阀、排气系统、装置的制作方法

1.本技术涉及排气领域，特别涉及一种阀、排气系统、装置。


背景技术：

2.传统内燃机运行中，约1/3的热量会通过尾气排到大气，如何能够有效利用这部分废热，显得尤为重要。
3.由于目前对于二氧化碳减排的法规日益严格，以及市场对于燃油经济性的需求，因此在内燃机的排气系统中设置排气余热回收系统(exhaust heat recovery system,ehrs)，将发动机排气的热量回收利用，以提升内燃机的燃油经济性。同时，对于具有内燃机的混合动力系统，ehrs回收发动机的余热，还可以减少混合动力系统中发动机运行载荷或时间，从而提升纯电模式的行驶里程。
4.ehrs通过一组执行机构实现两种工作模式，热回收模式和旁通模式。例如当发动机冷启动时，ehrs处于热回收模式；水温达到预设温度时，执行机构推动阀门，使ehrs切换到旁通模式。
5.当ehrs处于旁通模式时，发动机不再在需要额外的热量输入，这部分热量称为寄生热，此时需要启动发动机冷却系统，因此ehrs应该尽量降低这部分寄生热，避免给发动机冷却系统增加过大的热负荷，从而增加成本。
6.一般的排气余热回收系统可以包括：热交换器，该热交换器具有排气循环侧，该排气循环侧具有连接至排气入口的交换器入口和连接至排气出口的交换器出口，其中，该热交换器还具有传热流体循环侧，该传热流体循环侧具有传热流体入口和传热流体出口；旁通管，该旁通管限定了用于排气从排气入口绕过热交换器至排气出口的通道的路径；阀，该阀调节分别通过热交换器和通过旁通管循环的排气的量，其中，阀可以具有阀门和驱动轴，其中，驱动轴用于驱动阀门。驱动轴可以通过执行器的执行而驱动阀门。
7.另外，在排气系统中，还可以包括有声学阀，用于降低噪音，声学阀可以降低特定频段的高频或低频噪音。


技术实现要素：

8.本技术的目的在于提供一种阀。
9.本技术的另一个目的在于提供一种排气系统。
10.本技术的另一个目的在于提供一种装置。
11.根据本技术第一方面的一种阀，包括第一阀门；第二阀门；弹性件；驱动轴；其中，所述第一阀门与所述驱动轴固定连接，能够与所述驱动轴同步转动，所述第二阀门被设置为能够绕所述驱动轴相对转动；所述弹性件分别作用于所述第一阀门、第二阀门。
12.实施例介绍的阀，其通过第一阀门、第二阀门、驱动轴以及弹性件的设置，使得第一阀门、第二阀门可以实现多个状态的切换，使得阀在排气系统中可以在具有调节分别通过热交换器和通过旁通管循环的排气的量的功能的基础上，集成声学调节的功能，使得采
用该阀的排气系统、以及包含该排气系统的装置结构紧凑。
13.在所述阀的一个或多个实施例中，所述阀具有第一状态、第二状态或者第三状态：在所述第一状态，所述第一阀门处于关闭位置，所述第二阀门位于打开位置；在所述第二状态，所述第一阀门位于打开位置，所述第二阀门位于关闭位置；在所述第三状态，所述第一阀门位于中间位置，所述第二阀门位于关闭位置；其中，所述第一阀门的转动行程的两端分别为关闭位置、打开位置，所述中间位置位于所述转动行程中所述关闭位置、打开位置之间的位置。
14.在所述阀的一个或多个实施例中，所述弹性件为扭转弹簧件，套设于所述驱动轴，分别连接于所述第一阀门、第二阀门。
15.在所述阀的一个或多个实施例中，所述第一阀门与所述驱动轴的连接位置分别为第一轴向位置、第二轴向位置，所述第二阀门与所述驱动轴的连接位置位于所述第一轴向位置、第二轴向位置限定的轴向范围内。
16.在所述阀的一个或多个实施例中，所述第二阀门通过轴承件设置于所述驱动轴。
17.根据本技术第二方面的一种排气系统，包括第一排气流路；
18.第二排气流路，与所述第一排气流路流体地连通，在所述第二排气流路设置有热交换器；
19.第三排气流路，与所述第一排气流路流体地连通；所述第二排气流路、第三排气流路从所述第一排气流路分叉；
20.如第一方面所述的阀，所述第二排气流路、第三排气流路在所述阀汇合，所述阀的第一阀门对应所述第三排气流路，所述第二阀门对应所述第二排气流路。
