CN110735702B - 摩托车的排气装置、发动机排气系统及摩托车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用废热而使排气净化性能提高的摩托车的排气装置、发动机排气系统及摩托车。摩托车的排气装置(50)具备：上游侧排气管(53、54)，该上游侧排气管与发动机(23)的气缸盖(32)的排气端口连接；流入头室(57)，该流入头室与上游侧排气管(53、54)的端部连接；净化室(56)，该净化室向流入头室(57)开口有流入口且在内部收纳有催化剂体；及下游侧排气管(55)，该下游侧排气管与净化室(56)的流出侧连接，具有流入头室(57)及净化室(56)的催化剂箱(52)配设于气缸盖(32)的前方且下方，且与曲轴箱(34)的下端相比配设于上方。

Description

摩托车的排气装置、发动机排气系统及摩托车
技术领域
本发明的实施方式涉及一种摩托车的排气技术。
背景技术
从发动机的气缸盖排出的废气通过连接于气缸盖的发动机排气系统(exhaustsystem)而在成为清洁的空气之后向车辆后方排出。
发动机排气系统在现有的大量类型中构成为，在从气缸盖沿着发动机底部向后方延伸的排气装置连接有在后轮附近向大气开放的消音器。废气在通过在发动机底部附近或发动机的后方部的排气装置中收纳的催化剂体期间，被净化为能够排出到大气中的清洁的空气。
在发动机为多气缸发动机的情况下，一般使用连接于各气缸的排气管的一部分或全部利用配置于发动机底部附近的集合管而合流的类型的发动机排气系统。在该情况下，催化剂体配置于集合管或该集合管的下游侧。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-082191号公报
然而，在上述的现有技术中，存在无法将废热充分利用于排气装置的排气净化性能的提高上这样的课题。
这是由于从高温的气缸盖排出的高温的废气在到达催化剂体之前降温。
另外，在为多气缸发动机的情况下，由于在集合管或该集合管的后方配置催化剂体，因此至催化剂体的排气路径有变得更长的倾向。
发明内容
本发明考虑这样的情况而完成，其目的在于提供一种利用废热而使排气净化性能提高的摩托车的排气装置、发动机排气系统及摩托车。
本实施方式所涉及的摩托车的排气装置具备：上游侧排气管，该上游侧排气管与发动机的气缸盖的排气端口连接；流入头室，该流入头室与所述上游侧排气管的端部连接；净化室，该净化室的流入口向所述流入头室开口，且在该净化室的内部收纳有催化剂体；及下游侧排气管，该下游侧排气管与所述净化室的流出侧连接，具有所述流入头室及所述净化室的催化剂箱配设于所述气缸盖的前方且下方，且与曲轴箱的下端相比配设于上方。
发明效果
根据本发明，能够提供一种利用废热而使排气净化性能提高的摩托车的排气装置、发动机排气系统及摩托车。
附图说明
图1是能够应用实施方式所涉及的发动机排气系统的摩托车的概略右视图。
图2是摩托车的发动机周边的局部放大图。
图3是表示在将实施方式所涉及的排气装置安装于车辆的状态下从车辆正面观察时的与周边设备的配置关系的概略图。
图4是将实施方式所涉及的排气装置安装于车辆并从车辆正面上方观察而得到的排气装置的正面立体图。
图5是从相反侧的车辆侧观察图4的排气装置而得到的后视图。
图6是将实施方式所涉及的排气装置的催化剂箱沿着图5的VI-VI线剖切而得到的剖视图。
图7是从下游侧排气管侧观察实施方式所涉及的排气装置而得到的立体图。
附图文字说明
10…摩托车，11…头管，14…车身框架，15…转向支架，16…前轮，17…前叉，18…车把，19…前部框架，21…后部框架，22…后轮，23…发动机，24…下框架，25…枢轴，26…摆臂，27…悬架机构，28…燃料箱，29…座椅，30…气缸组件(气缸)，30a…左侧气缸，30b…右侧气缸，31…气缸体，32…气缸盖，33…盖罩，34…曲轴箱，35…油过滤器，36…散热器，40…发动机排气系统，50…排气装置，51…消音器，52…催化剂箱，53…第一上游侧排气管(左侧上游管)，54…第二上游侧排气管(右侧上游管)，55…下游侧排气管，56…净化室，57…流入头室，58…O2传感器，59…隆起部，63…直管部，66…催化剂劣化传感器，67…催化剂体，68…插入孔，69(69a、69b)…废气，71…涡流。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
