用于车辆的排气装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种排气装置，包括：壳体，壳体内有间隔开的第一和第二腔体，壳体上设有与第一腔体连通的第一进气口和第一出气口、与第二腔体连通的第二进气口和第二出气口；压力平衡球，压力平衡球内有间隔开的第三和第四腔体，其一部分位于第一腔体内且设有第三进气口和第三出气口，第三进气口和第三出气口分别连通第三腔体，第三进气口连通第一进气口且第三出气口连通第一出气口，其另一部分位于第二腔体内且设有第四进气口和第四出气口，第四进气口和第四出气口分别连通第四腔体，第四进气口连通第二进气口且第四出气口连通第二出气口；支架，其支承压力平衡球。本发明的排气装置能够有效降低发动机排气的压力脉冲和排气速度，实现排气减震。
【专利说明】
用于车辆的排气装置
技术领域
[0001]本发明涉及汽车技术领域，尤其是涉及一种用于车辆的排气装置。
【背景技术】
[0002]现有发动机多为四冲程发动机，其四冲程即为吸气行程、压缩行程、做功冲程和排气行程，在排气行程时，排气门打开从而将燃烧室内燃烧后的废气排出。由于每个气缸在一个运行周期内，只有一个冲程在排气，而在其它三个冲程过程中排气门基本是紧闭的，由此每个气缸都是周期性排气，这种周期性排气会引发排气脉冲，由于排气在整个周期并非是均匀的，因此排气震动和排气噪声很大，影响了整车的舒适性。
【发明内容】
[0003]本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于车辆的排气装置，该排气装置在一定程度上降低发动机排气脉冲，降低排气速度和震动。
[0004]根据本发明实施例的用于车辆的排气装置，包括:壳体，所述壳体内形成有彼此间隔开的第一腔体和第二腔体，所述壳体上开设有与所述第一腔体连通的第一进气口和第一出气口以及与所述第二腔体连通的第二进气口和第二出气口；以及压力平衡球，所述压力平衡球内形成有彼此间隔开的第三腔体和第四腔体，所述压力平衡球的一部分位于所述第一腔体内且所述一部分上开设有第三进气口和第三出气口，所述第三进气口和所述第三出气口分别连通所述第三腔体，所述第三进气口连通所述第一进气口且所述第三出气口连通所述第一出气口，所述压力平衡球的另一部分位于所述第二腔体内且所述另一部分上开设有第四进气口和第四出气口，所述第四进气口和所述第四出气口分别连通所述第四腔体，所述第四进气口连通所述第二进气口且所述第四出气口连通所述第二出气口；支架，所述支架设置在所述壳体内且用于支承所述压力平衡球，所述压力平衡球可随从所述第三进气口和所述第四进气口进入到所述压力平衡球内部的气流而在所述支架上滚动。
[0005]从而，根据本发明实施例的用于车辆的排气装置，能够有效降低发动机排气的压力脉冲和排气速度，实现排气减震。
[0006]此外，根据本发明实施例的用于车辆的排气装置还可以具有如下附加技术特征:
[0007]根据本发明的一些实施例，所述壳体内设置有中间隔壁，所述中间隔壁将所述壳体内部隔离成所述第一腔体和所述第二腔体。
[0008]根据本发明的一些实施例，所述支架具有内凹的球形支承面，所述压力平衡球支承在所述球形支承面上。
[0009]根据本发明的一些实施例，所述中间隔壁上设置有避让孔，所述支架设置在所述避让孔的底部，所述压力平衡球配合在所述避让孔处。
[0010]根据本发明的一些实施例，所述压力平衡球内设置有弹性隔片，所述弹性隔片将所述压力平衡球内部隔离成所述第三腔体和第四腔体。
[0011]根据本发明的一些实施例，所述弹性隔片设置成在所述压力平衡球滚动时相对所述壳体的位置保持不变。
[0012]根据本发明的一些实施例，所述弹性隔片上设置有压力平衡球转动角度限位装置。
