CN109057931B - 摩托车、排气装置及排气装置的泄压结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩托车、排气装置及排气装置的泄压结构，该排气装置的泄压结构，包括：消声器，消声器包括进气端及与进气端相对的出气端，消声器内设有靠近进气端设置的第一膨胀腔；及与发动机的排气口连通的排气管，排气管包括第一管体，第一管体设置于第一膨胀腔内，且第一管体的一端的外壁与进气端的安装口密封连接，第一管体的侧壁设有至少两个泄压孔，所有泄压孔沿同一圆周非均匀布置。该泄压结构能够充分利用排气管的排气脉动效应来提高发动机的充气效率；该排气装置采用了上述泄压结构，能降低缸内残余废气系数和提高发动机的充气效率；该摩托车采用了上述排气装置具有更好的发动机性能。

Description

摩托车、排气装置及排气装置的泄压结构

技术领域

本发明涉及摩托车技术领域，特别是涉及一种摩托车、排气装置及排气装置的泄压结构。

背景技术

目前摩托车的排气结构包括：发动机、与发动机连接的排气管、以及在排气方向下游侧与排气管连接的排气消声器。燃油在发动机中燃烧后产生的废气从发动机排气口流出，在排气管内流通并流向排气消声器后，再从排气消声器的排气尾管排出，进入大气。

传统的摩托车的排气装置的废气在排气管内会产生排气压力反射波，在气门重叠角期间，若排气管内反射正压波，它会阻滞排出废气；若排气管内反射负压波，便能吸出更多的废气，在燃烧室及气缸内滞留的废气减少，利于在接下来的进气冲程中更多新鲜混合气进入气缸。而传统的排气装置因泄压结构上缺陷，无法充分利用排气管对气体流体的动态效应，导致发动机的充气效率低。

发明内容

基于此，有必要提供一种摩托车、排气装置及排气装置的泄压结构；该泄压结构能够充分利用排气管的排气脉动效应来提高发动机的充气效率；该排气装置采用了上述泄压结构，不但可以降低排气背压，而且可以充分利用排气脉动效应，减小气门重叠角期间的排气压力，有效地压制了返流废气从排气管内倒灌进入气缸内，从而降低缸内残余废气系数和提高发动机的充气效率；该摩托车采用了上述排气装置具有更高的排气效率及更好的发动机性能。

其技术方案如下：

一方面，本申请提供一种排气装置的泄压结构，包括：消声器，所述消声器包括进气端及与所述进气端相对的出气端，所述消声器内设有靠近所述进气端设置的第一膨胀腔；及与发动机的排气口连通的排气管，所述排气管包括第一管体，所述第一管体设置于所述第一膨胀腔内，且所述第一管体的一端的外壁与所述进气端的安装口密封连接，所述第一管体的侧壁设有至少两个泄压孔，所有所述泄压孔沿同一圆周非均匀布置。

上述排气管的泄压结构的泄压孔在排气管的圆周方向上呈现非对称布置，排气管内气体通过泄压孔进入第一膨胀腔，这时泄压孔的作用不仅仅是释放排气压力的作用，还起到了排气谐振的作用，相当于在排气管上设计了至少两个个谐振模型(一个泄压孔对应一个谐振模型)。如此第一腔内气体压力时而压缩时而膨胀，如同一个气体弹簧通过泄压孔作用于排气管内气体，从而改变排气压力的脉动。该泄压孔在排气管的圆周方向上呈现非对称布置，因此泄压孔之间谐振作用不会相互抵消，进而能充分利用排气脉动效应来提高发动机充气效率。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述第一膨胀腔、第一管体及一个所述泄压孔构成一个排气谐振模型；其中，所述第一膨胀腔为谐振腔，所述泄压孔等同于所述第一管体与所述谐振腔之间的连接管，所述泄压孔的面积为所述连接管的内截面积，所述泄压孔的深度为所述连接管长度。

