CN105736110B - 车辆的排气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆的发动机的排气装置，该排气装置具有排气系统部件和非导电性的支承构件，借助非导电性的支承构件由车辆车身支承排气系统部件，车辆车身及发动机的排气系统部件带正电荷，其特征在于，该排气装置包括自放电式除静电器，当将该自放电式除静电器设置在非导电性壁面上时，该自放电式除静电器使以该设置部位为中心的有限的范围内的非导电性壁面上的带电电荷量降低，通过将该自放电式除静电器设置在该非导电性的支承构件上，对排气系统部件进行除静电。

Description

车辆的排气装置
技术领域
本发明涉及一种车辆的排气装置。
背景技术
公知一种将放电天线等放电装置安装在车辆的发动机或与发动机相关的构件上，将发动机部产生或蓄积的高压电、静电等放出或排出，由此降低油耗的车辆(例如参照日本特开平5-238438)。
发明内容
发明要解决的问题
如上述日本特开平5-238438所述的那样，一直公知车辆带有静电，以及该车辆所带的静电会对车辆的运转产生一些影响。但是，并不十分清楚车辆所带的静电具体是以怎样的理由对车辆的运转产生什么样的影响，对于适当应对向车辆的静电的带电，还有研究的余地。
本发明提供一种通过消除发动机的排气系统部件的静电，从而能够提高动力机输出并提高车辆的运转稳定性的车辆的排气装置。
用于解决问题的方案
即，一种车辆的发动机的排气装置，具有排气系统部件和非导电性的支承构件，借助非导电性的支承构件由车辆车身支承排气系统部件，车辆车身及发动机的排气系统部件带正电荷，其特征在于，该排气装置包括自放电式除静电器，当将该自放电式除静电器设置在非导电性壁面上时，该自放电式除静电器使以该设置部位为中心的有限的范围内的非导电性壁面上的带电电荷量降低，通过将该自放电式除静电器设置在该非导电性的支承构件上，对排气系统部件进行除静电。
发明效果
通过将上述自放电式除静电器设置在非导电性的支承构件上，消除发动机的排气系统部件的静电，由此能够提高动力机输出，并且能够提高车辆的运转稳定性。
附图说明
下面参考附图描述本发明的特征、优点以及示例性实施例的技术和工业含义，附图中的相同的附图标记表示相同的部件，其中：
图1是发动机的排气装置的立体图。
图2是图1所示的支承构件，即，橡胶片的周围结构的放大立体图。
图3是图1所示的支承构件，即，橡胶片的剖视图。
图4A及图4B分别是支承构件，即，橡胶片的主视图及侧视剖视图。
图5A及图5B是分别用于说明消声器内的排气流及消声器周围的空气流的图。
图6A及图6B是用于说明空气流的变化的图。
图7A、图7B及图7C是表示自放电式除静电器的图。
图8A及图8B是用于说明由自放电式除静电器获得的除静电作用的图。
图9A及图9B是用于说明自放电作用的图。
具体实施方式
在图1中表示配置在车辆的底板上的排气装置的立体图。图1示出催化转化器1、与催化转化器1相连接的排气管2、借助连接部2a与排气管2相连接的消声器3、后尾管4。在图1所示的例子中，从动力机排出的排气气体被送入到催化转化器1内，接着，排气气体经过排气管2被送入到消声器3中，接着，排气气体从后尾管4被排出到大气中。在本说明书中，将上述催化转化器1、排气管2、消声器3及后尾管4称为发动机的排气系统部件。另外，虽在图1中未图示，但本发动机的排气系统部件包含配置在车辆的底板上的其他排气处理装置、热回收装置。
上述发动机的排气系统部件借助非导电性的支承构件由车辆车身支承。另外，在本说明书中，也将底盘包括在内称为车辆车身。该支承构件由非导电性的橡胶材料形成。在图1所示的实施例中，该支承构件5由非导电性的橡胶片构成，该橡胶片5的上方部借助支承棒6由车辆车身支承。另一方面，利用该橡胶片5的下方部支承排气系统部件，即，催化转化器1、排气管2及消声器3，因而催化转化器1、排气管2及消声器3借助该橡胶片5由车辆车身支承。
