專利名稱：前端排氣系統(tǒng)的制作方法
前端排氣系統(tǒng)
相關(guān)專利串請案交叉參考
本申請案主張在2010年4月29日提出申請的第61/329，208號美國臨時申請案的權(quán)益及優(yōu)先權(quán)，所述臨時申請案以引用的方式并入本文中。技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明一般來說涉及一種排氣系統(tǒng)，且更明確地說涉及一種用于混合動力運載工具的前端排氣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于內(nèi)燃發(fā)動機的常規(guī)排氣系統(tǒng)包含(除其它以外)耦合到消聲器的排氣管及尾管。來自燃燒型發(fā)動機的氣體經(jīng)泄放穿過排氣管且進入到消聲器中以減弱聲音及消聲。所述氣體接著經(jīng)由尾管排出到大氣中。常規(guī)排氣系統(tǒng)還可包含用于在有害排放物的排氣進入大氣之前清潔所述排氣的催化轉(zhuǎn)化器。
常規(guī)排氣系統(tǒng)可實施于包含混合電動運載工具(HEV)的各種運載工具中。HEV為組合常規(guī)內(nèi)燃發(fā)動機推進系統(tǒng)與電動推進系統(tǒng)的混合動力運載工具。包含電動推進系統(tǒng) (或動力傳動系)意在增強運載工具的燃料經(jīng)濟性。HEV的一個實例為混合電動汽車。混合電動汽車通常包含汽油內(nèi)燃發(fā)動機及由電池供電的一個或一個以上電動機。
盡管常規(guī)排氣系統(tǒng)可實施于HEV中，但在HEV中實施常規(guī)排氣系統(tǒng)提出若干個挑戰(zhàn)。舉例來說，HEV提出在包裝排氣系統(tǒng)中的獨特挑戰(zhàn)。將大電池包裝于運載工具的中間幫助行駛動力，但排氣系統(tǒng)占據(jù)大量空間且變得非常熱。緊挨電池包裝排氣系統(tǒng)可損壞電池及/或減小電池的體積及容量。將排氣系統(tǒng)包裝于其它地方可導致客艙空間的減小且不利地影響運載工具比例分配。
因此，此項技術(shù)中需要一種可定位于電池附近而不損壞電池、占據(jù)極小空間且增強運載工具性能的排氣系統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種用于混合電動運載工具的排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)包含排氣管。所述排氣管包含具有耦合到所述運載工具的發(fā)動機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別向外延伸到所述運載工具的第一前側(cè)及第二前側(cè)。第一消聲器耦合到所述排氣管第二通道且第二消聲器耦合到所述排氣管第三通道。第一尾管耦合到所述第一消聲器且第二尾管耦合到所述第二消聲器。所述排氣系統(tǒng)位于所述運載工具的前端處以使得所述第一尾管及所述第二尾管將排氣驅(qū)出到所述運載工具前端的所述第一前側(cè)及所述第二前側(cè)。
本發(fā)明的一個優(yōu)點為所述排氣系統(tǒng)保護電池免受損壞，例如排氣熱等等。本發(fā)明的另一優(yōu)點為所述排氣系統(tǒng)完全駐存在運載工具的前端中，借此在運載工具中的其它地方騰出空間。本發(fā)明的又一優(yōu)點為所述排氣系統(tǒng)實現(xiàn)運載工具的剩余部分中的包裝靈活性。
將容易地了解本發(fā)明的其它特征及優(yōu)點，在連同所附圖式一起閱讀后續(xù)說明之后，將更好地理解所述其它特征及優(yōu)點。


圖I是根據(jù)示范性實施例的混合電動運載工具的透視圖。
圖2是根據(jù)示范性實施例的具有雙尾管的混合電動運載工具的后透視圖。
圖3是圖2的混合電動運載工具的部分放大視圖。
圖4是根據(jù)示范性實施例的運載工具空間框架的透視圖。
圖5是根據(jù)示范性實施例的用于混合電動運載工具的排氣系統(tǒng)的俯視透視圖。
圖6是根據(jù)示范性實施例的圖5的Y管的圖示。
圖7是根據(jù)示范性實施例的包含排氣系統(tǒng)的混合電動運載工具的部分仰視圖。
具體實施方式
·
