專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)，更特別地，涉及一種包括一廢氣凈化器的排氣系統(tǒng)，該廢氣凈化器具有一其上焊接一排氣管的殼體。
背景技術(shù)：
用于形成將燃燒后的廢氣從發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室釋放到大氣中的排氣通道的常規(guī)排氣系統(tǒng)裝有用于凈化廢氣的廢氣凈化器，一與發(fā)動(dòng)機(jī)排放口相通的排氣管聯(lián)接到該廢氣凈化器上。
例如，日本專利公報(bào)No.11-13461公開了一種技術(shù)，將從一三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)汽缸出來的一廢氣排出管聯(lián)接到一包含催化劑的催化劑殼體上(對(duì)應(yīng)于廢氣凈化器的殼體)。該催化劑殼體由帶有彼此焊接在一起的凸緣的兩個(gè)分割殼體元件組成。一從第一汽缸出來的廢氣輸出管在這些殼體元件的接頭處焊接，一從第二汽缸伸出并從第三缸收集廢氣輸出管的廢氣輸出管焊接到其中一個(gè)殼體元件上。一O2傳感器安裝座形成于另一殼體元件上。
在上面回顧的常規(guī)技術(shù)中，由于從第一汽缸出來的廢氣輸出管焊接到催化劑殼體的兩殼體元件的焊縫上，焊縫重疊，它們在重疊處強(qiáng)度降低。另一方面，發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)傳遞到廢氣輸出管，振動(dòng)產(chǎn)生的載荷作用于催化劑殼體與廢氣輸出管之間的焊縫，產(chǎn)生一應(yīng)力。因此有一個(gè)問題，由于由作用于焊縫上的廢氣輸出管的振動(dòng)產(chǎn)生的載荷而容易在強(qiáng)度降低的重疊部分產(chǎn)生裂縫。另外，由于用于O2傳感器的安裝座被焊接到兩殼體元件之間的焊縫上，有一個(gè)問題，O2傳感器被限定在另一殼體元件的位置上。
發(fā)明的公開在這些條件下，權(quán)利要求1至4中所述發(fā)明的一個(gè)共同目的是提高具有一廢氣凈化器的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的耐久性，該廢氣凈化器帶有一其上焊接有一排氣管的殼體。權(quán)利要求2中所述發(fā)明的一個(gè)目的是提高排氣效率。權(quán)利要求3中所述發(fā)明的一個(gè)目的是確保氧氣濃度傳感器放置在殼體上有較大自由度。權(quán)利要求4中所述發(fā)明的一個(gè)目的是防止由廢氣傳感器產(chǎn)生熱損傷并提高傳感器和催化劑的耐久性。權(quán)利要求5中所述發(fā)明的一個(gè)目的是更容易對(duì)位于廢氣凈化器下游的排氣管進(jìn)行聯(lián)結(jié)。
根據(jù)權(quán)利要求1中所述的發(fā)明，提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)，具有一允許廢氣從發(fā)動(dòng)機(jī)流出的上游排氣管，一具有一由兩個(gè)焊接在一起的殼體半部構(gòu)成的殼體的廢氣凈化器，及一具有一焊接到該殼體上的下游端的下游排氣管，其特征在于上述上游端通過一球形接頭與上述上游排氣管聯(lián)接，上述下游端焊接到其中一個(gè)殼體半部上，使其焊縫不與上述殼體半部的焊縫重疊，且上述廢氣僅通過上述下游排氣管流入上述殼體中。
根據(jù)權(quán)利要求1中所述發(fā)明，由于傳遞到上游排氣管的發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分振動(dòng)通過沿上游排氣管與下游排氣管之間的球形的相對(duì)滑動(dòng)由球形接頭吸收，并防止其到達(dá)作為僅有的將廢氣引進(jìn)殼體中的排氣管的下游排氣管，沒有由這種振動(dòng)產(chǎn)生的大的載荷作用于下游排氣管與殼體之間的焊縫上，可防止在焊縫中出現(xiàn)裂紋。即使當(dāng)不能由球形接頭有效吸收的振動(dòng)被傳遞到下游排氣管且由振動(dòng)產(chǎn)生的載荷作用于焊縫時(shí)，不僅因?yàn)榕c沒有球形接頭的結(jié)構(gòu)相比，所傳遞的振動(dòng)被球形接頭減弱，而且因?yàn)橄掠闻艢夤艿南掠味伺c殼體半部之間的焊縫不與聯(lián)接兩殼體半部的焊縫重疊，焊縫保持高強(qiáng)度，大大減少了焊縫中裂紋的產(chǎn)生。
