專利名稱：車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)。
背景技術：
傳統(tǒng)上，車輛用排氣系統(tǒng)中使用的例如球形接頭(spherical joint)的撓性聯(lián)結器(flexible coupling)通過防止振動從發(fā)動機傳遞到排氣系統(tǒng)或防止排氣系統(tǒng)中共振引起的振動被傳遞到發(fā)動機來完成振動衰減功能。因此，球形接頭在減小經(jīng)由排氣系統(tǒng)和發(fā)動機系統(tǒng)的支架傳遞到車輛主體的振動方面起著重要作用。
使用球形接頭的車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)已經(jīng)應用于如附圖中圖7所示的前排氣發(fā)動機，其實例在日本未審專利公開No.2002-371841中公開，并且也應用于如附圖中圖8和圖9所示的后排氣發(fā)動機，其實例在日本未審專利公開10-196358中公開。
在本說明書中，術語“前”及“后”和“前置”及“后置”涉及車輛行駛的前進方向。例如“前排氣”和“后排氣”指排氣歧管相對于橫向安裝的發(fā)動機的位置。但是，本發(fā)明并不局限于用在橫向發(fā)動機車輛中。
在上述傳統(tǒng)發(fā)動機排氣系統(tǒng)中，需要根據(jù)球形接頭的數(shù)量、安裝位置和安裝角以特定方式對各球形接頭進行布置。如果要有效地吸收排氣系統(tǒng)的振動，那么球形接頭必須允許沿振動方向的移動。不過，布局的限制使得難以采用球形接頭能夠有效吸收振動的方式對球形接頭進行布置。在由于布局的限制而使球形接頭不能安裝在理想的位置和方位的情況下，就難于獲得滿足要求的振動衰減性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明用于解決上述問題，其目的是提供一種車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)，其中即使存在布局限制也可以獲得有效的振動衰減性能。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少兩個具有彈性特性的撓性聯(lián)結器，其中所述撓性聯(lián)結器位于排氣系統(tǒng)中的兩個不同位置，和位于所述至少兩個撓性聯(lián)結器之間并具有質量的中間構件。本發(fā)明的特征在于通過所述各彈性特性和所述質量形成動態(tài)減振器。
由此，根據(jù)本發(fā)明的車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)包括由位于排氣系統(tǒng)中至少兩個位置處的具有彈性系數(shù)的撓性聯(lián)結器和它們之間的中間排氣系統(tǒng)構件形成的動態(tài)減振器，其中所述中間構件的質量僅由所述各撓性聯(lián)結器進行有效地支撐。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機排氣系統(tǒng)，其中例如球形接頭的撓性聯(lián)結器位于排氣系統(tǒng)中的至少兩個位置處并且動態(tài)減振器由兩個撓性聯(lián)結器之間的作為質量體的排氣系統(tǒng)構件形成，即使存在安裝撓性聯(lián)結器的布局限制也可實現(xiàn)所需的振動衰減性能。


現(xiàn)在將結合附圖以實例的方式說明根據(jù)本發(fā)明的車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)的優(yōu)選實施方式，在附圖中圖1是示出發(fā)動機排氣系統(tǒng)的第一優(yōu)選實施方式的示意圖；圖2示出圖1中車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)的模型；圖3是示出圖1的發(fā)動機排氣系統(tǒng)中支架振動程度相對于頻率的曲線圖；圖4a至4c是振動頻率響應曲線圖，示出了對圖1的發(fā)動機排氣系統(tǒng)的共振頻率進行的調節(jié)；圖5是示出發(fā)動機排氣系統(tǒng)的第二優(yōu)選實施方式的示意圖；圖6是示出發(fā)動機排氣系統(tǒng)的第三優(yōu)選實施方式的示意圖；圖7(現(xiàn)有技術)是示出傳統(tǒng)發(fā)動機排氣系統(tǒng)的一個實例的示意圖；圖8(現(xiàn)有技術)是示出傳統(tǒng)發(fā)動機排氣系統(tǒng)的另外一實例的示意圖；圖9(現(xiàn)有技術)是示出傳統(tǒng)發(fā)動機排氣系統(tǒng)的又一實例的示意圖。
