Левый и правый тракты 13, 23 в сочетании с объединительным соединением 50 могут быть спроектированы так, чтобы формировать акустический элемент, путем проектирования трубы первого тракта 13, отличающейся по длине от трубы второго тракта 23 между клапаном 1 и соединением 50. Разница в длине первого тракта 13 и второго тракта 23 может быть спроектирована в соответствии с заданными частотами излучения звука от двигателя внутреннего сгорания, чтобы добиться отрицательных и/или положительных эффектов интерференции для изменения звука. Если первый и второй тракты 13 и 23 вместе с соединением 50 предназначены для образования акустического элемента, отдельные тракты 13 и 23 могут иметь или не иметь дополнительные акустические элементы.Downstream of valve 1, which separates the incoming flow c into the first flow from ₁₁ through the first channel 13 and the second flow from ₂₁ through the second channel 23, there is a union connection 50, where the first flow c11 and the second flow from ₂₁ are reunited with the combined flow c' in outlet path 51 of the exhaust system. An additional common acoustic element (not shown in detail) can be located in the exhaust path 51 of the exhaust system. The left and right paths 13, 23, in combination with the union connection 50, can be designed to form an acoustic element by designing the first path pipe 13 to be different in length from the second path pipe 23 between the valve 1 and the connection 50. The difference in the length of the first path 13 and the second path 23 can be designed in accordance with the given frequencies of sound emission from the internal combustion engine in order to achieve negative and/or positive interference effects to change the sound. If the first and second paths 13 and 23 together with the connection 50 are intended to form an acoustic element, the individual paths 13 and 23 may or may not have additional acoustic elements.

Система 200 выхлопного газа, показанная на фиг. 5, принимает два разных входящих потока а, b. Предпочтительно, первый поток а выхлопного газа исходит исключительно из первой группы цилиндров, а второй поток b исходит исключительно из второй группы цилиндров двигателя внутреннего сгорания. В этой связи делается ссылка на заявку на патент заявителя ЕР 3141720 А1, в частности, на абзацы [0002], [0007], [0008], [0026], [0043], [0044] и [0108], которые полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки. Выхлопная система 200 содержит первый клапан 1а управления потоком выхлопного газа и звуком для первого входящего потока а и второй клапан 1b для второго потока b. Каждый из клапанов 1а и 1b имеет соответствующий второй выход 20, ведущий к соответствующему байпасному трубопроводу 23а, 23b для выпуска потока a₂₁, b₂₁, возможно, через компонент обработки выхлопного газа или акустический элемент (более подробно не показан) в атмосферу, со смешиванием или предпочтительно без смешивания байпасного выхлопного потока a₂₁, b₂₃ с выхлопным газом из соответствующего входящего другого потока b или а.The exhaust gas system 200 shown in FIG. 5 receives two different incoming streams a, b. Preferably, the first exhaust gas flow a originates exclusively from the first cylinder group and the second exhaust gas flow b exclusively from the second cylinder group of the internal combustion engine. In this regard, reference is made to the applicant's patent application EP 3141720 A1, in particular to paragraphs [0002], [0007], [0008], [0026], [0043], [0044] and [0108], which are included in their entirety to this application by reference. The exhaust system 200 includes a first exhaust flow and sound control valve 1a for the first inlet flow a and a second valve 1b for the second flow b. Each of the valves 1a and 1b has a respective second outlet 20 leading to a respective bypass conduit 23a, 23b to discharge flow a ₂₁ , b ₂₁ , possibly through an exhaust gas treatment component or an acoustic element (not shown in more detail) to the atmosphere, with mixing or preferably without mixing the bypass exhaust stream a ₂₁ , b ₂₃ with the exhaust gas from the corresponding incoming other stream b or a.

