CN100510332C - 内燃机的消音器 - Google Patents

Abstract

可变消音器对应于内燃机的消音器，其包括控制排气流量的阀(54)。可变消音器包括：形成消音器腔(21)的消音器体(12)；进气管道(31)，其在消音器腔(21)处带有开口(32)以引导排气从开口(32)朝向消音器腔(21)流动；和布置在消音器腔(21)中的消音器内管道(41)。消音器内管道(41)包括在消音器腔(21)处面对开口(32)的开口(45)，从开口(32)输出的排气在预定方向上流入到开口(45)中。消音器内管道(41)还包括倾斜部(47)，所述倾斜部朝向开口(45)竖向向下倾斜并在不同于所述预定方向的方向上延伸。通过这样的构造，可以提供确保阀的正常驱动的内燃机的消音器。

Description

内燃机的消音器

技术领域

本发明一般地涉及内燃机的消音器，更具体而言，涉及带有用于控制排气流量的阀的内燃机的消音器。

背景技术

例如日本专利公开No.2000-54822中公开了内燃机的传统消音器，其目的是减小尺寸而不降低消音性能。此公开中揭示的消音器包括控制阀，当消音器腔中的排气压力超过预定水平时，所述控制阀打开。与消音器腔连通的阀开口和能够变形并被设置以关闭阀开口的板状阀构成控制阀。

日本专利公开No.9-32590公开了一种用于内燃机的节流阀装置，其目的是允许节流阀体的树脂模铸和防止节流阀的冻结。日本专利公开No.2002-4893公开了一种使用树脂作为材料的节流阀体，其目的是用简单的构造可靠地防止冻结。

日本专利公开No.2000-328935公开了一种用于车辆的排气噪音消音器，其目的是避免出气管道中冷凝水的冻结，并防止排气系统的堵塞。此公开中揭示的排气噪音消音器包括进气管道和出气管道，其中出气管道具有相对于水平面倾斜形成的管道部分。进气管道和出气管道每个在消音器内的各个腔处具有开口，其中消音器的各个腔由隔板划分而成。

前述日本专利公开No.2000-54822中揭示的消音器具有控制阀，控制阀设置在排气的流路上以相应于排气压力的改变而打开/关闭。设置有这种阀的消音器在以下的方面是不利的：在起动引擎之后，排气的冷凝水保留在阀附近。如果引擎在此后停止，并在这样的状态下放置，冷凝水将在低温条件下(例如在冬季)冻结，导致阀不能正常运行的可能性。

发明内容

考虑到前述，本发明的目的是提供一种内燃机的消音器，其确保阀得到正常的驱动。

根据本发明的内燃机的消音器设置有控制排气流量的阀。内燃机的消音器包括：形成内部空间的壳体；包括第一开口的进气管道，所述第一开口在所述内部空间处开口，用于引导从内燃机输出的排气通过所述第一开口朝向所述内部空间流动；和布置在所述内部空间中的内部管路。所述内部管路包括第二开口，所述第二开口在所述内部空间处开口并面对所述第一开口，从所述第一开口输出的排气在预定方向上流过第二开口。所述内部管路还包括倾斜部，所述倾斜部朝向所述第二开口竖向向下倾斜并在不同于所述预定方向的方向上延伸。

因为根据如上所述构造的内燃机的消音器，所述倾斜部在不同于所述预定方向的方向上延伸，所以从第一开口流入到第二开口中的排气在倾斜部处与内部管路的内壁碰撞。在此阶段，排气被冷却，由此排气中的水蒸气被冷凝为液体，即冷凝液体。因为倾斜部朝向第二开口竖向向下倾斜，冷凝液体沿着倾斜部向下流动，以从第二开口排放到内部空间中。根据本发明，其中包含的水蒸气的比例被极大减小的排气输送到布置阀的位置。由此，抑制了布置阀的位置处从排气产生冷凝液体，以防止由于冷凝液体的冻结而引起的对阀的正常驱动的干扰。

