CN203271878U - 用于发动机的排气系统及用于发动机的集成排气歧管 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种用于发动机的排气系统，包括：催化转换器；所述催化转换器上游的排气歧管；以及与所述排气歧管和大气热接触的热管，所述热管包括在催化起燃之后被动吸收热能的相变物料。还提供一种用于发动机的集成排气歧管，包括：排气歧管；多个热管，每个热管包括热接触所述排气歧管的蒸发区和与大气接触的冷凝器区域；以及多个冷凝器翅片，连接至每个热管的所述冷凝器区域。本实用新型从排气系统吸收热量以减少催化转换器的热降解。

Description

用于发动机的排气系统及用于发动机的集成排气歧管
技术领域
本实用新型涉及用于发动机的排气系统、以及用于发动机的集成排气歧管。
背景技术
车辆可回收废热以转移到内燃机中的其它各种系统。
例如，US4,107,922专利描述了一种从排气歧管转移热量至排气反应器的绝缘热管。该系统包括：连接至排气歧管的蒸发区，输送工作流体的传输区，以及连接至排气反应器的冷凝区。发动机预热阶段期间，该系统将热量从排气歧管转移到排气反应器。此外，该系统可包括连接至邻近冷凝区的绝缘热管的第二热管，以平衡排气反应器的操作温度。
本实用新型的发明人已经认识到上述系统的各种问题。具体地，在整个发动机操作期间，传导热至排放控制装置增加了排放控制装置热降解的风险。例如，当进气温度超过允许的阈值时，发动机会以加浓模式(即，空气：燃料＜14.7)运行以减少使涡轮(例如，在发动机为包括压缩机和涡轮的涡轮发动机的情形下)和/或催化转换器过热的风险。在加浓模式下，燃料消耗会增加以维持发动机运行。此外，过浓的燃料会增加排放量，这会由于捕集的微粒(例如，一氧化碳)而使催化转换器过载。当氧气可用时，被捕集的微粒会燃烧以净化催化转换器；然而，如果发动机长时间在加浓模式下运行，催化转换器的基板可能会熔化。现有的解决方案包括喷水器以冷却排气歧管和/或涡轮。然而，在冷启动期间，喷水器还会吸收热量并因此延缓催化转换器起燃。由此，由于催化转换器不能有效地减少碳氢化合物，所以会增加排放。
实用新型内容
由此，解决上述问题的一个示例性方法是使用热管和合适的相变物料来从催化转换器的上游回收排气热并从排气系统转移走热量。通过这种方式，有可能从排气系统吸收热量以减少催化转换器的热降解。具体地，热管的蒸发区集成于催化转换器上游的排气歧管。在一些实施例中，集成排气歧管包括一个或多个热管，促进热量转移至远离排气系统的冷凝器区域以向大气排放热能。此外，热管的相变物料的选择要使得在实现催化转换器起燃之后来吸收热能。这种构造可在不必使用泵或其他机械部件的情况下实现热传递。此外，这种构造在不需要来自控制系统的输入的情形下能够实现对热传递程度的调节，尽管通过来自控制系统的输入对热传递程度进行调节是有利的。此外，通过利用回收的排气热，如果需要，可以为其他多种系统供热。
注意，可以使用具有相变物料的一个或多个热管。此外，该一个或多个热管可以直接或间接地连接至和/或集成于排气系统的多个区域，以使过多的热量转移离开排气系统。此外，如果需要，可以使用具有多种不同热性能的多种不同相变物料。因此，可以调整一个或多个热管以从催化转换器上游的排气系统回收热量，而不会对催化转换器的起燃产生不利的影响。
一方面，本实用新型提供一种用于发动机的排气系统，包括：催化转换器；所述催化转换器上游的排气歧管；以及与所述排气歧管和大气热接触的并且包括在催化起燃(catalytic light-off)之后被动吸收热能的相变物料的热管。
根据本实用新型管的一个实施例，所述热管热接触所述排气歧管的内部空间。
根据本实用新型管的一个实施例，所述热管穿过所述排气歧管的内表面插入。
根据本实用新型管的一个实施例热管的蒸发区安置在所述排气歧管的排气口内，并且其中所述热管的纵轴正交于废气流。
根据本实用新型管的一个实施例，蒸发区热接触所述排气歧管的外表面。
根据本实用新型管的一个实施例，热管包括热接触所述排气歧管的外表面的热板。
根据本实用新型管的一个实施例，热板比所述热管的其他部分具有更大的表面积。
根据本实用新型管的一个实施例，热管包括弯曲部，所述热管包括热接触大气的冷凝器区域，所述冷凝器区域不连接至任何车辆部件。
