CN108240254A - 排气机构 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种排气机构，其包括：排气管，其构造成使来自发动机的排气流通；第一外管，其在排气管的外周上沿排气管布置；第二外管，其在第一外管的外周上沿第一外管布置；一对中间构件，其布置在排气管的外周上，固定至第一外管的第一端部和第二端部的各自的内周表面，并且在热导率上比排气管低。真空层设置在第一外管和第二外管之间。中间构件中的至少一个被构造成在排气管的轴向方向上滑动。

Description

排气机构

技术领域

本发明涉及一种排气机构。

背景技术

日本未审专利申请公开第11-36856(JP 11-36856A)号公开了一种结构，其中发动机的催化转化器和排气歧管间的排气管被构造成真空套管，该真空套管具有外管和内管并且一部分内管采用波纹管的形式。

发明内容

在JP 11-36856 A公开的结构中，通过内管流通的排气的温度上的降低被外管和内管间的真空层的隔热效果抑制。在JP 11-36856 A公开的结构中，当在车辆的高速行驶期间高温排气通过内管流通时，真空层的隔热效果引起了外管和内管间在温度上的差异。于是，由于外管和内管间在轴向热延伸性上的差异，压缩载荷被施加到内管。外管和内管间在轴向热延伸性上的差异通过波纹管在压缩载荷下在轴向方向上压缩变形而被吸收。

在JP 11-36856 A公开的结构中，外管的第一端部和第二端部通过焊接而接合至内管，由此在外管的第一端部和第二端部中发生外管和内管间的热传递。相应地，排气的温度可能降低到露点温度以下。尤其在真空套管短且真空层的隔热效果小的情况下，排气的温度很有可能降至露点温度以下，并且很有可能生成冷凝水。一旦生成了冷凝水，则排气管的流路面积由于冷凝水的积聚而减小，于是出现流动阻力的增加和发动机输出的降低。

本发明提供了一种排气机构，其能够抑制由外管的第一端部和第二端部中的热传递引起的排气的温度上的降低。

本发明的一方面是一种排气机构。该排气机构包括：排气管，其构造成使来自发动机的排气流通；第一外管，其在所述排气管的外周上沿所述排气管布置；第二外管，其在所述第一外管的外周上沿所述第一外管布置；及一对中间构件，其布置在所述排气管的所述外周上，固定到所述第一外管的第一端部和第二端部的各自的内周表面，并且在热导率上比所述排气管低。真空层设置在第一外管和第二外管之间。所述中间构件中的至少一个被构造成在所述排气管的轴向方向上滑动。

在上述的排气管机构中，排气管允许来自发动机的排气流通。第一外管在排气管的外周上沿排气管的轴向方向布置。第二外管在第一外管的外周上沿第一外管的轴向方向布置。真空层形成在第一外管和第二外管之间。从第一外管的内周侧向第一外管的外周侧的热耗散被真空层的隔热效果抑制。

在上述排气管机构中，中间构件布置在排气管的外周上，并且固定到第一外管的第一端部和第二端部的各自的内周表面。中间构件在热导率上比排气管低。相应地，相比于第一外管的第一端部和第二端部通过焊接而接合至排气管的结构，能够更好地抑制排气管与第一外管的第一端部和第二端部之间的热传递。因此，能够抑制由于第一外管的第一端部和第二端部中的热传递引起的排气的温度上的降低。

例如，当在车辆的高速行驶期间高温排气通过排气管内流通时，中间构件的隔热效果导致在排气管机构中排气管和第一外管之间在温度上的差异，以及排气管和第一外管之间在轴向热延伸性上的差异。排气管和第一外管之间在轴向热延伸性上的差异可以被在排气管的轴向方向上滑动的中间构件中的至少一个吸收。

“中间构件在热导率上比排气管低”包括具有比排气管的材料的热导率低的热导率的材料被用于中间构件的构造，以及中间构件通过具有多个孔隙而具有减小的接触面积的构造。

排气管机构可进一步包括第一低渗透性层和第二低渗透性层，第一低渗透性层布置在第一外管的内周表面和外周表面中的至少一个上并且由具有比第一外管的氢渗透率低的氢渗透率的材料制成，第二低渗透性层布置在第二外管的内周表面和外周表面中的至少一个上并且由具有比第二外管的氢渗透率低的氢渗透率的材料制成。