优选地，当沿着所述预定方向观察时，所述第二开口的口部的下端位置定位成从所述第一开口的口部偏离。根据上述构造的内燃机的消音器，当冷凝液体从第二开口流到内部空间时，可以防止从第一开口流动至第二开口的排气对在倾斜部处由排气产生的冷凝液体的流动的干扰。由此，来自排气的冷凝液体可以被有效地排放到内部空间中。

优选地，内部管路形成为在倾斜部处弯曲。根据上述构造的内燃机的消音器，从第一开口流动至第二开口的排气还在倾斜部弯曲处与内部管路的内壁碰撞。因此，可以进一步减小排气中包含的水蒸气的比例。

进一步优选地，进气管道形成为朝向第一开口竖向向下倾斜。沟槽形成在进气管道的内壁的底部处。通过这样的构造，在进气管道处产生的排气的冷凝液体朝向第一开口流动，并可以从第一开口排放到内部空间中。因为冷凝液体被聚集在内壁底部处形成的沟槽处，所以有助于冷凝液体的流动。

内燃机的消音器还包括第一出气管道，第一出气管道具有设置在导管上的阀以排放来自内部空间的排气。优选地，第一出气管道形成为随着远离阀而竖向向下倾斜。沟槽形成在第一出气管道的内壁的底部处。通过这样的构造，在第一出气管道处的排气的冷凝液体在产生时可以进一步远离阀流动。因为冷凝液体被聚集在内壁底部形成的沟槽处，所以有助于冷凝液体的流动。

进一步优选地，壳体包括将所述内部空间划分为第一室和第二室的隔板，所述第一和第二开口在所述第一室处开口，所述第二室位于所述第一室的竖向下方。所述隔板包括在所述第一室和所述第二室之间建立连通的孔。内燃机的消音器还包括：第一出气管道，所述第一出气管道具有设置在导管上的阀以用于排放来自所述第一室的排气；和第二出气管道，所述第二出气管道排放来自所述第二室的排气。所述隔板形成为从所述第一和第二开口正下面的位置朝向所述孔竖向向下倾斜。

通过这样的构造，从第一或第二开口落在隔板上的冷凝液体可以从第一室经由孔引导至第二室。由此，冷凝液体可以被朝向没有阀的第二出气管道引导，而不是朝向设置有阀的第一出气管道。

根据本发明，可以提供确保阀的正常驱动的内燃机的消音器。

结合附图，本发明的前述和其它目的、特征、方面及优点将从以下的详细描述中变得更加清楚。

附图说明

图1是根据本发明实施例带有阀的可变消音器的立体图。

图2和3分别是沿着线II-II和III-III所取的图1的可变消音器的剖视图。

图4是沿着线IV-IV所取的图2的可变消音器的剖视图。

图5是沿着图4的线V-V所取的带有阀的出气管道的剖视图。

图6是沿着图2的线VI-VI所取的进气管道和消音器内管道的前视图。

图7和8分别是沿着线VII-VII和VIII-VIII所取的图6的进气管道和消音器内管道的剖视图。

图9是图4的带有阀的出气管道的放大剖视图。

图10是从箭头X的方向上观察时，图9的带有阀的出气管道的剖视图。

图11是从图4的箭头XI的方向上观察时，消音器主体内部的俯视图。

具体实施方式

以下将参考附图描述本发明的实施例。

参考图1，可变消音器10包括消音器主体(即消音器体)12、进气管道31以及出气管道58和带有阀的两个出气管道51，进气管道31在车辆前侧处连接至消音器体12，出气管道58和带有阀的两个出气管道51在车辆后侧处连接至消音器体12。消音器体12由诸如不锈钢或钛的金属形成。进气管道31与诸如汽油发动机或柴油发动机之类的内燃机连通。两个增加了阀的出气管道51彼此间隔开在水平方向上平行延伸。

