一種降低排氣背壓的排氣系統(tǒng)及控制方法
【專(zhuān)利摘要】一種降低排氣背壓的排氣系統(tǒng)及控制方法，包括排氣歧管、前消聲器、兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置的第一后消聲器與第二后消聲器、排氣背壓傳感器以及控制器，第二后消聲器的進(jìn)氣口端布置有可控閥門(mén)以用于調(diào)整排氣流量；排氣背壓傳感器位于排氣歧管前端用以測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓；控制器分別與車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)傳感器、排氣背壓傳感器以及可控閥門(mén)通信相連，以及實(shí)時(shí)采集并處理發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)和排氣背壓的壓力信號(hào)從而調(diào)整可控閥門(mén)的開(kāi)度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其對(duì)整車(chē)排氣系統(tǒng)的降噪效果不影響；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，排氣背壓超過(guò)一定的標(biāo)定閥值時(shí)，控制器驅(qū)動(dòng)可控閥門(mén)打開(kāi)，部分排氣可從第二后消聲器處排出，從而保證排氣背壓可穩(wěn)定在一定的標(biāo)定閥值內(nèi)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種降低排氣背壓的排氣系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車(chē)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種內(nèi)燃機(jī)，特別是機(jī)動(dòng)車(chē)的內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]為降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣噪聲，提高整車(chē)舒適性，排氣消聲器采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由于消聲器腔內(nèi)的氣流滯留時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致排氣背壓上升，最大排氣歧管的背壓可達(dá)到74(Kpa/5600rpm)，詳見(jiàn)圖1?，F(xiàn)有的排氣系統(tǒng)一般都是固定結(jié)構(gòu)，排氣背壓隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高而增加，發(fā)動(dòng)機(jī)常用的工作范圍在800-2800rpm之間，此時(shí)排氣系統(tǒng)的最高背壓不大于21Kpa，不到最大排氣背壓的30%，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響有限。但當(dāng)整車(chē)在低檔加速或高速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于高轉(zhuǎn)速工況，排氣背壓明顯增加，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。過(guò)高的排氣背壓影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供降低排氣背壓的排氣系統(tǒng)，可降低發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)的排氣背壓，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
[0005]一種降低排氣背壓的排氣系統(tǒng)，包括排氣歧管、前消聲器、兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置的第一后消聲器與第二后消聲器，所述前消聲器、第一后消聲器與第二后消聲器經(jīng)由排氣歧管連接，且所述第二后消聲器的進(jìn)氣口端布置有可控閥門(mén)以用于調(diào)整排氣流量；
[0006]排氣背壓傳感器，所述排氣背壓傳感器位于排氣歧管前端用以測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓；
[0007]控制器，所述控制器分別與車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)傳感器、所述排氣背壓傳感器以及所述可控閥門(mén)通信相連，所述控制器實(shí)時(shí)采集并處理發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)和排氣背壓的壓力信號(hào)以調(diào)整所述可控閥門(mén)的開(kāi)度。
[0008]所述排氣歧管與所述前消聲器、第一后消聲器以及第二后消聲器之間分別經(jīng)由平面法蘭連接以保證排氣系統(tǒng)的密封性。
[0009]所述排氣歧管上預(yù)留安裝螺紋孔，所述排氣背壓傳感器上預(yù)留安裝螺紋，所述排氣背壓傳感器與所述排氣歧管直接裝配。
[0010]所述控制器為小型的芯片控制器。
[0011]所述第一后消聲器與第二后消聲器結(jié)構(gòu)相同。
[0012]一種降低排氣背壓的排氣系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
