專利名稱：用于發(fā)動機的排氣裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于發(fā)動機的排氣裝置，其具有在客廂下的消聲器。
背景技術：
除了對于諸如排氣凈化性能和發(fā)動機輸出性能的基本性能的需要外，這種用于發(fā)動機的排氣裝置還要求非常安靜。為了滿足這些需要，消聲器的容量已經(jīng)被增大。
在車輛中，除了提高安靜性，增大客廂中諸如腳部空間的空間也很重要。作為進一步增大客廂中空間的手段，客廂的地板可以被展平和降低。
例如，日本專利No.2971341公開了一種排氣裝置，其中具有相對較小容量的消聲器被布置在地板平板之下。當采用這樣的排氣裝置時，防止了地板平板由于消聲器布置在地板平板下面而凸出。所以，客廂地板可以被展平和降低。這增大了客廂中的空間。
但是，當作為消聲器的基本性能被考慮進來時，消聲器的小型化存在限制。由此，由于布置消聲器而引起地板平板的凸出是不可避免的。所以，如上述公開文獻中一樣將小消聲器布置在分開的位置處的構造僅以有限的程度對客廂地板的展平和降低起作用。在這點上，這樣的構造是容許改進的。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的目的是提供用于發(fā)動機的排氣裝置，其有效地展平和降低客廂地板。
本發(fā)明的一個實施例提供了一種排氣裝置，用于車輛上安裝的發(fā)動機。所述車輛包括發(fā)動機艙、客廂、將所述發(fā)動機艙和所述客廂彼此分隔開的前圍板、所述客廂的地板面板、和包括布置在所述地板面板上的底部的座椅。在位于所示座椅底部下面的所述地板面板的下表面中形成凹入。所述排氣裝置包括排氣通道，其從所述發(fā)動機艙延伸到所述地板面板下面；位于所述排氣通道中的催化轉換器；和位于所述排氣通道中的消聲器。所述催化轉換器位于所述前圍板的前面。所述消聲器被容納在所述凹入中。
通過結合以示例方式圖示本發(fā)明原理的附圖，從下面的說明本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點將變得清楚。


通過結合附圖參考對當前優(yōu)選實施例的以下說明，將最好地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點，附圖中圖1是圖示配備有一個實施例的排氣裝置的車輛、車輛的發(fā)動機和發(fā)動機的排放系統(tǒng)的部件的示意圖；圖2是示出催化轉化器的局部剖視圖(一部分被切除)；圖3A是圖示催化劑的示意性剖視俯視圖；圖3B是圖3A的局部放大視圖；圖3C是圖示催化劑的側視圖；圖4是圖示修改的排氣裝置的示意圖；圖5是圖示修改的排氣裝置的示意圖；圖6是圖示修改的排氣裝置的示意圖；和圖7是圖示修改的排氣裝置的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參照

根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于發(fā)動機3的排氣裝置1。
圖1示出了配備有優(yōu)選實施例的排氣裝置1的車輛2、車輛2的發(fā)動機3和發(fā)動機3的排放系統(tǒng)的部件。如圖1所示，安裝在車輛2上的發(fā)動機3的排放系統(tǒng)包括排氣歧管4。在優(yōu)選實施例的排氣裝置1中，因為發(fā)動機3采用“后排氣式安裝系統(tǒng)”，所以排氣歧管4布置在發(fā)動機3的后面。凈化燃燒氣中有害成分的催化轉換器5連接到排氣歧管4的下游部分。
在此優(yōu)選實施例中，在車輛2中催化轉換器5位于客廂6的前面。更具體而言，催化轉換器5位于將客廂6和發(fā)動機艙7彼此隔開的前圍板8前面，并直接位于排氣歧管4下面。
