CN102953788B - 内燃机的排气管结构 - Google Patents

Abstract

提供了一种内燃机的排气管结构，其包括引擎，在该引擎中基本水平设置的汽缸被突出地设置在车身框架上；排气管，燃烧气通过该排气管被从引擎中的汽缸盖的燃烧室中排出；和催化剂，该催化剂被设置在排气管中间。保持催化剂的端部的催化剂保持部件被形成为被经过排气管的中心轴的平面划分。

Description

内燃机的排气管结构

相关申请的相互引用

本发明针对2011年8月9日提交的日本专利申请No.2011-174331提出优先权要求，在先申请的全部内容通过引用而结合在本文中。

技术领域

本发明涉及一种车辆例如摩托车中的引擎的排气管结构。

背景技术

例如摩托车的车辆设置有排放控制装置，从引擎排出的废气在该排放控制装置被净化从而被以无害状态排入大气中。对于使用催化剂（catalyst）作为上述排放控制装置，在专利文件1中描述的催化剂中，例如，催化单元被设置在排气管中间，该排气管的一端被连接到引擎，另一端被连接到消音器（muffler）。

诸如在上述实例中，在催化剂被设置在排气管1中的情况中，如图8A和8B所示，例如，在排气管1的排气上游侧的催化单元2经由作为连接构件的锥形管3被连接到排气管1，在排气管1的排气下游侧的催化单元2经由作为连接构件的锥形管4被连接到排气管1。另外，在催化单元2中，催化剂6被安装在壳体5中。

[专利文件1]日本平开专利公报No.2010-083301。

但是，根据排气管1和催化单元2之间的直径差异，锥形管3和锥形管4都需要保证一定的长度。因此，包括催化单元2的整个直线部分的长度l变长，排气管1的安装上存在明显的限制。因此，存在的问题是，包含催化单元2的排气管1的布局自由度受到限制。

发明内容

考虑到这种情形，本发明的目的在于提供一种内燃机的排气管结构，该排气管结构能够有效地提高排气管的布局自由度等等。

本发明的内燃机的排气管结构包括：引擎，在该引擎中实质上水平设置的汽缸被突出地设置在车身框架上；排气管，燃烧气通过该排气管被从引擎的汽缸盖的燃烧室中排出；和催化剂，该催化剂被设置在排气管的中部，排气管结构包括：保持催化剂的端部的催化剂保持部件，该催化剂保持部件被形成为由经过排气管的中心轴线的平面分割。

进一步，在本发明的内燃机的排气管结构中，催化剂保持部件将催化剂保持在排气上游侧。

进一步，在本发明的内燃机的排气管结构中，催化剂保持部件被形成为从催化剂的紧密上游侧弯曲。

进一步，在本发明的内燃机的排气管结构中，催化剂保持部件形成的方式为其的横截面面积向着催化剂逐渐增大。

进一步，在本发明的内燃机的排气管结构中，催化剂保持部件被设置在引擎的下方。

附图说明

图1是说明根据本发明的摩托车的总体结构的侧视图；

图2是说明根据本发明的动力单元被安装在车辆上的状态的侧视图；

图3是说明根据本发明的动力单元被安装在车辆上的状态的仰视图；

图4是根据本发明的动力单元的前视图；

图5是根据本发明的动力装置的仰视图；

图6是根据本发明的排气管结构的基本部件的立体图；

图7A和图7B分别说明根据本发明的排气管结构的基本部件，其中图7A是沿着纵向的截面图，图7B是沿着图7A中的线Ⅰ-Ⅰ的截面图；和

图8A和图8B分别说明现有的排气管结构的基本部件，其中图8A是立体图，图8B是沿着图8A中的线Ⅱ-Ⅱ的截面图。

具体实施方式

在下文中，将根据附图，说明根据本发明的内燃机的排气管结构的最佳实施例。

图1是根据本发明的摩托车的侧视图。首先，摩托车的总体结构将参考图1进行说明。另外，在以下说明中使用的包括图1的附图中，根据需要，车辆的前面由箭头Fr表示，车辆的后面由Rr表示，进一步车辆的横向右侧由R表示，车辆的横向左侧由箭头L表示。

