CN109653854B - 内燃机的排气装置 - Google Patents

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Abstract

在本发明的内燃机的排气装置中，在使通常情况下的排气管内的排水性提高的同时，在车辆后方碰撞等时使排气管可靠地发生折弯变形。在内燃机的排气装置(1)中，在相当于流通有来自发动机(2)的废气的排气管(10)的下游端部的第二管(17)内，设置有成为尾管(13)的折弯变形的起点的脆弱部(30)，并且，通过设置将第二管(17)内部划分为上下的分隔板(20)，从而在分隔板(20)的下侧处形成有使滞留于排气管(10)内的水流通的下侧通道(7)。分隔板(20)被设置于弱部(30)的附近，并且被设置于在第二管(17)的轴向上不与脆弱部(30)重叠的位置处。

Description

内燃机的排气装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机的排气装置。
背景技术
虽然在汽车等的车辆中，一般情况下，流通有来自发动机的废气的排气管是以延伸至车辆后部为止的方式被设置于车身的下部的，但是关于所涉及的排气管则提出有各种各样的结构。
例如，一直以来，正在尝试着设法通过车辆后部的溃缩空间来吸收后方碰撞时的冲击，而为了避免排气管妨碍车辆后部的变形的情况，在专利文献1中公开了如下内容，即，通过在排气管上设置由弯曲部或折皱部形成的脆弱部，从而在后方碰撞时使排气管易于弯曲，进而确保冲击吸收行程。
此外，当例如废气的压力不足时，将存在水滞留于排气管内的情况，而在专利文献2中则公开了如下内容，即，为了提高排水性，而在中心管(排气管)的下游侧处在管体的内部设置分隔板，从而形成排气通道和排水通道。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-215005号公报
专利文献2：日本特开2015-158149号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，从确保后方碰撞时的冲击吸收行程的这一观点来看，优选为，将在上述专利文献1中所公开的那样的脆弱部设置于排气管的下游端部处，此外，从将废气以及水从排气管的下游端顺利地排出的这一观点来看，优选为，将在上述专利文献2中所公开的那样的分隔板也设置于排气管的下游端部处。
但是，当在排气管的内部设置分隔板时，由于设置分隔板的部位处的排气管的截面系数变大，因此在该部位处排气管会变得难以折弯变形。于是，在将脆弱部以及分隔板一起设置于排气管的下游端部处的情况下，根据两者的位置关系，分隔板有可能会妨碍以脆弱部为起点的排气管的折弯变形，从而存在难以同时实现排气管的后方碰撞应对性和排水性的问题。
本发明是鉴于所涉及的问题点而完成的发明，其目的在于，提供一种在内燃机的排气装置中，在使通常时的排气管内的排水性提高的同时，在车辆后方碰撞等时使排气管可靠地折弯变形的技术。
用于解决课题的方法
为了实现上述目的，在本发明所涉及的内燃机的排气装置中，通过在设置排气管中的分隔板的位置上动脑筋，从而使其不会妨碍排气管的折弯变形。
具体而言，本发明以如下的内燃机的排气装置为对象，即，所述内燃机的排气装置在流通有来自内燃机的废气的排气管的下游端部处，设置有成为该排气管的折弯变形的起点的脆弱部，并且，通过设置将该排气管内部划分为上下的分隔板，从而在该分隔板的下侧处形成有使滞留于该排气管中的水流通的通道。
并且，其特征在于，所述分隔板被设置于所述脆弱部的附近，并且被设置于在所述排气管的轴向上不与所述脆弱部重叠的位置处。
根据该结构，由于通过在排气管的下游端部处设置将排气管内部划分为上下的分隔板，从而形成使滞留于排气管中的水流通的通道，因此能够提高通常时的排气管内的排水性。
