ПЕРЕМЕШИВАЮЩАЯ ПЛАСТИНА И ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2017 года по МПК F01N3/00 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к перемешивающей пластине, которая расположена в выхлопной трубе двигателя внутреннего сгорания, чтобы рассеивать поток выхлопных газов, и к двигателю внутреннего сгорания, содержащему эту перемешивающую пластину в выхлопной трубе.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] Датчик концентрации кислорода для определения концентрации кислорода в выхлопных газах располагается в выхлопной трубе двигателя внутреннего сгорания, при этом концентрация кислорода в выхлопных газах служит значением для критерия оценки воздушно-топливного отношения в воздушно-топливной смеси. При управлении работой двигателя внутреннего сгорания количество всасываемого воздуха или количество впрыска топлива регулируется в соответствии со значением, определенным датчиком концентрации кислорода, и таким образом контролируется воздушно-топливное отношение в воздушно-топливной смеси.

[0003] Кроме того, было предложено установить перемешивающую пластину, которая рассеивает поток выхлопных газов на участке на стороне впуска выхлопных газов датчика концентрации кислорода в выхлопной трубе (см., например, публикацию японской заявки на полезную модель №: 6-73320 (JP 6-73320 U)). Эта перемешивающая пластина имеет отклоняющую пластину, которая отклоняет поток выхлопных газов. Эта отклоняющая пластина пролегает в наклонном направлении и в направлении закручивания по отношению к направлению пролегания выхлопной трубы. Закрученный поток (более подробно, поток, который закручивается в форме спирали в направлении пролегания выхлопной трубы) образуется внутри выхлопной трубы с помощью вышеупомянутой отклоняющей пластины. Этот закрученный поток перемешивает выхлопные газы, чтобы подавить флуктуации концентрации кислорода в выхлопных газах в выхлопной трубе. Таким образом, точность определения концентрации кислорода в выхлопных газах с помощью датчика концентрации кислорода увеличивается.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Чтобы улучшить точность определения концентрации кислорода в выхлопных газах датчиком концентрации кислорода, предлагается увеличить степень перемешивания выхлопных газов перемешивающей пластиной. Однако, если пытаться увеличить степень перемешивания выхлопных газов перемешивающей пластиной, которая имеет вышеупомянутую конструкцию, длина перемешивающей пластины (а точнее, ее отклоняющей пластины) должна быть увеличена в направлении пролегания выхлопной трубы. Это нежелательно, потому что это приводит к увеличенному установочному пространству для перемешивающей пластины.

[0005] Настоящее изобретение относится к перемешивающей пластине и двигателю внутреннего сгорания, при помощи которых в сэкономленном пространстве может быть получен эффект сильного перемешивания выхлопных газов.

[0006] Согласно объекту изобретения предложена перемешивающая пластина. Перемешивающая пластина может быть расположена на впускной стороне датчика концентрации кислорода в выхлопной трубе двигателя внутреннего сгорания, при этом датчик концентрации кислорода расположен в выхлопной трубе. Перемешивающая пластина выполнена с возможностью перемешивать поток выхлопных газов в выхлопной трубе. Перемешивающая пластина включает в себя первую пластину и вторую пластину. Первая пластина включает в себя отклоняющую пластину, которая пролегает в наклонном направлении и в направлении закручивания по отношению к направлению пролегания выхлопной трубы. Вторая пластина пролегает в направлении, перпендикулярном направлению пролегания выхлопной трубы. Вторая пластина имеет сквозное отверстие. Вторая пластина расположена на внешней круговой стороне первой пластины в выхлопной трубе.

[0007] В соответствии с вышеуказанным объектом изобретения, когда выхлопные газы проходят через отклоняющую пластину первой пластины, закрученный поток, который закручивается в форме спирали в направлении пролегания выхлопной трубы, формируется на стороне выпуска на выхлопных газов из первой пластины. Кроме того, когда выхлопные газы проходят через сквозное отверстие второй пластины, вихревой поток, ось вихря которого содержит компонент в направлении, перпендикулярном направлению пролегания выхлопной трубы, формируется на стороне выпуска выхлопных газов из второй пластины. Затем закрученный поток выхлопных газов, сформированный первой пластиной, образуется на внутренней круговой стороне второй пластины внутри выхлопной трубы, то есть на участке в центральной зоне внутри выхлопной трубы. Вихревой поток выхлопных газов, сформированный второй пластиной, формируется на внешней круговой стороне первой пластины, то есть на участке на внутренней поверхности стенки внутри выхлопной трубы. Соответственно, на участке на стороне выпуска выхлопных газов вышеуказанной перемешивающей пластины внутри выхлопной трубы, закрученный поток и вихревой поток выхлопных газов могут сталкиваться друг с другом так, чтобы, перемешивать выхлопные газы. Таким образом, степень перемешивания упомянутых выхлопных газов может быть увеличена. Как уже описано, в соответствии с вышеуказанной перемешивающей пластиной, нет необходимости увеличивать длину перемешивающей пластины первой пластины в указанном выше направлении пролегания. Кроме того, при наличии второй пластины, имеющей сквозное отверстие, степень перемешивания выхлопных газов может быть увеличена, и в сэкономленном пространстве может быть получен эффект сильного перемешивания.

