技术领域
[0001]本
发明涉及一种引导从
气缸排出的排气的
排气歧管。
背景技术
[0002]作为此类
排气歧管，公知有一种排气歧管的装配结构，其包括多 个支管，以及集合部，支管的下游侧端部会聚且容纳在集合部中(例如，参 见公开号为2005-256785的日本
专利申请(JP-A-2005-256785))。在排气歧管 的所述集合部的结构中，具有缩小的直径的缩径部形成在集合部中，并且
氧 传感器布置在缩径部中的最小内径部中。因此，从所有的支管流入集合部中 的排气能够聚集在缩径部中以便碰撞氧传感器。因此，能够非常精确地测量 到氧浓度。
[0003]在排气歧管的集合部的上述结构中，从支管排出的排气沿集合部 的壁面被引导以便流入缩径部中。因此，虽然流入缩径部中的排气能够聚集 在缩径部中并且能够碰撞氧传感器，但是排气通过缩径部而未被充分地扩散。 因此，氧传感器可以在单位时间内接收到从邻近的支管排出的相对大量的排 气。
发明内容
[0004]本发明提供一种能够提高检测氧浓度的传感器的检测
精度的排气 歧管。
[0005]本发明的一个方案涉及一种排气歧管。所述排气歧管包括：多个 支管，其引导从气缸排出的排气；以及联结管，其使所述多个支管的在排气 的流向上的下游侧端部会聚，并且其具有拉伸部，所述拉伸部通过拉伸形成 为在拉伸部的径向上收缩。在所述排气歧管中，联结管设置有检测排气中的 氧浓度的传感器，并且所述传感器设置在最深拉伸内径的在排气的流向上的 下游侧，并且最深拉伸内径是拉伸部的最小内径。
[0006]在所述方案的排气歧管中，拉伸部可以形成为在联结管的整个圆 周上径向地收缩。
[0007]在所述方案的排气歧管中，拉伸部可以形成为使得联结管的在周 向上的至少一部分在拉伸部的径向上收缩，并且使得传感器可以设置在联结 管的关于联结管的轴线与拉伸部相对的一部分处。
[0008]在所述方案的排气歧管中，联结管可以包括：拉伸部，其具有最 深拉伸内径；导入部，其设置在拉伸部的在排气的流向上的上游侧并且将从 支管排出的排气导入拉伸部；以及导出部，其设置在拉伸部的在排气的流向 上的下游侧并且将排气朝着
净化催化装置导出。
[0009]在所述方案的排气歧管中，拉伸部可以形成为使得拉伸部的内周 面在拉伸部的沿联结管的轴向截取的截面上径向地向内弯曲且突出。
[0010]在所述方案的排气歧管中，导入部可以形成为使得导入部的内周 面在导入部的沿联结管的轴向截取的截面上径向地向内弯曲且突出。此外， 在所述方案的排气歧管中，导入部可以包括：导入直部，其从导入部的在排 气的流向上的上游侧端起形成至预定长度；导入曲部，其直径从导入直部连 续地缩小；以及导入漏斗部，其从导入曲部起连续地形成至预定长度。
[0011]在所述方案的排气歧管中，导出部可以形成为使得导出部的内周 面在导出部的沿联结管的轴向截取的截面上径向地向内弯曲且突出。此外， 在所述方案的排气歧管中，导出部可以包括：导出漏斗部，其从导出部的在 排气的流向上的上游侧端部起形成至预定长度；导出曲部，其直径从导出漏 斗部连续地扩大；以及导出直部，其从导出曲部起连续地形成至预定长度。
[0012]在所述方案的排气歧管中，直径比K＝D2/D1可以为0.7＜K＜1， 其中，D1是联结管的在流向上的上游侧端部的内径，而D2是最深拉伸内径。
[0013]在所述方案的排气歧管中，传感器可以布置为直接放置于在支管 之间形成的隔壁的下方，支管在支管的在排气的流向上的下游侧端部处集合。 此外，在所述方案的排气歧管中，传感器可以布置为与隔壁平行延伸。
[0014]在所述方案的排气歧管中，传感器可以靠近最深拉伸内径设置。
[0015]在上述排气歧管中，拉伸部在连接到支管的在排气的流向上的下 游侧端上的联结管中形成，并且传感器布置在拉伸部的最深拉伸内径的下游 侧。由于所述构造，从支管中的每一个排出的排气沿着联结管的内壁面被引 导，并通过联结管的具有最深拉伸内径的部分，且流至最深拉伸内径的下游 侧。这时，随着排气通过具有最深拉伸内径的部分，排气改变其流向。具体 地，从远离传感器的支管排出的排气开始流向传感器。由此，本发明的排气 歧管能够提高传感器的检测精度。
