[0001]内燃机的排气装置
[0002]技术领域
[0003]本发明涉及一种机动车的多缸内燃机的排气装置。
[0004]背景技术
[0005]为了有效地实现机动车的排放控制，需要提供一种这样的排气装置：在该装置中，催化剂被设置成靠近发动机的燃烧室，从而在发动机开始工作时使催化剂在低温下较早地被触发。在前置发动机式的、前轮驱动的机动车(FF机动车)，该机动车包括设置在发动机室的右或者左侧上的发动机，催化剂基本上被布置在机动车的中心部分上并且沿着机动车的纵向进行布置。相应地，在FF机动车中，连接发动机和催化剂的排气管具有普通曲柄形状。
[0006]另一方面，公知的排气歧管包括分支部分，该分支部分由与发动机汽缸相一致的若干分支管构成。这些分支管被汇合到下游侧上的排气总管中。排气管把排气总管与设置在排气总管下游处的催化剂连接起来。排气管具有两部分的分开结构，在这种结构中，两个独立的排气通道在排气总管和催化剂之间进行延伸。需要使两个排气通道变细从而减少避免在发动机汽缸之间的排气干扰所需要的发动机旋转数目。
[0007]日本实用新型申请第一次出版号No.52-164602公开了一种排气装置，在这种装置中，提供了两个独立的排气通道。图10和11示出了在现有技术中所描述的这种排气装置。如图10所示，排气歧管40包括：与发动机39的发动机汽缸相一致的四个分支管41A-41D；排气总管42，它与分支管41A-41D的下游部分相连。排气总管42被连接到第一和第二排气管48和49中，这些排气管在结合部分50处接合在一起。如图11所示一样，分隔壁43被设置在排气总管42内并且把排气总管42内的排气通道分成第一和第二排气通道44和45。分支管41A和41D与第一排气通道44连通，而分支管41B和41C与第二排气通道45连通。分隔壁43具有凹槽46，在该凹槽46内，氧传感器47被布置成面对第一和第二排气通道44和45中的每一个的内部。氧传感器47探测在第一和第二排气通道44和45中的每一个内进行流动的废气中的氧含量。第一和第二排气通道44和45与第一和第二排气管48和49内的排气通道相连通。第一和第二排气通道44和45内的排气通道通过结合部分50而被汇集成一个排气通道。
[0008]发明内容
[0009]在上述现有技术中，排气总管42和分隔件43是弯曲的。排气总管42包括绕着弯曲中心具有较长的弯曲长度的外部弯曲部分和具有较短的弯曲长度的内部弯曲部分。分隔壁43同样被弯曲，并且具有与发动机汽缸的排的方向相垂直的相对表面。在图11中可以看到，分隔壁43垂直于图11的纸平面。与排气总管42相类似，分隔壁43的相对表面相对于弯曲中心各自形成了外部弯曲部分和内部弯曲部分。氧传感器47被设置在形成于分隔件43内的凹槽46内，从而露出到第一和第二排气通道44和45中的每一个中的内部中。从发动机汽缸流入到第一和第二排气通道44和45中的废气聚集在排气总管42的外部弯曲部分和分隔壁43的外部弯曲部分中。即，在第一和第二排气通道44和45中的每一个中进行流动的废气聚中在排气总管42和分隔壁43的相应外部弯曲部分中。因此，与在第二排气通道45内进行流动的废气相比，在第一排气通道44内进行流动的废气不能被有效地导向氧传感器47。这导致不能准确地探测在第一和第二排气通道44和45内进行流动的废气内的氧含量。
[0010]因此，希望提供一种内燃机的排气装置，在该排气装置中，发动机的排放控制和输出性能得到了提高。
[0011]在本发明的一个方面中，提供了一种机动车的多缸内燃机的排气装置，该发动机包括一排汽缸，排气装置包括：
[0012]排气歧管，它包括分支部分，该分支部分包括与汽缸相一致的若干分支管；
[0013]催化剂，它被设置在排气歧管的下游处；
[0014]排气管，它把排气歧管连接到催化剂中，排气管限定出排气通道；
[0015]弯曲部分，它形成于排气管中，弯曲部分包括一平面，该平面把弯曲部分的内部分成相等的一半；
