CN1806102A - 前*** - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于排放废气的前***。该前***包括：与发动机排气歧管连通的内管；将内管彼此连接的连通件；和外板，其形成围绕内管和连通件的外表面的气隙。连通件包括第一和第二Y形板，它们具有相应的隔壁，位于上方和下方，并且彼此装配。第一和第二Y形板在其前端安装在内管上并在其后部结合在一起。形成在前***中的气隙保持废气的温度，并减少起动催化转化器所需的时间。所述隔壁减弱发动机的工作噪声并增加发动机输出。

Description

前***
技术领域
本发明涉及前***，更具体地涉及这样一种前***，其位于内燃机的排气歧管和催化转化器之间，并在内管和Y形板(Y-Plate)中形成气隙以保持从排气歧管排出的废气的温度，从而减少起动催化转化器所需的时间，并且该前***在Y形板中具有隔壁，从而减弱发动机中的工作噪声并增加发动机输出。
背景技术
消声装置(用于内燃机的排气装置)通常安装在车身的下部，并且将在车辆的内燃机工作期间从排气歧管排出的高温高压废气的有害成分，例如HC、CO、NOx等，通过在将该废气排至大气之前使用催化剂进行化学反应而转化成无害气体，例如CO2、H2O等。
来自车辆的废气已经被公认为是空气污染的重要来源，并在近年来被严格地控制，因此车辆必须配备排气装置，并且已经对排气装置进行了积极的研究。
传统的消声装置通常包括前***、催化转化器、中间***和主***。来自内燃机的废气通过排气歧管排至前***，并之后在排至大气之前依次经过催化转化器、中间***和主***。
排气歧管是如此设置的排气元件，即，当混合气体在内燃机的气缸中***并作为废气从气缸排出时，废气首先接触排气歧管。排气歧管还用作将来自气缸的废气收集在一处的收集器。
为了使用排气歧管将来自内燃机气缸的废气收集在一处，必须考虑下面的设计因素。具体来说，在进行吸气、压缩、***、排气冲程的四缸发动机中，四个气缸按照第一、第三、第四和第二气缸的顺序依次进行***冲程，因此第三气缸在第一气缸的排气冲程之后排出废气，第二气缸在第四气缸的排气冲程之后排出废气。在每个气缸的排气冲程期间，在活塞到达下止点之前打开排气阀。
因此，第三气缸的排气冲程在第一气缸的排气冲程完全结束之前开始，从而如果排气***设计成这样，即使得来自第一气缸和第三气缸的废气直接混合在一起，那么来自第三气缸的废气可能在第一气缸的吸气冲程期间排气阀暂时打开的瞬间回流到第一气缸中。换言之，尽管这种废气进入气缸的回流没有发生，但是如果废气从两个相连的气缸同时排出，则排气管变得相对较窄，这样的现象在相关技术中被称为“废气干涉”(exhaust gas interference)。
因此，必须依次地将来自气缸的废气导向排气管。另外，排气歧管如此设计，从而使得来自第一和第四气缸的废气与来自第三和第二气缸的废气分开收集在各自的通道中，并且之后首次收集的废气在前***的后部二次混合在一起。这种两级废气混合方式在相关技术中被称为“4-2-1方式”。另外，已经使用了一种“4-1方式”，其中来自四个气缸的废气在一个阶段中直接混合在一起。“4-2-1方式”优选用于以高速驱动的车辆，而“4-1方式”优选用于在一般条件下驱动的车辆。
为了将废气排至大气而不引起废气干涉，理想的是，一个排气管从相应气缸的各个排气口延伸至发动机外部。然而，在相应的排气口都设置排气管不合期望地伴有制造成本的增加、重量的增加和实用性的降低，从而不大可能适合实际应用。尽管将排气管设置成从相应的排气口延伸，但是如果在来自不同气缸的歧管的废气完全到达预定位置的时间之间存在间隔，那么从长歧管流出的废气就不合期望地与从短歧管流出的废气相遇，从而导致废气干涉。
