CN108019268A - 车辆的排气管结构 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种车辆的排气管结构，包括：外管，其沿着所述车辆的前后方向延伸设置；内管，其沿着所述外管的轴向而被配置在所述外管的内部。所述内管以在与所述外管之间形成真空层的方式而与所述外管接合。所述内管具有伪圆柱多凹面壳体形状部分。

Description

车辆的排气管结构
技术领域
本发明涉及一种车辆的排气管结构。
背景技术
在日本特开11-36856中公开了以下的结构，即，通过具有外管和内管的真空双层管而构成从发动机的排气歧管到催化剂转换器之间的排气管，并且通过波纹管而形成内管的一部分。
发明内容
在具备外管和内管且在外管与内管之间形成有真空层的排气管中，通过由真空层所实现的隔热效果从而抑制了在内管中流通的废气的温度下降。由此，废气中所包含的水蒸气变得难以冷凝，从而抑制了因所述冷凝而导致的冷凝水的产生。
在此，例如，在当车辆高速行驶时高温的废气在内管内流通的情况下，会因真空层所实现的隔热效果而在外管与内管之间产生温度差，从而由于外管与内管的朝向轴向的热拉伸之差而使内管上被施加有压缩负荷。在由波纹管构成内管的一部份的结构中，通过利用所述压缩负荷而使波纹管在轴向上发生压缩变形，从而对外管与内管的朝向轴向的热拉伸之差进行吸收。
然而，由于波纹管与不具有波纹状的圆筒状的圆管相比而具有弯曲方向上的弹簧常数较低的性质，因此在波纹管上被施加了压缩负荷的情况下，波纹管容易向弯曲方向变形。当波纹管向弯曲方向变形且在形成真空层的部分处波纹管与外管接触时，由于会通过该接触部分而进行传热，因此会使真空层所实现的隔热效果下降。此外，当波纹管向弯曲方向变形并且波纹管破损时，存在无法维持真空层的真空状态的情况。
本发明提供一种能够在具备外管和内管且在外管与内管之间形成真空层的车辆的排气管结构中维持由真空层所实现的隔热效果的车辆的排气管结构。
本发明的方式所涉及的车辆的排气管结构具备：外管，其沿着所述车辆的前后方向延伸设置；内管，其沿着所述外管的轴向而被配置在所述外管的内部。所述内管以在与所述外管之间形成真空层的方式而与所述外管接合，并且具有伪圆柱多凹面壳体形状部分。
根据本发明的方式，通过由所述真空层实现的隔热效果而抑制在内管中流通的废气的温度下降。由此，使废气中所包含的水蒸气难以冷凝，从而抑制通过所述凝结而导致的冷凝水的产生。
在此，例如在当车辆高速行驶时高温的废气于内管内流通的情况下，会因真空层所实现的隔热效果而在外管于内管之间产生温度差。通过由此而产生的外管于内管的朝向轴向的热拉伸之差，从而向内管施加压缩负荷。
在本发明的方式的结构中，所述内管具有伪圆柱多凹面壳体形状部分。具有伪圆柱多凹面壳体形状部分的内管与圆筒状的内管相比，具有轴压缩方向上的弹簧常数较低的性质。因此，在向内管施加压缩负荷的情况下，内管易于在轴向上发生压缩变形，从而能够通过内管朝向轴向的压缩变形而对外管与内管的朝向轴向的热拉伸之差进行吸收。
并且，由于具有伪圆柱多凹面壳体形状部分的内管与圆筒状的内管相比而具有弯曲方向上的弹簧常数较高的性质，因此即使在向内管施加了压缩负荷的情况下，也难以在弯曲方向上发生变形。因此，难以产生因内管在弯曲方向上发生变形而导致的内管与外管的接触，从而对通过所述接触而导致的内管与外管之间的传热进行抑制。此外，也难以产生因内管在弯曲方向上发生变形而导致的内管的破损，从而能够将真空层维持在真空状态。
因此，根据本发明的方式，能够维持真空层所实现的隔热效果。
本发明的方式所涉及的车辆的排气管结构，也可以采用如下结构，即，还包括与所述外管的后端部连接的连接管。所述外管被配置在从所述车辆的车身向下侧伸出的伸出部的下侧。所述连接管具备前端部与所述内管连通，并具有朝向所述车辆的后方且朝向铅直上方的上升斜度的连接管。