此外，由于在提高排气管的截面系数方面起作用的分隔板和成为排气管的折弯变形的起点的脆弱部被设置于在排气管的轴向上互不重叠的位置处，因此能够抑制排气管的折弯变形被分隔板妨碍的情况。并且，通过将在提高排气管的截面系数方面起作用的分隔板设置在脆弱部的附近，从而变得易于引发向脆弱部的应力集中，因此在车辆后方碰撞等时，能够使排气管可靠地折弯变形。由此，在后方碰撞时，通过能够使排气管向下方移动，从而能够在确保冲击吸收行程的同时，例如使主消声器等避让至车辆的下方区域。
此外，在所述排气装置中，优选为，所述脆弱部由被设置于与所述分隔板相比靠下游侧的、使所述排气管的上部向下方凹陷的凹陷部构成，所述分隔板以所述通道的截面面积与上游侧以及下游侧相比在中央部处变小的方式、且以其上游侧部位越趋于下游侧越向下方倾斜并且其下游侧部位越趋于下游侧越向上方倾斜的方式被形成，所述凹陷部和所述下游侧部位以该凹陷部的下端与该下游侧部位的假想延长面相比不向下侧突出的方式被形成。
根据该结构，由于脆弱部由使排气管的上部向下方凹陷的凹陷部构成，因此使伴随于由凹陷部造成的截面积的减少的排气管的截面惯性矩或者截面系数的降低、和向凹陷部的应力集中互相作用，由此能够以脆弱部为起点而使排气管折弯变形。
此外，由于分隔板以被形成于其下侧的通道的截面面积与上游侧以及下游侧相比在中央部处变小的方式，且以其上游侧部位越趋于下游侧越向下方倾斜并且其下游侧部位越趋于下游侧越向上方倾斜的方式被形成，因此在该通道中废气的流速升高，故此能够促进排气管的下游端部处的排气作用以及排水作用。
可是，由于当凹陷部的下端与下游侧部位的假想延长面相比向下侧突出时，沿着越趋于下游侧越向上方倾斜的下游侧部位而流动的排水以及废气会与凹陷部抵接，因此有可能会妨碍排水作用，并且会使废气的流动变得紊乱，从而使背压上升。
在该点上，在本发明中，由于凹陷部和下游侧部位以凹陷部的下端与下游侧部位的假想延长面相比不向下侧突出的方式被构成，因此能够抑制沿着下游侧部位而流动的排水以及废气与凹陷部抵接的情况。由此，由于排水以及废气顺畅地流动，因此能够抑制排水作用被妨碍的情况，并且能够抑制背压上升的情况。
而且，在所述排气装置中，优选为，所述凹陷部和所述下游侧部位以该凹陷部的下端和该下游侧部位的假想延长面成为大致同一面的方式被构成。
根据该结构，由于能够使沿着越趋于下游侧越向上方倾斜的下游侧部位而流向凹陷部的排水以及废气，沿着被设定为与下游侧部位的假想延长面成为大致同一面的凹陷部的下端流动，换而言之，由于能够将凹陷部的下端正好作为引导部进行利用，因此能够提高排水性以及排气性。
此外，在所述排气装置在，优选为，所述脆弱部以及所述分隔板被设置在所述排气管中的、由上下分成两半的半管构成的部位处。
根据该结构，例如，通过利用焊接等而将分隔板安装在形成有凹陷部的上侧的半管上之后，将上侧的半管和下侧的半管在上下方向上接合在一起，从而能够容易且精度良好地制造出设置有脆弱部和分隔板的排水管。
发明效果
如以上说明的那样，根据本发明所涉及的内燃机的排气装置，能够在使通常时的排气管内的排水性提高的同时，在车辆后方碰撞等时使排气管可靠地折弯变形。
附图说明
图1为示意性地表示本发明的实施方式所涉及的内燃机的排气装置的图。
图2为示意性地表示排气管的下游端部的纵向剖视图。
图3为示意性地表示排气管的下游端部的图，且该图(a)为图2的IIIa-IIIa线的向视剖视图，该图(b)为图2的IIIb-IIIb线的向视剖视图，该图(c)为图2的IIIc-IIIc线的向视剖视图，该图(d)为图2的IIId-IIId线的向视剖视图。
图4为示意性地对分隔板与脆弱部之间的关系进行说明的图。
图5为示意性地对后方碰撞时的排气管的变形进行说明的图，且该图(a)表示变形前的状态，该图(b)表示变形后的状态。
图6为示意性地对其它实施方式中的分隔板与脆弱部之间的关系进行说明的图。
图7为示意性地对比较例中的分隔板与脆弱部之间的关系进行说明的图。
具体实施方式
以下，基于附图来对用于实施本发明的方式进行说明。另外，图1至图7中的箭头标记UP表示上下方向上侧，图1、图2以及图4至图7中的箭头标记FR表示车辆前后方向前侧，图3中的箭头标记RH表示车辆宽度方向右侧。此外，在图2至图4、图6以及图7中，为了易于观察附图，而省略了表示截面的阴影线。
