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CN102947163A - 前端排气系统 - Google Patents

前端排气系统 Download PDF

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CN102947163A
CN102947163A CN2011800254002A CN201180025400A CN102947163A CN 102947163 A CN102947163 A CN 102947163A CN 2011800254002 A CN2011800254002 A CN 2011800254002A CN 201180025400 A CN201180025400 A CN 201180025400A CN 102947163 A CN102947163 A CN 102947163A
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coupled
exhaust system
exhaust
noise silencer
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CN2011800254002A
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托马斯·弗利茨
威廉·塔利
卡尔文·李
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Wx Motor Acquisition Ltd
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Fisker Automotive Inc
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Abstract

一种用于混合电动运载工具的排气系统包含排气管。所述排气管包含具有耦合到所述运载工具的发动机的第一端及分裂成第二通道及第三通道的第二端的第一通道。所述第二通道及所述第三通道分别向外延伸到所述运载工具的第一前侧及第二前侧。第一消声器耦合到所述排气管第二通道且第二消声器耦合到所述排气管第三通道。第一尾管耦合到所述第一消声器且第二尾管耦合到所述第二消声器。所述排气系统位于所述运载工具的前端处以使得所述第一尾管及所述第二尾管将排气驱出到所述运载工具前端的所述第一前侧及所述第二前侧。

