專利名稱：排氣歧管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種一體形成有催化劑的排氣歧管，具體地說涉及一種與具有傾角的催化劑容器連接的排氣歧管結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出了各種一體形成有催化劑的排氣歧管，用于防止從發(fā)動機的每個排氣口排出的廢氣發(fā)生干涉，從而改善發(fā)動機輸出功率以及有效地凈化廢氣。
例如，日本已公開專利申請No.2001-164937(第 至 段和圖1-7)披露了一種一體形成有催化劑的排氣歧管，它包括多個與發(fā)動機的相應(yīng)排氣口連通的支管、將多個支管結(jié)合成一體的廢氣收集部分、與廢氣收集部分連接的催化劑容器以及容納在催化劑容器中的催化劑，其中在廢氣收集部分內(nèi)設(shè)有一分隔壁，從而將廢氣收集部分的內(nèi)部分成兩個腔室，并且分別與在排氣過程順序方面不連續(xù)的氣缸排氣口連接的支管被聚集在一起并且與每個腔室連通。
日本已公開專利申請No.2000-110555(第 至 段和圖1-4)披露了一種一體形成有催化劑的排氣歧管，它在將廢氣收集部分的內(nèi)部分成兩個腔室的分隔壁的排氣下游端邊緣和催化劑之間具有一間隙，從而間隙面積不大于設(shè)置在分隔壁的排氣下游端邊緣處的排氣通道橫截面面積的預(yù)定比例，以便防止廢氣發(fā)生干涉。
打算將這些一體形成有催化劑的排氣歧管用在這種類型中，其中廢氣收集部分與催化劑容器線性連接。
但是，廢氣收集部分由于例如發(fā)動機布置的問題而往往與具有傾角的催化劑容器連接。
在如圖6所示的一體形成有催化劑的排氣歧管101中，排氣歧管104與用于容納催化劑102并具有傾角催化劑容器103連接。該排氣歧管104由以下部件構(gòu)成，即，多個分別通過排氣口凸緣105與發(fā)動機的相應(yīng)排氣口連接的支管106，將多個支管106聚集在一起的廢氣收集部分107以及用于將廢氣收集部分107的內(nèi)部分開的隔板108。
因為廢氣按照相對于催化劑102偏向的方式流動并且總是在多個氣流通道102a的一定區(qū)域中撞擊催化劑102，所以這種一體形成有催化劑的排氣歧管101具有例如催化劑102劣化以及平穩(wěn)廢氣排放擾動的缺點。
另外，這種一體形成有催化劑的排氣歧管101的缺點在于，由隔板108分成的每個腔室設(shè)有O2傳感器，由此導(dǎo)致制造成本增大。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上面的情況，本發(fā)明設(shè)法提供這樣一種一體形成有催化劑的排氣歧管，其中排氣歧管與具有傾角的催化劑容器連接，并且它能夠防止由于偏向的廢氣流而導(dǎo)致的催化劑劣化以及廢氣滯留的問題。
本發(fā)明還設(shè)法提供了一種能夠降低制造成本的一體形成有催化劑的排氣歧管。
在包括有由隔板分隔的廢氣收集部分的一體形成有催化劑的排氣歧管中，廢氣間歇地流進廢氣收集部分，從而在已經(jīng)流進廢氣的腔室和沒有流進廢氣的相對腔室之間產(chǎn)生壓力差。因此，申請人提出通過利用由于在這些腔室之間的壓力差而導(dǎo)致的從一個腔室流向另一個腔室的廢氣來分散氣流以防止大量氣體一次流進催化劑中。
根據(jù)本發(fā)明一個方面，提供一種排氣歧管，它與用于容納催化劑并具有傾角的催化劑容器連接，該排氣歧管包括與相應(yīng)的發(fā)動機排氣口連通的多個支管；將多個支管聚集在一起的廢氣收集部分；以及用來分隔廢氣收集部分的內(nèi)部的隔板，其中將隔板在朝著催化劑定位的端面部分處切掉。
根據(jù)該排氣歧管，在朝著催化劑定位的隔壁的端面部分處形成切口，這使得已經(jīng)流進由隔板分隔成的每個腔室的部分廢氣通過該切口流入相對的腔室中，并且隨后流向催化劑。這能夠減輕廢氣流在催化劑的某個區(qū)域的聚集，并且防止了由于偏向的廢氣流而導(dǎo)致的催化劑劣化和廢氣的滯留。
根據(jù)本發(fā)明，上述的排氣歧管可在在隔板的切掉部分處設(shè)有傳感器。
