專利名稱：排氣凈化裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于發動機的排氣凈化裝置，特別是涉及一種其圓柱形載裝件上有許多在其壁上開的孔，并裝有一觸媒，同時將圓柱形載裝件插入排氣管中的排氣凈化裝置，本發明還進一步涉及一種裝在發動機上的排氣裝置，該發動機有一用于控制排氣的控制閥。
在傳統的這類排氣凈化裝置中，觸媒載裝件在排氣管中如下固定如由未經審查的日本專利公報No.85316/1991所公開的那樣，載裝件焊在排氣管的外筒上;或如未經審查的日本專利公報No.229913/1991所公開的那樣，在載裝件的外表面上裝有一用薄板做成的橋形構件，載裝件則通過橋形構件插入外筒中。
當載裝件由于觸媒的催化作用而受熱時，就膨脹。因此，在一個用焊接將其觸媒載裝件固定在排氣管的外筒上的排氣凈化裝置中，在焊接部分要產生很大的熱應力，從而使載裝件和外筒變形并將其損壞。如果載裝件的焊接部分被觸媒污染，那么它就很難充分地焊在外筒上。因此，在將觸媒裝在載裝件上時，必須對要焊接的部分進行掩蔽。這是相當麻煩的。
如上所述，在一個用橋形構件將其觸媒載裝件固定在排氣管的外筒上的這類排氣凈化裝置中，橋形構件是用薄板材料制成的。因此，很難以高精度將載裝件裝在外筒上，同時也難于為載裝件提供一個大得足以使載裝件熱膨脹并將其旋轉在適當位置上的上緊區。此外，當載裝件反復受熱時，上緊區可能會松動。還有，在此裝置中，觸媒不僅裝在載裝件上，而且也裝在橋形構件上，這是不經濟的。
另一方面，在現有技術中，已知有一種發動機，在它的排氣系統中裝有一個控制閥，以改變發動機的輸出特性或排氣特性。在這方面，舉例來說，已經由未經審查的日本實用新型專利公報No.72925/1985公開了一種發動機輸出調整裝置，其設計如下在與發動機的排氣口相連的排氣管的一部分上設置有一個腔，在該腔中裝有一可旋轉的蝶閥，在所述閥與所述腔之間有間隙。閥的操作(開啟與關閉)與節氣門聯在一起。
上述的裝在排氣閥中的控制閥有下列問題排氣中所含的碳粒子易于沾在控制閥上，在最壞的時候，沾在上面的碳粒子妨礙控制閥的工作，并且改變閥體與排氣管之間的間隙，對控制閥的功能起著不利的作用。
本發明的一個目的是提供一種發動機的排氣系統，它能防止由沉積在控制閥上的碳粒子引起的對工作或功能的不利作用。
本發明的另一目的是提供一種發動機的排氣系統，用以吸收載裝件的熱膨脹和振動。
本發明的一個方面是提供一種排氣凈化裝置，其中的圓柱形載裝件的圓柱形壁上有許多孔并裝有觸媒，載裝件共軸線地插入排氣管中;在載裝件的至少一個端部的外圓柱形表面的一部分和排氣管外筒的內圓柱形表面上形成的凹槽之間，裝有一耐熱彈性元件，排氣管的外筒要與之如此相對，以使彈性元件在其中徑向受壓縮，而且通過在受到從載裝件的外圓柱形表面上突出的加壓塊的壓力下，使加壓塊在從彈性元件的軸線方向看去時與彈性元件的內端面接合，使如此安裝的彈性元件因加壓塊被壓靠在凹槽的端部上而在軸向受壓縮。
此外，本發明的另一個方面是提供一種發動機中的排氣凈化裝置，它包括一裝在與發動機的排氣口連通的排氣通道中的控制閥，以改變排氣通道中的開口面積;在排氣通道中，控制閥至少有一部分閥體裝有稀有金屬觸媒。
