发动机排气系统、发动机及汽车技术方案

一种发动机排气系统、发动机及汽车，其中，发动机排气系统包括消声腔体；设有换向件的第一管路、第二管路、第三管路，所述第二管路的一端、第三管路的一端均与所述消声腔体连通，另一端均与所述换向件连接；所述第二管路的长度长于所述第三管路的长度，所述第二管路的长度和所述第一管路的长度的和满足以下条件：排气门排出的废气在所述第二管路的出口的排气压力反射波与排气门关闭时刻的排气波产生谐振。本发明专利技术的排气系统提升了发动机的低速扭矩；同时，提升了发动机在高速阶段的动力性；还降低了排气噪声。

【技术实现步骤摘要】
发动机排气系统、发动机及汽车
本专利技术涉及汽车
，具体涉及一种发动机排气系统、发动机及汽车。
技术介绍
对于汽车，希望可以提高发动机的低速扭矩，同时减小发动机的排气噪声。其中，发动机低速扭矩对汽车的加速性影响很大，能直接影响客户对整车动力性的感受。因此提高发动机的低速扭矩，能使汽车产品在日趋激烈的汽车市场中获得更多客户的青睐，提高产品性能及竞争力。现实情况中，乘用车面临的市区工况较多，频繁启停及加减速工况占据车辆使用时间的很大一部分。因此，很有必要提高发动机的低速扭矩。整车排气噪声水平直接影响车辆的舒适性。随着汽车技术的发展和汽车的普及，汽车客户对整车NVH性能(Noise、Vibration、Harshness，简称噪声、振动与声振粗糙度)的要求越来越高，这就要求汽车产品提供方降低排气噪声，以获得更加舒适和静谧的产品。目前汽车排气噪声主要通过在排气系统中增加消声器来降低，消声器数量以1-3个不等，其中2个消声器的布置在汽油车中较为常见。当改进消声器的结构提高消声器对排气噪声的降低性能时，会导致发动机排气背压上升，而排气背压上升，会导致发动机低速扭矩降低。此外，发动机在运行过程中，随着发动机转速的增加，产生废气增多。一般发动机具有多个气缸缸体，相应地，排气歧管也为多根。废气从每一排气歧管流出后，汇聚到排气管再排向大气。由于气缸缸体产生的废气增多，多根排气歧管内的废气汇聚到一根排气管，且排气管上还设置消声器，这就导致排气管内的气流阻力增大，排气背压增大，影响发动机在高速阶段的动力性。此时，需要降低排气系统的背压，以改善发动机在高速阶段的动力性。因此合理的排气系统结构，会在降低噪声的同时尽可能降低对排气背压的影响，减少对发动机功率扭矩的影响。但尚未有能同时兼顾发动机低速扭矩、排气噪声及发动机高速阶段功力性的排气系统。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是：现有技术未能提高发动机低速扭矩、同时降低排气噪声。为解决上述问题，本专利技术提供一种发动机排气系统，包括：消声腔体；设有换向件的第一管路、第二管路、第三管路，所述第二管路的一端、第三管路的一端均与所述消声腔体连通，另一端均与所述换向件连接；所述第一管路一端具有发动机排气歧管连接接口；所述换向件能够在第一状态和第二状态之间切换，在所述第一状态时，所述第一管路和所述第二管路连通，在所述第二状态时，所述第一管路和所述第三管路连通；所述第二管路的长度长于所述第三管路的长度，所述第二管路的长度和所述第一管路的长度的和满足以下条件：排气门排出的废气在所述第二管路的出口的排气压力反射波与排气门关闭时刻的排气波产生谐振。可选的，所述第一管路的另一端和所述第二管路连通；所述换向件包括：第一壳体，固设于所述第一管路外，所述第一壳体具有第一内腔，所述第一内腔与所述第三管路连通；第二壳体，位于所述第一内腔中，固设于所述第一管路外，所述第二壳体具有第二内腔，沿所述第一管路的长度方向，所述第二壳体设有连通所述第二内腔和所述第一内腔的开孔；盖体，位于所述第一内腔中，可活动地套设于所述第一管路外，用于覆盖所述开孔；弹性件，沿所述长度方向，所述弹性件一端与所述盖体连接，另一端与所述第一管路或所述第二壳体连接；所述第一管路位于所述第二内腔中的部分的外表面设有多个通孔；在所述第一状态，所述第二内腔中的废气的压力小于所述弹性件的弹性力，所述盖体与所述第二壳体贴合，并覆盖所述开孔；在所述第二状态，所述第二内腔中的废气的压力大于所述弹性件的弹性力，所述盖体沿所述长度方向背向所述第二壳体移动，所述第一内腔和所述第二内腔连通。可选的，所述弹性件为弹簧或橡胶。可选的，所述换向件为换向阀，所述换向阀具有第一压力阀和第二压力阀；所述第一压力阀位于所述第一管路和所述第二管路之间，所述第二压力阀位于所述第一管路和所述第三管路之间；在所述第一状态，所述第一管路内的废气的压力大于所述第一压力阀的开启压力，小于所述第二压力阀的开启压力；在所述第二状态，所述第一管路内的废气的压力大于所述第一压力阀的开启压力和所述第二压力阀的开启压力。可选的，所有所述通孔的横截面的面积总和与所述第一管路的横截面的面积的比值为1.2至1.5。可选的，还包括谐振腔，所述谐振腔靠近所述消声腔体，并与所述第二管路连通。可选的，所述谐振腔的消声频率为200HZ以下。可选的，还包括：发动机排气歧管，所述发动机排气歧管一端与发动机气缸体连接，另一端与所述第一管路连接。可选的，还包括后消声器，所述后消声器与所述消声腔体连通。可选的，还包括：第四管路，所述第四管路一端通过所述消声腔体与所述第二管路连通，另一端与所述后消声器连通；第五管路，所述第五管路一端通过所述消声腔体与所述第三管路连通，另一端与所述后消声器连通。本专利技术还提供一种发动机，包括上述任一所述的发动机排气系统。本专利技术还提供一种汽车，包括上述所述的发动机。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：当排气系统中的第一管路和发动机的排气歧管连通。发动机处于第一状态时，例如发动机处于部分负荷工况下，发动机转速低。换向件切换至使得第一管路和第二管路连通，发动机产生的废气从较长的第二管路流出。当排气气门又打开时，发动机气缸内废气经过排气门排出时产生的排气波，产生的废气流向消声腔体时产生排气压力反射波。第二管路的长度和第一管路的长度的和满足以下条件：排气门排出的废气在所述第二管路的出口的排气压力反射波与排气门关闭时刻的排气波产生谐振。反射波与排气门处的排气波产生谐振，相互抵消，排气波在排气门处的压力低于排气管平均压力。即，排气门口处的压力降低，即降低了排气门处的排气背压。缸内残余废气排气更顺畅，缸内残余废气减少，充量系数增加，发动机的低速扭矩增加。同时，产生的废气经过消声腔体时，也控制了排气噪声。在第二状态下，例如发动机处于全负荷工况下，发动机转速高，发动机产生废气增多，气流阻力增大。换向件切换至使得第一管路和第三管路连通，产生的废气从较短的第三管路流出。也即，发动机处于高转速时，产生的废气可以很快的排出，废气排出顺畅，降低了排气背压。同时，产生的废气经过消声腔体时，也控制了排气噪声。综上，本专利技术的排气系统在发动机低转速时，排气门出口处的排气背压降低，提升了发动机的低速扭矩；同时，在发动机高转速时，排气管排气背压也降低，提升了发动机在高速阶段的动力性；此外，无论发动机处于低转速还是高转速，气缸缸体内的废气都会经过消声腔体，降低了排气噪声。附图说明图1是本专利技术实施例发动机排气系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例发动机排气系统中换向件的结构示意图一，图中示出盖体处于打开状态；图3是本专利技术实施例发动机排气系统中换向件的结构示意图二，图中示出盖体处于打开状态。具体实施方式现有技术中在排气管上设置消声器后，发动机低转速时，排气门出口处的排气背压大；发动机高转速时，排气管排气背压大。本专利技术的前消声器利用谐振原理，在发动机低转速时，排气门出口处的排气背压降低；同时，在发动机高转速时，排气管排气背压也降低。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。动力性是发动机的一项核心评价指标，根据发动机原理，提高进气密度及充量系数能提高发动机的扭矩，改善动力性能。由于乘用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发动机排气系统，其特征在于，包括：消声腔体；设有换向件的第一管路、第二管路、第三管路，所述第二管路的一端、第三管路的一端均与所述消声腔体连通，另一端均与所述换向件连接；所述第一管路一端具有发动机排气歧管连接接口；所述换向件能够在第一状态和第二状态之间切换，在所述第一状态时，所述第一管路和所述第二管路连通，在所述第二状态时，所述第一管路和所述第三管路连通；所述第二管路的长度长于所述第三管路的长度，所述第二管路的长度和所述第一管路的长度的和满足以下条件：排气门排出的废气在所述第二管路的出口的排气压力反射波与排气门关闭时刻的排气波产生谐振。