根據(jù)該排氣歧管，因為在隔板的切掉部分中設(shè)有例如O2傳感器的傳感器，所以不必為每個腔室設(shè)置傳感器，由此降低了制造成本。通過隔板的切掉部分流向相對的腔室的廢氣與設(shè)在切掉部分中的傳感器接觸并且穿過該傳感器。因此，傳感器有效地檢測出從各排氣口排出的廢氣的狀態(tài)(氧濃度等)。


圖1說明了其上采用了根據(jù)本發(fā)明排氣歧管的第一實施方案的一體形成有催化劑的排氣歧管，其中(a)為該一體形成有催化劑的排氣歧管的剖視圖，而(b)為隔板的透視圖。
圖2為沿著圖1(a)的A-A線剖開的剖視圖。
圖3說明了其上采用了根據(jù)本發(fā)明排氣歧管的第二實施方案的一體形成有催化劑的排氣歧管，其中(a)為該一體形成有催化劑的排氣歧管的剖視圖，而(b)為隔板的透視圖。
圖4說明了其上采用了根據(jù)本發(fā)明的排氣歧管的第三實施方案的一體形成有催化劑的排氣歧管，其中(a)為該一體形成有催化劑的排氣歧管的剖視圖，而(b)為隔板的透視圖。
圖5說明了在采用根據(jù)本發(fā)明的排氣歧管時對廢氣進行的流速分析，其中(a)為用在該試驗中的排氣歧管的局部分解透視圖，(b)為用來說明氣體通道面積的廢氣收集部分的橫截面，并且(c)顯示出在用于分別從排氣口排出的廢氣在催化劑中央處的流速分布。
圖6為傳統(tǒng)的一體形成有催化劑的排氣歧管的剖視圖，其中排氣歧管與用于容納催化劑并具有傾角的催化劑腔室連接。
具體實施例方式
下面將參照這些附圖對本發(fā)明第一實施方案進行說明。
首先，將參照圖1和2對采用了本發(fā)明排氣歧管的第一實施方案的一體形成有催化劑的排氣歧管進行說明。
根據(jù)該實施方案的排氣歧管涉及一種直列式四缸發(fā)動機的排氣系統(tǒng)。
如圖1(a)所示，一體形成有催化劑的歧管1包括其中容納有催化劑2的催化劑容器3和與具有傾角的催化劑3連接的排氣歧管4。
催化劑2將包含在從發(fā)動機的每個排氣口E1、E2、E3和E4排出的廢氣中的有害成分轉(zhuǎn)變成無害成分。催化劑2將用于清除CO、HC和NOx的三元催化劑承載在以蜂窩橫截面形式并且由陶瓷或耐熱鋼箔構(gòu)成的具有大量氣流通道的整體鑄造的載體的表面上。
催化劑容器3用來容納催化劑2并且與具有傾角的排氣歧管4連接。
排氣歧管4包括多個通過排氣口凸緣5與發(fā)動機的相應(yīng)排氣口E1、E2、E3和E4連通的支管6a、6b、6c和6d、將多個支管6a、6b、6c和6d聚集在一起的廢氣收集部分7和將廢氣收集部分7的內(nèi)部隔開的隔板8。
所示出的四缸發(fā)動機被如此形成，即，在這些氣缸按照從圖1(a)的左側(cè)依次被稱為第一氣缸、第二氣缸、第三氣缸和第四氣缸時，按照第一氣缸、第三氣缸、第四氣缸、第二氣缸和第一氣缸的順序進行點火。
如圖2所示，廢氣收集部分7被隔板8分成兩個腔室，即，第一腔室7A和第二腔室7B。支管6a和6d與第一腔室7A連通，并且支管6b和6c與第二腔室7B連通。
對隔板8進行切割，以在朝著催化劑2定位的端面部分8A的一側(cè)處形成一切口9。第一腔室7A和第二腔室7B通過切口9相互連通。
參考標號10表示用于檢測在廢氣中的氧含量并且進行空氣/燃油比例的反饋控制的O2傳感器。ECU(未示出)根據(jù)O2傳感器的檢測值進行控制，以便在空氣/燃油比例變小(過量的O2)時增大燃油噴射量，并且在空氣/燃油比例變大(缺氧)時降低燃油噴射量。
O2傳感器10的探針部分位于在隔板8的切口部分處，從而能夠有效地檢測出從每個排氣口排出的廢氣的氧濃度。
因為在所示的示例中采用單個O2傳感器來進行空氣/燃油比例的回饋控制，所以例如用曲軸轉(zhuǎn)角傳感器(未示出)和凸輪傳感器(未示出)來區(qū)分出當前正在燃燒的氣缸，并且進行適當?shù)目刂埔员阍龃蠡驕p小相對于特定氣缸的燃油噴射量。氣缸的區(qū)分不限于采用曲軸轉(zhuǎn)角傳感器和凸輪傳感器的以上示例，也可以采用任意已知的其它方法。
下面將考慮廢氣的流動來描述如上所述構(gòu)成的一體形成有催化劑的排氣歧管1的操作。