Каждый из первого и второго клапана 1a, 1b имеет соответствующий первый выход 10, соединенный с соответствующим первым трактом 13а, 13b, причем оба тракта 13а, 13b ведут к единственному общему акустическому элементу 43. В общем акустическом элементе 43 акустическая эмиссия, распространяющаяся с обоими входящими потоками a и b, может быть изменена. Общий акустический элемент 43 может быть выбран из группы акустических элементов, описанных выше. Кроме того, общий акустический элемент 43 может быть реализован как обычное устройство для очистки и/или глушения выхлопных газов, как описано в ЕР 3118429 А1, которая полностью включена посредством ссылки, при этом должно быть ясно, что клапан в соответствии с настоящим изобретением будет использован по потоку перед обычным устройством очистки и/или глушения выхлопных газов вместо отключающих устройств (ссылочные позиции 43, 45 в ЕР 3118429 А1).Each of the first and second valves 1a, 1b has a respective first outlet 10 connected to a respective first path 13a, 13b, with both paths 13a, 13b leading to a single common acoustic element 43. In the common acoustic element 43, acoustic emission propagating with both incoming streams a and b can be changed. The overall acoustic element 43 may be selected from the group of acoustic elements described above. In addition, the common acoustic element 43 can be implemented as a conventional device for cleaning and/or damping exhaust gases, as described in EP 3118429 A1, which is fully incorporated by reference, it should be clear that the valve in accordance with the present invention will be used downstream of a conventional exhaust gas cleaning and/or silencing device instead of shutdown devices (references 43, 45 in EP 3118429 A1).

Общий акустический элемент 43 имеет один или более выходных каналов 44а, 44b для направления одного или более возможно смешанных потоков ab, ba выхлопного газа прямо или опосредовано в атмосферу.The common acoustic element 43 has one or more outlet channels 44a, 44b for directing one or more possibly mixed exhaust gas streams ab, ba directly or indirectly into the atmosphere.

В варианте осуществления системы 200 выхлопного газа, показанном на фиг. 5, первым и вторым клапанами 1a, 1b можно управлять одинаково, исключительно по-разному или независимо. Направление и/или разделение входящего потока a, b выхлопного газа на первый поток a11, b11 и/или второй поток a₂₁, b21 соответственно. Каждым клапаном 1a, 1b можно управлять, располагая клапанный элемент 7 внутри корпуса 3 клапана, как описано выше. Только один клапан 1а или 1b или оба клапана 1а и 1b могут быть предназначены для направления выхлопного газа исключительно через соответствующий второй канал 21 в байпасный трубопровод 23а, 23b. Можно управлять только одним клапаном 1а или 1b или обоими клапанами 1а и 1b для направления входящего выхлопного газа а и/или b исключительно через их соответствующие первые каналы 11 к общему акустическому элементу 43. Можно управлять только одним клапаном 1а или 1b или обоими клапанами 1а и 1b для направления поступающего выхлопного газа аIn the embodiment of exhaust gas system 200 shown in FIG. 5, the first and second valves 1a, 1b can be controlled in the same way, exclusively differently or independently. Direction and/or division of the incoming exhaust gas stream a, b into a first stream a11, b11 and/or a second stream a ₂₁ , b21, respectively. Each valve 1a, 1b can be controlled by positioning the valve element 7 inside the valve body 3 as described above. Only one valve 1a or 1b or both valves 1a and 1b can be designed to direct the exhaust gas exclusively through the corresponding second channel 21 to the bypass pipe 23a, 23b. It is possible to control only one valve 1a or 1b or both valves 1a and 1b to direct the incoming exhaust gas a and/or b exclusively through their respective first channels 11 to the common acoustic element 43. It is possible to control only one valve 1a or 1b or both valves 1a and 1b for directing the incoming exhaust gas a

- 9 043134 и/или b так, чтобы он разделялся на соответствующий первый поток a₁₁ и/или Ь₁₁ и на соответствующий второй поток a₂₁ и/или Ь₂₁. Соответствующие первый и второй клапаны 1а и 1Ь могут управляться в зависимости от настройки двигателя, настройки производительности и/или заданной настройки выхода звука для направления выхлопных газов из двигателя внутреннего сгорания через систему выхлопных газов для желаемого изменения акустической эмиссии, производительности двигателя и/или эффективность очистки.- 9 043134 and/or b so that it is divided into a respective first stream a ₁₁ and/or b ₁₁ and a respective second stream a ₂₁ and/or b ₂₁ . The respective first and second valves 1a and 1b can be controlled depending on the engine setting, performance setting and/or predetermined sound output setting to direct exhaust gases from the internal combustion engine through the exhaust gas system for a desired change in acoustic emission, engine performance and/or cleaning efficiency. .