因此提供了下述效果。由于傳遞到上游排氣管的發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)被球形接頭吸收，即使球形接頭不能吸收的振動(dòng)傳遞到了作為將廢氣引進(jìn)殼體中的僅有的排氣管的下游排氣管，不僅因?yàn)樗鶄鬟f的振動(dòng)自身被球形接頭減弱到某一程度，而且因?yàn)橄掠闻艢夤芘c殼體之間的焊縫具有高強(qiáng)度，大大減少了在焊縫處產(chǎn)生的裂紋，具有其上焊有上游排氣管的殼體的排氣系統(tǒng)在耐久性上得到了提高。
權(quán)利要求2所述的發(fā)明基于權(quán)利要求1中所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于，上述殼體位于一低于上述上游端的高度，上述其中一個(gè)殼體半部構(gòu)成了上述殼體的頂部。
根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)明，由于下游排氣管從其上游端向下延伸，并聯(lián)接到形成高度低于上游端的殼體頂部的第一殼體半部上，第一排氣管可以縮短且弧度減小。
因此除權(quán)利要求1所述發(fā)明的效果之外，第一排氣管的短而弧度小的結(jié)構(gòu)可降低流動(dòng)路徑阻力，使排氣系統(tǒng)中的廢氣平穩(wěn)排放，且提高排氣效率，簡化了下游排氣管的布局。
權(quán)利要求3所述的發(fā)明基于權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)，其特征在于廢氣凈化器包括一容放于殼體中的催化劑，一從下游排氣管通向殼體的廢氣入口位于催化劑的上游，位于催化劑上游的另一上述殼體半部的上游部形成一安裝座，用于安裝一用于檢測廢氣中氧氣濃度的氧氣濃度傳感器。
根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)明，氧氣濃度傳感器在催化劑上游一位置對(duì)從位于催化劑上游的排氣入口引入殼體中的廢氣中的氧氣濃度進(jìn)行檢測。但由于用于安裝氧氣濃度傳感器的安裝座形成于該殼體半部上催化劑上游的部分，該殼體半部不同于其上聯(lián)接有下游排氣管的殼體半部，安裝座在殼體的催化劑上游部分的位置局限性得到了改善。
因此，除權(quán)利要求2中所述的效果之外還提供了下列效果，設(shè)置在沒有聯(lián)接下游排氣管的殼體半部中的安裝座減少了自身定位上的限制，為氧氣濃度傳感器的位置提供了更大的自由度。從其檢測精度和響應(yīng)的角度來看，優(yōu)化了氧氣濃度傳感器最佳位置的選擇。
權(quán)利要求4所述的發(fā)明基于權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)，其特征在于，聯(lián)接下游端和殼體半部的焊縫位于上述催化劑的上游，一蓋住殼體外部的隔熱蓋在位于催化劑上游的多個(gè)固定點(diǎn)固定到殼體上。
根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)明，由于在殼體外部設(shè)置了隔熱蓋，可以避免對(duì)環(huán)繞殼體的元件造成熱損傷。另外，由于焊縫位于殼體中催化劑上游且隔熱蓋在催化劑上游多個(gè)固定點(diǎn)固定到殼體上，殼體由于隔熱蓋的附加剛度而在靠近下游排氣管和一個(gè)殼體半部之間焊縫的位置提高了剛度。
因此除權(quán)利要求3中所述發(fā)明的效果之外，還提供了下列效果。即，可通過隔熱蓋防止對(duì)環(huán)繞殼體的元件的熱損傷。另外，在殼體位于催化劑上游的部分，由于在催化劑上游多個(gè)固定點(diǎn)固定的隔熱蓋能夠抑制從下游排氣管傳來的振動(dòng)，可抑制整個(gè)殼體的振動(dòng)，并提高了容放于殼體中的催化劑的耐久性。