根據(jù)該實施方案的發(fā)動機，按照第一氣缸、第三氣缸、第四氣缸、第二氣缸和第一氣缸的順序進行點火。為此，在燃燒室內(nèi)的燃燒氣體以從第一排氣口E1、第三排氣口E3、第四排氣口E4、第二排氣口E2和第一排氣口E1的順序排出。從第一排氣口E1排出的廢氣流流到排氣歧管4的支管6a，并且通過廢氣收集部分7的第一腔室7A流入催化劑2。接著，從第三排氣口E3排出的廢氣流流到排氣歧管4的支管6c，并且通過廢氣收集部分7的第二腔室7B流入催化劑2。從第四排氣口E4排出的廢氣流流到排氣歧管4的支管6d，并且通過廢氣收集部分7的第一腔室7A流入催化劑2。另外，從第二排出口E2排出的廢氣流流到排氣歧管4的支管6b，并且通過廢氣收集部分7的第二腔室7B流入催化劑2。
在該情況中，從支管6a、6d通過第一腔室7A流入催化劑2的部分廢氣流通過隔板8的切口9流到第二腔室7B，然后進入催化劑2。類似地，從支管6b、6c通過第二腔室7B流入催化劑2的部分廢氣流通過隔板8的切口9流向第一腔室7A，然后流入催化劑2。
如上所述，根據(jù)該實施方案的一體形成有催化劑的排氣歧管，在朝著催化劑2定位的隔板8的端面部分8A的一側(cè)處形成切口9，這使得流入由隔板8分隔成的腔室7A、7B中的部分廢氣通過切口9流入相對的腔室7B、7A，然后流向催化劑2。因此，即使在排氣歧管4與具有傾角的催化劑容器3連接的情況下，也可以減小從每個腔室7A、7B流進催化劑2中的廢氣流僅在催化劑2的大量氣流通道的某個區(qū)域處的濃度，由此防止了由于偏向的廢氣流而導(dǎo)致的催化劑2的另化以及廢氣的滯留。
另外，因為O2傳感器10設(shè)置在隔板8的切掉部分中，所以不必為每個腔室7A、7B設(shè)置O2傳感器10，由此降低了該一體形成有催化劑的排氣歧管1的制造成本。
通過隔板8的切口9流向相對腔室7A、7B的廢氣量與切口9的打開面積成比例地增大。同時，增加切口9的開口面積會引起從其排氣過程的順序為連續(xù)的排氣口E1、E2、E3和E4流過切口9的廢氣的干擾。
為此，優(yōu)選的是例如通過考慮排氣歧管4相對于催化劑容器3的安裝角度，即從廢氣收集部分7流出的廢氣相對于催化劑2的角度來設(shè)定切口9的適當?shù)拈_口面積。
接下來將參照圖3對本發(fā)明第二實施方案進行說明。與前面參照第一實施方案說明的那些類似的部件由相同的參考標號表示，并且將省略對其的詳細說明。
如該圖所示，根據(jù)該實施方案的一體形成有催化劑的排氣歧管11具有與根據(jù)第一實施方案的一體形成有催化劑的排氣歧管1基本上相同的結(jié)構(gòu)。但是，將隔板8部分切除，以在隔板8的端面部分8A的兩側(cè)處形成切口9。
根據(jù)該一體形成有催化劑的排氣歧管11，因為隔板8在端面部分8A的兩側(cè)處設(shè)有切口9，所以可以使朝著催化劑2的偏向廢氣流更加均勻地分布。
通過切口9、9流向相對腔室的廢氣的數(shù)量與這些切口9、9的總開口面積成比例地增加。同時，增大這些切口9、9的總開口面積會造成從其排氣過程順序是連續(xù)的排氣口E1、E2、E3和E4通過切口9、9流出的廢氣干涉。
為此，優(yōu)選的是例如通過考慮到排氣歧管4相對于催化劑容器3的安裝角度，即從廢氣收集部分7流出的廢氣相對于催化劑2的角度來設(shè)定切口9、9的適當?shù)拈_口面積。
接著，將參照圖4對本發(fā)明的第三實施方案進行說明。與前面參照第一實施方案說明的那些類似的部件由相同的參考標號表示，并且將省略對其的詳細說明。
如該圖所示，根據(jù)該實施方案的一體形成有催化劑的排氣歧管21具有與根據(jù)第一實施方案的一體形成有催化劑的排氣歧管1相同的結(jié)構(gòu)。但是，隔板8在O2傳感器10的相對側(cè)面處設(shè)有切口9，并且在朝著催化劑2定位的隔板8的端面部分8A和催化劑2的上表面之間形成有間隙12。
另外，在與O2傳感器10的探頭部分對應(yīng)的位置處設(shè)有凹槽13。該O2傳感器10的探頭部分呈與隔板8的凹槽13一致的圓柱體形狀。
根據(jù)該一體形成有催化劑的排氣歧管21，因為在隔板8的一側(cè)處設(shè)有切口9并且在隔板8的端面部分8A和催化劑2的上端之間形成有間隙12，所以可以使朝著催化劑2的偏向廢氣流更加均勻地分布。