[0008] В перемешивающей пластине в соответствии с вышеуказанным объектом, отклоняющая пластина первой пластины может быть выполнена с возможностью формирования закрученного потока, который закручивается в спиральной форме в направлении пролегания во время прохождения через нее выхлопных газов. Вторая пластина может быть выполнена с возможностью формирования вихревого потока, ось вихря которого содержит компонент вихря в направлении, перпендикулярном направлению пролегания, во время прохождения выхлопных газов через сквозное отверстие.

[0009] В перемешивающей на внешней круговой стороне первой пластины пластине в соответствии с вышеуказанным объектом, первая пластина и вторая пластина могут быть выполнены как единое целое. В соответствии с вышеуказанным объектом, перемешивающая пластина может быть изготовлена с низкими затратами, путем штамповки и пр.

[0010] В перемешивающей пластине в соответствии с вышеуказанным объектом первая пластина и вторая пластина могут иметь форму, простирающуюся поперек всего замкнутого кольцевого контура относительно оси выхлопной трубы. В соответствии с вышеуказанным объектом закрученный поток и вихревой поток выхлопных газов могут формироваться по всему замкнутому кольцевому контуру относительно оси выхлопной трубы. Таким образом, в выхлопной трубе закрученный поток и вихревой поток сталкиваются друг с другом и выхлопные газы могут, таким образом, тщательно перемешиваться. Таким образом, флуктуации концентрации кислорода в выхлопных газах могут быть эффективно подавлены.

[0011] В вышеуказанной перемешивающей пластине вторая пластина предпочтительно включает в себя участок стенки, который пролегает от внутренней поверхности стенки выхлопной трубы к центральной зоне внутри упомянутой выхлопной трубы. В случае когда водный конденсат образуется в выхлопной трубе на участке на стороне впуска выхлопных газов перемешивающей пластины, водный конденсат может распространиться в выхлопной трубе вышеуказанным закрученным потоком и вихревым потоком, и может попасть на датчик концентрации кислорода. Это может стать причиной снижения эксплуатационных характеристик датчика концентрации кислорода.

[0012] В соответствии с вышеуказанной перемешивающей пластиной, в случае когда водный конденсат, образованный в выхлопной трубе на участке на стороне впуска выхлопных газов перемешивающей пластины, течет к месту расположения указанной перемешивающей пластины, водный конденсат может быть заблокирован участком стенки перемешивающей пластины. Таким образом, может быть предотвращено рассеивание водного конденсата, который образуется в выхлопной трубе, на датчик концентрации кислорода, который расположен на стороне выпуска выхлопных газов перемешивающей пластины. Таким образом, можно предотвратить ухудшение эксплуатационных характеристик упомянутого датчика концентрации кислорода.

[0013] Согласно объекту изобретения предложен двигатель внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя несколько цилиндров, выхлопную трубу, датчик концентрации кислорода и перемешивающую пластину в соответствии с вышеуказанным объектом. Выхлопная труба включает в себя несколько ответвительных участков, которые соответственно сообщаются с цилиндрами двигателя внутреннего сгорания, и объединяющий участок, где объединены несколько ответвительных участков. Датчик концентрации кислорода расположен на объединяющем участке в выхлопной трубе. Перемешивающая пластина расположена на стороне впуска датчика концентрации кислорода на объединяющем участке в выхлопной трубе.

[0014] В выхлопной трубе многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания поток выхлопных газов из каждого из цилиндров перетекает в объединяющий участок по своему каналу (по каждому из ответвительных участков). Таким образом, поток выхлопных газов может быть несовпадающим на разных участках в выхлопной трубе. Трудно точно определить концентрацию кислорода таких выхлопных газов с помощью обычного датчика концентрации кислорода, расположенного на объединяющем участке выхлопной трубы.

[0015] С учетом вышеизложенного в соответствии с вышеуказанным объектом поток выхлопных газов в выхлопной трубе рассеивается и колебания концентрации кислорода в выхлопных газах могут, таким образом, быть устранены. Таким образом, концентрация кислорода в выхлопных газах, выпускаемых из каждого из цилиндров двигателя внутреннего сгорания, может быть точно определена обычным датчиком концентрации кислорода, расположенным на объединяющем участке выхлопной трубы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0016] Особенности, преимущества и техническая и промышленная значимость типовых вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые элементы и на которых:

Фиг. 1 представляет собой схематический вид схематической конфигурации системы двигателя, в котором использована перемешивающая пластина согласно примеру осуществления изобретения;

Фиг. 2 представляет собой объемное изображение конструкции перемешивающей пластины в перспективе;

Фиг. 3А представляет собой поперечное сечение выхлопной трубы в радиальном направлении;

