CN101457707A - 整体形成的发动机排气歧管和汽缸盖 - Google Patents

Abstract

整体形成的发动机排气歧管和汽缸盖，其中排气歧管与气缸盖整体形成，该发动机可以包括排气歧管，该排气歧管中形成有连接到设置于第一汽缸中的至少一个排气口的至少一个通道，以及连接到设置于第二汽缸中的至少一个排气口的至少一个通道，其中在第一汽缸的通道和在第二汽缸的通道结合在一起以与第一单独排气口相通。

Description

整体形成的发动机排气歧管和汽缸盖

相关申请的交叉引用

[0001]本申请要求分别于2007年12月14日和2008年4月21日提交的韩国专利申请第10-2007-0131570和10-2008-0036815号的优先权，这些申请的全部内容通过引用结合于此用于所有目的。

技术领域

[0002]本发明涉及一种发动机排气系统，尤其涉及一种气缸盖和排气歧管(manifold)整体形成的排气系统。

背景技术

[0003]通常，内燃机配备有排气系统，用于排出在汽缸内燃烧过的废气。

[0004]排气口形成于汽缸盖中，从而将废气从汽缸排出。从排气口所排出的废气经过排气歧管而提供给催化转化器。

[0005]排气歧管制造为单独的部件，并通过螺栓等装配到汽缸盖。

[0006]排气歧管暴露于大气中并且制备为与汽缸盖的分开的构件，从而排气歧管不能由水套冷却，而能由外界空气冷却。

[0007]如果用于将废气从汽缸排出到催化转化器的排气系统设计紧凑，则能够有效使用发动机舱。

[0008]而且，已经开发出排气系统以提高其耐久性并将传送到催化转化器的废气保持在适当温度。

[0009]然而，废气没有被有效地冷却，使得排气阻力和油耗增加。此外，排气歧管分离地装配到发动机，使得装配成本增加且发动机舱的结构变得复杂。另外，还存在有由废气从排气歧管产生噪音的问题。

[0010]该发明背景部分所公开的信息仅用于加深对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息形成已为本领域的技术人员所公知的现有技术。

发明内容

[0011]本发明的各个方面用于提供一种发动机，其中排气歧管与气缸盖整体形成，其具有控制废气温度以及改善发动机舱空间利用的优点。

[0012]一种发动机，其中排气歧管与气缸盖整体形成，该发动机可以包括排气歧管，该排气歧管中形成有连接到设置于第一汽缸中的至少一个排气口的至少一个通道，以及连接到设置于第二汽缸中的至少一个排气口的至少一个通道，其中在第一汽缸的通道和在第二汽缸的通道结合在一起以与第一单独排气口相通。第一单独排气口可以以大约30°至大约60°范围内的预定角度延伸并弯曲。

[0013]第一排气口可以形成于第一汽缸中，且第二和第三排气口形成于毗邻第一汽缸的第二汽缸中，并且在第一汽缸的第一通道与第一排气口相通，且在第二汽缸的第二通道与第二排气口相通。

[0014]第一和第二排气口可以形成于第一汽缸中，且第三和第四排气口可以形成于毗邻第一汽缸的第二汽缸中，在此第一汽缸的第一通道与第一和第二排气口相通，且第二汽缸的第二通道与第三排气口相通。可以包括第三汽缸，其毗邻第二汽缸而形成并具有第五和第六排气口，其中与第四排气口相通的第三通道以及与第五排气口相通的第四通道形成于排气歧管中，并且第三和第四通道结合在一起以与第二单独排气口相通。第二单独排气口和第一单独排气口可以相邻。第一单独排气口和第二单独排气口可以以大约30°至大约60°范围内的预定角度延伸并弯曲，并且第一单独排气口和第二单独排气口以其间的预定间距而形成到排气凸缘(exhaust flange)，其中该预定间距可以在大约3mm至大约15mm的范围内。可以进一步包括第四汽缸，该第四汽缸中形成有第七和第八排气口并邻接第三汽缸而设置，其中与第六排气口相通的第五通道以及与第七和第八排气口相通的第六通道形成于排气歧管中，并且第五和第六通道结合在一起以与第三单独排气口相通，其中第一、第二和第三单独排气口可以以大约30°至大约60°范围内的预定角度延伸并弯曲，并且第一、第二和第三单独排气口可以依次(in series)以其间的预定间距而形成到排气凸缘，其中该预定间距在大约3mm至大约15mm的范围内。在第六通道形成后，第五通道可以与第六通道结合。