图2表示安装于消声器3的橡胶片5的放大立体图，图3表示图2的纵剖视图，图4A表示橡胶片5的主视图，图4B表示橡胶片5的侧视剖视图。如图2至图4B所示，橡胶片5构成为椭圆形截面的筒状体，橡胶片5具备隔着间隔平行延伸的一对通孔8a、8b。另外，由车辆车身支承的支承棒6插入到一个通孔8a内，固定在排气系统部件即消声器3的外壁上的支承棒7插入到另一个通孔8b内。另外，在橡胶片5的通孔8a、8b间形成有狭缝8c。
如图1所示，消声器3借助四个橡胶片5由车辆车身支承，此外，催化转化器1也借助四个橡胶片5(在图1中并未示出)由车辆车身支承。另一方面，排气管2也借助橡胶片5由车辆车身支承。
那么，当使车辆行驶时，轮胎的各部分反复与路面接触、分离，从而产生静电，另外发动机的构成部件、制动器装置的构成部件进行相对运动，从而也产生静电。另外，当车辆行驶时，空气边与车辆的外周面摩擦接触边在该外周面上流动，从而也产生静电。因上述的产生的静电使车辆的车身、发动机等带有电荷。此时，确认到排气系统部件，即，催化转化器1、排气管2及消声器3带正电荷，并且橡胶片5也带正电荷，而且也确认到催化转化器1、排气管2、消声器3及橡胶片5的壁面的电压值有时达到1000v以上的高电压。
另外，确认到当薄壁的表面的电压值升高时，沿着薄壁的表面的空气的流动发生变化。那么，首先，关于沿着薄壁的表面的空气的流动因薄壁的表面的电压值而怎样发生变化，根据通过实验确认到的现象进行说明。图6A表示空气沿带有正电荷的薄壁9的表面流动的情况。在该情况下，空气处于带正电的倾向，所以图6A表示带了正电的空气沿带有正电荷的薄壁9的表面流动的情况。那么，在图6A中，实线的箭头表示薄壁9的表面的电压值较低的情况，在该情况下，空气沿薄壁9的表面流动。相对于此，虚线的箭头表示薄壁9的表面的电压值较高的情况，在该情况下，空气在薄壁9的表面朝向下方弯曲的部位，即，空气流容易离开薄壁9的表面的部位，以离开薄壁9的表面的方式流动。
图6B表示图6A中沿薄壁9的表面流动的空气的主流的流速U∞，与从薄壁9的表面离开了距离S的位置处的流速U的速度比U/U∞的在X地点(图6A)的实际测量值。另外，图6B中用涂黑的菱形表示的各点表示薄壁9的表面不带正电荷的情况，图6B中用涂黑的四边形表示的各点表示薄壁9的表面带正电荷的情况。根据图6B可知，在薄壁9的表面带正电荷的情况下，与薄壁9的表面未带正电荷的情况相比，速度交界层远离薄壁9的表面，因而在薄壁9的表面带正电荷的情况下，如图6A中虚线的箭头所示，空气以离开薄壁9的表面的方式流动。
如上所述，空气处于带正电的倾向，因而空气的一部分成为正的空气离子(用圆和+表示)。因而，当薄壁9的表面带正电荷时，斥力作用于薄壁9的表面与正的空气离子之间，所以如图6A中虚线的箭头所示，空气在薄壁9的表面朝向下方弯曲的部位，即，空气流变得容易离开壁面9的表面的部位，因此空气以离开薄壁9的表面的方式流动。这样，通过实验确定了向薄壁9的表面的正电荷的带电使沿薄壁9的表面流动的空气流离开薄壁9的表面，在该情况下，薄壁9的表面的电压值越高，沿薄壁9的表面流动的空气流越远离薄壁9的表面。
另外，确认到在薄壁9的表面形状为容易使空气流剥离的形状的情况下，当薄壁9的表面未带正电荷时，不会发生空气流的剥离，但当薄壁9的表面带正电荷时，有时发生空气流的剥离。此外，也确认到在薄壁9的表面带正电荷的情况下，与薄壁9的表面未带正电荷的情况相比，空气流的剥离的程度增大。这样，确定了当薄壁9的表面带正电荷时，基于电气性的排斥力，空气流离开薄壁9的表面，或者空气发生剥离。