Фиг. 3В представляет собой сечение выхлопной трубы в направлении пролегания;

на Фиг. 4 показано изображение работы устройства, которое показывает поток выхлопных газов вокруг перемешивающей пластины;

на Фиг. 5 представлено схематически картина нестабильности потока выхлопных газов в выхлопной трубе;

на Фиг. 6 представлено сечение поперечного элемента конструкции по сквозному отверстию перемешивающей пластины по другому варианту осуществления и ее кольцевая часть;

на Фиг. 7 представлено сечение поперечного элемента конструкции по сквозному отверстию перемешивающей пластины еще по одному варианту осуществления и ее кольцевая часть;

Фиг. 8А представляет собой вид сбоку перемешивающей пластины еще по одному варианту осуществления; и

Фиг. 8В представляет собой сечение перемешивающей пластины еще по одному варианту осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0017] Далее будет приведено описание варианта осуществления перемешивающей пластины. Как показано на фиг. 1, двигатель 10 внутреннего сгорания включает в себя несколько (четыре в данном варианте осуществления) цилиндров 11 (# 1, # 2, # 3, # 4). Во впускном трубопроводе 12 двигателя 10 внутреннего сгорания находится дроссельный клапан 13. Посредством управления степенью открытия этого дроссельного клапана 13, регулируется количество воздуха, который всасывается в каждый из цилиндров 11 двигателя 10 внутреннего сгорания. Воздушно-топливная смесь содержит воздух, который всасывается в каждый из цилиндров 11 через впускную трубу 12, и топливо, которое впрыскивается через клапан 14 впрыска топлива. Воздушно-топливная смесь воспламеняется свечой 15 зажигания, и упомянутая воздушно-топливная смесь сжигается. Таким образом, работает двигатель 10 внутреннего сгорания.

[0018] Воздушно-топливная смесь, которая сжигается в каждом из цилиндров 11 двигателя 10 внутреннего сгорания, подается в виде выхлопных газов в выхлопную трубу 16, очищается в каталитическом нейтрализаторе 17, который расположен в упомянутой выхлопной трубе 16, и выпускается наружу. Выхлопная труба 16 двигателя 10 внутреннего сгорания имеет несколько (четыре в данном варианте осуществления) ответвительных участков 16А, которые соответственно сообщаются с цилиндрами 11; и объединяющий участок 16В, где эти ответвительные участки 16А объединяются. Вышеуказанный каталитический нейтрализатор 17 расположен на объединяющем участке 16В выхлопной трубы 16. Кроме того, на участке на выпускной стороне выхлопных газов вышеуказанного каталитического нейтрализатора 17 на объединяющем участке 16В выхлопной трубы 16, имеется датчик 21 концентрации кислорода, который выдает сигнал определения, соответствующий концентрации кислорода в выхлопных газах.

[0019] Двигатель 10 внутреннего сгорания включает в себя электронный блок 20 управления в качестве его периферийного оборудования, который осуществляет различные типы управления, связанные с упомянутым двигателем 10 внутреннего сгорания. Этот электронный блок 20 управления включает в себя процессор, выполняющий различные вычислительные процессы, связанные с вышеупомянутым управлением, ПЗУ, в котором хранятся программа и данные, необходимые для управления, ОЗУ, которое временно хранит результаты вычислений и т.п. процессора, порты ввода / вывода, которые используются для входных / выходных сигналов от наружных устройств и на эти устройства, и т.п.

[0020] В дополнение к вышеуказанному датчику 21 концентрации кислорода, различные датчики и т.п., которые приведены ниже, соединены с входным портом электронного блока 20 управления. Датчик 22 положения дроссельного клапана определяет степень открытия дроссельного клапана 13 (степень открытия дросселя).

[0021] Количество воздуха, всасываемого в цилиндры 11 двигателя 10 внутреннего сгорания через впускную трубу 12, определяется анемометром 23. Датчик 24 положения коленчатого вала, который выдает сигнал, соответствующий вращению коленчатого вала 18, используется для расчета оборотов двигателя и т.п.

[0022] К выходному порту электронного блока 20 управления подсоединены управляющие схемы различного оборудования, такие как управляющая схема дроссельного клапана 13 и управляющая схема клапана 14 впрыска топлива, и т.п. На основе сигналов определения, поступающих от указанных выше различных датчиков, электронный блок 20 управления определяет рабочее состояние двигателя, которое включает в себя обороты двигателя и нагрузку на двигатель (количество воздуха, всасываемого в цилиндры 11 за цикл двигателя 10 внутреннего сгорания). Следует отметить, что обороты двигателя получают на основе сигнала определения от датчика 24 положения коленчатого вала 24. Кроме того, нагрузка на двигатель рассчитывается на основании вышеупомянутых оборотов двигателя и количества воздуха, всасываемого двигателем 10 внутреннего сгорания, которое получают на основе сигналов определения от датчика 22 положения дроссельного клапана, анемометра 23, и т.п. В соответствии с рабочим состоянием двигателя, например нагрузкой на двигатель и оборотами двигателя, электронный блок 20 управления выдает командные сигналы на различные управляющие схемы, подключенные к вышеуказанному выходному порту. Таким образом, управление количеством впрыскиваемого топлива, управление количеством всасываемого воздуха и т.п. в двигатель 10 внутреннего сгорания выполняется с помощью электронного блока 20 управления. При выполнении управления количеством впрыскиваемого топлива, электронный блок 20 управления выполняет регулирование с обратной связью по воздушно-топливному отношению, при котором количество впрыскиваемого топлива подвергается регулированию с обратной связью на основе выходных сигналов датчика 21 концентрации кислорода, при этом фактическое воздушно-топливное отношение в воздушно-топливной смеси соответствует требуемому отношению (например, теоретическому воздушно-топливному отношению).