附图说明
[0016]结合附图，将在本发明的示范性实施方式的下列详细描述中对本 发明的特征、优点，以及技术和工业意义进行描述，其中，相同的附图标记 表示相同的元件，并且其中：图1为根据本发明的一个实施方式的排气歧管的外部立体图；
图2为根据本发明的实施方式的排气歧管在轴向上的截面图；
图3为根据本发明的实施方式的排气歧管在径向上的截面图；
图4为在
空燃比传感器直接布置在支管的下方的情况下排气歧管在轴向 上的截面图；
图5为表示空燃比传感器在图4所示的安装
位置处的检测性能的图表；
图6为表示空燃比传感器在图2所示的安装位置处的检测性能的图表；
图7为示出了三元催化剂的上游侧端面上的17个测量点的位置的示意 图；
图8为表示在联结管为直管的情况下三元催化剂在测量点中的每一个处 的
温度变化的图表；
图9为表示在使用根据本发明的实施方式的联结管的情况下三元催化剂 在测量点中的每一个处的温度变化的图表；以及
图10为根据本发明的一个改进例的排气歧管的外部立体图。
具体实施方式
[0017]以下将结合附图对根据本发明的一个实施方式的排气歧管进行描 述。顺带地，下列实施方式不限制本发明。例如，下列实施方式的组成部分 包括能够被本领域技术人员替换的部分，或者与组成部分大体相同的部分。
[0018]将结合图1至图3来描述排气歧管1。排气歧管1将从
发动机(未 示出)的气缸排出的排气引导至净化排气的净化催化装置3。发动机由例如 直列式四缸发动机构成，并且通过其排气口排出每个气缸中产生的排气。净 化催化装置3中包含三元催化剂4。
[0019]排气歧管1包括：连接到发动机上的前凸缘10、连接到前凸缘10 上的多个支管11a、11b、11c、11d，以及连接到支管11a、11b、11c、11d上 的联结管12。在所述实施方式中，设置的支管的数量为四个。此外，在联结 管12中，空燃比传感器15被设置作为检测排气中的氧浓度的传感器。尽管 所述实施方式使用了空燃比传感器15，但是也可以用氧传感器来替代。
[0020]四个支管11a、11b、11c、11d中的每一个在其位于在排气的流向 的上游的上游侧端部处经由前凸缘10连接到发动机的气缸中的一个的排气 口上。此外，四个支管11a、11b、11c、11d在它们的位于在排气流向的下游 的下游侧端部处会聚在一起。具体地，考虑到支管11a、11b、11c、11d的在 其轴向上的下游侧端部，如图2所示，每个支管的下游侧端部具有大体扇形， 并且扇形部分的L形部分彼此相邻使得多个支管11a、11b、11c、11d的下游 侧端部的横截面为圆形。另外，隔壁20设置在支管11a、11b、11c、11d之 间，并且空燃比传感器15直接布置在隔壁20的下方。
[0021]联结管12的上游侧端部连接到支管11a、11b、11c、11d的下游侧 端部上，而联结管12的下游侧端部连接到净化催化装置3的上游侧端部上。 联结管12形成为具有圆筒形，并且由在轴向上的中心处通过拉伸形成的拉伸 部25、在拉伸部25的上游侧上形成的排气导入部26、在拉伸部25的下游侧 上形成的排气导出部27整体地形成。
[0022]拉伸部25通过拉伸形成为在联结管12的整个圆周上在径向上收 缩。此外，如图3所示，拉伸部25形成为使得拉伸部的内周面在拉伸部的沿 联结管的轴向截取的截面上径向地向内突出，并且拉伸部25由具有
顶点的曲 面形成，所述顶点给出了最深拉伸内径D2，最深拉伸内径D2是联结管12 的最小内径。换句话说，拉伸部25形成为使得联结管12的内径从具有最深 拉伸内径D2并且能够被视为棱线的部分起朝着排气流向上的上游侧和下游 侧逐渐扩大。因此，被拉伸部25会聚的排气不会保持在会聚状态下，而是能 够在拉伸部25的下游侧处确定地被混合和扩散。也就是说，从联结管12排 出的排气在最深拉伸内径D2的下游侧处混合和扩散，然后流入净化催化装 置3中。因此，排气歧管1能够使得排气均匀地撞击三元催化剂4，以便能 够实现净化催化装置3的长的使用寿命。