[0013](I)車(chē)輛啟動(dòng)后，控制器實(shí)施監(jiān)測(cè)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)以及排氣背壓傳感器壓力信號(hào)，當(dāng)判斷排氣歧管處的壓力信號(hào)小于閾值時(shí)，前消聲器與第一后消聲器工作，車(chē)輛正常運(yùn)行；當(dāng)判斷排氣歧管處的壓力信號(hào)大于閾值時(shí)，轉(zhuǎn)入步驟(2)；
[0014](2)控制器控制第二后消聲器前的可控閥門(mén)打開(kāi)一定的開(kāi)度，使得部分排氣從制第二后消聲器處排出。[0015]所述步驟(2)中，所述控制器監(jiān)測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，可控閥門(mén)的開(kāi)度越大，直至可控閥門(mén)全部打開(kāi)為止。
[0016]優(yōu)選的，所述排氣系統(tǒng)排氣背壓的閥值以及可控閥門(mén)的開(kāi)度可任意設(shè)定，以用于前期發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架開(kāi)發(fā)時(shí)的性能驗(yàn)證。
[0017]由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0018]本發(fā)明所示的一種降低排氣背壓的排氣系統(tǒng)及控制方法，相對(duì)于現(xiàn)有的排氣系統(tǒng)而言，除了前消聲器與第一后消聲器的出氣口外，增加一個(gè)第二后消聲器出氣口，同時(shí)，在第二后消聲器進(jìn)氣口端布置一個(gè)可控閥門(mén)用于控制排氣流量，在排氣歧管前端安裝一個(gè)排氣背壓傳感器用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓，此外，還設(shè)有一個(gè)控制器，用于實(shí)時(shí)采集發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)和排氣背壓的壓力信號(hào)以調(diào)整所述可控閥門(mén)的開(kāi)度。
[0019]當(dāng)排氣背壓較低時(shí)，為保證整車(chē)降噪性能，可控閥門(mén)關(guān)閉，排氣只能從通過(guò)排氣歧管沿前消聲器與第一后消聲器路徑通過(guò)；當(dāng)從排氣背壓傳感器檢測(cè)到排氣背壓增加，超過(guò)一定的標(biāo)定閥值時(shí)，第二后消聲器的前的可控閥門(mén)打開(kāi)，部分排氣可從第二后消聲器處排出，從而保證排氣背壓可穩(wěn)定在一定的標(biāo)定閥值內(nèi)?？煽亻y門(mén)開(kāi)度隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加而增力口，直至可控閥門(mén)全部打開(kāi)。
[0020]故本發(fā)明所示降低排氣背壓的排氣系統(tǒng)及控制方法的在低速階段常用工況(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于2800rpm)，對(duì)整車(chē)排氣系統(tǒng)的降噪效果不影響；在高速階段(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于2800rpm)，可降低整車(chē)的排氣背壓，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；此外，對(duì)于排氣系統(tǒng)的排氣背壓閥值以及閥門(mén)的開(kāi)度可設(shè)定，靈活控制排氣系統(tǒng)的背壓，便于前期發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架開(kāi)發(fā)時(shí)性能的驗(yàn)證。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的降背壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為GC-1N車(chē)型的原始排氣背壓大小示意圖；
[0023]圖3為GC-1N車(chē)型的原始排氣背壓與圖1所示實(shí)施例的排氣背壓對(duì)比數(shù)據(jù)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0025]如圖1所示，第一實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種降低排氣背壓的排氣系統(tǒng)，包括排氣歧管、安裝于排氣歧管前端的排氣背壓傳感器2、分別與排氣歧管連接的前消聲器4、第一后消聲器6與第二后消聲器7以及控制器5。
[0026]排氣歧管安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)總成I后部，，排氣背壓傳感器2位于排氣歧管前端用以實(shí)時(shí)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓，在排氣歧管上預(yù)留安裝螺紋孔，排氣背壓傳感器2預(yù)留安裝螺紋，排氣背壓傳感器2直接安裝在排氣歧管上。
[0027]前消聲器4屬于阻性結(jié)構(gòu)，其作為整個(gè)排氣系統(tǒng)的副消聲器使用，主要用于消除發(fā)動(dòng)機(jī)的高頻噪聲。第一后消聲器6與第二后消聲器7并聯(lián)設(shè)置，二者功能結(jié)構(gòu)是一致的，第一后消聲器6與第二后消聲器7屬于抗性結(jié)構(gòu)，作為整個(gè)排氣系統(tǒng)的主消聲器使用，主要用于消除發(fā)動(dòng)機(jī)的低頻噪聲。本實(shí)施例中，排氣歧管與前消聲器4、第一后消聲器6與第二后消聲器7之間用平面法蘭連接以保證排氣系統(tǒng)的密封性。
[0028]在第二后消聲器7的進(jìn)氣口端處還布置有可控閥門(mén)5以用于控制排氣流量。可控閥門(mén)5的開(kāi)度可調(diào)，以有效的控制通過(guò)第二后消聲器7處的排氣量。