21.承上介绍的，实施例介绍的排气系统具有结构紧凑的优点。
22.在所述排气系统的一个或多个实施例中，所述排气系统具有热回收状态，旁通状态或声学状态：
23.在所述热回收状态，所述第一阀门处于关闭位置，所述第三排气流路关闭，所述第二阀门位于打开位置，所述第一排气流路的排气经过所述第二排气流路输出；
24.在所述旁通状态，所述第一阀门位于打开位置，所述第二阀门位于关闭位置，所述第一排气流路的排气经过所述第三排气流路输出；
25.在所述声学状态，所述第一阀门位于中间位置，所述第二阀门位于关闭位置，所述第一排气流路的排气经过所述第三排气流路被节流地输出。
26.在所述排气系统的一个或多个实施例中，所述第二排气流路具有第一输出端、第二输出端，所述第一输出端对应所述第二阀门，所述第二输出端对应所述排气系统的废气再循环装置。
27.在所述排气系统的一个或多个实施例中，在所述排气系统的所述热回收状态，所述第二输出端关闭；在所述排气系统的所述旁通状态、所述声学状态，所述第二输出端打开。
28.在所述排气系统的一个或多个实施例中，排气系统还包括第一管路、第二管路、以及第三管路，所述第一管路提供所述第一排气流路，所述第二管路提供所述第二排气流路，所述第三管路提供所述第三排气流路。
29.根据本技术第三方面的一种装置，包括内燃机以及如第二方面所述的排气系统，
所述内燃机与所述排气系统流体地连通。
30.在所述装置的一个或多个实施例中，该装置为混合动力车辆。
31.承上介绍的，实施例介绍的装置具有结构紧凑的优点，尤其是对于混合动力车辆而言，由于节省了额外布置声学调节阀的空间，使得空间紧张的混合动力车辆的排气系统也具有声学调节的功能，降低噪音。
附图说明
32.本技术上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
33.图1为一实施例的装置的结构示意图。
34.图2为一实施例的排气系统的热回收状态的结构示意图。
35.图3为一实施例的排气系统的旁通状态的结构示意图。
36.图4为一实施例的排气系统的声学状态的结构示意图。
37.图5为一实施例的阀的结构示意图。
38.附图标记：
39.100-排气系统
40.1001-第一排气流路
41.1002-第二排气流路
42.10021-第二排气流路的第一输出端
43.10022-第二排气流路的第二输出端
44.1003-第三排气流路
45.11-第一管路
46.12-第二管路
47.13-第三管路
48.200-装置
49.300-内燃机
50.10-阀
51.1-第一阀门
52.101-第一阀门的关闭位置
53.102-第一阀门的打开位置
54.103-第一阀门的中间位置
55.111-第一轴向位置
56.112-第二轴向位置
57.2-第二阀门
58.201-第二阀门的关闭位置
59.202-第二阀门的打开位置
60.3-弹性件
61.4-驱动轴
62.5-轴承件
63.20-热交换器。
具体实施方式
64.下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本实用新型的保护范围进行限制。
65.需要注意的是，以下描述中如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个或多个实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
66.参考图1所示的，一种装置200可以包括内燃机300以及排气系统100，内燃机300与排气系统100流体地连通，内燃机300运行产生的排气通过排气系统100处理以降低排放污染以及噪音。排气系统100可以包括多个排气部件，例如管、过滤器、阀、催化器、消声器等，在内燃机300产生的排气通过排气系统100后排出至大气。
67.可以理解到，实施例介绍的装置以及排气系统100以车辆的排气系统为例，但不以此为限，例如还可以用于船舶、农用机械、工程机械等的排气系统，例如还以用作固定式的柴油发电机的排气系统等场景，均不以此为限，即装置200不限于车辆，还可以是船舶、农用机械、工程机械，也可以是固定式柴油发电机等等。
