CN100400812C - 具有排气净化功能的发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种排气净化装置，其中，位于排气管中的上游侧催化剂和下游侧催化剂均设置在消声器中，并且消声器较小。排气净化装置(20)与发动机相连并构造成包括排气管下游部分(15a)和用于容纳该排气管下游部分(15a)的消声器(30)，在该排气管下游部分内设置有上游侧催化剂(21)和位于上游侧催化剂的下游侧的下游侧催化剂(22)，其特征在于，消声器(30)由第一空心筒部件(32)和外径小于第一空心筒部件的第二空心筒部件构成，并且上游侧催化剂(21)设置在第二空心筒部件的内部。

Description

具有排气净化功能的发动机

技术领域

本发明涉及一种具有排气净化功能的发动机，该功能使内燃机驱动时排出的排气从催化剂内部通过而被净化。

背景技术

到目前为止，存在一种通过以下设置使排气净化之后排出的发动机，即，在与内燃机排气口相连的排气管的上游侧设置主要进行还原作用的上游侧催化剂，在上游侧催化剂的下游侧设置主要进行氧化作用的下游侧催化剂，并在该上游侧催化剂和下游侧催化剂之间连接二次空气供应管。在这种具有排气净化功能的发动机中，为了使上游侧催化剂和下游侧催化剂均能正常地起作用，必须在上游侧催化剂和下游侧催化剂之间设置一预定间隔。

另一方面，通过将设置在排气管中的上游侧催化剂和下游侧催化剂均设置在消声器中，消声器中的排气的热量使催化剂更快地达到活化温度，可以有利地提高发动机的排气净化功能。

此外，在专利文献1中公开了一种具有排气净化功能的发动机，其中，二次空气供应管与位于上游侧催化剂和下游侧催化剂之间的排气管相连，并且排气管的设置有下游侧催化剂的部分容纳在消声器中。

专利文献1：日本实用新型登记No.2504008公报

然而，如果试图这样设置排气管以便将上游侧催化剂和下游侧催化剂都设置在消声器中，那么消声器就会不必要地变大。换句话说，即使在将上游侧催化剂和下游侧催化剂都设置在消声器中的情况下，仍然需要在上游侧催化剂和下游侧催化剂之间设置所述间隔，相应地，也需要增大消声器本身的尺寸。但是，尤其是在鞍骑式车辆例如摩托车中，难以在车辆的布置中安装具有不必要大的消声器的发动机。

发明内容

本发明就是针对上述问题而提出的，它的目的在于提供一种发动机，其中，设置在与内燃机的排气口相连的排气管中的上游侧催化剂和下游侧催化剂均设置在消声器中，并且该消声器的尺寸较小。

为了解决上述问题，本发明所涉及的发动机的特征在于，包括与内燃机的排气口相连的排气管、设置在排气管中的上游侧催化剂、设置在排气管中并位于所述上游侧催化剂的下游侧的下游侧催化剂、连接在排气管中的上游侧催化剂和下游侧催化剂之间的二次空气供应管以及具有第一空心筒部件和第二空心筒部件的消声器，所述第一空心筒部件在它的端面具有用于引入排气管的开口，所述第二空心筒部件与该开口相连接并且所述第二空心筒部件的外径小于第一空心筒部件的外径，上游侧催化剂的至少处于上游侧的部分设置在第二空心筒部件中，并且在上游侧催化剂的下游侧的排气管容纳在消声器中。在本发明中，消声器具有第一空心筒部件和外径小于该第一空心筒部件的第二空心筒部件，并且上游侧催化剂的至少处于上游侧的部分设置在第二空心筒部件中。因此，可以在第二空心筒部件的周围提供一个空间，从而得到一种消声器尺寸较小的发动机。

此外，在本发明的一种形式中，其特征在于，该发动机是相对于车身可摆动地支承的组合摆动式(unit swing)发动机。在该组合摆动式发动机中，尽管驱动力传动机构-例如发动机的内燃机或变速器-和消声器通常是相互邻接的，但是根据该形式，由于在第二空心筒部件的周围提供了空间，所以可以避免消声器与设置在消声器周围的内燃机以及驱动力传动机构干涉。