在排气管机构中，从大气穿过第二外管和第一外管到真空层的氢渗透被第一低渗透性层和第二低渗透性层抑制。相应地，抑制了真空层的压力升高到高于大气中的氢分压。因此，能够维持真空层的隔热效果。

第一低渗透性层和第二低渗透性层可以是铝层或树脂层。利用上述构造，从大气穿过第二外管和第一外管到真空层的氢渗透被抑制。相应地，抑制了真空层的压力升高到高于大气中的氢分压。因此，能够维持真空层的隔热效果。

该对中间构件可以由玻璃棉、金属网和陶瓷中的至少一种材料制成。利用上述构造，能够获得中间构件的绝热效果，这是因为中间构件由在热导率上比排气管低的材料制成。

利用上述构造，本发明能够具有抑制由外管的第一端部和第二端部中的热传递引起的排气的温度上的降低的出色效果。

附图说明

将在下文参照附图描述本发明的示范性实施例的特征、优势以及技术和工业意义，在附图中，相同附图标记指代相同的元件，并且其中：

图1是图示出根据第一实施例的排气管构造的立体图；

图2是图示出根据第一实施例的排气管构造的侧视图；

图3是图示出根据第一实施例的三重管构造的侧截面图；

图4是图示出图3中所图示的三重管的一部分的局部放大的侧截面图；

图5是图示出根据比较例的排气管构造的侧截面图，以及图示出通过排气管结构的排气管流通的排气的气体温度的曲线图；

图6是根据第一实施例的三重管的侧截面图，以及图示出通过三重管流通的排气的气体温度的曲线图；

图7是图示出应用了根据修改例的中间构件的、根据第一实施例的排气管构造的侧截面图；

图8是图示出根据第二实施例的排气管构造的侧截面图；

图9是根据第二实施例的三重管构造的侧截面图，以及图示出通过三重管流通的排气的气体温度的曲线图；并且

图10是图示出根据第二实施例的排气管构造的修改例的侧截面图，其中低渗透性层被布置在第一外管和第二外管两者的内周表面和外周表面上。

具体实施方式

在下文中，将基于附图描述本发明的实施例的示例。在各附图中恰当地示出的箭头RR、UP、和RH分别代表车辆的后侧、上侧和右侧。在后面的描述中，在一些情况下车辆的前后方向将被简单地称为车辆的前后，并且车辆的上下方向将被简单地称为车辆的上下。

首先将描述根据第一实施例的排气管构造10(排气系统的示例)。

图1和图2分别是图示出排气管构造10的立体图和侧视图。在包括图1和图2的每张附图中，为了更容易理解根据本实施例的排气管构造10，该构造被用简化的方式图示出。

排气管构造10是用于将从车辆(诸如汽车)的发动机(未示出)排出的排气排出到大气(车辆的外部)的管结构。具体地，如图1中图示出的，排气管构造10设置有第一排气管11、第二排气管20、主消声器40和排出管50。

如图1中图示出的，第一排气管11构造成沿车辆的前后方向延伸的管。第一排气管11具有连接至车辆的发动机(未图示出)的前端部。由此，来自发动机的排气从第一排气管11的前端部流入，然后流通至车辆的后侧(至第一排气管11的后端部)。

催化转化器14、排气热量回收单元16和副消声器18从车辆的前侧以该顺序布置在第一排气管11上。催化转化器14具有通过从经过催化转化器14的排气中去除某些物质来净化排气的功能。

排气热量回收单元16具有通过与传热介质(例如水)进行热交换来回收排气的热量并且再利用该热量的功能。副消声器18具有减小排气的排气声的功能。

如图1中图示出的，第二排气管20被构造成沿车辆的前后方向延伸的管。第二排气管20具有与第一排气管11的后端部连通的前端部。由此，来自第一排气管11的排气从第二排气管20的前端部流入，然后流通至车辆的后侧(至第二排气管20的后端部)。第二排气管20的构造将在下文中进行详细描述。

