ЗАСЛОНКА РЕГУЛЯТОРА РАСХОДА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ С ПОВОРОТНОЙ ВНУТРЕННЕЙ ЗАСЛОНКОЙ Российский патент 2019 года по МПК F02D9/04 F01N13/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к общей области способов и систем для заслонки системы передачи текучей среды.

Уровень техники

Системы передачи текучей среды, например, выхлопная система двигателя, часто содержат множественные каналы для направления текучих сред от источника текучих сред к выводу текучих сред. Некоторые из таких каналов также могут быть выполнены с возможностью направления текучих сред (например, газов) к одному или нескольким компонентам или системам, связанным с системой передачи текучей среды. В примере выхлопной системы двигателя отработавшие газы могут быть направлены в систему утилизации тепла отработавших газов (УТОГ). Система УТОГ может содержать теплообменник, выполненный с возможностью приема горячих отработавших газов из первого выхлопного канала и возврата охлажденных отработавших газов в выхлопную систему через второй выхлопной канал. Первый выхлопной канал может образовывать разветвление с обводным каналом, выполненным с возможностью направления отработавших газов в обход теплообменника, причем в соединении между ними могут быть установлены средства направления потока отработавших газов. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления, такие средства могут содержать одно или несколько отверстий, выполненных с возможностью открытия или закрытия для увеличения или уменьшения количества газов, протекающих через средства, что обеспечивает возможность регулирования расхода газов через выхлопную систему и в теплообменник.

Другие решения задачи регулирования расхода газов в системе передачи текучей среды предполагают, в частности, использование нескольких заслонок для регулирования потока. Один из примеров таких решений представлен Knafl и др. в патенте США 7921828. В этом документе раскрыт теплообменник транспортного средства, причем теплообменник содержит несколько заслонок для регулирования потока, управляемых системой управления. Система управления может увеличивать или уменьшать степень открытия каждой из регулирующих заслонок для изменения количества газов, поступающих в теплообменник.

Однако авторы настоящего изобретения выявили потенциальные недостатки таких систем. Например, поступление газов в теплообменник (соответствующий вышеприведенному описанию), может увеличивать обратное давление газов на входе теплообменника с превышением допустимого для работы двигателя уровня обратного давления. Для уменьшения обратного давления газов расход газов в теплообменник может быть уменьшен, а расход газов в обводной канал, обеспечивающий обход теплообменника, может быть увеличен (причем в соответствии с одним из примеров осуществления для этого может быть применена корректировка открытия вышеописанных регулирующих заслонок). Однако при достаточно высоких значениях обратного давления и/или расхода величина усилия, необходимого для корректировки открытия регулирующих заслонок может превышать максимальную величину, которую может обеспечить привод регулирующих заслонок. Другими словами, привод регулирующих заслонок может быть не в состоянии скорректировать степень открытия регулирующих заслонок в связи с наличием обратного давления, и регулирующие заслонки могут застрять в данном положении, что ограничивает возможности системы управления по управлению расходом газов через теплообменник. Это может привести к снижению к.п.д. двигателя.

Раскрытие изобретения

В соответствии с одним из примеров осуществления для устранения вышеуказанных недостатков может быть использован способ эксплуатации заслонки системы передачи текучей среды, содержащей: поворотную внешнюю заслонку, соединенную с каналом передачи текучей среды в первой точке поворота; и внутреннюю заслонку, расположенную внутри внешней заслонки и выполненную с возможностью поворота относительно внешней заслонки, причем внутренняя заслонка соединена с внешней заслонкой во второй точке поворота. Таким образом, внешняя заслонка может быть повернута в первом направлении, а внутренняя заслонка может быть одновременно повернута независимо от внешней заслонки во втором направлении.

В соответствии с одним из примеров осуществления, заслонка может быть расположена в разветвлении между обводным каналом передачи текучей среды и активным каналом передачи текучей среды. Заслонка может быть выполнена с возможностью поворота из первого положения, соответствующего перепускному положению, во второе положение, соответствующее активному положению. В перепускном положении положение заслонки может увеличивать расход текучей среды по обводному каналу передачи текучей среды и уменьшать расход текучей среды по активному каналу передачи текучей среды. В активном положении положение заслонки может увеличивать расход текучей среды по активному каналу передачи текучей среды и уменьшать расход текучей среды по обводному каналу передачи текучей среды. В случае превышения перепадом между первым давлением текучей среды с первой стороны заслонки и вторым давлением текучей среды со второй стороны заслонки пороговой величины перепада давления, внутренняя заслонка может быть повернута относительно внешней заслонки для увеличения расхода текучей среды через проем внешней заслонки.

Таким образом, в случае превышения перепадом давления пороговой величины во время нахождения заслонки в активном положении, внутренняя заслонка может быть повернута для отвода текучей среды от активного канала передачи текучей среды в обводной канал путем увеличения степени открытия проема внешней заслонки, что обеспечивает уменьшение перепада давления. Уменьшение перепада давления позволяет приводу заслонки переводить заслонку из активного положения в перепускное положение с меньшим усилием, что уменьшает вероятность застревания заслонки в активном положении. Это обеспечивает повышение надежности заслонки и возможность использования привода заслонки меньшего размера и/или стоимости.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного объекта изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена двигательная система, содержащая выхлопную систему, причем в выхлопной системе установлена заслонка.

На фиг. 2 представлен в аксонометрии пример заслонки, содержащей шаровой выступ, соединенный с внешней заслонкой, и фиксатор, соединенный с внутренней заслонкой.

На фиг. 3А-3В представлены в боковой проекции шаровой выступ и фиксатор заслонки, причем на фиг. 3А фиксатор представлен соединенным с шаровым выступом, а на фиг. 3В фиксатор представлен отделенным от шарового выступа.

На фиг. 4 представлена в боковой проекции заслонка, соединенная с разветвлением выхлопной системы, причем заслонка установлена в перепускное положение.

На фиг. 5 представлена в боковой проекции заслонка, находящаяся между перепускным положением и активным положением.

На фиг. 6 представлена в боковой проекции заслонка, находящаяся в активном положении.

На фиг. 7 представлена в боковой проекции заслонка, находящаяся в активном положении, причем внутренняя заслонка находится между полностью открытым положением и полностью закрытым положением.

На фиг. 8 представлена в боковой проекции заслонка, находящаяся в активном положении, причем внутренняя заслонка находится в полностью открытом положении.

На фиг. 9 представлена в боковой проекции заслонка, находящаяся в активном положении, причем внутренняя заслонка находится в полностью закрытом положении.

На фиг. 10 представлена в боковой проекции заслонка, находящаяся в перепускном положении, причем внутренняя заслонка находится в полностью закрытом положении.

Чертежи, представленные на фиг. 2-10, выполнены приблизительно в масштабе, хотя могут быть использованы и другие соотношения размеров.

Осуществление изобретения

Нижеследующее описание раскрывает системы и способы эксплуатации заслонки для системы передачи текучей среды, например, выхлопной системы двигателя. Двигательная система, например, двигательная система, представленная на фиг. 1, может содержать выхлопную систему, содержащую теплообменник, несколько выхлопных каналов и поворотную заслонку, соединенную с разветвлением выхлопных каналов. Заслонка, например, заслонка, представленная на фиг. 2, содержит внутреннюю заслонку и внешнюю заслонку, причем внутренняя заслонка выполнена поворотной относительно внешней заслонки. Внутренняя заслонка может быть связана с внешней заслонкой в первой точке шарнирной осью и может быть связана с внешней заслонкой во второй точке фиксатором, форма которого соответствует форме шарового выступа внешней заслонки, как показано на фиг. 3А-3В. Заслонка может быть выполнена с возможностью поворота из перепускного положения (представленного на фиг. 4) в активное положение (представленное на фиг. 6), причем когда заслонка находится между перепускным положением и активным положением (как показано на фиг. 5), штифт внутренней заслонки скользит вдоль желоба выхлопного канала. При превышении перепадом давления между первым давлением текучей среды с первой стороны заслонки и вторым давлением текучей среды со второй стороны заслонки порогового уровня перепада давления, фиксатор внутренней заслонки может быть отделен от шарового выступа внешней заслонки, что обеспечивает возможность поворота внутренней заслонки относительно внешней заслонки, как показано на фиг. 7. Внутренняя заслонка может быть повернута относительно внешней заслонки до полностью открытого положения, представленного на фиг. 8, в котором она расположена перпендикулярно внешней заслонке. Затем привод заслонки может снова повернуть заслонку (как показано на фиг. 9) в перепускное положение (представленное на фиг. 10), причем при возвращении заслонки в перепускное положение фиксатор внутренней заслонки входит в зацепление с шаровым выступом внешней заслонки.