【技术特征摘要】
1.一种发动机排气系统，其特征在于，包括：消声腔体；设有换向件的第一管路、第二管路、第三管路，所述第二管路的一端、第三管路的一端均与所述消声腔体连通，另一端均与所述换向件连接；所述第一管路一端具有发动机排气歧管连接接口；所述换向件能够在第一状态和第二状态之间切换，在所述第一状态时，所述第一管路和所述第二管路连通，在所述第二状态时，所述第一管路和所述第三管路连通；所述第二管路的长度长于所述第三管路的长度，所述第二管路的长度和所述第一管路的长度的和满足以下条件：排气门排出的废气在所述第二管路的出口的排气压力反射波与排气门关闭时刻的排气波产生谐振。2.如权利要求1所述的发动机排气系统，其特征在于，所述第一管路的另一端和所述第二管路连通；所述换向件包括：第一壳体，固设于所述第一管路外，所述第一壳体具有第一内腔，所述第一内腔与所述第三管路连通；第二壳体，位于所述第一内腔中，固设于所述第一管路外，所述第二壳体具有第二内腔，沿所述第一管路的长度方向，所述第二壳体设有连通所述第二内腔和所述第一内腔的开孔；盖体，位于所述第一内腔中，可活动地套设于所述第一管路外，用于覆盖所述开孔；弹性件，沿所述长度方向，所述弹性件一端与所述盖体连接，另一端与所述第一管路或所述第二壳体连接；所述第一管路位于所述第二内腔中的部分的外表面设有多个通孔；在所述第一状态，所述第二内腔中的废气的压力小于所述弹性件的弹性力，所述盖体与所述第二壳体贴合，并覆盖所述开孔；在所述第二状态，所述第二内腔中的废气的压力大于所述弹性件的弹性力，所述盖体沿所述长度方向背向所述第二壳体移动，所述第一内腔和所述第二内腔连通。3.如权利要求2所述的发...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立锋，刘旻，叶敬安，赖郭晖，宋涛，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31