具體實施例方式
圖7中所示的傳統(tǒng)發(fā)動機排氣系統(tǒng)具有兩個位于催化器和中間消音器之間的球形接頭，一個前置，一個后置。在該情況下，發(fā)動機是前排氣發(fā)動機。位于兩個球形接頭之間的排氣管由車輛主體支撐。由此，最靠近發(fā)動機的前置球形接頭吸收排氣系統(tǒng)的相對于車輛的縱向的振動，最靠近中間消音器的后置球形接頭吸收發(fā)動機的搖擺擺動(roll oscillation)和相對于車輛的垂直方向的振動。這些各種振動和擺動由圖7中的箭頭表示。
在如圖8所示的用于后排氣發(fā)動機的另外一傳統(tǒng)發(fā)動機排氣系統(tǒng)中，前置球形接頭位于發(fā)動機和催化器之間，后置球形接頭位于中間消音器和后消音器之間，車輛主體支撐中間消音器。由此，前置球形接頭吸收發(fā)動機的搖擺擺動和相對于車輛的垂直方向的振動，后置球形接頭吸收排氣系統(tǒng)的相對于車輛的縱向方向的振動。這些各種振動和擺動由圖8中的箭頭表示。
現(xiàn)在回到本發(fā)明，圖1示出本發(fā)明第一優(yōu)選實施方式的車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)。如圖所示，排氣系統(tǒng)包括后排氣發(fā)動機1、由前管道11連接的前催化器2和后催化器3、中間消音器4、后消音器5和用于將消音器4及消音器5安裝到車輛主體上的安裝構件10。前催化器2和后催化器3剛性固定到前管道11的兩端，并可作為一個單一體或整體進行移動，這種結構作為動態(tài)減振器可帶來良好的效率。由于中間消音器4和后消音器5的重量，所以車輛主體經(jīng)由安裝構件10支撐排氣系統(tǒng)的這些部件。
在本優(yōu)選實施方式中，作為撓性聯(lián)結器的前置球形接頭6和后置球形接頭7分別位于前催化器2的前面，即相對于車輛正常行駛方向向前，和后催化器3的后面，即相對于所述行駛方向向后。球形接頭6、7分別包括用于吸收振動的彈性體。
相對于通常為向后的廢氣流動方向在后置球形接頭7的下游定位的排氣系統(tǒng)構件通過安裝構件10由車輛主體支撐。相反，位于兩球形接頭6和7之間的排氣系統(tǒng)構件沒有被車輛主體支撐。因此，球形接頭6和7以及球形接頭6和7之間的排氣系統(tǒng)構件形成動態(tài)減振器，在本實例中，球形接頭6及7之間的排氣系統(tǒng)構件是前催化器2、后催化器3和管道11。
在第一優(yōu)選實施方式中，如圖1中箭頭所示，前置球形接頭6吸收發(fā)動機1的搖擺擺動和排氣系統(tǒng)的相對于車輛的縱向振動，后置球形接頭吸收發(fā)動機1的相對于車輛的垂直振動。
圖2示出了第一優(yōu)選實施方式中的發(fā)動機排氣系統(tǒng)的振動系統(tǒng)模型，由此包括兩個球形接頭6和7以及它們之間的排氣系統(tǒng)構件。在此假設前催化器2的質量是m1，后催化器3的質量是m2，這兩個催化器2和3之間的管道11的質量是m3，前置球形接頭6的彈性系數(shù)是k1，后置球形接頭7的彈性系數(shù)是k2，前置球形接頭6和后置球形接頭7之間形成的動態(tài)減振器的質量M表示為M＝(m1+m2+m3)其彈性系數(shù)K表示為K＝(k1+k2)所述動態(tài)減振器的共振頻率f用以下等式表示f＝1/2π(K/M)1/2圖3對根據(jù)第一優(yōu)選實施方式的發(fā)動機排氣系統(tǒng)的支架振動程度(圖中的A)與根據(jù)對應于JP 10-196358的圖9所示的傳統(tǒng)技術的車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)的支架振動程度(圖中的B)進行比較。從圖3中可見，傳統(tǒng)發(fā)動機排氣系統(tǒng)的支架振動程度在低發(fā)動機速度范圍中，即在例如發(fā)動機空轉的低頻區(qū)域中，會超過目標值，然而圖1的發(fā)動機排氣系統(tǒng)實施方式的支架振動程度低于目標值，獲得有利的減振效果。