车辆100具有由钢或铝合金制成的多个车身框架组成的车身构架，并且通过将各种部件安装到车身框架而构成。另外，车身框架的结构实例在图2和3中被相应地表示。作为一个车身框架的下管101的前端被连接到转向头管（steeringheadpipe）（未显示），并且从转向头管基本向下延伸，一对左右底框架102被连结到下管101的下端部附近。这对底框架102基本向后延伸。沿左右方向延伸的桥接管103被连结到下管101的后端部，一对左右后框架104被连结到上述桥接管103的左右两端，成为一个车身框架，每个后框架104基本朝向后上方倾斜地延伸。

上述转向头管可旋转地支撑前叉105，前叉105具有固定到转向头管上端的车把106，并且具有被可旋转地支撑到转向头管的下端侧的前轮107。

进一步，包括引擎11的摆动型动力单元10被支撑在桥接管103的后侧，从而被夹在一对后框架104之间。上述动力单元10通过组装引擎11的汽缸组件12，曲柄箱（crank case）13，和包含利用传动带和滑轮制成的无级变速器的动力传动装置14等而制成，并且动力单元10经由一对支柱15被绕摆动轴108摆动地支撑在上下方向上，该摆动轴108作为车身框架侧上的可摆动支轴，该一对支柱15从曲柄箱13向前延伸。本实施例中提供了两个可摆动支轴，即，支撑摆动轴108的一对支架109在桥接管103的后侧向后延伸，两者在左右方向上存在间隙，这对支架109被绕摆动轴108A可摆动地支撑。另外，引擎11的后侧由引擎盖16覆盖，如图2所示。

动力单元10经由车辆的后侧的动力传动装置14可旋转地支撑后轮110（参见图1）。因此，动力单元10和后轮110整体地绕摆动轴108摆动，换句话说，动力单元10总的来说用作摆臂。另外，后轮110和后框架104的轴侧通过减震器（未显示）互相联接在一起。

进一步，如图1所示，用于骑手坐在其上的座位111被设置在动力单元10上方。坐在座位111上的骑手将其脚放在脚踏板112上，该脚踏板112通过未显示的台阶框架被保持在底框架102上（图2和图3）。另外，脚踏板112被与构成车辆外形的腿框架盖形成为一体。进一步，通过座位111打开/关闭且被形成为物品等的容纳空间的行李箱113（省略其详细说明）等等被设置在动力单元10和座位111之间。

依照车辆外形，各种车身盖被支撑和附接在车身框架等的适当位置。前腿保护盖114覆盖车辆的前表面侧并具有安装在其上的转向信号灯等等，并且整体延续到上述脚踏板112。后框架盖115覆盖从座位111下方的部分至车辆的后侧的位置，并且具有安装在其上的转向信号灯和刹车灯。后轮110上方的空间被后挡泥板116覆盖。

动力单元10包括如上所述的引擎11和传动装置14，在该动力单元10中引擎11和传动装置14结合成一体。动力单元10具有如图2和图3所示的排列结构，在动力单元10被安装在车辆100上的情况下，引擎11的汽缸组件12，曲柄箱13和传动装置14依次从车辆的前侧排列。突出地设置在车身框架上的单缸冷却引擎11被包含在动力单元10中，并且该单缸冷却引擎11以以下方式设置：在本实例中引擎11的汽缸轴沿着车辆的前后方向且基本水平。

其次，同样将参考图4和图5进一步说明动力单元10。动力单元10具有空气净化器（省略其详细说明），该空气净化器被安装在位于车辆的后侧的动力传动装置14的上表面侧上，并且具有连结到上述空气净化器的前方的节流体17。进气管18从节流体17向前延伸，混合空气通过上述进气管18被提供到引擎11。此处，引擎11的汽缸组件12通过以下方式构成：汽缸前盖12A、汽缸盖12B和汽缸12C被依次连结到曲柄箱13侧。如图4所示，进气管18与汽缸盖12B中的进气口连通，并且被净化的空气通过进气通道被从空气净化器供应到汽缸盖12B中的进气口。

在引擎11的排气系统中，在汽缸盖12B的下表面侧，排气口被形成为稍微靠近左边，连接到上述排气口的排气管19在弯曲的同时向后延伸。另外地，燃烧气被从汽缸盖12B中的燃烧室排入排气管19。排气管19被连接到在车辆的后面的消音器20，如图2至图5所示，催化单元21被设置在排气管19的中间。如图5等等所示，催化单元21通过作为催化剂保持部件的保持构件22被连接到在排气上游侧的排气管19，并且通过作为催化剂保持部件的保持构件23被连接到在排气下游侧的排气管19。