在排气***的设计中最重要的因素在于，歧管必须构造成具有能够减少废气干涉的相似长度。产生废气干涉的排气***在将废气强制排至大气的过程中不合期望地消耗了发动机功率，从而降低了发动机输出。
另外，刚刚通过排气阀从气缸排出的废气具有大约1000℃的温度，之后在气体通过排气***时逐渐冷却。废气对由冷却液和机油冷却的排气口(围绕气缸盖的端口，在该处气缸盖与排气歧管接合)进行加热，从而降低了废气的温度。另外，当废气从前***排出时，废气由于受大气空气冷却的前***的低温而损失热量。因此，降低了废气的温度。当废气温度降低时，废气的体积减小。如果温度降低的废气保持它们的原始体积，则废气的重量一定会增加。重量增加的废气难以循环或运动。
当废气被冷却时，激活催化剂以清洁废气所需的时间增加，因此可能在发动机起动的初始阶段产生过量的烟雾。
另外，当来自两个排气通道的废气混合在一起时，产生废气干涉，从而降低发动机输出并在发动机中产生工作噪声。
发明内容
因此，鉴于在现有技术中出现的上述问题而做出本发明，并且本发明的目的在于提供一种前***，在其中形成有气隙以保持从排气歧管排出的废气的温度，从而减少起动催化转化器所需的时间，并且在该前***中设有隔壁以减弱发动机的工作噪声并增加发动机输出。
为了实现上述目的，本发明提供了一种前***以排放废气，该前***包括：多个内管，它们与内燃机的排气歧管连通；连通件，内管通过该连通件彼此连通；以及外板，其围绕内管和连通件的外表面形成气隙，其中连通件包括Y形板，在Y形板中设有隔壁，该Y形板包括第一Y形板和第二Y形板，它们位于上方和下方，并且彼此装配，第一和第二Y形板在其前端安装在内管上并在其后部结合在一起；并且隔壁包括沿第一Y形板内表面延伸的第一隔壁和沿第二Y形板内表面延伸的第二隔壁。
优选地，所述第一隔壁和第二隔壁以预定距离彼此间隔开。
优选地，在各个隔壁的后部中形成分隔孔。
本发明的优点在于，前***在其中形成有气隙以保持从排气歧管排出的废气的温度，从而减少起动催化转化器所需的时间，并且在其中设有隔壁以减弱发动机的工作噪声并增加发动机输出。
另外，本发明的优点在于，前***的上下隔壁以预定距离彼此间隔开，从而在车辆以低速或中速行驶时增加发动机转矩和发动机输出。
另外，在各个隔壁的后部中形成有分隔孔，从而使废气逐渐混合并且防止由废气的迅速混合引起的隔壁的热损伤。
附图说明
图1是示意地表示根据本发明实施例的前***的立体图；
图2是示意地表示根据本发明实施例的前***的局部剖视图；
图3是示意地表示根据本发明实施例的前***的Y形板的视图；
图4是示意地表示根据本发明实施例的前***的Y形板的剖视平面图；
图5是沿图4的线A-A剖取的剖视图；
图6是沿图4的线B-B剖取的剖视图；
图7是表示针对本发明前***和传统前***的排气噪声作为发动机转速的函数的图表；
图8是表示针对本发明前***和传统前***的发动机转矩作为发动机转速的函数的图表。
具体实施方式
下文中将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
图1是示意地表示根据本发明实施例的前***的立体图。图2是示意地表示根据本发明实施例的前***的局部剖视图。图3是示意地表示根据本发明实施例的前***的Y形板的视图。图4是示意地表示根据本发明实施例的前***的Y形板的剖视平面图。图5是沿图4的线A-A剖取的剖视图。图6是沿图4的线B-B剖取的剖视图。图7是表示针对本发明前***和传统前***的排气噪声作为发动机转速的函数的图表。图8是表示针对本发明前***和传统前***的发动机转矩作为发动机转速的函数的图表。