權(quán)利要求5中所述的發(fā)明基于權(quán)利要求1中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)，其特征在于一第二排氣管聯(lián)接到上述殼體下游端，一聯(lián)接凸緣設(shè)置在上述第二排氣管的下游端，用緊固元件將一第三排氣管聯(lián)接到上述第二排氣管上，上述第二排氣管彎曲，將一垂直于上述聯(lián)接凸緣聯(lián)接面的直線引導(dǎo)到偏離上述殼體軸線的方向。
根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)明，由于彎曲而偏離廢氣凈化器的殼體軸線的第二排氣管聯(lián)接凸緣的聯(lián)接平面被導(dǎo)向一偏離殼體軸線的方向，聯(lián)接面可定向成不朝向一設(shè)置成在軸向朝向廢氣凈化器的元件。
因此，除權(quán)利要求1中所述發(fā)明的效果之外，還提供了下列效果。即，由于第二排氣管彎曲而將聯(lián)接凸緣的聯(lián)接平面引導(dǎo)到偏離殼體軸線的方向，使聯(lián)接面定向成不朝向一設(shè)置成在軸向朝向廢氣凈化器的元件，當(dāng)?shù)诙艢夤芘c第三排氣管聯(lián)接時(shí)，即使在軸向以一相對(duì)短的距離將燃料箱設(shè)置成面對(duì)廢氣凈化器，也可將用于固定緊固元件的工具靠近聯(lián)接凸緣，而不與該元件干涉。這更易于用緊固元件將聯(lián)接凸緣和第三排氣管聯(lián)接起來，并可提高聯(lián)接第二排氣管和第三排氣管的效率。
在這里使用的術(shù)語中，術(shù)語“上”和“下”表示當(dāng)在汽車或其它車輛和設(shè)備中固定到位時(shí)，與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)相關(guān)的方向和部位。類似地，術(shù)語“向上”和“向下”相對(duì)于廢氣的流動(dòng)方向使用。
附圖簡述

圖1是一平面視圖，示意性表示了應(yīng)用本發(fā)明的將安裝在車輛上的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣裝置的一部分；圖2是一側(cè)視立面圖，示意性顯示了圖1中發(fā)動(dòng)機(jī)排氣裝置的一部分；
圖3是一球形接頭的剖視圖；圖4是沿垂直于殼體分割面方向所取的廢氣凈化器的一部分；圖5是沿圖4中箭頭V指示方向所取的隔熱蓋的局部剖視圖；圖6是沿垂直于其分割面的方向所取的廢氣凈化器殼體的視圖；圖7是一剖視圖，表示排氣管與殼體的連接；圖8是一透視圖，表示圖1中排氣系統(tǒng)與燃料箱的位置關(guān)系；圖9是與圖1相似的平面圖，表示圖1中排氣系統(tǒng)與燃料箱的位置關(guān)系；及圖10是與圖2相似的側(cè)視圖，表示圖1中排氣系統(tǒng)與燃料箱的位置關(guān)系。
實(shí)現(xiàn)發(fā)明的最佳方式現(xiàn)在參照附圖1至10對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
首先參照?qǐng)D1和圖2，圖1是一平面圖，示意性示出根據(jù)安裝在車輛中的本發(fā)明一實(shí)施例的一線四缸發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的一部分，圖2是其側(cè)視立面圖，排氣系統(tǒng)1構(gòu)造成用于凈化廢氣，該廢氣是從具有往復(fù)式活塞的發(fā)動(dòng)機(jī)(未顯示)的燃燒室中釋放出來的燃燒氣，并將其釋放到大氣中，該排氣系統(tǒng)沿從上游到下游方向順序包括，一聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭部E上的排氣總管2，第一排氣管3，廢氣凈化器4和第二排氣管5，并包括一個(gè)第三排氣管40和一個(gè)設(shè)置在它們下游的輔助回氣管41(圖8到圖10中最佳地顯示全部)。在它們的下游，排氣系統(tǒng)還包括，一個(gè)主回氣管和一個(gè)尾管(均未顯示)，廢氣被導(dǎo)向穿過由這些元件限定的路徑并從尾管排放到大氣中。