消聲器10經(jīng)由排氣管9連接到催化轉換器5的下游部分。消聲器10通過抵消從發(fā)動機3排出的燃燒氣的壓力波動來抑制由燃燒氣的壓力波動產(chǎn)生的噪音。
三個座椅11布置在優(yōu)選實施例的客廂中。三個座椅包括兩個前排座椅11a(為分開就座的駕駛員和前排乘客)和一個后排座椅11b(為沿橫向方向就座的兩個或者三個乘客)。通過使地板面板13向著客廂6(即向上)凸出，在座椅11的底部12(12a、12b)下面形成容納凹入14(14a、14b)。消聲器10被容納在前排座椅11a之一的底部12a下面形成的容納凹入14a中。也就是說，優(yōu)選實施例的車輛2的排放系統(tǒng)的消聲器僅對應于位于前排座椅11a的底部12a下面的消聲器10，并且除了消聲器10外沒有其他消聲器設置在車輛2中。
在此排放系統(tǒng)中，從發(fā)動機3排出的燃燒氣流過排氣歧管4、催化轉換器5、排氣管9和消聲器10。當燃燒氣在催化轉換器5中被凈化后，噪音在消聲器10中被抑制。此后，燃燒氣從排氣管15排出到車輛2之外。也就是說，在優(yōu)選實施例中，由排氣歧管4和排氣管9、15形成排氣通道，它們位于從發(fā)動機艙7延伸到地板面板13下面的空間中。催化轉換器5和消聲器10位于排氣通道中。
如圖2所示，優(yōu)選實施例的催化轉換器5是“整體直列式催化轉換器”，其中初級催化劑21和次級催化劑22串聯(lián)地布置在殼體23中。
如圖3A、3B和3C所示，初級催化劑21和次級催化劑22是每個都包括單個蜂房式載體24的單體式催化劑。在初級催化劑21和次級催化劑22中載體24包括單元25。初級催化劑21是氧化催化劑，并且基于Pd的催化劑被粘附到初級催化劑21的載體24的表面。次級催化劑22是三元催化劑，并且基于Pt(Pt-Rh)的催化劑被粘附到次級催化劑22的載體24的表面。在初級催化劑21中，外徑D對沿著燃燒氣排出方向的長度L的比(D/L)大于或者等于1(D/L≥1)。在初級催化劑21中，單元25的數(shù)量n是600-900，而每個單元25的厚度d是2-3mm。在次級催化劑22中，比(D/L)小于或者等于1(D/L≤1)，單元25的數(shù)量n小于或等于400，而每個單元25的厚度是2-4mm。此規(guī)格與傳統(tǒng)催化劑基本上相同。
如圖2所示，保護片26a、26b分別位于初級催化劑21和殼體23之間和次級催化劑22和殼體23之間。保護片26a、26b防止燃燒氣的泄漏并且保護載體24。在優(yōu)選實施例中，位于初級催化劑21和殼體23之間的保護片26a用主要由鋁構成的片材形成，而位于次級催化劑22和殼體23之間的保護片26b用包括有機粘合劑的熱膨脹片材制成。
在優(yōu)選實施例中，檢測燃燒氣中所包含的氧的氧傳感器27位于初級催化劑21和次級催化劑22之間。來自氧傳感器27的檢測信號被用在諸如空燃比控制的反饋控制中。
本實施例具有如下優(yōu)點。
(1)消聲器10位于在座椅11中的座椅11a之一的底部12a下面形成的容納凹入14a中。也就是說，消聲器10被容納在很可能是不用空間的底部12之一下面。因為除了在座椅11的底部12下面外，不需要在地板面板13中形成容納凹入14a，所以在除了座椅11的底部下面外的位置處客廂地板可以被展平和降低。所以，增大了客廂6中的空間。在此情況下，例如，前地板通道可以被省略，并且兩個前排座椅11a之間的地板可以被展平，因此乘客可以在前排座椅11a和后排座椅11b之間移動?；蛘?，腳部空間附近的地板可以被降低，因此可以容易地實現(xiàn)各種布局的客廂，各種布局例如是用于改進駕乘舒適性和到車輛入口的布局。