Еще один вариант осуществления выхлопной системы 300 показан на фиг. 6. Выхлопная система 300 на фиг. 6 отличается от выхлопной системы 200, показанной на фиг. 5, тем, что выходные каналы 44а и 44Ь выполнены с возможностью направления выхлопного газа из общего акустического элемента 43 для соединения с выхлопным газом, протекающим через байпасные тракты 23а и 23Ь. Правый байпасный трубопровод 23 выхлопных газов и правый выходной канал 44а соединены в соединении 50а, где поток a₂₁ выхлопного газа может быть соединен с потоком выхлопного газа, выходящим из общего акустического элемента 43, для реализации смешанного выходного потока ab'. Конструкция с левой частью тракта может быть по существу зеркально-симметричной, так что поток Ь₂₁ во второй байпасный трубопровод 23 соединяется с потоком выхлопных газов, выходящим из общего акустического элемента 43 через левый выпускной канал 44Ь в левом соединении 50Ь, чтобы реализовать другой смешанный поток выхлопных газов ba'.Another embodiment of the exhaust system 300 is shown in FIG. 6. Exhaust system 300 in FIG. 6 is different from the exhaust system 200 shown in FIG. 5 in that the outlet passages 44a and 44b are configured to direct the exhaust gas from the common acoustic element 43 to be connected to the exhaust gas flowing through the bypass paths 23a and 23b. The right exhaust gas bypass pipe 23 and the right exhaust port 44a are connected in connection 50a, where the exhaust gas stream a ₂₁ can be connected to the exhaust gas stream exiting the common acoustic element 43 to realize a mixed exhaust stream ab'. The left path design can be substantially mirror symmetrical so that the flow b ₂₁ into the second bypass pipe 23 is connected to the exhaust gas flow exiting the common acoustic element 43 through the left exhaust port 44b in the left connection 50b to realize another mixed flow exhaust ba'.

Если используется соединение 50, 50а, 50b, как описано в отношении вариантов осуществления выхлопных систем 100 или 300 на фиг. 4 или фиг. 6, акустические модификации могут быть достигнуты, даже если один из трубопроводов по потоку перед соединениями 50, 50а или 50b не снабжается входящим потоком при использовании его в качестве эхо-камеры или резонансной камеры.If connection 50, 50a, 50b is used, as described with respect to embodiments of exhaust systems 100 or 300 in FIG. 4 or FIG. 6, acoustic modifications can be achieved even if one of the downstream conduits upstream of connections 50, 50a or 50b is not supplied with incoming flow when used as an echo chamber or resonant chamber.

На фиг. 7 показан другой вариант системы 400 выхлопного газа. Система 400 выхлопного газа может быть подузлом внутри более крупной системы выхлопного газа, например системы 100, 200 или 300 выхлопного газа, как описано выше. Система 400 выхлопных газов содержит основной трубопровод 55, принимающий поток d выхлопного газа прямо или опосредованно от двигателя. Основной трубопровод 55 выпускает поток выхлопных газов d' прямо или опосредовано в атмосферу. Под основным трубопроводом 55 можно понимать правый или левый выхлопной тракт 13, 13а, 13b, 23, 23а и/или 23b, как описано выше. Как вариант или дополнительно, основной трубопровод 55 может пониматься как трубопровод по потоку перед клапаном 1, 1а и/или 1b, и/или байпасным трубопроводом 23а и/или 23b, и/или выходным каналом 44а и/или 44b, и/или общая выходным трубопроводом 54, 54а и/или 54b.In FIG. 7 shows another embodiment of the exhaust gas system 400. Exhaust gas system 400 may be a sub-assembly within a larger exhaust gas system, such as exhaust gas system 100, 200, or 300, as described above. The exhaust gas system 400 includes a main conduit 55 receiving exhaust gas flow d directly or indirectly from the engine. The main conduit 55 discharges the exhaust gas stream d' directly or indirectly into the atmosphere. Under the main pipeline 55 can be understood as the right or left exhaust path 13, 13a, 13b, 23, 23a and/or 23b, as described above. Alternatively or additionally, main conduit 55 can be understood as a conduit upstream of valve 1, 1a and/or 1b and/or bypass conduit 23a and/or 23b and/or outlet conduit 44a and/or 44b and/or a common outlet conduit 54, 54a and/or 54b.

