发动机的排气系统 |
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| 申请号 | CN201480055961.0 | 申请日 | 2014-08-07 | 公开(公告)号 | CN105637190A | 公开(公告)日 | 2016-06-01 |
| 申请人 | 川崎重工业株式会社; | 发明人 | 松本孝史; 大北宪一; | ||||
| 摘要 | 提供一种 发动机 的排气系统，能够不占用发动机周边的空间而消除中低速旋转区域的发动机转矩的不足。发动机(E)的排气系统(ES)具备：2根排气管(21)，将来自发动机(E)的废气(G)导出；消音器(23)，对废气(G)进行消音；导入管(29)，将废气(G)导入到消音器(23)；以及集合管(27)，将来自2根排气管(21)的废气(G)集合并向导入管(29)导入。集合管(27)在导入管(29)的内部具有单一的出口(64)，该出口(64)的通路面积(S1)设定成，比两排气管(21、21)的导出口(21a，21a)的通路面积的合计(S2)小，而且比出口(64)的 位置 处的导入管(29)的通路面积(S3)小。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种发动机的排气系统，具备： |
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| 说明书全文 | 发动机的排气系统[0001] 相关申请：本申请主张2013年10月21日提交的日本特愿2013-218504的优先权，通过参照将该申请整体作为本申请的一部分来引用。 技术领域[0002] 本发明涉及将多个排气管集合起来后连接到消音器的发动机的排气系统。 背景技术[0003] 例如，在自动二轮车的多缸发动机中，将多个排气管用集合管集合之后，将集合管连接到消音器，用消音器对排气进行消音，然后向外部排出(例如专利文献1)。在这样的发动机中，一般来讲，使从发动机的排气口到排气管集合处为止的长度一致，来调节排气干涉。 [0004] 现有技术文献 [0005] 专利文献 [0006] 专利文献1：特开2007-162653号公报 发明内容[0007] 发明所要解决的技术课题 [0008] 在这样的发动机中，使发动机加速时，在中低速旋转的情况下有时会产生发动机转矩不足。因此，在专利文献1中，在集合管与消音器之间设置球状的膨胀室，来消除低速区的加速时的转矩不足。然而，如果要设置这样的膨胀室，需要在发动机周边设置空间。 [0009] 本发明的目的在于，提供一种发动机的排气系统，能够不占用发动机周边的空间而消除中低速旋转区域的发动机转矩不足。 [0010] 解决课题所采用的技术手段 [0011] 为了实现上述目的，本发明的发动机的排气系统具备：2根排气管，将来自发动机的废气导出；消音器，对所述废气进行消音；导入管，将所述废气导入到所述消音器；以及集合管，将来自所述2根排气管的废气集合地导入所述导入管；所述集合管在所述导入管的内部具有单一的出口，该出口的通路面积设定成，比两排气管的导出口的面积的合计小，而且比所述出口的位置处的所述导入管的通路面积小。 [0012] 根据该构成，通过在集合管的出口处缩小通路面积来加大废气的流速，来抑制来自旋转相位不同的2个气缸的2根排气管的排气干涉，从而将废气交替地引出，能够提高排气效率。而且，在收紧了通路面积之后在导入管的内部急剧地加大通路面积而产生压降，由此，从排气管将排气引出的力变大，能够进一步提高排气效率。由此，不但能够消除中低速旋转区域的发动机转矩的不足，而且还能够提高峰值时的发动机输出。此外，由于不新追加部件，因此无需考虑设置空间，不会占用发动机周边的空间。 [0013] 本发明优选为，所述集合管构成为，从供所述2根排气管的所述导出口插入的大径部到插入至所述导入管的内部的小径部，通路面积逐渐变小，所述大径部与所述导入管连结。根据该构成，来自排气管的废气在集合管内从大径部至小径部顺畅地流动。此外，导入管和集合管通过大径部来连结，所以能够将导入管集合管牢固地连结。 [0014] 本发明优选为，所述排气管的形成导出口的下游端部，经由与其嵌合的适配管而与集合管连接。根据该构成，相对于具有不同外径的排气管，能够共用构成集合部的集合管及导入管，因此消音器也能够共用。特别是，由于能够共用消音器，因此能够减少成本的效果很大。 [0015] 本发明优选为，所述集合管的出口的通路面积相对于所述排气管的导出口的面积的合计为0.6～0.9倍，更优选为0.70～0.85倍。若低于0.6倍，则排气通路的节流过强而压力阻力增大。若超过0.9倍，则抑制排气干涉的效果降低，无法得到足够的排气效率。 [0016] 本发明优选为，所述集合管的出口的通路面积相对于所述出口的位置处的所述导入管的通路面积为0.2～0.5倍，更优选为0.3～0.4倍。若低于0.2倍，在如上述那样，由于集合管的出口的通路面积不可能太小，因此导致导入管的内径变大而导入管大型化。若超过0.5倍，则压降变小而无法得到足够的排气效率。 