在本發明的排氣凈化裝置中，載裝件通過彈性元件可滑動地裝在排氣管的外筒上。因此，載裝件在受熱時可相對于外筒自由膨脹，因而在載裝件與外筒之間不會產生熱應力。那種可能由排出氣體的流動而產生的載裝件的振動可有效地被彈性元件吸收。
載裝件可以靠彈性元件的彈性力在外筒中沿徑向和軸向都固定在適當的位置上;也就是說，它決不會在外筒中搖擺。
此外，載裝件并不焊接在外筒上。這樣就消除了在向載裝件加觸媒以前要將焊接部分予以掩蔽的麻煩工作，并消除了這樣一個缺點，即觸媒要受到焊接熱的不利影響。
根據本發明，閥體的周邊部分的溫度由于貴金屬觸媒的催化作用而升高，以防止碳粒子沾在閥體上。其結果是，防止發動機的工作或功能受到碳粒子的不利作用。因此，當排出氣體通過閥體時，那些還沒有被燃凈的排氣部分的燃燒就可以由于貴金屬觸媒的催化作用而加速。
下面參照附圖描述本發明的較佳實施例，以更加清楚地了解本發明的上述和其它的目的、特性和優點，圖中
圖1是側視圖，示出了裝有排氣凈化裝置的一個實施例的兩輪摩托車，該凈化系統構成了本發明的一個實施例;
圖2僅示出了兩輪摩托車的排氣系統的放大圖;
圖3是圖2所示排氣凈化裝置的放大的剖視圖;
圖4是沿圖3中的Ⅳ-Ⅳ線剖開的剖視圖;
圖5是沿圖3中的Ⅴ-Ⅴ線剖開的剖視圖;
圖6是表示本發明的另一個實施例的排氣管的縱向剖視圖;
圖7也是排氣管的縱向剖視圖，它與圖6相對應，示出了本發明的另一個實施例;
圖8也是排氣管的縱向剖視圖，它與圖6相對應，示出了本發明的另一個實施例;
圖9是沿圖3中的Ⅶ-Ⅶ線剖開的剖視圖;
圖10是本發明的另一實施例的放大的剖視圖，它與圖3相對應;
圖11是圖10所示控制閥在完全關閉時的透視圖;以及圖12是控制閥在完全開啟時的透視圖。
圖1是一側視圖，示出了裝有按照本發明的排氣凈化裝置的兩輪摩托車。在圖1中，參考標號1代表一兩輪摩托車的車身骨架，它包括主架4，它從前管3傾斜地向下延伸;后架5，它從主架4的后端傾斜地向上延伸;以及座梁6，它從主架4的中間向后延伸并與后梁5的后端連接。
在兩輪摩托車車身的前端，前叉8垂直地延伸，并與前管3鉸接。前叉8可用一把手7轉動。前輪9可轉動地裝在前叉8的下端部分上。后叉11通過一銷軸10裝在主架4的后(下)端部上，其方式為，它能垂直地擺動。后輪12通過后軸13可轉動地裝在后叉11的后端部上。在后叉11與座梁6之間聯有一后吸振器14。發動機15裝在前輪9與后輪12之間;更具體一些，它裝在主架4上。無端傳動鏈19繞過裝在發動機15的輸出軸16上的主動鏈輪17和裝在后軸13上的從動鏈輪18，以使后輪12能通過傳動鏈19由發動機15驅動。
兩輪摩托車的車身上罩有一流線型罩20和一后兩輪摩托車車身罩21。更具體一些，兩輪摩托車車身的前面與兩側都罩有流線型罩20，而摩托車車身的后面則罩以后摩托車車身罩21。在圖1中，參考標號22代表一油箱;標號23代表車座;標號24代表一裝在發動機15前面的散熱器。
發動機是一個兩沖程發動機，它的帶化油器25的吸氣系統與在曲軸箱27中形成的曲軸室相通。另一方面，它的排氣系統29與氣缸28的排氣口相連。排氣系統29在發動機15的前方往下延伸，向后彎曲并進一步地在發動機15的下方延伸，然后傾斜向上地在后輪12的側面延伸。排氣系統29在摩托車車身的后端有一出口。排氣系統29由排氣管30、膨脹管31、連接管32、消聲器33和一與氣缸28相連的排放管34按所述順序組成。