(2)消聲器10位于僅一個前排座椅11a的底部12a下面。所以，后排座椅11b下面的客廂地板的形狀可以被改變。所以，例如，除了消聲器10之外的結構，例如油箱可以位于后排座椅下面。這擴大了后備箱?；蛘撸笈抛?1b下的客廂地板可以與后備箱地板平齊，并且后排座椅11b的底部12b可以被可繞軸轉動地安裝到地板面板13，使得底部12b可以被翻轉。這允許后備箱是可以擴展的。所以，客廂的各種布局都是可能的。
(3)催化轉換器5位于客廂6前面。更具體而言，催化轉換器5位于將客廂6和發(fā)動機艙7彼此隔開的前圍板8前面。因為不需要在地板面板13下面形成用于容納催化轉換器5的空間，所以客廂地板被允許容易地展平和降低。
(4)催化轉換器5設置有包括基于Pd的催化劑的初級催化劑21和包括基于Pt(Pt-Rh)的催化劑的次級催化劑22。所以，當發(fā)動機3低溫時的暖機性能和耐久性得到很好的平衡。也就是說，因為基于Pd的催化劑被用于初級催化劑21，當發(fā)動機3低溫時的暖機性能得到提高。另一方面，壓縮基于Pt的催化劑被用于次級催化劑22，催化轉換器5的耐久性得到提高。結果，總的來說提高了當發(fā)動機3低溫時的燃燒氣凈化性能。
(5)初級催化劑21和次級催化劑22是每個都包括單個蜂房式載體24的單體式催化劑。此外，初級催化劑21中的單元25的數(shù)量n是600-900，而初級催化劑21中的每個單元25的厚度d是2-3mm。
在傳統(tǒng)催化劑中，單元的數(shù)量小于或者等于400，并且每個單元的厚度是2-4mm。所以，根據(jù)此優(yōu)選實施例的催化轉換器5，初級催化劑21中的每個單元25的厚度d被形成得比傳統(tǒng)催化劑的厚度薄。這抑制了由于燃燒氣的脈動式流動引起的在催化劑的上游部分處背壓的增大。此外，因為載體24的比表面積被增大，減小了轉換器5的熱容。這提高了當發(fā)動機低溫時的暖機性能。此外，因為容易將單元25形成為具有高密度，在防止催化轉換器5變大的同時提高了凈化性能。此外，減小了在催化轉換器5中使用的上述金屬的量，上述金屬例如是鈀、鉑和銠。
(6)初級催化劑21的外徑D對長度L的比(D/L)大于或者等于1(D/L≥1)。這充分確保了初級催化劑21的容量，并且抑制了由于燃燒氣的脈動式流動引起的在催化劑的上游部分處背壓的增大。結果，催化轉換器5的凈化性能和耐久性得到提高，而不會降低發(fā)動機3的輸出動力。
(7)位于初級催化劑21和殼體23之間的保護片26a用主要由鋁構成的片材形成，而位于次級催化劑22和殼體23之間的保護片26b用包括有機粘合劑的熱膨脹片材制成。在此情況下，因為有機粘合劑位于氧傳感器27的下游，所以防止了氧傳感器27錯誤地將有機粘合劑的成分檢測為燃燒氣中的氧。由此防止了氧傳感器27的誤操作。此外，催化轉換器5的成本減小了，并且催化轉換器5的耐久性得到提高。
對本領域技術人員而言應當清楚，本發(fā)明可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍下以許多其他特定形式被實施。特別地，應當理解到本發(fā)明可以以如下形式被實施。
如圖4所示，排氣裝置31的消聲器32可以僅位于后排座椅11b的地板12b之下。如圖5所示，消聲器34a可以位于前排座椅11a之一的底部12a之下，而消聲器34b可以位于后排座椅11b的底部12b之下。多個消聲器可以位于每個座椅11之下。
如圖6所示，排氣裝置41的催化轉換器可以由容納初級催化劑21的第一催化轉換器42和容納次級催化劑22的第二催化轉換器43形成。在此情況下，在車輛2中第一催化轉換器42和第二催化轉換器43位于客廂6前面(前圍板8前面)。
如圖1所示，優(yōu)選實施例的排氣裝置1在采用后排氣式安裝系統(tǒng)的發(fā)動機3中被實施。但是，如圖7所示，優(yōu)選實施例的結構可以應用到采用前排氣式安裝系統(tǒng)的發(fā)動機46的排氣裝置45。