根据本发明的方式，由于前端部与所述外管的后端部连接、并且与内管连通的连接管具有朝向车辆的后方且朝向铅直上方的上升斜度，因此在内管中产生的冷凝水难以向连接管流动，从而容易残留在内管中。
与此相对，通过在外管与内管之间形成的真空层所实现的隔热效果而抑制在内管流通的废气的温度下降。由此，对在容易残留冷凝水的内管中因废气中所包含的水蒸气的冷凝而导致的冷凝水的产生进行抑制。
而且，如上文所述，由于通过使用具有伪圆柱多凹面壳体形状部分的内管维持了真空层的隔热效果，因此，能够有效地抑制容易残留冷凝水的内管中的冷凝水的产生。由此，能够抑制由于冷凝水的残留而导致的内管的流道面积的减小以及内管的防锈性能的下降。
本发明的方式所涉及的车辆的排气管结构，也可以采用如下方式，即，所述内管的伪圆柱多凹面壳体形状部分的弯曲方向上的耐负荷大于圆筒形状的圆管的弯曲方向上的耐负荷。
根据本发明的方式，由于形成了所述结构，因此具有能够维持真空层所实现的隔热效果这样的有益效果。
附图说明
以下，参照附图对本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义进行描述，其中，相同的符号代表相同的元件，其中：
图1为表示本实施方式所涉及的车辆的排气管结构的立体图；
图2为表示本实施方式所涉及的车辆的排气管结构的侧视图；
图3为本实施方式所涉及的双层管的侧剖视图；
图4A为从轴向观察本实施方式所涉及的双层管时的的剖视图，且为图3的ⅣA-ⅣA线剖视图；
图4B为从轴向观察本实施方式所涉及的双层管时的剖视图，且为图3的ⅣB-ⅣB线剖视图；
图4C为从轴向观察本实施方式所涉及的双层管时的剖视图，且为图3的ⅣC-ⅣC线剖视图；
图4D为从轴向观察本实施方式所涉及的双层管时的剖视图，且为图3的ⅣD-ⅣD线剖视图；
图5为本实施方式所涉及的内管的一部份的展开图；
图6为改变例所涉及的内管的一部份的展开图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明所涉及的实施方式的一个示例进行说明。而且，在各图中适当示出的箭头标记RR、箭头标记UP以及箭头标记RH分别表示车辆的后侧、车辆上方以及车辆右方。此外，以下，有时将车辆的前后方向、车辆的左右方向以及车辆上下方向分别仅称为前后、左右、上下。
此外，以下的说明中所使用的“车辆侧视图”是指，表示从车辆宽度方向的一侧朝向另一侧观察的情况，包括透视观察构成部分的一部份的情况。
(车辆的排气管结构10)
首先，对本实施方式所涉及的车辆的排气管结构10进行说明。
图1及图2分别为表示车辆的排气管结构10的立体图及侧视图。在包括图1及图2的各个附图中，为了易于理解本实施方式所涉及的车辆的排气管结构10，将结构以简化的方式进行图示。
车辆的排气管结构10为，用于将从发动机(省略图示)排出的废气向大气(车辆之外)排出的管结构。具体而言，如图1所示，车辆的排气管结构10具有第一排气管11、第二排气管20、主消声器40、排出管50。
如图1所示，第一排气管11由沿着车辆的前后方向延伸设置的管构成。第一排气管11的前端部与发动机(省略图示)连接。由此，来自所述发动机的废气从第一排气管11的前端部流入，并向车辆的后侧(向第一排气管11的后端部)流动。
在第一排气管11中，以催化剂转换器14、排热回收器16、副消声器18的顺序从车辆的前方侧起进行配置。催化剂转换器14具有从通过催化剂转换器14的废气中去除特定的物质从而净化废气的功能。
排热回收器16具有通过在与水等的热介质之间进行热交换从而对废气的热量进行回收，并对所述热量进行再利用的功能。副消声器18具有降低废气的排气声的功能。
如图1所示，第二排气管20由沿着车辆的前后方向延伸设置的管构成。第二排气管20的前端部与第一排气管11的后端部连通。由此，来自第一排气管11的废气从第二排气管20的前端部流入，并向车辆的后侧(向第二排气管20的后端部)流动。而且，在下文中对第二排气管20的结构进行说明。