[0023]与此相比，如果拉伸部25为直管，则排气可能随着其通过拉伸部 25而会聚，并且会聚的排气可能未能充分地扩散。在这种情况下，保持在会 聚状态下的排气流入布置在下游侧的净化催化装置3的三元催化剂4中。因 此，排气撞击三元催化剂4的中心部，使得三元催化剂4的中心部的老化可 能变得比周边部分的老化更快，并且三元催化剂4不能被充分地利用，因此 净化催化装置3的使用寿命可能变短。
[0024]排气导入部26的上游侧端部安装到集合的支管11a、11b、11c、 11d的下游侧端部的外侧上，并且排气导入部26的下游侧端部与拉伸部25 的上游侧端部是连续的。也就是说，排气导入部26的内径从上游侧端部起朝 着下游侧端部逐渐变小。因此，排气导入部26由径向地向外凸出的曲面形成。 具体地，排气导入部26具有：导入直部30，其从上游侧端起形成至预定长 度；导入曲部31，其直径从导入直部30连续地逐渐缩小；以及导入漏斗部 32，其从导入曲部31起连续地形成至预定长度。由此，排气导入部26能够 在不使从支管11a、11b、11c、11d排出的排气停留的情况下将所述排气适当 地导向拉伸部25。由此，能够减轻压
力损失对气缸的影响。
[0025]排气导出部27的上游侧端部与拉伸部25的下游侧端部是连续的， 并且排气导出部27的下游侧端部安装到净化催化装置3的上游侧端部的外侧 上。也就是说，排气导出部27的内径从上游侧端部起朝着下游侧端部逐渐变 大。因此，排气导出部27由径向地向外凸出的曲面形成。具体地，排气导出 部27具有：导出漏斗部35，其从排气导出部27的上游侧端起形成至预定长 度；导出曲部36，其直径从导出漏斗部35连续地逐渐扩大；以及导出直部 37，其从导出曲部36起连续地形成至预定长度。因此，与排气导入部26相 类似，排气导出部27能够在不使从拉伸部25排出的排气停留的情况下将所 述排气适当地导向净化催化装置3的三元催化剂，以便能够减轻压力损失对 每个气缸的影响。
[0026]执行上述
拉伸成形使得联结管12的上游侧端部的内径D1与联结 管12的最深拉伸内径D2之间的比值K(K＝D2/D1)为0.7＜K＜1。因此， 在拉伸部25中，在不使排气停留的情况下将排气引导至排气导出部27，以 便能够减轻压力损失对气缸的影响。
[0027]如上所述，联结管12设置有空燃比传感器15，并且空燃比传感器 15布置为放置于联结管12的具有最深拉伸内径D2的部分的下游侧。空燃比 传感器15布置在具有最深拉伸内径D2的部分的附近。具体地，在联结管12 的轴向上，空燃比传感器15与具有最深拉伸内径D2的部分之间的距离比空 燃比传感器15与联结管12的下游侧端之间的距离短。此外，空燃比传感器 15直接放置于设置在支管11b与支管11d之间的隔壁20的下方，并且布置 为与隔壁20平行。因此，空燃比传感器15布置在靠近支管11b、11d并且远 离支管11a、11c的位置处。在所述实施方式中，空燃比传感器15布置为与 隔壁20平行延伸。
[0028]因此，排气在从发动机的气缸排出之后经由前凸缘10流入支管 11a、11b、11c、11d中。在流入支管11a、11b、11c、11d之后，排气通过支 管11a、11b、11c、11d，然后流入联结管12中。
[0029]已经流入联结管12中的来自气缸的排气通过联结管12的排气导 入部26，然后流入联结管12的拉伸部25中。这时，排气的一部分碰撞拉伸 部25的内周面，并且改变其流向。具体地，随着从远离空燃比传感器15的 支管11a、11c排出的排气通过拉伸部25，排气的一部分形成径向地向内移 动的气流，而其另一部分形成在轴向上向下移动的气流。这时，上述径向地 向内移动的排气碰撞空燃比传感器15。