参考图2-4，消音器体12采用壳体构造，并包括隔板13-17。在水平方向上延伸的隔板17和在竖向方向上延伸并彼此间隔开的隔板14和15构成消音器腔21。相对于隔板17，消音器腔26位于消音器腔21的相对侧，并邻近隔板17。消音器腔26位于消音器腔21的竖向下方。

隔板13和16分别与隔板14和15间隔设置。在隔板13与14之间和隔板15与16之间分别形成位于消音器腔21任一侧处的消音器腔22和24。消音器腔23邻近隔板13定位，并且相对于隔板13位于消音器腔22的相对侧处。消音器腔25邻近隔板16定位，并且相对于隔板16位于消音器腔24的相对侧处。

进气管道31和增加了阀的出气管道51形成为与消音器腔21连通。出气管道58形成为与消音器腔26连通。进气管道31和增加了阀的出气管道51不必在相同的消音器腔处开口，而是可以在彼此连通的不同消音器腔处开口而形成。

此外，消音器内管道41和44以及中间管道61和64布置在消音器体12内。这些管道布置为使得它们全部容纳在消音器体12内。设置消音器内管道41以建立消音器腔21和消音器腔22之间的连通。设置消音器内管道42以建立消音器腔21和消音器腔24之间的连通。中间管道61形成为建立消音器腔23和消音器腔26之间的连通。设置中间管道62以建立消音器腔25和消音器腔26之间的连通。设置中间管道63以建立消音器腔24和消音器腔23之间的连通。设置中间管道64以建立消音器腔22和消音器腔25之间的连通。

参考图4和5，增加了阀的出气管道51包括开口53和排气端口52，开口53具有位于消音器腔21处的口部，排气端口52具有位于消音器体12外侧的口部。增加了阀的出气管道51在车辆纵向上从开口53朝向排气端口52延伸。消音器体12与增加了阀的出气管道51在开口53和排气端口52之间相连。可变阀54设置在增加了阀的出气管道51的导管上，即开口53和排气端口52之间。

可变阀54包括阀轴54p和蝶形阀54q，阀轴54p延伸以穿过平行布置的两个增加了阀的出气管道51，蝶形阀54q紧固至阀轴54p以随着阀轴54p的转动而打开/关闭增加了阀的出气管道51。阀轴54p包括在预定方向上作用蝶形阀54q的螺旋弹簧57和未示出的致动器，该致动器逆着螺旋弹簧57的弹性可旋转地驱动蝶形阀54q。

增加了阀的出气管道51形成有从内壁51n突伸的阀挡块55。蝶形阀54q被螺旋弹簧57的弹性作用以与阀挡块55形成紧密接触。在此阶段，可变阀54对应于关闭状态，排气在增加了阀的出气管道51中的流动被切断。通过蝶形阀54q和阀挡块55之间紧密接触的这种构造，可以有效地减少从增加了阀的出气管道51泄漏的声音。当通过致动器旋转阀轴54p时，在蝶形阀54q和阀挡块55之间形成间隙。在此阶段，可变阀54对应于打开状态，允许排气在增加了阀的出气管道51中流动。

可旋转地驱动蝶形阀54q的致动器例如包括马达和引线，引线的两端固定至马达和阀轴54p。与使用由排气压力驱动的阀机构的情况相比，使用这样的致动器允许蝶形阀54q以适当的倾斜度定位。由此，可以精细地控制排气在增加了阀的出气管道51内的流动。此外，可以增加排气到增加了阀的出气管道51中的最大流量，因为蝶形阀54q可以旋转至与排气的流动平行的位置。

在使用这样的致动器的情况下，致动器必须设置在增加了阀的出气管道51外部。因此，在本实施例中，可变阀54设置在消音器体12外部。具体而言，可变阀54位于消音器体12与增加了阀的出气管道51连续的位置和排气端口52的位置之间。因此，例如在较冷时期或者在冬季，可变阀54将暴露至低温环境中。

