CN113646513A - 包括燃烧发动机和排气系统的机动车辆 - Google Patents

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Abstract

本主题提供了一种用于机动车辆(101)的燃烧发动机(141)。排气系统(300)包括主要接收部分(309)和辅助接收部分(307)，主要接收部分(309)和辅助接收部分(307)能够分别容纳至少一个主要转换装置(308)和至少一个辅助转换装置(306)。主要接收部分(309)布置在排放管(305)的下游端部。辅助接收部分(307)布置在主要接收部分(309)的上游。本主题提供了最小的背压，并且在转换装置具有长使用期限的同时提供了转换装置的最佳运行。

Description

包括燃烧发动机和排气系统的机动车辆
技术领域
本主题总体上涉及一种包括燃烧发动机的机动车辆，并且特别地涉及一种用于机动车辆的燃烧发动机的排气系统(exhaust system)。
背景技术
通常，两轮或三轮车辆设置有动力单元，所述动力单元主要包括燃烧发动机和/或电动马达。燃烧发动机典型地是内燃(IC)发动机，燃烧发动机通过燃烧空气燃料混合物而产生动力/扭矩。燃烧过程产生的气体通过排气系统清除，该排气系统包括从燃烧发动机引导气体的管道。此外，排气系统包括用于处理气体的气体处理装置。处理过的气体被传输到大气中。
附图说明
参考附图描述具体实施方式。在所有附图中使用相同的附图标记来指代相似的特征和部件。
图1描绘了排气系统内的温度随距离变化的示例性图形表示。
图2描绘了根据本主题的实施例的示例性车辆的右侧视图。
图3描绘了根据图2中所描绘的实施例的动力单元的放大侧视图。
图4描绘了根据图2中所描绘的实施例的车辆的仰视图。
图5描绘了根据本主题的第二实施例的具有选定部件的示例性车辆的右侧视图。
图6描绘了根据图5的实施例的车辆的仰视图。
图7描绘了根据本主题的第三实施例的示例性车辆的右侧视图。
图8描绘了根据本主题的第四实施例的用于燃烧发动机的示例性排气系统。
图9描绘了根据本主题的实施例的碳氢化合物转化率相对于时间的示例性图形表示。
具体实施方式
常规上，两轮车辆或三轮车辆设置有包括燃烧发动机的动力单元，并且可以具有牵引马达。此外，动力单元包括各种子系统，如进气系统，进气系统与燃料供应系统(如化油器或燃料喷射器)协同工作。将空气燃料混合物供应到燃烧发动机用于燃烧，燃烧发动机产生所需的动力和扭矩，将动力和扭矩传递到车辆的至少一个车轮。此外，排气系统包括排放管，该排放管将燃烧过程中产生的气体传输到消声器。通常，排放的气体包括有害成分，有害成分包括总碳氢化合物(THC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)。需要在通过消声器将气体排放到大气中之前处理有害成分。典型地，气体处理装置用于处理上述有害成分。
因此，气体处理装置是排气系统的关键元件，其有助于处理有害成分。因此，气体处理装置应该具有较高的转换效率。为此，气体处理装置的转换效率取决于许多因素，这些因素包括气体处理装置的尺寸/容积或其在排气系统中的位置。此外，还应考虑气体处理装置的激活温度。这一点至关重要，尤其是在冷起动的情况下至关重要，因为催化剂无法达到必要的运行温度。常规上，气体处理装置布置在排气口附近以实现更快的活化，但是在这样的情况下，较大的转换装置布置在连接到排气口的管道中。总的来说，如两轮车辆或三轮车辆的车辆提供鞍乘式布局，这些车辆由于其布局限制而在容纳气体处理装置方面具有局限性。众多挑战中的一个挑战是在管道内容纳大尺寸/大容积的气体处理装置。首先，连接到燃烧发动机的排气口的排气管道的厚度较小，并且这样的容纳大尺寸转换装置的排气管是一个挑战。为了容纳大尺寸的转换装置，排气管道应设置有更大的横截面或使管道的一部分具有更大的横截面。这会影响管道的结构强度。此外，排气管道的排气管的整体尺寸增加，这增加了排气管道的重量。当管道从燃烧发动机向布置在车辆的后部的消声器延伸时，管道由于重量而承受悬垂。这将需要使用更厚的管道，这进而又加剧了悬垂问题。
此外，在本领域提供的一些解决方案中，使用了加热转换装置。然而，转换装置的加热可能需要电绕组或热偏转机构，电绕组或热偏转机构仍然会使排气管道变得更大，这仍然会遇到上述问题，如影响宽度或离地间隙的管道的结构强度和尺寸增加。
此外，在如摩托车这样的车辆中，排气管从燃烧发动机的面向前侧延伸到后部，然后从燃烧发动机向下延伸。相对于用户的腿，排气管道的至少一部分靠近用户的腿或脚。在车辆层面，排气管道相对于燃烧发动机下部在下部通过。因此，在任一种情况下，将围绕管道布置的大尺寸转换装置将沿车辆宽度方向或向下方向突出。由于对转换装置的容纳，排气管道在横向方向上的突出可能由于散热而干扰骑行者的就座姿势，或者可能由于突出而与使用者接触，这是不希望的。此外，这样的突出要求使用保护盖，保护盖的使用再次增加了管道的重量。然而，在车辆向下方向上的突出将影响车辆的离地间隙，这需要改变发动机高度或影响车辆重心的其它部件、座椅高度，从而不利地影响骑行舒适性。