[0015]在另一个方面，第一通道和第二通道可以结合在一起以与第一单独排气口相通。可以包括第三汽缸，该第三汽缸中形成有第五和第六排气口并连接第二汽缸，其中形成与第四排气口相通的第三通道以及与第五和第六排气口相通的第四通道，且第三和第四通道结合在一起以与第二单独排气口相通。在第四通道形成后，第三通道可以与第四通道结合。第一、第二和第三单独排气口可以以大约30°至大约60°范围内的预定角度延伸并弯曲，并且第一、第二和第三单独排气口依次(in series)以其间的预定间距而形成到排气凸缘，其中该预定间距可以在大约3mm至大约15mm的范围内。

[0016]在又一个方面，一种发动机，其中排气歧管与气缸盖整体形成，该发动机可以包括第一汽缸，其包括第一和第二排气口；第二汽缸，其包括第三和第四排气口并毗邻第一汽缸而设置；第三汽缸，其包括第五和第六排气口并毗邻第二汽缸而设置；和/或排气歧管，其中形成有与第一和第二排气口相通的第一通道、与第三和第四排气口相通的第二通道以及与第五排气口相通的第三排气通道，其中第一通道连接到第一单独排气口，且第二通道和第三通道结合在一起以与第二单独排气口相通。在第二通道形成后，第三通道可以与第二通道结合。第一单独排气口和第二单独排气口可以以大约30°至大约60°范围内的预定角度延伸并弯曲，并且第一单独排气口和第二单独排气口以其间的预定间距而形成到排气凸缘，其中该预定间距可以在大约3mm至大约15mm的范围内。可以包括第四汽缸，其包括第七和第八排气口并毗邻第三汽缸而设置，其中与第六排气口相通的第四通道以及与第七和第八排气口相通的第五通道形成于排气歧管中，并且第四和第五通道结合在一起以与第三单独排气口相通。第一、第二和第三单独排气口可以以大约30°至大约60°范围内的预定角度延伸并弯曲，并且第一、第二和第三单独排气口依次(in series)以其间的预定间距而形成到排气凸缘，其中该预定间距可以在大约3mm至大约15mm的范围内。在第五通道形成后，第五通道可以与第四通道结合。

[0017]在纳入本文的附图以及与附图一起用于说明本发明的某些原理的随后的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为变得清楚或得以详细地阐明。

附图说明

[0018]图1为根据本发明的一个方面的排气歧管部分的示意图。

[0019]图2为根据本发明的一个方面的汽缸盖和排气系统的平面剖视图。

[0020]图3为根据本发明的一个方面的汽缸盖和排气系统的局部侧剖视图。

[0021]图4为显示根据本发明的一个方面的汽缸盖和排气系统的凸缘结构的视图。

[0022]图5为显示用于根据本发明的一个方面的排气歧管部分的模具的视图。

[0023]图6为显示根据本发明的一个方面的发动机的排气结构的示意图。

[0024]图7为根据图6的I-I线的发动机的局部剖视图。

[0025]图8为显示根据本发明的一个方面的发动机的排气结构的视图。

具体实施方式

[0026]现将详细参考本发明的各个实施例，其实例显示于附图中且说明于下文中。虽然本发明将结合示例性实施例进行说明，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制于那些示例性实施例。相反地，本发明旨在不但涵盖这些示例性实施例，而且涵盖可被包括于如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替换、修改、等同结构以及其它的实施例。