那么，如上所述，确认到催化转化器1、排气管2及消声器3的壁面的电压值有时达到1000v以上的高电压。在该情况下，当根据图6A及图6B所示的实验结果进行判断时，推测到该高电压使在催化转化器1、排气管2及消声器3内流动的排气气体的流动发生变化，由此对排气作用产生影响。此外，当根据图6A及图6B所示的实验结果进行判断时，推测到该高电压使在催化转化器1、排气管2及消声器3的周围流动的空气的流动发生变化，由此对车辆的运转产生影响。
那么，对排气作用进行了实验，结果明确了当催化转化器1、排气管2及消声器3的壁面的电压值达到高电压时，排气压力升高，结果是，动力机输出下降。另外，对向车辆的运转产生的影响进行了实验，结果明确了当催化转化器1、排气管2及消声器3的壁面的电压值达到高电压时，车辆的运转变得不稳定。
那么，首先，参照图5A，以消声器3的壁面的电压值达到了高电压的情况为例，简单说明下当催化转化器1、排气管2及消声器3的壁面的电压值达到高电压时，动力机输出下降的理由。另外，图5A以图解的方式表示消声器3的内部的一部分。如图5A所示，在消声器3的内部配置有具有排气气体流通口B的多个隔壁A、多个排气气体流通管C，当动力机运转时，排气气体在上述排气气体流通口B及排气气体流通管C内流动。图5A中实线的箭头表示消声器3的壁面的电压较低时的排气气体的流动。此时，排气气体如实线的箭头所示，沿排气气体流通口B的内周壁面流动，并沿排气气体流通管C的内周壁面流动。
相对于此，当消声器3的壁面的电压因带静电而升高时，如图5A中虚线的箭头所示，由于排气气体处于带正电的倾向，所以沿排气气体流通口B的内周壁面流动的排气气体因电气性的排斥力被从排气气体流通口B的内周壁面拉离，结果是，排气气体不得不在从排气气体流通口B的内周壁面离开的位置流动。另外，当消声器3的壁面的电压因带静电而升高时，如图5A中虚线的箭头所示，沿排气气体流通管C的内周壁面流动的排气气体因电气性的排斥力而被从排气气体流通管C的内周壁面拉离，结果是，排气气体不得不在从排气气体流通管C的内周壁面离开的位置流动。
当排气气体不得不在离开了排气气体流通口B的内周壁面及排气气体流通管C的内周壁面的位置流动时，排气气体的流路截面缩小，排气阻力增大。结果是，排气压力上升，动力机输出下降。当壁面的电压升高时，在催化转化器1及排气管2中，排气阻力也同样增大。因而，在该情况下，当使催化转化器1、排气管2及消声器3的壁面的电压下降时，根据图5A中的实线的箭头可知，排气气体的流路截面增大，动力机输出被提高。
接下来，参照图5B，以消声器3的壁面的电压值达到了高电压的情况为例，简单说明当催化转化器1、排气管2及消声器3的壁面的电压值达到高电压时车辆的运转变得不稳定的理由。另外，图5B以图解的方式表示消声器3的截面，另外，图5B中实线的箭头表示消声器3的壁面的电压较低时的空气的流动。此时，空气如实线的箭头所示沿消声器3的外周壁面流动。另外，当空气这样沿消声器3的外周壁面流动时，消声器3的外周壁面上的压力下降，此时，将消声器3拉近到压力下降了的一侧的力作用于消声器3。该力经由消声器3作用于车辆。
另一方面，当消声器3的壁面的电压因带静电而升高时，如图5B中虚线的箭头所示，利用电气的排斥力使空气流从消声器3的外周壁面剥离。当空气流这样从消声器3的外周壁面剥离时，空气的流动方向变得不稳定，所以消声器3的外周壁面上的压力的下降量发生变动，将消声器3拉近到压力的下降侧的力发生变动。结果是，经由消声器3作用于车辆的力发生变动，车辆的运转变得不稳定。当壁面的电压升高时，在催化转化器1及排气管2中，同样也在催化转化器1及排气管2的外壁面上发生空气的剥离。因而，在该情况下，当使催化转化器1、排气管2及消声器3的壁面的电压下降时，如图5A中的实线的箭头所示，空气的流动稳定，由此能够提高车辆的运转稳定性。
当这样使排气系统部件，即，催化转化器1、排气管2及消声器3的壁面的电压下降时，能够提高动力机输出，并且能够提高车辆的运转稳定性。在减少排气系统部件的支承构件即橡胶片5所带的电荷时，即，在消除橡胶片5的静电时，能使催化转化器1、排气管2及消声器3的壁面的电压下降。