如图1和图2所示，根据本发明实施例的前***位于消声装置的前部，该消声装置是用于内燃机的排气装置。本发明的前***位于将废气从发动机排至大气的排气歧管(未示出)和清洁废气的催化转化器(未示出)之间，并在前***中设有一气隙。前***包括内管22、用作连通件的Y形板23、外板20、波纹管30和后管40。
内管22包括两个限定排气出口的管。两个内管22的前端通过前法兰10与排气歧管连通，从而限定排气出口，来自发动机的废气通过该排气出口排至大气。
Y形板23构造成这样，即板23的前部由隔壁分成两个通道，这两个通道在板23的后部结合在一起。在限定于板23的前部中的两个通道内，两个内管22装配并焊接到板23上，并在板23的后部结合在一起。Y形板23包括第一Y形板23a和第二Y形板23b，第一Y形板23a为焊接到第一隔壁24a上的上板，第二Y形板23b为焊接到第二隔壁24b上的下板。第一Y形板23a和第二Y形板23b位于上部位置和下部位置中，并且在焊接在一起之前通过装配过程而彼此装配。
外板20包括上部和下部，它们利用钢丝垫(steel wire mat)21焊接到内管22和Y形板23的外表面上，从而在内管22和Y形板23的外表面周围形成气隙。钢丝垫21具有网状结构，它是通过将金属线密集地编织在一起而制成的网状结构，从而提供可靠的气隙。在本发明的优选实施例中，钢丝垫21围绕各个内管22的前部以及内管22与Y形板23之间的接合处设置。然而，应该理解的是，在不影响本发明的功能的情况下，可以在多个位置处设置多个钢丝垫以限定气隙。
波纹管30包括柱形波纹管道，且在波纹管道的外表面上编织有钢丝，在波纹管道的各个端部处安装有盖。波纹管30通过焊接过程安装在Y形板23的后端上。波纹管30可以减弱从发动机排气***产生的排气振动和工作噪音，并且当车辆在路上行驶时可以减弱由不平坦的路面引起的振动，从而使乘客感觉舒适并且增加排气***的有效寿命。因此，波纹管30可以减少可能作用在消声装置上的振动和冲击。
后管40装配在波纹管30的后端中并焊接在该处上，并且向后排出废气。在后管40的侧壁上设有用于悬挂和支撑车身中前***的支撑吊架41，同时将后法兰50焊接在后管40的后端上。将后法兰50与催化转化器(未示出)装配在一起的两个柱螺栓51设在后法兰50中径向相对的位置上。
如图3和图4所示，Y形板23包括第一Y形板23a，第一隔壁24a焊接在第一Y形板23a的内表面上以限定向下延伸的上隔壁。Y形板23还包括第二Y形板23b，第二隔壁24b焊接在第二Y形板23b的内表面上以限定向上延伸的下隔壁。因此，来自两个内管22的废气可通过两个隔壁24a和24b缓慢混合在一起，而不是在Y形板23中迅速混合在一起或者产生废气干涉，因此可以防止由废气干涉引起的发动机输出功率的降低。
为了使废气缓慢地混合在一起从而防止隔壁24a和24b由于废气的迅速混合而受到热损伤，在相应的隔壁24a和24b的后部中优选形成有均具有预定尺寸的多个第一分隔孔25a和多个第二分隔孔25b。
另外，为了使废气沿第一隔壁24a和第二隔壁24b缓慢地混合在一起，两个隔壁24a和24b优选以预定的固定间隔彼此分开。如果两个隔壁24a和24b之间的间隔窄于1mm，那么可能降低在车辆的低/中速行驶期间增加发动机转矩和发动机输出的操作效果。如果两个隔壁24a和24b之间的间隔宽于3mm，那么在车辆的低/中速行驶期间几乎不可能实现增加发动机转矩和发动机输出的操作效果。因此，两个隔壁24a和24b之间的间隔优选设定为1～3mm。
以下将参照图5和图6描述制造外板20和Y形板23的方法，图5和图6分别是沿图4的线A-A和线B-B的剖视图。