На фиг. 1 представлена схема системы 108 передачи текучей среды, причем система 108 передачи текучей среды (которая может быть названа в настоящем описании выхлопной системой 108) включена в состав двигательной системы 100. Двигательная система 100 содержит двигатель 123, воздухозаборную систему 106 и выхлопную систему 108. Двигатель 123 может содержать несколько цилиндров 130, связанных с головкой 110 блока цилиндров. Воздухозаборная система 106 содержит дроссельную заслонку 162, соединенную для передачи текучей среды со впускным коллектором 144 двигателя через впускной канал 142. Выхлопная система 108 содержит выхлопной коллектор 148, ведущий в выхлопной канал 136, который направляет отработавшие газы в атмосферу. Выхлопная система 108 может содержать одни или несколько средств 170 снижения токсичности выбросов, которые могут быть установлены в выхлопной системе 108 с плотным перекрытием. В число одних или нескольких средств 170 снижения токсичности выбросов могут входить трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, уловитель обедненных оксидов азота, дизельный сажевый фильтр, окислительный нейтрализатор и т.д. Следует понимать, что в состав двигателя могут входить и другие компоненты, например, различные клапаны и датчики.

Двигательная система 100 также содержит топливную систему 168, содержащую топливный бак 121, связанный с топливно-насосной системой 171. Топливно-насосная система 171 может содержать один или несколько насосов для увеличения давления топлива, подаваемого по топливному каналу 169 в топливные инжекторы двигателя 123, например, в представленный на схеме в качестве примера инжектор 166. Хотя на схеме представлен лишь один инжектор 166, дополнительные инжекторы предусмотрены для каждого из цилиндров. Следует понимать, что топливная система 168 может представлять собой безвозвратную систему подачи топлива, возвратную систему подачи топлива или топливную систему различных других типов.

Двигатель 123 может быть выполнен с возможностью приема хладагента из источника хладагента, например, радиатора 125. В соответствии с одним из примеров осуществления, радиатор 125 может подавать хладагент через канал 151 охлаждения к теплообменнику 127. Регулирование расхода хладагента через канал 151 охлаждения может быть обеспечено путем приведения в действие клапана 190, связанного с каналом 151 охлаждения. Теплообменник 127 связан с активным выхлопным каналом 159 и возвратным выхлопным каналом 161 выхлопной системы 108. Теплообменник 127 может принимать хладагент, поступающий из канала 151 охлаждения при первой температуре, и передавать хладагенту тепловую энергию от отработавших газов, протекающих через теплообменник 127. Затем хладагент может выходить из теплообменника 127 при второй температуре через второй канал 153 охлаждения, причем вторая температура выше, чем первая температура. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления, отработавшие газы могут не протекать через теплообменник 127 (например, когда отработавшие газы направляют в обводной канал 163). Когда отработавшие газы не протекают через теплообменник 127, хладагент может поступать в теплообменник 127 при первой температуре и выходить из теплообменника при температуре, приблизительно равной первой температуре. В соответствии с другими примерами осуществления, канал 151 охлаждения может быть связан с обводным каналом охлаждения, выполненным с возможностью направления хладагента из радиатора 125 непосредственно в двигатель 123 в обход теплообменника 127. Возврат хладагента в радиатор 125 из двигателя 123 может происходить по каналу 155 охлаждения.

Как было описано выше, теплообменник 127 соединен с активным выхлопным каналом 159 и возвратным выхлопным каналом 161. Поток 143 отработавших газов из выхлопного коллектора 148 может протекать по первому выхлопному каналу 157 к первому разветвлению 165. Заслонка 139 установлена внутри первого разветвления 165, причем привод 129 заслонки может поворачивать заслонку 139 из перепускного положения 141 в активное положение 191 (например, приблизительно перпендикулярное перепускному положению 141), из активного положения 191 в перепускное положение 141 или в несколько положений, расположенных между перепускным положением 141 и активным положением 191. В соответствии с одним из примеров осуществления, привод 129 заслонки может представлять собой электрический привод, например, шаговый электродвигатель или соленоид, выполненный с возможностью поворота заслонки 139 в соответствии с сигналом, поступающим от системы 114 управления. В соответствии с другими примерами осуществления, привод может представлять собой механический привод, например, привод с реечной передачей. В альтернативных вариантах осуществления, также могут быть использованы другие, не раскрытые в настоящем описании, виды приводов.

Когда заслонка 139 находится в активном положении 191, поток 143 отработавших газов может быть направлен из выхлопного коллектора 148 по активному выхлопному каналу 159 к теплообменнику 127 в качестве обозначенного на схеме потока 145 отработавших газов. Другими словами, когда заслонка 139 находится в активном положении 191, интенсивность потока 143 отработавших газов из выхлопного коллектора 148 в активный выхлопной канал 159 может возрасти, а интенсивность потока отработавших газов в обводной канал 163 может упасть. Поток 145 отработавших газов проходит через теплообменник 127 и выходит в возвратный выхлопной канал 161 в качестве возвратного потока 147 отработавших газов, после чего возвратный поток 147 отработавших газов проходит через второе разветвление 167 и течет к средствам 170 снижения токсичности выбросов.

Когда заслонка 139 находится в перепускном положении 141, поток 143 отработавших газов может быть направлен по обводному выхлопному каналу 163 в качестве потока 149 отработавших газов. Поток 149 отработавших газов протекает по обводному выхлопному каналу 163 к средствам 170 снижения токсичности выбросов и не поступает к теплообменнику 127. Другими словами, установка заслонки 139 в перепускное положение 141 приводит к уменьшению интенсивности потока 145 отработавших газов к теплообменнику 127 и одновременному увеличению интенсивности потока 149 отработавших газов по обводному выхлопному каналу 163. Датчик 128 положения может передавать контроллеру 112 системы 114 управления сигнал, содержащий информацию о положении заслонки 139.

По меньшей мере частичное управление работой двигателя 123 могут обеспечивать система 114 управления, содержащая контроллер 112, и сигналы оператора транспортного средства, вводимые через средства ввода (не представлены). Система 114 управления выполнена с возможностью приема информации от нескольких датчиков 116 (различные примеры которых раскрыты в настоящем описании) и передачи сигналов управления нескольким исполнительным механизмам 118. В соответствии с одним из примеров осуществления, в число датчиков 116 могут входить датчик 128 положения, соединенный с обходным каналом 163, датчик 131 давления воздуха в коллекторе (ДВК), соединенный с выхлопным коллектором 148, датчик 137 температуры, соединенный с выхлопным каналом 135, расходомер 133, соединенный с выхлопным каналом 135, и датчик 152 температуры хладагента, соединенный с каналом 151 охлаждения. Выхлопная система 108 также может содержать различные датчики для измерения параметров отработавших газов, установленные в выхлопном коллекторе 148 и/или ниже него по потоку, например, датчики твердых частиц (ТЧ), датчики температуры, датчики давления, датчики содержания оксидов азота, датчики содержания кислорода, датчики содержания аммиака, датчики содержания углеводородов и т.д. В различных точках двигательной системы 100 также могут быть предусмотрены другие датчики, например, дополнительные датчики давления, температуры, воздушно-топливного отношения и состава газов. В соответствии с другим примером осуществления, в число исполнительных механизмов 181 могут входить топливный инжектор 166, клапан 190, соединенный с каналом 151 охлаждения, впускная дроссельная заслонка 162, топливные насосы топливной системы 171 и привод 129 заслонки. В различных точках двигательной системы 100 также могут быть предусмотрены другие исполнительные механизмы, например, различные дополнительные клапаны и дроссельные заслонки. Контроллер 112 может принимать входящие данные, поступающие от различных датчиков, обрабатывать входящие данные и приводить в действие исполнительные механизмы в зависимости от обработанных данных и в соответствии с инструкциями или кодом, запрограммированными в контроллере и соответствующими одной или нескольким процедурам.