尤其地，在具有摆动式内燃机的两轮车辆中，内燃机基本上位于车辆的下部。此外，排放管也从排气口延伸到消声器，消声器邻近后轮布置。因此，排放管的长度较短。在这样的车辆中，在提供气体处理装置的同时，需要消除背压对内燃机的影响。因为背压将影响发动机的性能。
此外，转换装置包括基板，基板包括贵金属，诸如铂、钯和铑。由于所涉及的成本高价，这使得转换装置成为排气系统的“贵元件”。这种基板虽然在激活温度范围内是有效的，但对可能损坏基板的过高温度敏感。通常，排气管道周围各点的温度取决于温度测量点距离排气口的距离。图1描绘了温度(T)相对于距离(Dis)的示例性图形表示，距离(Dis)是距排气口的距离。排气口附近(其在区域A)的温度相当高。当催化剂布置在区域A内时，转换装置的基板将暴露于高温。这将立即或随着时间的推移而降低转换装置的性能。当基板损坏时，需要更换转换装置，这涉及更高的成本。此外，更换转换装置需要移除排气系统，这是一个繁琐的过程并且需要在没有任何结构变化的情况下极其小心地组装到车辆。当转换装置布置在远离温度饱和的排气口的区域C时，不能实现转换装置的起燃。在实现转换时，这将使转换设备过时。从图1中可以看出，优选地，转换装置布置在提供最佳激活温度(其为转换装置提供长使用期限)的排气系统周围，该最佳激活温度优选地布置在限定在区域A和区域C之间的区域B周围。然而，即使转换装置布置在上述区域B内时，由于布置在排气口附近的转换装置限定的较大面积，转换装置也经受较高的热量接收。此外，大的转换装置容易产生火焰，尤其是当其布置在排气口附近时容易产生火焰。由于容积较大的转换装置布置在排气口附近，转换装置的较高表面积仍然具有排气管的强度相关问题和空间相关问题，并且也导致较高的热量接收，这减少了转换装置的使用期限。从而，减少了转换装置的使用期限。转换装置的频繁更换导致用户较难维护且产生拥有成本，因此是不经济的。这个问题对于低成本车辆来说尤其复杂，这些车辆在不同的细分市场用于点到点的通勤。
因此，从上述可知，许多挑战之一是提供一种用于燃烧发动机的排气系统，该排气系统具有转换装置，该转换装置在其使用期限/功能方面具有长使用期限，同时能够最佳地处理通过的废气。另外，附加挑战是提供一种紧凑的排气系统，该排气系统不影响车辆布局或者不需要布局改变或折衷。此外，需要解决现有技术中的其它前述缺点。
因此，需要一种用于车辆的排气系统，其解决了前述缺点和其它缺点，并提供了改进的车辆布局和车辆性能。
因此，本主题提供了一种具有排气系统的燃烧发动机，该排气系统配置有用于容纳主要转换装置的主要接收部分和能够接收辅助转换装置的辅助接收部分，并且辅助转换装置布置在主要转换装置的上游。
主要转换装置的容积明显大于辅助转换装置的容积。换句话说，主要转换装置的整体转换效率大于辅助转换装置。其特征在于，容积小的辅助转换装置占据较小的空间，并且布置在排放管内。
辅助转换装置布置在距燃烧发动机的排气口的排气口端部预定距离处，其中辅助转换装置位于能够提供较早起燃并且同时不损坏辅助转换装置的基板的区域中。这增加了辅助转换装置的使用期限。
尽管辅助转换装置布置在离排气口预定距离处，但是由于较小的容积，辅助转换装置能够获得较早的起燃，并且涂层容积快速达到激活温度。
根据本主题的辅助转换装置容易地配置在排放管中，因为辅助转换装置直径设计在排放管直径的1至1.8倍的范围内。此外，在一个实施方式中，辅助接收部分的至少一部分至少部分肉眼可见。然而，主要接收部分容纳较大转换装置，较大转换装置的容积为辅助转换装置容积的1.2至5倍，主要接收部分布置在排气系统的下游。在一个实施方式中，主要转换装置的至少一部分至少部分地布置在消声器组件内，消声器组件连接到排放管的下游端。其特征在于，在燃烧发动机的每分钟更高的转速下，废气的速度/流动在废气处理较少的辅助转换装置处更快。然而，至少部分地设置在消声器组件中的主要转换装置以较低的速度接收废气，由此由于流速降低，废气的处理在那里是有效的。
其特征在于，由于消声器组件具有较大横截面，消声器组件能够容易地容纳主要转换装置。
在一个实施方式中，与主要转换装置相比，辅助转换装置以更高的容量提供有铂或钯等，铂或钯等能够处理碳氢化合物。因此，辅助转换装置能够在燃烧发动机起动后立即处理碳氢化合物——废气中存在的有害成分之一。由于辅助转换装置较早起燃，这有助于有效地处理废气，即使是在冷起动状况下也是如此。
其特征在于，辅助转换装置在排放管中占据较小的空间。例如，由于辅助转换装置的长度短，辅助转换装置可以容纳在排放管的任意两个弯曲之间。
此外，由于辅助转换装置不需要辅助接收部分的横截面较大地变化，否则会使紧固过程复杂化，因此可以紧挨排放管的弯曲来容纳辅助转换装置。
此外，本主题的排气系统可以在向前斜置式发动机或直立式发动机中实现，因为辅助转换装置占据较小的空间并且不影响整体车辆宽度或离地间隙。附加特征是，排气系统可以在固定地安装在主体框架上的燃烧发动机中实现，或者甚至在摆动式燃烧发动机的情况下实现。即使在摆动式发动机的情况下，辅助转换装置也不会干扰发动机的辅助零件。