通過切口9和間隙12流向相對腔室的廢氣的數(shù)量與切口9和間隙12的開口面積成比例地增加。同時，增大這些切口9和間隙12的開口面積會造成從其排氣過程順序是連續(xù)的排氣口E1、E2、E3和E4通過切口9和間隙12流出的廢氣發(fā)生干涉。
為此，優(yōu)選的是例如通過考慮排氣歧管4相對于催化劑容器3的安裝角度，即從廢氣收集部分7流出的廢氣相對于催化劑2的角度來設(shè)定切口9和間隙12的適當?shù)拈_口面積。
分析試驗利用根據(jù)本發(fā)明的排氣歧管進行試驗，以便分析出從每個排氣口排除的廢氣如何流向催化劑。
圖5說明了采用根據(jù)本發(fā)明的排氣歧管對廢氣進行的流速分析，其中(a)為用在該試驗中的排氣歧管的局部分解透視圖，(b)為用來說明氣體通道面積的廢氣收集部分的橫截面，而(c)顯示出在用于分別從排氣口排出的廢氣在催化劑中央處的流速分布。
在采用直列式四缸發(fā)動機并將發(fā)動機速度保持在3000rpm的條件下進行分析試驗。進行該分析試驗，以測量出在廢氣從每個排氣口E1、E2、E3和E4流出時在催化劑2的中央部分(線A-A)處的廢氣流速。
在圖中所示的一體形成有催化劑的排氣歧管被如此地構(gòu)成，即，隔板8在朝著催化劑定位的端面部分的一側(cè)處設(shè)有切口9，并且O2傳感器10位于在切口9部分中。在隔板8的端面部分和催化劑2的上表面之間也形成有間隙(未示出)。
這里，切口9的面積被設(shè)定為在廢氣收集部分7的下端處的一個氣體通道面積PA或另一個氣體通道面積PA的18％(通過從廢氣收集部分7的下端的橫截面面積中減去隔壁8的端面部分的橫截面面積所獲得的面積的一半)。當包括O2傳感器10的橫截面面積時，切口部分的開口面積變?yōu)闅怏w通道面積的15％。
參照圖5(c)，可以理解的是，從每個排氣口E1、E2、E3和E4排出的部分廢氣通過切口9流向相對腔室，并隨后流入催化劑2。
因此，可以將流過每個腔室的部分廢氣分配給相對的腔室，從而防止了由于偏向的廢氣流而導(dǎo)致的催化劑2劣化和廢氣滯留。
雖然已經(jīng)參照其特定實施方案對本發(fā)明進行了詳細說明，但是對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言顯而易見的是，在不脫離權(quán)利要求的范圍的情況下可作出各種改變和改進。
例如，上述一體形成有催化劑的排氣歧管1、11、21已經(jīng)被描述呈用在四缸發(fā)動機中的4-2-1排氣系統(tǒng)。但是，它也可以應(yīng)用于用在六缸發(fā)動機的6-2-1排氣系統(tǒng)。
另外，可以任意改變設(shè)在隔板8中的切口9的位置、數(shù)量、開口面積和/或形成在朝著催化劑2定位的隔板8的端面部分8A和催化劑2的上端之間的間隙12的面積等。例如，可以在隔板8的中央處或者在端面部分8A的中央外設(shè)置切口9。
權(quán)利要求
1.一種與用于容納催化劑并具有傾角的催化劑容器連接的排氣歧管，其包括與發(fā)動機的相應(yīng)排氣口連通的多個支管；將多個支管聚集在一起的廢氣收集部分；以及分隔廢氣收集部分的內(nèi)部的隔板，其中，所述隔板在朝著催化劑定位的端面部分處被切掉。
2.如權(quán)利要求1所述的排氣歧管，其特征在于，在隔板的切掉部分處設(shè)有一傳感器。
全文摘要
一種與用于容納催化劑(2)的催化劑容器(3)連接的排氣歧管(4)，其包括多個支管(6a，6b，6c，6d)，分別與發(fā)動機的排氣口(E1，E2，E3，E4)連通；將多個支管聚集在一起廢氣收集部分(7)的；以及隔板(8)，用來分隔廢氣收集部分(7)的內(nèi)部。隔板(8)具有在催化劑(2)一側(cè)的端面部分(8A)外的切口(9)。
文檔編號F01N3/00GK1732330SQ20038010744
公開日2006年2月8日 申請日期2003年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月24日
發(fā)明者小林直之, 保田高志 申請人:株式會社夢可思