[0013]根据本发明的一些实施例，所述压力平衡球与所述壳体的两个彼此相对的第一侧壁和第二侧壁相贴合，所述第一进气口和所述第二进气口位于第三侧壁上，所述第一出气口和所述第二出气口位于所述第四侧壁上，所述第三侧壁和所述第四侧壁彼此相对且每一个均与所述第一侧壁和第二侧壁相邻接。
[0014]根据本发明的一些实施例，排气装置还包括:涡轮排，所述涡轮排分别设置在所述第一腔体和所述第二腔体内且位于所述第一进气口与所述第三进气口以及所述第二进气口与所述第四进气口之间。
[0015]根据本发明的一些实施例，所述涡轮排包括:框架、共用转轴和多个涡轮，所述框架设置在所述壳体内，所述共用转轴设置在所述框架上，所述多个涡轮同轴地设置在所述共用转轴上且沿所述共用转轴的轴向彼此间隔开。
【附图说明】
[0016]图1是根据本发明实施例的排气装置应用到排气系统的示意图；
[0017]图2是根据本发明实施例的排气装置的示意图；
[0018]图3是涡轮排的示意图。
[0019]附图标记:
[0020]排气装置100;
[0021]第一腔体I，第一上腔体11，第一下腔体12;第二腔体2，第二上腔体21，第二下腔体22;第三腔体3;第四腔体4;压力平衡球5，弹性隔片51，支架52;涡轮排6，涡轮61，共用转轴62，框架63;
[0022]第一进气口 10 Ia，第二进气口 102a，第三进气口 103a，第四进气口 104b;第一出气口 101b，第二出气口 102b，第三出气口 103b，第四出气口 104b;
[0023]壳体200，第一侧壁201，第二侧壁202，第三侧壁203，第四侧壁204 ；
[0024]排气歧管301、302、303、304，共用排气歧管305、306;
[0025]排气尾管402，催化器402。
【具体实施方式】
[0026]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0027]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0028]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0029]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0030]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0031]下面结合附图详细描述根据本发明实施例的排气装置100，该排气装置100可以应用在车辆的排气系统中，并可连接在排气歧管301、302、303、304的下游侧。
[0032]根据本发明实施例的用于车辆的排气装置100可以包括壳体200、压力平衡球5和支架52。
[0033]参照图2所示，壳体200内形成有彼此间隔开的第一腔体I和第二腔体2，第一腔体I和第二腔体2为彼此独立的腔体结构，并且气密地间隔开。如图2所示，壳体200上开设有与第一腔体I连通的第一进气口 1la和第一出气口 101b。壳体200上还开设有与第二腔体2连通的第二进气口 102a和第二出气口 102b，其中第一进气口 1la和第二进气口 102a可以连接排气歧管，第一出气口 1lb和第二出气口 102b可以连接排气尾管401，排气尾管401上可以设置有催化器402。
[0034]作为一种可选的实施方式，以四气缸发动机为例，该四气缸发动机的点火顺序可以是1243或者1342，且第一气缸和第四气缸的排气歧管301、304的末端可以合并为一个总的共用排气歧管305，第二气缸和第四气缸的排气歧管302、303的末端可以合并为另一个总的共用排气歧管306，该两个共用排气歧管305、306可以分别连接第一进气口 1la和第二进气口 102a。
[0035]参考图2，压力平衡球5内形成有彼此间隔开的第三腔体3和第四腔体4，第三腔体3和第四腔体4也是相对独立的腔体结构，并且气密地间隔开。