辅助转换装置具有长轴线，该长轴线相对于燃烧发动机的活塞轴线以锐角布置，由此排放管在燃烧发动机附近布线，提供紧凑的布局，由此也获得足够的离地间隙。
在一个实施方式中，排放管为单管状式或双管状式，其被分开以容纳辅助接收部分，其中辅助接收部分被焊接到排放管端部。
本主题的排气系统能够以最小的背压将转换装置容纳在排放管中，并且在转换装置具有长使用期限的同时提供了转换装置的最佳运行。
术语“转换装置”不限于单个转换装置，并且可以包括容纳在排气系统中的一个或多个装置。
本主题的这些优点和其它优点将在以下描述中结合附图进行更详细的描述。
在附图中的右上角各处提供的箭头描绘了相对于车辆的方向，其中箭头F表示前向，箭头R表示后向，箭头UP表示向上方向，箭头Dw表示向下方向，箭头RH表示右侧，并且箭头LH表示左侧。
图1(a)示出了根据本主题的示例性机动车辆(100)的侧视图。所描绘的机动车辆(100)可互换地称为摩托车(100)。摩托车(100)包括主体框架(105)以支撑摩托车(100)的不同部分。主体框架(105)在其前端部分包括头管(110)。头管(110)在一定范围内可旋转地支撑转向轴(未示出)。车把(115)连接在转向轴的上部中。车把(115)用于操纵摩托车(100)，并通过转向轴连接到前轮(120)，转向轴进而连接到前叉组件(125)。前轮(120)的至少上部被前挡泥板(130)覆盖，这防止了泥和水朝向转向轴或车轮(120)的后方偏转。
在主体框架(105)的前部，燃料箱(135)紧跟在车把(115)的正后方安装并布置。在一个实施例中，包括内燃(IC)发动机(140)的动力单元安装到主体框架(105)。在本实施例中，动力单元固定地安装到主体框架(105)。座椅(145)放置在燃料箱(135)的后面。座椅(145)包括前骑行者部分和后后座部分。
为了提供可见性，前照灯单元(150)设置在摩托车(100)的前部。在本实施例中，前照灯单元(150)安装到前叉组件(125)。前叉组件(125)形成前悬架系统，该前叉组件(125)用作阻尼部件。类似地，后悬架系统(165)(在一个实施方式中是液压阻尼装置)连接到主体框架(105)。后悬架系统(165)包括至少一个后悬架，至少一个后悬架优选位于摩托车(100)的任一侧。然而，在另一个实施例中，机动车辆(100)可以仅具有一个后悬架，该后悬架位于左侧、右侧、横向中心或偏离所述摩托车的横向中心。此外，向后延伸的摆臂(未示出)可摆动地连接到主体框架(105)的下后部，并且摆臂功能性地连接到后悬架(165)。后轮(121)可旋转地支撑在摆臂(170)的后端部。动力单元(140)产生动力/扭矩，通过传动系统(未示出)将动力/扭矩传输到后轮(121)，从而驱动并旋转后轮(115)，传动系统包括链驱动、皮带驱动。后挡泥板(175)设置为用于覆盖后轮(121)的至少上侧部分，并防止由旋转的后轮(121)溅出的泥和水到达消声器、动力单元(140)和布置在附近的其它零件。
带有燃烧发动机(140)的动力单元配备有排气系统(200)，该排气系统(200)包括连接到燃烧发动机的排气管(205)(如图3所示)。此外，消声器(180)连接到排放管(205)。在所描绘的实施例中，消声器(180)沿着车辆的一个横向侧布置，并且基本上邻近后轮(121)向后延伸。
为了提高车辆(100)的整体美观性并防止不希望的外来颗粒进入摩托车的各部分，将多个面板(180A、180B)附接到主体框架(105)的后部。
图3示出了根据图2的实施例的动力单元的放大侧视图。燃烧发动机(140)布置成使得活塞轴线(P-P’)向前倾斜，这意味着它相对于假想竖直线成锐角。在下文中，术语“燃烧发动机”和“动力单元”可以互换。然而，术语动力单元不限于燃烧发动机，并且可以包括附加电动马达，该附加电动马达能够辅助组合发动机或者能够独立于燃烧发动机运行。燃烧发动机(140)包括由气缸体(202)限定的气缸部分。气缸体(202)安装到燃烧发动机(140)的曲轴箱(204)。曲轴箱(204)连接到车辆(100)的主体框架(105)。
此外，气缸体(202)支撑气缸盖(201)，该气缸盖(201)包括阀组件(未示出)。阀组件使得空气燃料混合物能够进入气缸部分，空气燃料混合物在气缸部分燃烧。随后，阀组件使得燃烧后气体能够从气缸部分消散。进气系统与空气燃料供应系统一起连接到设置有输入口(未示出)的气缸盖(201)的一个侧壁。在本实施例中，输入口设置在气缸盖(201)的后部。此外，排气口(203)设置在气缸盖(201)的另一侧壁上，该侧壁基本上与输入口相对。在本实施方式中，排气口(203)设置在气缸盖(201)的面向前的侧壁上，并且排气系统(200)连接到排气口(203)。