另一方面，本实用新型还提供一种用于发动机的集成排气歧管，包括：排气歧管；多个热管，每个热管包括热接触所述排气歧管的蒸发区和与大气接触的冷凝器区域；以及多个冷凝器翅片，连接至每个热管的所述冷凝器区域。
根据本实用新型管的一个实施例，每个热管的所述蒸发区热接触一个或多个蒸发翅片。
根据本实用新型管的一个实施例，蒸发区在所述排气歧管的内部并安置在排气口内部。
根据本实用新型管的一个实施例，热管的纵轴正交于穿过所述排气口的废气流方向。
根据本实用新型管的一个实施例，热管包括外壳、工作流体层、灯芯层(wicking layer)和蒸汽空间。
根据本实用新型管的一个实施例，集成排气歧管还包括邻近所述多个冷凝器翅片安置的冷却风扇。
又一方面，本实用新型提供一种用于发动机的传热系统，包括：热管，所述热管包括安置在排气歧管内部的蒸发区和远离所述排气歧管延伸的冷凝区，所述热管具有正交于穿过排气口的废气流方向的纵轴；以及多个冷凝器翅片，与所述冷凝区热接触。
根据本实用新型管的一个实施例，热管穿过多个排气口插入。
根据本实用新型管的一个实施例，传热系统还包括与所述排气歧管对齐的适配器，当所述排气歧管附接至发动机时所述适配器位于所述排气歧管和气缸盖之间。
根据本实用新型管的一个实施例，热管穿过所述适配器的顶面插入，并且所述蒸发区安置在与所述排气口对齐的适配器端口内以使得所述纵轴正交于所述废气流。
根据本实用新型管的一个实施例，传热系统还包括与所述蒸发区热接触的一个或多个蒸发翅片以增加所述蒸发区的表面积。
根据本实用新型管的一个实施例，传热系统还包括邻近所述多个冷凝器翅片的风扇以增加对流速率。
应当理解，提供上面的实用新型内容是为了以简化的形式引入将在下面的详细说明中进一步描述的构思的节选。这并不意味着识别要求保护主题的关键或必要特征，要求保护主题的范围由权利要求来唯一地限定。另外，所要求保护的主题不局限于解决上面提到的或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示意性示出了根据本公开的实施例的包括传热系统的示例性发动机。
图2示意性示出了可包括在图1的传热系统中的示例性集成的排气歧管。
图3示意性示出了可包括在图2的集成的排气歧管中的示例性热管。
图4至图8示意性示出了可包括在图1的传热系统中的集成的排气歧管的多个实施例。
具体实施方式
以下描述涉及包括相变物料的传热系统，相变物料以能够从排气系统吸收热能的方式布置。本文描述的示例性布置方式使得热能被吸收并被转移离开排气系统。所公开系统中可包括多个热管。例如，一个或多个热管可连接至排气歧管，从而构成集成的排气歧管以向大气排放热能。通过这种方式，一个或多个热管可以从排气系统带走热量以减少下游的排气系统部件的热降解。
此外，传热系统可包括多种传热流体以在多种不同工况下从排气系统提取热能。通过这种方式，如果需要，从排气系统回收的热能可以为其他各种系统供热，诸如为客厢加热系统、润滑系统和/或其他排气系统部件供热。
图1是示出多缸发动机10的一个气缸的示意图，多缸发动机10可包括在机动车的推进系统中。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统控制，以及由车辆操作者132经由输入装置130的输入进行控制。在该实例中，输入装置130包括加速器踏板和用于生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即，气缸)30可以包括燃烧室壁32，活塞36位于其中。活塞36可以连接至曲轴40以便于活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间传动系连接至车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机可以经由飞轮连接至曲轴40以实现发动机10的起动操作。
燃烧室30可以经由进气通道42吸收空气并经由排气通道48排放燃烧废气。进气通道42和排气通道48可经由各自的进气门52和排气门54与燃烧室30选择性连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或多个进气门和/或两个或多个排气门。