Контроллер 112 может представлять собой микрокомпьютер, содержащий микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, например, в виде микросхемы постоянного запоминающего устройства, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство и шину данных. Контроллер 112 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 123 датчиков, среди которых можно назвать: показание массового расхода воздуха (МРВ) от датчика массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика температуры, связанного с рубашкой охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом; положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; сигнал абсолютного давления воздуха в коллекторе (ДВК) от одного или нескольких датчиков впускного и выхлопного коллекторов, сигнал аномального сгорания от датчика детонации и датчика ускорения коленчатого вала. Сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) может быть сгенерирован контроллером 112 из сигнала ПЗ. Сигнал ДВК от датчика давления воздуха в коллекторе можно использовать для индикации разряжения или давления во впускном коллекторе.

Контроллер 12 получает сигналы от различных датчиков, представленных на фиг. 1, и использует различные исполнительные механизмы, представленные на фиг. 1, для регулировки работы двигателя в соответствии с полученными сигналами и инструкциями, сохраненными в памяти контроллера. В соответствии с одним из примеров осуществления, контроллер регулирует положение заслонки 139 в зависимости от величины расхода отработавших газов в выхлопной системе. Например, контроллер может определить параметры сигнала управления для передачи приводу 129 заслонки, например, ширину импульса сигнала (причем ширина импульса сигнала определяет величину изменения положения заслонки 139), в соответствии с определенной величиной расхода отработавших газов. Величина расхода отработавших газов может быть определена по измеренной величине расхода отработавших газов или по параметрам работы двигателя, например, выходному крутящему моменту, расходу топлива и т.д. Контроллер может определять ширину импульса при помощи процедуры, непосредственно учитывающей определенную величину расхода отработавших газов, например, с увеличением ширины импульса по мере увеличения расхода отработавших газов. В альтернативном варианте контроллер может определять ширину импульса при помощи вычислений на основе справочной таблицы, на вход которой вводят величину расхода отработавших газов, а на выходе получают ширину импульса.

В соответствии с другим примером осуществления, контроллер может принимать логическое решение (например, относительно положения заслонки 139) в соответствии с логическими правилами и в зависимости от величины расхода отработавших газов. Затем контроллер может формировать сигнал управления для передачи приводу 129 заслонки. Например, изменение положения заслонки 139 может включать в себя подачу питания на привод 129 заслонки для поворота заслонки 139 из перепускного положения в активное положение или из активного положения в перепускное положение, как показано на фиг. 4-10 и описано ниже. Следует понимать, что хотя система 108 передачи текучей среды представлена на фиг. 1 в виде выхлопной системы двигательной системы 100, система передачи текучей среды также может представлять собой и систему передачи текучей среды иного типа, например, систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ). В таком варианте осуществления система передачи текучей среды содержит поворотную заслонку, например, аналогичную вышеописанной заслонке 139 или заслонке 200, описанной ниже (и представленной на фиг. 2-10).

На фиг. 2 представлена в аксонометрии заслонка 200, аналогичная заслонке 139, представленной на фиг. 1, которая может быть предусмотрена в составе системы передачи текучей среды (например, выхлопной системы 108 двигательной системы 100, представленной на фиг. 1). Заслонка содержит первую сторону 210 и вторую сторону 220, причем первая сторона 210 и вторая сторона 220 определены относительно положения внешней заслонки 202, как показано на фиг. 2. Заслонка также содержит внутреннюю заслонку 204, установленную внутри внешней заслонки 202. Первый конец 250 внешней заслонки 202 соединен с некоторой точкой выхлопной системы (например, первым разветвлением 165 выхлопной системы 108, представленным на фиг. 1) первой шарнирной осью 206 с возможностью поворота в месте соединения (например, в первой точке поворота) вокруг первой оси 228 поворота, ориентированной вдоль наибольшей длины первой шарнирной оси 206. Внутренняя заслонка 204 соединена с внешней заслонкой 202 во второй точке поворота второй шарнирной осью 208, причем внутренняя заслонка 204 выполнена с возможностью поворота относительно внешней заслонки 202 вокруг второй оси 222 поворота, ориентированной вдоль наибольшей длины второй шарнирной оси 208. Вторая шарнирная ось 208 расположена между первым концом 250 внешней заслонки 202 и вторым концом 252 внешней заслонки 202, причем она может быть расположена ближе ко второму концу 252, чем к первому концу 250. Внутренняя заслонка 204 содержит первый участок 232 и второй участок 234. Первый участок 232 выполнен с возможностью размещения в проеме 230 внешней заслонки 202 и с возможностью поворота через проем 230. Второй участок 234 выполнен с возможностью прилегания к внешней поверхности 236 внешней заслонки 202 при нахождении внутренней заслонки 204 в положение, приблизительно параллельное внешней заслонке 202.

Внутренняя заслонка 204 содержит фиксатор 214, образованный на торцевой поверхности 218 внутренней заслонки 204 на первом конце 254 внутренней заслонки 204, а внешняя заслонка 202 содержит шаровой выступ 216, соединенный с внутренней поверхностью 212 внешней заслонки 202. Шаровой выступ 216 и фиксатор 214 имеют такую форму, которая обеспечивает соединение фиксатора 214 с шаровым выступом 216 при нахождении внутренней заслонки 204 в положении, приблизительно параллельном внешней заслонке 202 (как показано на фиг. ЗА и описано ниже). Соединение фиксатора 214 с шаровым выступом 216 обеспечивает возможность удержания внутренней заслонки 204 в положении, приблизительно параллельном внешней заслонке 202, с прилеганием второго участка 234 внутренней заслонки 204 к внешней поверхности 236 внешней заслонки 202.

Шаровой выступ 216 соединен со сдвигающим элементом 226, расположенным внутри внешней заслонки 202, как показано на частичном внутреннем виде 224. В примере осуществления, представленном на фиг. 2, сдвигающий элемент 226 содержит шток и листовую пружину, выполненные с возможностью выдвижения шарового выступа 216 через отверстие 217, образованное во внутренней поверхности 212 внешней заслонки 202. Шаровой выступ 216 может иметь такой внешний диаметр, чтобы первая часть шарового выступа 216 выходила через отверстие 217 под воздействием сдвигающего элемента 226, нажимающего на шаровой выступ 216, а вторая часть шарового выступа 216 оставалась внутри внешней заслонки 202. В альтернативных вариантах осуществления для выдвижения шарового выступа 216 могут быть использованы сдвигающие элементы других типов, например, спиральная пружина, соленоид и т.д. Кроме того, в альтернативных вариантах осуществления шаровой выступ 216 и фиксатор 214, представленные на фиг. 2, могут отсутствовать, а вместо них могут быть предусмотрены защелка, крючок и т.д., выполненные с возможностью удержания внутренней заслонки 204 в положении, приблизительно параллельном внешней заслонке 202, и высвобождения внутренней заслонки 204 из этого положения при приложении к внутренней заслонке 204 достаточного усилия, как описано ниже со ссылками на фиг. 3А-3В.