排氣總管2由四個(gè)支管21至24及將這些支管21至24聯(lián)合成一個(gè)單一管道的收集管2a組成，這四個(gè)支管21至24通過一汽缸頭部E聯(lián)接到沿發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄軸旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向?qū)R的各汽缸的排氣口(沿圖1中箭頭A顯示的方向)。收集管2a的下游端2a1通過一將在后面解釋的球形接頭6與第一排氣管3的上游端3a聯(lián)接，同時(shí)第一排氣管3的下游端與廢氣凈化器4的殼體20聯(lián)接。因此，位于球形接頭6上游的排氣總管2形成一上游排氣管，而位于球形接頭6下游的第一排氣管3形成一下游排氣管。
參照?qǐng)D3，球形接頭6包括一焊接到收集管2a外圓周面上的上游凸緣7，和一焊接到第一排氣管3的上游端3a的外圓周面上的下游凸緣8，該第一排氣管3是由均為圓柱管的一內(nèi)管31和一外管32組成的雙管結(jié)構(gòu)。下游凸緣8形成一球形座8a，該球形座8a限定了一個(gè)向下游方向凸出的球形座表面，而上游凸緣7形成一限定一平面的平面座7a。
球形接頭6包括一球形襯墊9，該球形襯墊9位于上游和下游凸緣7、8之間，用于與下游端2a1的外圓周嚙合。球形襯墊9具有一設(shè)置在一上游位置的平面部9a和一設(shè)置在一下游位置的球形部9b，該平面部9a限定了一個(gè)與平面座7a接觸的平面，該球形部9b限定了一個(gè)與球形座8a接觸的球形面。
上游凸緣7形成兩個(gè)螺栓孔12，該兩螺栓孔12允許插入形成于下游凸緣8中的兩通孔10的螺栓11穿過，從而用一螺母14將螺栓11擰緊和固定到上游凸緣7上，同時(shí)將一環(huán)繞螺栓11的卷簧13壓縮在螺栓11頭部與下游凸緣8之間。各通孔10的直徑大于螺栓11的外徑，從而提供一間隙，允許在球形座8a與球形部9b之間相對(duì)滑動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)傳遞到總管2時(shí)，這些振動(dòng)由在球形接頭6處球形座8a與球形部9b之間發(fā)生的沿球形面的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)吸收，因此防止或抑制了振動(dòng)向第一排氣管3的傳遞。
如圖2中所示，當(dāng)排氣系統(tǒng)1固定到車輛上時(shí)，與第一排氣管3聯(lián)接的廢氣凈化器4被定位在一低于第一排氣管3的上游端3a的高度。廢氣凈化器4具有一殼體20，該殼體20中含有三元催化劑15，用于凈化廢氣中的Nox(氧化氮)、HC(碳?xì)浠衔?和CO(一氧化碳)，第一排氣管3從上游端3a向下延伸的下游端3b在由此形成的焊縫W1處焊接到殼體20上(見圖4至7)。
更具體地，參照?qǐng)D4和5，由金屬薄板制成的殼體20具有一位于基本圓柱形催化劑15的上游端面15a上游的上游部20a，一基本為截頭錐體輪廓并位于下游的下游部20b，及一在廢氣流動(dòng)方向上位于上游部20a與下游部20b之間的基本為圓柱形的中央部20c，該殼體20由基本為半圓柱形的第一和第二殼體半部21、22形成，該兩半部21、22是沿穿過中央部20c圓柱體的基本水平軸線L1的一分割面P的兩個(gè)分割部(見圖7)。本實(shí)施例中，如圖1和2中所示，由于水平面以上包括殼體20頂部的大部分殼體20是由第一殼體半部21限定的，第一殼體半部21和第二殼體半部22分別形成了上殼體半部和下殼體半部。