参考图2、6和7，进气管道31包括朝向车辆后侧在消音器腔21中开口的开口32。开口32具有在竖向向上方向上远离隔板17定位的口部。开口32以大致椭圆形(其中长轴在水平方向上，短轴在竖向方向上)的形状开口。开口32对应于从内燃机输出的排气初始排到消音器体12中的位置。换言之，开口32位于排气流过消音器体12中的消音器腔的排气最上游。进气管道31延伸以朝向开口32竖向向下倾斜预定长度。

消音器内管道44包括开口45和开口46，开口45带有在消音器腔21处朝向车辆前侧定位的口部，开口46带有在消音器腔24处以不同于开口24的方向(具体而言，在本实施例中，方向相差90°)定位的口部。开口45具有在竖向向上方向上远离隔板17定位的口部。开口45在车辆纵向上面对进气管道31的开口32。开口45和32彼此面对的方向不限于车辆纵向，也可以是其它方向。

通过这样的构造，从内燃机输出并流入到进气管道31中的排气被从开口32朝向开口45引导，如图7中的箭头101所示的方向。例如通过检测排气在开口45的中心处的流向来识别到开口45中的排气的流向。

在本实施例中，到开口45中的排气的流向与进气管道31朝向开口32的延伸方向一致。到开口45中的排气的流向基本上与车辆纵向一致。基于与排气从开口32至开口45的流向正交的方向上的平面切面，消音器腔21的横截面积大于进气管道31的横截面积。

消音器内管道44包括从开口45形成预定长度的倾斜部47。倾斜部47形成为朝向开口45竖向向下倾斜而形成。具体而言，倾斜部47形成为使得与地面的距离随着接近开口45而成比例地变小。倾斜部47在与排气进入到开口45的流向交叉的方向上(图7中的箭头102所示的方向)延伸。消音器内管道44的内壁44n在倾斜部47处以与排气到开口45中的流向不同的方向延伸。倾斜部47不仅可以形成在消音器内管道44的一部分处，而且可以形成在消音器内管道44的整个部分处。

倾斜部47形成为在远离开口45的位置处弯曲。倾斜部47包括从中心区域到车辆后侧延伸，同时从开口45延伸至车辆横向侧预定长度的区域，和仅仅从中心区域到车辆横向侧延伸的区域。倾斜部47的弯曲位于这两个区域之间。倾斜部47以平滑弯曲的方式延伸。

当沿着排气进入到开口45中的流向观察开口32和45时，开口45的下端48(在开口45的边缘处位于最竖向向下的部分)定位为从开口32的口部偏离。在本实施例中，当开口32的口部沿着排气进入到开口45中的流向突伸到开口45的口部平面上时，下端48定位为在竖向向下方向上从开口32的口部偏离。

尽管以上的描述基于消音器内管道44的构造，但是消音器内管道41类似地包括开口45和倾斜部47，并形成为具有与消音器内管道44相似的形状。

如上构造的可变消音器10适于将可变阀54设定在关闭状态，以在巡航通过城镇或者在高速巡航(例如以100Km的恒定速度巡航)时减小排放噪音。由此，切断了排气在增加了阀的出气管道51中的流动。排气从进气管道31流到消音器内管道41、消音器腔22、中间管道64、消音器腔25、中间管道62，然后进入消音器腔26，或者从进气管道31流动到消音器内管道44、消音器腔24、中间管道63、消音器腔23、中间管道61，然后进入消音器腔26。最后，排气从消音器腔26通过出气管道58排放到车辆外部。

在本实施例中，倾斜部47形成为在与排气进入到开口45中的流向交叉的方向上延伸。因此，从开口32流入到开口45中的排气首先在倾斜部47处撞击消音器内管道41和44的内壁44n。因为倾斜部47在中途弯曲，所以排气在沿着内壁44n流动时改变其行进方向。因此，通过其沿着倾斜部47的流动，从而与消音器内管道41和44的内壁44n形成接触，排气将被急剧冷却。由此，排气饱和，在倾斜部47处产生冷凝液体。