[0036]压力平衡球5的一部分(例如，左半部分)位于第一腔体I内且该一部分上开设有第三进气口 103a和第三出气口 103b，第三进气口 103a和第三出气口 103b分别连通第三腔体3，并且第三进气口 103a还连通第一进气口 101a，第三出气口 103b还连通第一出气口 101b。
[0037]这样，从第一进气口1la进入到第一腔体I内的排气，会通过第三进气口 103a进入到第三腔体3内部，再从第三出气口 103b排出，排出的废气最后从第一出气口 1 Ib排出壳体200。
[0038]压力平衡球5的另一部分(例如，右半部分)位于第二腔体2内且该另一部分上开设有第四进气口 104a和第四出气口 104b，第四进气口 104a和第四出气口 104b分别连通第四腔体4，并且第四进气口 104a还连通第二进气口 102a，第四出气口 104b还连通第二出气口102bo
[0039]这样，从第二进气口102a进入到第二腔体2内的排气，会通过第四进气口 104a进入到第四腔体4内部，再从第四出气口 104b排出，排出的废气最后从第二出气口 102b排出壳体200。
[0040]参照图2所示，支架52设置在壳体200内且用于支承压力平衡球5，压力平衡球5可随从第三进气口 103a和第四进气口 104a进入到压力平衡球5内第三腔体3和第四腔体4的气流而在支架52上滚动。
[0041 ]在发动机排气通过第一进气口 1la和第二进气口 102a分别进入到第一腔体I和第二腔体2内时，由于发动机排气属于脉冲式排气，因此第一腔体I和第二腔体2内的压力可能会存在压力差，并且第一腔体I内的排气会通过第三进气口 103a进入到第三腔体3内同时第二腔体2内的排气会通过第四进气口 104a进入到第四腔体4内，由此使得压力平衡球5内的第三腔体3和第四腔体4也可能存在压力差。
[0042]在存在压力差的情况下，压力平衡球5将在压力差的作用下在支架52上进行滚动，压力平衡球5滚动过程中会消耗排气能量，降低排气流动速度，减小排气震动，也就是说，通过压力平衡球5的滚动来消耗部分排气能量。
[0043]从而，根据本发明实施例的用于车辆的排气装置100，能够有效降低发动机排气的压力脉冲和排气速度，实现排气减震。
[0044]参照图2所示，壳体200内设置有中间隔壁205，该中间隔壁205用于将壳体200内部隔离成第一腔体I和第二腔体2，中间隔壁205可以沿图2中的竖向布置，并且由中间隔壁205隔离而成的第一腔体I和第二腔体2的体积可以是相等的。中间隔壁205可以是壳体200的一部分，也就是说，中间隔壁205与壳体200可以是一体成型的。当然，中间隔壁205与壳体200也可以是分体式结构，并可通过焊接、螺接方式进行固定。
[0045]由中间隔壁205隔离而成的第一腔体I和第二腔体2，在排气通过第一腔体I和第二腔体2的过程中，两侧的气流会产生谐振，互相干涉彼此，从而降低了排气震动脉冲。
[0046]参照图2所示，支架52具有内凹的球形支承面，该内凹的球形支承面可以位于支架52的上表面，其中压力平衡球5支承在该球形支承面上。
[0047]进一步，中间隔壁205上可以设置有避让孔，支架52设置在避让孔的底部，压力平衡球5配合在避让孔处，避让孔可以是大体圆形孔，其与压力平衡球5大体气密地配合，并在压力平衡球5转动过程中保持两侧第一腔体I和第二腔体2气密地分隔开。
[0048]在一些实施例中，压力平衡球5内设置有弹性隔片51，弹性隔片51将压力平衡球5内部隔离成上述第三腔体3和第四腔体4，弹性隔片51可以是软钢片隔膜，其可以将压力平衡球5分隔成体积相同的第三腔体3和第四腔体4。
[0049]作为一种可选的实施方式，弹性隔片51设置成在压力平衡球5滚动时相对壳体200的位置保持不变。换言之，当压力平衡球5在支架52上滚动时，弹性隔片51是固定不动的。对于保持弹性隔片51固定不动的方式可以有多种，下面将以其中一个示例进行简单说明。