如图2所示，主消声器40被配置在相对于第二排气管20的车辆的后侧且靠车辆的上方。所述主消声器40与第二排气管20的后端部连通。由此，废气从第二排气管20流入主消声器40的内部。主消声器40具有降低流入内部的废气的排气声的功能。
排出管50从主消声器40朝向车辆的右侧伸出，并且向车辆的后侧弯曲。并且，排出管50将废气从主消声器40向大气排出。
(第二排气管20的具体结构)
具体而言，如图2所示，第二排气管20具有构成第二排气管20的上游侧部分的上游管25、构成第二排气管20的下游侧部分的下游管27(连接管的一个示例)、被配置在上游管25与下游管27之间的双层管22。
如图2所示，上游管25具有倾斜部25A和水平部25B，所述倾斜部25A具有朝向车辆的后方且朝向铅直下方的下降斜度，所述水平部25B沿着车辆的前后方向延伸。通过倾斜部25A的前端部与第一排气管11的后端部连接，从而使上游管25与第一排气管11连通。水平部25B的前端部与倾斜部25A的后端部连通。
下游管27具有水平部27A和倾斜部27B，所述水平部27A沿着车辆的前后方向延伸，所述倾斜部27B具有朝向车辆的后方且朝向铅直上方的上升斜度。水平部27A的后端部与倾斜部27B的前端部连通。通过倾斜部27B的后端部与主消声器40连接，从而使下游管27与主消声器40连通。
由于双层管22被配置在从车身17(地板面板等)向下侧伸出的燃料罐19(伸出部的一个示例)的下侧，因此构成车辆的排气管结构10的排气管中的最下侧的部分(被配置在最下侧的部分)。由此，在本实施方式中，作为从车身17(地板面板等)向下侧伸出的伸出部的一个示例，在车身17上配置燃料罐19。
具体而言，如图3所示，双层管22具有沿着车辆的前后方向延伸设置的外管60和沿着外管60的轴向而被配置为在外管60的内部的内管70。
外管60通过圆筒状的圆管而构成，且前端部(一个端部)与上游管25中的水平部25B的后端部连接，上游管25与内管70连通。具体而言，通过将水平部25B的后端部插入外管60的前端部并通过焊接等接合在一起，从而使外管60与上游管25连接。外管60的后端部(另一个端部)与下游管27中的水平部27A的前端部连接，且下游管27与内管70连通。具体而言，通过将水平部27A的前端部插入到外管60的后端部中并通过焊接等而接合在一起，从而使外管60与下游管27连接。
内管70具有接合部71、79、锥形部72、78、圆筒部73、77、多边形部74、76以及壳体形状部80。而且，内管70被形成为左右对称。此外，在以下的说明中，有时将从内管70的轴向的两端部朝向轴向中央部的方向侧称为轴向内侧。
接合部71、79构成内管70的轴向的两端部，并被形成为圆筒状。所述接合部71、79的外周面通过焊接等而被接合在外管60的内周面上。而且，内管70的轴向长度短于外管60的轴向长度，在外管60的轴向两端部与内管70的轴向两端部相比而向外侧伸出的状态下，接合部71、79与外管60接合。
锥形部72、78被形成为直径从接合部71、79的轴向内侧的端部起朝向轴向内侧而缩小的锥形形状。由此，锥形部72、78随着趋向于内管70的轴向中央侧而逐渐远离外管60的内周面。
圆筒部73、77被形成为圆筒状(参照图4A)，且从锥形部72、78的轴向内侧的端部向轴向内侧延伸设置。所述圆筒部73、77具有与锥形部72、78的轴向内侧的端部大致相同的外径。此外，圆筒部73、77的外径小于外管60的内径，并且圆筒部73、77的外周面与外管60的内周面分离。