在该实例中，进气门52和排气门54可经由各自的凸轮致动系统51和53由凸轮致动。凸轮致动系统51和53每个均可包括一个或多个凸轮，并可使用可以由控制器12操作的凸轮轮廓切换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个来改变气门操作。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。在可选实施例中，进气门52和/或排气门54可以由电气门传动控制。例如，气缸30会可选地包括经由电气门传动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
所示燃料喷射器66布置在进气通道44中，其具有提供称之为进气口喷射的结构，该进气口喷射向燃烧室30上游的进气口提供燃料。燃料喷射器66可以经由电子驱动器68与从控制器12接收的信号FPW的脉宽成比例地喷射燃料。燃料可以由包括燃油箱、燃油泵和燃油分配管的燃油系统(未示出)运送到燃料喷射器66。在一些实施例中，燃烧室30会可选地或另外地包括：直接连接至燃烧室30用于以称之为直接喷射的方式向燃烧室30中直接喷射燃料的燃料喷射器。
进气通道42可以包括具有节流板64的节气门62。在该特定实例中，节流板64的位置可以借助于提供给包括节气门62的电动马达或致动器的信号被控制器12改变，上述构造通常称为电子节气门控制(ETC)。通过这种方式，除其它发动机气缸之外，节气门62还可以被操作以改变提供给燃烧室30的进气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号TP提供给控制器12。进气通道42可包括用于向控制器12提供各自的信号MAF和MAP的空气质量流量传感器120和歧管气压传感器122。
在选定操作模式下，点火系统88能够响应于来自控制器12的点火提前信号SA经由火花塞92为燃烧室30提供点火火花。尽管示出了火花点火部件，但是在一些实施例中，燃烧室30或发动机10的一个或多个其他燃烧室可以以压缩点火模式操作，在这种情况下有无点火火花均可。
排气系统100可以包括排气门54下游的一个或多个部件。如图1所示，排气系统100包括排气歧管49，如果需要，除其他排气通道(每个排气通道对应于另外的燃烧气缸)之外，排气歧管49还可以包括排气通道48。如下进一步描述的，排气歧管49为集成的排气歧管。排气系统100还可以包括涡轮164和与排气通道48流体连通的一个或多个排放控制装置70。此外，排气系统100可包括在该一个或多个排放控制装置下游的排气管14以向大气排放废气。
排气传感器126被示出连接至排放控制装置70上游的排气通道48。传感器126可以是用于提供废气空燃比指示的任何适当的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、两状态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置70被示出沿着排气传感器126下游的排气通道48布置。排放控制装置70可以是三效催化剂(TWC)、NOx收集器、多种其他排放控制装置或它们的组合。在一些实施例中，在发动机10运行期间，可通过在特定空燃比内操作发动机的至少一个气缸来周期性地重置排放控制装置70。
发动机10还可以包括诸如涡轮增压器或机械增压器的压缩装置，其包括至少一个沿着进气歧管44布置的压缩机162。对于涡轮增压器，压缩机162可以至少部分地由沿着排气通道48布置的涡轮164(例如，经由轴)驱动。对于机械增压器，压缩机162可以至少部分地由发动机和/或电机驱动，并且可以不包括涡轮。因此，可以由控制器12来改变通过涡轮增压器或机械增压器供给发动机的一个或多个气缸的压缩量(例如，增压)。此外，传感器123可布置在进气歧管44中以向控制器12提供BOOST(增压)信号。
发动机10还可以包括连接至排气系统100的一个或多个排气系统部件的传热系统200，以吸收热能。例如，传热系统可以包括与排气歧管集成的一个或多个热管。由此，来自废气的热量可以被热管吸收并从排气歧管被带走。通过这种方式，可以减少诸如催化转换器70和/或涡轮164的下游排气部件的过热。这种传热系统会参照图2至图8进一步描述。