附图说明[0018] 通过参照附图来说明以下的优选实施方式，能够更好地理解本发明。但是，实施方式及附图仅仅用于图示及说明，不应当用来决定本发明的范围。本发明的范围由权利要求决定。在附图中，多个附图中的同一部件编号表示同一或相当部分。 [0019] 图1是表示具备本发明的第1实施方式的发动机的排气系统的二轮车的侧面图。 [0020] 图2是表示该排气系统的主视图。 [0021] 图3是表示该排气系统的侧面图。 [0022] 图4是表示该排气系统的消音器的截面图。 [0023] 图5是表示该排气系统中的导入管与集合管的连结部的截面图。 [0024] 图6是表示使用了该排气系统的发动机和以往的发动机中的、相对于发动机转速的输出/转矩的图表。 具体实施方式[0025] 以下，参照附图详细地说明本发明的优选的实施方式。在本说明书中，“左侧”和“右侧”是指从乘坐在车辆上的驾驶员来看的左右侧。 [0026] 图1是具备本发明的一个实施方式的发动机的排气系统的二轮车的侧面图。该图所示的二轮车为，由构成车体框架FR的前半部的主框架1的前端支承前叉2，在该前叉2的下端安装有前轮3，在前叉2的上端安装有车把4。在主框架1的后端下部设置有摇臂托架6，在该摇臂托架6上经由枢轴(未图示)而上下摆动自如地轴支承着摇臂7的前端。在该摇臂7的后端安装有后轮8。 [0027] 与所述主框架1的后部连结的座椅导轨9构成车体框架FR的后半部。在主框架1的下部安装有发动机E，在该发动机E的前方配置有散热器10。该二轮车构成为，由所述发动机E经由链11驱动后轮8，并且利用所述车把4来操纵方向。 [0029] 发动机E为2缸4冲程发动机，在气缸盖19的前面的排气口20连接有2根排气管21。该2根排气管21在发动机E的下方的集合部22集合，连接到配置在发动机E的后面与后轮8之间的消音器23。 [0030] 集合部22构成为，将2个排气管21的各下游端部21a经由集合管27连接到一个导入管29。导入管29的后端通过焊接而连结到设置于消音器23的内部的入口管26(图4)。也就是说，导入管29经由入口管26被固定到消音器壳体30。在该导入管29，安装有检测导入至该导入管29的废气G中的氧含量的排气成分检测传感器31。 [0031] 在本实施方式中，排气管21经由嵌合于其下游端部21a的适配管28而连接于集合管27。适配管28用于在排气管21的下游端部21a的外径与集合管27的入口(上游端)的内径不同的情况下将两者连接，通过设置这样的适配管28，对于各种外径的排气管、即对于各种排气量的发动机，能够使用共用的集合部。在本实施方式中，通过适配管28使排气管21扩径。排气管21和适配管28、以及适配管28和集合管27通过焊接而固定。由该排气管21、集合部22及消音器23构成本发明的排气系统ES。 [0032] 图2是表示发动机E的排气系统ES的主视图，图3是其侧面图。如图2所示，排气管21在从排气口20(图1)朝向下方、在左右方向(车宽度方向)上较大地弯曲并延伸之后，连接到集合部22的集合管27的前面。2根排气管21、21在中间部被连通管25相互连通。排气管21以及适配管28由不锈钢制的管构成，集合管27以及导入管29是对将自身在径向上二分割的不锈钢制的管半体相互焊接结合而成的。 [0033] 如图3所示，在消音器壳体30的上部，通过焊接而固定有安装夹具30a，经由该安装夹具30a，利用螺栓(未图示)将消音器壳体30固定到主框架1(图1)的下端。 [0034] 图4是所述消音器23的平面截面图。消音器壳体30具备前后两端开口的筒部32、以及将该筒部32的前后两端的开口封闭的前侧端板33及后侧端板34，该筒部32与前后两侧的端板33、34通过焊接而一体化。 [0035] 所述消音器壳体30的内部被固定在内筒35的内周面上的2张隔壁板40、41划分而形成了3个第1～第3膨胀室43、44、45。这些第1～第3膨胀室43、44、45经由第1及第2连通管54、56而依次连接，最上游的第1膨胀室43配置在消音器壳体30的最后部，其下游侧的第2膨胀室44配置在消音器壳体30的最前部，在这些两膨胀室43、44之间配置第3膨胀室45。进而，将第3膨胀室45和外部连通的出口管58在从隔壁板41及后侧端板34贯穿的状态下，由隔壁板41及后侧端板34支承。 [0036] 此外，在消音器壳体30的内部，向消音器壳体30内导入废气G的所述入口管26由前侧端板33及2张隔壁板40、41以分别贯穿各板的状态支承。该入口管26的上游端连接到所述导入管28的后端。入口管26贯穿前侧端板33的左侧部。在前侧端板33的右侧部形成有由贯穿孔构成的开口33a，在该开口33a连接着杯状的扩展壳体42。通过该扩展壳体42，形成第2膨胀室44的扩展部44a。 [0037] 在入口管26的内部，安装有上游侧的第1催化剂转换器51和下游侧的第2催化剂转换器52。在入口管26的下游端部，形成有多个冲孔26a。 [0038] 图5是表示导入管29与集合管27的连结部的截面图。