圖2是一表示排氣系統29的放大圖。如圖2所示，用于凈化排氣的催化轉換器35裝在膨脹管31的內部。用于加速催化轉換器35中的催化作用的二次空氣從一二次空氣供應管36供向靠近氣缸排氣口的排氣管30上游部分中的排氣。二次空氣供應管36通過一法蘭37與排氣管30(參看圖3)相連。二次空氣供應管36在其裝有一片簧閥38的上游端有一空氣入口。當排氣管30中的壓力為負時，片簧閥38就開啟，從而使外面的空氣作為二次空氣通過二次空氣供應管36輸入排氣管30。
排氣管30分成兩部分;即上游側部分30a和下游側部分30b。在這兩部分30a和30b的接頭處形成一閥室42。圖3是一詳細地表示閥室42的放大圖。閥室42牢牢地固定在排氣管30的上游側部分30a的端部，并在其與上游側部分30a相連的另一端相反的一端有一法蘭43。法蘭43用螺栓45固定在法蘭44上，法蘭44固定在排氣管30的下游側部分30b上。這樣，排氣管30的上游側部分30a和下游側部分30b就聯接在一起。
在閥室42的內部裝有一控制(開啟與關閉)閥46，以改變排氣通道的開口面積。控制閥46包括一旋轉滑閥桿47，它沿直徑方向伸入閥室42;以及一圓盤形閥體48，它固定地安裝在閥桿47上。也就是說，控制閥46是一個蝶形類的閥，并可以促使完全地將排氣通道關閉。
滑輪49固定地安裝在閥桿47的一端，閥桿穿過閥室42(參看圖9)伸出。鋼絲繩50繞在滑輪49上，以其一端與滑輪相連，然后插入一保護管52內，管52的一端固定在支架51上，而支架51則由前面已經提到的螺栓45固定在法蘭43上。如圖1所示，保護管52延伸到化油器25上，其另一端則在靠近化油器25處固定。鋼絲繩50的另一端與化油器25中的節氣門(圖上未示出)相連。從上面的描述中可明顯地看出，控制閥46用于與節氣門的動作相配合，以改變排氣通道的開口面積;也就是說，操作控制閥46以根據節氣門的開啟程度改變發動機的輸出特性和排氣特性。
由于閥體48是處于排氣中的，因此碳粒子很容易沾在它上面。如果碳粒子沾在閥體48的外周邊上，則它們就可能會與閥室42的內表面干涉，妨礙閥體48的工作，或者改變閥體周邊與閥室42的內表面之間的間隙，從而對控制閥的工作起不利的作用。
為了消除上述缺點，閥體48的周邊部分復蓋以用參考標號153表示的貴金屬觸媒。因此，當排氣通過閥體48時，它的沒有燃凈的那一部分的燃燒由閥體48的周邊部分上的貴金屬觸媒153的催化作用而加速，從而使閥體48的周邊部分的溫度升高，防止碳粒子沾在它上面。
與此同時，排氣得到凈化。也就是說，貴金屬觸媒153不僅用于防止控制閥46的功能降低，而且也用于凈化排氣。
在上面所描述的實施例中，只有閥體的周邊部分攜帶貴金屬觸媒153;但是，本發明并不僅限于此。也就是說，也可以將整個閥體復蓋以貴金屬觸媒153。
圖10和12示出了本發明的另一實施例。因此，在圖10至12中，其功能與上述實施例中的零件的功能相當的零件都用同樣的參考標號或字母表示。
在該實施例中，控制閥48有一用多個圓盤155、155…做成的閥體154，這些圓盤155…按預定的間距排列。應當指出，這些如此布置的圓盤155的周邊限定了一個用參考標號156代表的球形表面。閥體154的工作如下當轉動閥體154，直至圓盤155與排氣管30的軸線垂直，亦即與排氣的流動方向垂直時，閥體154將排氣管30完全關閉;而當轉動閥體，直至圓盤155如圖12所示的那樣與排氣的流動方向平行時，閥體將排氣管30全部打開。在后一種情況下，可以使排氣沿著圓盤155流動。