[0029]控制器3為小型的芯片控制器?？刂破?分別與發(fā)動(dòng)機(jī)總成I中的車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)傳感器、排氣背壓傳感器2以及可控閥門(mén)5相連，控制器3通過(guò)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)傳感器監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)控制器3監(jiān)測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓隨之上升，此時(shí)排氣背壓傳感器2將檢測(cè)到排氣背壓輸出給排氣裝置控制器3，排氣裝置控制器3計(jì)算當(dāng)前排氣背壓是否達(dá)到系統(tǒng)設(shè)置的閥值，當(dāng)排氣背壓達(dá)到閥值后，排氣裝置控制器3則發(fā)送指令至可控閥門(mén)5處，控制控制第二后消聲器7前的可控閥門(mén)5打開(kāi)一定的開(kāi)度，讓部分排氣從第二后消聲器處排出。
[0030]第二實(shí)施例中，本發(fā)明對(duì)應(yīng)第一實(shí)施例提供了一種降低排氣背壓的排氣系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
[0031](I)車(chē)輛啟動(dòng)后，控制器實(shí)施監(jiān)測(cè)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)以及排氣背壓傳感器壓力信號(hào)，當(dāng)判斷排氣歧管處的壓力信號(hào)小于閾值時(shí)，車(chē)輛正常運(yùn)行；當(dāng)判斷排氣歧管處的壓力信號(hào)大于閾值時(shí)，轉(zhuǎn)入步驟(2);
[0032](2)控制器控制副消聲器前的閥門(mén)打開(kāi)一定的開(kāi)度，使得副讓部分排氣從副消聲器排出。步驟(2)中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，閥門(mén)的開(kāi)度越大，直至發(fā)動(dòng)機(jī)閥門(mén)全部打開(kāi)為止。且排氣系統(tǒng)的排氣背閥值以及閥門(mén)的開(kāi)度可設(shè)定，以實(shí)現(xiàn)前期發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架開(kāi)發(fā)時(shí)性能的驗(yàn)證。
[0033]在發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速工況工作時(shí)，排氣背壓傳感器2處檢測(cè)到的排氣歧管前端的排氣背壓較低，此時(shí)，位于第二后消聲器7進(jìn)氣口前端的可控閥門(mén)5處于關(guān)閉狀態(tài),發(fā)動(dòng)機(jī)排氣只能通過(guò)排氣歧管沿前消聲器4與第一后消聲器6的路徑排出?？刂破?通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)傳感器監(jiān)測(cè)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓也隨之上升，排氣背壓傳感器2把檢測(cè)到排氣背壓輸出給排氣裝置的控制器3。控制器3計(jì)算當(dāng)前排氣背壓是否達(dá)到系統(tǒng)設(shè)置的閥值，當(dāng)排氣背壓達(dá)到閥值后，排氣裝置控制器3控制第二后消聲器7前的可控閥門(mén)5打開(kāi)一定的開(kāi)度，此時(shí)初原來(lái)的前消聲器4至第一后消聲器6排氣路徑外，部分排氣還可通過(guò)排氣歧管沿前消聲器4至副消聲器7排出，從而協(xié)助降低排氣系統(tǒng)的背壓。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，控制器3控制可控閥門(mén)5的開(kāi)度越大，直至可控閥門(mén)的全部打開(kāi)為止。
[0034]以吉利自主研發(fā)新車(chē)型2013款帝豪GC-1N車(chē)型為例，系統(tǒng)設(shè)定的閥值為21Kpa(2800rpm)。圖2為GC-1N車(chē)型原始排氣背壓大小示意圖；圖3為GC-1N車(chē)型原始排氣背壓大與采用本發(fā)明所示的降低排氣背壓的排氣系統(tǒng)后的排氣背壓對(duì)比模擬數(shù)據(jù)示意圖，如圖3所示，對(duì)比無(wú)此裝置的排氣系統(tǒng)，本發(fā)明所示的降低排氣背壓的排氣系統(tǒng)當(dāng)增加第二后消聲器7后可分解30Kpa的排氣背壓，排氣系統(tǒng)的排氣背壓下降了 30Kpa (74Kpa_44Kpa)，具體工作原理如下:
[0035]當(dāng)GC-1N車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2800rpm以下運(yùn)行時(shí)，第二后消聲器7進(jìn)氣口前端前的可控閥門(mén)5關(guān)閉，排氣僅通過(guò)前消聲器4與第一后消聲器6排出；
[0036]當(dāng)車(chē)型運(yùn)行在2800rpm以上時(shí)，排氣背壓傳感器2監(jiān)測(cè)到排氣背壓大于21Kpa，控制器3計(jì)算出當(dāng)前排氣背壓已經(jīng)達(dá)到設(shè)定的閥值21Kpa，則控制可控閥門(mén)5部分開(kāi)啟，使部分排氣從第后副消聲器7處排出，從而保證整個(gè)排氣背壓穩(wěn)定在21Kpa以下；[0037]隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，控制器3驅(qū)動(dòng)可控閥門(mén)5調(diào)整開(kāi)度，使得開(kāi)度隨之增加，排氣背壓始終都控制在21Kpa以下，直至可控閥門(mén)5完全打開(kāi)。