[0027]下面根据本发明的各个实施例并参考附图说明排气歧管与气缸盖整体形成的发动机。

[0028]图1为根据本发明的一个方面的排气歧管部分的示意图，图2为根据本发明的一个方面的汽缸盖和排气系统的平面剖视图，且图3为根据本发明的一个方面的汽缸盖和排气系统的局部侧剖视图。

[0029]参考图1至图3，在本发明的各个实施例中，气缸盖和排气系统包括气缸盖10，其安装于发动机5；排气口部分，其形成于气缸盖10中；以及排气歧管部分20，其连接到排气口并与气缸盖形成。

[0030]发动机5具有三个汽缸C1、C2和C3，且排气口部分包括第一、第二、第三、第四、第五和第六排气口11、12、13、14、15和16。并且，将结合本发明的各个实施例仅对在两个边沿(bank)上的一个边沿予以说明。

[0031]排气歧管部分20包括第一、第二、第三、第四、第五和第六排气通道21、22、23、24、25和26，其分别连接到第一、第二、第三、第四、第五和第六排气口11、12、13、14、15和16。

[0032]第一和第二排气通道21和22结合在一起以形成第一通道21a，并且第五和第六排气通道25和26结合在一起以形成第二通道21d。

[0033]参考图1，第一通道21a和第三排气通道23结合在一起以与第一单独排气口27相通，且第二通道21d和第四排气通道24结合在一起以与第二单独排气口28相通。

[0034]第一通道21a和第三排气通道23平稳地连接，从而能使由于热应力而产生的变形最小化。

[0035]第二排气通道21b和第四排气通道24平稳地连接以使由于热应力而产生的变形最小化，并同时能够更容易设计水套。

[0036]图4为显示根据本发明的一个方面的汽缸盖和排气系统的凸缘结构的视图。

[0037]参考图4，第一单独排气口27和第二单独排气口28以其间的预定间距A而形成到排气凸缘30，其中该预定间距可以在3mm至15mm的范围内。

[0038]如图所示，排气口27和28在排气凸缘30上排列成线，从而能够减小排气凸缘30的尺寸并能够提高其耐久性。

[0039]第一单个排气口27和第二单个排气口28延伸并以预定角度α而弯曲，其中具有预定曲率的该预定角度α可以在30°至60°的范围内。

[0040]如上所述，排气通道的角度不会迅速改变，并且该结构是简单的，从而催化转化器能够易于安装在排气凸缘30上，并且能够减小整体重量。

[0041]图5为显示用于根据本发明的一个方面的排气歧管部分的模具的视图。

[0042]如图5所示，汽缸盖和排气系统的排气歧管部分具有简单的结构，两个边沿能够由单个模具41制成，且芯部的结构易于安装到根据本发明的该示例性实施例的所述模具。

[0043]因此，提高了生产率，并较低了模具成本。

[0044]图6为显示根据本发明的一个方面的发动机的排气结构的示意图。

[0045]参考图6，第一汽缸C1、第二汽缸C2、第三汽缸C3和第四汽缸C4形成于汽缸盖100。

[0046]第一和第二排气口P1和P2形成于第一汽缸C1中，且第三和第四排气口P3和P4形成于第二汽缸C2中。而且，第五和第六排气口P5和P6形成于第三汽缸C3中，且第七和第八排气口P7和P8形成于第四汽缸C4中。

[0047]排气歧管与气缸盖100整体形成。应当理解，排气歧管可以与气缸盖一体地形成。第一通道101、第二通道102、第三通道103、第四通道104、第五通道105和第六通道106形成于排气歧管中。在此，通道101、102、103、104、105和106被结合到排气凸缘部分110。

