專利名稱：前消聲器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及前消聲器，更具體地涉及這樣一種前消聲器，其位于內燃機的排氣歧管和催化轉化器之間，并在內管和Y形板(Y-Plate)中形成氣隙以保持從排氣歧管排出的廢氣的溫度，從而減少起動催化轉化器所需的時間，并且該前消聲器在Y形板中具有隔壁，從而減弱發(fā)動機中的工作噪聲并增加發(fā)動機輸出。
背景技術：
消聲裝置(用于內燃機的排氣裝置)通常安裝在車身的下部，并且將在車輛的內燃機工作期間從排氣歧管排出的高溫高壓廢氣的有害成分，例如HC、CO、NOx等，通過在將該廢氣排至大氣之前使用催化劑進行化學反應而轉化成無害氣體，例如CO2、H2O等。
來自車輛的廢氣已經被公認為是空氣污染的重要來源，并在近年來被嚴格地控制，因此車輛必須配備排氣裝置，并且已經對排氣裝置進行了積極的研究。
傳統(tǒng)的消聲裝置通常包括前消聲器、催化轉化器、中間消聲器和主消聲器。來自內燃機的廢氣通過排氣歧管排至前消聲器，并之后在排至大氣之前依次經過催化轉化器、中間消聲器和主消聲器。
排氣歧管是如此設置的排氣元件，即，當混合氣體在內燃機的氣缸中爆炸并作為廢氣從氣缸排出時，廢氣首先接觸排氣歧管。排氣歧管還用作將來自氣缸的廢氣收集在一處的收集器。
為了使用排氣歧管將來自內燃機氣缸的廢氣收集在一處，必須考慮下面的設計因素。具體來說，在進行吸氣、壓縮、爆炸、排氣沖程的四缸發(fā)動機中，四個氣缸按照第一、第三、第四和第二氣缸的順序依次進行爆炸沖程，因此第三氣缸在第一氣缸的排氣沖程之后排出廢氣，第二氣缸在第四氣缸的排氣沖程之后排出廢氣。在每個氣缸的排氣沖程期間，在活塞到達下止點之前打開排氣閥。
因此，第三氣缸的排氣沖程在第一氣缸的排氣沖程完全結束之前開始，從而如果排氣系統(tǒng)設計成這樣，即使得來自第一氣缸和第三氣缸的廢氣直接混合在一起，那么來自第三氣缸的廢氣可能在第一氣缸的吸氣沖程期間排氣閥暫時打開的瞬間回流到第一氣缸中。換言之，盡管這種廢氣進入氣缸的回流沒有發(fā)生，但是如果廢氣從兩個相連的氣缸同時排出，則排氣管變得相對較窄，這樣的現象在相關技術中被稱為“廢氣干涉”(exhaust gas interference)。
因此，必須依次地將來自氣缸的廢氣導向排氣管。另外，排氣歧管如此設計，從而使得來自第一和第四氣缸的廢氣與來自第三和第二氣缸的廢氣分開收集在各自的通道中，并且之后首次收集的廢氣在前消聲器的后部二次混合在一起。這種兩級廢氣混合方式在相關技術中被稱為“4-2-1方式”。另外，已經使用了一種“4-1方式”，其中來自四個氣缸的廢氣在一個階段中直接混合在一起?！?-2-1方式”優(yōu)選用于以高速驅動的車輛，而“4-1方式”優(yōu)選用于在一般條件下驅動的車輛。
為了將廢氣排至大氣而不引起廢氣干涉，理想的是，一個排氣管從相應氣缸的各個排氣口延伸至發(fā)動機外部。然而，在相應的排氣口都設置排氣管不合期望地伴有制造成本的增加、重量的增加和實用性的降低，從而不大可能適合實際應用。盡管將排氣管設置成從相應的排氣口延伸，但是如果在來自不同氣缸的歧管的廢氣完全到達預定位置的時間之間存在間隔，那么從長歧管流出的廢氣就不合期望地與從短歧管流出的廢氣相遇，從而導致廢氣干涉。
在排氣系統(tǒng)的設計中最重要的因素在于，歧管必須構造成具有能夠減少廢氣干涉的相似長度。產生廢氣干涉的排氣系統(tǒng)在將廢氣強制排至大氣的過程中不合期望地消耗了發(fā)動機功率，從而降低了發(fā)動機輸出。
另外，剛剛通過排氣閥從氣缸排出的廢氣具有大約1000℃的溫度，之后在氣體通過排氣系統(tǒng)時逐漸冷卻。廢氣對由冷卻液和機油冷卻的排氣口(圍繞氣缸蓋的端口，在該處氣缸蓋與排氣歧管接合)進行加熱，從而降低了廢氣的溫度。另外，當廢氣從前消聲器排出時，廢氣由于受大氣空氣冷卻的前消聲器的低溫而損失熱量。因此，降低了廢氣的溫度。當廢氣溫度降低時，廢氣的體積減小。如果溫度降低的廢氣保持它們的原始體積，則廢氣的重量一定會增加。重量增加的廢氣難以循環(huán)或運動。