在以下的实施方式中，对将本发明所涉及的摩托车的排气装置应用于双缸的摩托车的例子进行说明，但车型不限定于此。例如，即使是四缸等多缸发动机或单缸，也能够应用该排气装置。此外，除了摩托车之外，该排气装置也能够应用于三轮车辆、四轮车辆或雪上车等车辆。
此外，在以下的实施方式中，上下、左右、前后的表示是以车辆乘车时的驾驶员(骑手)为基准的表示。另外，在各图中，分别适当地以箭头FW表示车辆前方，以箭头BW表示车辆后方，以箭头L表示车辆左方向，以箭头R表示车辆右方向，以箭头U表示车辆上方向。此外，在各图中，为了简单而适当省略一部分结构。
首先，使用图1及图2对具备实施方式所涉及的发动机排气系统40的摩托车10进行概略说明。图1是能够应用实施方式所涉及的发动机排气系统40的摩托车10的概略右视图。
如图1所示，能够应用实施方式所涉及的发动机排气系统40的摩托车10具备车身框架14，该车身框架14在前端具有头管11且沿车辆前后方向延伸。
在头管11，经由转向支架15而安装有将前轮16轴支承为旋转自如的前叉17及对该前轮16进行操舵的车把18。
车身框架14具备从头管11向上下分支而在车辆侧面观察下成为一个环状框架的前部框架19和从前部框架19的后端部朝向车辆后方而向后上方延伸的后部框架21。
在由前部框架19包围的框架内空间中搭载对后轮22进行驱动的发动机23。发动机23的下部固定于构成前部框架19的下框架24。下框架24在从头管11沿着发动机23而向后下方延伸后，在发动机23的前侧下端部处弯曲而向后方延伸。
在前部框架19的后端的弯曲部设置有枢轴25，在该枢轴25，摆臂26轴支承为沿上下方向旋转自如。轴支承于摆臂26的后轮22通过支承于后部框架21的悬架机构27而缓冲冲击负荷。
另外，在发动机23的上方，燃料箱28支承于前部框架19。在燃料箱28的后方，例如串联式的座椅29被支承设置于后部框架21。
发动机23是多缸的发动机，例如是具有左侧气缸30a和右侧气缸30b的四循环双缸发动机。
另外，图2是图1的摩托车10的发动机23周边的局部放大图。
如图2所示，发动机23的左右的气缸30a、30b由具有气缸体31、气缸盖32，及盖罩33的气缸组件30一体地构成。
气缸体31(31a、31b)在构成发动机23的曲轴箱34的上表面的靠前处设置成竖立状态。
在曲轴箱34的前端面，以向前方突出的方式设置有油过滤器35。另外，在盖罩33的前方，散热器36固定于下框架24。
在气缸盖32连接有向车辆后方延伸设置的发动机排气系统40。该发动机排气系统40主要由排气装置50和消音器51构成，排气装置50与在气缸盖32的前部设置的排气端口连接，消音器51与排气装置50的排出口连接。
如图2所示，排气装置50构成为从上游侧起依次连接两根上游侧排气管53、54、催化剂箱52及下游侧排气管55。
催化剂箱52配置于由气缸30a、30b和前轮16夹着的位置，并且在上下位置关系上，配设于气缸盖32的下方且与曲轴箱34的下端相比配设于上方。
另外，图3是表示在将实施方式所涉及的排气装置50安装于车辆的状态下从车辆正面观察时的与周边设备的配置关系的概略图。
如图3所示，催化剂箱52在车辆正面观察下配设于由散热器36和油过滤器35夹着的位置。另外，在实施方式中，如图3所示，催化剂箱52偏左侧气缸30a侧配置。
接着，除图2及图3之外，还使用图4～图7对用于实现这样的配置的排气装置50的构造进行详细叙述。
图4是将排气装置50安装于车辆并从车辆正面上方观察而得到的排气装置50的正面立体图。
图5是从车辆后方侧观察图4的排气装置50而得到的后视图。
如图4所示，催化剂箱52在车辆正面观察下呈大致长方形状，且以其长度方向为车宽方向的方式横置地配设。
在催化剂箱52的内部形成有流入头室57和净化室56，流入头室57连接有两根上游侧排气管53、54，净化室56的流入口向流入头室57开口而在与流入头室57在空间上连通。