多边形部74、76分别从圆筒部73、77的轴向内侧的端部向轴向内侧延伸，多边形部74、76的轴向内侧的端部与壳体形状部80的轴向上的一个端部及另一个端部连续。多边形部74、76由多边形(例如，正十二边形)的筒体(参照图4B)构成。具体而言，其被设为与壳体形状部80的轴向两端部相同的多边形(参照图4C)。此外，多边形部74、76的外接圆小于外管60的内径，并且多边形部74、76的外周面与外管60的内周面分离。
壳体形状部80被形成为PCCP壳体(伪圆柱多凹面壳体)形状。所述PCCP壳体形状为，被称为所谓的疑似圆筒凹面多面体的形状，并通过对三角形的平面进行立体组合而形成。具体而言，如图5(将壳体形状部80的一部分展开的展开图)所示，壳体形状部80成为如下的多面结构，即，相邻的三角形的平面82之间共用一条边，并且以三角形的平面82的面之间的一条边形成的山的脊线82A(由实线所示)或山谷82B(由虚线所示)的方式而被连接为凹凸状。
PCCP壳体形状的管与圆筒状的圆管相比，具有轴压缩方向上的弹簧常数较低而弯曲方向上的弹簧常数较高的性质。具体而言，PCCP壳体形状的管的压缩方向上的耐负荷，例如为圆筒状的圆管的压缩方向上的耐负荷的1/4倍，PCCP壳体形状的管的弯曲方向上的耐负荷，例如被设为圆筒状的圆管的弯曲方向上的耐负荷的2倍。
而且，如图6所示，作为PCCP壳体形状，也可以通过对梯形的平面进行立体组合而形成。在图6所示的结构中，成为如下的多面结构，即，相接的梯形的平面182的面彼此之间共用一条边，并且以梯形的平面182的面彼此之间的一条边形成山的脊线182A(由实线所示)或山谷182B(由虚线所示)的方式而被连接为凹凸状。
壳体形状部80构成包括内管70的轴向的中央的部分，且与接合部71、79、锥形部72、78、圆筒部73、77以及多边形部74、76相比而轴向长度较长。壳体形状部80至少为内管70的轴向长度的一半以上，且具有外管60的轴向长度的一半以上的轴向长度。
此外，在壳体形状部80的轴向上的任意的部分内，壳体形状部80的外接圆均小于外管60的内径，且壳体形状部80的外周面与外管60的内周面分离。
如上文所述，内管70在除了接合部71、79之外的各部处以与外管60分离的状态而配置，并且在内管70与外管60之间形成有真空层90。真空层90的内压至少低于大气压，例如，被设定为103Pa左右的压力。而且，在形成有真空层90的部分处，内管70与外管60不接触，并且也未配置与内管70和外管60相接触并对内管70进行支承的支承部件。
(车辆的排气管结构10的作用效果)
接下来，对车辆的排气管结构10的作用效果进行说明。
根据车辆的排气管结构10，从发动机(省略图示)排出的废气穿过第一排气管11、第二排气管20、主消声器40及排出管50而向大气排出(参照图1)。
如图2所示，在所述车辆的排气管结构10中，第二排气管20的双层管22被配置在从车身向下侧伸出的燃料罐19的下侧。因此，双层管22构成车辆的排气管结构10中的排气管的最下侧部分(被配置在最下侧的部分)。并且，前端部被连接在双层管22的外管60的后端部处的下游管27具有倾斜部27B，该倾斜部27B具有朝向车辆的后方且朝向铅直上方的上升斜度。因此，在内管70中产生的冷凝水难以向下游管27流动，从而容易残留在内管70中。
与此相对，如图3所示，在车辆的排气管结构10中，在双层管22的外管60与内管70之间形成有真空层90。通过由所述真空层90实现的隔热效果，从而使在内管70中流通的废气的温度下降被抑制。由此，在易于残留冷凝水的残留内管70中，废气中所包含的水蒸气难以冷凝，从而抑制了因所述冷凝而导致的冷凝水的产生。
在此，例如在当车辆高速行驶时高温的废气在内管70内流通的情况下，会因真空层90所实现的隔热效果而在外管60与内管70之间产生温度差。由此，通过由此而导致的外管60与内管70的朝向轴向的热拉伸之差而向内管70施加压缩负荷。