Такая конструкция внутренней заслонки 204 и внешней заслонки 202 обеспечивает возможность поворота внутренней заслонки 204 относительно внешней заслонки 202, при котором первый участок 232 внутренней заслонки 204 поворачивают вокруг второй оси 222 поворота в первом направлении 238 или во втором направлении, противоположном первому направлению. Однако поскольку второй участок 234 внутренней заслонки 204 выполнен с возможностью прилегания к внешней поверхности 236 внешней заслонки 202 при нахождении внутренней заслонки 204 в положении, приблизительно параллельном внешней заслонке 202, второй участок 234 может препятствовать повороту внутренней заслонки 204 во втором направлении при нахождении внутренней заслонки 204 в положении, приблизительно параллельном внешней заслонке 202. Другими словами, первый участок 232 внутренней заслонки 204 может быть повернут из положения, приблизительно параллельного внешней заслонке 202, в первом направлении 238, но не может быть повернут из положения, приблизительно параллельного внешней заслонке 202, во втором направлении, противоположном первому направлению 238, в связи с прилеганием второго участка 234 к внешней поверхности 236.

Внутренняя заслонка 204 может содержать направляющий штифт 209, расположенный на втором конце 256 внутренней заслонки 204 и связанный со вторым участком 234, на удалении от первого участка 232. Направляющий штифт 209 может быть расположен параллельно второй шарнирной оси 208, а его форма может соответствовать форме желоба (представленного на фиг. 4-10), предусмотренного внутри разветвления выхлопной системы (например, первого разветвления 165 выхлопной системы 108, представленной на фиг. 1). Направляющий штифт 209 может скользить по желобу по мере поворота внешней заслонки 202 относительно точки соединения в выхлопной системе (например, относительно первого разветвления 165 выхлопной системы 108, представленной на фиг. 1). Направляющий штифт 209 также может скользить по желобу по мере поворота внутренней заслонки 204 относительно внешней заслонки 202. В соответствии с одним из примеров осуществления, форма желоба может быть такой, чтобы удерживать внутреннюю заслонку 204 в положении, приблизительно перпендикулярном внешней заслонке 202, во время поворота внешней заслонки 202 из активного положения в перепускное положение, как описано ниже со ссылками на фиг. 4-10.

На фиг. 3А-3В представлены в боковой проекции шаровой выступ 216 и фиксатор 214, причем на фиг. 3А внутренняя заслонка 204 расположена приблизительно параллельно внешней заслонке 202, а на фиг. 3В внутренняя заслонка 204 повернута относительно внешней заслонки 202. В примере, представленном на фиг. 3А, шаровой выступ 216 соединен с фиксатором 214 для удержания внутренней заслонки 204 в положении, приблизительно параллельном внешней заслонке 202, а в примере, представленном на фиг. 3В, шаровой выступ 216 отсоединен от фиксатора 214 для обеспечения возможности поворота внутренней заслонки 204.

Фиксатор 214 образован на торцевой поверхности 218 внутренней заслонки 204 и выступает от торцевой поверхности 218. Фиксатор 214 содержит первую наклонную поверхность 300 и вторую наклонную поверхность 302, причем первая наклонная поверхность 300 соединена со второй наклонной поверхностью 302, и первая наклонная поверхность 300 и вторая наклонная поверхность 302 соединены с торцевой поверхностью 218. Первая наклонная поверхность 300 наклонена относительно торцевой поверхности 218 на первый угол 304, а вторая наклонная поверхность 302 наклонена относительно торцевой поверхности 218 на второй угол 306. В соответствии с одним из примеров осуществления, первый угол 304 может быть больше, чем второй угол 306, то есть наклон первой наклонной поверхности 300 относительно торцевой поверхности 218 превышает наклон второй наклонной поверхности 302.

Больший наклон первой наклонной поверхности 300 (например, больший угол ее наклона относительно торцевой поверхности 218) по сравнению с наклоном второй наклонной поверхности 302 приводит к тому, что усилие, прилагаемое к внутренней заслонке 204 для соединения шарового выступа 216 с фиксатором 214, может быть меньше, чем усилие, прилагаемое к внутренней заслонке 204 для отделения шарового выступа 216 от фиксатора 214. Например, соединяющее усилие 308 представлено на фиг. 3В в виде стрелки первой длины, а разъединяющее усилие 310 представлено на фиг. 3А в виде стрелки второй длины, причем вторая длина больше, чем первая длина (например, величина разъединяющего усилия 310 больше, чем величина соединяющего усилия 308). В соответствии с одним из примеров осуществления, разъединяющее усилие 310 может быть создано перепадом давления текучей среды между первой стороной 210 и второй стороной 220. Другими словами, в примере, представленном на фиг. 3А, давление (например, давление газов) на первой стороне 210 может быть больше, чем давление на второй стороне 220, что создает разъединяющее усилие 310, воздействующее на внутреннюю заслонку 204. Разъединяющее усилие 310 может отталкивать внутреннюю заслонку 204 от внешней заслонки 202, что приводит к отсоединению фиксатора 214 от шарового выступа 216 путем прижимания первой наклонной поверхности 300 к шаровому выступу 216 до смещения шарового выступа 216 внутрь внешней заслонки 202. Затем внутренняя заслонка 204 (вместе с фиксатором 214) может быть повернута относительно внешней заслонки 202 в положение, в котором шаровой выступ 216 не прилегает к фиксатору 214.

В соответствии с другим примером осуществления, как показано на фиг. 3В, внутренняя заслонка 204 находится в повернутом относительно внешней заслонки 202 положении, и соединяющее усилие 308 прижимает внутреннюю заслонку 204 в направлении внешней заслонки 202. В соответствии с одним из примеров осуществления, соединяющее усилие 308 может возникать в результате воздействия привода заслонки (например, привода 129 заслонки, представленного на фиг. 1 и описанного выше) на внешнюю заслонку 202. Другими словами, привод заслонки может поворачивать внешнюю заслонку 202 в перепускное положение (как описано выше со ссылками на фиг. 1), причем по мере поворота внешней заслонки 202 в перепускное положение направляющий штифт 209 (представленный на фиг. 2 и описанный выше) внутренней заслонки 204 может скользить вдоль желоба 402 (представленного на фиг. 4-10) для изменения положения внутренней заслонки 204 относительно внешней заслонки 202. К моменту прихода внешней заслонки 202 в перепускное положение под воздействием привода заслонки направляющий штифт 209 обеспечивает такое положение внутренней заслонки 204, в котором соединяющее усилие 308 прижимает вторую наклонную поверхность 302 фиксатора 214 внутренней заслонки 204 к шаровому выступу 216 внешней заслонки 202. Соединяющее усилие 308 прижимает вторую наклонную поверхность 302 фиксатора 214 к шаровому выступу 216 до тех пор, пока шаровой фиксатор 216 не будет сдвинут внутрь внешней заслонки 202, что приводит к повороту фиксатора 214 и внутренней заслонки 204 в положение, представленное на фиг. 3А (например, в положение, в котором фиксатор 214 соединен с шаровым выступом 216).

Как было описано выше, фиксатор 214 и шаровой выступ 216 могут быть выполнены таким образом, чтобы соединяющее усилие 308 было меньше разъединяющего усилия 310. Другими словами, в конструкции, в которой первая наклонная поверхность 300 наклонена относительно торцевой поверхности 218 на больший угол, чем наклонена относительно торцевой поверхности 218 вторая наклонная поверхность 310, усилие, прилагаемое для соединения фиксатора 214 с шаровым выступом 216, (например, соединяющее усилие 308) может быть меньше, чем усилие, прилагаемое для отсоединения фиксатора 214 от шарового выступа 216, (например, разъединяющее усилие 310). Таким образом, фиксатор 214 может быть отсоединен от шарового выступа 316 пассивным образом (например, автоматически, без сигнала системы управления, например, системы 114 управления, представленной на фиг. 1), в результате возникновения перепада давления между первой стороной 210 и второй стороной 220. Кроме того, второй угол 306 между второй наклонной поверхностью 302 и торцевой поверхностью 218 облегчает соединение между фиксатором 214 и шаровым выступом 216 (например, уменьшает величину усилия, требуемого для такого соединения) по сравнению с вариантом осуществления, в котором первый угол 304 и второй угол 306 приблизительно одинаковы. Такая конфигурация второго угла 306 и второй наклонной поверхности 302 обеспечивает возможность использования для поворота внешней заслонки 202 привода заслонки меньшего размера и/или меньшей стоимости.