在其中一个实施例中，所有所述泄压孔共用一个所述谐振腔。

在其中一个实施例中，至少两个所述泄压孔间隔设置于同一周侧。

在其中一个实施例中，所述泄压孔包括间隔设置于同一周侧的至少两个第一泄压孔、以及间隔设置于所述第一泄压孔之外的周侧上的至少两个第二泄压孔；其中，在同一圆周上，相邻两个所述第一泄压孔的中心线之间角度为A1，相邻两个所述第二泄压孔的中心线之间角度为A2；其中A1＜A2。

在其中一个实施例中，所有所述第一泄压孔的面积均为D1，所有所述第二泄压孔的面积均为D2；其中，D1＞D2。

在其中一个实施例中，所述第一泄压孔及所述第二泄压孔的数量均为三个，且D1＝10mm，D2＝6mm，A1＝50°，A1＝90°，相邻的第一泄压孔的中心线与第二泄压孔的中心线之间的角度为40°。

另一方面，本申请还提供一种摩托车的排气装置，包括上述的泄压结构，所述消声器还包括与第一膨胀室相通的第二膨胀室、与所述第二膨胀室相通的第三膨胀室，所述第三膨胀室设有排气尾管；所述排气管的出气口与所述第一膨胀室相通。

该排气装置采用了上述泄压结构，不但可以降低排气背压，而且可以充分利用排气脉动效应，减小气门重叠角期间的排气压力，有效地压制了返流废气从排气管内倒灌进入气缸内，从而降低缸内残余废气系数和提高发动机的充气效率。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，废气净化催化剂体、第二管体、第三管体及第四管体，所述废气净化催化剂体设置于所述第一管体的进气端，所述第二管体的进气端与所述第一管体的出气端对接相通，所述第三管体的进气端与所述第四管体的出气端对接相通，所述第三管体呈“U”字型，且设置于所述第二膨胀室内，所述第四管体的进气管与所述第三管体的出气端对接相通，所述第四管体的另一端设有所述出气口，且所述出气口与所述第一膨胀室相通。

再另一方面，本申请还提供了一种摩托车，包括上述的排气装置。该摩托车采用了上述排气装置具有更高的排气效率及更好的发动机性能。

附图说明

图1为一实施例中的排气装置的半剖示意图；

图2为图1所示排气装置的另一视角的半剖示意图；

图3为一实施例中的排气装置的三维结构示意图；

图4为排气装置的性能曲线对比图；

图5为排气装置的流速矢量模拟对比示意图；

图6为摩托车的发动机的扭矩输出模拟对比示意图。

附图标记说明：

100、消声器，110、第一膨胀腔，120、第二膨胀腔，130、第三膨胀腔，132、排气尾管，102、进气端，104、出气端，200、排气管，210、第一管体，212、第一泄压孔，214、第二泄压孔，220、第二管体，230、第三管体，240、第四管体，242、出气口，250、废气净化催化剂体，10、未开孔的排气装置的性能曲线，20、开对称孔的排气装置的性能曲线，30、本实施例中的排气装置的性能曲线，40、气门重叠区域，50、本实施例中的排气装置的流速矢量，60、本实施例中的摩托车的发动机的扭矩输出曲线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”、“固设于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当元件与另一个元件相互垂直或近似垂直是指二者的理想状态是垂直，但是因制造及装配的影响，可以存在一定的垂直误差。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中涉及的“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1至图3所示，本实施例中，该排气装置的泄压结构，包括：消声器100，消声器100包括进气端102及与进气端102相对的出气端104，消声器100内设有靠近进气端102设置的第一膨胀腔110；及与发动机的排气口连通的排气管200，排气管200包括第一管体210，第一管体210设置于第一膨胀腔110内，且第一管体210的一端的外壁与进气端102的安装口密封连接，第一管体210的侧壁设有至少两个泄压孔，所有泄压孔沿同一圆周非均匀布置。