此外，传热系统200可包括相变物料以使热能从排气系统转移离开并向大气排放回收的热能。在该实例中，传热系统200能够布置成使热能从催化转换器70上游的排气系统100转移离开。换句话说，传热系统200可以从排放的废气中吸收热量，而不是使所有的热能经由排气管14逃离到环境中。例如，传热系统200可以包括与排气系统100接触的部件以经由传导回收热量。换句话说，传热系统200可以包括与排气系统100的部件直接接触并因此与排气系统100的部件热接触的部件。相变物料会参照图3进行更为详细地描述。
控制器12在图1中被示出为微型计算机，其包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在该特定实例中示为只读存储芯片106)、随机存取存储器108、保活存储器(KAM)110以及数据总线。控制器12可接收来自与发动机10连接的传感器的多种信号，除之前所讨论的那些信号之外，还包括：来自质量型空气流量传感器120的感测质量型空气流量(MAF)；来自连接至冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；来自连接至曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。控制器12利用信号PIP生成发动机速度信号RPM。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管中真空或压力的指示。注意，也可使用上述传感器的多种组合，例如使用MAF传感器而不使用MAP传感器，反之亦然。在理想配比操作期间，MAP传感器可给出发动机扭矩的指示。此外，该传感器与所检测的发动机转速一起可提供引入气缸的负荷(包括空气)的评估。在一个实例中，曲轴每转一周，还用作发动机转速传感器的传感器118可产生预定数量的等间隔脉冲。
存储介质只读存储器106可编程有表示可由处理器102执行的指令的计算机可读数据，其用于执行如下所述的方法以及预期但没有具体列出的其他变型。
如上所述，图1仅示出了多缸发动机中的一个气缸，并且每个气缸均类似地包括自身的一套进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
如上所述，在某些发动机工况下，排气系统部件和/或连接至排气系统的其他发动机部件会有热降解的风险。例如，当进气温度超过允许的阈值时，发动机会以加浓模式(即，空气：燃料＜14.7)运行以降低使涡轮(例如，在发动机为包括压缩机和涡轮的涡轮发动机的情形下)和/或催化转换器过热的风险。燃料消耗会增加以维持发动机以加浓模式运行。此外，过浓燃料会增加排放，这会由于捕集的微粒(例如，一氧化碳)而使催化转换器过载。当氧气可用时，被捕集的微粒会燃烧以净化催化转换器；然而，如果发动机长时间在加浓模式下运行，则催化转换器的基板可能会熔化。
现有的解决方案包括喷水器以冷却排气歧管和/或涡轮。然而，在冷启动期间，喷水器还会吸收热量并因此延缓催化转换器起燃。由此，由于催化转换器不能有效地减少碳氢化合物，因此会增加排放。
为解决前述问题中的至少一些问题，发动机可以包括连接至排气歧管的传热系统。图2示意性示出了热连接至排气系统100的传热系统200。如图所示，传热系统200包括安置在催化转换器70上游的集成的排气歧管202。当发动机10例如为涡轮发动机时，集成的排气歧管202还可以位于涡轮164上游。应当理解，图2包括已经参照图1描述过的相似部件。这些部件以相同参考标号标示，并且出于简洁考虑不再重复描述。
集成的排气歧管202可以包括排气系统100的一个或多个部件以及传热系统200的一个或多个部件。例如，集成的排气歧管202可以包括排气歧管49和一个或多个热管204。
应当理解，正如本文所指出的，通过包括与排气歧管的表面热接触的一个或多个热管，排气歧管被构造为排气歧管和热回收装置。此外，在一些实施例中，可以使用集成的排气歧管。集成的排气歧管将气缸盖和排气歧管合并在一起，流过集成的排气歧管的发动机冷却液不仅能够冷却排气门和排气口，还能够冷却部分排气歧管。在一个具体实例中，流过集成的排气歧管的冷却液冷却部分排气歧管，在该部分排气歧管处多个气缸的废气流合并到公共流动区域。此外，热管可以被定位成邻近集成的排气歧管中包括发动机冷却液通道的区域，以便于进一步辅助冷却集成的排气歧管。此外，热管可以安置在集成的排气歧管的没有冷却液通道(例如，由于包装和空间限制)的区域中，以便于充分控制歧管温度。
