一种摩托艇发动机的排气系统

摘要

本发明公开了一种摩托艇发动机的排气系统，包括排气管、排气法兰和水腔法兰；排气管包括若干排气歧管、排气总管、排气尾管和排气管法兰，排气歧管和排气总管均为双层结构，内外层管体间形成了总管水腔和歧管水腔；总管外管一端设有进水接头，与总管水腔相通，进水接头的另一端与广义油底壳冷却水出口相连通，成为排气系统主要的冷却水进口；水腔法兰设在排气尾管出口处，其上设有若干出水孔；排气法兰设有冷却水腔，排气管法兰在与冷却水腔相对应位置设有若干通孔，冷却水腔中设进水孔，与发动机冷却水道相连通。本发明能够有效地降低摩托艇发动机排气管的表面温度，并可取消排气管的隔热罩，同时降低了舱内温度和排气温度，从而保证整个排气系统的高可靠性。

权利要求

1.一种摩托艇发动机的排气系统，包括排气管和进水接头(4)，所述排气 管包括若干排气歧管、排气总管、排气尾管和排气管法兰(2)，所述的排气歧 管和排气总管均为双层结构，即排气歧管设歧管外管(9)和歧管内管(11)， 排气总管设总管外管(5)和总管内管(7)，歧管内管(11)和总管内管(7) 连接构成内层管体(3)，歧管外管(9)和总管外管(5)连接构成外层管体； 其特征在于：还包括排气法兰和水腔法兰(8)；所述内层管体和外层管体间形 成了总管水腔(6)和歧管水腔(10)；所述进水接头(4)设在所述总管外管(5) 的一端，与总管水腔(6)相通，所述水腔法兰(8)设在所述总管外管(5)的 另一端出口处，所述水腔法兰(8)设有若干出水孔(14)。

2.按照权利要求1所述的一种摩托艇发动机的排气系统，其特征在于：所 述排气法兰设有冷却水腔(12)，所述排气管法兰(2)设有若干通孔(1)，所 述通孔(1)与所述冷却水腔(12)相对应；所述冷却水腔(12)中设进水孔(13)， 所述进水孔(13)与发动机冷却水道相连通。

3.按照权利要求1所述的一种摩托艇发动机的排气系统，其特征在于：所 述进水接头(4)的内孔横截面积大于所述水腔法兰(8)所设的多个出水孔(14) 的横截面积之和。

4.按照权利要求2所述的一种摩托艇发动机的排气系统，其特征在于：所 述排气法兰所设冷却水腔(12)为环状且相邻两环彼此相连通。

5.按照权利要求2至4之任意一项所述的一种摩托艇发动机的排气系统， 其特征在于：所述排气法兰设有水温感应孔(15)，所述水温感应孔(15)与冷 却水腔(12)相通。