在閥體154中，每一個圓盤155的兩側都復蓋以用153代表的貴金屬觸媒。如上所述，排氣是沿著圓盤155流動的。因此，排氣能充分地與貴金屬觸媒153接觸，這進一步地加強了由貴金屬觸媒的催化作用產生的對排氣的凈化。
排氣管的下游側部分30b與按照本發明的排氣凈化裝置53相對應。排氣凈化裝置53用于補充上述催化轉換器35的排氣凈化作用。裝置53的結構簡單。排出的氣體可由排氣凈化器53和催化轉換器35得到充分的凈化。排氣凈化裝置53的設置提高了催化轉換器35的壽命。
圖3是一放大的剖視圖，示出了排氣管的下游側部分30b，即排氣凈化裝置。排氣凈化裝置53包括一排氣管的外筒55;和一裝有觸媒并共軸線地插入外筒55中的觸媒載裝件54。本實施例不限于這種布置。它也可采用將觸媒載裝件54偏心地放入外筒55中的情況。
觸媒載裝件54的形成如下首先，將具有許多小孔56的不銹鋼板材(例如沖孔板)彎曲，形成載裝件54的兩半，然后將它們用例如點焊的方法聯接在一起(參看圖4和圖5)。這樣制成的觸媒載裝件54基本上是圓柱形。觸媒載裝件54復蓋以貴金屬觸媒。外筒55的形成方式與觸媒載裝件54的相同。也就是說，先形成外筒55的兩半，然后將其聯接在一起。觸媒載裝件54與外筒55在結構形狀上彼此相似，因此當載裝件54插入外筒中時，在它們之間，在整個長度上都有均勻的空間(間隙)。
外筒55的上游端部55a的直徑是逐漸減小的，因而它密合在觸媒載裝件54的上游端部上。外筒55的上游端部55a焊在上述的法蘭44上。法蘭44的內周邊沿徑向向內延伸，蓋過外管55的上游端部55a的內周邊，從而提供了一個臺肩部分57，觸媒載裝件54的上游端部的端面54a就緊靠在它上面。端面54a并不焊在法蘭的臺肩部分57上。
外筒55的下游端部與膨脹管31相連。外筒55的下游端部的直徑是如55b所示逐漸加大的，從而在其靠近接頭處的內表面上形成一環形凹槽58。環形凹槽58中裝有一環形彈性元件59，它是由直徑約為0.2mm的不銹鋼絲做成的圓柱形的網。這樣做成的環形彈性元件59具有高的耐熱性和高的彈性。裝在環形凹槽58中的環形彈性元件59的內周邊與觸媒載裝件54的下游端部的外圓柱形表面接觸。更具體一些，環形彈性元件59放在凹槽58的內圓柱形表面和觸媒載裝件54的外圓柱形表面之間，其情況為，它在該處沿徑向受壓縮。
外筒55在其中部有一與上述環形凹槽58相似的環形凹槽58a，在凹槽58a的內圓柱形表面和觸媒載裝件54的外圓柱形表面之間裝有一與上述環形彈性元件59相似的環形彈性元件59a，它徑向受壓縮。這樣，觸媒載裝件54就通過環形彈性元件59和59a彈性地受到外筒55的支承，并在觸媒載裝件54與外筒55之間有一均勻的空間。
觸媒載裝件54在其外圓柱形表面上有加壓塊60，它與彈性元件59接觸。加壓塊60是通過將一對從觸媒載裝件54(參看圖5)的兩半中的一個的兩個邊緣徑向向外伸出的舌形片彎曲而形成的。加壓塊60與彈性元件59的上游端面接合。更具體一些，加壓塊60要如此置放，以使當其與上游端面接合時，加壓塊60推動彈性元件59，使其靠在環形凹槽58的下游壁58b上。因此，觸媒載裝件54被彈性元件59的反作用力沿軸向推動，從而使觸媒載裝件的上游端面54a在任何情況下都與法蘭44的臺肩部分57保持接合;也就是說，觸媒載裝件54在外筒55中沿軸向處于恰當的位置上。