当消除橡胶片5的静电时，橡胶片5的壁面的电压下降。当橡胶片5的壁面的电压下降时，借助橡胶片5支承的排气系统部件，即，催化转化器1、排气管2及消声器3的壁面的电压下降。因而，当消除橡胶片5的静电时，能使催化转化器1、排气管2及消声器3的壁面的电压下降，由此能使动力机输出提高，并且能使车辆的运转稳定性提高。
通过使用自放电式除静电器能够简便地消除排气系统部件的支承构件即橡胶片5的静电。在图7A至图7C中表示该自放电式除静电器的一例。另外，图7A及图7B分别表示代表性的自放电式除静电器10的俯视图及侧视剖视图，图7C表示另一自放电式除静电器10的侧视剖视图。
在图7A及图7B所示的例子中，该自放电式除静电器10例如呈细长的矩形的平面形状，并且由利用导电性粘接剂12粘接在要消除静电的非导电性构件15的非导电性壁面上的金属箔11那样的导电材料形成。另一方面，在图7C所示的例子中，该自放电式除静电器10由与要消除静电的非导电性构件15的非导电性壁面形成为一体的导电性薄膜形成。在本发明中，使用该自放电式除静电器10消除排气系统部件的支承构件即橡胶片5的静电。另外，在说明该排气系统部件的除静电方法之前，以利用自放电式除静电器10消除非导电性构件15的非导电性壁面(以下简称为非导电性构件15的壁面)的静电的情况为例，先说明本发明的使用了自放电式除静电器10的基本的除静电方法。
图8A表示将图7A及图7B所示的自放电式除静电器10设置在非导电性构件15的壁面上的情况。当这样将自放电式除静电器10设置在非导电性构件15的壁面上时，如图8B所示，确认到使以自放电式除静电器10的设置部位为中心的用虚线表示的有限的范围内的非导电性构件15的壁面的带电电荷量降低，结果使图8B中用虚线表示的有限的范围内的非导电性构件15的壁面的电压下降。
在该情况下，虽然不清楚利用自放电式除静电器10消除非导电性构件15的壁面的静电时的除静电原理，但推测利用来自自放电式除静电器10的正电荷的放电作用，进行自放电式除静电器10的设置部位周围的非导电性构件15的壁面的除静电作用。接下来，参照表示图8A所示的自放电式除静电器10的放大剖视图的图9A，和表示图9A所示的自放电式除静电器10的端部的放大图的图9B，对推测在非导电性构件15的壁面上进行的除静电原理进行说明。
另外，在非导电性构件15带电荷的情况下，非导电性构件15的内部不带电荷，非导电性构件15的壁面上带电荷。另一方面，图1所示的橡胶片5由非导电性橡胶材料形成，因而图1所示的橡胶片5由非导电性构件形成。因而，当橡胶片5带电荷时，橡胶片5的壁面带电荷。另外，如上所述，确定了图1所示的排气系统部件，即，催化转化器1、排气管2及消声器3带正电荷，此外确定了橡胶片5的壁面上带正电荷。
在本发明的实施例中，为了消除排气系统部件，即，催化转化器1、排气管2及消声器3的静电，而消除橡胶片5的壁面的静电。因而设想消除橡胶片5的壁面的静电的情况，在图9A中表示非导电性构件15的壁面带正电荷的情况。另一方面，如上所述，自放电式除静电器10由利用导电性粘接剂12粘接在非导电性构件15的壁面上的金属箔11那样的导电材料形成。金属箔11及导电性粘接剂12均具有导电性，因而金属箔11的内部，即，自放电式除静电器10的内部带正电荷。
另外，自放电式除静电器10的电压与自放电式除静电器10的周围的非导电性构件15的壁面的电压几乎相等，因而自放电式除静电器10的电压变得相当高。另一方面，如上所述，空气处于带正电的倾向，因而空气的一部分成为正的空气离子(用圆和+表示)。在该情况下，比较空气离子的电位与自放电式除静电器10的电位，自放电式除静电器10的电位变得比空气离子的电位高很多。因而，如图9B所示，例如，当靠近自放电式除静电器10的角部13时，空气离子与自放电式除静电器10的角部13间的电场强度变高，结果是，在空气离子与自放电式除静电器10的角部13之间发生放电。