當廢氣被冷卻時，激活催化劑以清潔廢氣所需的時間增加，因此可能在發(fā)動機起動的初始階段產生過量的煙霧。
另外，當來自兩個排氣通道的廢氣混合在一起時，產生廢氣干涉，從而降低發(fā)動機輸出并在發(fā)動機中產生工作噪聲。

發(fā)明內容
因此，鑒于在現有技術中出現的上述問題而做出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供一種前消聲器，在其中形成有氣隙以保持從排氣歧管排出的廢氣的溫度，從而減少起動催化轉化器所需的時間，并且在該前消聲器中設有隔壁以減弱發(fā)動機的工作噪聲并增加發(fā)動機輸出。
為了實現上述目的，本發(fā)明提供了一種前消聲器以排放廢氣，該前消聲器包括多個內管，它們與內燃機的排氣歧管連通；連通件，內管通過該連通件彼此連通；以及外板，其圍繞內管和連通件的外表面形成氣隙，其中連通件包括Y形板，在Y形板中設有隔壁，該Y形板包括第一Y形板和第二Y形板，它們位于上方和下方，并且彼此裝配，第一和第二Y形板在其前端安裝在內管上并在其后部結合在一起；并且隔壁包括沿第一Y形板內表面延伸的第一隔壁和沿第二Y形板內表面延伸的第二隔壁。
優(yōu)選地，所述第一隔壁和第二隔壁以預定距離彼此間隔開。
優(yōu)選地，在各個隔壁的后部中形成分隔孔。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，前消聲器在其中形成有氣隙以保持從排氣歧管排出的廢氣的溫度，從而減少起動催化轉化器所需的時間，并且在其中設有隔壁以減弱發(fā)動機的工作噪聲并增加發(fā)動機輸出。
另外，本發(fā)明的優(yōu)點在于，前消聲器的上下隔壁以預定距離彼此間隔開，從而在車輛以低速或中速行駛時增加發(fā)動機轉矩和發(fā)動機輸出。
另外，在各個隔壁的后部中形成有分隔孔，從而使廢氣逐漸混合并且防止由廢氣的迅速混合引起的隔壁的熱損傷。


圖1是示意地表示根據本發(fā)明實施例的前消聲器的立體圖；圖2是示意地表示根據本發(fā)明實施例的前消聲器的局部剖視圖；圖3是示意地表示根據本發(fā)明實施例的前消聲器的Y形板的視圖；圖4是示意地表示根據本發(fā)明實施例的前消聲器的Y形板的剖視平面圖；圖5是沿圖4的線A-A剖取的剖視圖；圖6是沿圖4的線B-B剖取的剖視圖；圖7是表示針對本發(fā)明前消聲器和傳統(tǒng)前消聲器的排氣噪聲作為發(fā)動機轉速的函數的圖表；圖8是表示針對本發(fā)明前消聲器和傳統(tǒng)前消聲器的發(fā)動機轉矩作為發(fā)動機轉速的函數的圖表。
具體實施例方式
下文中將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1是示意地表示根據本發(fā)明實施例的前消聲器的立體圖。圖2是示意地表示根據本發(fā)明實施例的前消聲器的局部剖視圖。圖3是示意地表示根據本發(fā)明實施例的前消聲器的Y形板的視圖。圖4是示意地表示根據本發(fā)明實施例的前消聲器的Y形板的剖視平面圖。圖5是沿圖4的線A-A剖取的剖視圖。圖6是沿圖4的線B-B剖取的剖視圖。圖7是表示針對本發(fā)明前消聲器和傳統(tǒng)前消聲器的排氣噪聲作為發(fā)動機轉速的函數的圖表。圖8是表示針對本發(fā)明前消聲器和傳統(tǒng)前消聲器的發(fā)動機轉矩作為發(fā)動機轉速的函數的圖表。
如圖1和圖2所示，根據本發(fā)明實施例的前消聲器位于消聲裝置的前部，該消聲裝置是用于內燃機的排氣裝置。本發(fā)明的前消聲器位于將廢氣從發(fā)動機排至大氣的排氣歧管(未示出)和清潔廢氣的催化轉化器(未示出)之間，并在前消聲器中設有一氣隙。前消聲器包括內管22、用作連通件的Y形板23、外板20、波紋管30和后管40。
內管22包括兩個限定排氣出口的管。兩個內管22的前端通過前法蘭10與排氣歧管連通，從而限定排氣出口，來自發(fā)動機的廢氣通過該排氣出口排至大氣。
