CN101263283B - 用于v型发动机的机内集成式排气歧管 - Google Patents

用于v型发动机的机内集成式排气歧管 Download PDF

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Abstract

内燃发动机具有第一排汽缸及第二排汽缸。第一排汽缸及第二排汽缸设置成使得它们相互之间具有小于180度的夹角，从而形成机内区域或大体上为V形的腔体。相应的第一汽缸盖及第二汽缸盖相对于第一排汽缸及第二排汽缸而安装。第一集成式排气歧管及第二集成式排气歧管分别集成在第一汽缸盖及第二汽缸盖内。第一集成式排气歧管及第二集成式排气歧管在“机内”方向上设置于发动机上，即设置在它们各自汽缸盖的侧边，从而使得它们大致靠近大体上为V形的腔体。第一集成式排气歧管及第二集成式排气歧管可操作，以便将尾气从发动机传送到至少一个涡轮增压器上，该涡轮增压器大致安装在大体上为V形的腔体内。

Description

用于V型发动机的机内集成式排气歧管
技术领域
本发明涉及用于内燃发动机的汽缸盖，并且更具体地涉及具有集成式排气歧管的汽缸盖配置。
发明背景
典型的顶置阀门内燃发动机包括限定了至少一个汽缸开孔的汽缸壳体，活塞可在该汽缸开孔内往复地移动。活塞及汽缸开孔与汽缸盖合作，以便形成可变容量燃烧室。汽缸盖限定了进气口，由进气歧管提供的空气选择性地经进气口而引入燃烧室内。此外，汽缸盖限定了排气口，尾气或燃烧产品经排气口而选择性地从燃烧室排出。典型地，排气歧管借助螺纹连接或其它紧固方法而固定到汽缸盖，从而使排气歧管与每个排气口连通，以便将尾气从内燃发动机运送到汽车排放系统中，进而随后释放到大气中。当设计排气歧管时，需要考虑许多方面，比如包装限制、重量、成本、流动性能以及耐用性。耐用性是关键，因为排气歧管及其上固定该排气歧管的盖，典型地为非相似材料，并且具有不同的热膨胀率。不同的热膨胀率可以同时在汽缸盖内及排气歧管内导致应力。
一些现代的内燃发动机可以利用涡轮增压器。涡轮增压器具有涡轮部及压缩部。涡轮部具有与排气歧管连通的涡轮壳体。涡轮壳体对尾气流的热量、噪音以及动能进行导向，以便旋转涡轮叶片。涡轮叶片坚固地安装到压缩机叶片上，以便与其整体转动。当压缩机叶片旋转时，空气被压缩在压缩机壳体内。压缩空气随后引入到进气歧管内，以便增加内燃发动机的容积效率。为了加大涡轮增压器的性能，发动机设计师典型地将涡轮壳体尽可能地靠近排气口而安装，从而使得可用于旋转涡轮叶片的热能，没有通过向大气的辐射而浪费。
发明概要
提供一种内燃发动机，其具有汽缸壳体，该汽缸壳体具有第一排汽缸开孔及第二排汽缸开孔。第一排汽缸开孔及第二排汽缸开孔各具有至少一个限定于其内的汽缸开孔。第一排汽缸开孔及第二排汽缸开孔互相之间相对设置，从而使得它们之间形成小于180度的夹角，进而限定了大体上为V形的腔体。同时提供与第一汽缸盖一体成形的第一集成式排气歧管，以及与第二汽缸盖一体成形的第二集成式排气歧管。第一集成式排气歧管及第二集成式排气歧管大致靠近大体上为V形的腔体。
本发明的内燃发动机可以为火花点火式发动机或压缩点火式发动机。此外，一个或多个涡轮增压器可相对于第一集成式排气歧管及第二集成式排气歧管中的至少一个而安置，从而使得涡轮增压器大体安置在大体上为V形的腔体内。
从下列结合附图对用于实施本发明的最佳模式的详细描述出发，本发明的上述特征与优点及其它特征与优点将变得十分清楚。
附图简述
图1为V型内燃发动机的后视示意图，该V型内燃发动机具有以机内配置的形式而集成于汽缸盖内的排气歧管；以及
图2为图1所示V型内燃发动机的俯视示意图。
优选实施例描述