如图2中图示出的，主消声器40在车辆中被布置在第二排气管20的后方侧且上方侧。第二排气管20的后端部与主消声器40连通。由此，排气从第二排气管20流入主消声器40。主消声器40具有降低流入主消声器40的排气的排气声的功能。

如图1中图示出的，排出管50从主消声器40向车辆的右侧延伸，并且向车辆的后侧弯曲。排出管50允许来自主消声器40的排气被排出至大气。

具体地，如图2中图示出的，第二排气管20具有上游管25、下游管27及三重管23。上游管25构成第二排气管20的上游侧部分。下游管27构成第二排气管20的下游侧部分。三重管23被布置在上游管25和下游管27之间。

如图2中图示出的，上游管25具有倾斜部25A和水平部25B。倾斜部25A具有朝向车辆的后方下降的下降坡度。水平部25B沿车辆的前后方向延伸。上游管25通过让倾斜部25A的前端部连接至第一排气管11的后端部而与第一排气管11连通。水平部25B具有与倾斜部25A的后端部连通的前端部。

下游管27具有水平部27A和倾斜部27B。水平部27A沿车辆的前后方向延伸。倾斜部27B具有朝向车辆的后方上升的上升坡度。水平部27A具有与倾斜部27B的前端部连通的后端部。下游管27通过让倾斜部27B的后端部连接至主消声器40而与主消声器40连通。

三重管23被布置在车辆的地板面板17下方。具体地，三重管23被布置在作为从地板面板17向下突出的突出部的燃料箱19的下方，并且构成排气管构造10中的排气管的最低部分(它被布置在最低侧的部分)。

具体地，如图3中图示出的，三重管23具有内管70(排气管的示例)、第一外管61和第二外管62。内管70沿车辆的前后方向延伸。第一外管61在内管70的外周上沿内管70的轴向方向布置。第二外管62在第一外管61的外周上沿第一外管61的轴向方向布置。内管70、第一外管61、第二外管62例如由不锈钢制成。

内管70构造成圆筒形圆管。内管70以内管70的前端部(第一端部)连接至上游管25的水平部25B的后端部的方式与上游管25连通。另外，内管70以内管70的后端部(第二端部)连接至下游管27的水平部27A的前端部的方式与下游管27连通。由此，内管70允许来自发动机(未示出)的排气流通至下游管27(车辆的后侧)。

第一外管61构造成圆筒形圆管。如图3中图示出的，间隙设置在第一外管61和内管70之间。换句话说，第一外管61的内周表面与内管70的外周表面间隔开。第一外管61和内管70之间的间隙及一对中间构件80(下文描述)之间的间隙具有大气压力。

如图3和图4中图示出的，第一外管61的前端部61F和后端部61R(第一外管61在轴向方向上的两个端部)的内径大于第一外管61在轴向方向上的中间侧的内径。径向向内突出的突出部63形成在第一外管61的前端和后端(第一外管61在轴向方向上的两端)处。突出部63沿着第一外管61的圆周方向布置。

第二外管62构造成圆筒形圆管。如图3和图4中图示出的，第二外管62的前端部62F和后端部62R(第二外管62在轴向方向上的两端)的内径小于第二外管62在轴向方向上的中间侧的内径。前端部62F和后端部62R通过焊接等接合至第一外管61的前端部61F和后端部61R。由此，真空层90形成在第一外管61和第二外管62之间。真空层90的内部压力至少小于大气压，并且例如被设定为10³Pa左右的压力。第一外管61和第二外管62在真空层90形成的部位处互不接触。

如图3中图示出的，三重管23具有中间构件80，其布置在内管70的外周上，并且固定到第一外管61的前端部61F(第一端部的示例)和后端部61R(第二端部的示例)的各自的内周表面上。具体地，中间构件80的各个外周表面固定到第一外管61的前端部61F和后端部61R的内周表面。中间构件80的各端面固定到突出部63(参见图4)。

各个中间构件80沿第一外管61和内管70的周向形成为环状的形状。各个中间构件80没有固定到内管70，而是能够相对于内管70在内管70的轴向方向上滑动。由此，第一外管61被支撑成能够相对于内管70滑动。