说明书

技术领域

本发明属于发动机的技术领域，涉及其换气系统，冷却系统。更具体的说， 本发明涉及一种摩托艇发动机的排气系统。

背景技术

通常，发动机排气管采用的是铸铁整体铸造而成，铸铁选择上还要求耐高 温，成本比较高。现代发动机排气温度较高，一般发动机采用隔热罩将发动机 的排热温度与周围零件相隔开来，防止排气温度过高影响其他附件。
发动机运行时，燃烧后排的高温气体从发动机缸盖到排气法兰多个圆型槽， 通过与它相应的排气管的多支排气歧管到排气总管，通过消声器，然后将排气 直接排到河流或大海上。
由于摩托艇的外壳一般是由玻璃钢制造而成，玻璃钢的成份是树脂和增强 材料玻璃纤维。基体材料树脂容易成形，比重小，耐磨，耐腐蚀，但它们脆性 较大。增强材料玻璃纤维是由熔融的玻璃拉成或吹成的无机纤维材料。树脂的 耐高温程度决定了玻璃钢的使用温度；一般地，玻璃钢的使用温度应不超过 100℃，否则就会变软甚至变形。
很显然，如果玻璃钢温度过高，就会导致摩托艇船体不能长时间运行，安 全性能得不到保障。而摩托艇发动机运行时需要的是速度和加速度，要求发动 机在很短时间内达到较高的行驶速度。因此，摩托艇发动机正常使用工况在 4000rpm以上，最高达到8000rpm，发动机的排气温度一般在750℃以上，最高 甚至达到860℃。这样摩托艇一旦开始运行，发动机在短时间内散发出大量的热。
即使排气管外侧加装隔热罩，因为摩托艇舱内相对密封，通风条件不好， 同样使摩托艇发动机的机舱内温度很快升高，若不能将大量的热散发出去，不 仅使发动机的外围件失效，摩托艇的壳体变软而丧失行驶的功能，而且会导致 火灾，造成严重的后果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种摩托艇发动机的排气系统，该排气 系统能利用水冷方式对排气进行强制和快速冷却。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种摩托艇发动机的排气 系统，包括排气管和进水接头，所述排气管包括若干排气歧管、排气总管、排 气尾管和排气管法兰，所述的排气歧管和排气总管均为双层结构，即排气歧管 设歧管外管和歧管内管，排气总管设总管外管和总管内管，歧管内管和总管内 管连接构成内层管体，歧管外管和总管外管连接构成外层管体；它还包括排气 法兰和水腔法兰；所述内层管体和外层管体间形成了总管水腔和歧管水腔；所 述进水接头设在所述总管外管的一端，与总管水腔相通，所述水腔法兰设在所 述总管外管的另一端即所述排气尾管出口处，所述水腔法兰设有若干出水孔。
所述排气法兰设有冷却水腔，所述排气管法兰设有若干通孔，所述通孔与 所述冷却水腔相对应；所述冷却水腔中设进水孔，所述进水孔与发动机冷却水 道相连通。
所述进水接头的内孔横截面积大于所述水腔法兰所设的多个出水孔的横截 面积之和。
所述排气法兰所设冷却水腔为环状且相邻两环彼此相连通。
所述排气法兰设有水温感应孔，所述水温感应孔与冷却水腔相通。
在本发明中，由歧管内管和总管内管连接构成的内层管体，为排气通道。 歧管外管和总管外管连接为外层管体，由内外层管体间形成的空腔为冷却水通 道。内外层管体间适当固定，既确保内外层管体牢固，又保证水腔冷却水的流 动顺畅。进水接头连接于总管外管，与总管水腔相通，进水接头的另一端与广 义油底壳冷却水出口相连通，成为排气系统主要的冷却水进口。排气尾管的管 口与排气消声器连接，冷却水从排气尾管出口处的水腔法兰上的出水孔出来， 与排气接触，形成大量的水蒸汽，吸收排气大量的热量；设在排气尾管后面的 消声器，接受排气尾管排出的排气和冷却水。若采用独特的消声器设计，可使 冷却水在消声器中停留，加强冷却排气的时间和空间。
发动机在不同工况下，不同部位的冷却水压力变化不同，利用温度差异可 以改变局部循环水的流动方向。因此，在排气法兰设置冷却水腔，排气管法兰 设置与冷却水腔相对的通孔，并在冷却水腔中设置与发动机冷却水道相连通的 进水孔，当发动机中低速运行时，部分小循环冷却水通过进水孔进入排气系统 的冷却水通道，可加快缸体缸盖的冷却水内循环，加强对缸体缸盖的热负荷较 重区域的冷却。当发动机处于高速运行时，冷却水的温度达到节温器开启温度 后，排气歧管中的部分冷却水经排气管法兰上所设的通孔进入排气法兰水腔， 通过进水孔进入节温器中，进行大循环。
在本发明中，排气尾管水腔法兰上出水孔的设置，考虑进水接头的内孔横 截面积大于水腔法兰所设的多个出水孔的横截面积之和，当然进水接头的内孔 横截面积与冷却水腔中设置的与发动机冷却水道相连通的进水孔面积之和大于 水腔法兰所设的多个出水孔的横截面积之和，从而保证了排气系统水腔中冷却 水具有一定的压力，并保持一定量的冷却水，使排气系统冷却可靠，避免可能 出现的短暂高温对排气系统，尤其是排气管，排气法兰的损坏以及发动机外围 件的失效。
在本发明中，所述的排气管和排气法兰可采用铝合金材料，其中排气歧管 和排气总管，采用中空的双层铝管结构。当采用铝合金材料时，排气系统重量 轻，散热性好，有利于降低摩托艇自身重量，增加载重，并使起步、加速更灵 活，也减少了停机惯性，有利于摩托艇停靠。本发明利用海水或河水直接对排 气管和排气法兰冷却，排气尾管的冷却水直接冷却排气，能够有效地降低摩托 艇发动机的排气歧管和排气总管表面的温度，并可取消发动机排气管的隔热罩， 同时降低了发动机舱内温度和排气温度，从而保证整个排气系统的高可靠性。 由于海水或河水均具有较强的腐蚀作用，因此应当对铝合金材料表面进行防腐 蚀处理，利用表面处理层的反应，生成一种保护层，达到隔离铝合金与海水或 河水直接接触的效果。处理过的样品经过盐雾试验检查，达到了设计预期防腐 的目的。凡是和冷却水接触，或者暴露在外，表面有可能与海水或河水接触的 地方均需要做防腐蚀表面处理。