传热系统200可以包括相变物料以使热能转移离开排气系统。在该实例中，传热系统200被布置成能够使热能转移离开涡轮164和催化转换器70上游区域中的排气系统100。换句话说，在某些情况下，传热系统200可以在排放的废气到达涡轮164和催化转换器70之前冷却排放的废气。
如图所示，传热系统200可以包括分支的热管204。例如，热管204的一部分可以与排气歧管49的轮廓极为相符而不会阻碍废气流。因此，分支的热管204可以包括对应于每个气缸30的排气通道48的热管分支206。示例性热管会参照图3进行进一步讨论。
在一些实施例中，传热系统200可以安置在排气歧管49的外表面的内部。在其他实施例中，传热系统200可以安置在排气歧管49的外表面的外部，从而覆盖排气歧管49。换句话说，传热系统200可以与排气歧管49的至少一个表面(例如，内表面和/或外表面)直接接触。
传热系统200可以包括蒸发区208和冷凝器区域210。如图所示，蒸发区208可以与排气歧管49相连，冷凝器区域210可以远离排气歧管49延伸。因此，冷凝器区域210与大气热接触，并且冷凝器区域可以不连接至任何车辆部件。换句话说，冷凝器区域210可以与大气接触。由此，例如，热能可以通过传导在排气歧管49处被吸收并经由对流排放至大气。在一些实施例中，如果需要，冷凝器区域210可以连接至另外的系统以通过传导向该系统提供热能。
此外，传热系统200可以包括如图所示安置在冷凝器区域210内的冷凝器翅片212。冷凝器翅片212可以包括与冷凝器区域210内的热管热接触的多个板件。由此，冷凝器翅片212可以增加冷凝表面面积。通过这种方式，由传热系统200吸收的热能可以被更加有效地排放至大气。
在一些实施例中，蒸发区208可以包括与冷凝器翅片212类似的蒸发翅片。当蒸发区包括蒸发翅片时，蒸发翅片可以包括与蒸发区208内的热管分支206热接触的多个板件。这些蒸发翅片可以增加蒸发表面面积。通过这种方式，可以从排气歧管49更加有效地吸收热能。
用于传热系统200的相变物料要选择在相对较高温度蒸发的物料。通过这种方式，所选择的相变物料不会在较低温度下发生相变，而是相变物料充当绝热体以支持催化转换器起燃。当进气温度对应于相变物料从液体转化为气体所需要的潜热量时，相变物料带着吸收的热量到达冷凝器210，从而使热量转移离开排气歧管49。通过这种方式，涡轮164和/或催化转换器70可以免于热降解而不影响催化转换器的起燃。
应当理解，传热系统200以实例的方式提供，并因此不意味着构成限定。相反，提供传热系统200是为了示出从排气歧管吸收热量以减少下游排气部件的热降解的一般构思。因此，应当理解，传热系统可以包括除图2所示实施例之外的另外的和/或替代的部件。此外，应当理解，传热系统200并不限于图2所述的几何结构，在不偏离本公开范围的情形下可以有多种几何结构。例如，传热系统能够以不同的方式接触排气歧管49的内表面和/或外表面，并因此在不偏离本公开范围的情形下热管可以有不同的几何形状。图4至图8示出了可包括在传热系统中的集成的排气歧管的多个实施例。
图3示意性示出了根据本公开的实施例的热管300的截面图。例如，截面图可以是沿着热管的纵轴方向截取。如上所述，热管300的至少一部分可以为集成的排气歧管202的部件。
热管300可以为任意合理的形状并且不限于对术语“管”的传统意义上的理解中的中空圆柱体。相反，热管300可以是普遍认为用于热能转移的导管。由此，热管300可以呈现出多种适当的几何形状。例如，热管300可以为分支结构或叶形结构以与排气歧管表面的轮廓极其相符。应当理解，在不偏离本公开范围情形下，也可以是其他几何结构。此外，每个热管300均可以为单根热管或热管束，例如，热管束可以包括封装在共同的罩壳内的多个热管。
热管300可以包括外壳302、流体薄膜层304、灯芯层306和蒸汽空间308。如图所示，外壳302可以为外层，同时流体薄膜层304和灯芯层306依次为比外壳302更靠内的层。最后，蒸汽空间308可以为最内层。例如，蒸汽空间308可以为热管300内的中央孔。