圖4a至4c中的曲線圖示出如何調節(jié)動態(tài)減振器的共振頻率從而在特定頻率下有效地減少振動。改變動態(tài)減振器的彈性系數(shù)K或者增加或減少球形接頭6與球形接頭7之間的中間排氣系統(tǒng)構件的整體質量都對調節(jié)共振頻率有所作用。
在很多情況下，發(fā)動機振動是排氣系統(tǒng)振動的主要或者唯一的誘因。因為發(fā)動機的振動頻率通常處于大概20-30Hz的范圍內，所以可以選擇動態(tài)減振器的彈性特性和/或中間排氣構件的質量以確保所述動態(tài)減振器的共振頻率低于該范圍。由此，在優(yōu)選實施方式中，k1、k2和/或M經(jīng)選擇以使得由撓性聯(lián)結器6、7和中間構件2、3及11形成的動態(tài)減振器的共振頻率低于大概20-30Hz。
例如，當動態(tài)減振器的彈性系數(shù)K增大時，即球形接頭的剛性相對于具有圖4a所示振動特性的系統(tǒng)有所提高時，共振頻率如圖4b中箭頭所示增加。相反，當動態(tài)減振器的彈性系數(shù)K減小時，即球形接頭的剛性減小時，共振頻率下降。而且，當動態(tài)減振器質量M增加時，即中間構件的重量增加時，共振頻率如圖4c中所示下降。相反，當動態(tài)減振器的質量M減小時，即排氣系統(tǒng)構件的重量減小時，共振頻率上升。因此，本發(fā)明的發(fā)動機排氣系統(tǒng)相應于預定頻率可容易地實現(xiàn)減振效果，即使受到球形接頭布局的限制也具有能夠實現(xiàn)減振效果的優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機排氣系統(tǒng)并不局限于上述第一優(yōu)選實施方式，而是可以用于任何形式的發(fā)動機排氣裝置。例如，圖5示出本發(fā)明第二優(yōu)選實施方式，其中發(fā)動機排氣系統(tǒng)應用于與第一優(yōu)選實施方式相同的后排氣發(fā)動機，但是在該情況下，前置球形接頭6設置在后催化器3的后面，后置球形接頭7設置在中間消音器4的后面。球形接頭6上游和球形接頭7下游的排氣系統(tǒng)部分通過安裝構件10由車輛主體支撐并與車輛主體連接，然而，中間消音器4并不安裝到車輛主體上。因為中間消音器任何部分都沒有直接連接于車輛主體，因此，與第一實施方式的中間構件類似，中間消音器僅由球形接頭6和7支撐。因此，動態(tài)減振器形成于前置球形接頭6和后置球形接頭7之間。在該情況下，動態(tài)減振器的主要質量體是中間消音器4。
在又一實例中，圖6示出本發(fā)明的第三優(yōu)選實施方式，其中車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)應用于前排氣發(fā)動機。這里，前置球形接頭6位于前催化器2和后催化器3之間，后置球形接頭7位于后催化器3和中間消音器4之間。后催化器3中沒有任何部分被車輛主體支撐或直接連接于車輛主體，因此動態(tài)減振器形成于前置球形接頭6和后置球形接頭7之間。在該情況下，動態(tài)減振器的主要質量體是后催化器3。
根據(jù)本發(fā)明的車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)設置有撓性聯(lián)結器，所述撓性聯(lián)結器，例如，由設置在排氣系統(tǒng)中至少兩個位置的球形接頭形成，使得至少一個排氣系統(tǒng)構件，例如前催化器和后催化器，懸掛在所述兩個球形接頭之間而不被車輛主體支撐，從而形成動態(tài)減振器。這種動態(tài)減振器的減振效果可通過調節(jié)排氣系統(tǒng)的共振頻率來調節(jié)，該排氣系統(tǒng)的共振頻率可通過改變動態(tài)減振器的彈性系數(shù)，即球形接頭的彈性系數(shù)，和/或動態(tài)減振器的質量來進行調節(jié)。質量的變化可通過改變形成動態(tài)減振器的構件的質量或通過改變用于形成動態(tài)減振器的構件的結構或數(shù)量得以實現(xiàn)。例如，在第一優(yōu)選實施方式中，動態(tài)減振器通過前置和后置球形接頭、前后催化器和前管道限定。相反，在第二實施方式中，動態(tài)減振器通過前置和后置球形接頭、中間消音器和相關管道限定。這些實例表示如何通過采用各種方式改變構件的結構或數(shù)量來改變動態(tài)減振器的質量。