[0048]排气凸缘部分110包括第一单独排气口112、第二单独排气口114和第三单独排气口116，且具有凸缘结构。排气管、催化转化器或者涡轮增压器能够通过固定装置而与排气凸缘部分110接合，这些固定装置例如经过接合孔120而接合的螺栓。

[0049]第一通道101与第一和第二排气口P1和P2相通，第二通道102与第三排气口P3相通，且第三通道103与第四排气口P4相通。而且，第四通道104与第五排气口P5相通，第五通道105与第六排气口P6相通，且第六通道106与第七和第八排气口P7和P8相通。

[0050]第二通道102大致连接到第一通道101的中间部分，且第三通道103与第四通道104结合。

[0051]然而，由于第一和第二排气口P1和P2的燃烧气体首先结合于第一通道101，且第二通道102结合到第一通道101，因此第一、第二和第三排气口P1、P2和P3的燃烧气体能够顺畅地结合，并且在其间具有很小的湍流和流动阻力。

[0052]以相同的方式，第五通道105大致连接到第六通道106的中间部分。由于第七和第八排气口P7和P8的燃烧气体首先结合于第六通道106，且第五通道105结合到第六通道106，因此第六、第七和第八排气口P6、P7和P8的燃烧气体能够顺畅地结合，并且在其间具有很小的湍流和流动阻力。

[0053]从第一、第二和第三排气口(P1、P2和P3)排出的燃烧气体经过第一单独排气口112而排出，且从第四和第五排气口P4和P5排出的燃烧气体经过第二单独排气口114而排出。而且，从第六、第七和第八排气口(P6、P7和P8)排出的燃烧气体经过第三单独排气口116而排出。

[0054]在此，第一和第三排气口112和116分别连接到三个排气口(P1、P2和P3或P6、P7和P8)，且第二单独排气口114连接到两个排气口P4和P5。从而，如图所示，第一单独排气口112和第三单独排气口116各个的面积大于第二单独排气口114的面积。

[0055]例如，第一和第三单独排气口112和116的宽度可以设置为35mm，而第二单独排气口114的宽度可以设置为25mm。而且，在第一、第二和第三单独排气口112、114和116之间的壁厚可以设置为至少为5mm。

[0056]在本发明的各个实施例中，排气歧管与汽缸整体形成，从而减少元件数量并较低装配成本。此外，水套形成于排气歧管内部，从而能够适当地控制废气的温度。

[0057]而且，排气管、涡轮增压器或催化转化器能够易于装配在排气凸缘部分110上。另外，参考图6，存在四个汽缸但只有三个排气口，从而能够紧凑地设计排气凸缘部分110。

[0058]图7为根据图6的I-I线的发动机的局部剖视图。

[0059]如图7所示，第一排气通道212、第二排气通道214和第三排气通道216形成于气缸盖100的排气歧管内侧。

[0060]参考图6和图7，第一排气通道212与第一单独排气口112相通，第二排气通道214与第二单独排气口114相通，且第三排气通道216与第三单独排气口116相通。

[0061]水套200围绕第一、第二和第三排气通道212、214和216而形成，从而能够易于控制废气的温度。

[0062]图8为显示根据本发明的各个实施例的发动机的排气结构的视图。

[0063]参考图8，第一汽缸C1、第二汽缸C2、第三汽缸C3和第四汽缸C4形成于气缸盖300中。

[0064]第一和第二排气口P1和P2形成于第一汽缸C1中，且第三和第四排气口P3和P4形成于第二汽缸C2中。而且，第五和第六排气口P5和P6形成于第三汽缸C3中，且第七和第八排气口P7和P8形成于第四汽缸C4中。

[0065]排气歧管与汽缸盖300整体形成，且第一通道301、第二通道302、第三通道303、第四通道304和第五通道305形成于排气歧管中。在此，通道301、302、303、304和305被结合到排气凸缘部分310。