排气系统(200)包括排放管(205)，该排放管(205)将气缸盖(201)连接到消声器(180)。排放管(205)的上游端部连接到气缸盖(201)的排气口(203)。排放管(205)朝向车辆(100)的一个横向侧(RH/LH)向下延伸，然后朝向消声器(180)向后延伸。排气系统(200)设置有辅助接收部分(207)，该辅助接收部分(207)能够容纳辅助转换装置(206)。辅助转换装置(206)布置在距燃烧发动机(140)的排气口(203)的排气口端部预定距离处，并且预定距离为辅助转换装置(206)的起燃提供期望的激活温度。此外，主要接收部分(209)布置在排气系统(200)的下游端部，该主要接收部分(209)能够接收主要转换装置(208)。因此，当考虑废气流动路径时，辅助转换装置(206)相对于主要转换装置(208)位于上游。在一个实施方式中，主要转换装置(208)可以基本上布置在排放管(205)的中间部分之后。
在一个实施方式中，辅助转换装置(206)具有沿着排气/废气的流动方向的长轴线(L-L’)，该轴线(L-L’)相对于燃烧发动机(140)的活塞轴线(P-P’)以锐角布置，由此排放管(205)在燃烧发动机(140)附近布线，特别是朝向曲轴箱(204)的周边布线，从而提供紧凑的布局。如本实施例所描绘的，辅助接收部分(207)远离前轮(120)(如图1所示)向内布置，提供紧凑的动力单元布局。
如图3中所描绘的，辅助接收部分(207)能够容纳辅助转换装置(206)，该辅助转换装置(206)的直径为排放管(205)直径(D)的1至1.8倍。此外，在一个实施方式中，辅助接收部分的至少一部分至少部分肉眼可见(如图3所示)。此外，辅助转换装置(206)的直径提供了防错安装，因为由于容积差异，主要转换装置(208)不能安装在辅助接收部分(207)处。
此外，辅助转换装置(206)的容积明显小于主要转换装置(208)的容积，因为主要转换装置(208)的容积大约是辅助转换装置容积的1.2至5倍。主要转换装置的涂层容积约为辅助转换装置的1.2至5倍。换句话说，辅助转换装置(206)的总转换效率低于主要转换装置(208)的总转换效率。此外，如图1所示，容积或横截面积较小的辅助转换装置(206)最佳地布置在区域(B)内。此外，从图1来看，在点B’之后，与区域A相比，出现了具有更大倾斜度的温度下降，但是布置在区域B中的排放管(205)中的辅助转换装置(206)由于容积较小，即使在冷起动期间也能够快速达到激活温度。在实施例中，区域B处的温度低于平衡温度，对于典型的单缸动力系，平衡温度约为600摄氏度。此外，将转换装置(206/208)布置在点B”之后的区域C中会由于温度饱和而导致转换装置的性能不佳。因此，根据本主题，辅助转换装置(206)较早地实现起燃，同时紧凑地容纳在排放管(205)内。
在一个实施方式中，排放管(205)设置有能够容纳辅助转换装置(206)的辅助接收部分(207)。排放管(205)可以为单管状构造或双管状构造，单管状构造或双管状构造具有任何圆形或非圆形横截面。在所描绘的实施例中，其中排放管(205)的大部分暴露在外的类似车辆(100)设置有双管状构造，其中两个管彼此同心地布置。两个管中最外面的管起着保护作用，防止任何人直接接触正运送废气的内管。在一个实施方式中，外管设置有穿孔，以使内管能够冷却，并且仍然保有防止直接接触的特征。这使得辅助转换装置(206)能够布置在排气口(203)附近，并且穿孔构造能够保持区域B中的温度。因此，本主题使得辅助转换装置(206)能够布置在排放管(205)中距离排气口(203)长度的0-60％范围内的位置，其中该长度为排放管(205)的真实长度。在排放管(205)的期望位置处的辅助接收部分(207)被焊接到排放管(205)的端部，端部被分开，以便在那里容纳辅助接收部分(207)。
此外，如本实施例中所描绘的，辅助接收部分(207)布置在排放管(205)的第一弯曲(211)与第二弯曲(212)之间。此外，由辅助接收部分(207)容纳的容积较小的辅助转换装置(206)布置在第一弯曲(211)或第二弯曲(212)中的任一者的附近，因为辅助接收部分(207)与主要转换装置(208)所需的容积相比将具有较小的容积。因此，本主题的排放管(205)提供了附加特征，即紧邻第一弯曲(211)或第二弯曲(212)容纳辅助接收部分(207)。在一个应用中，辅助接收部分(207)具有锥形过渡，因为辅助接收部分(207)的直径大于排放管(205)的直径，并且该锥形在废气的流动方向上与长轴线L-L’具有锐角锥角(α)。根据实施例，该角度在25-55度的范围内。这使得能够容易地在排放管(205)中提供辅助接收部分(207)，因为锥角(α)提供了从排放管(205)到辅助接收部分(207)的平滑过渡。
在一个实施例中，辅助转换装置设置有温度控制机构，其中温度控制机构调节其温度。例如，温度控制机构可以是加热机构，加热机构使得转换装置能够达到较早起燃。然而，在一个实施方式中，温度控制机构可以是冷却机构，该冷却机构冷却辅助转换装置以保持在区域b内。例如，加热机构可以是布置在辅助转换装置周围的感应线圈或发动机的热量偏转机构。而冷却机构可以为具有自然或强制冷却系统的流体冷却机构。