權利要求
1.一種車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)，包括至少兩個具有彈性特性的撓性聯(lián)結器(6，7)，所述撓性聯(lián)結器位于所述排氣系統(tǒng)中的兩個不同位置；和位于所述至少兩個撓性聯(lián)結器(6，7)之間并且具有質量的中間構件(2，3，11)；其特征在于，通過所述各彈性特性和所述質量形成動態(tài)減振器。
2.如權利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中，對所述各撓性聯(lián)結器(6，7)的彈性特性進行選擇以優(yōu)化所述動態(tài)減振器的共振頻率。
3.如權利要求1或2所述的排氣系統(tǒng)，其中，對所述中間構件(2，3，11)的質量進行選擇以優(yōu)化所述動態(tài)減振器的共振頻率。
4.如前述任一項權利要求所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述至少兩個撓性聯(lián)結器(6，7)中的每一個包括球形接頭。
5.如前述任一項權利要求所述的排氣系統(tǒng)，其中，上游撓性聯(lián)結器(6)具有第一彈性特性，下游撓性聯(lián)結器(7)具有第二彈性特性，位于所述上游撓性聯(lián)結器(6)和所述下游撓性聯(lián)結器(7)之間的所述中間構件(2，3，11)與所述車輛的主體分開，位于所述下游撓性聯(lián)結器(7)更下游的下游構件(4，5)被安裝(10)到所述車輛的主體上。
6.如權利要求5所述的排氣系統(tǒng)，所述系統(tǒng)布置成位于發(fā)動機(1)與消音器(5)之間，其中，所述上游撓性聯(lián)結器(6)離所述發(fā)動機(1)比離所述消音器(5)更近，所述下游撓性聯(lián)結器(7)離所述消音器(5)比離所述發(fā)動機(1)更近，所述下游構件(4)位于所述下游撓性聯(lián)結器(7)和所述消音器(5)之間，所述下游構件(4)被安裝(10)到所述車輛的主體上。
7.如前述任一項權利要求所述的排氣系統(tǒng)，其中，一個撓性聯(lián)結器(6)具有彈性特性(k1)，另一個撓性聯(lián)結器(7)具有彈性特性(k2)，對所述各彈性特性(k1，k2)進行選擇以使得由所述各撓性聯(lián)結器(6，7)和所述中間構件(2，3，11)形成的部分的共振頻率(f)低于30Hz。
8.如前述任一項權利要求所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述中間構件(2，3，11)具有質量(M)，對所述質量(M)進行選擇以使得由所述各撓性聯(lián)結器(6，7)和所述中間構件(2，3，11)形成的部分的共振頻率低于30Hz。
9.一種車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)，包括至少兩個具有彈性特性的撓性聯(lián)結器，所述撓性聯(lián)結器位于所述排氣系統(tǒng)中的兩個不同位置；和中間構件，所述中間構件位于所述至少兩個撓性聯(lián)結器之間并且具有質量，從而通過所述各彈性特性和所述質量形成動態(tài)減振器。
10.如權利要求9所述的車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)，其中，對所述各撓性聯(lián)結器的彈性特性進行選擇以優(yōu)化所述動態(tài)減振器的共振頻率。
11.如權利要求9所述的車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)，其中，對所述中間構件的質量進行選擇以優(yōu)化所述動態(tài)減振器的共振頻率。
12.如權利要求9所述的車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)，其中，所述至少兩個撓性聯(lián)結器中的每一個包括球形接頭。