[0023] Перемешивающая пластина 30, которая рассеивает поток выхлопных газов, расположена на участке между каталитическим нейтрализатором 17 и датчиком 21 концентрации кислорода в выхлопной трубе 16 двигателя 10 внутреннего сгорания. Эта перемешивающая пластина 30 устраняет неравномерность в концентрации кислорода в выхлопных газах в выхлопной трубе 16. Таким образом, точность определения концентрации кислорода в выхлопных газах датчиком 21 концентрации кислорода повышается и, кроме того, повышается точность выполнения регулирования с обратной связью по воздушно-топливному отношению.

[0024] Далее будет подробно описана конструкция вышеуказанной перемешивающей пластины 30. Как показано на фиг. 2, фиг. 3А и фиг. 3В, перемешивающая пластина 30 выполнена из двух типов пластин (первой пластины 31 и второй пластины 32), которые пролегают в направлении, перпендикулярном направлению пролегания выхлопной трубы 16 (направление указано на чертежах стрелкой А). Эта перемешивающая пластина 30 выполнена как единое целое посредством штамповки, согласно объекту изобретения, при этом первая пластина 31 расположена в центральной части кольцеобразной второй пластины 32. Как описано ранее, внутренняя кольцевая часть перемешивающей пластины 30 выполнена из первой пластины 31, а ее наружная кольцевая часть выполнена из второй пластины 32.

[0025] Вышеуказанная первая пластина 31 имеет базовый участок 33, который простирается, по существу, в форме цилиндра в вышеуказанном направлении А пролегания. Кроме того, первая пластина 31 имеет несколько (четыре в данном варианте осуществления) отклоняющих пластин 34, каждая из которых простирается в наклонном направлении по отношению к вышеуказанному направлению А пролегания от кромки с выпускной стороны выхлопных газов базового участка 33 в качестве отправной точки и каждая из которых простирается в направлении закручивания по отношению к упомянутому направлению А пролегания. Эти отклоняющие пластины 34 простираются в наклонном направлении по отношению к направлению А пролегания таким образом, что отклоняющие пластины 34 приближаются к центральному участку выхлопной трубы 16 (а точнее, к его центральной оси L), поскольку они пролегают в направлении стороны вниз по потоку выхлопных газов. Кроме того, каждая из отклоняющих пластин 34 выполнена, по существу, одинаковой формы, и выполнена закрученной в одинаковом направлении вокруг центральной оси L выхлопной трубы 16. Каждая из вышеуказанных отклоняющих пластин 34 имеет такую форму, что выхлопные газы, которые прошли через нее, образуют закрученный поток (а точнее, поток, который закручивается по спирали в вышеупомянутом направлении А пролегания).

[0026] Вышеуказанная вторая пластина 32 выполнена в целом в форме кольцеобразной плоской пластины, имеет несколько (четыре в этом варианте осуществления) сквозных отверстий 35, которые пролегают по дуге с интервалами в направлении вдоль ее окружности. Эти сквозные отверстия 35 выполнены одинаковой формы. Каждое из этих сквозных отверстий 35 имеет такую форму, что выхлопные газы, которые прошли через него, образуют вихревой поток (а точнее, вихревой поток, вихревая ось которого содержит большое количество вихревых компонентов в направлении, перпендикулярном вышеуказанному направлению А пролегания).

[0027] На фиг. 3А показано поперечное сечение в радиальном направлении конструкция выхлопной трубы 16, а на фиг. 3В показана в сечении конструкция выхлопной трубы 16 в направлении А пролегания. Как показано на фиг. 3А и фиг. 3В, перемешивающая пластина 30 прикреплена согласно этому объекту изобретения таким образом, что и первая пластина 31 и вторая пластина 32 пролегают по всей окружности вокруг центральной оси L выхлопной трубы 16.