并且，在车辆的排气管结构10中，内管70的壳体形状部80被设为PCCP壳体形状。PCCP壳体形状的管与圆筒状的圆管相比，具有轴压缩方向上的弹簧常数较低的性质。因此，在内管70上被施加有压缩负荷的情况下，壳体形状部80容易在轴向上发生压缩变形，从而能够通过壳体形状部80的朝向轴向的压缩变形而对外管60与内管70的朝向轴向的热拉伸之差进行吸收。
在此，在使用了代替PCCP壳体形状而将壳体形状部80设为波纹状的内管70的结构(比较例)中，在与本实施方式的内管70同样地于内管70上被施加有压缩负荷的情况下，能够通过壳体形状部80在轴向上发生压缩变形，从而对外管60与内管70的朝向轴向的热拉伸之差进行吸收。
然而，由于波纹管与圆筒状的圆管相比，具有弯曲方向上的弹簧常数也较低的性质，因此在内管70上被施加有压缩负荷的情况下，壳体形状部80容易向弯曲方向发生变形。当壳体形状部80向弯曲方向发生变形并与外管60接触时，由于会在该接触部分进行传热，因此会使真空层90所实现的隔热效果下降。此外，当壳体形状部80向弯曲方向变形且壳体形状部80破损时，存在可能无法维持真空层90的真空状态的情况。
与此相对，由于壳体形状部80被设为PCCP壳体形状的内管70与圆筒状的内管相比，具有弯曲方向上的弹簧常数较高的性质，因此即使在内管70上被施加有压缩负荷的情况下，也难以在弯曲方向上发生变形。因此，难以产生因内管70在弯曲方向上发生变形而导致的内管70与外管60的接触，从而抑制了因所述接触而导致的内管70与外管60之间的传热。此外，也难以产生因内管70在弯曲方向上发生变形而导致的内管70的破损，从而能够使真空层90维持在真空状态。
因此，根据车辆的排气管结构10，能够维持由真空层90所实现的隔热效果。此外，由于难以产生内管70与外管60的接触，因此，能够在不对内管70与外管60之间设置对内管70进行支承的支承部件的条件下，延长双层管22(内管70及外管60)的长度。
如上文所述，根据车辆的排气管结构10，通过真空层90所实现的隔热效果而有效地抑制容易残留冷凝水的内管70中的冷凝水的产生。而且，由于能够通过使用壳体形状部80被设为PCCP壳体形状的内管而维持由真空层90所实现的隔热效果，因此能够有效地抑制因冷凝水的残留而导致的第二排气管20的流道面积的减小或第二排气管20的防锈性能的下降。
因此，抑制了因第二排气管20的流道面积的减小而导致的压力损失的上升，并且抑制了发动机输出的下降等的影向。此外，由于抑制了第二排气管20的防锈性能的降低，因此作为第二排气管20的材料而能够使用防锈性较低的材料或板厚较薄的材料。
本发明并不局限于所述的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形、变更、改进。
虽然在本实施方式中，双层管22被配置在车辆的排气管结构10的排气管中的最下侧的部分(被配置在最下侧的部分)处，但是并不局限于此。例如，也能够将双层管22应用在第一排气管11或第二排气管20中的上游管25或下游管27等中。

Claims (3)

1.一种车辆的排气管结构，其特征在于，包括：
外管，其沿着所述车辆的前后方向延伸设置；以及，
内管，其沿着所述外管的轴向而被配置在所述外管的内部，所述内管以在与所述外管之间形成真空层的方式而与所述外管接合，并且，所述内管具有伪圆柱多凹面壳体形状部分。
2.如权利要求1所述的车辆的排气管结构，其特征在于，
还包括与所述外管的后端部连接的连接管，
其中，所述外管被配置在从所述车辆的车身向下侧伸出的伸出部的下侧；
所述连接管与所述内管连通；
并且，所述连接管具有朝向所述车辆的后方且朝向铅直上方的上升斜度。
3.如权利要求1所述的车辆的排气管结构，其特征在于，
所述内管的伪圆柱多凹面壳体形状部分的弯曲方向上的耐负荷大于圆筒形状的圆管的弯曲方向上的耐负荷。
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