当在空气离子与自放电式除静电器10的角部13之间发生放电时，如图9B所示，空气离子的电子的一部分移动到自放电式除静电器10内，所以空气离子的正的带电量增大(用圆和++表示)，利用移动到自放电式除静电器10内的电子将自放电式除静电器10所带的正电荷中和。一旦进行放电，则容易发生放电，当其他的空气离子靠近自放电式除静电器10的角部13时，在空气离子与自放电式除静电器10的角部13之间立即发生放电。即，当自放电式除静电器10周围的空气移动时，空气离子一个接着一个地靠近自放电式除静电器10的角部13，因而在空气离子与自放电式除静电器10的角部13之间持续发生放电。
当持续在空气离子与自放电式除静电器10的角部13之间发生放电时，自放电式除静电器10所带的正电荷一个接着一个地被中和，结果是，自放电式除静电器10所带的正电荷量减少。当自放电式除静电器10所带的正电荷量减少时，自放电式除静电器10的周围的非导电性构件15的壁面所带的正电荷移动到自放电式除静电器10内，因而自放电式除静电器10的周围的非导电性构件15的壁面所带的正电荷也减少。结果是，自放电式除静电器10及自放电式除静电器10周围的非导电性构件15的壁面的电压也逐渐持续下降。这种自放电式除静电器10及自放电式除静电器10周围的非导电性构件15的壁面的电压的下降作用持续至自放电式除静电器10的电压下降，且放电作用停止，结果是，如图8B所示，以自放电式除静电器10的设置部位为中心的用虚线表示的有限的范围内的非导电性构件15的壁面的电压下降。
另一方面，如上所述，当在空气离子与自放电式除静电器10的角部13之间发生放电时，如图9B所示，生成正的带电量增大了的空气离子(用圆和++表示)，该正的带电量增大了的空气离子飞散到周围的空气中。该正的带电量增大了的空气离子的量与在自放电式除静电器10的周围流动的空气的量相比，是非常少量的。另外，在自放电式除静电器10周围的空气停滞，空气离子不移动的情况下，不持续放电，非导电性构件15的表面的电压不下降。即，为了使非导电性构件15的表面的电压下降，需要使自放电式除静电器10周围的空气流动。
空气离子与自放电式除静电器10间的放电在空气离子与自放电式除静电器10的角部13间发生，或者在空气离子与自放电式除静电器10的周边部的尖端部14之间发生。因而，为了使空气离子与自放电式除静电器10之间易于发生放电，可以说理想的是在自放电式除静电器10的周边部不仅形成角部13，而且还形成许多个尖端部14。因而，理想的是，在制作自放电式除静电器10时，当通过切断大尺寸的金属箔来制作金属箔11时，以在切断面产生尖端部14那样的飞边的方式切断金属箔。
图7A及图7B所示的自放电式除静电器10的金属箔11由延展性金属例如铝或铜构成，在本发明的实施例中，金属箔11例如由铝箔构成。另外，在本发明的实施例中使用的铝箔的长度方向的长度为50mm～100mm左右，厚度为0.05mm～0.2mm左右。在该情况下，图8B中电压下降的用虚线表示的有限的范围的直径D为150mm～200mm左右。另外，也可以将在铝箔11上形成有导电性粘接剂12的层的铝带切断而用作自放电式除静电器10。此外，自放电式除静电器10如图7C所示，也可以由与非导电性构件15的表面形成为一体的导电性薄膜构成。在该情况下，理想的也是，在导电性薄膜的周边部不仅形成图9B所示的那样的角部13，还形成许多个尖端部14。