Description

前端排气系统
相关专利申请案交叉参考
本申请案主张在2010年4月29日提出申请的第61/329,208号美国临时申请案的权益及优先权，所述临时申请案以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明一般来说涉及一种排气系统，且更明确地说涉及一种用于混合动力运载工具的前端排气系统。
背景技术
用于内燃发动机的常规排气系统包含(除其它以外)耦合到消声器的排气管及尾管。来自燃烧型发动机的气体经泄放穿过排气管且进入到消声器中以减弱声音及消声。所述气体接着经由尾管排出到大气中。常规排气系统还可包含用于在有害排放物的排气进入大气之前清洁所述排气的催化转化器。
常规排气系统可实施于包含混合电动运载工具(HEV)的各种运载工具中。HEV为组合常规内燃发动机推进系统与电动推进系统的混合动力运载工具。包含电动推进系统(或动力传动系)意在增强运载工具的燃料经济性。HEV的一个实例为混合电动汽车。混合电动汽车通常包含汽油内燃发动机及由电池供电的一个或一个以上电动机。
尽管常规排气系统可实施于HEV中，但在HEV中实施常规排气系统提出若干个挑战。举例来说，HEV提出在包装排气系统中的独特挑战。将大电池包装于运载工具的中间帮助行驶动力，但排气系统占据大量空间且变得非常热。紧挨电池包装排气系统可损坏电池及/或减小电池的体积及容量。将排气系统包装于其它地方可导致客舱空间的减小且不利地影响运载工具比例分配。
因此，此项技术中需要一种可定位于电池附近而不损坏电池、占据极小空间且增强运载工具性能的排气系统。
发明内容
因此，本发明涉及一种用于混合电动运载工具的排气系统，所述排气系统包含排气管。所述排气管包含具有耦合到所述运载工具的发动机的第一端及分裂成第二通道及第三通道的第二端的第一通道。所述第二通道及所述第三通道分别向外延伸到所述运载工具的第一前侧及第二前侧。第一消声器耦合到所述排气管第二通道且第二消声器耦合到所述排气管第三通道。第一尾管耦合到所述第一消声器且第二尾管耦合到所述第二消声器。所述排气系统位于所述运载工具的前端处以使得所述第一尾管及所述第二尾管将排气驱出到所述运载工具前端的所述第一前侧及所述第二前侧。
本发明的一个优点为所述排气系统保护电池免受损坏，例如排气热等等。本发明的另一优点为所述排气系统完全驻存在运载工具的前端中，借此在运载工具中的其它地方腾出空间。本发明的又一优点为所述排气系统实现运载工具的剩余部分中的包装灵活性。
将容易地了解本发明的其它特征及优点，在连同所附图式一起阅读后续说明之后，将更好地理解所述其它特征及优点。
附图说明
图1是根据示范性实施例的混合电动运载工具的透视图。
图2是根据示范性实施例的具有双尾管的混合电动运载工具的后透视图。
图3是图2的混合电动运载工具的部分放大视图。
图4是根据示范性实施例的运载工具空间框架的透视图。
图5是根据示范性实施例的用于混合电动运载工具的排气系统的俯视透视图。
图6是根据示范性实施例的图5的Y管的图示。
图7是根据示范性实施例的包含排气系统的混合电动运载工具的部分仰视图。
具体实施方式
一般参考各图且特别地参考图1，其展示具有电动推进系统及排气系统12的混合电动运载工具(HEV)10。运载工具10包含多个尾管14、16，所述尾管为排气系统12的组件。尽管所展示的运载工具为双车门轿车，但应理解，运载工具可为任何类型的运载工具，例如微型厢式车、跑车、轻型经济实用运载工具等等。虽然已描述供与HEV一起使用的本发明的排气系统，但还预期所述排气系统还可用于具有其它推进系统(例如，基于碳的燃烧型发动机、基于替代燃料的燃烧型发动机等等)的运载工具、电动运载工具等等中。
现在参考图2及3，其展示具有双尾管14、16的HEV。双尾管14、16位于运载工具10的下部前部分的每一侧上。虽然所展示的排气系统12及尾管14、16位于运载工具10的侧及前下部部分处，但还预期排气系统12及尾管14、16可位于运载工具10上的其它地方(例如，运载工具的后部分等等)且具有其它定向。
现在参考图4，其展示根据示范性实施例的运载工具空间框架18。运载工具空间框架18包含前部(前)框架部分20、中间框架部分22及后部(后)框架部分24。运载工具空间框架18还包含第一侧部件26、第二侧部件28、前侧部件30、后侧部件32以及上部(顶部)侧表面34及下部(底部)侧表面36。横向间隔开、纵向延伸的第一下部侧尾部件38与第二下部侧尾部件40安置于运载工具空间框架18的下部侧36的第一侧26及第二侧28上且延伸第一侧26及第二侧28的长度。运载工具空间框架18的下部(底部)侧36通过多个垂直支撑部件42(例如，结构、柱、支柱等)接合到运载工具空间框架18的上部(顶部)侧表面34。这些垂直支撑部件42可包含一对第一垂直支撑部件(或A柱)44、一对第二垂直支撑部件(或B柱)46、一对第三垂直支撑部件(或C柱)48等等。前框架部分20、中间框架部分22及后框架部分24各自具有大致箱状(或笼状)结构，所述大致箱状(或笼状)结构接合在一起以形成也具有大致箱状(或笼状)结构的运载工具空间框架18。运载工具空间框架18还包含用于将其它运载工具组件(例如排气系统12、发动机、驱动系、车身零件、车身侧组合件等等)附接到其的多个开口或区域50。车身侧组合件可包含盘形地板、焊缝底部、挡泥板、车身面板、发动机罩及行李箱盖、车门等等。