[0028] Внутри выхлопной трубы 16, несколько (три в этом варианте осуществления) стопоров 16С, каждый из которых имеет форму, выступающую из внутренней поверхности стенки, расположены с интервалами в направлении окружности. При этом перемешивающая пластина 30 вставлена до достижения положения, в котором перемешивающая пластина 30 упирается в каждый из стопоров 16С. В этом состоянии внутренняя стенка выхлопной трубы 16 и кромка второй пластины 32 скреплены посредством сварки. Таким образом, перемешивающая пластина 30 расположена в выхлопной трубе 16. При этом первая пластина 31 расположена в центральной части выхлопной трубы 16, а вторая пластина 32 расположена вокруг первой пластины 31. Кроме того, когда вторая пластина 32 прикреплена к внутренней части выхлопной трубы 16, окружной край на ее наружной стороне кольца служит участком 36 стенки, который пролегает от внутренней поверхности стенки выхлопной трубы 16 к центральной стороне внутри упомянутой выхлопной трубы 16.

[0029] Далее будут описаны действия, обусловленные наличием перемешивающей пластины 30. Как показано на фиг. 4, перемешивающая пластина 30 расположена в выхлопной трубе 16. Таким образом, когда выхлопные газы проходят через отклоняющие пластины 34 первой пластины 31, закрученный поток (поток, указанный незакрашенной стрелкой на чертеже) выхлопных газов образуется на участке в зоне центральной оси L внутри выхлопной трубы 16. Кроме того, когда выхлопные газы проходят через сквозные отверстия 35 второй пластины 32, вихревые потоки (потоки, указанные черными стрелками на чертеже) выхлопных газов образуются на участке на внутренней стороне поверхности стенки внутри выхлопной трубы 16. Соответственно, в выхлопной трубе 16 на стороне выпуска выхлопных газов вышеуказанной перемешивающей пластины 30 закрученный поток образуется на центральном участке выхлопной трубы 16 и вихревые потоки образуются, чтобы окружить этот закрученный поток. Таким образом, эти закрученный поток и вихревые потоки сталкиваются друг с другом, и выхлопные газы перемешиваются. Степень перемешивания выхлопных газов, таким образом, увеличивается. Таким образом, концентрация кислорода в выхлопных газах, которые выпускаются из каждого из цилиндров 11 двигателя 10 внутреннего сгорания, может быть с точностью определена датчиком 21 концентрации кислорода, прикрепленным к выхлопной трубе 16. Дополнительно, можно соответствующим образом производить регулирование с обратной связью по воздушно-топливному отношению, таким образом, чтобы соотносить его с фактическим воздушно-топливным отношением.

[0030] Если выполнять перемешивание выхлопных газов только с помощью отклоняющих пластин 34 первой пластины 31, которая образует закрученный поток в выхлопной трубе 16, длина каждой из отклоняющих пластин 34 выхлопной трубы 16 в направлении пролегания А должна быть увеличена для того, чтобы увеличить степень перемешивания выхлопных газов. Это не является предпочтительным, потому что это приводит к увеличению установочного пространства перемешивающей пластины.

[0031] Кроме того, в вышеописанной выхлопной трубе 16, поток выхлопных газов из каждого из цилиндров 11 двигателя 10 внутреннего сгорания течет в ее объединяющий участок 16В (фиг. 1) через разные каналы (каждый из ответвительных участков 16А). Таким образом, в качестве одного примера, показанного на фиг. 5, поток выхлопных газов из каждого из цилиндров 11 двигателя 10 внутреннего сгорания может оказаться несовпадающим на различных участках в выхлопной трубе 16. На фиг. 5 область AR1 является участком, через который, скорее всего, пройдут выхлопные газы из цилиндра 11#1, область AR2 является участком, через который, скорее всего, пройдут выхлопные газы цилиндра 11#2, область AR3 является участком, через который, скорее всего, пройдут выхлопные газы цилиндра 11#3, и область AR4 является участком, через который, скорее всего, пройдут выхлопные газы цилиндра 11#4. Трудно с точностью определить концентрацию кислорода в выхлопных газах с таким несовпадением с помощью обычного датчика 21 концентрации кислорода, который расположен на объединяющем участке 16В выхлопной трубы 16.

[0032] Кроме того, вышеуказанные отклоняющие пластины 34 отклоняют поток выхлопных газов таким образом, чтобы превратить их в закрученный поток. Соответственно, даже когда выхлопные газы перемешивают только с помощью отклоняющих пластин 34, несовпадающая часть потока выхлопных газов лишь смещается в направлении окружности выхлопной трубы 16 (в направлении, указанном незакрашенными стрелками на чертеже). Таким образом, несовпадение потока выхлопных газов в выхлопной трубе 16, возможно, не будет устранено. Пока такое несовпадение присутствует в потоке выхлопных газов, трудно с точностью определить концентрацию кислорода в выхлопных газах в каждом из цилиндров 11 с помощью датчика 21 концентрации кислорода.