如圖6中所示，第一和第二殼體半部21、22除將在下面進(jìn)行說明的形成一凹槽的下游部20b外，沿它們的圓周邊緣具有凸緣21a、22a，這些殼體半部21、22通過沿整個(gè)圓周焊接其凸緣21a、22a而連接在一起。由于第一殼體半部21的凸緣21a比第二殼體半部22的凸緣22a更向外伸出，第二殼體半部22沿其外圓周邊緣焊接到第一殼體半部21的凸緣21a的底面。圖6中所示焊縫用參考數(shù)字W2表示。屬于第一殼體半部21上游部20a的凸緣21a的突起B(yǎng)1、B2以及屬于下游部20b的凸緣21a的突起B(yǎng)3、B4共形成四個(gè)螺栓孔C1至C4，其中每兩個(gè)基本上相對(duì)于包括軸線L1的平面對(duì)稱地定位并垂直地橫跨分割面P。這些螺栓孔C1至C4容納四個(gè)螺栓D1至D4(見圖4)，該四個(gè)螺栓D1至D4將一后面將描述的隔熱蓋30固定到殼體20上，通過一縫隙覆蓋殼體20外部。
參照?qǐng)D4至6，第一殼體半部21屬于上游部20a的上游部包括一從靠近凸緣21a上游端的部分朝下游方向傾斜的基本平的斜面21b，而第二殼體半部22屬于上游部20a的上游部包括一從靠近凸緣22a上游端的部分向下游方向傾斜的斜面22b，和兩個(gè)向下傾斜而沿垂直于分割面P上的軸線L1的方向(下面稱“垂直方向”)相互靠近的側(cè)斜面22c。
第一和第二殼體半部21、22的下游端部形成有用于形成配合孔的半圓形凹槽，這些配合孔用于接收與殼體20下游部20b的下游端部聯(lián)接的第二排氣管5。配合孔的圓周邊緣與第二排氣管5的外圓周面通過在焊縫W3焊接它們的整個(gè)圓周而連接在一起。如圖8至10中所示，一設(shè)置在第二排氣管5端部下游的聯(lián)接凸緣16在第二排氣管5下游形成一排氣通道，一設(shè)置在與輔助尾氣管41相聯(lián)的第三排氣管40上游端的聯(lián)接凸緣42通過作為緊固件的三個(gè)螺栓45和螺母46與聯(lián)接凸緣16連接，從而連續(xù)地將第二排氣管5聯(lián)接到第三排氣管40上。
參照?qǐng)D7，在第一殼體半部21的斜面21b上形成一圓柱形凸臺(tái)部，以限定一作為排放入口的孔，廢氣通過該孔流入殼體20中。第一排氣管3的外管32與凸臺(tái)部24的外圓周嚙合，在整個(gè)圓周長度上對(duì)它們進(jìn)行焊接，以形成焊縫W1。在這種情況下，選擇焊縫W1不與殼體20的焊縫W2重疊。
殼體20中，內(nèi)部具有多個(gè)允許廢氣從中流過的細(xì)空氣通道的催化劑15的上游端面在殼體20的軸線L1的軸線方向位于孔23下游端略微下游的位置，第一排氣管3的下游端3b的軸線L2大致指向上游端面15a的中心。
如圖5中所示，在第二殼體半部22的上游部，一個(gè)側(cè)斜面22c形成一具有插孔26的安裝座27，該插孔26用于在其中安裝一氧氣濃度傳感器25，該氧氣深度傳感器25用于檢測作為廢氣一個(gè)特性的廢氣中的氧氣濃度。從檢測精度和響應(yīng)的觀點(diǎn)來看，該氧氣濃度傳感器25固定到安裝座27上，使其檢測部在進(jìn)入孔23之后立即占據(jù)足夠的位置。
參照?qǐng)D4和5，在廢氣凈化器4中，通過一縫隙蓋住殼體20外部的隔熱蓋30由分別與第一殼體半部21和第二殼體半部22相聯(lián)的一第一蓋半部31和一第二蓋半部32組成。第一蓋半部31隨第一殼體半部21的外部輪廓將其蓋住，覆蓋殼體20上游部20a的第一蓋半部31的上游部具有一環(huán)繞焊接到殼體20上的第一排氣管3部分蓋住該上游部分的環(huán)繞部31a。環(huán)繞部31a具有延伸的側(cè)部31b，該側(cè)部31b在上述垂直方向從第一蓋半部31的中央部朝第一殼體半部21的凸緣21a向上游方向逐漸延伸加長。第一蓋半部21在廢氣凈化器4中催化劑15溫度最高的位置形成多個(gè)通氣孔，將殼體20與隔熱蓋30之間縫隙中的熱空氣用環(huán)繞廢氣凈化器4相對(duì)較冷的溫度代替。從而避免殼體20過熱。第二蓋半部32隨第二殼體半部23的中央部和下游部的外部輪廓蓋住它們，其下游端到達(dá)靠近第二排氣管5的聯(lián)接凸緣16的位置。
第一和第二蓋半部31、32分別具有四個(gè)固定部F1至F4和G1至G4，它們形成對(duì)應(yīng)于第一殼體半部21的凸緣21a的四個(gè)螺栓孔C1至C4的四個(gè)螺栓孔(未示出)。它們之中，第一蓋半部31的兩個(gè)上游固定部F1和F2形成在這兩個(gè)延伸的側(cè)部31b中，而下游兩個(gè)固定部F3和F4形成在下游端。第二蓋半部32的上游固定部G1和G2在沿凸緣21a從覆蓋第二蓋半部32中央部的前端向上游方向延伸的一局部中形成在對(duì)應(yīng)于固定部F1和F2的位置，而兩下游固定部G3和G4形成在對(duì)應(yīng)于固定部F3和F4的位置。這樣，在突起B(yǎng)1至B4被夾在第一蓋半部31的固定部F1至F4和第二蓋半部32的固定部G1至G4的情況下，螺栓D1至D4插入并由螺母H1至H4緊固，從而將殼體20和隔熱蓋30連接在一起。