一般參考各圖且特別地參考圖1，其展示具有電動推進系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)12的混合電動運載工具(HEV) 10。運載工具10包含多個尾管14、16，所述尾管為排氣系統(tǒng)12的組件。 盡管所展示的運載工具為雙車門轎車，但應理解，運載工具可為任何類型的運載工具，例如微型廂式車、跑車、輕型經(jīng)濟實用運載工具等等。雖然已描述供與HEV—起使用的本發(fā)明的排氣系統(tǒng)，但還預期所述排氣系統(tǒng)還可用于具有其它推進系統(tǒng)(例如，基于碳的燃燒型發(fā)動機、基于替代燃料的燃燒型發(fā)動機等等)的運載工具、電動運載工具等等中。
現(xiàn)在參考圖2及3，其展示具有雙尾管14、16的HEV。雙尾管14、16位于運載工具 10的下部前部分的每一側(cè)上。雖然所展示的排氣系統(tǒng)12及尾管14、16位于運載工具10的側(cè)及前下部部分處，但還預期排氣系統(tǒng)12及尾管14、16可位于運載工具10上的其它地方 (例如，運載工具的后部分等等)且具有其它定向。
現(xiàn)在參考圖4，其展示根據(jù)示范性實施例的運載工具空間框架18。運載工具空間框架18包含前部(前)框架部分20、中間框架部分22及后部(后)框架部分24。運載工具空間框架18還包含第一側(cè)部件26、第二側(cè)部件28、前側(cè)部件30、后側(cè)部件32以及上部 (頂部)側(cè)表面34及下部(底部)側(cè)表面36。橫向間隔開、縱向延伸的第一下部側(cè)尾部件 38與第二下部側(cè)尾部件40安置于運載工具空間框架18的下部側(cè)36的第一側(cè)26及第二側(cè) 28上且延伸第一側(cè)26及第二側(cè)28的長度。運載工具空間框架18的下部(底部)側(cè)36通過多個垂直支撐部件42 (例如，結(jié)構(gòu)、柱、支柱等)接合到運載工具空間框架18的上部(頂部)側(cè)表面34。這些垂直支撐部件42可包含一對第一垂直支撐部件(或A柱)44、一對第二垂直支撐部件(或B柱)46、一對第三垂直支撐部件(或C柱)48等等。前框架部分20、 中間框架部分22及后框架部分24各自具有大致箱狀(或籠狀)結(jié)構(gòu)，所述大致箱狀(或籠狀)結(jié)構(gòu)接合在一起以形成也具有大致箱狀(或籠狀)結(jié)構(gòu)的運載工具空間框架18。運載工具空間框架18還包含用于將其它運載工具組件(例如排氣系統(tǒng)12、發(fā)動機、驅(qū)動系、車身零件、車身側(cè)組合件等等)附接到其的多個開口或區(qū)域50。車身側(cè)組合件可包含盤形地板、焊縫底部、擋泥板、車身面板、發(fā)動機罩及行李箱蓋、車門等等。
現(xiàn)在參考圖5到6，其展示排氣系統(tǒng)12及其組件。排氣系統(tǒng)12 —般包含主排氣管 51、第一中間排氣管52a及第二中間排氣管52b、第一消聲器54及第二消聲器56、排氣管部件(Y管)58、柔性耦合器60以及第一尾管14及第二尾管16，下文進一步詳細描述所述部件。
所述排氣系統(tǒng)包含主排氣管51，主排氣管51包含第一端及第二端。主排氣管第一端51a連接到運載工具10的發(fā)動機55。主排氣管第二端51b連接到排氣管部件58。
排氣管部件58將排氣分裂到兩個或兩個以上通道中。排氣管部件58可具有各種形狀及大小，例如Y形、T形等等。在此實例中，排氣管部件58為大致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。主排氣管第二端51b連接到排氣管部件第一通道58a。
排氣系統(tǒng)12還包含多個互連中間排氣管。在此實例中，存在第一中間排氣管57 及第二中間排氣管59。第一中間排氣管57包含連接到排氣部件第二通道58b的近端57a 及遠端57b。類似地，第二中間排氣管59包含連接到排氣部件第三通道58c的近端59a及遠端59b。第一中間排氣管57從排氣管部件58朝向運載工具10的第一側(cè)向外延伸，且第二中間排氣管59從排氣管部件58朝向運載工具10的相對第二側(cè)向外延伸。
第一消聲器54耦合到第一中間排氣管遠端57b，且第二消聲器56耦合到第二中間排氣管遠端5%。盡管在排氣系統(tǒng)12中包含兩個消聲器54、56，但預期可使用任何數(shù)目個消聲器。第一尾管14連接到第一消聲器54，且第二尾管16連接到第二消聲器56。尾管14、 16可為風格化的且具有各種形狀、大小、表面特征、紋理等等以增強性能、審美外觀等等。舉例來說，尾管14、16(且因此排氣流)可經(jīng)加寬以防止增加的背壓，或者·保持相對窄以實現(xiàn)排氣(E)的增加的排出速度等等。