Y形板23構造成這樣，即板23的前部由隔壁分成兩個通道，這兩個通道在板23的后部結合在一起。在限定于板23的前部中的兩個通道內，兩個內管22裝配并焊接到板23上，并在板23的后部結合在一起。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為焊接到第一隔壁24a上的上板，第二Y形板23b為焊接到第二隔壁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過裝配過程而彼此裝配。
外板20包括上部和下部，它們利用鋼絲墊(steel wire mat)21焊接到內管22和Y形板23的外表面上，從而在內管22和Y形板23的外表面周圍形成氣隙。鋼絲墊21具有網狀結構，它是通過將金屬線密集地編織在一起而制成的網狀結構，從而提供可靠的氣隙。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，鋼絲墊21圍繞各個內管22的前部以及內管22與Y形板23之間的接合處設置。然而，應該理解的是，在不影響本發(fā)明的功能的情況下，可以在多個位置處設置多個鋼絲墊以限定氣隙。
波紋管30包括柱形波紋管道，且在波紋管道的外表面上編織有鋼絲，在波紋管道的各個端部處安裝有蓋。波紋管30通過焊接過程安裝在Y形板23的后端上。波紋管30可以減弱從發(fā)動機排氣系統(tǒng)產生的排氣振動和工作噪音，并且當車輛在路上行駛時可以減弱由不平坦的路面引起的振動，從而使乘客感覺舒適并且增加排氣系統(tǒng)的有效壽命。因此，波紋管30可以減少可能作用在消聲裝置上的振動和沖擊。
后管40裝配在波紋管30的后端中并焊接在該處上，并且向后排出廢氣。在后管40的側壁上設有用于懸掛和支撐車身中前消聲器的支撐吊架41，同時將后法蘭50焊接在后管40的后端上。將后法蘭50與催化轉化器(未示出)裝配在一起的兩個柱螺栓51設在后法蘭50中徑向相對的位置上。
如圖3和圖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的內表面上以限定向下延伸的上隔壁。Y形板23還包括第二Y形板23b，第二隔壁24b焊接在第二Y形板23b的內表面上以限定向上延伸的下隔壁。因此，來自兩個內管22的廢氣可通過兩個隔壁24a和24b緩慢混合在一起，而不是在Y形板23中迅速混合在一起或者產生廢氣干涉，因此可以防止由廢氣干涉引起的發(fā)動機輸出功率的降低。
為了使廢氣緩慢地混合在一起從而防止隔壁24a和24b由于廢氣的迅速混合而受到熱損傷，在相應的隔壁24a和24b的后部中優(yōu)選形成有均具有預定尺寸的多個第一分隔孔25a和多個第二分隔孔25b。
另外，為了使廢氣沿第一隔壁24a和第二隔壁24b緩慢地混合在一起，兩個隔壁24a和24b優(yōu)選以預定的固定間隔彼此分開。如果兩個隔壁24a和24b之間的間隔窄于1mm，那么可能降低在車輛的低/中速行駛期間增加發(fā)動機轉矩和發(fā)動機輸出的操作效果。如果兩個隔壁24a和24b之間的間隔寬于3mm，那么在車輛的低/中速行駛期間幾乎不可能實現增加發(fā)動機轉矩和發(fā)動機輸出的操作效果。因此，兩個隔壁24a和24b之間的間隔優(yōu)選設定為1～3mm。
以下將參照圖5和圖6描述制造外板20和Y形板23的方法，圖5和圖6分別是沿圖4的線A-A和線B-B的剖視圖。
為了制造根據本實施例的Y形板23，沿著第一Y形板23a的內表面的中心線焊接縱向葉片狀隔壁24a，隔壁24a在其后部具有多個第一分隔孔25a。同樣地，沿著第二Y形板23b的內表面的中心線焊接縱向葉片狀第二隔壁24b，隔壁24b在其后部具有多個第二分隔孔25b。
另外，第一隔壁24a在預定方向上沿著其邊緣彎曲，因此當第一隔壁24a焊接在第一Y形板23a上時，第一隔壁24a提供有與第一Y形板23a接觸的接觸表面。第二隔壁24b具有與第一隔壁24a的上述形狀相同的形狀。