在作為用固定裝置螺栓D1至D4和螺母H1至H4固定隔熱蓋30的殼體20固定部分的螺栓孔C1至C4中，上游螺栓孔C1至C2的位置位于如圖7中所示催化劑15上游端面15a的上游，且它們位于沿軸線L1的軸向由焊縫W1占據(jù)的范圍S內(nèi)。因此螺栓孔C1至C2的位置靠近第一排氣管3和殼體20的焊縫W1。
參照?qǐng)D8至10，在裝有一發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛中，一燃料箱43以與廢氣凈化器4相對(duì)較短的距離在殼體20軸線L1的軸向方向定位在一與廢氣凈化器4相對(duì)并位于其后的位置。第三排氣管40彎曲繞過燃料箱43，并聯(lián)接到位于燃料箱43旁邊的輔助回氣管41上。參考數(shù)字44表示將第三排氣管40固定到車體上的兩個(gè)支架。
第二排氣管5沿一偏離殼體20軸線L1的方向從與廢氣凈化器相聯(lián)的上游端朝輔助回氣管41的位置側(cè)部略微向下彎曲(見圖9和10)。因此，聯(lián)接凸緣16的聯(lián)接面16a定向成不朝向燃料箱43，而垂直于聯(lián)接面16a的線指向該偏離方向。因而如圖9和10所示，在該實(shí)施例中，第二排氣管5被彎曲成使聯(lián)接面16a朝向一靠近燃料箱43的輔助回氣管41的垂直較低位置。
因此，當(dāng)具有聯(lián)接凸緣42的第三排氣管40聯(lián)接到第二排氣管5上時(shí)，可將一用于將螺母46緊固到螺栓45上的工具如套筒扳手從燃料箱43底部伸到聯(lián)接凸緣42，而不與燃料箱43干涉，該聯(lián)接凸緣42用插入聯(lián)接凸緣16的三個(gè)螺栓45和緊固螺栓45的螺母46聯(lián)接到聯(lián)接凸緣16上。
下面對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的操作及效果進(jìn)行說明。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，經(jīng)過排氣通道的廢氣由廢氣凈化器4凈化，之后排放到大氣中。由發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)傳遞到排氣系統(tǒng)1。傳遞到排氣總管2的部分振動(dòng)通過沿球形接頭6的球形座8a和球形部9b之間的球形面作相對(duì)滑動(dòng)而吸收，并避免了傳遞到作為僅有的將廢氣引進(jìn)殼體20中的排氣管的第一排氣管3。因此沒有由這種振動(dòng)產(chǎn)生的大的載荷作用于第一排氣管3與殼體20之間的焊縫上，可避免在焊縫W2中出現(xiàn)裂紋。另外，即使當(dāng)不能由球形接頭6有效吸收的振動(dòng)，如超過排氣總管2與球形接頭6的第一排氣管3之間滑動(dòng)范圍的較大振動(dòng)，或者沿收集管2a流動(dòng)方向軸線方向在排氣總管2下游端2a產(chǎn)生的振動(dòng)，被傳遞到第一排氣管3且由振動(dòng)產(chǎn)生的載荷作用于焊縫時(shí)，與沒有球形接頭6的結(jié)構(gòu)相比，這些振動(dòng)自身也被球形接頭6減弱了，且第一排氣管3的下游端3b與第一殼體半部21之間的焊縫W1并與連接殼體21的第一和第二殼體半部21、22的焊縫W2重疊。因此焊縫W1具有高強(qiáng)度，并大大降低了產(chǎn)生裂紋的可能性。