此外，在本发明的一种形式中，其特征在于，在排气管中，容纳在消声器中的部分在沿消声器的纵向延伸之后弯曲。根据该形式，发动机即使处在低转速区也可以输出高转矩，同时保持排气管的长度，并且消声器的尺寸较小。

此外，在本发明的一种形式中，其特征在于，该内燃机设置成内燃机的气缸轴线大致水平。根据该形式，由于可以在内燃机上方提供一空间并且排气管在消声器中是弯曲的，从而确保了例如在该空间中形成一储物箱等，所以可以保持排气管的长度。

此外，在本发明的一种形式中，其特征在于，该消声器具有用于抑制排气流入第二空心筒部件的流入抑制部件。在该形式中，由于该流入抑制部件抑制排气流入第二空心筒部件，所以没必要在第二空心筒部件的外壁中设置绝热部件或消音部件，例如玻璃棉，因此可以使第二空心筒部件的外径较小。

此外，在本发明的一种形式中，其特征在于，该流入抑制部件设置在排气管的容纳在消声器中并用于排出排气的端部与二次空气供应管的容纳在消声器中的部分之间。在该形式中，由于从排气管端部排出的排气撞击到流入抑制部件上，而不直接向二次空气供应管侧喷射，因此该二次空气供应管不会被过度加热，从而抑制了二次空气供应管由于热膨胀而伸长。

此外，在本发明的一种形式中，其特征在于，该流入抑制部件的边缘部分与第一空心筒部件的内周面相连接。根据该形式，可以进一步减少流入第二空心筒部件的排气量，因此可以使第二空心筒部件的外径较小。

此外，本发明所涉及的鞍骑式车辆是具有上述任一种发动机的车辆。该鞍骑式车辆例如是摩托车(包括小型摩托车)、四轮小车、雪地汽车等。在本发明中，消声器具有第一空心筒部件和外径小于第一空心筒部件的第二空心筒部件，并且至少一部分上游侧催化剂沿径向设置在第二空心筒部件内。因此，可以使消声器的尺寸较小，从而可以实现一种避免与鞍骑式车辆的其它装置干涉的鞍骑式车辆。

附图说明

图1是安装有本发明的第一实施例的发动机的摩托车的侧视图；

图2是该发动机的排气净化装置的剖视图；

图3是该排气净化装置在车辆行驶方向上的前部的透视图；

图4是沿图2的IV-IV线的剖视图；

图5是本发明的另一实施例的排气净化装置的剖视图；

图6是本发明的另一实施例的排气净化装置的透视图。

附图标记的说明

1摩托车，2车架，3前叉，4发动机单元，5车座，6前轮，7手柄，8后轮，10发动机，11内燃机，15排气管，15a排气管下游部分，17排气尾管，18支架，20排气净化装置，21上游侧催化剂，22下游侧催化剂，23二次空气供应管，23d第一部分供应管，23e第二部分供应管，25二次空气引入管，26簧片阀组件，30消声器，32第一空心筒部件，33第二空心筒部件，35流入抑制部件，36后盖部件，39端面部件，42加强部件，50第一膨胀室，51第二膨胀室，52第三膨胀室，54第二导管，56第一导管，57第一分隔壁，58第二分隔壁，60支承件。

具体实施方式

下面将根据附图说明本发明的一个实施例。

图1至4用于描述本发明的一个实施例所涉及的具有排气净化功能的发动机。图1是作为本发明所涉及的鞍骑式车辆的一个实施例的摩托车的外观侧视图，图2是本发明的一个实施例所涉及的发动机的具有排气净化功能的装置(以下称为排气净化装置)的剖视图，图3是排气净化装置的在车辆行驶方向上的前部的透视图。图4是沿图2的IV-IV线的剖视图。

在图1中，摩托车1的下弯梁型(under-born)车架2的前端支承前叉3，以便所述前叉可以左右转动，并且车架2的中部支承组合摆动式发动机单元4，以便所述发动机单元能够上下摆动。在发动机单元4的上方安装有车座5。前轮6和手柄7分别设置在前叉3的下端和上端，并且后轮8设置在发动机单元4的后部。发动机单元4构造成四冲程水冷发动机与具有V带型无级变速器的变速箱形成一体，并且发动机10安装成内燃机11的气缸沿基本水平的方向。