图4描绘了根据图2的实施例的车辆(100)的仰视图。在本实施例中，主要转换装置(208)布置在车辆(100)的消声器组件(180)中。容积相当大的消声器组件(180)能够在其中容纳大尺寸/容积的主要转换装置(208)。此外，消声器组件(180)基本上邻近车辆(100)的后轮(121)布置，并且消声器组件(180)向上倾斜地延伸，并且很好地与用户的腿和/或脚隔离，或者避免与可能导致任何烧伤等的骑行者或后座接触。此外，主要转换装置(208)至少部分地被连接到排放管(205)的消声器组件(180)封闭，从而保持可以使主要转换装置(208)最佳运行的热量。
此外，在所描绘的实施例中，排放管(205)在被连接到消声器组件(180)之前包括第三弯曲(213)和第四弯曲(214)。排放管(205)的容纳辅助接收部分(207)的部分基本上布置在第一弯曲(211)与第二弯曲(212)之间，并且基本上布置在车辆(100)的横向中心附近，该横向中心由围绕车辆(100)的横向中心画出的纵向轴线(F-R)描绘。在第二弯曲(212)之后，排放管(205)在纵向方向(F-R)上基本上在同一直线上延伸，并且在第三弯曲(213)处，排放管(205)在横向向外的方向上延伸。排放管(205)在第四弯曲(214)处在向外的方向上延伸，并被焊接到消声器组件(180)的入口。这保持排放管(205)相对于骑行者脚蹬(215)基本向内。此外，辅助转换装置(206)在第二弯曲(212)之前，其中在第二弯曲(212)之后，只有排放管(205)从燃烧发动机(140)向下通过。
图5示出了根据本主题的第二实施例的另一机动车辆(101)的侧视图。燃烧发动机(141)布置成使得活塞轴线(P-P’)向前倾斜。燃烧发动机(141)固定地安装到车辆(101)的框架构件(106)，其中燃烧发动机(141)布置在由框架构件(106)限定的跨步穿过部分下方。在一个实施例中，燃烧发动机(141)安装在框架构件(106)的下部。燃烧发动机(141)包括气缸部分，该气缸部分由气缸体(202)和气缸盖(201)限定。气缸体(202)安装到燃烧发动机(141)的曲轴箱(未示出)，其中燃烧发动机(141)通过曲轴箱紧固到主体框架(106)。
此外，气缸体(202)支撑气缸盖(201)，该气缸盖(201)包括阀组件和进气口/排气口(203)。在该特定实施例中，排气口(203)设置在气缸盖(201)的基本面向下(Dw)的侧壁上。排气系统(300)被功能性地连接到排气口(203)。排气系统(300)包括排放管(305)，该排放管(305)将气缸盖(201)连接到消声器组件(181)。在所描绘的实施方式中，排放管(305)通过执行第一弯曲(311)朝向车辆(101)的一个横向侧(RH/LH)向后延伸。
排气系统(300)设置有辅助接收部分(307)，该辅助接收部分(307)能够在其中容纳辅助转换装置(306)。此外，主要接收部分(209)布置在排气系统(200)的下游端部，该主要接收部分(209)能够接收主要转换装置(208)。如所描绘的，主要转换装置(308)由消声器组件(181)容纳，消声器组件(181)的容积较大并且基本上邻近车辆(101)的后轮(121)布置。来自燃烧发动机(141)的废气首先通过辅助转换装置(306)，随后通过主要转换装置(308)。在一个实施方式中，辅助转换装置(306)的至少一部分基本上布置在排放管(305)的中间部分，该中间部分基本上位于区域B内，如图1中所描绘的。在优选实施方式中，辅助转换装置(306)的容积明显小于主要转换装置(308)的容积。此外，与主要转换装置(308)相比，影响辅助转换装置(306)的任何不期望的火焰较少，因为辅助转换装置(306)容积较小具有较小的面积。换句话说，辅助转换装置(306)的总转换效率低于主要转换装置(308)的总转换效率。此外，辅助转换装置(306)由辅助接收部分(307)容纳，尽管辅助转换装置(306)布置在排气口(203)附近，但由于与主要转换装置(308)相比面积/容积较小，因此辅助转换装置(306)能够提供增加的使用期限/提高的耐用性。此外，辅助转换装置(306)达到较早起燃温度，并且即使在冷启动状况下也能够立即进行转换。
此外，其中排放管(305)的大部分暴露的机动车辆(101)设置为单管状构造或双管状构造。在排放管(305)的期望位置处的辅助接收部分(307)被焊接到排放管(305)的端部，端部被分开，以便在那里容纳辅助接收部分(307)。此外，排放管(305)尽管基本上在曲轴箱下方通过，但不会干扰曲轴箱，因为辅助转换装置(306)的容积或横截面积较小。
此外，在一个实施方式中，辅助接收部分(307)以较小横截面积紧接第一弯曲(311)之后布置，用于容纳辅助转换装置(306)，可以紧邻第一弯曲(311)容纳该辅助转换装置(306)。此外，排放管(305)在向上的方向上经历第二弯曲(312)，其是一个升高，随后排放管(305)连接到向后倾斜延伸的消音器组件(181)。此外，即使辅助接收部分(307)布置在骑行者搁脚板(315)的前面，辅助转换装置(306)的较小容积由于在那里的放热反应而提供较少的散热，由此放置在骑行者脚踏板(315)上面的用户脚尽管靠近，但不会受热。其特征在于，本主题的设计灵活而不需要修改车辆(101)的主要布局。