[0016]分隔件，它把排气通道分成第一和第二排气通道，这些排气通道沿着排气管的纵向在空间上共同延伸，分隔件与该平面对准地、在弯曲部分处进行延伸；及
[0017]氧传感器，它与该分隔件相对准地设置在排气管的弯曲部分上，氧传感器通过分隔件的边缘而伸出到第一和第二排气通道中。
[0018]在本发明的另一个方面中，提供了一种机动车的多缸内燃机的排气装置，该发动机包括一排汽缸，排气装置包括：
[0019]排气歧管，它包括分支部分，该分支部分包括与汽缸相一致的若干分支管；
[0020]催化剂，它被设置在排气歧管的下游处；
[0021]通道装置，它限定出具有这样长度的排气通道，该长度是从排气歧管延伸到催化剂中；
[0022]弯曲装置，它使排气通道弯曲从而提供具有弯曲部分的排气通道；
[0023]分隔装置，它把排气通道分成第一和第二排气通道，这些排气通道沿着排气通道的长度在空间上共同延伸，分隔装置在弯曲部分处使第一和第二排气通道均等；及
[0024]传感器，它通过分隔装置在弯曲部分处伸出到第一和第二排气通道中。
[0025]在本发明的另一个方面中，提供了一种机动车的多缸内燃机的排气装置，该发动机包括一排汽缸，排气装置包括：
[0026]排气歧管，它包括分支部分，该分支部分包括与汽缸相一致的若干分支管；
[0027]催化剂，它被设置在排气歧管的下游处；
[0028]排气管，它把排气歧管连接到催化剂中，排气管限定出排气通道，该排气管具有纵向轴线；
[0029]弯曲部分，它形成于排气管中，该弯曲部分包括一平面，排气管的纵向轴线位于该平面上，弯曲部分包括内部弯曲边缘和外部弯曲边缘，而外部弯曲边缘延伸得比内部弯曲边缘长；
[0030]分隔件，它把排气通道分成第一和第二排气通道，分隔件与该平面对准地、在弯曲部分处进行延伸；及
[0031]氧传感器，它与该分隔件相对准地设置在弯曲部分的外部弯曲边缘上，氧传感器通过分隔件的边缘而伸出到第一和第二排气通道中。
[0032]附图说明
[0033]图1是本发明的第一实施例的内燃机的排气装置的侧视图；
[0034]图2是图1所示的排气装置的顶部平面视图；
[0035]图3是放大示图，它示出了排气装置的主要部分；
[0036]图4是排气装置的主要部分的顶部平面视图；
[0037]图5是排气装置的主要部分的透视图；
[0038]图6是沿着线6-6截取的、图3的排气装置的剖视图；
[0039]图7是沿着线7-7截取的、图5的排气装置的剖视图；
[0040]图8是示意图，它示出了本发明的第二实施例的排气装置；
[0041]图9是与图4相类似的视图，但它示出了本发明第二实施例的排气装置；
[0042]图10是示意图，它示出了现有技术的排气装置；及
[0043]图11是图10所示的排气装置的传感器固定件的剖视图，其中氧传感器被安装到该固定件中。
[0044]具体实施方式
[0045]现在，参照图1-7，解释本发明第一实施例的、机动车的多缸内燃机的排气装置。图1-2示出了前置发动机式的、前轮驱动的机动车(FF机动车)的前部，其中，本发明的排气装置被应用到该机动车中。在这个实施例中，内燃机是直列式四缸发动机(在下文中仅称为发动机)。发动机1被设置在发动机室的右侧上，并且被设置在这样的横向位置上：在该位置上，四个发动机汽缸沿着机动车的横向或者宽度方向布置成一排，该横向或者宽度方向垂直于纵向或者长度方向而延伸。排气通道沿着机动车的向后方向从发动机1的后端处进行延伸。
[0046]连接到发动机1上的排气歧管2通过排气管3与催化剂4连通。在图1-2中，标号5和6各自表示主后部(masterback)和转向齿条。排气歧管2包括分支部分8，该分支部分8具有四个分支管7A-7D，这些分支管与发动机1的四个汽缸相对应，如图4所示。分支部分8具有下游端部分8A，四个分支管7A-7D集中于该下游端部分8A上，如图2所示。下游端部分8A位于这样的位置上：该位置基本上向后偏离发动机1宽度的中心部分，该中心部分沿着四个汽缸的该排的方向进行延伸。汽缸排的方向用图2中的W来表示，并且基本上与机动车的横向相一致，而该横向垂直于它的纵向而进行延伸。