[0030]另一方面，随着从靠近空燃比传感器15的支管11b、11d排出的 排气通过拉伸部25，排气的一部分形成径向地向内移动的气流，而其另一部 分形成在轴向上向下移动的气流。这时，上述在轴向上向下移动的排气碰撞 空燃比传感器15。因此，由于来自气缸中的每一个的排气的通过拉伸部25 的一部分碰撞空燃比传感器15，因此能够适当地检测到每个气缸的空燃比。
[0031]结果，来自每个气缸的通过拉伸部25的排气在不同的方向上流动， 使得来自气缸的排气在排气导出部27中被混合，并且扩散为便于在排气导出 部27的下游侧端部处形成均匀的排气流。由此，流出排气导出部27的排气 能够均匀地碰撞三元催化剂4的上游侧端面4a。因此，联结管12不会使排 气偏向地(one-sidedly)或非均匀地碰撞三元催化剂4，而是能够使排气均匀 地碰撞三元催化剂4。因此，能够有效地使用净化催化装置3的三元催化剂4， 并且因此能够延长净化催化装置3的使用寿命。
[0032]结合图2、图4、图5和图6，将对在空燃比传感器15布置为直接 放置在排气歧管1中的支管11d的下方的情况下的空燃比传感器15的检测性 能与所述实施方式中布置为直接放置于在支管11b和支管11d之间形成的隔 壁20的下方的空燃比传感器15的检测性能之间进行对比。
[0033]如图4所示放置的空燃比传感器15的检测性能在图5所示的图表 中表示，而图2所示的所述实施方式的空燃比传感器15的检测性能在图6 所示的图表中表示。图5和图6所示的图表，横轴是时间轴，而纵轴表示燃 料喷射量的校正量，即表示
燃料校正量。图5和图6的图表示出了在每个周 期期间每个气缸的燃料校正量，并且在图表中，在较低位置处的值指示大的 燃料校正量，而在较高位置处的值指示小的燃料校正量。在测量空燃比传感 器15的检测性能的方法中，喷射到四个气缸中的每一个中的燃料量增加 10％。随后，在增加的燃料量燃烧之后，通过支管11a、11b、11c、11d从气 缸排出的排气的空燃比被空燃比传感器15检测到。接下来，基于空燃比传感 器15检测到的结果，执行空燃比反馈控制以便实现预定空燃比。这时，通过 判定空燃比反馈控制引起的燃料校正量是否大来检测是否来自每个气缸的大 量的排气碰撞空燃比传感器15。碰撞空燃比传感器15的排气量越大，则燃 料校正量越大。
[0034]从图5所示的图表来看，能够理解的是，当空燃比传感器15检测 到从直接放置在空燃比传感器15的上方的支管11d排出的排气的空燃比时， 由空燃比反馈控制引起的燃料校正量变为最大。具体地，从最靠近空燃比传 感器15的支管11d排出的排气以最大的量碰撞空燃比传感器15。此外，从 第二靠近空燃比传感器15的支管11b排出的排气以第二大的量碰撞空燃比传 感器15。然后，从远离空燃比传感器15的支管11a或支管11c排出的排气 以最小的量碰撞空燃比传感器15。来自支管11a的碰撞空燃比传感器15的 排气量与来自支管11c的碰撞空燃比传感器15的排气量大体相同。
[0035]从上述描述来看，能够理解的是，在空燃比传感器15布置为直接 放置在支管11a、11b、11c、11d中的特定一个的下方的情况下，从靠近空燃 比传感器15的支管11d排出的排气以大的量碰撞空燃比传感器15。
[0036]从图6所示的图表来看，在从支管11a、11b、11c、11d排出的排 气的空燃比被空燃比传感器15检测到的情况下，关于单个气缸的由空燃比反 馈控制引起的燃料校正量大体相同。也就是说，从支管11a、11b、11c、11d 排出的排气量与碰撞空燃比传感器15的排气量基本相同。
[0037]从上述描述来看，能够理解的是，在空燃比传感器15布置为直接 放置在支管11b与支管11d之间的隔壁20的下方的情况下，从支管11a、11b、 11c、11d排出的排气量与碰撞空燃比传感器15的排气量基本相等。