外壳302可以为导热固体。例如，外壳302可以为铜壳，然而，在不偏离本公开范围的情形下也可以是其他传导性固体。作为传导性固体，外壳302可以使得热能被动吸收(如箭头310所示)和被动排放(如箭头312所示)。如图所示，热能可以在与蒸发区208类似的蒸发区314内被动吸收。蒸发区314可以对应于热源，诸如如上所述的排气系统的部件。例如，蒸发区314可以连接至和/或集成于排气歧管49以通过传导吸收热能。由此，蒸发区314可以直接接触排气歧管49的至少一个表面。通过这种方式，蒸发区314可以与排气歧管49连接。
如图所示，热能可以在与冷凝器区域210类似的冷凝器区域316内被动排放。冷凝器区域316可以对应于散热器，诸如如上所述的大气。通过这种方式，冷凝器区域316可以通过对流向大气排放热量。然而，在一些实施例中，冷凝器区域316可以连接至发动机系统以通过传导向该系统的部件提供热能。
绝热区318可以为蒸发区314和冷凝器区域316之间的区域。绝热区318可以描述为热管300中净传热为零的区域。换句话说，绝热区318不从周围环境吸收热量或向周围环境排放热量。
流体薄膜层304可以包括传热流体(HTF)320。HTF320还可以被本领域技术人员称为工作流体。HTF320可以为用于吸收/释放热能的任意合适的流体。此外，用于传热系统的HTF流体的具体类型可以被选择和调整，使得HTF的流体性能与连通于传热系统的一个或多个发动机系统的所需热规范恰当地匹配。
HTF320可以在流体薄膜层304内以通常由箭头322标示的方向流动。如图所示，HTF320可以从冷凝器区域316流动至蒸发区310。换句话说，HEF320可以从热管300的冷侧流动至热管300的较暖侧。
灯芯层306可以包括任意合适的物料以在相变期间辅助HTF的迁移。例如，灯芯层306可以辅助蒸发的HTF迁移至蒸发区314内的蒸汽空间308。此外，灯芯层306可以辅助冷凝的HTF蒸汽迁移至冷凝器区域316内的流体薄膜层304。因此，灯芯层306可以由非吸收物料组成。作为一个实例，灯芯层306可以由蜡涂覆纤维构成，然而，在不偏离本公开范围情形下可以采用其他材料。在一些实施例中，HTF液体和/或蒸汽可以在独立的罩壳内在热管300的各层之间输送。
蒸汽空间308可以包括蒸汽形式的HTF。HTF蒸汽可以在蒸汽空间308内以通常由箭头324标示的方向流动。如图所示，HTF蒸汽可以从蒸发区310流动至冷凝器区域316。换句话说，HTF蒸汽可以从热管300的暖侧流动至热管的较冷侧。
通过这种方式，热能可以被热管300吸收和排放。通过利用诸如HTF320的相变物料，热能可以被从一个环境中被带离并提供给另一个环境。由于被吸收或排放的热能的量对应于HTF发生相变所需的潜热的量，所以工作流体在热管300内在液体和蒸汽之间循环。
应当理解，提供的热管300是示例，并因此不意味着构成限定。因此，应当理解，热管300可以包括除图3所示特征之外的另外的和/或替代的特征而不偏离本公开的范围。此外，应当理解，热管300可以为多种几何结构而不偏离本公开的范围，并因此，其不限制为图3所述的圆柱管。
图4示意性示出了包括集成的排气歧管402的示例性传热系统400。应当理解，传热系统400可以包括与传热系统200相似的特征，并且进一步可以热连通于排气系统100。此外，传热系统400可以包括一个或多个热管300。因此，应当理解，这些特征以相同参考标号示出并出于简洁考虑而不再重复描述。
如图所示，传热系统400可以连接至排气歧管49。如上所述，一个或多个热管300和与其热接触的排气歧管49的结合可包括集成的排气歧管402。
传热系统400包括热连接至排气歧管49的三个热管300。例如，每个热管可以与排气口配合。正如本文所指出的，排气口为排气通道48的一个区域，其位于排气门(例如，排气门54)下游和排气歧管49的汇聚区域(例如，出口404)上游。因此，排气歧管49可以包括与每个燃烧室配合的排气口。在该实例中，排气歧管49包括三个排气口，其中，每个排气口包括部分热管。然而，应当理解，排气歧管49可以包括多于或少于三个的排气口并同样地包括相应数目的热管。