[0047]如图1所示，催化剂4被设置在发动机1的后侧并且它的高度小于发动机1。催化剂4如此布置，以致它的纵向基本上与机动车的纵向对准。催化剂4被放置成倾斜状态，在这种倾斜状态中，它的上游端4A的高度大于它的下游端高度。催化剂4从前围板11的通道11A中向后伸出，而前围板11被设置在发动机1的后侧上。通道11A所在的高度低于发动机1的高度。如图2所示，通道11A沿着机动车的横向基本上形成于前围板11的中心部分上。
[0048]排气管3限定出排气通道，该排气通道具有在排气歧管2和催化剂4之间进行延伸的长度。排气管3具有弯曲部分12，因此形成了通常的曲柄形状。弯曲部分12在排气通道内形成了弯曲。在这个实施例中，排气管3具有两个弯曲部分12，即第一弯曲部分12A和第二弯曲部分12B，这些弯曲部分各自被设置在排气管3的上游侧和下游侧上。排气管3沿着倾斜向下的方向从排气歧管2的分支部分8的下游端部8A向后延伸。如图2所示，排气管3沿着机动车的横向、在第一弯曲部分12A处弯向机动车的左侧。然后，排气管3在第二弯曲部分12B处弯向机动车的后侧并且与催化剂4连接。第二弯曲部分12B沿着机动车的横向基本上位于机动车的中心部分上。分隔件14设置在排气管3内。分隔件14基本上在排气管3的整个长度上、沿着排气管3的曲线进行延伸。如图3所示，分隔件14把排气通道分成第一排气通道15和第二排气通道16，而第一和第二排气通道沿着排气管3的纵向在空间上共同延伸。
[0049]在下文中，详细地描述排气歧管2和排气管3。最好如图3所示，排气管3包括排气总管9和排气管10。排气总管9具有与分支部分8的下游端部8A连通的上游端部。第一和第二弯曲部分12A和12B各自形成于排气管10的上游部分和下游部分中。第一和第二弯曲部分12A和12B中的每一个具有一个平面，该平面把第一和第二弯曲部分12A和12B中的每一个的内部分成相等的一半。该平面包含了排气管3的纵向轴线。在排气管3具有对称形状的截面如圆形、椭圆、矩形和类似形状的情况下，纵向轴线被认为是中心轴线。分隔件14与该平面对准地、沿着第一和第二弯曲部分12A和12B进行延伸。即，使第一和第二排气通道15和16在第一和第二弯曲部分12A和12B处相等。该平面基本上平行于发动机1的回转轴线R，如图2所示，发动机1绕着该回转轴线R进行回转。分隔件14也基本上平行于发动机1的回转轴线R。就分隔件14的布置而言，第一排气通道15位于第二排气通道16的后部。
[0050]如图6所示，分隔件14呈板形，并且由各自设置在排气总管9和排气管10内的上游分隔件14A和下游分隔件14B构成。上游分隔件14A把排气通道的上游部分分成相等的一半，即分成相应的第一和第二排气通道15和16的上游部分。图7示出了形成于排气总管9内的第一和第二排气通道15和16。下游分隔件14B把排气通道的下游部分分成相等的一半，即分成相应的第一和第二排气通道15和16的下游部分。上游分隔件和下游分隔件14A和14B基本上平行于发动机1的回转轴线R。如从图3-5中所看到的一样，第一排气通道15与由分支管7A和7D所限定出的排气通道连通，分支管7A和7D被连通到汽缸C1和C4中。第二排气通道16与由分支管7B和7C所限定出的排气通道连通，分支管7B和7C被连通到汽缸C2和C3中。
[0051]如图3和6所示，借助于球形接头13、螺栓20和螺母25使排气总管9和排气管10相互连接。如图4和6所示，排气总管9包括第一法兰18，该第一法兰18沿着径向从下游端部9A的外边缘向外延伸。排气管10包括第二法兰19，该第二法兰19沿着径向从上游端部10A的外边缘向外延伸。球形接头13被设置在第一和第二法兰18和19之间。