[0033] С учетом вышеизложенного, как показано на фиг. 3А, на фиг. 3В и фиг. 4, предложена вторая пластина 32 (более конкретно, ее сквозные отверстия 35) для образования вихревых потоков, в дополнение к отклоняющим пластинам 34 для образования закрученного потока в вышеупомянутой перемешивающей пластине 30. Соответственно, нет необходимости увеличивать длину каждой из отклоняющих пластин 34 первой пластины 31 в направлении пролегания выхлопной трубы 16, и при наличии второй пластины 32 со сквозными отверстиями 35, степень перемешивания выхлопных газов в выхлопной трубе 16 может быть увеличена и в сэкономленном пространстве может быть получен эффект сильного перемешивания.

[0034] Кроме того, закрученный поток и вихревые потоки образуются и сталкиваются друг с другом в выхлопной трубе 16. Таким образом, поток выхлопных газов может быть рассеян. Таким образом, флуктуации концентрации кислорода в выхлопных газах могут быть устранены путем устранения несовпадения потока выхлопных газов из каждого из цилиндров 11 двигателя 10 внутреннего сгорания. Кроме того, концентрация кислорода в выхлопных газах, которые выпускаются из каждого из цилиндров 11 двигателя 10 внутреннего сгорания, может быть точно определена обычным датчиком 21 концентрации кислорода, расположенным на объединяющем участке 16 В выхлопной трубы 16.

[0035] Кроме того, водный конденсат может образовываться на участке перемешивающей пластины 30, находящейся на стороне впуска выхлопных газов в выхлопной трубе 16. В таком случае водный конденсат может рассеиваться в выхлопной трубе 16 вышеуказанным закрученным потоком и вихревыми потоками и может попадать на датчик 21 концентрации кислорода. Это может стать причиной снижения эксплуатационных характеристик датчика 21 концентрации кислорода.

[0036] Как показано на фиг. 4, в случае когда водный конденсат W, который образовался на участке на стороне впуска выхлопных газов перемешивающей пластины 30 внутри вышеуказанной выхлопной трубы 16, течет в место расположения упомянутой перемешивающей пластины 30, водный конденсат W блокируется участком 36 стенки рассеивающей пластины 30. Затем этот заблокированный водный конденсат W в конечном счете испаряется при высокой температуре выхлопных газов и исчезает. Так же, как описано выше, водный конденсат W, который образуется в выхлопной трубе 16, может быть устранен путем рассеивания в упомянутой выхлопной трубе 16, а также может быть предотвращено его попадание на датчик 21 концентрации кислорода, который расположен на стороне выпуска выхлопных газов перемешивающей пластины 30. Таким образом, ухудшение эксплуатационных характеристик датчика 21 концентрации кислорода, вызванное водным конденсатом, образующимся в выхлопной трубе 16, может быть устранено с помощью установки перемешивающей пластины 30.

[0037] Как описано выше, следующие эффекты могут быть получены в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения. (1) Имеется перемешивающая пластина 30, которая включает в себя первую пластину 31, имеющую отклоняющие пластины 34; и вторую пластину 32, имеющую сквозные отверстия 35. При этом участок на внутренней кольцевой стороне перемешивающей пластины 30 выполнен из первой пластины 31, а участок на наружной кольцевой стороне перемешивающей пластины 30 выполнен из второй пластины 32. Таким образом, нет необходимости увеличивать длину каждой из отклоняющих пластин 34 первой пластины 31 в направлении А пролегания выхлопной трубы 16, и при наличии второй пластины 32 со сквозными отверстиями 35 степень перемешивания выхлопных газов в выхлопной трубе 16 может быть увеличена, а в сэкономленном пространстве может быть получен эффект сильного перемешивания.

[0038] (2) Закрученный поток может быть образован совместно с прохождением выхлопных газов через отклоняющие пластины 34 первой пластины 31, и вихревые потоки могут быть образованы совместно с прохождением выхлопных газов через сквозные отверстия 35 второй пластины 32.

[0039] (3) Первая пластина 31 и вторая пластина 32 выполнены как единое целое. Таким образом, перемешивающая пластина 30 может быть изготовлена с низкими затратами посредством штамповки. (4) Первая пластина 31 и вторая пластина 32 имеют форму, которая пролегает по всей окружности вокруг центральной оси L выхлопной трубы 16. Соответственно, закрученный поток и вихревые потоки выхлопных газов могут образовываться по всей окружности вокруг центральной оси L в выхлопной трубе 16. Таким образом, в выхлопной трубе 16 закрученный поток и вихревые потоки сталкиваются друг с другом, и выхлопные газы могут, таким образом, сильно перемешиваться. Таким образом, попутно могут быть устранены флуктуации концентрации кислорода в выхлопных газах.

[0040] (5) Флуктуации концентрации кислорода в выхлопных газах могут быть устранены путем рассеивания потока выхлопных газов в выхлопной трубе 16. Таким образом, концентрация кислорода в выхлопных газах, которые выпускаются из каждого из цилиндров 11 двигателя 10 внутреннего сгорания, может быть точно определена обычным датчиком 21 концентрации кислорода, расположенным на объединяющем участке 16В выхлопной трубы 16.