如图4至图5分析可知，上述排气管200的泄压结构的泄压孔在排气管200的圆周方向上呈现非对称布置，排气管200内气体通过泄压孔进入第一膨胀腔110，这时泄压孔的作用不仅仅是释放排气压力的作用，还起到了排气谐振的作用，相当于在排气管200上设计了至少两个个谐振模型(一个泄压孔对应一个谐振模型)。如此第一腔内气体压力时而压缩时而膨胀，如同一个气体弹簧通过泄压孔作用于排气管200内气体，从而改变排气压力的脉动。该泄压孔在排气管200的圆周方向上呈现非对称布置，因此泄压孔之间谐振作用不会相互抵消，进而能充分利用排气脉动效应来提高发动机充气效率。此外，影响排气波反射主要参数是第一管体210和第一膨胀腔110，将泄压孔(如第一泄压孔212、第二泄压孔214)开在第一膨胀腔110，能够避免气体出现短路现象，进一步提高排气装置的性能。

在上述实施例的基础上，一实施例中，第一膨胀腔110、第一管体210及一个泄压孔构成一个排气谐振模型；其中，第一膨胀腔110为谐振腔，泄压孔等同于第一管体210与谐振腔之间的连接管，泄压孔的面积为连接管的内截面积，泄压孔的深度为连接管长度。从流体稳态流动来说，至少两个泄压孔之间的布置是对称状态还是非对称状态对平均排气背压的影响不大，只要保证所有泄压孔的流通总面积是相同的。而本申请的泄压孔非均匀布置，如此泄压孔之间谐振作用不会相互抵消，进而可以在减少排气背压的同时充分利用排气脉动效应，如此可以提高发动机充气效率。该谐振腔的体积等于在第一膨胀腔110的体积减去第一膨胀腔100内所有管所占用的体积。当泄压孔为圆形孔时，泄压孔的内径为连接管的内径。

进一步地，一实施例中，所有泄压孔共用一个谐振腔。如此不会改变了谐振腔的在排气管轴线方向上的位置，能够获得更佳的谐振效果。

在上述任一实施例的基础上，一实施例中，所有泄压孔均设置于第一管体210的圆锥体上。将泄压孔设置于第一管体210的圆锥体上，该圆锥体的截面积从大到小收口，压力急剧增大，气体在锥面上压力变化较大，尤其是高温高压的排气，此处泄压效果最好，因为这样可以降低锥度后面较长直径较小管子流速，从而降低阻力；同时可以避免高速气流对周围筒体壁面直接碰撞，减少阻力气体流动阻力损失。

需要说明的是，“所有泄压孔沿同一圆周非均匀布置”是指至少有一个泄压孔的面积大小与其他的泄压孔的面积大小，或/及所有泄压孔处于非对称布置。

此外，至少两个泄压孔间隔设置于同一周侧。

在上述实施例的基础上，一实施例中，如图4及图5所示，泄压孔包括间隔设置于同一周侧的至少两个第一泄压孔212、以及间隔设置于第一泄压孔212之外的周侧上的至少两个第二泄压孔214；其中，在同一圆周上，相邻两个第一泄压孔212的中心线之间角度为A1，相邻两个第二泄压孔214的中心线之间角度为A2；其中A1＜A2。

进一步地，一实施例中，所有第一泄压孔212的面积均为D1，所有第二泄压孔214的面积均为D2；其中，D1＞D2。如此，该第一泄压孔212及第二泄压孔214的形状可以根据实际需要进行选择。当该第一泄压孔212及第二泄压孔214均为圆孔时，可以利用孔径来进行计算。

具体地，第一泄压孔212及第二泄压孔214的数量均为三个，且D1＝10mm，D2＝6mm，A1＝50°，A1＝90°，相邻的第一泄压孔212的中心线与第二泄压孔214的中心线之间的角度为40°。

另一实施例中，如图1至图3所示，还提供一种摩托车的排气装置，包括上述的泄压结构，消声器100还包括与第一膨胀室相通的第二膨胀室、与第二膨胀室相通的第三膨胀室，第三膨胀室设有出气口232；排气管200的排气尾管132与第一膨胀室相通。