整体结构
图1为示意性地表示本实施方式所涉及的内燃机的排气装置1的图。该排气装置1在车辆前后方向上延伸，并且具备：排气管10，其中流通有来自发动机(内燃机)2的废气；催化转化器3，其对废气进行净化；副消声器4和主消声器5，其减小排气音。该排气管10具备车辆前后方向前侧(上游侧)的前管11、车辆前后方向中央部的中心管(未图示)和车辆前后方向后侧(下游侧)的尾管13。前管11其上游端与被设置于发动机2上的排气歧管(未图示)连接，并且夹设有催化转化器3和副消声器4。尾管13具备上游侧的第一管15和下游侧的第二管17，并且第二管17的下游端与主消声器5连接。
另外，在与权利要求的关系中，第二管17相当于“排气管的下游端部”。
分隔板
图2为示意性地表示排气管10的下游端部的纵向剖视图。此外，图3为示意性地表示排气管10的下游端部的图，且该图(a)为图2的IIIa-IIIa线的向视剖视图，该图(b)为图2的IIIb-IIIb线的向视剖视图，该图(c)为图2的IIIc-IIIc线的向视剖视图，该图(d)为图2的IIId-IIId线的向视剖视图。另外，在图2中，仅以剖面来表示第二管17以及分隔板20。如图3所示，相当于排气管10的下游端部的第二管17通过使上下分成两半的上半管17a和下半管17b稍微重叠并通过焊接来接合从而被形成，由此被构成作为所谓的“中空管”。
通过在该第二管17中设置将该第二管17内部划分为上下的分隔板20，从而在该分隔板20的上侧形成有使废气流通的上侧通道6，并且在该分隔板20的下侧形成有使废气以及滞留于排气管10中的水流通的下侧通道7。
如图3(a)至图3(c)所示，分隔板20具有底板部21a、22a、23a、从底板部21a、22a、23a的车辆宽度方向两端部起向上方延伸的纵板部21b、22b、23b、和从纵板部21b、22b、23b的上端部起向车辆宽度方向外侧延伸的凸缘部21c、22c、23c，并且在第二管17的轴向上进行观察时被形成为剖面大致帽子状。该分隔板20在通过焊接而将凸缘部21c、22c、23c安装在上半管17a的内侧面上之后，通过将上半管17a和下半管17b接合在一起，从而将第二管17内部上下划分。
如图3(a)至图3(c)所示，该分隔板20通过使纵板部21b、22b、23b的长度发生变化，从而使下侧通道7的流道面积发生变化。更详细而言，分隔板20具有：上游侧部位21，其通过使纵板部21b越趋于下游侧越向下方延伸，从而使底板部21a越趋于下游侧越向下方倾斜；中央部22，其从上游侧部位21的后端起，在纵板部22b的长度以及底板部22a的倾斜不发生变化的条件下向下游侧延伸；下游侧部位23，其从中央部22的后端起，通过使纵板部23b越趋于下游侧越向上方收缩，从而使底板部23a越趋于下游侧越向上方倾斜，并且所述分隔板20以使下侧通道7的截面积与上游侧处以及下游侧相比在中央部处变小的方式而被形成。
以此方式，通过在中央部22处缩小下侧通道7的截面积，从而使从上游侧部位21流入的废气在中央部22处提高了其流速之后，从下游侧部位23被排出至主消声器5中，并且通过提高废气的流速，从而还促进了滞留在排气管10中的水的向主消声器5的排出。也就是说，在本实施方式的内燃机的排气装置1中，通过在第二管17中设置分隔板20，并且形成具有缩颈部的下侧通道7，从而能够促进排气管10的下游端部中的排气作用以及排水作用。
另外，如图2所示，由于通过分隔板20的上游侧部位21而将下侧通道7的入口设定得较宽，另一方面，将上侧通道6的入口设定得较窄，因此，在通常情况下，如图2的空白箭头标记所示那样，下侧通道7作为废气的大部分所流动的主通道而发挥功能，上侧通道6作为副通道而发挥功能。另一方面，在例如处于寒冷地区等滞留于排气管10中的水冻住而堵塞了下侧通道7这样的情况下，如图2的实心箭头标记所示那样，上侧通道6作为废气的大部分所流动的主通道而发挥功能。
脆弱部
此外，如图2所示，在第二管17中设置有成为尾管13的折弯变形的起点的脆弱部30。更详细而言，如图3(d)所示，脆弱部30由如下的凹陷部31构成，所述凹陷部31为，被设置于与分隔板20相比靠下游侧的、使第二管17的上部向下方凹陷而成的部件。