68.参考图5所示的，在一些实施例中，阀10可以包括第一阀门1、第二阀门2、弹性件3、驱动轴4。其中，第一阀门1与驱动轴4固定连接，能够与驱动轴4同步转动。第一阀门1与驱动轴4固定连接的结构，可以是采用焊接的结构固定连接，但不以此为限。第二阀门2被设置为能够绕驱动轴4相对转动，即以驱动轴4为轴线转动，第二阀门2与驱动轴4之间的结构，可以是第二阀门2通过轴承件5套设于所述驱动轴4，从而绕驱动轴4相对转动。弹性件3分别作用于第一阀门1、第二阀门2，即第一阀门1、第二阀门2需要克服弹性件3的弹力方可打开动作。例如弹性件3可以是扭转弹簧件，套设于驱动轴4，扭转弹簧件分别连接第一阀门1、第二阀门2。驱动轴4，可以受到执行器(图中未示出)的作动而转动，带动与其固定连接的第一阀门1同步转动，从而克服弹性件3的弹力而带动第一阀门1转动而实现打开位置与关闭位置之间的转动行程。驱动轴4与执行器的连接，可以是直接连接，也可以是通过传动机构间接地连接，例如通过传力弹簧连接，均不以此为限。
69.如图5所示的，在一些实施例中，第一阀门1、第二阀门2的相对位置可以是第一阀门1与驱动轴4的连接位置分别为第一轴向位置111、第二轴向位置112，第二阀门2与驱动轴4的连接位置位于第一轴向位置111、第二轴向位置112限定的轴向范围内，如此可以使得阀10的结构紧凑。
70.继续参考图2至图5所示的，对应阀10的不同状态，实现排气系统的不同状态。
71.参考图2至图4所示的，排气系统100可以包括第一排气流路1001、第二排气流路1002、第三排气流路1003，以及阀10。第二排气流路1002，与第一排气流路1001流体地连通，在第二排气流路1002设置有热交换器20。热交换器20的具体结构可以是具有多个换热的翅片或者换热板，均不以此为限。第三排气流路1003，与第一排气流路1001流体地连通；第二
排气流路1002、第三排气流路1003从第一排气流路1001分叉。第二排气流路1002、第三排气流路1003在阀10汇合，阀10的第一阀门1对应第三排气流路1003，第二阀门2对应第二排气流路1002。
72.构成第一排气流路1001、第二排气流路1002、第三排气流路1003的具体结构，如图2至图4所示的，可以是管路结构，即排气系统100包括第一管路11、第二管路12、以及第三管路13，第一管路11限定的空间提供第一排气流路1001，第二管路12限定的空间提供第二排气流路1002，第三管路13限定的空间提供第三排气流路1003。第二管路12、第二管路13从第一管路11分叉，在阀10的位置汇合。第一管路11内部设置有热交换器20。采用管路结构，易于空间布置以及控制排气流路的流通与关闭，可以理解到，还可以采用其它结构构成排气流路，不以图中所示的结构为限。
73.如图2所示的，在排气系统100的热回收状态时，此时可以通过换热装置20将排气的热量回收，例如当冷启动时对内燃机的水温进行加热。此时阀10在第一状态，第一阀门1处于关闭位置101，第二阀门2位于打开位置202，此处的“关闭”、“打开”指的是完全封闭，以及完全打开。如图2所示的，此时第三排气流路1003关闭，强制第一排气流路1001的排气经过所述第二排气流路1002，排气压力打开第二阀门2，使得排气流出。
74.如图3所示的，在排气系统100的旁通状态时，例如发动机不再在需要额外的热量输入，此时应避免给发动机冷却系统增加过大的热负荷。此时执行器作动，以使得驱动轴4转动，以带动第一阀门1克服弹性件3的弹性力处于打开位置102，而此时第一排气流路1001的排气经过所述第三排气流路1003输出，而此时第二阀门2由于弹性力3的作用而保持关闭，即第二阀门2位于关闭位置201。类似地，此处的“关闭”、“打开”指的是完全封闭，以及完全打开。