附图说明

图1为本发明排气系统一种实施方式中排气管的剖视图。
图2为图1所示排气管的俯视图。
图3为图1所示排气管的右视图。
图4为本发明冷却系统一种实施方式中排气法兰的剖视图。
图5为图4所示排气法兰的仰视图。
图6为图5中A-A剖面示意图。

具体实施方式

如图1至图6所示，该摩托艇发动机的排气系统，包括排气管和排气法兰， 排气管包括4支排气歧管、排气总管、排气尾管和排气管法兰2，排气歧管和排 气总管均为双层结构，即排气歧管设歧管外管9和歧管内管11，排气总管设总 管外管5和总管内管7，歧管内管11和总管内管7连接构成内层管体3，歧管 外管9和总管外管5连接构成外层管体，内外层管体间形成了总管水腔6和歧 管水腔10见图1；总管外管5一端设有进水接头4，与总管水腔6相通，总管 外管5的另一端即排气尾管出口处设水腔法兰8，水腔法兰8设有4个出水孔 14，见图1和图3。排气法兰设冷却水腔12，排气管法兰2设有17个通孔1， 这些通孔1均与冷却水腔12相对应，分别见图1、图2、图4和图5；冷却水腔 12中设进水孔13，见图4，进水孔13与发动机冷却水道相连通。进水接头4的 内孔直径φ＝10mm，水腔法兰8所设的出水孔14的直径φ＝3mm，进水接头4 的内孔横截面积大于水腔法兰8所设的4个出水孔14的横截面积之和。排气法 兰所设冷却水腔12为环状且相邻两环彼此相连通。排气法兰设有水温感应孔15， 水温感应孔15与冷却水腔12相通，水温感应孔15的设置避开了排气法兰安装 孔16及排气管安装孔17，如图4和图6。
排气管及排气法兰材料为铝合金并对材料表面进行了防腐蚀处理，重量轻， 散热性好，降低了摩托艇自身的重量，增加了载重，并使起步、加速更灵活， 同时减少了停机惯性，有利于摩托艇停靠；对材料表面的防腐蚀处理，经对样 品进行盐雾试验表明完全达到了设计要求。
本发明用于摩托艇四缸汽油发动机。来自发动机的排气经排气法兰，进入 歧管内管11、然后经总管内管7、通过水腔法兰8排入排气尾管，与冷却水接 触。由摩托艇水泵总成将海水或河水泵入摩托艇内，通过软管接到发动机进水 管接头4，然后分为两路，一路进入广义油底壳，从广义油底壳出口通过排气总 管进水接头4，进入总管水腔6。特定情况下，缸盖水道中的冷却水进水孔13， 进入排气法兰水腔12，通过排气管法兰2所设置的17个通孔1进入歧管水腔 10。冷却水在总管水腔6和歧管水腔10中流动，经水腔法兰8所设的4个出水 孔14进入排气尾管排到消声器中，利用排气压力排出消声器，进入“蜗牛”，随 排气排出摩托艇。
本发明结构较简单，发动机排气顺畅，实践证明，发动机运转后，各个工 况下，排气系统噪声都有所下降，运转更平稳。
上面结合附图对本发明进行了示例型描述，显然本发明已经经过实践证明， 得到了充分的肯定。凡是采用了本发明的方法和技术方案进行的各种非实质性 的改进，或未经改进直接将本发明的构思和技术方案应用于其它场合的，均在 本发明的保护范围内。