以此方式，通过将由凹陷部31构成的脆弱部30设置在第二管17上，从而使伴随着由凹陷部31造成的截面积的减少的第二管17的截面惯性矩或者截面系数的降低、和向凹陷部31的应力集中互相作用，进而在后方碰撞时，能够以脆弱部30为起点而使第二管17(包含第二管17在内的尾管13)折弯变形，由此，能够确保后方碰撞时的冲击吸收行程。
分隔板与脆弱部之间的关系
然而，当在第二管17的内部设置分隔板20时，由于第二管17的截面系数变大，因此第二管17变得不易发生折弯变形。于是，在将使第二管17易于折弯的脆弱部30和使第二管17不易折弯的分隔板20一起设置在第二管17上的情况下，通过两者之间的位置关系，具体而言，在脆弱部30和分隔板20重叠的情况下，分隔板20会妨碍后方碰撞时的以脆弱部30为起点的第二管17的折弯变形。
此外，即使分隔板20不阻碍由脆弱部30引起的折弯变形，如图7所示那样，当构成脆弱部130的凹陷部131的下端131a向与分隔板120的下游侧部位123的假想延长面125相比靠下侧突出时，如图7的空白箭头标记所示那样，由于沿着越趋于下游侧就越向上方倾斜的下游侧部位123而流动的排水以及废气与凹陷部131抵接，因此有可能会妨碍排水作用，并且使废气的流动发生紊乱从而使背压上升。
因此，在本实施方式的内燃机的排气装置1中，通过在第二管17中的设置分隔板20的位置上动脑筋，从而能够既不阻碍第二管17的折弯变形，并且也不妨碍排水作用以及排气作用。具体而言，在本实施方式的内燃机的排气装置1中，在构成脆弱部30的凹陷部31的附近、且在于第二管17的轴向上不与凹陷部31重叠的位置处设置分隔板20，并且以凹陷部31的下端31a和分隔板20的下游侧部位23的假想延长面25成为大致同一面的方式而形成凹陷部31和下游侧部位23。
图4为示意性地对分隔板20与脆弱部30之间的关系进行说明的图。此外，图5为示意性地对后方碰撞时的尾管13的变形进行说明的图，且该图(a)表示变形前的状态，该图(b)表示变形后的状态。另外，图5的符号40示出了车身的外侧线。
在本实施方式的内燃机的排气装置1中，如图4所示那样，凹陷部31被设置于分隔板20与主消声器5之间，并且第二管17中的设置有分隔板20的区域A和形成有凹陷部31的区域B成为在第二管17的轴向上不重叠的位置关系。
以此方式，由于在提高第二管17的截面系数的方面起作用的分隔板20、和成为第二管17的折弯变形的起点的脆弱部30(凹陷部31)被设置于在第二管17的轴向上互不重叠的位置处，因此能够抑制第二管17的折弯变形被分隔板20妨碍的情况。而且，通过将在提高第二管17的截面系数的方面起作用的分隔板20设置在脆弱部30的附近处，从而由于可引发向脆弱部30的应力集中，因此能够在车辆后方碰撞时等使包含第二管17在内的尾管13可靠地发生折弯变形。由此，如图5(a)的空白箭头标记所示那样，在载荷从后方作用于车辆后部的后方碰撞时，如图5(b)所示那样，以脆弱部30为起点而使第二管17可靠地发生折弯变形，从而使包含第二管17在内的尾管13向下方进行移动。因此，能够不妨碍尾管13的车辆后部的变形并确保冲击吸收行程，并且使主消声器5退让到车辆的下方区域中。
此外，在本实施方式的内燃机的排气装置1中，由于以凹陷部31的下端31a和分隔板20的下游侧部位23的假想延长面25(更正确而言，下游侧部位23的下表面的假想延长面25)成为大致同一面的方式来形成凹陷部31和下游侧部位23，因此能够抑制沿着下游侧部位23的下表面而流动的排水以及废气与凹陷部31(更正确而言，凹陷部31的下端31a以外的部位)抵接的情况。由此，由于排水以及废气能够顺畅地流动，因此能够在抑制排水作用被妨碍的情况同时，抑制背压上升的情况。
不仅如此，如图4的空白箭头标记所示那样，由于能够使沿着下游侧部位23的下表面而向凹陷部31流动的排水以及废气沿着被设定为与下游侧部位23的假想延长面25大致同一面的凹陷部31的下端31a而流动，换而言之，由于能够将凹陷部31的下端31a正好利用为引导部，因此能够更进一步提高排水性以及排气性。