75.如图4所示的，在排气系统100的声学状态时，例如此时需要针对某些工况条件降低特定频段的高频或低频噪音。此时执行器作动，以使得驱动轴4转动，以带动第一阀门1克服弹性件3的弹性力使得第一阀门1转动至中间位置103，即位于转动行程中关闭位置101、打开位置102之间的位置，即第一阀门1的转动角度介于关闭位置101、打开位置102对应的转动角度之间，而此时第二阀门2由于弹性力3的作用而保持关闭，即第二阀门2位于关闭位置201。此时第一排气流路1002的排气经过所述第三排气流路1003被节流地输出。第一阀门1具体的转动角度，可以根据实际需要的降低的噪声频段而调整执行器的作动，从而调节第一阀门1转动角度。
76.承上可知，实施例介绍的阀，其通过第一阀门1、第二阀门2、驱动轴4以及弹性件3的设置以及协同作用，使得第一阀门、第二阀门可以实现多个状态的切换，使得阀在排气系统中可以在具有调节分别通过热交换器和通过旁通管循环的排气的量的功能的基础上，集成声学调节的功能，使得采用该阀的排气系统、以及包含该排气系统的装置结构紧凑。尤其是当装置200为混合动力车辆时，由于节省了额外布置声学调节阀的空间，使得空间紧张的混合动力车辆的排气系统也具有声学调节的功能，降低噪音。
77.继续参考图2至图4所示的，排气系统100的第二排气流路1002除了具有与第三排气流路1003汇合的第一输出端10021之外，还具有第二输出端10022。第一输出端10021对应第二阀门2，第二阀门2的打开、关闭位置的切换，以对应第一输出端10021的打开、关闭。第二输出端10022则对应排气系统100的废气再循环装置(exhaust gas re-circulation,
egr)，尤其可以是低压egr装置(lp-egr)。废气再循环装置的含义与本领域的通常含义类似，即把发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸。由于废气中含有大量的co2等多原子气体，而co2等气体不能燃烧却由于其比热容高而吸收大量的热，使气缸中混合气的最高燃烧温度降低，从而减少了nox的生成量。
78.在第二输出端10022则对应排气系统100的废气再循环装置的一些实施例中，如图2至图4所示的，如图2所示的，在排气系统100的热回收状态，第二输出端10022关闭；如图3、图4所示的，在排气系统100的所述旁通状态、或者声学状态，第二输出端10022打开，使得部分的排气从第二排气流路1002的第二输出端10022输出。
79.如此可以使得阀10具有调节分别通过热交换器和通过旁通管循环的排气的量的功能且集成声学调节的功能的基础上，进一步集成了废气在循环装置的调节功能，使得排气系统100的结构更为紧凑，并且如此的结构，可以较为准确地调节，对排气背压的影响较小。
80.本技术虽然以上述实施例公开如上，但其并不是用来限定本技术，任何本领域技术人员在不脱离本技术的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本技术权利要求所界定的保护范围之内。

技术特征：
1.一种阀(10)，其特征在于，包括：第一阀门(1)；第二阀门(2)；弹性件(3)；驱动轴(4)；其中，所述第一阀门(1)与所述驱动轴(4)固定连接，能够与所述驱动轴(4)同步转动，所述第二阀门(2)被设置为能够绕所述驱动轴(4)相对转动；所述弹性件(3)分别作用于所述第一阀门(1)、第二阀门(2)。2.如权利要求1所述的阀(10)，其特征在于，所述阀(10)具有第一状态、第二状态或者第三状态：在所述第一状态，所述第一阀门(1)处于关闭位置(101)，所述第二阀门(2)位于打开位置(202)；在所述第二状态，所述第一阀门(1)位于打开位置(102)，所述第二阀门(2)位于关闭位置(201)；在所述第三状态，所述第一阀门(1)位于中间位置(103)，所述第二阀门(2)位于关闭位置(201)；其中，所述第一阀门(1)的转动行程的两端分别为关闭位置(101)、打开位置(102)，所述中间位置(103)位于所述转动行程中所述关闭位置(101)、打开位置(102)之间的位置。