[0052]如图6所示，球形接头13包括球形轴承表面17，该表面17形成于排气管10的上游端部10A的内部圆周表面上。球形轴承表面17与排气总管9的下游端部9A的未端表面分隔开。球形接头13还包括环形密封件21，该密封件21被安装到下游端部9A的台肩中。该台肩由下游端部9A的外圆周表面和第一法兰18的下游侧表面形成，该第一法兰18的下游侧表面与下游端部9A的外圆周表面相遇。环形密封件21具有内圆周表面和外圆周表面，这些表面各自与下游端部9A的外圆周表面和上游端部10A的球形轴承表面17接触。环形密封件21具有与第一法兰18的下游侧表面相接触的上游端表面。由于与第一法兰18接触，因此可以防止环形密封件21移向排气总管9的上游侧。第一和第二法兰18和19形成有螺栓孔，通过这些螺栓孔使螺栓20延伸到第一和第二法兰18和19中。这些螺栓孔所具有的直径大于每个螺栓20的轴部分。螺旋弹簧22以这样的方式被安装在第二法兰19和每个螺栓20的顶部之间，以致螺旋弹簧22缠绕在螺栓20的轴部分上。
[0053]在排气总管9和排气管10之间的连接处，上游分隔件14A和下游分隔件14B以对准的关系使相互被分隔开，而在该连接处设置了球形接头13。上游分隔件14A的下游端表面14AA和下游分隔件14B的上游端表面14BB平行地延伸，并且相互被隔开，从而在它们之间限定出空间S。在这个实施例中，空间S设置成1.5mm。
[0054]氧传感器23与下游分隔件14B相对准地设置在排气管10的第一弯曲部分12A中。具体地说，第一弯曲部分12A包括内部弯曲边缘和外部弯曲边缘，其中绕着弯曲部分的中心，外部弯曲边缘延伸得比内部弯曲边缘更长。换句话说，外部弯曲边缘的弯曲半径大于内部弯曲边缘的弯曲半径。在图6中，内部弯曲边缘位于第一弯曲部分12A的左侧上，而外部弯曲边缘位于它的右侧上。因此，排气通道的弯曲部分具有各自与第一弯曲部分12A的内部弯曲边缘和外部弯曲边缘相对应的内部弯曲部分和外部弯曲部分。氧传感器23被安装到传感器固定件23A上并且伸出到排出通道的弯曲部分的外部弯曲部分中，而该固定件23A被设置在第一弯曲部分12A的外部弯曲边缘上。传感器固定件23A包括：固定孔，它形成于第一弯曲部分12A的外部弯曲边缘上；及凹槽24，它形成于下游分隔件14B的边缘上，该边缘与第一弯曲部分12A的外部弯曲边缘相连。凹槽24与安装孔连通。凹槽24所具有的尺寸大小与氧传感器23相一致，并且该凹槽24安放氧传感器23。氧传感器23通过凹槽24伸出到第一和第二排气通道15和16中。当来自发动机1的废气流入到排气管10中时，废气被集中到第一弯曲部分12A的外部弯曲边缘的侧部上，并且沿着外部弯曲边缘的内表面进行流动，该内表面限定出了第一和第二排出通道15和16中的每一个的一部分。氧传感器23被露出到在第一和第二排出通道15和16中的每一个中进行流动的废气中。
[0055]如从上面描述中所知道的一样，通常的曲柄形排气管3具有第一和第二弯曲部分12A和12B，该排气管3可以增大长度，这是减少发动机旋转从而防止在发动机汽缸C1-C4之间产生排气干扰所需要的。这就提高了发动机的输出性能，尤其在发动机1进行低速工作时提高了输出性能。
[0056]就分隔件14基本上在排气管3的整个长度上进行延伸的这种布置而言，可以把第一和第二排气通道15和16的长度设置成最大。在发动机1的低速工作期间，这就有效地提高了发动机的输出性能。
[0057]此外，就氧传感器23处于第一弯曲部分12A的外部弯曲边缘的布置而言，氧传感器23可以被有效地露出到在第一和第二排气通道15和16中的每一个中进行流动的废气中，并且可以更加精确地探测废气中的氧含量。使用一个氧传感器可以探测到从所有发动机汽缸C1-C4中所排出的废气中的氧含量。这就可以用来减少排气装置的生产费用。此外，由于传感器固定件23A中的凹槽24的尺寸大小被确定成与氧传感器23相一致，因此凹槽24内的废气紊流(这种紊流是由第一和第二排气通道15和16之间通过凹槽24来连通所引起的)可以被减少到最小。