从内燃机输出的排气穿过窄的导管，然后从进气管道31的开口32初始释放到消音器腔21的空间中。在此阶段，排气的热量立刻释放到消音器腔21中。因此，在从进气管道31朝向消音器内管道41和44的区域处，排气处于容易产生冷凝液体的状态。通过布置倾斜部47作为在那个位置更积极地冷却排气的机构，排气的水蒸气可以被更有效地回收为冷凝液体。

在倾斜部47处，消音器内管道41和44的内壁44n可以形成为不规则形状。在这种情况下，排气可以被更有效地冷却，因为内壁44n和排气之间的接触面积增大了。

因为倾斜部47朝向开口45竖向向下倾斜延伸，所以冷凝液体沿着内壁44n流动从下端48落在隔板17上。因为下端48定位为在竖向向下方向上从开口32的口部偏离，所以冷凝液体的流动不会受到从开口32至开口45流动的排气的干扰。由此，冷凝液体可以被有效地聚集在隔板17上。

当车辆没有行驶穿过城镇或者在高速巡航模式以外的模式中行驶时，可变阀54被设定为打开状态。在此阶段，排气从车辆优先通过增加了阀的出气管道51排放。由此，可以提高排放效率以获得高功率。

参考图6和8，进气管道31的内壁31n包括位于进气管道31的横截面上的竖向方向底侧处的沟槽33。沟槽33形成在进气管道31的竖向向下倾斜的延伸部分处。通过进气管道31的这种构造，进气管道31中产生的冷凝液体可以被朝向开口32引导，同时聚集在沟槽33处。由此，冷凝液体可以被有效地聚集在隔板17上。

参考图9和10，增加了阀的出气管道51从可变阀54朝向开口53竖向向下倾斜延伸。增加了阀的出气管道51的内壁51n包括沟槽56，沟槽56位于增加了阀的出气管道51的横截面上的竖向底侧处。沟槽56形成在出气管道51竖向向下倾斜延伸的位置处。通过这样的构造，在增加了阀的出气管道51中产生的冷凝液体可以被朝向开口53引导，同时聚集在沟槽56处。

增加了阀的出气管道51以倾斜的方式从可变阀54朝向排气端口52竖向向下延伸。沟槽可以形成在该倾斜的延伸位置处。

参考图4和11，孔71形成在隔板17的邻近消音器体12的位置处。孔71建立了消音器腔21和消音器腔26之间的连通。隔板17这样形成：从紧靠在进气管道31的开口32面对消音器内管道41和44的开口45的位置之下的位置处，朝向孔71竖向向下倾斜。

通过这样的构造，从进气管道31和消音器内管道41和44落在隔板17上的冷凝液体朝向孔71流动，以经由孔71引入到消音器腔26中。然后，冷凝液体通过没有阀的出气管道58输出到车辆外部。

作为根据本发明实施例的内燃机的消音器的可变消音器10设置有作为阀的可变阀54，以控制排气流动。可变消音器10包括消音器体12、进气管道31和消音器内管道41和44，消音器体12作为形成与内部空间对应的消音器腔21的壳体，进气管道31作为具有开口32的进气管道，开口32作为带有位于消音器腔21处的口部的第一开口，以引导从内燃机输出的排气从开口32朝向消音器腔21流动，消音器内管道41和44作为布置在消音器腔21中的内部管路。

消音器内管道41和44中的每个包括开口45，开口45作为第二开口，第二开口具有在消音器腔21处面对开口32的口部，并且从开口32输出的排气在预定方向上(由箭头101所示的方向)流入到开口45中。消音器内管道41和44还包括倾斜部，该倾斜部朝向开口45竖向向下倾斜，并在与所述预定方向不同的方向上延伸。