[0038]结合图7至图9，将对在排气歧管1的联结管12未设置有拉伸部 25的情况下即在联结管12为直管的情况下排气如何碰撞三元催化剂4的测 量结果(参见图8)与在如所述实施方式中联结管12设置有拉伸部25的情 况下排气如何碰撞三元催化剂4的测量结果(参见图9)之间进行对比。如 图7所示，在三元催化剂4的上游侧端面4a上的全部17个测量点处测量温 度。顺带地，17个测量点P从三元催化剂4的上游侧端面4a的中心起放射 状地布置。
[0039]在示出了联结管为直管的排气歧管的测量结果的图8的图表与示 出了所述实施方式的排气歧管1的测量结果的图9的图表中，横轴是时间轴， 左侧纵轴表示催化剂温度，而右侧纵轴表示车速。关于所述测量方法，在发 动机从发动机的冷态启动之后当车辆从停止状态完全
加速到100km/h时，测 量到三元催化剂4的温度上升。
[0040]通过比较图8所示的测量结果与图9所示的所述实施方式的排气 歧管的测量结果，能够理解的是，所述实施方式的排气歧管1的三元催化剂 4的温度上升的变化比测量结果如图8所示的排气歧管小。具体地，由于在 所述实施方式的排气歧管1连接到其上的净化催化装置3的三元催化剂4的 整个上游侧端面4a上三元催化剂4的上游侧端面4a的温度均匀地上升，因 此能够理解的是，排气碰撞三元催化剂4的上游侧端面4a。
[0041]如上所述，能够通过在联结管12中形成拉伸部25并且将空燃比 传感器15布置在拉伸部25的最深拉伸内径D2的下游侧来提高空燃比传感 器15检测空燃比的精度。此外，能够使从联结管12排出的排气均匀地碰撞 净化催化装置3的三元催化剂的上游侧端部。由于直径比K为0.7＜K＜1， 因此不必过多地缩小拉伸部25的直径，这样能够在不使排气停留在拉伸部 25中的情况下将排气适当地引导至排气导出部27。
[0042]此外，由于拉伸部25的内周面为径向地向内凸起的曲面，因此拉 伸部25中会聚的排气不会被保持在会聚状态下，而是能够在拉伸部25的下 游侧处被扩散。
[0043]而且，由于排气导入部26的内周面形成为径向地向外凸出的曲面， 因此能够在不使从支管11a、11b、11c、11d排出的排气停留的情况下在使所 述排气会聚的同时将其适当地导向拉伸部25。由此，能够减轻压力损失对气 缸的影响。
[0044]此外，由于排气导出部27的内周面形成为径向地向外凸出的曲面， 因此能够在从拉伸部25排出的排气不发生停留的情况下将所述排气适当地 引导至三元催化剂4。由此，能够减轻压力损失对气缸的影响。
[0045]尽管在所述实施方式中，拉伸部25通过拉伸形成为在联结管12 的整个圆周上在径向上收缩，但是这不是限制性的。如在图10所示的改进例 中，拉伸部25可以形成为使得联结管12的至少一部分在径向上收缩。在这 种情况下，空燃比传感器15在其在轴向上的视图中设置在联结管12的关于 联结管12的轴线与拉伸部25相对的一部分处是优选的。具体地，空燃比传 感器15直接布置于在支管11b与支管11d之间的隔壁20的下方，而拉伸部 25在联结管12的直接放置于在支管11a与支管11c之间的隔壁20的下方的 部分中形成。
[0046]由此，当来自气缸的排气流入联结管12中时，排气通过联结管12 的排气导入部26，然后流入联结管12的拉伸部25中。这时，排气的一部分 碰撞拉伸部25的内周面，并且改变其流向。具体地，随着从远离空燃比传感 器15放置的支管11a、11c排出的排气通过拉伸部25，排气的一部分形成径 向地向内移动的排气流，并且径向地向内移动的排气碰撞空燃比传感器15。
[0047]所述构造还能够通过拉伸部25而将排气引导至空燃比传感器15， 因此能够提高空燃比传感器15检测空燃比的精度。
[0048]如上所述，本发明在引导从发动机排出的排气的排气歧管中是有 用的，并且尤其适于排气歧管设置有诸如空燃比传感器等等的检测氧浓度的 传感器的情况。