Фиг. 4-10 иллюстрируют пример работы заслонки 200. На фиг. 4 заслонка 200 представлена в перепускном положении 401, причем внутренняя заслонка 204 находится в полностью закрытом положении относительно внешней заслонки 202. На фиг. 5 заслонка 200 представлена сдвинутой из перепускного положения 401 во второе положение 501, повернутое относительно перепускного положения 401, а на фиг. 6 заслонка 200 представлена сдвинутой из второго положения 501 в активное положение 601, причем на фиг. 5-6 внутренняя заслонка представлена в полностью закрытом положении 403 относительно внешней заслонки 202. На фиг. 7 внутренняя заслонка представлена сдвинутой из полностью закрытого положения 403 в повернутое относительно внешней заслонки 202 положение 704, а на фиг. 8 внутренняя заслонка представлена сдвинутой из повернутого относительно внешней заслонки 202 положения 704 в полностью открытое положение 804. На фиг. 9 заслонка 200 представлена сдвинутой из активного положения 601 в положение, промежуточное между перепускным положением 401 и активным положением 601, причем внутренняя заслонка 204 находится в полностью открытом положении 804. На фиг. 10 заслонка 200 представлена сдвинутой из положения, промежуточного между перепускным положением 401 и активным положением 601, в перепускное положение 401, причем внутренняя заслонка 204 возвращена в полностью закрытое положение 403.

На фиг. 4 представлен пример заслонки 200, установленной в системе передачи текучей среды, аналогичной выхлопной системе 108, представленной на фиг. 1, содержащей разветвление 416 канала передачи текучей среды (которое может быть названо в настоящем описании выхлопным разветвлением 416), расположенное между выхлопным каналом 410, обводным каналом 412 и активным выхлопным каналом 414, которые аналогичны, соответственно, первому разветвлению 165, выхлопному каналу 157, обводному каналу 163 и активному выхлопному каналу 159, представленным на фиг. 1 и описанным выше. В таком положении текучая среда (например, отработавшие газы) может протекать из источника текучей среды (например, выхлопного коллектора, аналогичного выхлопному коллектору 148, представленному на фиг. 1) через выхлопной канал 410 и в обводной канал 412. Поскольку заслонка 200 находится в перепускном положении 401, расход отработавших газов через выхлопной канал 410 в активный выхлопной канал 414 может быть уменьшен по сравнению с расходом отработавших газов через выхлопной канал 410 в обводной канал 412. Другими словами, поскольку заслонка 200 находится в перепускном положении 401, а внутренняя заслонка 204 находится в полностью закрытом положении 403 относительно внешней заслонки 202, течение отработавших газов через выхлопной канал 410 в активный выхлопной канал 414 может быть прекращено.

Заслонка 200 соединена с приводом 400 заслонки, аналогичным приводу 129 заслонки, представленному на фиг. 1 и описанному выше. Привод 400 заслонки может поворачивать заслонку 200 в несколько положений внутри разветвления 416. Разветвление 416 содержит желоб 402, образованный на поверхности разветвления 416 (например, в боковой стенке разветвления 416). Хотя на фиг. 4-10 представлен всего один желоб 402, внутри разветвления 416 также могут быть предусмотрены дополнительные желоба 402, причем направляющий штифт 209 может скользить по желобам 402. Желоб 402 содержит первую искривленную поверхность 404, вторую искривленную поверхность 406 и третью искривленную поверхность 408, причем каждая из искривленных поверхностей образует внешний периметр желоба 402. В соответствии с одним из примеров осуществления, кривизна второй искривленной поверхности 406 может быть больше, чем кривизна третьей искривленной поверхности 408, а кривизна третьей искривленной поверхности 408 может быть больше, чем кривизна первой искривленной поверхности 404. Другими словами, радиус кривизны относительно точек второй искривленной поверхности 406 может быть меньше, чем радиус кривизны относительно точек третьей искривленной поверхности 408, а радиус кривизны относительно точек третьей искривленной поверхности 408 может быть меньше, чем радиус кривизны относительно точек первой искривленной поверхности 404. В альтернативных вариантах осуществления (не представлены) заслонка 200 может быть установлена внутри единого канала передачи текучей среды (например, выхлопного канала) и выполнена с возможностью регулирования расхода текучей среды (например, отработавших газов) через единый выхлопной канал путем поворота в несколько положений внутри единого выхлопного канала. В таких вариантах осуществления желоб может быть расположен внутри единого канала передачи текучей среды.

Желоб 402 выполнен так, чтобы при повороте заслонки 200 из перепускного положения 401 во второе положение 501, представленное на фиг. 5, направляющий штифт 209 внутренней заслонки 204 мог скользить в желобе 402 вдоль первой искривленной поверхности 404 (например, по направлению 502). Аналогичным образом, при повороте заслонки 200 из второго положения 501 в активное положение 601, представленное на фиг. 6, направляющий штифт 209 продолжает скользить в желобе 402 вдоль первой искривленной поверхности 404 (например, по направлению 502) вплоть до достижения направляющим штифтом места смычки первой искривленной поверхности 404 со второй искривленной поверхностью 406.

Когда заслонка 200 находится в активном положении 601, как показано на фиг. 6, расход отработавших газов через выхлопной канал 410 в активный выхлопной канал 414 может быть увеличен, а расход отработавших газов через выхлопной канал 410 в обводной канал 412 может быть уменьшен. В соответствии с одним из примеров осуществления, отработавшие газы протекают по активному выхлопному каналу 414 к теплообменнику, например, к теплообменнику 127, представленному на фиг. 1. Отработавшие газы могут продолжать течение из выхлопного канала 410 к активному выхлопному каналу 414, когда заслонка 200 находится в активном положении 601, а внутренняя заслонка 204 находится в полностью закрытом положении 403.

Однако при течении отработавших газов из выхлопного канала 410 в активный выхлопной канал 414 отработавшие газы, находящиеся выше по потоку от теплообменника, оказывают первое давление на поверхности разветвления 416 и заслонки 200 (например, первой стороны 210 заслонки 200), а отработавшие газы, находящиеся ниже по потоку от теплообменника, (например, отработавшие газы, выходящие из теплообменника при температуре, меньшей температуры отработавших газов, входящих в теплообменник) оказывают второе давление на поверхности обводного канала 412 и второй стороны 220 заслонки 200. Например, во время работы двигателя (например, двигателя 123, представленного на фиг. 1), когда заслонка 200 находится в активном положении 601, первое давление может возрастать в связи с сопротивлением течению отработавших газов, создаваемым теплообменником. Например, если отработавшие газы могут протекать из выхлопного коллектора двигателя в выхлопной канал 410 с первой скоростью, по мере протекания отработавших газов через теплообменник первая скорость течения отработавших газов падает до второй скорости. Однако расход отработавших газов из выхлопного коллектора в выхлопной канал 410 может оставаться приблизительно постоянным, в результате чего расход отработавших газов к разветвлению 416 превышает расход отработавших газов через теплообменник, что может приводить к накапливанию отработавших газов внутри активного выхлопного канала 414 и разветвления 416, приводящему к повышению первого давления отработавших газов.