根据如上所述构造的本发明实施例的可变消音器10，当可变阀54处于关闭状态时，包含在排气中的水蒸气可以在倾斜部47处被积极地冷凝成液体。因此，主要由气体成分构成的排气到达增加了阀的出气管道51处。由此，可以抑制在增加了阀的出气管道51中产生排气的冷凝液体，以防止冷凝液体留在阀挡块55和蝶形阀54q之间建立紧密接触的位置处。

本实施例在以下方面是有利的：即使在较冷时期或冬季起动引擎然后停止的情况下，消除了阀挡块55和蝶形阀54q被冷凝液体冻结的可能性。因此，可变阀54可以总是正常地被驱动以允许在适当的正时时间充分地显示车辆的安静性和行驶性能。

尽管已经详细描述并图示了本发明，但是应当清楚地理解到该描述仅仅是通过示例和图示的方式而不是限制的方式，本发明的精神和范围仅由所附权利要求的条款来限定。

工业应用性

本发明主要应用于诸如汽油发动机或柴油发动机之类的内燃机的消音器。

Claims (6)

1.一种内燃机的消音器，所述消音器包括控制排气流动的阀(54)，所述消音器包括：

形成内部空间(21)的壳体(12)；

包括第一开口(32)的进气管道(31)，所述第一开口(32)在所述内部空间(21)处开口，用于将从所述内燃机输出的排气从所述第一开口(32)朝向所述内部空间(21)引导；和

布置在所述内部空间(21)中的内部管路(41，44)，所述内部管路(41，44)包括第二开口(45)，所述第二开口(45)具有在所述内部空间(21)中面对所述第一开口(32)的口部，从所述第一开口(32)输出的所述排气沿预定方向流入到所述第二开口(45)中，

其中，所述内部管路(41，44)还包括倾斜部(47)，所述倾斜部(47)朝向所述第二开口(45)竖向向下倾斜，并沿不同于所述预定方向的方向延伸，所述内部管路(41，44)形成为在所述倾斜部(47)处弯曲。

2.根据权利要求1所述的内燃机的消音器，其中，当沿着所述预定方向观察时，所述第二开口(45)的口部的下端定位成从所述第一开口(32)的口部偏离。

3.根据权利要求1所述的内燃机的消音器，其中，所述进气管道(31)形成为朝向所述第一开口(32)竖向向下倾斜，并具有形成在所述进气管道(31)的内壁(31n)的底部处的沟槽(33)。

4.根据权利要求1所述的内燃机的消音器，还包括第一出气管道(51)，所述第一出气管道(51)具有设置在导管上的所述阀(54)，用于排放来自所述内部空间(21)的排气，

其中，随着远离所述阀(54)，所述第一出气管道(51)形成为竖向向下倾斜，并具有形成在所述第一出气管道(51)的内壁(51n)的底部处的沟槽(56)。

5.根据权利要求1所述的内燃机的消音器，其中，所述壳体(12)包括将所述内部空间(21)划分为第一室(21)和第二室(26)的隔板(17)，所述第一和第二开口(32，45)在所述第一室(21)处开口，所述第二室(26)位于所述第一室(21)的竖向下方，

所述隔板(17)具有形成为在所述第一室(21)和所述第二室(26)之间建立连通的孔(71)，

所述消音器还包括：

第一出气管道(51)，所述第一出气管道(51)具有设置在导管上的所述阀(54)，用于排放来自所述第一室(21)的排气；和

第二出气管道(58)，所述第二出气管道(58)排放来自所述第二室(26)的排气，其中，所述隔板(17)形成为从所述第一和第二开口(32，45)正下面的位置朝向所述孔(71)竖向向下倾斜。

6.根据权利要求1所述的内燃机的消音器，其中，所述内部管路(41，44)构成排放到车辆外部的排气的排气通道的一部分。

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