发动机10的内燃机11的排气口与排气管15相连，该排气管沿车辆行驶方向(图中Fr所示的方向)向后排出内燃机11驱动时排出的排气。在从与内燃机11连接的部分延伸到相对于车辆行驶方向的右侧之后，排气管15沿车身几乎线性地向后延伸，并且排气管15的下游部分15a(排气管下游部分，参照图2)容纳在消声器30中。消声器30与沿车辆行驶方向向后排出排气的排气尾管17相连。

排气净化装置20在车辆行驶方向上设置在后轮的右侧，该排气净化装置构造成包括消声器30和排气管下游部分15a，用于净化从发动机排出的排气中的Nox、CO和HC。支架18与排气净化装置20的上部相连，并且支架18与发动机单元4螺栓固定。这样，可使得排气净化装置20与发动机单元4一起上下摆动。二次空气供应管23被引入到形成排气净化装置20的消声器30的内部，并且二次空气供应管23的一端与排气管下游部分15a相连(参照图2到图4)。

二次空气供应管23的伸出到消声器30外部的另一端与二次空气引入管25的一端相连，并且二次空气引入管25的另一端与簧片阀组件26相连。该簧片阀组件26位于后盖内并设置在车座5后部的下方、后轮8的上方，它的作用是只允许二次空气流入催化剂侧并防止气流沿反方向流动。

下面将参照图2到4详细说明本发明的第一实施例所涉及的排气净化装置20。

如图2所示，构成排气净化装置20的消声器30构造成包括管状的截面大致呈椭圆形的第一空心筒部件32、连接到第一空心筒部件32的在车辆行驶方向上的后部的开口部分的后盖部件36和管状的第二空心筒部件33。该空心筒部件32和后盖部件36均制成双层结构。玻璃棉32a填充在空心筒部件32的内侧部件和外侧部件之间，从而提高了消声器30的绝热性能。第一空心筒部件在车辆行驶方向的前部的端面由大致碗状的端面部件39构成(参照图3)。端面部件39具有底部39e，并且在该底部39e的下侧位置处形成有用于引入排气管下游部分15a的开口39a。第二空心筒部件33的外径小于第一空心筒部件32的外径，并且沿车辆行驶方向设置在第一空心筒部件32的前方。此外，第二空心筒部件33的一端的边缘部分33b与端面部件39的开口39a的边缘部分39d相连。

第一分隔壁57和第二分隔壁58从在车辆行驶方向上的前部依次将消声器30的内部分隔成第一膨胀室50、第二膨胀室51和第三膨胀室52。在第一膨胀室50和第二膨胀室51的内部存在穿透第一分隔壁57的第一导管56，该第一导管使得排气可以从第一膨胀室50流到第二膨胀室51。此外，在第二膨胀室51和第三膨胀室52中存在穿透第二分隔壁58的第二导管54，该第二导管使得排气可以从第二膨胀室51流到第三膨胀室52。

排气管下游部分15a从位于第二空心筒部件33的另一端的排气管引入口33a引入到消声器30中，并从在车辆行驶方向上的前部沿消声器30的纵向向后延伸，然后在车辆行驶方向上的最后部分15c处弯曲成U形，从而用于排出排气的端部15j设置在位于在车辆行驶方向上的最前方的第一膨胀室50中。这样，可以在保持容纳在消声器30中的排气管下游部分15a的长度的同时缩短消声器30沿纵向的长度。

在排气管下游部分15a的内部设置有主要进行还原作用的上游侧催化剂21，在该上游侧催化剂的下游侧设置有主要进行氧化作用的下游侧催化剂22。在上游侧催化剂21和下游侧催化剂22之间连接有用于向排气管下游部分15a供应二次空气的二次空气供应管23。在排气管下游部分15a中，设置催化剂的部分的直径大于没有设置催化剂的部分的直径，并且使得设置催化剂的部分和其它部分的实际截面积是相等的。这样，排气就可以平稳地从催化剂内部流过。