图6描绘了根据图5的实施例的车辆(101)的仰视图。主要转换装置(308)布置在车辆(100)的消声器组件(181)中，因为消声器组件具有用于在其中容纳大尺寸/容积的主要转换装置(308)的相当大的容积。此外，消声器组件(180)基本上邻近车辆(100)的后轮(121)布置，并且消声器组件(180)向上倾斜地延伸，并且很好地与用户的腿隔离，或者避免与骑行者或后座接触从而导致任何烧伤等。
此外，在所描绘的实施例中，第一弯曲(312)是在向后方向上改变排放管(305)的取向的弯曲，在第一弯曲(312)之后，排放管(305)基本上在纵向方向(F-R)上延伸并且在车辆(101)的横向中心的横向偏移处，其中横向中心由围绕横向中心绘制的纵向轴线(F-R)表示。此外，排放管(305)能够容纳辅助转换装置(306)而不需要管(305)的任何附加加强件。进一步地，排放管(305)连同辅助接收部分(307)相对于骑行者脚蹬(315)基本向内布置。此外，辅助转换装置(306)在第二弯曲(312)之前，其中在第二弯曲(312)之后只有排气管(305)向下通过动力单元/燃烧发动机(141)的曲轴箱。
图7示出了根据本主题的第三实施例的又一机动车辆(102)的侧视图。燃烧发动机(142)被布置成使得活塞轴线(P-P’)相对于假想水平线以锐角倾斜。燃烧发动机(142)可摆动地连接到车辆(102)的框架构件(107)，其中燃烧发动机(142)布置在由框架构件(107)限定的跨步穿过部分的后方。燃烧发动机(142)包括气缸部分，该气缸部分由气缸体和气缸盖(未示出)限定。气缸体(202)(如图5所示)安装到燃烧发动机(142)的曲轴箱(404)，其中燃烧发动机(142)通过曲轴箱使用肘节连杆(420)连接到主体框架(107)。消声器组件(182)也紧固到燃烧发动机(142)的曲轴箱(404)，其中消声器组件(182)与燃烧发动机(142)一起摆动。
排气口(未示出)设置在气缸盖的侧壁上，该侧壁在所描绘的实施方式中基本上面朝下(Dw)。排放管(405)将气缸盖连接到消声器组件(182)，排气系统(400)通过排放管(405)功能性地连接到排气口。排放管(405)穿过由肘节连杆(420)限定的空间。肘节连杆(420)典型地具有两个臂，这两个臂基本上在车辆(100)的纵向方向上延伸。在所描绘的实施方式中，排放管(305)通过执行第一弯曲(311)朝向车辆(101)的一个横向侧(RH/LH)向后延伸。在一个实施方式中，能够在其中容纳次级转换器件(406)的辅助接收部分(407)紧邻第一弯曲(411)布置，第一弯曲(411)是落在区域B内的区域，如图1所示。进一步地，能够接收主要转换装置(408)的主要接收部分(409)布置在排气系统(400)的下游端部处。
如所描绘的，主要转换装置(308)由消声器组件(181)容纳，消声器组件(181)的容积较大并且基本上邻近车辆(101)的后轮(121)布置。来自燃烧发动机(141)的废气首先通过辅助转换装置(306)，随后通过主要转换装置(308)。与主要转换装置(408)相比，辅助转换装置(406)布置在排气口附近，为两个装置提供了增加的使用期限和提高的耐用性，因为面积/容积较小的辅助转换装置(406)布置在靠近排气口的位置，而面积较大的主要转换装置远离排气口(203)布置(如图3所示)。
此外，与布置在类似位置的主要转换装置相比，布置在排气口(203)附近的容积较小的辅助转换装置(406)提供了更小的背压，从而提高了动力系整体的性能。此外，本发明机动车辆(102)的排气系统(400)具有排放管(405)，排放管(405)尽管基本上邻近燃烧发动机(142)的曲轴箱(404)通过，但是不干扰曲轴箱(404)，因为辅助转换装置(406)的容积或横截面积较小。这使得能够保持燃烧发动机(142)的可用布局。此外，摆动式燃烧发动机(142)限定了由摆动运动限定的轨迹区域，辅助接收部分(407)的外周边部分远离车辆(102)的主体面板。
在一个实施方式中，辅助转换装置(406)的至少一部分布置在穿过燃烧发动机(142)的曲轴(未示出)的假想竖直线(C-C’)之前。因此，本主题的排气系统(400)被紧凑地容纳在车辆(102)的布局内。
从上述示例性实施例中，很明显，本主题的排气系统适用于所有类型的燃烧发动机，无论是稀燃、浓燃、短冲程还是长冲程的燃烧发动机。
图8描绘了根据本主题的第四实施例的用于燃烧发动机的示例性排气系统。在本实施例中，燃烧发动机(未示出)为后斜置式的，在其前部具有进气口，在其后部具有排气口，并且其中内燃机的活塞轴线相对于假想竖直线成锐角。排气系统(500)包括排放管(505)，该排放管(505)具有连接部分(525)，该连接部分(525)连接到燃烧发动机的排气口(203)(如图3所示)。排放管(505)从燃烧发动机向后延伸，然后朝向车辆的横向侧(RH/LH)之一延伸。辅助转换装置(506)布置在排放管(505)周围，其中辅助转换装置(506)由辅助接收部分(507)容纳。进一步地，在辅助转换装置(506)的下游布置有容积较大或转换效率较高的主要转换装置(508)，其中主要转换装置(508)可以容纳在排放管(505)内或容纳在消声器组件(183)内。此外，辅助转换装置(506)根据燃烧发动机的激活温度布置在第一弯曲(511)之后或第二弯曲(512)之后。