排氣系統(tǒng)12還可包含用以隔離可阻礙性能及/或損壞排氣系統(tǒng)12的發(fā)動機55的任何移動與排氣系統(tǒng)12的移動的柔性耦合器60。排氣系統(tǒng)12還可包含在Y管58中具有選擇性地啟用路緣排氣的閥(未展示)的排氣控制系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)12還可在排氣管部件 58內(nèi)包含將新鮮空氣(A)注入到排氣系統(tǒng)12中以使排氣(E)擴散且增強排氣系統(tǒng)12的性能的風扇66。一個或多個熱屏蔽64也可耦合排氣系統(tǒng)12以保護其它運載工具組件(例如電池等等)免受損壞。熱屏蔽64還可用以使熱偏轉(zhuǎn)以降低運載工具組件(例如排氣歧管) 的表面溫度等等。熱屏蔽64可在關(guān)鍵位置(例如鄰近排氣管部件58與柔性耦合器60、鄰近第一消聲器54與第二消聲器56等等)處附接到運載工具10 (例如空間框架18、其它運載工具組件等等)以實現(xiàn)最優(yōu)性能及熱保護。排氣系統(tǒng)12可進一步包含排放控制裝置以進一步增強排氣系統(tǒng)12及運載工具10的效率及性能。這些排放控制裝置可包含催化轉(zhuǎn)化器、排氣再循環(huán)系統(tǒng)、空氣注入系統(tǒng)、計算機化排氣管理系統(tǒng)等等。
在操作中，主排氣管51以使得能夠分裂來自排氣系統(tǒng)12的排氣流，通過尾管14、 16噴射、驅(qū)出及以其它方式擴散到運載工具10的任一側(cè)的方式連接到排氣管部件58。兩個單獨消聲器54、56通過減弱從排氣系統(tǒng)12發(fā)出的聲音來增強系統(tǒng)12及運載工具10的性能。第一風格化尾管14及第二風格化尾管16使得來自系統(tǒng)12的排氣能夠排出到運載工具10的側(cè)。
排氣系統(tǒng)12由空間框架18或運載工具10的另一零件(例如，其它運載工具組件等等)支撐且耦合到所述部件且使用常規(guī)技術(shù)(例如焊接、緊扣、螺栓結(jié)合等等)緊固到所述部件。排氣系統(tǒng)12可定位于運載工具10上或運載工具10中的任何地方。在此實例中， 排氣系統(tǒng)12含納于運載工具10的前部分內(nèi)，且更明確地說，在運載工具的客廂前面的發(fā)動機罩下方。排氣系統(tǒng)及其組件可由各種材料(例如金屬、復合材料、塑料、耐熱材料等等) 制作。
現(xiàn)在參考圖7，其展示耦合到HEV 10的前下側(cè)的本發(fā)明的排氣系統(tǒng)12。通過實施本發(fā)明的排氣系統(tǒng)12，可顯著降低運載工具組件(例如排氣歧管、催化轉(zhuǎn)化器等等)上的熱表面溫度。舉例來說，可將排氣歧管及催化轉(zhuǎn)化器上的熱表面溫度分別從832°C降低到 327°C 及從 865 °C 降低到 471。。。
本發(fā)明中所揭示的排氣系統(tǒng)12的消聲系統(tǒng)可為有源的或無源的，且以各種方式配置。舉例來說，在無源消聲器內(nèi)添加較多節(jié)流可減小聲功率但可降低發(fā)動機性能。在消聲器中具有較少節(jié)流可改進發(fā)動機性能但增加聲功率。形成較大消聲器可實現(xiàn)較少節(jié)流且減小聲功率，但此將留下較小空間來包裝過剩其它組件、降低熱間隙或致使運載工具比例分配的改變。如此，本發(fā)明的排氣系統(tǒng)12可經(jīng)配置以利用無源消聲、半有源消聲或有源消聲的組合來實現(xiàn)改進及/或最優(yōu)發(fā)動機性能及最小聲功率且還增強制作及包裝。根據(jù)一個示范性實施例，有源系統(tǒng)可經(jīng)配置以包含消除排氣中的聲音的一個或一個以上聲學驅(qū)動器。半有源系統(tǒng)可經(jīng)配置以使背壓及節(jié)流動態(tài)地變化(例如借助用以改變排氣流路徑的閥等等)以實現(xiàn)所要發(fā)動機性能及聲功率。
已以圖解說明性方式描述了本發(fā)明。應理解，已使用的術(shù)語打算具有說明而非限制性詞語的性質(zhì)。