现在参考图5到6，其展示排气系统12及其组件。排气系统12一般包含主排气管51、第一中间排气管52a及第二中间排气管52b、第一消声器54及第二消声器56、排气管部件(Y管)58、柔性耦合器60以及第一尾管14及第二尾管16，下文进一步详细描述所述部件。
所述排气系统包含主排气管51，主排气管51包含第一端及第二端。主排气管第一端51a连接到运载工具10的发动机55。主排气管第二端51b连接到排气管部件58。
排气管部件58将排气分裂到两个或两个以上通道中。排气管部件58可具有各种形状及大小，例如Y形、T形等等。在此实例中，排气管部件58为大致Y形且包含分裂成第二通道58b及第三通道58c的第一通道58a。主排气管第二端51b连接到排气管部件第一通道58a。
排气系统12还包含多个互连中间排气管。在此实例中，存在第一中间排气管57及第二中间排气管59。第一中间排气管57包含连接到排气部件第二通道58b的近端57a及远端57b。类似地，第二中间排气管59包含连接到排气部件第三通道58c的近端59a及远端59b。第一中间排气管57从排气管部件58朝向运载工具10的第一侧向外延伸，且第二中间排气管59从排气管部件58朝向运载工具10的相对第二侧向外延伸。
第一消声器54耦合到第一中间排气管远端57b，且第二消声器56耦合到第二中间排气管远端59b。尽管在排气系统12中包含两个消声器54、56，但预期可使用任何数目个消声器。第一尾管14连接到第一消声器54，且第二尾管16连接到第二消声器56。尾管14、16可为风格化的且具有各种形状、大小、表面特征、纹理等等以增强性能、审美外观等等。举例来说，尾管14、16(且因此排气流)可经加宽以防止增加的背压，或者保持相对窄以实现排气(E)的增加的排出速度等等。
排气系统12还可包含用以隔离可阻碍性能及/或损坏排气系统12的发动机55的任何移动与排气系统12的移动的柔性耦合器60。排气系统12还可包含在Y管58中具有选择性地启用路缘排气的阀(未展示)的排气控制系统。排气系统12还可在排气管部件58内包含将新鲜空气(A)注入到排气系统12中以使排气(E)扩散且增强排气系统12的性能的风扇66。一个或多个热屏蔽64也可耦合排气系统12以保护其它运载工具组件(例如电池等等)免受损坏。热屏蔽64还可用以使热偏转以降低运载工具组件(例如排气歧管)的表面温度等等。热屏蔽64可在关键位置(例如邻近排气管部件58与柔性耦合器60、邻近第一消声器54与第二消声器56等等)处附接到运载工具10(例如空间框架18、其它运载工具组件等等)以实现最优性能及热保护。排气系统12可进一步包含排放控制装置以进一步增强排气系统12及运载工具10的效率及性能。这些排放控制装置可包含催化转化器、排气再循环系统、空气注入系统、计算机化排气管理系统等等。
在操作中，主排气管51以使得能够分裂来自排气系统12的排气流，通过尾管14、16喷射、驱出及以其它方式扩散到运载工具10的任一侧的方式连接到排气管部件58。两个单独消声器54、56通过减弱从排气系统12发出的声音来增强系统12及运载工具10的性能。第一风格化尾管14及第二风格化尾管16使得来自系统12的排气能够排出到运载工具10的侧。
排气系统12由空间框架18或运载工具10的另一零件(例如，其它运载工具组件等等)支撑且耦合到所述部件且使用常规技术(例如焊接、紧扣、螺栓结合等等)紧固到所述部件。排气系统12可定位于运载工具10上或运载工具10中的任何地方。在此实例中，排气系统12含纳于运载工具10的前部分内，且更明确地说，在运载工具的客厢前面的发动机罩下方。排气系统及其组件可由各种材料(例如金属、复合材料、塑料、耐热材料等等)制作。
现在参考图7，其展示耦合到HEV 10的前下侧的本发明的排气系统12。通过实施本发明的排气系统12，可显著降低运载工具组件(例如排气歧管、催化转化器等等)上的热表面温度。举例来说，可将排气歧管及催化转化器上的热表面温度分别从832℃降低到327℃及从865℃降低到471℃。
本发明中所揭示的排气系统12的消声系统可为有源的或无源的，且以各种方式配置。举例来说，在无源消声器内添加较多节流可减小声功率但可降低发动机性能。在消声器中具有较少节流可改进发动机性能但增加声功率。形成较大消声器可实现较少节流且减小声功率，但此将留下较小空间来包装过剩其它组件、降低热间隙或致使运载工具比例分配的改变。如此，本发明的排气系统12可经配置以利用无源消声、半有源消声或有源消声的组合来实现改进及/或最优发动机性能及最小声功率且还增强制作及包装。根据一个示范性实施例，有源系统可经配置以包含消除排气中的声音的一个或一个以上声学驱动器。半有源系统可经配置以使背压及节流动态地变化(例如借助用以改变排气流路径的阀等等)以实现所要发动机性能及声功率。
已以图解说明性方式描述了本发明。应理解，已使用的术语打算具有说明而非限制性词语的性质。
根据上文教示内容，可对本发明作出许多修改及变化形式。因此，在所附权利要求书的范围内，可以除所具体描述的方式以外的方式实践本发明。