[0041] (6) Кольцевая кромка с наружной стороны кольцевой второй пластины 32 служит в качестве участка 36 стенки, который пролегает от внутренней поверхности стенки выхлопной трубы 16 к центральной зоне внутри упомянутой выхлопной трубы 16. Таким образом, ухудшение эксплуатационных характеристик датчика 21 концентрации кислорода, которое вызвано водным конденсатом, образующимся в выхлопной трубе 16, может быть устранено.

[0042] Следует отметить, что приведенный выше вариант осуществления может быть модифицирован и реализован следующим образом. Пластина произвольной формы может быть использована в качестве второй пластины 32. Например, вместо использования пластины в форме плоской пластины, может быть использована пластина конусообразной формы, внутренний диаметр которой уменьшается в направлении вниз по потоку выхлопных газов.

[0043] Подобно второй пластине 32, например, как аналогичная пластина, показанная на фиг. 6, и как пластина, показанная на фиг. 7, может быть использована пластина такой формы, где участок внутренней кромки сквозного отверстия изогнут (или выгнут). Вторая пластина 42, показанная на фиг. 6, имеет такую форму, что участок внутренней кромки сквозного отверстия 45 наклонен так, что расстояние между противоположными поверхностями уменьшается, по мере того как внутренний краевой участок приближается к выпускной стороне выхлопных газов. Кроме того, вторая пластина 52, показанная на фиг. 7, имеет перегородку 56, которая имеет форму, пролегающую от внутреннего краевого участка сквозного отверстия 55 в качестве отправной точки, а также форму, перекрывающую часть проема упомянутого сквозного отверстия 55. При использовании любой из этих вторых пластин создается конструкция, которая позволяет выхлопным газам легко проходить через сквозное отверстие. Таким образом, сопротивление перемешивающей пластины потоку может быть уменьшено и интенсивность вихревого потока, образованного сквозным отверстием, может быть увеличена.

[0044] Когда перемешивающая пластина расположена внутри выхлопной трубы 16, то круговая кромка наружной стороны упомянутой перемешивающей пластины может не являться участком стенки, который пролегает от внутренней поверхности стенки выхлопной трубы 16 к центральной зоне внутри упомянутой выхлопной трубы 16. Более конкретно, например, перемешивающая пластина 30 может быть расположена на стыке выхлопной трубы 16. При этом внутренняя поверхность сквозного отверстия 35 второй пластины 32 может быть той же поверхностью, что и внутренняя поверхность стенки выхлопной трубы 16, или внутренняя поверхность сквозного отверстия 35 второй пластины 32 может быть позиционирована радиально к внешней стороне внутренней поверхности стенки выхлопной трубы 16.

[0045] Перемешивающая пластина не ограничена тем, чтобы составлять единое целое, выполненное штамповкой, но может быть выполнена как единое целое путем объединения нескольких отдельно изготовленных элементов с помощью сварки и т.п. Пример такой перемешивающей пластины показан на фиг. 8А и фиг. 8В.

[0046] Как показано на фиг. 8А и фиг. 8В, перемешивающая пластина 60 имеет внутренний элемент 61, который расположен в зоне ее оси С; и наружный элемент 62, который расположен в положении, окружающем периферию упомянутого внутреннего элемента 61.

[0047] Вышеуказанный внутренний элемент 61 имеет присоединяемый участок 61А стенки, который пролегает в форме цилиндра с вышеуказанной центральной осью С, являющейся центром; базовый участок 63, который пролегает, по существу, в форме цилиндра от кромки на стороне выпуска выхлопных газов упомянутого присоединяемого участка 61А стенки; и несколько множество (четыре в приведенном примере на фиг. 8А, фиг. 8В) отклоняющих пластин 64, каждая из которых пролегает от конца на стороне выпуска выхлопных газов базового участка 63 в качестве отправной точки. Следует отметить, что эти присоединяемый участок 61А стенки, базовый участок 63 и отклоняющие пластины 64 выполнены как одно целое.

[0048] Вышеуказанный наружный элемент 62 имеет плоский участок 66 в форме кольцеобразной плоской пластины. На радиально направленной внутренней стороне этого плоского участка 66 имеется несколько (четыре в примере, показанном на фиг. 8А, фиг. 8Б) выемок 65, каждая из которых пролегает в форме дуги с вышеупомянутой центральной осью, являющейся центром, формируемых с промежутками между ними. Кроме того, присоединяемый участок 62А стенки, который имеет дугообразную форму, центром которой является вышеупомянутая центральная ось С, и который пролегает в направлении упомянутой центральной оси С выполнен совместно с каждом из наконечников, при этом он является участком между двумя выемками 65 в плоском участке 66.