如图4及图5分析可知，该排气装置采用了上述泄压结构，不但可以降低排气背压，而且可以充分利用排气脉动效应，减小气门重叠角期间的排气压力，有效地压制了返流废气从排气管200内倒灌进入气缸内，从而降低缸内残余废气系数和提高发动机的充气效率。此外，第一膨胀腔110对性能的影响程度远大于第二膨胀腔120，如此，该排气管与第一膨胀腔110相通，能够直接影响排气管压力波的反射，易于提高发动机性能。

在上述实施例的基础上，一实施例中，排气管200还包括废气净化催化剂体250、第二管体220、第三管体230及第四管体240，废气净化催化剂体250设置于第一管体210的进气端，第二管体220的进气端与第一管体210的出气端对接相通，第三管体230的进气端与第四管体240的出气端对接相通，第三管体230呈“U”字型，且设置于第二膨胀室120内，第四管体240的进气管与第三管体230的出气端对接相通，第四管体240的另一端设有出气口242，且出气口242与第一膨胀室110相通。如此通过设置第二管体220、第三管体230及第四管体240来延长排气管200的长度，使从出气口242流出的气体与从第一、二泄压孔排出的气体相互作用达到更好的谐振效果，可使排气更加彻底，进而能够提升发动机中低转速扭矩。

在另一实施例中，还提供一种摩托车，包括上述的排气装置。如图6可知，该摩托车采用了上述排气装置具有更高的排气效率及更好的发动机性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种排气装置的泄压结构，其特征在于，包括：

消声器，所述消声器包括进气端及与所述进气端相对的出气端，所述消声器内设有靠近所述进气端设置的第一膨胀腔；及

与发动机的排气口连通的排气管，所述排气管包括第一管体，所述第一管体设置于所述第一膨胀腔内，所述第一管体的侧壁设有至少两个泄压孔，所有所述泄压孔沿同一圆周非均匀布置；

所述第一膨胀腔、第一管体及一个所述泄压孔构成一个排气谐振模型；其中，所述第一膨胀腔为谐振腔，所述泄压孔等同于所述第一管体与所述谐振腔之间的连接管，所述泄压孔的面积为所述连接管的内截面积，所述泄压孔的深度为所述连接管长度；

所有所述泄压孔均设置于所述第一管体的圆锥体上；

所述泄压孔包括间隔设置于同一周侧的至少两个第一泄压孔、以及间隔设置于所述第一泄压孔之外的周侧上的至少两个第二泄压孔；其中，在同一圆周上，相邻两个所述第一泄压孔的中心线之间角度为A1，相邻两个所述第二泄压孔的中心线之间角度为A2；其中A1＜A2。

2.根据权利要求1所述的泄压结构，其特征在于，所有所述泄压孔共用一个所述谐振腔。

3.根据权利要求1所述的泄压结构，其特征在于，所有所述第一泄压孔的面积均为D1，所有所述第二泄压孔的面积均为D2；其中，D1＞D2。

4.根据权利要求3所述的泄压结构，其特征在于，所述第一泄压孔及所述第二泄压孔的数量均为三个，且D1=10mm，D2=6mm，A1=50°，A1=90°，相邻的第一泄压孔的中心线与第二泄压孔的中心线之间的角度为40°。

5.一种摩托车的排气装置，其特征在于，包括如权利要求1至4任一项所述的泄压结构，所述消声器还包括与第一膨胀室相通的第二膨胀室、与所述第二膨胀室相通的第三膨胀室，所述第三膨胀室设有排气尾管；所述排气管的出气口与所述第一膨胀室相通。

6.根据权利要求5所述的排气装置，其特征在于，所述排气管还包括废气净化催化剂体、第二管体、第三管体及第四管体，所述废气净化催化剂体设置于所述第一管体的进气端，所述第二管体的进气端与所述第一管体的出气端对接相通，所述第三管体的进气端与所述第四管体的出气端对接相通，所述第三管体呈“U”字型，且设置于所述第二膨胀室内，所述第四管体的进气管与所述第三管体的出气端对接相通，所述第四管体的另一端设有所述出气口，且所述出气口与所述第一膨胀室相通。

7.一种摩托车，其特征在于，包括如权利要求5或6所述的排气装置。