[0050]例如，压力平衡球5上可以开设有转轴孔，弹性隔片51可以通过转轴固定连接在中间隔壁205上，转轴穿设与转轴孔内，这样压力平衡球5在支架52上可以绕着转轴进行摆动，而转轴由于与中间隔壁205和弹性隔片51固定连接，中间隔壁205又与壳体200内壁固定，因此壳体200、中间隔壁205、转轴以及弹性隔片51都是相对固定不动的，从而无论压力平衡球5如何转动，弹性隔片51始终不动。
[0051]由此，压力平衡球5内部的第三腔体3和第四腔体4在压力平衡球5转动期间可以保持体积不变，这样可以减小压力平衡球5转动期间由于第三腔体3和第四腔体4的体积发生变化而降低排气降震效果。
[0052]在进一步实施例中，弹性隔片51上可以设置有压力平衡球转动角度限位装置，该压力平衡球转动角度限位装置用于防止压力平衡球5转动角度过大而导致压力平衡球5失效，保证压力平衡球5可靠工作。
[0053]如图2所示，壳体200可以形成为矩形壳体200，该矩形壳体200可以包括相对设置的第一侧壁201 (左侧壁)和第二侧壁202(右侧壁)以及第三侧壁203(顶壁)和第四侧壁204(底壁)，第三侧壁203可以位于顶部且分别与第一侧壁201和第二侧壁202的上端相连，第四侧壁204可以位于底部且分别与第一侧壁201和第二侧壁202的下端相连，即第三侧壁203和第四侧壁204中的每一个均与第一侧壁201和第二侧壁202相邻接。
[0054]其中压力平衡球5可分别与第一侧壁201和第二侧壁202贴合，优选地，压力平衡球5与第一侧壁201和第二侧壁202相切。由此，压力平衡球5进一步将第一腔体I隔离上第一上腔体11和第一下腔体12，第一上腔体11与第一进气口 1la和第三进气口 103a相连，第一下腔体12与第一出气口 1lb和第三出气口 103b相连。同时压力平衡球5还将第二腔体2分隔成第二上腔体21和第二下腔体22，第二上腔体21与第二进气口 102a和第四进气口 104a相连，第二下腔体22与第二出气口 102b和第四出气口 104b相连。这样，可以使得从第一进气口和第三进气口进入到第一腔体和第二腔体的排气更多地通过第三进气口和第四进气口进入到压力平衡球内，利用排气气流及压力差推动压力平衡球滚动，从而消耗排气能量，降低排气速度、震动和压力。
[0055]参照图2所示，第一进气口 1la和第二进气口 102a可以位于第三侧壁203上且左右间隔开，第一出气口 1lb和第二出气口 102b可以位于第四侧壁204上且左右间隔开。
[0056]在一些实施例中，如图2和图3所示，排气装置100还包括涡轮排6，涡轮排6分别设置在第一腔体I和第二腔体2内且位于第一进气口 1la和第三进气口 103a以及第二进气口102a和第四进气口 104a之间。通过设置涡轮排6可以有效降低发动机排气速度及压力，配合压力平衡球5使用，可以最大限度地降低排气速度和排气压力，而且涡轮排6在上游侧、压力平衡球5在下游侧，从而形成了二级排气降速、降压、降震效果。
[0057]如图3所示，涡轮排6可以包括框架63、共用转轴62和多个涡轮61，框架63设置在壳体200内，如框架63可以固定在壳体200的内壁面上。共用转轴62设置在框架63上，多个涡轮61同轴地设置在共用转轴62上且沿共用转轴62的轴向彼此间隔开。由于排气装置100是布置在发动机排气系统上的，布置空间有限，而本发明又采用了多个涡轮61并置，因此每个涡轮61的体积大大减小，该涡轮61可以理解为直径较小的小涡轮61，相比单一大直径涡轮而言，采用多个小涡轮61对排气系统的排气阻力较小，而且小涡轮61产生的转动噪声小，对降低排气系统的噪声具有明显提升。