为了制造根据本实施例的Y形板23，沿着第一Y形板23a的内表面的中心线焊接纵向叶片状隔壁24a，隔壁24a在其后部具有多个第一分隔孔25a。同样地，沿着第二Y形板23b的内表面的中心线焊接纵向叶片状第二隔壁24b，隔壁24b在其后部具有多个第二分隔孔25b。
另外，第一隔壁24a在预定方向上沿着其边缘弯曲，因此当第一隔壁24a焊接在第一Y形板23a上时，第一隔壁24a提供有与第一Y形板23a接触的接触表面。第二隔壁24b具有与第一隔壁24a的上述形状相同的形状。
均具有隔壁的第一Y形板23a和第二Y形板23b设置成彼此垂直面对并且焊接在一起以形成单个Y形板23。之后，将两个内管22装配在Y形板23的前端，并且通过焊接过程与Y形板23形成一体。因此，从两个内管22流出的废气通过Y形板23并缓慢混合而不会产生废气干涉。
在本发明中，焊接过程优选通过任一种焊接方法进行，例如使用焊条的气体保护金属电极电弧焊(MIG welding)方法。
为了形成围绕焊接在一起的内管22和Y形板23的气隙，将用作加强材料的钢丝垫21焊接在外板20的上部和下部的内表面上。之后，将外板20的上部和下部彼此装配以包围内管22和Y形板23。另外，外板20的前端与前法兰10通过配合装配在一起，同时外板20的后端与波纹管30通过配合装配在一起。之后，在前法兰10、外板20和波纹管30之间的配合接合处进行焊接过程，从而形成前***的重要部件。在形成前***的重要部件之后，将后管40和后法兰50安装在该重要部件上，从而形成前***。在本发明中，钢丝垫21优选通过例如点焊焊接在外板20上。
图7是表示排气噪声作为根据本发明的具有隔壁的前***和没有隔壁的另一前***的发动机转速的函数的图表。在将具有隔壁的前***的排气噪声与没有隔壁的另一前***的排气噪声相比时，注意到当车辆高速行驶时，在具有隔壁的前***和没有隔壁的前***之间几乎不存在排气噪声上的差别。然而，当车辆以中/低速行驶时，具有隔壁的前***与没有隔壁的前***相比，降低了大约1～3dB的排气噪声，并且降低了气流噪声。
图8是表示发动机转矩作为根据本发明的具有隔壁的前***和没有隔壁的另一前***的发动机转速的函数的图表。在将具有隔壁的前***的发动机转矩与没有隔壁的另一前***的发动机转矩相比时，注意到当车辆高速行驶时，在具有隔壁的前***和没有隔壁的前***之间几乎不存在发动机转矩上的差别。然而，当车辆以中/低速行驶时，具有隔壁的前***与没有隔壁的前***相比，增加了大约2％～6％的发动机转矩，从而增加了发动机输出。
尽管已经公开了本发明的优选实施例用于说明，但是本领域中的技术人员可以理解的是，在不脱离所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、补充和替代。

Claims (3)

1.一种用于排放废气的前***，该前***包括：多个内管，它们与内燃机的排气歧管连通；连通件，所述内管通过该连通件彼此连通；以及外板，其形成围绕所述内管和连通件的外表面的气隙，其中
所述连通件包括Y形板，在该Y形板中设有隔壁，
该Y形板包括第一Y形板和第二Y形板，它们位于上方和下方，并且彼此装配，所述第一和第二Y形板在其前端安装在内管上并在其后部结合在一起；并且
所述隔壁包括沿所述第一Y形板内表面延伸的第一隔壁和沿所述第二Y形板内表面延伸的第二隔壁。
2.根据权利要求1所述的前***，其特征在于，所述第一隔壁和第二隔壁以预定距离彼此间隔开。
3.根据权利要求1或2所述的前***，其特征在于，在各个隔壁的后部中形成有分隔孔。
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