废气69在催化剂箱52内从流入头室57朝向净化室56流动。此时，流入头室57和净化室56沿着车宽方向并排配置，以使催化剂箱52内的废气流在车宽方向上流动。
如图5所示，在净化室56收纳有催化剂体67，催化剂体67配置成长边沿着车宽方向。流入到流入头室57的废气69a、69b扩散而扩展至流入头室57的大小，并以均匀地扩展了的状态流入催化剂体67内。
另外，催化剂箱52具有长方形的相对的一组边以成为半圆状的弧的方式向外侧隆起的所谓的跑道形状或椭圆形等长圆形状的剖面。并且，催化剂箱52配置成该呈长圆形状的剖面的长轴方向朝向竖直方向且短轴方向朝向车辆前后方向。即，催化剂箱52以将车辆前后方向上的厚度做小的方式成形为扁平盒形状。
两根上游侧排气管53、54中，与左侧气缸30a连接的第一上游侧排气管53(以下，称为左侧上游管53)主要沿着竖直方向配设。另一方面，与右侧气缸30b连接的第二上游侧排气管54(以下，称为右侧上游管54)主要沿着水平方向配设。
左侧上游管53在与左侧气缸30a的排气端口连接之后，进行弯曲而与催化剂箱52的左端边接触并向下方垂下，之后，在车辆正面观察下顺时针(右旋)地弯曲而向上方延伸，并且与流入头室57的下方侧连接。
另一方面，右侧上游管54在与右侧气缸30b的排气端口连接之后，在车辆俯视观察下逆时针(左旋)地弯曲而沿着催化剂箱52的上端面向左方延伸，其后，弯曲而与流入头室57的上方侧连接。以任一上游侧排气管53、54的管长均与发动机23的性能所要求的管长、催化剂体67的预热性能或耐久温度等相匹配的方式对上游侧排气管53、54进行形状调整。例如，左侧上游管53有时会以不弯曲为U字的方式与催化剂箱52连接。
另外，图6是将实施方式所涉及的排气装置50的催化剂箱52沿着图5的VI-VI线剖切而得到的剖视图。在图6中，催化剂体67的一部分省略图示。
催化剂体67具有例如蜂窝构造的大量催化剂孔，且与催化剂箱52同样，与排气流方向正交的剖面的剖面形状成形为跑道形状。催化剂体67以填入净化室56整个区域的方式被收纳。
在这样的催化剂体67的上游侧，如图6所示，上游侧排气管53、54从与净化室56内的排气流方向正交的方向连接于流入头室57。通过这样的配置，从上游侧排气管53、54流入到流入头室57的废气69a、69b不直接流入催化剂体67内，而在暂时在流入头室57内均匀地扩散后流入催化剂体67。
另外，左侧上游管53以左侧上游管53的配管中心轴C相对于右侧上游管54的配管中心轴C偏位的状态相对于右侧上游管54配设。
另外，配置为使上游侧排气管53、54彼此相对，并且配置成各配管中心轴C不一致地使上述轴彼此隔开一定距离或具有角度地交差。
即，在流入头室57的跑道形状的剖面中，上游侧排气管53、54的配管中心轴C配置为从该剖面的中心点偏移。
通过这样的配置构造，在流入头室57内产生基于废气69a、69b的涡流71，从而促进搅拌。
对于这样的流入头室57插入作为废气传感器的一例的O2传感器58。O2传感器58的感测点设定于左侧上游管53的开口部与右侧上游管54的开口部之间的中间区域。
中间区域是来自右侧上游管54的废气69a与来自左侧上游管53的废气69b大致均匀地混合的位置。例如，在流入头室57具有跑道形状的剖面的情况下，是中心部及从该中心部以短轴为半径的圆内程度的范围。
如图4所示，O2传感器58从设置于流入头室57的插入孔68沿着车宽方向插入。插入孔68在插入有O2传感器58的状态下由未图示的密封材料密封。通过O2传感器58，对从发动机23排出的废气69的状态进行监视。
另外，图7是从下游侧排气管55侧观察排气装置50而得到的立体图。
如图7所示，排气装置50也可以在下游侧排气管55设置有催化剂劣化传感器66。催化剂劣化传感器66例如与O2传感器58同样地对从催化剂体67流出的废气69的氧气浓度进行监视。
在催化剂体67劣化的情况下，有害气体未充分被催化剂体67吸附，在催化剂体67的上游侧与下游侧处氧气浓度的变化变小。因此，通过对上游侧及下游侧的氧气浓度等废气成分进行监视而能够检测催化剂体67的劣化。此外，催化剂劣化传感器66设置于下游侧排气管55上即可，不限于图7所示的下游侧排气管55的隆起部59，也可以设置于其下游侧的直管部63。