另外，虽然对于以凹陷部31的下端31a和下游侧部位23的假想延长面25成为大致同一面的方式而将凹陷部31和下游侧部位23设置在第二管17上而言，被要求有较高的精度，但是，在本实施方式中，由于通过上下分成两半的半分管17a、17b来构成第二管17，因此例如通过利用焊接等而将分隔板20安装在形成有凹陷部31的上半管17a上之后，将上半管17a和下半管17b于上下方向上接合在一起，从而能够容易且精度良好地制造出设置有分隔板20和脆弱部30的第二管17。
其它的实施方式
本发明并未被实施方式所限定，在不脱离其精神或者主要的特征的条件下，能够以其它的各种方式进行实施。
虽然在上述实施方式中，以凹陷部31的下端31a和下游侧部位23的假想延长面25成为大致同一面的方式而形成了凹陷部31和下游侧部位23，但是只要凹陷部31的下端31a不向与下游侧部位23的假想延长面25相比靠下侧突出即可，但并不限于此，如图6所示，也可以以凹陷部31的下端31a与假想延长面25相比成为上侧的方式而形成凹陷部31和下游侧部位23。在该情况下，虽然无法获得由凹陷部31的下端31a实现的引导效果，但是能够抑制沿着下游侧部位23的下表面而流动的排水以及废气与凹陷部31抵接的情况，从而能够使排水以及废气顺畅地流动。
此外，虽然在上述实施方式中，由凹陷部31构成脆弱部30，但是只要是成为后方碰撞时的尾管13(第二管17)的折弯变形的起点的结构即可，但并不限于此，例如可以由弯曲部或者折皱部构成脆弱部30。
而且，虽然在上述实施方式中，使分隔板20的下游侧部位23呈直线状地倾斜，但是只要是分隔板20的下游侧部位23越趋于下游侧就越向上方倾斜、且凹陷部31的下端31a不向与下游侧部位23的假想延长面25相比靠下侧突出即可，但并不限于此，也可以使分隔板20的下游侧部位23例如向下侧弯曲成凸起的圆弧状。
以此方式，上述的实施方式在所有点上只不过是示例，不应被解释为是限定性的。而且，属于权利要求书的均等范围的变形或变更均属于本发明的范围内。
产业上的可利用性
根据本发明，由于能够在使通常时的排气管内的排水性提高的同时，在车辆后方碰撞时等使排气管可靠地折弯变形，因此应用于内燃机的排气装置中是极为有益的。
符号说明
1…排气装置；
2…发动机(内燃机)；
7…下侧通道(通道)；
10…排气管；
17…第二管(下游端部)；
17a…上半管；
17b…下半管；
20…分隔板；
21…上游侧部位；
23…下游侧部位；
25…假想延长面；
30…脆弱部；
31…凹陷部；
31a…下端。

Claims (4)

1.一种内燃机的排气装置，其在流通有来自内燃机的废气的排气管的下游端部处，设置有成为该排气管的折弯变形的起点的脆弱部，并且，通过设置将该排气管内部划分为上下的分隔板，从而在该分隔板的下侧处形成有使滞留于该排气管中的水流通的通道，所述内燃机的排气装置的特征在于，
所述分隔板被设置于所述脆弱部的附近，并且被设置于在所述排气管的轴向上不与所述脆弱部重叠的位置处，
所述脆弱部由被设置于与所述分隔板相比靠下游侧的、使所述排气管的上部向下方凹陷的凹陷部构成。
2.如权利要求1所述的内燃机的排气装置，其特征在于，
所述分隔板以所述通道的截面面积与上游侧以及下游侧相比在中央部处变小的方式、且以其上游侧部位越趋于下游侧越向下方倾斜并且其下游侧部位越趋于下游侧越向上方倾斜的方式被形成，
所述凹陷部和所述下游侧部位以该凹陷部的下端与该下游侧部位的假想延长面相比不向下侧突出的方式被形成。
3.如权利要求2所述的内燃机的排气装置，其特征在于，
所述凹陷部和所述下游侧部位以该凹陷部的下端和该下游侧部位的假想延长面成为大致同一面的方式被构成。
4.如权利要求1至3中的任意一项所述的内燃机的排气装置，其特征在于，
所述脆弱部以及所述分隔板被设置在所述排气管中的、由上下分成两半的半管构成的部位处。
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