排气管下游部分15a的上游侧催化剂21和下游侧催化剂22设置成在排气管下游部分15a中的上游侧催化剂21的后端21a与下游侧催化剂22的前端22a之间具有预定间隔。通过这种方式，当发动机10的排气脉动引起负压时，二次空气从二次空气供应管23流入到排气管下游部分15a中。于是，如前所述，在本实施例中，消声器30构造成包括第一空心筒部件32和第二空心筒部件33，该第二空心筒部件设置在第一空心筒部件的前面并与端面部件39的底部39e的下面部分相连接。并且，上游侧催化剂21设置成全部沿径向位于该第二空心筒部件内。通过这种布置方式，上游侧催化剂21和下游侧催化剂22都设置在消声器30中，它们的催化作用由消声器30中的热量激活，从而可以使得消声器30的尺寸更小。即，如图3所示，通过在第二空心筒部件上方提供一个空间，就使得消声器30不与车辆的其它装置发生干涉。

在排气管下游部分15a中，包括上游侧催化剂21的部分的两端均形成有锥形部分，其中，位于这两个锥形部分之间的上游侧锥形部分15i与第二空心筒部件的另一端部33a相连接，并且排气管下游部分15a在沿车辆行驶方向的前方被支承。此外，排气管下游部分15a由在消声器30内的第一分隔壁57和第二分隔壁58支承。

如图2到4所示，在端面部件39内设置有用于抑制排气流入第二空心筒部件33的流入抑制部件35。该流入抑制部件35大致形成为具有底面的碗状，并且在该底面具有比其它部分深的半圆形底部35a。流入抑制部件35的边缘部分35c与端面部件39的边缘部分39c具有相同的形状，并且该流入抑制部件35的边缘部件35c的外周面与该端面部件39的边缘部分39c的内周面相连接。此外，流入抑制部件35设置成流入抑制部件35的底面形成为位于二次空气供应管23的容纳在消声器30中的部分与排气管下游部分15a的端部15j之间的碗状。因此，可以抑制从排气管下游部分15a排出的高温排气流入第二空心筒部件33，从而可以提高绝热性能，而不用像第一空心筒部件32那样将第二空心筒部件33制成双层结构。因此，可以使第二空心筒部件33的外径较小。此外，由于从排气管下游部分15a的端部排出的排气撞击所述流入抑制部件35，而不直接向二次空气供应管23喷射，因此抑制了二次空气供应管由于热膨胀而伸长，并且防止了由于流经二次空气供应管23内部的二次空气本身过热而导致所供给氧气的绝对量减少。此外，在流入抑制部件35的下部形成有插入孔35d，排气管下游部分15a从插入孔35d引入位于消声器30中的流入抑制部件35的内部，并且下游侧催化剂22和在下游侧催化剂22的下游侧的排气管都容纳在管(筒)状体中，该管状体由流入抑制部件35、第一空心筒部件32和后盖部件36组成。

二次空气供应管23在流入抑制部件35的外部与排气管下游部分15a相连，并通过端面部件39和流入抑制部件35之间。具体地，在端面部件39处于车体侧的上部设置有插入孔39b，二次空气供应管23从该插入孔39b插入到消声器30中。二次空气供应管23由第一部分供应管23d和第二部分供应管23e组成。如图4所示，第一部分供应管23d被引入到消声器30内部，并沿流入抑制部件35的底部35a的侧面延伸。第一部分供应管23d的一端23g与位于消声器30的下部的排气管下游部分15a相连。排气管下游部分15a设置有二次空气流入口15f，且第一部分供应管23d的所述一端23g与二次空气流入口15f的外周边缘焊接在一起。此外，在排气管下游部分15a的二次空气流入口15f附近，排气管下游部分15a由上部半筒状部件15h和下部半筒状部件15g构成，所述上部半筒状部件大致呈半筒状并构成排气管下游部分15a的上部，所述下部半筒状部件大致呈半筒状并构成排气管下游部分15a的下部(参照图2)。并且，二次空气流入口15f形成在上部半筒状部件15h中。第一部分供应管23d的另一端23h在消声器30外部与第二部分供应管23e焊接在一起，从而该排气净化装置20的组装变得容易。

如前所述，根据本实施例，通过将消声器30构造成包括第一空心筒部件32和外径小于第一空心筒部件的第二空心筒部件33，并且上游侧催化剂21沿径向设置在第二空心筒部件33的内部，实现了具有较小排气净化装置20的发动机10。