[0058]综上，根据本发明实施例的用于车辆的排气装置100，利用涡轮排6可以使发动机排气进行等熵降温膨胀做功，从而使得发动机排气的部分内能转换为动能，同时采用压力平衡球5可以调节左右两个腔体内排气的压力平衡，当排气脉冲出现时，压力平衡球5会自动向压力较低的一边滚动，滚动过程实现对排气的降速、降震、降压调节，并且左右两个腔体内流动的气体由于中间隔壁205的分隔还会产生谐振，互相干涉彼此，从而将排气的震动脉冲进一步降低。
[0059]此外，本发明的排气装置100不会过度增加排气系统的阻力，排气在排气系统内流动仍然非常顺畅，使气缸中残余废气较少，因而气缸内可以吸入更多的可燃混合气，能够提高发动机的燃烧效率和转矩。
[0060]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
[0061]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种用于车辆的排气装置，其特征在于，包括: 壳体，所述壳体内形成有彼此间隔开的第一腔体和第二腔体，所述壳体上开设有与所述第一腔体连通的第一进气口和第一出气口以及与所述第二腔体连通的第二进气口和第二出气口；以及 压力平衡球，所述压力平衡球内形成有彼此间隔开的第三腔体和第四腔体，所述压力平衡球的一部分位于所述第一腔体内且所述一部分上开设有第三进气口和第三出气口，所述第三进气口和所述第三出气口分别连通所述第三腔体，所述第三进气口连通所述第一进气口且所述第三出气口连通所述第一出气口，所述压力平衡球的另一部分位于所述第二腔体内且所述另一部分上开设有第四进气口和第四出气口，所述第四进气口和所述第四出气口分别连通所述第四腔体，所述第四进气口连通所述第二进气口且所述第四出气口连通所述第二出气口； 支架，所述支架设置在所述壳体内且用于支承所述压力平衡球，所述压力平衡球可随从所述第三进气口和所述第四进气口进入到所述压力平衡球内部的气流而在所述支架上滚动。2.根据权利要求1所述的用于车辆的排气装置，其特征在于，所述壳体内设置有中间隔壁，所述中间隔壁将所述壳体内部隔离成所述第一腔体和所述第二腔体。3.根据权利要求2所述的用于车辆的排气装置，其特征在于，所述支架具有内凹的球形支承面，所述压力平衡球支承在所述球形支承面上。4.根据权利要求3所述的用于车辆的排气装置，其特征在于，所述中间隔壁上设置有避让孔，所述支架设置在所述避让孔的底部，所述压力平衡球配合在所述避让孔处。5.根据权利要求1所述的用于车辆的排气装置，其特征在于，所述压力平衡球内设置有弹性隔片，所述弹性隔片将所述压力平衡球内部隔离成所述第三腔体和第四腔体。6.根据权利要求5所述的用于车辆的排气装置，其特征在于，所述弹性隔片设置成在所述压力平衡球滚动时相对所述壳体的位置保持不变。7.根据权利要求5所述的用于车辆的排气装置，其特征在于，所述弹性隔片上设置有压力平衡球转动角度限位装置。8.根据权利要求1所述的用于车辆的排气装置，其特征在于，所述压力平衡球与所述壳体的两个彼此相对的第一侧壁和第二侧壁相贴合，所述第一进气口和所述第二进气口位于第三侧壁上，所述第一出气口和所述第二出气口位于所述第四侧壁上，所述第三侧壁和所述第四侧壁彼此相对且每一个均与所述第一侧壁和第二侧壁相邻接。9.根据权利要求1所述的用于车辆的排气装置，其特征在于，还包括:涡轮排，所述涡轮排分别设置在所述第一腔体和所述第二腔体内且位于所述第一进气口与所述第三进气口以及所述第二进气口与所述第四进气口之间。10.根据权利要求9所述的用于车辆的排气装置，其特征在于，所述涡轮排包括:框架、共用转轴和多个涡轮，所述框架设置在所述壳体内，所述共用转轴设置在所述框架上，所述多个涡轮同轴地设置在所述共用转轴上且沿所述共用转轴的轴向彼此间隔开。
【文档编号】F01N13/00GK105888801SQ201610320493
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】弋理
【申请人】北京汽车股份有限公司