В системе 400 выхлопного газа, показанной на фиг. 7, тупиковый боковой тракт 5' соединен с основным трактом 55. Выхлопной газ, который входит в тупиковый боковой тракт 5' из основного тракта 55, не может выходить в атмосферу непосредственно из тупикового бокового тракта 5', но должен повторно поступать в основной тракт 55, прежде чем сможет прямо или опосредованно выйти в атмосферу. В системе 400 выхлопного газа клапан 1 управления потоком выхлопного газа и звуком расположен внутри тупикового бокового тракта 5'. Каждый из выходов 10, 20 клапана 1 соединен с одним соответствующим тупиковым акустическим элементом 45, 47. Тупиковые акустические элементы 45, 47 могут быть выбраны из группы тупиковых акустических элементов, как описано выше. Предпочтительно первый тупиковый акустический элемент 45 и второй тупиковый акустический элемент 47 реализуют различные акустические модификации. Например, первый тупиковый акустический элемент 45 может быть спроектирован так, чтобы усиливать излучение звука, тогда как второй тупиковый акустический элемент 47 может быть спроектирован так, чтобы ослаблять эмиссию звука. Как вариант или дополнительно, первый тупиковый акустический элемент 45 может быть спроектирован так, чтобы усиливать звуковое излучение первой полосы частот, тогда как второй тупиковый акустический элемент 47 предназначен для усиления звуковой эмиссии до второй полосы частот. Любой выхлопной газ, попавший в один из тупиковых акустических элементов 45, 47, может выходить в атмосферу исключительно через основной трубопровод 55, предпочтительно, путем реверсирования потока выхлопных газов из соответствующего тупиковый акустического элемента 45, 47 через вышеупомянутый клапан 1. Клапан 1 может управляться для разделения потока выхлопного газа. Клапан 1 может управляться для разделения потока выхлопных газов, поступающего из тупикового бокового тракта 5', на первый поток d₁₁ и на второй поток d₂₁. Управление и возможные настройки клапана 1 соответствуют описанным выше.In the exhaust gas system 400 shown in FIG. 7, the stub side path 5' is connected to the main path 55. The exhaust gas that enters the stub side path 5' from the main path 55 cannot be vented directly from the stub side path 5' but must be re-entered into the main path 55 before it can escape directly or indirectly into the atmosphere. In the exhaust gas system 400, the exhaust gas flow and sound control valve 1 is located inside the stub side path 5'. Each of the outlets 10, 20 of the valve 1 is connected to one respective stub acoustic element 45, 47. The stub acoustic elements 45, 47 may be selected from the group of stub acoustic elements as described above. Preferably, the first stub acoustic element 45 and the second stub acoustic element 47 implement various acoustic modifications. For example, the first stub acoustic element 45 may be designed to enhance sound emission, while the second stub acoustic element 47 may be designed to reduce sound emission. Alternatively or additionally, the first stub acoustic element 45 may be designed to amplify the sound emission of the first frequency band, while the second stub acoustic element 47 is designed to amplify the sound emission to the second frequency band. Any exhaust gas that enters one of the stub acoustic elements 45, 47 can only be vented to the atmosphere through the main pipeline 55, preferably by reversing the flow of exhaust gases from the corresponding stub acoustic element 45, 47 through the aforementioned valve 1. Valve 1 can be controlled to separation of the exhaust gas flow. The valve 1 can be controlled to separate the flow of exhaust gases coming from the dead end side path 5' into the first flow d ₁₁ and the second flow d ₂₁ . The control and possible settings of valve 1 are as described above.