此外，本发明并不局限于上述实施例，并且可以进行各种修改。例如，可以采用这种方式，只有上游侧催化剂21的一部分从第一空心筒部件32中伸出，伸出的部分容纳在第二空心筒部件33中。附图5和6示出该方式所涉及的发动机10中的排气净化装置20，其中，图5是排气净化装置20的剖视图，图6是排气净化装置20在车辆行驶方向上的透视图。这里，与上述实施例所涉及的排气净化装置类似的部件，采用相同的附图标记。

如图5和6所示，在本实施例中，在端面部件39的底部39e的下部设置有用于引入排气管下游部分15a的开口39a。并且，上游侧催化剂21的在车辆行驶方向上的前部容纳在第二空心筒部件33的内部，后部容纳在第一空心筒部件32中。此外，在本实施例中，在端面部件39的底部39e的开口39a附近的部分与第二空心筒部件33的一端33b焊接在一起，并且开口39a的边缘部分与排气管下游部分15a的侧面焊接在一起，从而使得端面部件39起到流入抑制部件的作用。该端面部件39制成双层结构，通过在该端部部件的内壁和外壁之间填充绝热材料可以提高消声器30的绝热性能。

此外，在本实施例中，在端面部件39的底部39e上形成插入孔39b，二次空气供应管23从该插入孔39被引入到消声器30中。并且，二次空气供应管23与该排气管下游部分15a相距一定距离地沿与排气管下游部分相同的方向延伸，并在弯曲部分23c处向排气管下游部分15a一侧弯曲。在二次空气供应管23的一端安装有环形加强部件42，并且该加强部件42、二次空气供应管23的侧面和排气管下游部分15a的二次空气流入口15f的附近部分焊接在一起。由于二次空气供应管23与排气管下游部分15a沿相同方向延伸，所以二次空气供应管23和排气管下游部分15a的热膨胀方向相同，从而可以提高这些管道的连接强度。此外，在本实施例中，排气管下游部分15a由第二空心筒部件33的另一端33a支承，并且还由第一分隔壁57、第二分隔壁58和盘状的支承件60支承。该支承件60在其边缘部分弯曲，所述边缘部分的外周面60a与消声器30的内周面的一部分相连接。

如上所述，在本实施例中，由于消声器30构造成包括第一空心筒部件32和外径小于第一空心筒部件的第二空心筒部件33，并且上游侧催化剂21的一部分沿径向设置在第二空心筒部件33内，因此实现了具有较小的排气净化装置20的发动机10。

Claims (8)

1.一种发动机，其特征在于，包括：

与内燃机的排气口相连的排气管；

设置在所述排气管内的上游侧催化剂；

设置在所述排气管中并位于所述上游侧催化剂的下游侧的下游侧催化剂；

连接在所述排气管中的上游侧催化剂和下游侧催化剂之间的二次空气供应管；以及

具有第一空心筒部件和第二空心筒部件的消声器，所述第一空心筒部件在它的端面具有用于引入所述排气管的开口，所述第二空心筒部件与该开口相连并且所述第二空心筒部件的外径小于所述第一空心筒部件的外径，上游侧催化剂的至少处于上游侧的部分设置在所述第二空心筒部件中，在上游侧催化剂的下游侧的所述排气管容纳在消声器中，所述下游侧催化剂位于所述消声器的第一空心筒部件中。

2.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，该发动机是相对于车身可摆动地支承的组合摆动式发动机。

3.如权利要求1或2所述的发动机，其特征在于，在所述排气管中，容纳在所述消声器中的部分在沿该消声器的纵向延伸之后弯曲。

4.如权利要求3所述的发动机，其特征在于，所述内燃机设置成该内燃机的气缸轴线大致水平。

5.如权利要求1或2所述的发动机，其特征在于，该消声器具有用于抑制排气流入所述第二空心筒部件的流入抑制部件。

6.如权利要求5所述的发动机，其特征在于，所述流入抑制部件设置在所述排气管的容纳在所述消声器中的用于排出排气的端部与所述二次空气供应管的容纳在所述消声器中的部分之间。

7.如权利要求5所述的发动机，其特征在于，所述流入抑制部件的边缘部分与所述第一空心筒部件的内周面相连接。

8.一种具有如权利要求1或2所述的发动机的鞍骑式车辆。

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