3.如权利要求2所述的阀(10)，其特征在于，所述弹性件(3)为扭转弹簧件，套设于所述驱动轴(4)，分别连接于所述第一阀门(1)、第二阀门(2)。4.如权利要求1所述的阀(10)，其特征在于，所述第一阀门(1)与所述驱动轴(4)的连接位置分别为第一轴向位置(111)、第二轴向位置(112)，所述第二阀门(2)与所述驱动轴(4)的连接位置位于所述第一轴向位置(111)、第二轴向位置(112)限定的轴向范围内。5.如权利要求1所述的阀(10)，其特征在于，所述第二阀门(2)通过轴承件(5)设置于所述驱动轴(4)。6.一种排气系统(100)，其特征在于，包括：第一排气流路(1001)；第二排气流路(1002)，与所述第一排气流路(1001)流体地连通，在所述第二排气流路(1002)设置有热交换器(20)；第三排气流路(1003)，与所述第一排气流路(1001)流体地连通；所述第二排气流路(1002)、第三排气流路(1003)从所述第一排气流路(1001)分叉；如权利要求1-5任意一项所述的阀(10)，所述第二排气流路(1002)、第三排气流路(1003)在所述阀(10)汇合，所述阀(10)的第一阀门(1)对应所述第三排气流路(1003)，所述第二阀门(2)对应所述第二排气流路(1002)。7.如权利要求6所述的排气系统(100)，其特征在于，所述排气系统(100)具有热回收状态，旁通状态或声学状态：在所述热回收状态，所述第一阀门(1)处于关闭位置(101)，所述第三排气流路(1003)关闭，所述第二阀门(2)位于打开位置(202)，所述第一排气流路(1001)的排气经过所述第二排气流路(1002)输出；
在所述旁通状态，所述第一阀门(1)位于打开位置(102)，所述第二阀门(2)位于关闭位置(201)，所述第一排气流路(1001)的排气经过所述第三排气流路(1003)输出；在所述声学状态，所述第一阀门(1)位于中间位置(103)，所述第二阀门(2)位于关闭位置(201)，所述第一排气流路(1001)的排气经过所述第三排气流路(1003)被节流地输出。8.如权利要求7所述的排气系统(100)，其特征在于，所述第二排气流路(1002)具有第一输出端(10021)、第二输出端(10022)，所述第一输出端(10021)对应所述第二阀门(2)，所述第二输出端(10022)对应所述排气系统(100)的废气再循环装置。9.如权利要求8所述的排气系统(100)，其特征在于，在所述排气系统的所述热回收状态，所述第二输出端(10022)关闭；在所述排气系统的所述旁通状态、所述声学状态，所述第二输出端(10022)打开。10.如权利要求7所述的排气系统(100)，其特征在于，包括第一管路(11)、第二管路(12)、以及第三管路(13)，所述第一管路(11)提供所述第一排气流路(1001)，所述第二管路(12)提供所述第二排气流路(1002)，所述第三管路(13)提供所述第三排气流路(1003)。11.一种装置(200)，其特征在于，包括内燃机(300)以及如权利要求6-10任意一项所述的排气系统(100)，所述内燃机(300)与所述排气系统(100)流体地连通。12.如权利要求11所述的装置(200)，其特征在于，该装置为混合动力车辆。

技术总结
本申请提供了一种阀、排气系统、装置。其中，所述阀包括第一阀门；第二阀门；弹性件；驱动轴；其中，所述第一阀门与所述驱动轴固定连接，能够与所述驱动轴同步转动，所述第二阀门被设置为能够绕所述驱动轴相对转动；所述弹性件分别作用于所述第一阀门、第二阀门。以上介绍的阀在排气系统中可以在具有调节分别通过热交换器和通过旁通管循环的排气的量的功能的基础上，集成声学调节的功能，使得采用该阀的排气系统、以及包含该排气系统的装置结构紧凑。凑。凑。


技术研发人员：克里斯托夫
受保护的技术使用者：佛吉亚排气控制技术开发(上海)有限公司
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/6/20