Признаки, раскрытые в приведенном выше описании, чертежах и формуле изобретения, могут иметь значение для реализации изобретения в его различных вариантах по отдельности, а также в любой их комбинации.The features disclosed in the above description, drawings and claims may be relevant to the implementation of the invention in its various variants individually, as well as in any combination thereof.

Claims

1. Valve (1) for controlling the flow of gas and sound for the exhaust system of an internal combustion engine, containing a housing (3) having a Y-shape and including an inlet (5), a first outlet (10) and a second outlet (20), and a valve element (7) located inside the body (3) to form the first channel (11) connecting the inlet (5) with the first outlet (10), and the second channel (21) from the inlet (5) to the second outlet (20) , while the valve element (7) is made with the possibility of moving

- 10 043134 relationship relative to the body (3) between the first given position, in which the valve element (7) closes the second channel (21), and the second given position, in which the valve element (7) closes the first channel (11), and the valve element (7) contains a spoon-shaped section (71) for directing the exhaust gas from the inlet (5) through the first channel (11) and/or the second channel (21), and the spoon-shaped section (71) defines the inner surface (75), which in the first or second predetermined position merges with the inner surface (15, 25) of the channel of the corresponding open channel (11, 21) to define the boundary of the exhaust gas flow path resembling the path of a curved pipe, while the valve element (7) is made rotating around the axis ( AV) of a valve aligned parallel to the center line (A ₅ ) of the inlet (5), characterized in that the valve element (7) is rotatably mounted on the body (3) by means of a central bearing (37) located in the body (3) between the first outlet (10) and the second outlet (20), while the valve element (7) includes a shaft section (77) aligned coaxially with the axis (AV) of the valve and passing through the central bearing (37) and the housing (3), moreover, the valve element (7) includes a wedge-shaped transition section (76) located between the spoon-shaped section (71) and the shaft section (77), while the transition section (76) passes in the first or second predetermined position radially from downstream of the upper end of the spoon-shaped section (71) into the corresponding open channel (11, 21) and has a transition surface (79) corresponding in shape to the shape of the open channel (11, 21) and a connecting surface (15, 25) of the channel (11, 21 ) to the inner surface (75).

2. The gas flow and sound control valve according to claim 1, characterized in that the spoon-shaped section (71) is sized such that it closes the second channel (21) in a given first position and closes the first channel (11) in a given second position.

3. The gas flow and sound control valve according to claim 2, characterized in that the spoon-shaped section (71) extends circumferentially around the axis (AV) of the valve by at least 170° and by a maximum of 220° along the axial extension along the axis (AV) valves more than 3 cm.

4. The gas flow and sound control valve according to claim 2 or 3, characterized in that the inner surface (75) of the spoon-shaped section (71) defines a curved tubular flow path for the exhaust gas, defining a radius (R ₇ ) of curvature, while the spoon-shaped section (71) is shaped so that it defines an approximately constant cross-section of the flow path at the first and second predetermined positions.

5. The gas flow and sound control valve according to claim 4, characterized in that the center lines (A ₁₀ , A ₂₀ ) of the outlets (10, 20) are located with an angular displacement between 10 and 120 ° relative to the center line (A ₅ ) of the inlet ( 5) or the axis (A _V ) of the valve, while the body (3) defines the first radius of curvature (R ₁₀ ) from the inlet (5) to the first outlet (10) and the second radius of curvature (R ₂₀ ) from the inlet (5) to the second exit (20), and in the first or second predetermined position, the radius of curvature (R ₇ ) of the valve element (7) corresponds to the corresponding first or second radius of curvature (R ₁₀ , R ₂₀ ).

6. Gas flow and sound control valve according to one of claims 2 to 5, characterized in that the inner surface (75) in the first or second predetermined position merges with the inner surface (15, 25) of the channel of the corresponding open first or second channel (11 , 21) to define the boundary of an exhaust gas flow path resembling a bent pipe path, containing only one bend and/or formed without obstruction within the corresponding open first or second channel (11, 21).