根據(jù)上文教示內(nèi)容，可對本發(fā)明作出許多修改及變化形式。因此，在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可以除所具體描述的方式以外的方式實踐本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于混合電動運載工具的排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)包括排氣管，其包含具有耦合到所述運載工具的發(fā)動機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，所述第二通道從所述第二端向外延伸到所述運載工具的第一前側(cè)且所述第三通道從所述第二端向外延伸到所述運載工具的第二前側(cè)；第一消聲器，其耦合到所述排氣管第二通道；及第二消聲器，其耦合到所述排氣管第三通道，其中所述第一消聲器耦合到所述運載工具的所述第一前側(cè)且所述第二消聲器耦合到所述運載工具的所述第二前側(cè)；第一尾管，其耦合到所述第一消聲器；及第二尾管，其耦合到所述第二消聲器，且其中所述排氣系統(tǒng)位于所述運載工具的前端處以使得所述第一尾管及所述第二尾管將排氣驅(qū)出到所述運載工具前端的所述第一前側(cè)及所述第二前側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的排氣系統(tǒng)，其中所述排氣系統(tǒng)完全含納于所述運載工具的所述前端內(nèi)且在所述運載工具的客廂前面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的排氣系統(tǒng)，其進一步包括安裝到所述排氣系統(tǒng)的至少一個熱屏蔽，所述至少一個熱屏蔽使熱偏轉(zhuǎn)遠離所述運載工具借此保護所述運載工具免受熱損壞。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的排氣系統(tǒng)，其進一步包括安裝到所述第一消聲器、所述第二消聲器及所述排氣管中的至少一者以使排氣熱偏轉(zhuǎn)遠離所述運載工具的電池的至少一個熱屏蔽。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的排氣系統(tǒng)，其進一步包括第一中間排氣管，其具有耦合到所述第二通道的近端及耦合到所述第一消聲器的遠端；及第二中間排氣管，其具有耦合到所述第三通道的近端及耦合到所述第二消聲器的遠端。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的排氣系統(tǒng)，其進一步包括柔性耦合器，所述柔性耦合器附接到所述排氣管及所述發(fā)動機以使得所述發(fā)動機的移動與所述排氣系統(tǒng)的移動隔離。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的排氣系統(tǒng)，其中所述第一消聲器及所述第二消聲器減弱從所述排氣系統(tǒng)中噴射的排氣的聲音。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的排氣系統(tǒng)，其進一步包括主排氣管，所述主排氣管具有耦合到所述運載工具的發(fā)動機的第一端及耦合到所述排氣管的所述第一通道的第二端。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的排氣系統(tǒng)，其中所述排氣管具有大致Y形或大致T形中的一者。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的排氣系統(tǒng)，其進一步包括經(jīng)耦合而調(diào)節(jié)來自所述排氣系統(tǒng)的排氣排放的排放控制裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的排氣系統(tǒng)，其進一步包括排氣控制系統(tǒng)，所述排氣控制系統(tǒng)控制所述排氣系統(tǒng)中的閥的打開及關(guān)閉以控制排氣的流動、使背壓及節(jié)流變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的排氣系統(tǒng)，其進一步包括在所述排氣管內(nèi)的風扇，所述風扇將新鮮空氣注入到所述排氣系統(tǒng)中以使所述排氣擴散。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的排氣系統(tǒng)，其進一步包括通過更改排氣聲音來增強所述排氣系統(tǒng)的聲音的聲學系統(tǒng)。