從上面所進行的描述中可以明顯地看出，觸媒載裝件54在徑向上由彈性元件59和59a的徑向彈性力而處于恰當的位置上，由彈性元件59和59a的軸向彈性力而沿軸向處于恰當的位置上;但是它不固定在外筒55上。因此，在受熱時，觸媒載裝件54可以抵抗著彈性元件的彈性力自由膨脹。因此，在觸媒載裝件54與外筒55之間不會產生大的熱應力。另一方面，彈性元件59和59a還可以吸收那些可能由排氣的流動而引起的觸媒載裝件54的振動;也就是說，它們防止將振動傳至外筒55上。另外，觸媒載裝件54并不焊接在外筒上。這樣就消除了在向載裝件加觸媒之前將要焊接的部分予以掩蔽的麻煩工作，并消除了觸媒要受到焊接熱的不利影響的缺點。
在上面所描述的實施例中，觸媒載裝件54的下游端部通過彈性元件59夾持住，而其上游端部則抵靠在臺肩部分57上。本發明的實施例可以如此改變，即下游端部由臺肩部分57夾持，而上游端部則由彈性元件59夾持，或兩個端部都通過彈性元件59夾持。在后一種情況下，在兩端的彈性元件的反作用力由于在相反的方向上作用，從而使觸媒載裝件54在軸向處于恰當的位置。
在同上述裝置一樣的其圓柱形觸媒載裝件載有一貴金屬觸媒的排氣凈化裝置中，觸媒對在觸媒載裝件中流動的排氣氣流的中部幾乎不起作用。也就是說，該裝置的氣體凈化效率是相應地較低的。但是，在上述實施例中，可以由控制閥46保持高的氣體凈化效率，從排氣的流動方向可以看出，該控制閥46剛好位于排氣凈化裝置53的前面。也就是說，由于使排氣在通過控制閥46時圍繞閥體48流動，通過控制閥46的最終排氣氣流就向觸媒載裝件54的圓柱形壁偏轉，從而更強制地受到催化作用。
在上述實施例中，二次空氣供應管36與靠近氣缸排氣口的排氣管30的上游側部分相連。但是，二次空氣供應管36也可以如圖6所示的那樣與閥室42相連。在這種情況下，在閥室42中環繞閥體48形成的負壓可以用來以高效率供應二次空氣，并使二次空氣與排氣充分的混合。
圖7表示本發明的另一實施例，其中的排氣管30的上游側部分30a有一排氣凈化裝置53。裝置53在結構上與上述裝置的相當。因此，在圖7中，在功能上與上述實施例的零件相當的零件用同樣的參考標號或字母表示。如圖7所示，在本實施例中，控制閥46裝在排氣凈化裝置53的下游。因此，通過按照發動機的運行情況，適當地控制控制閥46的工作，就可以使排氣管中的壓力基本上成為正的，并且基本上保持不變，也就是說，排氣凈化裝置增加了排氣的滯留時間，并且相應地同樣提高了排氣的凈化效率。
圖8示出了本發明的另一實施例，其中的排氣管的上游側部分30a和下游側部分30b分別都有排氣凈化裝置53和53，它們在結構上與上面所描述的相似。
如上所述，按照本發明，由于采用了包含圓柱形觸媒載裝件的排氣凈化裝置，該載裝件在其圓柱形壁上有許多小孔并載有貴金屬觸媒，而且插入排氣管中;觸媒載裝件強制地裝在排氣管的外筒中，但是它仍能在受熱時相對于外筒自由膨脹。此外，由于采用了凈化裝置，就不需要在向載裝件加觸媒時掩蔽焊接部分。
另外，本發明有下列作用或優點防止發動機的運行或功能受到沉積在裝在發動機排氣系統中的控制閥上的碳粒子的不利作用，并改進了發動機的排氣凈化。
權利要求