图9描绘了根据本主题的实施例的相对于时间的转换装置的碳氢化合物的转化的图形表示。尽管本主题提供主要转换装置(208、308、408、508)相对于辅助转换装置(206、306、406、506)提供整体更高的处理或更高的转换，但是辅助转换装置(206、306、406、506)可以如此配置以通过主要和辅助转换装置中的至少一个的材料组成的预定组合来处理与主要转换装置(208、308、408、508)相比更高的碳氢化合物。布置在排气系统(200、300、400、500)周围的辅助转换装置(206、306、406、506)具有增加的使用期限和提高的耐用性，因为辅助转换装置的容积布置在区域B内以提供快速激活同时远离过高的温度。此外，与主要转换装置相比，本主题允许在辅助转换装置(206、306、406、506)中使用更高浓度的铂或钯，从而提高其有效性并且克服燃烧室上背压升高的矛盾。根据本主题的一方面，排气系统配置有一组主要和辅助转换装置，使得辅助转换装置在主要转换装置之前并且基本上在主要转换装置的上游。曲线图的曲线D显示了与主要转换装置(208、308、408、508)的碳氢化合物(HC)转化效率相比的辅助转换装置(206、306、406、506)的HC转化效率。因此，具有高HC转化效率的辅助转换装置(206、306、406、506)的废气总转化效率仍低于主要处理装置的总转化效率。
其有利特征在于，即使在燃烧发动机较高的每分钟转数(RPM)下，废气的速度/流动在废气处理较少的辅助转换装置处也较高。然而，至少部分地设置在消声器组件中的主要转换装置以较低的速度接收废气，由此由于降低的流速，废气的处理在那里是有效的。
其特征在于，在内燃机的每分钟转数较高时，废气的速度/流动在辅助转换装置(206、306、406、506)处较高，在辅助转换装置(206、306、406、506)处，废气处理较少但由于辅助转换装置(206、306、406、506)中较高的HC处理内容物，因此即使在较高的流速下也会发生转化。辅助转换装置(206、306、406、506)处的总转换可能较少。随后，当废气到达主要转换装置(208、308、408、508)时，速度降低并且较大容积的废气连同降低的速度使得能够处理来自燃烧发动机(140、141、142)的废气中的剩余HC内容物和其它内容物(如NOx)。因此，本主题的排气系统(200、300、400、500)提供提高的转换装置的效率、增加的使用期限和提高的耐用性以及对废气的有效处理。此外，无需对车辆布局进行任何重大更改，即可保持动力单元的紧凑布局。
可以组合上述各种实施例以提供进一步的实施例。此外，实施例的方面不一定限于特定实施例。所描绘的附图用于图示目的，鉴于上述公开，在本主题的范围内，本主题的许多修改和变化是可能的。
附图标记列表
100/101/102车辆 110头管
105/106/107主体框架 115车把
120前轮 407/507辅助接收部分
121后轮
125前叉组件 208/308/
135燃料箱 408/508主要转换装置
140/141/142燃烧发动机
145座椅209/309/409主要接收部分
150前照灯单元
165后悬架 211/311/411第一弯曲
180/181/ 212/312第二弯曲
182/183消声器 213第三弯曲
200/300/ 214第四弯曲
400/500排气系统 420肘节连杆
201气缸盖 525连接部分
202气缸体 D直径
203排气口 F-R纵向方向
204/404曲轴箱 C-C’假想竖直线
205/305/
405/505排放管 L-L’长轴线
206/306/ P-P’活塞轴线
406/506辅助转换装置 RH/LH横向侧
207/307/ α锥角

Claims (15)

1.一种用于机动车辆(100、101、102、103)的燃烧发动机(140、141、142)，所述燃烧发动机(140、141、142)连接到所述机动车辆(100、101、102、103)的框架构件(105、10、107)，所述燃烧发动机(140、141、142)包括：
气缸盖(201)；和
至少一个排气系统(200、300、400、500)，所述至少一个排气系统(200、300、400、500)包括至少一个排放管(205、305、405、505)，所述排放管(205、305、405、505)的上游部分连接到所述气缸盖(201)的排气口(203)；
其特征在于，
所述排气系统(200、300、400、500)配置有主要接收部分(209、309、409)和辅助接收部分(207、307、407、507)，所述主要接收部分(209、309、409)和所述辅助接收部分(207、307、407、507)能够分别容纳至少一个主要转换装置(208、308、408、508)和至少一个辅助转换装置(206、306、406、506)，所述主要接收部分(209、309、409)布置在所述排放管(205、305、405、505)的下游端部，并且所述辅助接收部分(207、307、407、507)布置在所述主要接收部分(209、309、409)的上游。