14.一種用于混合電動運載工具的排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)包括排氣管，其包含具有耦合到所述運載工具的發(fā)動機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，所述第二通道從所述第二端向外延伸到所述運載工具的第一前側(cè)且所述第三通道從所述第二端向外延伸到所述運載工具的第二前側(cè)；第一中間排氣管，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聲器的遠端；及第二中間排氣管，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聲器的遠端，其中所述第一消聲器耦合到所述運載工具的所述第一前側(cè)且所述第二消聲器耦合到所述運載工具的所述第二前側(cè)；第一尾管，其耦合到所述第一消聲器；及第二尾管，其耦合到所述第二消聲器；及至少一個熱屏蔽，其安裝到所述排氣系統(tǒng)，所述至少一個熱屏蔽使熱偏轉(zhuǎn)遠離所述運載工具借此保護所述運載工具免受熱損壞，且其中所述排氣系統(tǒng)完全含納于所述運載工具的前端內(nèi)且在所述運載工具的客廂前面以使得所述第一尾管及所述第二尾管將排氣驅(qū)出到所述運載工具前端的所述第一前側(cè)及所述第二前側(cè)。
15.一種用于混合電動運載工具的排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)包括 排氣管，其具有大致Y形且包含具有耦合到所述運載工具的發(fā)動機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，所述第二通道從所述第二端向外延伸到所述運載工具的第一前側(cè)且所述第三通道從所述第二端向外延伸到所述運載工具的第二前側(cè)；主排氣管，其具有耦合到所述運載工具的發(fā)動機的第一端及耦合到所述排氣管的所述第一通道的第二端；柔性耦合器，其附接到所述排氣管及所述發(fā)動機以使得所述發(fā)動機的移動與所述排氣系統(tǒng)的移動隔尚；第一中間排氣管，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聲器的遠端；及第二中間排氣管，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聲器的遠端，其中所述第一消聲器耦合到所述運載工具的所述第一前側(cè)且所述第二消聲器耦合到所述運載工具的所述第二前側(cè)；第一尾管，其耦合到所述第一消聲器；及第二尾管，其耦合到所述第二消聲器；及至少一個熱屏蔽，其安裝到所述排氣系統(tǒng)，所述至少一個熱屏蔽使熱偏轉(zhuǎn)遠離所述運載工具借此保護所述運載工具免受熱損壞，且其中所述排氣系統(tǒng)完全含納于所述運載工具的前端內(nèi)且在所述運載工具的客廂前面以使得所述第一尾管及所述第二尾管將排氣驅(qū)出到所述運載工具前端的所述第一前側(cè)及所述第二前側(cè)。
全文摘要
一種用于混合電動運載工具的排氣系統(tǒng)包含排氣管。所述排氣管包含具有耦合到所述運載工具的發(fā)動機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別向外延伸到所述運載工具的第一前側(cè)及第二前側(cè)。第一消聲器耦合到所述排氣管第二通道且第二消聲器耦合到所述排氣管第三通道。第一尾管耦合到所述第一消聲器且第二尾管耦合到所述第二消聲器。所述排氣系統(tǒng)位于所述運載工具的前端處以使得所述第一尾管及所述第二尾管將排氣驅(qū)出到所述運載工具前端的所述第一前側(cè)及所述第二前側(cè)。
文檔編號B61K13/04GK102947163SQ201180025400
公開日2013年2月27日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者托馬斯·弗利茨, 威廉·塔利, 卡爾文·李 申請人:菲斯科汽車公司