接着，继续使用图2及图7对能够由上述说明的排气装置50实施的发动机排气系统40进行说明。
如图7所示，下游侧排气管55的隆起部59与催化剂箱52的车宽方向右侧的端部连接。隆起部59沿车宽方向隆起，口径逐渐缩小并在绕到催化剂箱52的下部后，在催化剂箱52的下部朝向后方弯曲。并且，与隆起部59连续的直管部63沿着车身中心轴朝向后方延伸，并在后端与消音器51连接。
而且，在实施方式所涉及的排气装置50中，上游侧排气管53、54在直管部63的上游侧的催化剂箱52处合流，且在催化剂箱52内也完成净化。因此，如图2所示，与以往相比能够使直管部63短小化。通过使直管部63短小化，能够例如在下框架24的车宽方向内侧处沿着发动机23的底部配置消音器51。
通过以上的结构，实施方式所涉及的发动机排气系统40发挥以下的(1)～(11)的效果。
(1)使催化剂箱52内的废气69的流动方向与车宽方向大致一致地将催化剂箱52横置地配设。
由此，由于催化剂体67的长度方向为车宽方向，因此容易确保催化剂的长度，并且容易提高排气净化性能。或者由于将催化剂箱52的上下方向上的占有区域抑制得小，因此能够使催化剂箱52配置成接近排气端口。
因此，将到催化剂体67为止的排气路径缩短而使高温的废气69流入催化剂体67，从而能够快速地预热催化剂体67。即，能够利用发动机排气系统40的废热而使催化剂体67的排气净化性能提高。
(2)另外，像这样利用发动机排气系统40的废热而使催化剂体67的排气净化性能提高，从而能够削减催化剂体67的容量。
在保持现有的催化剂体67的大小的状态下，难以确保与油过滤器35、前轮16及散热器36等既存的设备之间的间隙，因此难以将催化剂体67配置于该位置。然而，由于能够使催化剂体67更紧凑，因此能够在与周边设备之间确保能够维护这些周边设备的充分的间隙，并能够配置于排气端口的紧下游侧。
(3)配置有催化剂箱52的排气端口附近比曲轴箱34的底部高。
因此，能够提高车辆的最低地上高度。因此，能够避免路上的障碍物、飞来物与催化剂箱52碰撞。另外，也能够降低由淹水路行驶、水飞溅引起的催化剂体67的温度的下降，能够防止催化剂体67的催化剂功能的下降。此外，通过将催化剂箱52的上下方向上的占有区域抑制得小，也能够得到同样的效果。
(4)使左侧上游管53在沿竖直方向垂下之后，弯曲而与流入头室57的下方侧连接。
因此，容易进行与右侧上游管54的长度关系相匹配的长度调节，能够以最合适的长度与催化剂箱52连接。由于长度调整变得容易，因此能够维持最合适的长度关系而将催化剂箱52横置地配置。因此，能够容易地使发动机23的输出特性提高。
另外，通过使左侧上游管53从下方侧与流入头室57连接，从而与从车宽方向连接的情况相比，即使是在将催化剂箱52横置的情况下也能够将排气装置50维持得紧凑。
(5)通过使右侧上游管54沿着催化剂箱52的上游侧端边，从而能够缩短催化剂箱52的前后方向上的厚度、上下方向上的长度。
因此，由于能够将催化剂箱52配置于更上方，因此催化剂箱52容积的确保变得容易。此外，催化剂箱52下方的空间扩展，能够确保车辆的最低地上高度、避免与路上的障碍物的碰撞，并且能够防止由淹水路、水飞溅引起的催化剂温度下降等。另外，在该位置处，对于O2传感器58，由淹水时的急速冷却引起的功能下降、与飞来物等的接触的风险也小。
(6)通过将催化剂箱52设为具有长圆形状的剖面的在前后方向上扁平的盒形状，从而能够维持与前轮16的间隙并确保对于废气69的净化而言充分的容量。即，催化剂箱52通过在车辆上下方向上扩展，从而即使在前后方向上扁平，也能够确保内部的催化剂体67的体积。
(7)通过将O2传感器58设置于催化剂箱52，从而能够以一个O2传感器58来监视废气69的状态。
(8)通过上游侧排气管53、54与流入头室57连接的连接方案，在催化剂箱52内的上游部空间(流入头室57)产生涡流71，容易在流入头室57内将废气69a、69b搅拌混合。