[0049] При этом наружная стенка присоединяемого участка 61А внутреннего элемента 61 соединена с внутренней стенкой каждого из присоединяемых участков 62А наружного элемента 62 с помощью сварки и т.п., так чтобы сформировать наружный элемент 62 и внутренний элемент 61 как единое целое. В этой перемешивающей пластине 60 наружный элемент 62 и участок базового участка 63 внутреннего элемента 61 соответствуют первой пластине, сквозное отверстие, которое образовано выемкой 65 наружного элемента 62 и наружной поверхностью внутреннего элемента 61, соответствуют сквозному отверстию для формирования вихревого потока выхлопных газов, а другой участок базового участка 63 внутреннего элемента 61 и каждая из отклоняющих пластин 64 соответствуют первой пластине.

[0050] Первая пластина, которая выполнена с отклоняющими пластинами 34 в своем центральном участке, и вторая пластина, которая выполнена со сквозными отверстиями 35 в своем окружном краевом участке, может быть выполнены отдельно и могут быть установлены внутри выхлопной трубы 16. В этом случае первая пластина и вторая пластина могут быть расположены не только в положении, когда первая пластина и вторая пластина размещены с интервалами в направлении А пролегания выхлопной трубы 16, но также в положении, когда первая пластина и вторая пластина размещены друг на друге в упомянутом направлении А пролегания.

[0051] Первая пластина и вторая пластина могут быть выполнены не только в форме конструкции, простирающейся поперек всего замкнутого кольцевого контура вокруг центральной оси выхлопной трубы 16, но могут также быть выполнены в форме лопастей (или дугообразной формы) вокруг центральной оси. То есть первую пластину и вторую пластину нужно располагать согласно объекту изобретения так, что закрученный поток, сформированный при прохождении выхлопных газов через отклоняющую пластину первой пластины, формируется в центральной зоне внутри выхлопной трубы из вихревого потока, который создается при прохождении выхлопных газов через сквозное отверстие второй пластины.

[0052] Перемешивающая пластина по вышеуказанному варианту осуществления может также применяться в двигателе внутреннего сгорания, имеющем от одного до трех цилиндров, и двигателе внутреннего сгорания с пятью или более цилиндрами.

Изобретение относится к обработке отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Перемешивающая пластина может быть расположена выше по потоку относительно датчика концентрации кислорода в выхлопной трубе двигателя внутреннего сгорания, при этом датчик концентрации кислорода расположен в выхлопной трубе. Перемешивающая пластина выполнена с возможностью перемешивания потока выхлопных газов в выхлопной трубе. Перемешивающая пластина включает в себя первую пластину и вторую пластину. Первая пластина включает в себя отклоняющую пластину, которая пролегает в наклонном направлении и направлении закручивания по отношению к направлению пролегания выхлопной трубы. Вторая пластина пролегает в направлении, перпендикулярном направлению пролегания выхлопной трубы. Вторая пластина включает в себя сквозное отверстие. Вторая пластина расположена в выхлопной трубе на внешней круговой стороне первой пластины. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Перемешивающая пластина, которая может быть расположена на впускной стороне датчика концентрации кислорода в выхлопной трубе двигателя внутреннего сгорания, при этом датчик концентрации кислорода расположен в выхлопной трубе, и перемешивающая пластина выполнена с возможностью перемешивания потока выхлопных газов в выхлопной трубе, при этом перемешивающая пластина содержит первую пластину, включающую в себя отклоняющую пластину, которая пролегает в наклонном направлении и в направлении закручивания по отношению к направлению пролегания выхлопной трубы; и вторую пластину, пролегающую в направлении, перпендикулярном направлению пролегания выхлопной трубы, причем вторая пластина включает в себя сквозное отверстие, и вторая пластина расположена в выхлопной трубе на внешней круговой стороне первой пластины.

2. Перемешивающая пластина по п. 1, в которой отклоняющая пластина первой пластины выполнена с возможностью формирования закрученного потока, который закручивается в форме спирали в направлении пролегания во время прохождения выхлопных газов через отклоняющую пластину, а вторая пластина выполнена с возможностью формирования вихревого потока во время прохождения выхлопных газов через сквозное отверстие, при этом ось вихря этого вихревого потока содержит вихревой компонент в направлении, перпендикулярном направлению пролегания.

3. Перемешивающая пластина по п. 1 или 2, в которой первая пластина и вторая пластина выполнены как единое целое.

4. Перемешивающая пластина по п. 1 или 2, в которой первая пластина и вторая пластина имеют форму, простирающуюся поперек всего замкнутого кольцевого контура относительно оси выхлопной трубы.

5. Перемешивающая пластина по п. 1 или 2, в которой вторая пластина включает в себя участок стенки, который пролегает от внутренней поверхности стенки выхлопной трубы к центральной зоне внутри упомянутой выхлопной трубы.

6. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров; выхлопную трубу, включающую в себя множество ответвительных участков, которые соответственно сообщаются с цилиндрами двигателя внутреннего сгорания, и объединяющий участок, где объединены множество ответвительных участков; датчик концентрации кислорода, расположенный на объединяющем участке в выхлопной трубе; и перемешивающую пластину по п. 1, расположенную на объединяющем участке в выхлопной трубе выше по потоку относительно датчика концентрации кислорода.