Когда перепад между первым давлением и вторым давлением превосходит пороговую величину (например, когда первое давление превышает второе давление на достаточную величину), может произойти отсоединение фиксатора (представленного на фиг. 2-3) внутренней заслонки 204 от шарового выступа (представленного на фиг. 2-3) внешней заслонки 202 и поворот внутренней заслонки 204 относительно внешней заслонки 202 на поворотной оси 208. В соответствии с одним из примеров осуществления, пороговая величина перепада давления может быть определена как перепад давления, при котором наступает снижение КПД двигателя и/или КПД теплообменника. Например, пороговая величина перепада давления может соответствовать перепаду давления, при котором компоненты выхлопного коллектора и/или теплообменника могут быть повреждены в связи с чрезмерным давлением газов. На фиг. 7 внутренняя заслонка 204 представлена в повернутом относительно внешней заслонки 202 положении, причем первый участок 232 внутренней заслонки 204 повернут в первом направлении 706, а второй участок 234 внутренней заслонки 204 повернут во втором направлении 708. При повороте внутренней заслонки 204 относительно внешней заслонки 202, представленном на фиг. 7 (например, в случае превышения перепадом давления порогового значения перепада давления) первое давление с первой стороны 210 заслонки 200 может быть уравновешено со вторым давлением со второй стороны 220 заслонки 200. Другими словами, поворот внутренней заслонки 204 в соответствии с вышеописанным примером приводит к увеличению степени открытия проема 230 (представленного на фиг. 2) внешней заслонки 202, что приводит к увеличению расхода отработавших газов из разветвления 416 в обводной канал 412. Таким образом, первое давление может быть уменьшено, а второе давление может быть увеличено до достижения приблизительного равенства величин первого давления и второго давления.

По мере протекания отработавших газов через заслонку 200 (например, через проем 230, представленный на фиг. 2), вызванного поворотом внутренней заслонки 204, внутренняя заслонка 204 продолжает поворот до достижения полностью открытого положения 804, представленного на фиг. 8. По мере поворота внутренней заслонки 204 к полностью открытому положению 804 направляющий штифт 209 скользит в желобе 402 по направлению, приблизительно соответствующему второй искривленной поверхности 406 (например, по направлению 808) вплоть до достижения направляющим штифтом 209 места смычки второй искривленной поверхности 406 с третьей искривленной поверхностью 408. Первый участок 232 внутренней заслонки 204 производит поворот в направлении 806 до достижения внутренней заслонкой 204 положения, приблизительно перпендикулярного внешней заслонке 202. В этом положении заслонка 200 находится в активном положении 601, а внутренняя заслонка 204 находится в полностью открытом положении относительно внешней заслонки 202. Дальнейшего поворота внутренней заслонки 204 из полностью открытого положения 804 не происходит в связи с положением направляющего штифта 209. Другими словами, поскольку направляющий штифт 209 находится в месте смычки второй искривленной поверхности 406 с третьей искривленной поверхностью 408, причем направляющий штифт 209 скользит в желобе 402, направляющий штифт 209 не может быть перемещен далее в направлении 808, так как прилегает как ко второй искривленной поверхности 406, так и к третьей искривленной поверхности 408. В результате этого первый участок 232 внутренней заслонки 204 не может быть повернут далее в направлении 806, и внутренняя заслонка 204 остается в открытом положении 804, приблизительно перпендикулярном внешней заслонке 202.

Как было описано выше, когда внутренняя заслонка 204 находится в полностью открытом положении 804, расход отработавших газов из выхлопного канала 410 в обводной канал 412 может быть увеличен. Однако расход отработавших газов из выхлопного канала 410 в обводной канал 412 может быть больше, когда заслонка 200 находится в перепускном положении 401, нежели когда заслонка 200 находится в активном положении 601, а внутренняя заслонка 204 находится в полностью открытом положении 804. В связи с этим в соответствии с одним из примеров осуществления, когда контроллер (например, контроллер 112, представленный на фиг. 1) определяет, что КПД двигателя может быть увеличен путем увеличения расхода отработавших газов через обводной канал 412, контроллер может передать приводу 400 заслонки электрический сигнал поворота заслонки 200 к перепускному положению 401. Например, на фиг. 9 заслонка 200 представлена в третьем положении 901, промежуточном между перепускным положением 401 и активным положением 601. По мере поворота внешней заслонки 202 на первой поворотной оси 206 (как описано выше со ссылками на фиг. 2) внутренняя заслонка может сохранять положение, приблизительно параллельное ее полностью открытому положению 804. Другими словами, по мере поворота заслонки 200 к перепускному положению 401 направляющий штифт 209 может скользить в желобе 402 вдоль третьей искривленной поверхности 408 (например, по направлению 903) для корректировки положения внутренней заслонки 204 относительно внешней заслонки 202, в результате которой внутренняя заслонка 204 остается приблизительно параллельной направлению 905 течения отработавших газов из выхлопного канала 410 в обводной канал 412. Как показано на фиг. 10, по завершении поворота заслонки 200 в перепускное положение 401 направляющий штифт 209 внутренней заслонки 204 может скользить в желобе 402 вдоль третьей искривленной поверхности 408 (например, по направлению 1003) для корректировки положения внутренней заслонки 204, которая обеспечивает возможность соединения фиксатора 214 внутренней заслонки 204 с шаровым выступом внешней заслонки 202 для закрепления внутренней заслонки 204 в положении, приблизительно параллельном внешней заслонке 202.

Таким образом, в соответствии с одним из примеров осуществления, установка заслонки 200 в разветвлении канала передачи текучей среды (например, в разветвлении 416) позволяет контроллеру передавать приводу 400 заслонки электрические сигналы в зависимости от условий работы двигателя (например, нагрузки на двигатель, расхода отработавших газов, расхода хладагента и т.д.) для корректировки расхода отработавших газов из выхлопного коллектора в активный выхлопной канал 414 и обводной канал 412. В соответствии с одним из примеров осуществления, датчик положения (например, датчик 128 положения, представленный на фиг. 1) может передавать контроллеру электрические сигналы для передачи информации о положении заслонки 200 (например, перепускном положении 141 и активном положении 191, представленным на фиг. 1, а также нескольких промежуточных положениях между перепускным положением и активным положением, представленных на фиг. 4-10). Корректировка расхода отработавших газов при помощи заслонки 200 обеспечивает возможность увеличения или уменьшения расхода отработавших газов через теплообменник. Кроме того, установка внутренней заслонки 204 в соединении с внешней заслонкой 202 и выполнение внутренней заслонки 204 с возможностью поворота относительно внешней заслонки 202 обеспечивают возможность поворота внутренней заслонки 204 в открытое положение в случае превышения перепадом давления между первой стороной 210 и второй стороной 220 заслонки 200 порогового значения. Внутренняя заслонка 204 может быть повернута таким образом в качестве пассивной реакции на превышение перепадом давления пороговой величины (например, без воздействия привода, связанного с внутренней заслонкой, без передачи электрического сигнала приводу 400 заслонки и т.д.). Размещение направляющего штифта 209 внутренней заслонки 204 внутри желоба 402 обеспечивает возможность удержания внутренней заслонки 402 во время поворота заслонки 200 из активного положения 401 в перепускное положение 601 в положении, приблизительно параллельном потоку отработавших газов из выхлопного канала 410 в обводной канал 412.

Технический эффект удержания внутренней заслонки 402 в положении, приблизительно параллельном потоку отработавших газов из выхлопного канала 410 в обводной канал 412, состоит в уменьшении величины сопротивления течению отработавших газов, вызванного положением заслонки 200 (например, путем увеличения расхода отработавших газов через проем 230). Кроме того, увеличение расхода отработавших газов через заслонку 200 уменьшает количество отработавших газов, испытывающих соударения с поверхностями заслонки 200 (например, с внешней поверхностью 236, представленной на фиг. 2). Поскольку поворот заслонки 200 происходит в направлении, противоположном направлению потока отработавших газов из выхлопного канала 410 в обводной канал 412, уменьшение количества отработавших газов, испытывающих соударения с поверхностями заслонки 200, уменьшает усилие, необходимое для поворота заслонки 200 в перепускное положение 401. Уменьшение усилия, необходимого для поворота заслонки 200, обеспечивает возможность использования привода 400 заслонки меньшего размера и/или стоимости. Выполнение внутренней заслонки 204 с возможностью автоматического (например, пассивного и без использования привода) поворота в случае превышения перепадом давления пороговой величины обеспечивает возможность регулирования потока отработавших газов заслонкой 200 с использованием меньшего числа приводов и уменьшения вероятности застревания заслонки 200.