由此，由于流入头室57内的废气69a、69b的成分变得均匀，因此基于O2传感器58等的废气成分的检测精度提高。
尤其是，通过使两个上游侧排气管53、54的配管中心轴C偏位而在流入头室57内产生涡流71，从而能够有效地使来自各上游侧排气管53、54的废气69a、69b均匀。
(9)此外，通过在流入头室57内搅拌废气69，从而成分均等化了的废气69容易遍布从催化剂体67的中心侧至外周侧，因此高效地进行催化剂通过时的净化作用。
(10)能够在配置有现有催化剂的发动机23下的空间配置消音器51。因此，对于两人搭乘时、停车中的步行者的烫伤等热损害降低。
另外，在该位置处，能够在比下框架24更靠车辆中心侧配置消音器51，因此能够防止跌倒时的消音器51的损伤。此外，通过也在车身后部侧面配置消音器51，从而能够提高静音性。
(11)通过将上游侧排气管53、54的至少一部分与催化剂箱52一体地压制成型，从而能够起到由部件个数、焊接处的削减引起的生产性的提高。
如上所述，根据实施方式所涉及的排气装置50，能够利用废热而使排气净化性能提高。
虽然对本发明的实施方式进行了说明，但该实施方式只不过作为例子来提示，并不意图限定发明的范围。
实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更、组合。实施方式、其变形与包含于发明的范围、主旨同样地包含于请求保护的范围所记载的发明和与其等同的范围。
例如，在实施方式中以对两个气缸一对一地连接合计两根上游侧排出管的一例子进行了说明，但上游侧排出管也可以是一根或三根以上。

Claims (11)

1.一种摩托车的排气装置，其特征在于，具备：
上游侧排气管，该上游侧排气管与发动机的气缸盖的排气端口连接；
流入头室，该流入头室与所述上游侧排气管的端部连接；
净化室，该净化室的流入口向所述流入头室开口，且在该净化室的内部收纳有催化剂体；及
下游侧排气管，该下游侧排气管与所述净化室的流出侧连接，
具有所述流入头室及所述净化室的催化剂箱配设于所述气缸盖的前方且下方，且与曲轴箱的下端相比配设于上方，并且以长度方向为车宽方向的方式横置地配设，所述发动机是包含第一气缸盖及第二气缸盖的多缸发动机，
多个所述上游侧排气管包含：
第一上游侧排气管，该第一上游侧排气管从所述第一气缸盖向下方延伸而与所述流入头室的下方侧连接；及
第二上游侧排气管，该第二上游侧排气管从所述第二气缸盖沿车宽方向延伸而与所述流入头室的上方侧连接。
2.根据权利要求1所述的摩托车的排气装置，其特征在于，
所述净化室配置成内部的排气流方向为车宽方向。
3.根据权利要求1所述的摩托车的排气装置，其特征在于，
多个所述上游侧排气管连接于所述流入头室。
4.根据权利要求1所述的摩托车的排气装置，其特征在于，
所述第二上游侧排气管沿车宽方向水平地延伸。
5.根据权利要求1所述的摩托车的排气装置，其特征在于，
所述第一上游侧排气管在与所述催化剂箱的车宽方向端边接触并垂下之后弯曲，进而与所述流入头室的所述下方侧连接。
6.根据权利要求1所述的摩托车的排气装置，其特征在于，
所述第一上游侧排气管配设成在所述第一上游侧排气管的排气管中心轴相对于所述第二上游侧排气管的排气管中心轴位置偏移的状态下与所述第二上游侧排气管相对。
7.根据权利要求1所述的摩托车的排气装置，其特征在于，
所述催化剂箱具备废气传感器，该废气传感器的感测点配置于第一上游侧排气管的开口部与第二上游侧排气管的开口部之间的中间区域。
8.根据权利要求1所述的摩托车的排气装置，其特征在于，
所述上游侧排气管从与所述净化室的内部的排气流线方向正交的方向连接于所述流入头室。
9.根据权利要求1所述的摩托车的排气装置，其特征在于，
所述净化室的与排气流线方向正交的剖面呈具有长轴方向为竖直方向且短轴方向为车辆前后方向的长圆形状。
10.一种发动机排气系统，其特征在于，具备：
权利要求1～权利要求9中任一项所述的摩托车的排气装置；及
消音器，该消音器与所述排气装置的下游侧连接。
11.一种摩托车，其特征在于，
具备权利要求10所述的发动机排气系统。
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