集合管27具有大径部60和小径部62，该大径部60中经由适配管28插入2根排气管21的形成导出口58的下游端部21a，该小径部62插入至导入管29的内部，集合管27构成为，从大径部60至小径部62，通路面积逐渐变小。在该大径部60，集合管27通过焊接而固定到导入管29的上游端部29a。 [0039] 集合管27在导入管29的内部具有一个出口64，图3所示的出口64的通路面积S1设定成，比两排气管21、21的导出口58、58的通路面积的合计S2小(S2＞S1)，而且比出口64的位置P处的导入管29的通路面积S3小(S3＞S1)。 [0040] 集合管27的出口64的通路面积S1比排气管21的导出口21a的通路面积的合计S2小，因此废气G的排气通路在集合管27内缩小。在此，优选为S1＝(0.6～0.9)S2，更优选为S1＝(0.70～0.85)S2。此外，通路面积S1比出口64的位置P处的导入管29的通路面积S3充分小，从出口64出来的废气G膨胀而压降。在此，优选为S1＝(0.2～0.5)S3，更优选为S1＝(0.3～0.4)S3。 [0041] 若通路面积S1小于通路面积S2的0.6倍，则排气通路的过度缩小而压力阻力增大。若超过0.9倍，则排气干涉的抑制效果降低，无法得到足够的排气效率。此外，若通路面积S1小于通路面积S3的0.2倍，由于集合管27的出口64的通路面积S1不可能那么小，所以导致导入管29的内径变大而导入管29大型化。若超过0.5倍，则压降变小而无法得到足够的排气效率。 [0042] 图1的发动机启动后，图3的废气G被从排气管21导出，在集合部22合流。在图5的集合部22，被引导至集合管27的废气G在适配管28中稍许膨胀后流入集合管27，在集合管27的小径部62被收紧一下，随后被向导入管29的内部导出并膨胀。 [0043] 被引导至导入管29的废气G被导入图4的消音器23的输入管26，从输入管26经过第1及第2催化剂转换器51、52之后，被引导至第1膨胀室43，在该第1膨胀室43内膨胀。 [0044] 进而，废气G从第1膨胀室43向第1系列通管54、第2膨胀室44、第2连通管56、第2膨胀室44以及第3膨胀室45流动，由此反复进行收缩和膨胀而消耗能量，噪声被充分地减少。被引导至第3膨胀室45内的废气G经由出口管58被排出至消音器23的外部。 [0045] 在上述构成中，通过在图3的集合管27的出口64处缩小通路面积S1来加大废气G的流速，能够抑制来自2根排气管21的排气干涉。由此，能够交替地引出废气G而提高排气效率。而且，通过在缩小了通路面积S1之后在导入管29的内部急剧地加大通路面积S3而产生压降，由此使得从排气管21将排气引出的力变大，能够更高效地提高排气效率。此外，由于不新追加部件，因此无需考虑设置空间，不会占用发动机周边的空间。 [0046] 图6是通过模拟来求出使用了本实施方式的排气系统ES的发动机和以往的发动机中的、相对于发动机转速的输出/转矩的值的图。从该图可以明显看出，在以往的发动机中，在低速旋转时和中速旋转时，输出及转矩降低，在图中出现谷部。与此相对，在使用了本实施方式的排气系统ES的发动机中，不但消除了这些谷部，而且提高了峰值时的输出。 [0047] 如图5所示，集合管27构成为，从大径部60至62小径部，通路面积逐渐变小，大径部60与导入管29连结。由此，来自排气管21的废气G在集合管27内从大径部60至小径部62顺畅地流动。此外，通过将导入管29和集合管27用大径部60进行连结，能够将导入管29和集合管 27牢固地连结。 [0048] 此外，排气管21的下游端部21a经由适配管28连接到集合管27，因此，对于具有不同外径的排气管，能够共用构成集合部22的集合管27以及导入管29，所以消音器23也能够共用。特别是，由于能够共用消音器23，所以能够减少成本的效果很大。 [0049] 本发明不限于以上的实施方式，能够在不脱离本发明的要旨的范围内进行各种追加、变更或者删除。例如，本发明行适用于4缸的发动机，该情况下，在4根排气管集合为2根的上游侧的集合部的下游侧，设置将集合成了2根的管进一步集合成1根的下游侧的集合部，在该下游侧的集合部中适用本发明。此外，在上述实施方式中，对搭载于二轮车的发动机进行了说明，但是也能够适用于二轮车以外的车辆、船舶等的发动机，而且，还能够适用于地面设置的发动机。因此，这样的方式也包含在本发明的范围内。 [0050] 符号说明 [0051] 21 排气管 [0052] 21a 导出口(排气管的下游端部) [0053] 23 消音器 [0054] 27 集合管 [0055] 28 适配管 [0056] 29 导入管 [0057] 58 导出口 [0058] 60 集合管的大径部 [0059] 62 集合管的小径部 [0060] 64 集合管的出口 [0061] E 发动机 [0062] ES 排气系统 [0063] G 废气 [0064] S1 集合管的导出口的面积 [0065] S2 排气管的出口的通路面积 [0066] S3 出口的位置处的导入管的通路面积 |
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