[0066]排气凸缘部分310包括第一单独排气口312、第二单独排气口314和第三单独排气口316，并具有凸缘结构。排气管、催化转化器或者涡轮增压器能够通过穿过接合孔320而插入的螺栓而与排气凸缘部分310接合。

[0067]第一通道301与第一和第二排气口P1和P2相通，且第二通道302与第三和第四排气口P3和P4相通。而且，第三通道303与第五排气口P5相通，且第四通道304与第六排气口P6相通。另外，第五通道305与第七和第八排气口P7和P8相通。

[0068]在该示例性实施例中，第一通道301独自与第一单独排气口312相通，且第三通道303大致结合第二通道302的中间部分，且与第二单独排气口314相通。

[0069]而且，第四通道304大致结合第五通道305的中间部分，且与第三单独排气口316相通。

[0070]根据各个实施例，排气歧管与气缸盖整体形成，从而降低成本，且提高排气歧管的耐久性。

[0071]而且，排气凸缘部分形成于从气缸盖延伸的端部部分，且水套围绕其通道形成，从而能够易于控制排气温度。从而，减小其排气阻力，进而降低燃料消耗。

[0072]而且，催化转化器能够设置为接近于排气口，从而能够缩短催化转化器达到预定温度的周期。

[0073]因此，在本发明的各个方面，废气的温度得以适当地控制，从而能够降低发动机中的燃料消耗，在该发动机中，排气歧管和气缸盖根据本发明的各个实施例而整体形成。

[0074]另外，能够改善发动机舱的空间利用。

[0075]而且，催化转化器设置为接近于排气凸缘部分，从而能够提高其效率，并减少排气口的数量进而能够设计出紧凑的发动机。

[0076]此外，排气歧管与气缸盖整体形成，从而降低了用于装配的成本，并提高了耐久性。

[0077]为了便于说明和准确限定所附权利要求，术语“内部”等用来参照附图中所显示的特征的位置来描述示例性实施例的这些特征。

[0078]出于阐述和说明的目的，已经公开了本发明的具体的示例性实施例的前述说明。它们并非旨在穷举或者旨在将本发明限制于所公开的精确的形式，并且根据上述教导显然可以有许多修改和变型。所选择和描述的这些示例性实施例用于说明本发明的某些原理和它们的实际应用，从而能使本领域的技术人员制造和利用本发明的不同的示例性实施例及其各种的替代和修改。本发明的范围旨在由附于此的权利要求书及其同等物所限定。

Claims (20)

1、一种发动机，其中排气歧管与气缸盖整体形成，该发动机包括：

排气歧管，其中形成有至少第一和第二通道，所述第一通道连接到设置于第一汽缸中的至少一个排气口；并且所述第二通道连接到设置于第二汽缸中的至少一个排气口；

其中所述第一通道和所述第二通道结合在一起以与第一单独排气口相通。

2、根据权利要求1所述的发动机，其中所述第一单独排气口以大约30°至大约60°范围内的预定角度延伸并弯曲。

3、根据权利要求1所述的发动机，其中第一排气口形成于第一汽缸中，且第二和第三排气口形成于毗邻第一汽缸的第二汽缸中，并且

其中所述第一汽缸的第一通道与所述第一排气口相通，且在第二汽缸的第二通道与所述第二排气口相通。

4、根据权利要求1所述的发动机，其中第一和第二排气口形成于第一汽缸中，且第三和第四排气口形成于毗邻第一汽缸的第二汽缸中，并且在第一汽缸的第一通道与所述第一和第二排气口相通，且在第二汽缸的第二通道与所述第三排气口相通。

5、根据权利要求4所述的发动机，还包括第三汽缸，其毗邻第二汽缸而形成并具有第五和第六排气口，其中与所述第四排气口相通的第三通道以及与所述第五排气口相通的第四通道形成于所述排气歧管中，并且所述第三和第四通道结合在一起以与第二单独排气口相通。