[0038]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升到4500rpm時(shí)，可控閥門(mén)5已經(jīng)全部開(kāi)啟。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速再增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓也將隨之上升。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最高轉(zhuǎn)速5800rpm時(shí)，排氣系統(tǒng)的最大背壓可達(dá)到44Kpa。
[0039]本發(fā)明所示的降低排氣背壓的排氣系統(tǒng)和控制方法除在發(fā)動(dòng)機(jī)高速高速階段可降低整車(chē)的排氣背壓，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性外，還可用于前期發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架開(kāi)發(fā)時(shí)性能的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)排氣系統(tǒng)的排氣背壓閥值以及閥門(mén)的開(kāi)度可設(shè)定，靈活控制排氣系統(tǒng)的背壓，便于前期發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架開(kāi)發(fā)時(shí)性能的驗(yàn)證。
[0040]上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種降低排氣背壓的排氣系統(tǒng)，包括排氣歧管以及前消聲器，其特征在于:還包括兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置的第一后消聲器與第二后消聲器，所述前消聲器、第一后消聲器與第二后消聲器經(jīng)由排氣歧管連接，且所述第二后消聲器的進(jìn)氣口端布置有可控閥門(mén)以用于調(diào)整排氣流量； 排氣背壓傳感器，所述排氣背壓傳感器位于排氣歧管前端用以測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓； 控制器，所述控制器分別與車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)傳感器、所述排氣背壓傳感器以及所述可控閥門(mén)通信相連，所述控制器實(shí)時(shí)采集并處理發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)和排氣背壓的壓力信號(hào)以調(diào)整所述可控閥門(mén)的開(kāi)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于:所述排氣歧管與所述前消聲器、所述第一后消聲器以及所述第二后消聲器之間分別經(jīng)由平面法蘭連接以保證排氣系統(tǒng)的密封性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于:所述排氣歧管上預(yù)留安裝螺紋孔，所述排氣背壓傳感器上預(yù)留安裝螺紋，所述排氣背壓傳感器與所述排氣歧管直接裝配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器為小型的芯片控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于:所述第一后消聲器與所述第二后消聲器結(jié)構(gòu)相同。
6.一種權(quán)利要求1至5所述任一項(xiàng)降低排氣背壓的排氣系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)車(chē)輛啟動(dòng)后,控制器實(shí)施監(jiān)測(cè)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)以及排氣背壓傳感器壓力信號(hào)，當(dāng)判斷排氣歧管處的壓力信號(hào)小于閾值時(shí)，前消聲器與第一后消聲器工作，車(chē)輛正常運(yùn)行；當(dāng)判斷排氣歧管處的壓力信號(hào)大于閾值時(shí)，轉(zhuǎn)入步驟(2)； (2)控制器控制第二后消聲器前的可控閥門(mén)打開(kāi)一定的開(kāi)度，使得部分排氣從制第二后聲器處排出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的降低排氣背壓控制方法，其特征在于:所述步驟(2)中，所述控制器監(jiān)測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，所述可控閥門(mén)的開(kāi)度越大，直至可控閥門(mén)全部打開(kāi)為止。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的降低排氣背壓控制方法，其特征在于:所述排氣系統(tǒng)排氣背壓的閥值以及可控閥門(mén)的開(kāi)度可任意設(shè)定，以用于前期發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架開(kāi)發(fā)時(shí)的性能驗(yàn)證。
【文檔編號(hào)】F01N13/04GK103742241SQ201310728854
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】王杰, 楊安志, 金吉?jiǎng)? 吳成明, 馮擎峰 申請(qǐng)人:浙江吉利控股集團(tuán)有限公司, 浙江吉利汽車(chē)研究院有限公司