参考附图，在所有图中，类似的标号指的是对应的零件，图1展示了总体上标示为10的内燃发动机。内燃发动机10可以在压缩点火或火花点火燃烧模式下运行，该两种模式为那些熟悉本领域的技术人员所知。内燃发动机10具有大体上为V型配置的汽缸壳体12。在V型配置中，汽缸壳体12的第一排及第二排汽缸开孔14与14’分别设置成相互之间具有小于180度的夹角。那些熟悉本领域的技术人员应当认识到：第一排及第二排汽缸开孔14与14’中的每一个可以包括一个或多个汽缸开孔16，如虚线所示。第一及第二汽缸盖18与18’分别相对于第一排及第二排汽缸开孔14与14’而安装。
第一及第二汽缸盖18与18’中的每一个限定了多个排气口20，通过该排气口20，尾气或燃烧产品被选择性地从相应的汽缸开孔16排出。排气口20将尾气导向至第一及第二集成式排气歧管22与22’中的相应一个上，第一及第二集成式排气歧管22与22’中的每一个分别限定于第一及第二汽缸盖18与18’内。第一及第二集成式排气歧管22与22’与对应的第一及第二汽缸盖18与18’一体成形，从而消除了使用紧固件及垫圈的需要，该紧固件及垫圈典型地用于安装排气歧管。由于集成式排气歧管22及22’分别与汽缸盖18及18’一体成形，在内燃发动机10的运行过程中可能的尾气泄露路径得以减小。
第一及第二集成式排气歧管22与22’安置在内燃发动机10上，从而使得它们以机内配置的形式释放尾气，即第一及第二集成式排气歧管22与22’大致靠近机内区域或大体上为V型的腔体24。因为发动机10的包装要求可以减小，所以机内释放配置是有利的。集成式排气歧管22与22’可以在由腔体24所限定的一般区域内的任何方向上进行释放，同时维持在要求保护的范围内。对应的第一及第二释放管路或管体26与26’分别与第一及第二集成式排气歧管22与22’流体连通。
内燃发动机10也包括涡轮增压器28。涡轮增压器28包括涡轮壳体30，第一及第二释放管体26与26’将尾气导向至该涡轮壳体30内。那些熟悉本领域的人员应该认识到：通过将第一及第二释放管体26与26’集成于涡轮壳体30内，可以将第一及第二释放管体26与26’消除。尾气的热量、噪音及动能导致以虚线展示图1中的涡轮叶片32在涡轮壳体30内旋转或转动。当有用的能量被涡轮增压器28除去时，尾气被导向至释放管体34，以便随后释放到大气中。第一及第二集成式排气歧管22与22’的机内配置允许第一及第二释放管体26与26’的长度减小。通过减小第一及第二释放管体26与26’的长度，尾气的热能可被保留，以便转动涡轮叶片32。否则，这种热能将通过热传递而损失到大气中。那些熟悉本领域的人员应该认识到：本发明可以包含单个涡轮增压器28，两个涡轮增压器28或多级涡轮增压器28。
参考图2，其展示了图1所示内燃发动机10的俯视示意图。如图所示，涡轮叶片32通过轴36而坚固地连接到压缩机叶片38上，以便与其整体转动。转动的压缩机叶片38与压缩机壳体40协作运行，以便将空气在一般大气压力下引入，并随后压缩空气。空气被导向至压缩机出口管道42内，该压缩机出口管道42分别与第一及第二进气歧管44与44’连通。第一及第二进气歧管44与44’将空气分布到多个进气流道46中的一个内，这些进气流道46与多个进气口48中的相应一个流通连接，进气口48由第一及第二汽缸盖18与18’中的每一个所限定。进气口48选择性地将空气引入到多个汽缸开孔16中的相应一个内，在那里，空气随同燃料装料随后以已知的方式而燃烧。
内燃发动机可以进一步包括后处理装置50，比如尾气催化剂以及/或者颗粒捕集器，其设置在V形腔体24内并且位于涡轮增压器24的下游。集成式排气歧管22与22’的紧凑排列允许后处理装置50的包装紧密配接于内燃发动机10上。虽然图1和2所示的内燃发动机10包括涡轮增压器24，那些熟悉本领域的人员应该认识到：涡轮增压器24可以存在或不存在，而却维持于本发明的概念中。此外，进气口48可以设置于汽缸盖18与18’的机内侧边，或者设置在汽缸盖18与18’的机外侧边上，如图2所示。
虽然已详细描述了用于实施本发明的最佳模式，那些熟悉与本发明相关的领域的人员应该想到落在附加权利要求的范围内的用于实施本发明的多个备选设计及实施例。