[0058]此外，如上面所解释的一样，发动机1布置在这样的位置上：在该位置上，汽缸C1-C4的排的方向沿着机动车的横向进行延伸。这可以减少排气通道的长度，从而适合抑制排放。此外，排气总管9的上游端部位于这样的位置上：该位置基本上向后偏移发动机1的中心部分。首先，排气通道15与第一和第四分支管7A和7D的通道连通，并且第二排气通道16与第二和第三分支管7B和7C的通道连通。就这种布置而言，从汽缸C1-C4延伸到催化剂4的相应排气通道的长度基本上相互相等。其结果是，可以减少在发动机1的吸气和排气工作期间所产生的脉动噪声。汽缸C1-C4中的每一个的容积效率和残余气体量可以变得均匀，因此发动机1的输出被提高了。
[0059]形成分隔件14的上游分隔件14A和下游分隔件14B把排气管3中的排气通道分成排量相等的第一和第二排气通道15和16。因此，第一和第二排气通道15和16的流动阻力是相等的。这就使得在发动机1的高速工作期间汽缸C1-C4中的每一个的容积效率和残余气体的量相等，从而在高速工作期间提高了发动机的输出。此外，在汽缸C1-C4之间所引起的排气干扰可以处于相同程度，因此在发动机1的中速和低速工作期间，使汽缸C1-C4中的每一个的容积效率和残余气体量变得均匀。这就提高了在中速和低速工作期间的发动机输出。
[0060]此外，由于发动机1的回转所引起的振动通过球形接头13来吸收，而该球形接头13布置在排气总管9和排气管10的连接处。这可以避免在排气总管9和排气管10的连接处产生间隙，从而防止在连接处流动的废气从该间隙泄漏出来。
[0061]此外，由于在上游分隔件14A的下游端表面144A和下游分隔件14B的上游端表面14BB之间提供了间隙S，因此，由于发动机1的回转所引起的振动可以被吸收，并且可以调整排气装置的零件的尺寸大小的误差。这可以避免下游端表面14AA和上游端表面14BB的相互干扰。把间隙S减少到这样的程度，从而使间隙S所形成的连通通道的容积最小化，该连通通道连通第一和第二排气通道15和16。这就减少了通过连通通道在第一和第二排气通道15和16之间所引起的废气干扰。
[0062]此外，催化剂4沿着机动车的横向基本上位于机动车的中心部分上，因此设置在驾驶室中的零件如踏板的布置可以在分别具有右转向盘和左转向盘的两种机动车中进行自由设计。此外，就催化剂4的布置而言，在这种布置中，它的纵向沿着机动车的纵向进行延伸，并且催化剂4被倾斜，以致上游端4A沿着机动车的垂直方向被放置在高于下游端4B的位置上，排气通道可以从转向齿条6处进行转向，从而使废气的流动平稳。
[0063]参照图8和9，在下文中解释排气装置的第二实施例，该实施例在排气管3的弯曲部分12A和12B、氧传感器23和球形接头13的布置上与第一实施例的不同。相同标号表示相同零件，因此它们的详细解释被省略了。排气管3具有如第一实施例所述的通常曲柄形状，但是包括：排气总管30，该排气总管30具有第一弯曲部分12A和第二弯曲部分12B；及排气管31，该排气管31通过球形接头13与排气总管30结合。球形接头13被设置在第二弯曲部分12B的下游侧上。氧传感器23被布置在第二弯曲部分12B的外部弯曲边缘上。第二实施例的排气装置可以实现与第一实施例中所解释的相同结果。
[0064]本申请是以2002年1月17日提交的优选申请的日本专利申请No.2002-8129为基础的，这个专利申请的全部内容在这里引入以作参考。
[0065]尽管参照本发明的某些实施例在上面描述了本发明，但是本发明不局限于上述实施例。根据上面教导，对于本领域普通技术人员来讲，上述实施例可以进行各种变形和改进。本发明的范围由下面的权利要求来限定。