各个中间构件80被构造成例如具有多个孔隙的不锈钢网。不锈钢网通过例如对不锈钢钢丝进行平纹梭织和斜纹编织而制成。如上所述，中间构件80通过具有孔隙减小了接触面积。以这种方式，中间构件80成形为使得其相比于无孔隙的内管70更不可能传热，并且中间构件80在几何外形上具有比内管70的热导率低的热导率。

“中间构件80在热导率上比内管70低”包括具有比内管70的材料的热导率低的热导率的材料被用于中间构件80的构造(材料上使得热导率更低的构造)，以及中间构件80通过具有孔隙而减小了接触面积的构造(几何外形上使得热导率更低的构造)。

排气管构造10的作用和效果将在下面进行描述。

排气管构造10允许从车辆的发动机(未图示出)排出的排气通过第一排气管11、第二排气管20、主消声器40和排出管50(参见图1)排出到大气。

在排气管构造10中，如图3中图示出的，真空层90形成在三重管23的第一外管61和第二外管62之间。第一外管61的内周侧向第一外管61的外周侧的热耗散被真空层90的隔热效果抑制。

在排气管构造10中，中间构件80在热导率上低于内管70。相应地，相比于第一外管61的前端部61F和后端部61R通过焊接而接合至内管70的构造，可以更好地抑制内管70与第一外管61的前端部61F和后端部61R间的热传递。因此，可以抑制由第一外管61的前端部61F和后端部61R中的热传递引起的排气的温度上的降低。

如图5中所示的外管160的前端部160F和后端部160R通过焊接而接合至内管170的构造(比较例)中，在外管160的前端部160F和后端部160R中发生在外管160和内管170之间的热传递。相应地，如图5中的曲线图所示的，排气的温度可降低到露点温度以下。

在排气管构造10中，相反，通过内管70流通的排气的温度上的降低被如上所述的真空层90和中间构件80的隔热效果抑制，因此如图6中的曲线图示出地抑制排气的温度降低至露点以下。

由此，排气中含有的水蒸气的冷凝不太可能发生在内管70中，并且抑制了由冷凝引起的冷凝水的生成。图6中的曲线图中的实线代表根据本实施例的结构中的排气的气体温度，而图6中的曲线图中的虚线代表根据比较例的结构(图5中所示的结构)中的排气的气体温度。

如上所述，在排气管构造10中能够抑制冷凝水的生成。相应地，能够有效地抑制由冷凝水的积聚引起的第二排气管20的流路面积的减小及第二排气管20的防锈性能的降低。相应地，由第二排气管20的流路面积的减小引起的流动阻力的增加被抑制，并且诸如发动机输出减小的影响被抑制。通过抑制第二排气管20的防锈能力的降低，可以使用防锈性低的材料和薄板材料作为第二排气管20的材料。

例如，当在车辆的高速行驶期间高温排气通过内管70流通时，中间构件80的隔热效果引起排气管构造10中内管70和第一外管61间在温度上的差异以及内管70和第一外管61间在轴向热延伸性上的差异。内管70和第一外管61间在轴向热延伸性上的差异能够通过中间构件80在内管70的轴向方向上滑动而被吸收。在排气管构造10中，中间构件80如上所述地在内管70的轴向方向上滑动，因此能够吸收内管70和第一外管61间在轴向热延伸性上的差异。相应地，并不需要用于热延伸性吸收的构造，其示例包括内管70的一部分形成为波纹管形。

在根据第一实施例的修改示例的排气管构造10中，不锈钢网用作中间构件的示例。然而，本发明并不局限于此而是可以替代性地使用另一金属网。例如，中间构件可以为如图7中图示出地使用玻璃棉的中间构件180。另外，陶瓷等可以用作中间构件，并且多种材料能够用作中间构件。

在排气管构造10中，两个中间构件80都可在内管70的轴向方向上滑动。在替代结构中，中间构件80中的一个可以被固定到内管70。换句话说，中间构件80中的至少一个能在内管70的轴向方向上滑动。