На фиг. 2-10 представлены примеры конфигурации с относительным расположением различных компонентов. Элементы, представленные содержащими друг друга или непосредственно связанными можно считать, соответственно, содержащими друг друга или непосредственно связанными, по меньшей мере в одном из примеров осуществления. Аналогичным образом, элементы, представленные смежными или прилегающими один к другому можно считать, соответственно, смежными или прилегающими один к другому, по меньшей мере в одном из примеров осуществления. Например, компоненты, находящиеся в плотном соприкосновении один с другим можно считать находящимися в плотном соприкосновении один с другим, по меньшей мере в одном из примеров осуществления. Также, например, элементы, расположенные отдельно один от другого, между которыми расположено только пустое пространство и отсутствуют другие компоненты, можно считать расположенными таким образом, по меньшей мере в одном из примеров осуществления. Также, например, элементы, представленные расположенными один над или под другим, во взаимно противоположных сторонах или справа/слева один от другого, можно считать расположенными один относительно другого таким образом, по меньшей мере в одном из примеров осуществления. Кроме того, как показано на чертежах, самый верхний элемент или самая верхняя точка элемента могут быть назван «верхом» соответствующего компонента, а самый нижний элемент или самая нижняя точка элемента могут быть назван «низом» соответствующего компонента по меньшей мере в одном из примеров осуществления. В контексте настоящего описания понятия верх/низ, верхний/нижний, над/под могут быть определены относительно вертикальной оси чертежей и описывать взаимное расположение элементов чертежей. Таким образом, элементы, представленные расположенными над другими элементами, в одном из примеров осуществления расположены выше других элементов по вертикальной оси. Также, например, можно считать, что элементы имеют формы, представленные на чертежах (например, круглую, прямолинейную, плоскую, криволинейную, закругленную, скошенную, наклонную и т.д.). Кроме того, элементы, представленные взаимно пересекающимися, можно считать взаимно пересекающимися, по меньшей мере в одном из примеров осуществления. Кроме того, элемент, представленный расположенным внутри другого элемента или вне другого элемента, можно считать расположенным таким образом, по меньшей мере в одном из примеров осуществления.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, заслонка для выхлопной системы двигателя содержит: поворотную внешнюю заслонку, соединенную с выхлопным каналом в первой точке поворота; и внутреннюю заслонку, расположенную внутри внешней заслонки и выполненную с возможностью поворота относительно внешней заслонки, причем внутренняя заслонка соединена с внешней заслонкой во второй точке поворота. В соответствии с первым примером осуществления заслонки, первая точка поворота расположена на первом конце внешней заслонки. В соответствии со вторым примером осуществления заслонки, который может включать в себя первый пример осуществления, вторая точка поворота расположена на внешней заслонке между первым концом внешней заслонки и вторым концом внешней заслонки. В соответствии с третьим примером осуществления заслонки, который может включать в себя один или оба из первого и второго примеров осуществления, вторая точка поворота расположена ближе ко второму концу внешней заслонки, чем к первому концу внешней заслонки. В соответствии с четвертым примером осуществления заслонки, который может включать в себя один или несколько из примеров осуществления с первого по третий, внешняя заслонка содержит проем, причем положение внутренней заслонки относительно внешней заслонки определяет степень открытия проема. В соответствии с пятым примером осуществления заслонки, который может включать в себя один или несколько из примеров осуществления с первого по четвертый, на первом конце внутренней заслонки образован фиксатор, а к внутренней поверхности внешней заслонки присоединен шаровой выступ, причем форма фиксатора обеспечивает возможность соединения с шаровым выступом, причем шаровой выступ смещен от внутренней поверхности внешней заслонки смещающим элементом. В соответствии с шестым примером осуществления заслонки, который может включать в себя один или несколько из примеров осуществления с первого по пятый, когда шаровой выступ соединен с фиксатором, внутренняя заслонка расположена приблизительно параллельно внешней заслонке. В соответствии с седьмым примером осуществления заслонки, который может включать в себя один или несколько из примеров осуществления с первого по шестой, фиксатор образует первую наклонную поверхность и вторую наклонную поверхность, причем первая наклонная поверхность и вторая наклонная поверхность соединены с торцевой поверхностью первого конца внутренней заслонки и друг с другом, причем первая наклонная поверхность и вторая наклонная поверхность наклонены относительно торцевой поверхности. В соответствии с восьмым примером осуществления заслонки, который может включать в себя один или несколько из примеров осуществления с первого по седьмой, первая наклонная поверхность наклонена относительно торцевой поверхности на угол, отличный от угла наклона второй наклонной поверхности. В соответствии с девятым примером осуществления заслонки, который может включать в себя один или несколько из примеров осуществления с первого по восьмой, соединяющее усилие для соединения фиксатора с шаровым выступом меньше, чем разъединяющее усилие для отсоединения фиксатора от шарового выступа. В соответствии с десятым примером осуществления заслонки, который может включать в себя один или несколько из примеров осуществления с первого по девятый, заслонка дополнительно содержит: направляющий штифт, соединенный со вторым концом внутренней заслонки; и желоб, образованный в канале передачи текучей среды, форма которого обеспечивает возможность соединения с направляющим штифтом. В соответствии с одиннадцатым примером осуществления заслонки, который может включать в себя один или несколько из примеров осуществления с первого по десятый, желоб содержит несколько искривленных поверхностей, причем кривизна каждой из нескольких искривленных поверхностей отлична от кривизны каждой из остальных искривленных поверхностей. В соответствии с двенадцатым примером осуществления заслонки, который может включать в себя один или несколько из примеров осуществления с первого по одиннадцатый, в число нескольких искривленных поверхностей входят первая искривленная поверхность, вторая искривленная поверхность и третья искривленная поверхность, причем нахождение направляющего штифта на первой искривленной поверхности определяет полностью закрытое положение внутренней заслонки, нахождение направляющего штифта на второй искривленной поверхности определяет несколько положений внутренней заслонки между полностью открытым положением и полностью закрытым положением, а нахождение направляющего штифта на третьей искривленной поверхности определяет положение внутренней заслонки относительно направления потока текучей среды в канале передачи текучей среды.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, способ эксплуатации заслонки включает в себя: поворот внешней заслонки вокруг первой точки поворота из первого положения во второе положение, причем второе положение приблизительно перпендикулярно первому положению; и поворот внутренней заслонки, расположенной внутри внешней заслонки, относительно внешней заслонки вокруг второй точки поворота в случае превышения перепадом давления текучей среды между первой стороной заслонки и второй стороной заслонки пороговой величины перепада давления текучей среды. В соответствии с первым примером осуществления данного способа, поворот внутренней заслонки включает в себя отсоединение фиксатора внутренней заслонки от шарового выступа внешней заслонки, причем участок внутренней заслонки, расположенный между второй точкой поворота и первой точкой поворота, поворачивают из третьего положения, приблизительно параллельного внешней заслонке, в четвертое положение, приблизительно перпендикулярное внешней заслонки, в направлении удаления от первого положения и второго положения внешней заслонки. В соответствии со вторым примером осуществления данного способа, который может включать в себя первый пример осуществления, способ дополнительно включает в себя передачу электрического сигнала от контроллера приводу внешней заслонки для поворота внешней заслонки из второго положения в первое положение. В соответствии с третьим примером осуществления данного способа, который может включать в себя один или оба из первого и второго примеров осуществления, поворот внешней заслонки из второго положения в первое положение включает в себя удержание внутренней заслонки в четвертом положении, причем поворот внешней заслонки из второго положения в первое положение приводит к соединению фиксатора с шаровым выступом.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, выхлопная система для двигателя содержит: первый выхлопной канал; второй выхлопной канал и обводной канал, каждый из которых соединен с первым выхлопным каналом в разветвлении; заслонку, расположенную внутри разветвления, причем заслонка содержит: внешнюю заслонку, выполненную с возможностью поворота относительно разветвления в первой точке поворота; внутреннюю заслонку, расположенную внутри внешней заслонки и выполненную с возможностью поворота относительно внешней заслонки во второй точке поворота; и контроллер, связанный электронными средствами с приводом заслонки; и несколько датчиков, установленных внутри выхлопной системы. В соответствии с первым примером осуществления выхлопной системы, контроллер содержит машиночитаемые инструкции, сохраненные в долговременной памяти, для корректировки положения заслонки при помощи привода в зависимости от электрических сигналов, поступающих от нескольких датчиков. В соответствии со вторым примером осуществления выхлопной системы, который может включать в себя первый пример осуществления, выхлопная система дополнительно содержит штифт, соединенный с внутренней заслонкой, причем штифт выполнен с возможностью соединения с желобом, образованным внутри разветвления, и скольжения по желобу, причем положение штифта определяет положение внутренней заслонки.

Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут исполняться системой управления, содержащей контроллеры в сочетании с различными датчиками, исполнительными устройствами и другими компонентами двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ, описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, причем раскрытые действия выполняются путем исполнения инструкций в системе, содержащей различные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.

Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.

Изобретение может быть использовано в выхлопных системах двигателей внутреннего сгорания. Заслонка (200) содержит поворотную внешнюю заслонку (202), поворотную внутреннюю заслонку (204) и фиксатор (214). Поворотная внешняя заслонка (202) соединена с каналом передачи текучей среды в первой точке поворота. Поворотная внутренняя заслонка (204) расположена внутри внешней заслонки (202) и соединена с внешней заслонкой во второй точке поворота. Фиксатор (214) выполнен на первом конце (254) внутренней заслонки. Форма внутренней заслонки (204) обеспечивает возможность соединения с шаровым выступом (216) на внутренней поверхности (212) внешней заслонки (202). Шаровой выступ (216) смещен от внутренней поверхности (212) внешней заслонки (202) посредством пружины. Раскрыты способ эксплуатации заслонки и выхлопная система для двигателя. Технический результат заключается в обеспечении корректировки степени открытия регулирующих заслонок в связи с наличием обратного давления. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Заслонка, содержащая:

поворотную внешнюю заслонку, соединенную с каналом передачи текучей среды в первой точке поворота;

поворотную внутреннюю заслонку, расположенную внутри внешней заслонки и соединенную с внешней заслонкой во второй точке поворота; и

фиксатор на первом конце внутренней заслонки, форма которого обеспечивает возможность соединения с шаровым выступом на внутренней поверхности внешней заслонки, причем шаровой выступ смещен от внутренней поверхности внешней заслонки посредством пружины.

2. Заслонка по п. 1, отличающаяся тем, что первая точка поворота расположена на первом конце внешней заслонки.

3. Заслонка по п. 2, отличающаяся тем, что вторая точка поворота расположена на внешней заслонке между первым концом внешней заслонки и вторым концом внешней заслонки.

4. Заслонка по п. 3, отличающаяся тем, что вторая точка поворота расположена ближе ко второму концу внешней заслонки, чем к первому концу внешней заслонки.

5. Заслонка по п. 4, отличающаяся тем, что внешняя заслонка содержит проем, причем положение внутренней заслонки относительно внешней заслонки определяет степень открытия проема.

6. Заслонка по п. 1, отличающаяся тем, что, когда шаровой выступ соединен с фиксатором, внутренняя заслонка расположена приблизительно параллельно внешней заслонке.

7. Заслонка по п. 6, отличающаяся тем, что фиксатор образует первую наклонную поверхность и вторую наклонную поверхность, причем первая наклонная поверхность и вторая наклонная поверхность соединены с торцевой поверхностью первого конца внутренней заслонки и друг с другом, причем первая наклонная поверхность и вторая наклонная поверхность наклонены относительно торцевой поверхности.

8. Заслонка по п. 7, отличающаяся тем, что первая наклонная поверхность наклонена относительно торцевой поверхности на угол, отличный от угла наклона второй наклонной поверхности.

9. Заслонка по п. 8, отличающаяся тем, что соединяющее усилие для соединения фиксатора с шаровым выступом меньше, чем разъединяющее усилие для отсоединения фиксатора от шарового выступа.

10. Заслонка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит:

направляющий штифт, соединенный со вторым концом внутренней заслонки; и

желоб, образованный в канале передачи текучей среды, форма которого обеспечивает возможность соединения с направляющим штифтом.

11. Заслонка по п. 10, отличающаяся тем, что желоб содержит несколько искривленных поверхностей, причем кривизна каждой из нескольких искривленных поверхностей отлична от кривизны каждой из остальных искривленных поверхностей.

12. Заслонка по п. 11, отличающаяся тем, что в число нескольких искривленных поверхностей входят первая искривленная поверхность, вторая искривленная поверхность и третья искривленная поверхность, причем нахождение направляющего штифта на первой искривленной поверхности определяет полностью закрытое положение внутренней заслонки, нахождение направляющего штифта на второй искривленной поверхности определяет несколько положений внутренней заслонки между полностью открытым положением и полностью закрытым положением, а нахождение направляющего штифта на третьей искривленной поверхности определяет положение внутренней заслонки относительно направления потока текучей среды в канале передачи текучей среды.

13. Способ эксплуатации заслонки, в котором:

поворачивают внешнюю заслонку вокруг первой точки поворота из первого положения во второе положение, причем второе положение приблизительно перпендикулярно первому положению; и

поворачивают внутреннюю заслонку, расположенную внутри внешней заслонки, относительно внешней заслонки вокруг второй точки поворота в случае превышения перепадом давления текучей среды между первой стороной заслонки и второй стороной заслонки пороговой величины перепада давления текучей среды, причем поворот внутренней заслонки включает в себя отсоединение фиксатора внутренней заслонки от шарового выступа внешней заслонки, причем участок внутренней заслонки, расположенный между второй точкой поворота и первой точкой поворота, поворачивают из третьего положения, приблизительно параллельного внешней заслонке, в четвертое положение, приблизительно перпендикулярное внешней заслонки, в направлении удаления от первого положения и второго положения внешней заслонки.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что дополнительно передают электрический сигнал от контроллера приводу внешней заслонки для поворота внешней заслонки из второго положения в первое положение.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что поворот внешней заслонки из второго положения в первое положение включает в себя удержание внутренней заслонки в четвертом положении, причем поворот внешней заслонки из второго положения в первое положение приводит к соединению фиксатора с шаровым выступом.

16. Выхлопная система для двигателя, содержащая:

первый выхлопной канал;

второй выхлопной канал и обводной канал, каждый из которых соединен с первым выхлопным каналом в разветвлении;

заслонку, расположенную внутри разветвления, причем заслонка содержит:

внешнюю заслонку, выполненную с возможностью поворота относительно разветвления в первой точке поворота;

внутреннюю заслонку, расположенную внутри внешней заслонки и выполненную с возможностью поворота относительно внешней заслонки во второй точке поворота; и

контроллер, связанный электронными средствами с приводом заслонки; и

несколько датчиков, установленных внутри выхлопной системы.

17. Выхлопная система по п. 16, отличающаяся тем, что контроллер содержит машиночитаемые инструкции, сохраненные в долговременной памяти, для

корректировки положения заслонки при помощи привода в зависимости от электрических сигналов, поступающих от нескольких датчиков.

18. Выхлопная система по п. 16, отличающаяся тем, что дополнительно содержит штифт, соединенный с внутренней заслонкой, причем штифт выполнен с

возможностью соединения с желобом, образованным внутри разветвления, и скольжения по желобу, причем положение штифта определяет положение внутренней заслонки.