2.根据权利要求1所述的用于机动车辆(100、101、102)的燃烧发动机(140、141、142)，其中所述至少一个主要转换装置(208、308、408、508)构成的基板容积基本上大于所述至少一个辅助转换装置(206、306、406、506)的基板容积。
3.根据权利要求1所述的用于机动车辆(100、101、102)的燃烧发动机(140、141、142)，其中所述辅助接收部分(207、307、407、507)布置在距所述气缸盖(201)的所述排气口(203)的排气口端部预定距离处，并且其中所述辅助接收部分(207、307、407、507)具有锥形形状，所述锥形形状相对于沿着排气流动方向的长轴线(L-L’)具有锐角锥角(α)。
4.根据权利要求3所述的用于机动车辆(100、101、102)的燃烧发动机(140、141、142)，其中所述相对于沿着所述排气流动方向的所述长轴线(L-L’)的所述锐角锥角(α)在25-55度的范围内。
5.根据权利要求1所述的用于机动车辆(100、101、102)的燃烧发动机(140、141、142)，其中所述辅助接收部分(207、307、407、507)至少部分肉眼可见，并且所述主要接收部分(209、309、409)至少部分由连接到所述排放管(205、305、405、505)的消声器组件(180、181、182、183)封闭，从而保持可以使所述主要转换装置最佳运行的热量。
6.根据权利要求1所述的用于机动车辆(100、101、102)的燃烧发动机(140、141、142)，其中所述辅助转换装置(206、306、406、506)布置有铂、钯等中的至少一者，其浓度高于布置在所述主要转换装置(208、308、408、508)中的浓度。
7.根据权利要求1所述的用于机动车辆(100)的燃烧发动机(140)，其中所述燃烧发动机(140)具有至少一条活塞轴线(P-P’)，所述活塞轴线(P-P’)相对于假想竖直线以锐角倾斜，并且所述燃烧发动机(140)固定地安装到所述主体框架(105)。
8.根据权利要求1所述的用于机动车辆(101、102)的燃烧发动机(141、142)，其中所述燃烧发动机(141、142)具有至少一个活塞轴线(P-P’)，所述活塞轴线(P-P’)向前倾斜，并且其中所述燃烧发动机(141、142)通过可摆动连接或固定连接中的至少一种连接连接到所述主体框架(106、107)。
9.根据权利要求1所述的用于机动车辆(100、101、102)的燃烧发动机(140、141、142)，其中所述辅助接收部分(207、307、407)布置在第一弯曲(211、311、411)附近，所述第一弯曲(211、311、411)紧固到所述燃烧发动机(140、141、142)的所述气缸盖(201)。
10.根据权利要求1所述的用于机动车辆(100、101、102)的燃烧发动机(140、141、142)，其中所述排放管(205、305、405、505)包括所述辅助接收部分(207、307、407、507)的至少一部分，所述辅助接收部分相对于穿过所述燃烧发动机(140、141、142)的曲轴的假想竖直分隔线(C-C’)布置在前部。
11.根据权利要求1所述的用于机动车辆(100、101、102)的燃烧发动机(140、141、142)，其中所述辅助转换装置(206、306、406、506)具有长轴线(L-L’)，所述长轴线(L-L’)相对于所述燃烧发动机(140、141、142)的位置轴线(P-P’)基本上以锐角布置。
12.根据权利要求1所述的用于机动车辆(100、101、102)的燃烧发动机(140、141、142)，其中所述排放管(205、305、405、505)为单管状式构造或双管状式构造中的至少一种构造，并且其中具有双管状式构造的所述排放管(205、305、405、505)设置有用于温度控制的至少一个穿孔。
13.根据权利要求1所述的用于机动车辆(100、101、102)的燃烧发动机(140、141、142)，其中所述辅助接收部分(207、307、407、507)能够紧邻所述排放管(205、305、405、505)的至少一个弯曲(211、311、411、212、312)布置。
14.根据权利要求1所述的用于机动车辆(100、101、102)的燃烧发动机(140、141、142)，其中所述辅助转换装置(206、306、406、506)的直径基本上在所述排放管(205、305、405、505)的直径(D)的1至1.8倍的范围内。
15.根据权利要求1所述的用于机动车辆(100、101、102)的燃烧发动机(140、141、142)，其中所述主要转换装置(208、308、408、508)的容积是所述辅助转换装置(206、306、406、506)的容积的1.2至5倍。
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