在下文中，将描述根据第二实施例的排气管构造200。相同的附图标记会被适当地用以指代其和第一实施例中有相同作用的部分，并且将酌情省略其描述。

如图8中图示出的，排气管构造200设置有在第一外管61的外周表面61A上布置的第一低渗透性层210，及在第二外管62的内周表面62B上布置的第二低渗透性层220。

第一低渗透性层210由比第一外管61的材料在氢渗透率上低的材料制成。第二低渗透性层220由比第二外管62的材料在氢渗透率上低的材料制成。具体地，第一低渗透性层210和第二低渗透性层220中的各个例如构造成铝层，该铝层由在氢渗透率上低于形成第一外管61和第二外管62的不锈钢的铝制成。铝层通过诸如蒸镀和热喷镀的方法形成。

在第一外管61和第二外管62的温度因一对中间构件80的作用而未达到耐热温度的范围内，由在氢渗透率上低于形成第一外管61和第二外管62的不锈钢的树脂材料制成的树脂层可以被用作第一低渗透性层210和第二低渗透性层220。树脂材料的示例包括聚碳酸酯、聚丙烯(PP)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

在排气管构造200中，从大气穿过第二外管62和第一外管61到真空层90的氢渗透被第一低渗透性层210和第二低渗透性层220抑制。相应地，抑制了真空层90的压力升高至高于大气中的氢分压。因此，能够维持真空层90的隔热效果。

在排气管构造200中，相比于未设置第一低渗透性层210和第二低渗透性层220的构造(如由图中的实线所示的)，如由图9中的单点划线所示的，更好地抑制了通过内管70流通的排气的温度上的降低。

在排气管构造200中，第一低渗透性层210被布置在第一外管61的外周表面61A上。在另一构造中，如在图10中图示出的，第一低渗透性层210也可被布置在第一外管61的内周表面61B上。在另一替代构造中，第一低渗透性层210可仅仅被布置在第一外管61的内周表面61B上。换句话说，第一低渗透性层210可被布置在第一外管61的外周表面61A和内周表面61B中的至少一个上。

在排气管构造200中，第二低渗透性层220被布置在第二外管62的内周表面62B上。在另一构造中，如在图10中图示出的，第二低渗透性层220也可被布置在第二外管62的外周表面62A上。在另一替代构造中，第二低渗透性层220可仅仅被布置在第二外管62的外周表面62A上。换句话说，第二低渗透性层220可被布置在第二外管62的外周表面62A和内周表面62B中的至少一个上。

排气管构造200中的中间构件还可以是使用玻璃棉的中间构件180。此外，陶瓷等也可用作中间构件，并且多种材料也可用作中间构件。

在排气管构造200中，中间构件180中的一个也可以被固定到内管70。换句话说，中间构件180中的至少有一个可以是能在内管70的轴向方向上滑动的。

本发明并不局限于上述实施例。在不偏离本发明的范围的情况下，可以以各种方式对本发明进行修改、改变和改善。

Claims (4)

1.一种排气机构，其特征在于包括：

排气管，其构造成使来自发动机的排气流通；

第一外管，其在所述排气管的外周上沿所述排气管布置；

第二外管，其在所述第一外管的外周上沿所述第一外管布置，其中真空层设置在所述第一外管和所述第二外管之间；以及

一对中间构件，其布置在所述排气管的所述外周上，固定到所述第一外管的第一端部和第二端部的各自的内周表面，并且在热传导率上比所述排气管低，并且其中所述中间构件中的至少一个被构造成在所述排气管的轴向方向上滑动。

2.根据权利要求1所述的排气机构，其特征在于进一步包括：

第一低渗透性层，其布置在所述第一外管的内周表面和外周表面中的至少一个上，并且由具有比所述第一外管的氢渗透率低的氢渗透率的材料制成；以及

第二低渗透性层，其布置在所述第二外管的内周表面和外周表面中的至少一个上，并且由具有比所述第二外管的氢渗透率低的氢渗透率的材料制成。

3.根据权利要求2所述的排气机构，其特征在于，所述第一低渗透性层和所述第二低渗透性层中的各个是铝层和树脂层中的一种。

4.根据权利要求1所述的排气机构，其特征在于，所述一对中间构件由玻璃棉、金属网和陶瓷中的至少一种材料制成。