此处，在排气管19、消音器20等等的附接结构中，如图5所示，在本实例中，排气管19具有前端，该前端通过一对螺栓25并经由支架24被紧固和固定到汽缸盖12B的前端。进一步，如图2所示，消音器20通过一对螺栓27并经由支架26被紧固和固定到曲柄箱13的后部分附近，从而向前延伸，该支架26被牢固地固定到消音器20。另外地，上述支架26的下部分也被连结到排气管19。

连接引擎11和消音器20的排气管19在被向后弯曲的同时从如上所述的引擎11开始延伸。以下将说明本实施例中被弯曲的排气管19的特定状态以及催化单元21。首先，如图4等所示，排气管19向右弯曲以在汽缸盖12B的下表面侧上基本水平延伸。排气管19延伸到右侧，其延伸距离基本等于曲柄箱13的宽度并且向后弯曲，然后被引导到曲柄箱13的后侧并且经过曲柄箱13的后侧下方从而被连接到消音器20的前端部。

特别地，在本发明中，排气上游侧上的保持构件22被形成为被经过排气管19的中心轴Z的平面划分。图6和7A中说明保持构件22附近的结构实例，保持构件22将催化单元21保持在催化单元21的上游侧上。此处，催化单元21具有收容在例如圆柱壳体28中的催化剂21A，盖29被附接到壳体28的圆周上。保持构件22被以以下方式连结到壳体28：保持构件22在后侧的一端被适配在壳体28的前端部的外圆周上，保持构件22被以以下方式连结到壳体28：保持构件22在前侧的另一端被适配在排气管19的外圆周上。另外地，排气下游侧上的保持构件23被以以下方式被连结到壳体28：保持构件23被适配在壳体28的后端部的外圆周上。此处，催化剂21A用于早期反应（early activation），如图2等所示，主要催化剂21B被适配在消音器20的前端部中。

在本实例中，保持构件22具有所谓的蛤壳状（clamshell）结构，其构成方式为：由保持构件22划分的上半构件22A和下半构件22B通过焊接互相连结，在上半构件22A和下半构件22B的连结部分22a的位置上，上半构件22A被连结到下半构件22B以便与下半构件22B重叠。另外地，这些上半构件22A和下半构件22B每个都通过压力加工形成。

进一步，如上所述，保持构件22的后侧的一端被适配在壳体28的前端部的外圆周上，保持构件22被形成为从催化剂21A的紧上游侧向左弯曲。在上述情况中，如典型实例所述，例如，保持构件22的总体形状被形成为具有弧长为圆周的大约1/4的圆弧形状，但是上述长度、曲率等等可以根据适用的车辆类型等等进行设置。

进一步，如上所述，保持构件22被形成为弯曲，另外，其横截面面积至催化单元21逐渐增加。在上述情况中，作为改变保持构件22的横截面面积的方法，横截面面积可以被形成为基本上与保持构件22的长度成比例，或者也可以以除了横截面面积与长度成比例之外的其他方式逐渐增加。

包含在动力单元10中的保持构件22被设置为位于引擎11的下方，也就是说，在汽缸盖12B和曲柄箱13下方，如图4和图5所示。进一步，在动力单元10被安装在车身框架的情况下，如图2或图3所示，保持构件22被设置成沿着前后方向进入摆动轴108和摆动轴108A之间的空隙和沿着竖直方向从右侧进入汽缸盖12B和支架109之间的空隙。

特别地，具有上述结构的动力单元10的排气系统中，当引擎11发动时，燃烧气从汽缸盖12B中的燃烧室通过排气口被排入排气管19。上述燃烧气经过保持构件22内部以流进催化单元21。催化单元21中的催化剂21A被废气加热从而进行早期反应，废气进一步经过消音器20，最后从尾管20a中被排出。

在本发明的排气管结构中，首先，保持构件22被形成为被划分成上半构件22A和下半构件22B。这些划分成一半的构件可以分别通过压力加工极容易和精确地形成，特别地，对于保持构件22，横截面形状的自由度较大。即，保持构件22可以通过自由地设置和改变保持构件22的横截面面积而形成。通常地，当加工这种类型的排气管时，可以利用诸如弯曲机的管弯曲装置来形成，但是很难保证形状、尺寸精度等等特性。然后，形成在制造的排气管内部的排气通道显著影响实际车辆的排气性能。根据本发明，在确保保持构件22的横截面面积的高自由度的同时，保持构件22可以通过如上所述的压力加工形成。因为排气通道的形状的自由度此时很大，所以这样使得有可能形成保持构件22，其横截面面积最佳并且能够有效地提高排气性能而不考虑诸如弯曲的可加工性。