Claims (12)

1.一种内燃发动机，其包括：
具有第一排汽缸开孔及第二排汽缸开孔的汽缸壳体，所述第一排汽缸开孔及所述第二排汽缸开孔各具有至少一个限定于其内的汽缸开孔；
其中，所述第一排汽缸开孔及所述第二排汽缸开孔彼此相对设置，使得它们形成小于180度的夹角，由此限定大体上为V形的腔体；
与第一汽缸盖一体成形的第一集成式排气歧管，其中所述第一集成式排气歧管与所述第一气缸盖形成单件结构；
与第二汽缸盖一体成形的第二集成式排气歧管，其中所述第二集成式排气歧管与所述第二气缸盖形成单件结构；
其中，所述第一集成式排气歧管及所述第二集成式排气歧管大致靠近所述大体上为V形的腔体；
分别由第一和第二汽缸盖限定的第一多个排气口和第二多个排气口，其中第一多个排气口和第二多个排气口将尾气导向第一及第二集成式排气歧管中的相应一个；
分别与第一及第二集成式排气歧管流体连通的第一及第二释放管路；
至少一个涡轮增压器；其中所述至少一个涡轮增压器大体设置在所述大体上为V形的腔体内，且包括涡轮壳体，所述第一及第二释放管路将尾气导向至该涡轮壳体，其中所述第一及第二释放管路集成于涡轮壳体内，所述至少一个涡轮增压器可操作，以便接收来自所述第一集成式排气歧管及所述第二集成式排气歧管的至少一个内的尾气；以及
后处理装置，该后处理装置设置在所述大体上为V形的腔体内并位于所述至少一个涡轮增压器的下游。
2.如权利要求1所述的内燃发动机，其特征在于，所述内燃发动机在压缩点火燃烧模式中运行。
3.如权利要求1所述的内燃发动机，其特征在于，所述内燃发动机在火花点火燃烧模式中运行。
4.如权利要求1所述的内燃发动机，其特征在于，进一步包括：
第一进气歧管，其可操作以便将进气空气导向至所述第一汽卸盖；
第二进气歧管，其可操作以便将进气空气导向至所述第二汽缸盖；
其中，所述第一进气歧管相对于所述第一汽缸盖而安装，与所述第一集成式排气歧管相对；以及
其中，所述第二进气歧管相对于所述第二汽缸盖而安装，与所述第二集成式排气歧管相对。
5.一种内燃发动机，其包括：
具有第一排汽缸开孔及第二排汽缸开孔的汽缸壳体，所述第一排汽缸开孔及所述第二排汽缸开孔各具有至少一个限定于其内的汽缸开孔；
其中，所述第一排汽缸开孔及所述第二排汽缸开孔彼此相对设置，使得它们形成小于180度的夹角，由此限定大体上为V形的腔体；
相对于所述第一排汽缸开孔而安装的第一汽缸盖，所述第一汽缸盖限定了第一组排气流道；
第一集成式排气歧管，其与所述第一汽缸盖一体成形，并且与所述第一组排气流道连通；
相对于所述第二排汽缸开孔而安装的第二汽缸盖，所述第二汽缸盖限定了第二组排气流道；
第二集成式排气歧管，其与所述第二汽缸盖一体成形，并且与所述第二组排气流道连通；以及
其中，所述第一排气歧管及所述第二排气歧管相对于所述大体上为V形的腔体并置，并进一步限定所述大体上为V形的腔体；
分别由第一和第二汽缸盖限定的第一多个排气口和第二多个排气口，其中第一多个排气口和第二多个排气口将尾气导向第一及第二集成式排气歧管中的相应一个；
分别与第一及第二集成式排气歧管流体连通的第一及第二释放管路；至少一个涡轮增压器，其中所述至少一个涡轮增压器大体设置在所述大体上为V形的腔体内，且包括涡轮壳体，所述第一及第二释放管路将尾气导向至该涡轮壳体，其中所述第一及第二释放管路集成于涡轮壳体内，所述至少一个涡轮增压器可操作，以便接收来自所述第一集成式排气歧管及所述第二集成式排气歧管的至少一个内的尾气；以及