優(yōu)選實施例采用了兩排座椅構造，其中后排座椅11b位于前排座椅11a之后。但是，多排座椅可以位于前排座椅11a之后，如在三排座椅構造中，其中設置有兩排后排座椅。
在優(yōu)選實施例中，利用通過初級催化劑21，燃燒氣的溫度被降低并且發(fā)生層流。這減緩了次級催化劑22的環(huán)境。所以，次級催化劑22被設計成具有與傳統(tǒng)催化劑基本上相同的規(guī)格。也就是說，比D/L小于等于1，單元25的數(shù)量n小于或等于400，而每個單元25的厚度是2-4mm。但是，次級催化劑22的規(guī)格可以根據(jù)例如發(fā)動機3的輸出性能而被改變。
位于初級催化劑21和殼體23之間的保護片26a可以用基于氧化鋁-二氧化硅的片材形成，而位于次級催化劑22和殼體23之間的保護片26b可以用復合片材形成，該復合片材中基于氧化鋁的片材和熱膨脹片材被層疊起來。
所以，本示例和實施例應當被視為舉例說明而非限制性的，并且本發(fā)明不限于此處給出的細節(jié)，而可以在所附權利要求的范圍和等同的方案內(nèi)被修改。
權利要求
1.一種排氣裝置，用于車輛上安裝的發(fā)動機，其中所述車輛包括發(fā)動機艙、客廂、將所述發(fā)動機艙和所述客廂彼此分隔開的前圍板、所述客廂的地板面板、和包括布置在所述地板面板上的底部的座椅，其中在位于所示座椅底部下面的所述地板面板的下表面中形成凹入，所述排氣裝置包括排氣通道，其從所述發(fā)動機艙延伸到所述地板面板下面；位于所述排氣通道中的催化轉換器；和位于所述排氣通道中的消聲器，所述排氣裝置的特征在于所述催化轉換器位于所述前圍板的前面，其中所述消聲器被容納在所述凹入中。
2.如權利要求1所述的排氣裝置，其特征在于，所述座椅被布置在所述車輛的前面部分，所述凹入位于所述座椅下面，并且所述消聲器容納在所述凹入中。
3.如權利要求1或2所述的排氣裝置，其特征在于，所述催化轉換器包括初級催化劑和次級催化劑，所述初級催化劑包括基于Pd的催化劑，所述次級催化劑包括基于Pt(Pt-Rh)的催化劑，所述初級催化劑位于所述次級催化劑的上游。
4.如權利要求3所述的排氣裝置，其特征在于，所述初級催化劑和所述次級催化劑都是每個都包括單個蜂房式載體的單體式催化劑，每個載體具有多個單元，其中初級催化劑中的單元的數(shù)量是600-900，并且初級催化劑中每個單元的厚度d是2-3mm。
5.如權利要求3或4所述的排氣裝置，其特征在于，所述初級催化劑的外徑對長度的比大于或等于1。
6.如權利要求3或4所述的排氣裝置，其特征在于，所述催化轉換器包括容納所述初級催化劑和所述次級催化劑的殼體，位于所述初級催化劑和所述殼體之間的含氧化鋁片，和位于所述次級催化劑和所述殼體之間的含有機粘合劑的熱膨脹片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種排氣裝置，用于車輛上安裝的發(fā)動機，所述車輛包括發(fā)動機艙、客廂、將所述發(fā)動機艙和所述客廂彼此分隔開的前圍板、所述客廂的地板面板、和包括布置在所述地板面板上的底部的座椅。在位于所示座椅底部下面的所述地板面板的下表面中形成凹入。所述排氣裝置包括排氣通道，其從所述發(fā)動機艙延伸到所述地板面板下面；位于所述排氣通道中的催化轉換器；和位于所述排氣通道中的消聲器。所述催化轉換器位于所述前圍板的前面。所述消聲器被容納在所述凹入中。優(yōu)選的是所述座椅被布置在所述車輛的前面部分，所述凹入位于所述座椅下面，并且所述消聲器容納在所述凹入中。
文檔編號B62D25/20GK1680694SQ20051006329
公開日2005年10月12日 申請日期2005年4月8日 優(yōu)先權日2004年4月9日
發(fā)明者下地浩二, 石川卓 申請人:豐田自動車株式會社