13.一種車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)，所述車輛具有主體，所述系統(tǒng)包括具有第一彈性特性的上游撓性聯(lián)結器；具有第二彈性特性的下游撓性聯(lián)結器；位于所述上游撓性聯(lián)結器和所述下游撓性聯(lián)結器之間并且具有質量的中間構件，所述中間構件與所述車輛的主體分離；以及位于所述下游撓性聯(lián)結器更下游的下游構件，所述下游構件被安裝到所述車輛的主體上。
14.如權利要求13所述的車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)，其中，對所述各撓性聯(lián)結器的彈性特性進行選擇以優(yōu)化由所述各撓性聯(lián)接器和所述中間構件形成的振動系統(tǒng)的共振頻率。
15.如權利要求13所述的車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)，其中，對所述中間構件的質量進行選擇以優(yōu)化由所述各撓性聯(lián)接器和所述中間構件形成的振動系統(tǒng)的共振頻率。
16.如權利要求13所述的車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)，其中，所述上游撓性聯(lián)結器和所述下游撓性聯(lián)結器中的每一個包括球形接頭。
17.一種位于具有主體的車輛的發(fā)動機和消音器之間的發(fā)動機排氣系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括上游撓性聯(lián)結器，所述上游聯(lián)結器離所述發(fā)動機比離所述消音器更近；下游撓性聯(lián)結器，所述下游聯(lián)結器離所述消音器比離所述發(fā)動機更近；位于所述上游撓性聯(lián)結器和所述下游撓性聯(lián)結器之間的中間構件，所述中間構件與所述車輛的主體分離；和位于所述下游撓性聯(lián)結器和所述消音器之間的下游構件，所述下游構件被安裝于所述車輛的主體。
18.如權利要求17所述的車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)，其中，所述上游撓性聯(lián)結器和所述下游撓性聯(lián)結器中的每一個包括球形接頭。
19.如權利要求17所述的車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)，其中，所述上游撓性聯(lián)結器具有第一彈性特性，所述下游撓性聯(lián)結器具有第二彈性特性，對所述第一和第二彈性特性進行選擇以使得由所述上游撓性聯(lián)結器、所述下游撓性聯(lián)結器和所述中間構件形成的部分的共振頻率低于20-30Hz。
20.如權利要求17所述的車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)，其中，所述中間構件具有質量，對所述質量進行選擇以使得由所述上游撓性聯(lián)結器、所述下游撓性聯(lián)結器和所述中間構件形成的部分的共振頻率低于20-30Hz。
21.如權利要求9或13所述的車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)，其中，對所述中間構件的質量和/或所述各撓性聯(lián)結器的彈性特性進行選擇以優(yōu)化所述動態(tài)減振器的共振頻率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車輛用發(fā)動機排氣系統(tǒng)，其中即使在存在布局限制的情況下也可以獲得所需的振動衰減性能。例如，車輛前側上的球形接頭(6)和車輛后側上的球形接頭(7)分別位于兩催化器(2、3)的前后，位于前球形接頭和后球形接頭(6、7)之間的構件不由車輛主體支撐。因此，形成了動態(tài)減振器。動態(tài)減振器的共振頻率，即振動被吸收時的頻率，可通過改變動態(tài)減振器的彈性系數(shù)和重量進行調節(jié)。因此，盡管存在布局限制，也能獲得所需的振動衰減性能。
文檔編號B60K13/04GK1842641SQ200580000987
公開日2006年10月4日 申請日期2005年6月28日 優(yōu)先權日2004年6月29日
發(fā)明者小林正成, 三谷健文 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社