由此確保了以下效果。即，由于傳遞到排氣總管2的發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)被球形接頭6吸收，即使球形接頭6不能吸收的振動(dòng)傳遞到了作為將廢氣引進(jìn)殼體20中的僅有的排氣管的第一排氣管3，不僅因?yàn)樗鶄鬟f的振動(dòng)自身被球形接頭6減弱到某一程度，而且因?yàn)榈谝慌艢夤?與殼體20之間的焊縫W1具有高強(qiáng)度，大大減少了由于傳遞到第一排氣管3的振動(dòng)而在焊縫W1處產(chǎn)生的裂紋，具有其上焊有第一排氣管3的殼體20的排氣系統(tǒng)在耐久性上得到了提高。
由于第一排氣管3從其上游端3a向下延伸，并聯(lián)接到形成高度低于上游端3a的殼體20頂部的第一殼體半部21上，第一排氣管3可以縮短且弧度減小。第一排氣管3的短而弧度小的結(jié)構(gòu)可降低流動(dòng)路徑阻力，使排氣系統(tǒng)中的廢氣平穩(wěn)排放，并提高排氣效率，且增加了第一排氣管的布局得到簡化的效果。
氧氣濃度傳感器25在催化劑15上游一位置對(duì)從位于催化劑15上游的孔23引入殼體20中的廢氣中的氧氣濃度進(jìn)行檢測。但由于用于安裝氧氣濃度傳感器25的安裝座27形成于第二殼體半部22上催化劑15上游的部分，該第二殼體半部22不同于其上焊接有第一排氣管3的第一殼體半部21，安裝座27在殼體20的催化劑15上游部分的位置局限性得到了改善。
因此，安裝座27可設(shè)置在沒有聯(lián)接下游排氣管的殼體半部，減少了對(duì)安裝座27位置上的限制，為氧氣濃度傳感器25的位置提供了更大的自由度。這對(duì)于適當(dāng)放置氧氣濃度傳感器25從而優(yōu)化其檢測精度和響應(yīng)是有效的。
由于設(shè)置了隔熱蓋30來蓋住殼體20外部，可以避免對(duì)環(huán)繞殼體20的元件造成熱損傷。另外，由于焊縫位于殼體20中催化劑15上游端面15a的上游并用螺栓D1、D2和螺母H1、H2以及作為催化劑15上游兩個(gè)固定點(diǎn)的螺栓孔C1、C2將隔熱蓋30固定到殼體20上，殼體20在靠近第一排氣管3和第一殼體半部21之間焊縫W1的位置提高了剛度，如果增加了隔熱蓋30則有了剛度。另外，由于螺栓孔C1、C2位于由焊縫W1在軸線L1方向占據(jù)的范圍S之內(nèi)且靠近焊縫W1和安裝座27，可以有效地減弱從第一排氣管3傳來的振動(dòng)，還可以有效地防止安裝在安裝座27上氧氣濃度傳感器25發(fā)生振動(dòng)。
因此提供了下列效果。即，可通過隔熱蓋30防止對(duì)環(huán)繞殼體20的元件的熱損傷，在殼體20位于催化劑15上游的部分，由于從第一排氣管3傳來的振動(dòng)可以由用位于催化劑15上游的螺栓D1、D2和螺母H1、H2固定的隔熱蓋30抑制，可防止殼體20整體發(fā)生振動(dòng)，并提高了容放于殼體20中的催化劑15的耐久性。
在與殼體20相聯(lián)的第二排氣管5的下游端設(shè)有聯(lián)接凸緣16，用于用螺栓45將第三排氣管40聯(lián)接到第二排氣管5上，第二排氣管5彎曲，將垂直于聯(lián)接凸緣16的聯(lián)接平面16a的直線引導(dǎo)到偏離殼體20軸線L1的方向，使第二排氣管5的聯(lián)接凸緣的聯(lián)接面16a彎曲而偏離廢氣凈化器4的殼休20的軸線L1。因此可將聯(lián)接面16a定向成不完全朝向燃料箱43，該燃料箱43定位成在軸向L1朝向廢氣凈化器4。
因此可提供下列效果。即，由于第二排氣管5彎曲而將聯(lián)接凸緣16的聯(lián)接平面16a引導(dǎo)到偏離殼體20軸線L1的方向，使聯(lián)接面16a定向成不朝向燃料箱43，該燃料箱43定位成在軸向L1朝向廢氣凈化器4，當(dāng)?shù)诙艢夤?與第三排氣管40聯(lián)接時(shí)，即使在軸向L1以一相對(duì)短的距離將燃料箱43設(shè)置成面對(duì)廢氣凈化器4，也可使用于將螺母46緊固到螺栓45上的套筒扳手靠近聯(lián)接凸緣42，而不與燃料箱43干涉。因此更易于用螺栓45和螺母46將聯(lián)接凸緣16和第三排氣管40的聯(lián)接凸緣42聯(lián)接起來，并可將聯(lián)接第二排氣管5和第三排氣管40的效率提高。
下面說明由上述實(shí)施例部分修改的實(shí)施例的修改結(jié)構(gòu)。