均具有隔壁的第一Y形板23a和第二Y形板23b設置成彼此垂直面對并且焊接在一起以形成單個Y形板23。之后，將兩個內管22裝配在Y形板23的前端，并且通過焊接過程與Y形板23形成一體。因此，從兩個內管22流出的廢氣通過Y形板23并緩慢混合而不會產生廢氣干涉。
在本發(fā)明中，焊接過程優(yōu)選通過任一種焊接方法進行，例如使用焊條的氣體保護金屬電極電弧焊(MIG welding)方法。
為了形成圍繞焊接在一起的內管22和Y形板23的氣隙，將用作加強材料的鋼絲墊21焊接在外板20的上部和下部的內表面上。之后，將外板20的上部和下部彼此裝配以包圍內管22和Y形板23。另外，外板20的前端與前法蘭10通過配合裝配在一起，同時外板20的后端與波紋管30通過配合裝配在一起。之后，在前法蘭10、外板20和波紋管30之間的配合接合處進行焊接過程，從而形成前消聲器的重要部件。在形成前消聲器的重要部件之后，將后管40和后法蘭50安裝在該重要部件上，從而形成前消聲器。在本發(fā)明中，鋼絲墊21優(yōu)選通過例如點焊焊接在外板20上。
圖7是表示排氣噪聲作為根據本發(fā)明的具有隔壁的前消聲器和沒有隔壁的另一前消聲器的發(fā)動機轉速的函數的圖表。在將具有隔壁的前消聲器的排氣噪聲與沒有隔壁的另一前消聲器的排氣噪聲相比時，注意到當車輛高速行駛時，在具有隔壁的前消聲器和沒有隔壁的前消聲器之間幾乎不存在排氣噪聲上的差別。然而，當車輛以中/低速行駛時，具有隔壁的前消聲器與沒有隔壁的前消聲器相比，降低了大約1～3dB的排氣噪聲，并且降低了氣流噪聲。
圖8是表示發(fā)動機轉矩作為根據本發(fā)明的具有隔壁的前消聲器和沒有隔壁的另一前消聲器的發(fā)動機轉速的函數的圖表。在將具有隔壁的前消聲器的發(fā)動機轉矩與沒有隔壁的另一前消聲器的發(fā)動機轉矩相比時，注意到當車輛高速行駛時，在具有隔壁的前消聲器和沒有隔壁的前消聲器之間幾乎不存在發(fā)動機轉矩上的差別。然而，當車輛以中/低速行駛時，具有隔壁的前消聲器與沒有隔壁的前消聲器相比，增加了大約2％～6％的發(fā)動機轉矩，從而增加了發(fā)動機輸出。
盡管已經公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例用于說明，但是本領域中的技術人員可以理解的是，在不脫離所附權利要求所公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進行各種修改、補充和替代。
權利要求
1.一種用于排放廢氣的前消聲器，該前消聲器包括多個內管，它們與內燃機的排氣歧管連通；連通件，所述內管通過該連通件彼此連通；以及外板，其形成圍繞所述內管和連通件的外表面的氣隙，其中所述連通件包括Y形板，在該Y形板中設有隔壁，該Y形板包括第一Y形板和第二Y形板，它們位于上方和下方，并且彼此裝配，所述第一和第二Y形板在其前端安裝在內管上并在其后部結合在一起；并且所述隔壁包括沿所述第一Y形板內表面延伸的第一隔壁和沿所述第二Y形板內表面延伸的第二隔壁。
2.根據權利要求1所述的前消聲器，其特征在于，所述第一隔壁和第二隔壁以預定距離彼此間隔開。
3.根據權利要求1或2所述的前消聲器，其特征在于，在各個隔壁的后部中形成有分隔孔。
全文摘要
公開了一種用于排放廢氣的前消聲器。該前消聲器包括與發(fā)動機排氣歧管連通的內管；將內管彼此連接的連通件；和外板，其形成圍繞內管和連通件的外表面的氣隙。連通件包括第一和第二Y形板，它們具有相應的隔壁，位于上方和下方，并且彼此裝配。第一和第二Y形板在其前端安裝在內管上并在其后部結合在一起。形成在前消聲器中的氣隙保持廢氣的溫度，并減少起動催化轉化器所需的時間。所述隔壁減弱發(fā)動機的工作噪聲并增加發(fā)動機輸出。
文檔編號F01N13/08GK1806102SQ200580000535
公開日2006年7月19日 申請日期2005年8月19日 優(yōu)先權日2004年8月20日
發(fā)明者樸世鐘, 姜寧圭, 徐昊徹, 崔藝勳, 文鐘允 申請人:世鐘工業(yè)株式會社