后处理装置，该后处理装置设置在所述大体上为V形的腔体内并位于所述至少一个涡轮增压器的下游。
6.如权利要求5所述的内燃发动机，其特征在于，所述内燃发动机在压缩点火燃烧模式中运行。
7.如权利要求5所述的内燃发动机，其特征在于，所述内燃发动机在火花点火燃烧模式中运行。
8.如权利要求5所述的内燃发动机，其特征在于，进一步包括：
第一进气歧管，其可操作以便将进气空气导向至所述第一汽缸盖；
第二进气歧管，其可操作以便将进气空气导向至所述第二汽缸盖；
其中，所述第一进气歧管相对于所述第一汽缸盖而安装，与所述第一集成式排气歧管相对；以及
其中，所述第二进气歧管相对于所述第二汽缸盖而安装，与所述第二集成式排气歧管相对。
9.一种内燃发动机，其包括：
具有第一排汽缸开孔及第二排汽缸开孔的汽缸壳体，所述第一排汽缸开孔及所述第二排汽缸开孔各具有至少一个限定于其内的汽缸开孔；
其中，所述第一排汽缸开孔及所述第二排汽缸开孔彼此相对设置，使得它们形成小于180度的夹角，由此限定大体上为V形的腔体；
相对于所述第一排汽缸开孔而安装的第一汽缸盖，所述第一汽缸盖限定了第一组排气流道；
第一集成式排气歧管，其与所述第一汽缸盖一体成形，并且与所述第一组排气流道连通；
其中所述第一集成式排气歧管与所述第一气缸盖形成单件结构；
相对于所述第二排汽缸开孔而安装的第二汽缸盖，所述第二汽缸盖限定了第二组排气流道；
第二集成式排气歧管，其与所述第二汽缸盖一体成形，并且与所述第二组排气流道连通；
其中所述第二集成式排气歧管与所述第二气缸盖形成单件结构；其中所述第一和第二气缸盖进一步限定所述大体上为V形的腔体；
分别由第一和第二汽缸盖限定的第一多个排气口和第二多个排气口，其中第一多个排气口和第二多个排气口将尾气导向第一及第二集成式排气歧管中的相应一个；
分别与第一及第二集成式排气歧管流体连通的第一及第二释放管路；
至少一个涡轮增压器；所述至少一个涡轮增压器大体设置在所述大体上为V形的腔体内，且包括涡轮壳体，所述第一及第二释放管路将尾气导向至该涡轮壳体，其中所述第一及第二释放管路集成于涡轮壳体内，所述至少一个涡轮增压器可操作，以便接收来自所述第一集成式排气歧管及所述第二集成式排气歧管的至少一个内的尾气；以及
其中，所述第一排气歧管及所述第二排气歧管中的至少一个大致靠近所述大体上为V形的腔体；
后处理装置，该后处理装置设置在所述大体上为V形的腔体内并位于所述至少一个涡轮增压器的下游。
10.如权利要求9所述的内燃发动机，其特征在于，所述内燃发动机在压缩点火燃烧模式中运行。
11.如权利要求9所述的内燃发动机，其特征在于，所述内燃发动机在火花点火燃烧模式中运行。
12.如权利要求9所述的内燃发动机，其特征在于，进一步包括：
第一进气歧管，其可操作以便将进气空气导向至所述第一汽缸盖；
第二进气歧管，其可操作以便将进气空气导向至所述第二汽缸盖；
其中，所述第一进气歧管相对于所述第一汽缸盖而安装，与所述第一集成式排气歧管相对；以及
其中，所述第二进气歧管相对于所述第二汽缸盖而安装，与所述第二集成式排气歧管相对。
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