进一步，保持构件22被设置在催化单元21的上游侧，保持构件22被形成为具有两部分划分结构的形状的大自由度的效果在上游侧被显示出来。保持构件22被设置在靠近先前所述的排气口的狭小的空间中，保持构件22可以被形成为能够被容易地设置在狭小的空间内。因此，保持构件22被设置在对催化剂21A的早期反应有效的位置上，致使排气性能可以被有效地提高。当催化单元21被如上设置时，可以提高催化单元21的布局自由度。

进一步，保持构件22被形成为从催化剂21A的紧上游侧朝着排气口弯曲。在排气管和催化剂通过使用现有实例中描述的锥形管连接在一起的情况下，整个直线部分必须延长。相反地，在本发明中，保持构件22被形成为具有两部分划分结构，从而这种直线部分在实际中可以被省略。然后，同样对于这点，特别地，可以通过缩短催化剂21A上游侧的排气管19的长度实现催化剂21A的早期反应，并且能够进一步提高催化单元21的布局自由度。

进一步，保持构件22的形成方式为其横截面面积至催化剂21A逐渐增加。即，保持构件22被形成为锥形形状以便保持构件22的直径至催化剂21A被增大，从而可以减小排气阻力（废气流入和流出催化剂21A）。因为两部分划分结构的形状的自由度被增大，所以可以实现上述情况。如果保持构件22的弯曲程度很大，也就是说，假设曲率半径很小，则排气阻力被增大。然而，保持构件22被形成为锥形形状，该锥形形状中保持构件22的直径至催化剂21A增大，从而导致阻力的增加量极度减小。

进一步，保持构件22被设置在引擎11的下方。如先前所述，对于引擎11下方的空间，多个外围构件例如摆动轴108和支架109被设置在狭小的空间内。本发明的保持构件22鉴于其形状具有较大的自由度，从而相对于布局的这种狭小的空间可以呈现出极大效果。进一步，保持构件22被设置在引擎的下方，以便保持构件22相对于从排气口紧下游设置的催化剂21A具有极好的早期反应效果。

如上所述，本发明利用各种实施例进行了描述，但是本发明并不局限于这些实施例，可以在本发明范畴内进行改变。

例如，已经描述了保持构件22被划分成上述的上下构件的实例，但是同时也包括保持构件22被划分的方向是从上下方向适度倾斜的情况。

根据本发明，催化剂保持部件可以在确保横截面面积的高自由度的同时，通过典型的压力加工而形成。这样形成的催化剂保持部件，其横截面面积能够最佳和有效地用于提高排气性能而不考虑例如弯曲的加工性。催化剂保持部件被设置在催化剂的上游侧，并且其形成的形状能够被设置在靠近排气口的狭小空间内，因此有可能在改善排气性能的同时，有效地提高布局自由度。

应当注意的是上述实施例仅仅用于说明实施本发明的具体实例，而不是通过这些实施例来限制本发明的技术范围。即，本发明可以有多种形式而不脱离其技术主旨或主体特征。

Claims (4)

1.一种内燃机的排气管结构，包括：引擎，在所述引擎中实质上水平设置的汽缸被突出地设置在车身框架上；排气管，燃烧气通过所述排气管被从所述引擎的汽缸盖中的燃烧室中排出；和催化剂，所述催化剂被设置在所述排气管的中部；其特征在于，所述排气管结构包括：

催化剂保持构件，所述催化剂保持构件保持所述催化剂的端部；

其中，所述催化剂保持构件由经过所述排气管的中心轴线的平面分割，并且所述催化剂保持构件的总体形状被形成为具有弧长为圆周的大约1/4的圆弧形状，并且所述圆弧形状形成的方式为其横截面面积向着所述催化剂逐渐增大，所述催化剂保持构件被设置成沿着前后方向进入在摆动轴和曲柄箱之间的空隙和沿着竖直方向进入所述汽缸盖和支架之间的空隙。

2.如权利要求1所述的内燃机的排气管结构，其特征在于，

所述催化剂保持构件将所述催化剂保持在排气上游侧。

3.如权利要求1所述的内燃机的排气管结构，其特征在于，

所述催化剂保持构件被形成为从所述催化剂的紧密上游侧弯曲。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的内燃机的排气管结构，其特征在于，

所述催化剂保持构件被设置在所述引擎下方。