盡管前述實(shí)施例中將廢氣凈化器4的軸線L1定向在基本水平方向，本發(fā)明也可用于具有垂直軸線的廢氣凈化器4。盡管所述的第一排氣管3直接焊接到第一殼體上，該實(shí)施例修改成將第一排氣管3與一焊接到第一殼體半部21上的凸緣聯(lián)接。還可以使用三個(gè)或更多上游固定點(diǎn)，而不是兩個(gè)，用于將隔熱蓋30固定到殼體20上。盡管所述廢氣凈化器4包含一三元催化劑15，但催化劑并不局限于三元，而可以是例如僅用于凈化Nox，或者還可以使用不含催化劑的廢氣凈化器4。
盡管前述實(shí)施例中所述發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在車輛上，但本發(fā)明的排氣系統(tǒng)可用于任何裝有發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車或設(shè)備。另外，盡管前述實(shí)施例中將第二排氣管彎曲成使聯(lián)接凸緣的整個(gè)聯(lián)接面區(qū)域不朝向燃料箱，但至少一部分聯(lián)接面不朝向燃料箱就已足夠了，以防止用于固定緊固元件的工具與燃料箱干涉。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)，具有一允許廢氣從發(fā)動(dòng)機(jī)流出的上游排氣管，一具有一由兩個(gè)焊接在一起的殼體半部構(gòu)成的殼體的廢氣凈化器，及一具有一焊接到該殼體上的下游端的下游排氣管，其特征在于上述上游端通過一球形接頭與上述上游排氣管聯(lián)接，上述下游端焊接到其中一個(gè)殼體半部上，使其焊縫不與上述殼體半部的焊縫重疊，且上述廢氣僅通過上述下游排氣管流入上述殼體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中上述殼體位于一低于上述上游端的高度，上述其中一個(gè)殼體半部構(gòu)成了上述殼體的頂部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣系統(tǒng)，其中上述廢氣凈化器包括一容放于上述殼體中的催化劑，一從上述下游排氣管通向上述殼體的廢氣入口位于上述催化劑的上游，位于上述催化劑上游的另一上述殼體半部的一上游部形成一安裝座，用于安裝一用于檢測廢氣中氧氣濃度的氧氣濃度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)，其中聯(lián)接上述下游端和上述其中一個(gè)殼體半部的焊縫位于上述催化劑的上游，一蓋住上述殼體外部的隔熱蓋在位于上述催化劑上游的多個(gè)固定點(diǎn)固定到上述殼體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中一第二排氣管聯(lián)接到上述殼體下游端，一聯(lián)接凸緣設(shè)置在上述第二排氣管的下游端，用緊固元件將一第三排氣管聯(lián)接到上述排氣管上，上述第二排氣管彎曲，將一垂直于上述聯(lián)接凸緣聯(lián)接面的直線引導(dǎo)到偏離上述殼體軸線的方向。
全文摘要
一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)，具有一帶其上焊接一排氣管的殼體的廢氣凈化器，包括一第一排氣管(3)，該廢氣凈化器(4)具有一由相互焊接在一起的第一和第二殼體半部構(gòu)成的殼體(20)。第一排氣管(3)的上游端(3b)通過一球形接頭(6)與一排氣總管聯(lián)接，第一排氣管(3)的下游端(3a)焊接到形成殼體(20)頂部的第一殼體半部上，使其焊縫(W1)不與上述殼體半部(W1，W2)的焊縫(W2)重疊。這種結(jié)構(gòu)防止兩焊縫(W1，W2)重疊，保持強(qiáng)度不降低，且廢氣僅通過下游排氣管(3)流入殼體(20)中。
文檔編號(hào)F01N3/28GK1392920SQ01803077
公開日2003年1月22日 申請(qǐng)日期2001年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月11日
發(fā)明者村瀨廣之 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社