在本发明的实施例中，如图2及图4A所示，将自放电式除静电器10设置在橡胶片5的外周面上。当这样将自放电式除静电器10设置在橡胶片5的外周面上时，利用由自放电式除静电器10获得的除静电作用去除以自放电式除静电器10为中心的一定范围内的带电电荷，因此消除橡胶片5的整个外周壁面的静电。结果是，橡胶片5的整个外周壁面的电压下降。当橡胶片5的整个外周壁面的电压下降时，借助橡胶片5支承的排气系统部件，即，催化转化器1、排气管2及消声器3的壁面的电压下降。结果是，能够提高动力机输出，并且能够提高车辆的运转稳定性。
这样，在本发明中，通过将自放电式除静电器10设置在排气系统部件的支承构件，即，橡胶片5上，能够消除排气系统部件，即，催化转化器1、排气管2及消声器3的静电，即，能使催化转化器1、排气管2及消声器3的壁面的电压下降。即，采用本发明，在借助非导电性的支承构件由车辆车身支承发动机的排气系统部件，并且车辆车身及发动机的排气系统部件带正电荷的车辆的排气装置中，具有自放电式除静电器，该自放电式除静电器设置在非导电性的壁面上，该自放电式除静电器能使以设置部位为中心的有限的范围内的非导电性壁面上的带电电荷量降低，将该自放电式除静电器设置在非导电性的支承构件上，由此消除排气系统部件的静电。
另外，在图1所示的实施例中，催化转化器1和排气管2借助连接部1a彼此连接，排气管2和消声器3借助连接部2a彼此连接。但是，当存在这种连接部1a、2a时，催化转化器1与排气管2之间以及排气管2与消声器3之间的电连接减弱，例如消声器3的壁面的电压的变化不再影响相邻的排气管2的电压。那么，在这种情况下，为了能使催化转化器1、排气管2及消声器3的壁面的电压下降，在图1所示的实施例中，也借助与催化转化器1、排气管2及消声器3分别对应的橡胶片5，由车辆车身对催化转化器1、排气管2及消声器3进行支承，在各橡胶片5的外周壁面上分别设置自放电式除静电器10。

Claims (8)

1.一种车辆的发动机的排气装置，具有排气系统部件(1、2、3、4)和非导电性的支承构件(5)，借助非导电性的支承构件由车辆车身支承排气系统部件，车辆车身及发动机的排气系统部件带正电荷，其特征在于，
该排气装置包括自放电式除静电器，当将该自放电式除静电器设置在非导电性壁面上时，该自放电式除静电器使以该设置部位为中心的有限的范围内的非导电性壁面上的带电电荷量降低，通过将该自放电式除静电器设置在该非导电性的支承构件上，对排气系统部件进行除静电，该自放电式除静电器具有用于产生自放电的角部(13)以及通过切断金属箔而形成于切断面的尖端部(14)。
2.根据权利要求1所述的车辆的发动机的排气装置，其中，
该支承构件由橡胶材料构成。
3.根据权利要求2所述的车辆的发动机的排气装置，其中，
该支承构件由橡胶片构成，
该橡胶片的上方部由车辆车身支承，利用该橡胶片的下方部支承排气系统部件，
该自放电式除静电器设置在该非导电性的支承构件的壁面上。
4.根据权利要求3所述的车辆的发动机的排气装置，其中，
该橡胶片具有隔着间隔平行延伸的一对通孔(8a、8b)，
由车辆车身支承的第1支承棒(6)插入在一个通孔(8a)内，固定于排气系统部件的第2支承棒(7)插入在另一个通孔(8b)内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆的发动机的排气装置，其中，
该发动机的排气系统部件包括消声器(3)、催化转化器(1)及排气管(2)中的至少一个。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆的发动机的排气装置，其中，
该自放电式除静电器由利用导电性粘接剂(12)粘接在该支承构件的壁面上的金属箔(11)构成。
7.根据权利要求6所述的车辆的发动机的排气装置，其中，
该自放电式除静电器具有细长的矩形的平面形状。
8.根据权利要求1所述的车辆的发动机的排气装置，其中，
该自放电式除静电器由一体地形成在该支承构件的壁面上的导电性薄膜构成。
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