1.一種排氣凈化裝置，它包括一在其圓柱形壁上有許多小孔的圓柱形載裝件，載裝件載有觸媒；一圓柱形載裝件在其中插入的排氣管；一彈性元件，它徑向受壓縮地裝在圓柱形載裝件的至少一個端部的外圓柱形表面的一部分和在排氣管的內圓柱形表面上形成的凹槽之間，排氣管的內圓柱形表面對著外圓柱形表面的一部份；以及從載裝件的外圓柱形表面上突出的加壓塊，以便使加壓塊在彈性元件的軸線方向上與彈性元件的內端面接合，加壓塊與凹槽的端部配合，從而軸向地壓縮彈性元件。
2.一種如權利要求1所述的排氣凈化裝置，其特征為，載裝件的一個端部抵靠在從排氣管的內圓柱形表面突出的臺肩部分上。
3.一種排氣凈化裝置，包括一載有觸媒的圓柱形載裝件，載裝件在其圓柱形表面上有許多小孔;一圓柱形載裝件在其中共軸線地插入的排氣管;一彈性元件，它徑向受壓縮地裝在載裝件的至少一個端部的外圓柱形表面的一部分和在排氣管的內圓柱形表面上形成的凹槽之間，排氣管的內圓柱形表面對著外圓柱形表面的一部分;從載裝件的外圓柱形表面上突出的加壓塊，以便使加壓塊在從彈性元件的軸線方向看去時與彈性元件的內端面接合，加壓塊與凹槽的端部配合，用以軸向壓縮彈性元件;以及一在排氣管中形成的閥室，該閥室有一閥體，該閥體包括一沿直徑方向伸入閥室的閥桿，和一固定地安裝在閥桿上的閥體。
4.一種如權利要求3所述的排氣凈化裝置，其特征為，圓柱形載裝件裝在閥室的上游。
5.一種如權利要求3所述的排氣凈化裝置，其特征為，圓柱形載裝件裝在閥室的下游。
6.一種如權利要求3所述的排氣凈化裝置，其特征為，一對圓柱形載裝件分別裝在閥室的上游與下游。
7.一種如權利要求3所述的排氣凈化裝置，其特征為，至少有一部分閥室載有貴金屬觸媒。
8.一種如權利要求3所述的排氣凈化裝置，其特征為，閥體包括至少一個圓盤。
9.一種如權利要求3所述的排氣凈化裝置，其特征為，閥體包括多個圓盤，它們以預定的間隔如此安排，即這些圓盤要彼此相互平行。
10.一種如權利要求3所述的排氣凈化裝置，它還包括一與閥室聯接的二次空氣供應管。
11.一種排氣凈化裝置，它包括一與排氣管連接的閥室，該閥室有一用于改變排氣管中的排氣通道開口面積的控制閥，至少有一部分控制閥載有觸媒。
12.一種如權利要求1所述的排氣凈化裝置，其特征為，載裝件的一個端部緊靠在從排氣管的內圓柱形表面突出的臺肩部分上。
13.一種如權利要求11所述的排氣凈化裝置，其特征為，至少有一部分控制閥載有一貴金屬觸媒。
14.一種如權利要求11所述的排氣凈化裝置，其特征為，控制閥包括至少一個圓盤。
15.一種如權利要求11所述的排氣凈化裝置，其特征為，控制閥包括多個圓盤，圓盤按預定的間隔如此安排，即這些圓盤要彼此相互平行。
全文摘要
一種排氣凈化裝置包括一載有觸媒的載裝件，它在其圓柱形壁上有許多小孔；一將載裝件共軸線地插入其中的排氣管；一彈性元件，它徑向受壓地裝在載裝件的至少一個端部的外表面的一部分與在排氣管的內表面上形成的凹槽之間；從載裝件的外表面突出的加壓塊，以便與彈性元件的內端面接合，加壓塊與凹槽的端部配合,沿軸向壓縮彈性元件；在排氣管中形成的閥室有一閥體，它包括一沿直徑方向伸入閥室的閥桿和一固定地安裝在閥桿上的閥體。
文檔編號F01N13/02GK1107202SQ94112949
公開日1995年8月23日 申請日期1994年12月9日 優先權日1993年12月9日
發明者關田孝人, 草光男, 加藤廣, 鈴木健輔 申請人:本田技研工業株會社