7. The gas flow and sound control valve according to claim 6, characterized in that the path of the exhaust gas flowing from the inlet (5) through the valve element (7) to the first or second outlet (10, 20) through the corresponding channel (11, 21 ) defines a substantially constant cross-sectional area, with optionally upstream of the inlet (5) an inlet funnel to direct the path from another cross-section, such as an elliptical cross-section, to the inlet's cross-sectional area.

8. The valve for controlling the flow of gas and sound according to claim 6 or 7, characterized in that in the radial direction relative to the axis (A _V ) of the valve between the radially outer surface (74) of the section (71) in the form of a spoon and the body (3) a gap is formed (35) at least partially along the axial extension of the spoon-shaped section (71).

9. The gas and sound control valve (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the valve element (7) is rotatably mounted in the housing (3) by means of an upstream bearing such as a sliding sleeve (32) , at the inlet (5), wherein the valve element (7) includes an annular section (73) coaxially surrounding the axis (AV) of the valve and engaging with the upstream bearing.

10. Gas flow and sound control valve (1) according to any of the preceding claims, characterized in that the transition section (76) defines a protrusion (78) wider than the shaft section (77) and engaging with the central bearing (37) .

11. The valve (1) for controlling the flow of gas and sound according to any of the preceding paragraphs, characterized in that it contains an actuator (8) for controlling the valve element (7), while the actuator

- 11 043134 (8) is configured to place the valve element (7) in at least one intermediate position between the first and second predetermined positions, such that the valve element (7) is located to direct the flow of exhaust gases and sound from the inlet (5) to the first outlet (10) and the second outlet (20) with partial closure of the first channel (11) and the second channel (21).

12. The gas flow and sound control valve (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the upstream end of the valve element (7) and the inlet (5) are concentric, aligned and/or have the same internal diameters (D ₅ , D ₇ ), corresponding to each other.

13. The system (100, 200, 300, 400) of the exhaust gases of an internal combustion engine, characterized in that it contains at least one valve (1, 1a, 1b) for controlling the flow of gas and sound according to any of the preceding paragraphs, located in the distribution connection between the engine and at least one acoustic element (41, 43, 45, 47), wherein the first path (13, 13a, 13b) is connected to the first output (10) and the second path (23, 13b) is connected to the second output (20). 23a, 23b), while each path (13, 13a, 13b, 23, 23a, 23b) contains at least one acoustic element (41, 43, 45, 47), such as a resonator, an expansion chamber, a Helmholtz resonator, muffler or absorption type muffler.

14. The exhaust gas system (100, 200, 300) according to claim 13, characterized in that it further comprises at least one connection (50, 50a, 50b) downstream of the distribution connection, where the first and second paths ( 13, 13a, 13b, 23, 23a, 23b).

15. Exhaust gas system (200, 300) according to claim 13 or 14, characterized in that it comprises a right exhaust path (5a) for exhaust gas from the first group of engine cylinders and a left exhaust path (5b) for exhaust gas from the second group engine cylinders, wherein each of the right and left paths (5a, 5b) contains at least one gas flow and sound control valve (1a, 1b), while the exhaust gas system additionally contains at least one common control device (43) exhaust gas, such as an exhaust gas cleaning and/or silencing device connected to the first outlets (10) of the corresponding valve (1) of the left and right exhaust paths (5a, 5b), so that the exhaust gas coming from the right and left exhaust paths ( 5a, 5b) is combined in said common exhaust gas control device (43).

16. Exhaust gas system (200, 300) according to claim 15, characterized in that each of the right exhaust path (5a) and the left exhaust path (5b) contains at least one bypass pipeline (23a, 23b) connected to respective second outlets (20) of the corresponding valve (1a, 1b), wherein the exhaust gas control device (43) is connected to at least one exhaust pipeline (44a, 44b) leading to at least one of the bypass pipelines.

17. Exhaust gas system (400) according to any one of claims 13-16, characterized in that at least one gas and sound control valve (1) is located in a dead-end side tract (5') and is connected with its inlet to the main tract (55) and each of its outputs (10, 20) to at least one corresponding dead-end acoustic element (45, 47).