Claims (15)

1.一种用于混合电动运载工具的排气系统，所述排气系统包括：
排气管，其包含具有耦合到所述运载工具的发动机的第一端及分裂成第二通道及第三通道的第二端的第一通道，所述第二通道从所述第二端向外延伸到所述运载工具的第一前侧且所述第三通道从所述第二端向外延伸到所述运载工具的第二前侧；
第一消声器，其耦合到所述排气管第二通道；及第二消声器，其耦合到所述排气管第三通道，其中所述第一消声器耦合到所述运载工具的所述第一前侧且所述第二消声器耦合到所述运载工具的所述第二前侧；
第一尾管，其耦合到所述第一消声器；及第二尾管，其耦合到所述第二消声器，且其中所述排气系统位于所述运载工具的前端处以使得所述第一尾管及所述第二尾管将排气驱出到所述运载工具前端的所述第一前侧及所述第二前侧。
2.根据权利要求1所述的排气系统，其中所述排气系统完全含纳于所述运载工具的所述前端内且在所述运载工具的客厢前面。
3.根据权利要求1所述的排气系统，其进一步包括安装到所述排气系统的至少一个热屏蔽，所述至少一个热屏蔽使热偏转远离所述运载工具借此保护所述运载工具免受热损坏。
4.根据权利要求1所述的排气系统，其进一步包括安装到所述第一消声器、所述第二消声器及所述排气管中的至少一者以使排气热偏转远离所述运载工具的电池的至少一个热屏蔽。
5.根据权利要求1所述的排气系统，其进一步包括：
第一中间排气管，其具有耦合到所述第二通道的近端及耦合到所述第一消声器的远端；及
第二中间排气管，其具有耦合到所述第三通道的近端及耦合到所述第二消声器的远端。
6.根据权利要求1所述的排气系统，其进一步包括柔性耦合器，所述柔性耦合器附接到所述排气管及所述发动机以使得所述发动机的移动与所述排气系统的移动隔离。
7.根据权利要求1所述的排气系统，其中所述第一消声器及所述第二消声器减弱从所述排气系统中喷射的排气的声音。
8.根据权利要求1所述的排气系统，其进一步包括主排气管，所述主排气管具有耦合到所述运载工具的发动机的第一端及耦合到所述排气管的所述第一通道的第二端。
9.根据权利要求1所述的排气系统，其中所述排气管具有大致Y形或大致T形中的一者。
10.根据权利要求1所述的排气系统，其进一步包括经耦合而调节来自所述排气系统的排气排放的排放控制装置。
11.根据权利要求1所述的排气系统，其进一步包括排气控制系统，所述排气控制系统控制所述排气系统中的阀的打开及关闭以控制排气的流动、使背压及节流变化。
12.根据权利要求1所述的排气系统，其进一步包括在所述排气管内的风扇，所述风扇将新鲜空气注入到所述排气系统中以使所述排气扩散。
13.根据权利要求1所述的排气系统，其进一步包括通过更改排气声音来增强所述排气系统的声音的声学系统。
14.一种用于混合电动运载工具的排气系统，所述排气系统包括：
排气管，其包含具有耦合到所述运载工具的发动机的第一端及分裂成第二通道及第三通道的第二端的第一通道，所述第二通道从所述第二端向外延伸到所述运载工具的第一前侧且所述第三通道从所述第二端向外延伸到所述运载工具的第二前侧；
第一中间排气管，其具有耦合到所述第二通道的近端及具有耦合到其的第一消声器的远端；及第二中间排气管，其具有耦合到所述第三通道的近端及具有耦合到其的第二消声器的远端，其中所述第一消声器耦合到所述运载工具的所述第一前侧且所述第二消声器耦合到所述运载工具的所述第二前侧；
第一尾管，其耦合到所述第一消声器；及第二尾管，其耦合到所述第二消声器；及
至少一个热屏蔽，其安装到所述排气系统，所述至少一个热屏蔽使热偏转远离所述运载工具借此保护所述运载工具免受热损坏，且其中所述排气系统完全含纳于所述运载工具的前端内且在所述运载工具的客厢前面以使得所述第一尾管及所述第二尾管将排气驱出到所述运载工具前端的所述第一前侧及所述第二前侧。
15.一种用于混合电动运载工具的排气系统，所述排气系统包括：
排气管，其具有大致Y形且包含具有耦合到所述运载工具的发动机的第一端及分裂成第二通道及第三通道的第二端的第一通道，所述第二通道从所述第二端向外延伸到所述运载工具的第一前侧且所述第三通道从所述第二端向外延伸到所述运载工具的第二前侧；
主排气管，其具有耦合到所述运载工具的发动机的第一端及耦合到所述排气管的所述第一通道的第二端；
柔性耦合器，其附接到所述排气管及所述发动机以使得所述发动机的移动与所述排气系统的移动隔离；
第一中间排气管，其具有耦合到所述第二通道的近端及具有耦合到其的第一消声器的远端；及第二中间排气管，其具有耦合到所述第三通道的近端及具有耦合到其的第二消声器的远端，其中所述第一消声器耦合到所述运载工具的所述第一前侧且所述第二消声器耦合到所述运载工具的所述第二前侧；
第一尾管，其耦合到所述第一消声器；及第二尾管，其耦合到所述第二消声器；及
至少一个热屏蔽，其安装到所述排气系统，所述至少一个热屏蔽使热偏转远离所述运载工具借此保护所述运载工具免受热损坏，且其中所述排气系统完全含纳于所述运载工具的前端内且在所述运载工具的客厢前面以使得所述第一尾管及所述第二尾管将排气驱出到所述运载工具前端的所述第一前侧及所述第二前侧。
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