6、根据权利要求5所述的发动机，其中所述第二单独排气口和所述第一单独排气口相邻接。

7、根据权利要求5所述的发动机，其中所述第一单独排气口和所述第二单独排气口以大约30°至大约60°范围内的预定角度延伸并弯曲，并且所述第一单独排气口和所述第二单独排气口以其间的预定间距形成到排气凸缘，其中所述预定间距在大约3mm至大约15mm的范围内。

8、根据权利要求5所述的发动机，还包括第四汽缸，其中形成有第七和第八排气口，并且该第四汽缸邻接第三汽缸设置，其中与所述第六排气口相通的第五通道以及与所述第七和第八排气口相通的第六通道形成于排气歧管中，并且所述第五和第六通道结合在一起以与第三单独排气口相通。

9、根据权利要求8所述的发动机，其中所述第一、第二和第三单独排气口以大约30°至大约60°范围内的预定角度延伸并弯曲，并且所述第一、第二和第三单独排气口依次以其间的预定间距形成到排气凸缘，其中所述预定间距在大约3mm至大约15mm的范围内。

10、根据权利要求8所述的发动机，其中在所述第六通道形成后，所述第五通道与所述第六通道结合。

11、根据权利要求4所述的发动机，其中所述第一通道和所述第二通道结合在一起以与所述第一单独排气口相通。

12、根据权利要求11所述的发动机，还包括第三汽缸，其中形成有第五和第六排气口，并且该第三汽缸邻接所述第二汽缸，其中形成与所述第四排气口相通的第三通道以及与所述第五和第六排气口相通的第四通道，且所述第三和第四通道结合在一起以与第二单独排气口相通。

13、根据权利要求12所述的发动机，其中在所述第四通道形成后，所述第三通道与所述第四通道结合。

14、根据权利要求13所述的发动机，其中所述第一、第二和第三单独排气口以大约30°至大约60°范围内的预定角度延伸并弯曲，并且所述第一、第二和第三单独排气口依次以其间的预定间距形成到排气凸缘，其中所述预定间距在大约3mm至大约15mm的范围内。

15、一种发动机，其中排气歧管与气缸盖整体形成，该发动机包括：

第一汽缸，其包括第一和第二排气口；

第二汽缸，其包括第三和第四排气口并毗邻所述第一汽缸而设置；以及

第三汽缸，其包括第五和第六排气口并毗邻所述第二汽缸而设置；以及

排气歧管，其中形成有与所述第一和第二排气口相通的第一通道、与所述第三和第四排气口相通的第二通道以及与所述第五排气口相通的第三排气通道；

其中所述第一通道连接到第一单独排气口，且所述第二通道和所述第三通道结合在一起以与第二单独排气口相通。

16、根据权利要求15所述的发动机，其中在所述第二通道形成后，所述第三通道与所述第二通道结合。

17、根据权利要求15所述的发动机，其中所述第一单独排气口和所述第二单独排气口以大约30°至大约60°范围内的预定角度延伸并弯曲，并且所述第一单独排气口和所述第二单独排气口以其间的预定间距而形成到排气凸缘，其中所述预定间距在大约3mm至大约15mm的范围内。

18、根据权利要求15所述的发动机，还包括：

第四汽缸，其包括第七和第八排气口并毗邻所述第三汽缸而形成；

其中与所述第六排气口相通的第四通道以及与所述第七和第八排气口相通的第五通道形成于所述排气歧管中，并且所述第四和第五通道结合在一起以与第三单独排气口相通。

19、发动机，其中所述排气歧管与权利要求18所述的气缸盖整体形成，其中所述第一、第二和第三单独排气口以大约30°至大约60°范围内的预定角度延伸并弯曲，并且所述第一、第二和第三单独排气口依次以其间的预定间距而形成到排气凸缘，其中所述预定间距在大约3mm至大约15mm的范围内。

20、根据权利要求18所述的发动机，其中在所述第五通道形成后，所述第五通道与所述第四通道结合。

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