如上所述，每个热管300包括蒸发区314、绝热区318和冷凝器区域316。如图所示，至少蒸发区314的部分406位于排气歧管49的内部。例如，每个热管的内部部分可以安置在相应的排气口内。此外，每个热管300可以穿过排气歧管49的顶部外表面403插入相应的排气口。换句话说，该蒸发区可以安置在排气歧管的内部空间内并在排气口内。在一些实施例中，热管能够布置成使得内部部分406正交于穿过排气口的废气流方向(通常由箭头407标示)。换句话说，每个热管的纵轴409正交于排气歧管49的顶表面。通过这种方式，蒸发区314可以安置在排气口的内部，使得能够通过对流从环绕热管300的内部部分的外表面流动的废气中吸收热能。应当理解，热管300的内部部分可以被插入为使得废气流基本通畅。
在一些实施例中，部分406可以热接触多个蒸发翅片。每个蒸发翅片能够以与废气流平行的方式安置。相反，可以选择性地包括蒸发翅片以增加蒸发区314的表面面积。蒸发翅片可以由导热材料制成并且每个蒸发翅片可以基本为薄板同时相互之间具有足够的间距，使得蒸发翅片之间的废气流通畅。在图5示出了这种蒸发器翅片的一个实例。
如图所示，如上所述，传热系统400包括冷凝器翅片212。如图所示，冷凝器区域316可以连接至冷凝器翅片212，使得冷凝器区域正交于冷凝器翅片的表面412。冷凝器翅片212可以热接触冷凝器区域316，使得冷凝器区域316的热能能够通过传导转移至冷凝器翅片212。通过这种方式，冷凝器翅片212会增加冷凝器区域的表面面积并向大气排放热能。如图所示，空隙414可以位于邻近的冷凝器翅片之间，使得蒸汽形式的热能能够从热管300的冷凝区316和/或每个冷凝器翅片212排放至大气。应当理解，传热系统400可以包括另外数目的冷凝器翅片，并因此不局限为图4所示的五个冷凝器翅片。例如，如果需要，传热系统400可以包括多于或少于五个的冷凝器翅片。
如图所示，传热系统400可以选择性地包括一个或多个冷却风扇416以增加冷凝器翅片212和冷凝器区域316的对流速度。在一些实施例中，传热系统400可以不包括冷却风扇。
应当理解，提供的传热系统400为示例，并因此不意味着构成限定。因此，应当理解，传热系统400可以包括除图4所示特征之外的附加的和/或替代的特征而不偏离本公开的范围。此外，应当理解，传热系统400可以包括多种几何结构而不偏离本公开的范围，并因此其不局限于图4所示的实施例。
图5示意性示出了示例性传热系统500。应当理解，传热系统500可以包括与传热系统200和/或400相似的特征，此外，其可以热连通于排气系统100。此外，传热系统500可以包括一个或多个热管300。因此，应当理解，这些特征以相同参考标号示出并出于简洁考虑不再重复描述。
如图所示，传热系统500可以连接至排气歧管49。如上所述，热管300和与其热接触的排气歧管49的结合可以包括集成的排气歧管502。
传热系统500包括热连接至排气歧管49的单根热管300。如图所示，热管300横跨所有排气口504。例如，蒸发区314可以横跨所有排气口504。此外，至少蒸发区的部分506可位于排气歧管49内部。例如，热管300的每个内部部分506可以安置在相应的排气口504的内部。应当理解，蒸发区314的其他部分可以不在排气歧管49的内部。例如，在一些实施例中，排气口504之间的一些部分可以位于排气歧管的外部。然而，如果需要，排气口504之间的这些部分可以位于排气歧管的内部。
在该实例中，热管300正交于穿过所有排气口504的废气流方向安置。换句话说，热管300的纵轴509可以正交于排气歧管49的气缸盖侧的表面510。例如，气缸盖侧的表面510可以为当排气歧管49附接至发动机(例如，发动机10)时连接至气缸盖的表面。此外，排气歧管49可以包括用于经由紧固装置(例如，螺栓、螺钉等)将排气歧管49固定至发动机的多个孔512。
通过这种方式，蒸发区314安置在排气口504内，使得能够通过对流从环绕内部部分506和蒸发翅片508的外表面流动的废气中吸收热能。应当理解，热管300的内部部分可被插入为使得废气流基本通畅。
如图所示，部分506可以热连接至一个或多个蒸发翅片508。如上所述，每个蒸发翅片508可以平行于废气流方向安置以便不阻碍废气流。相反，蒸发翅片增加了蒸发区314的表面面积。蒸发翅片可以由导热材料制成，并且每个蒸发翅片可以基本为薄板同时相互之间具有足够的间距使得蒸发翅片之间的废气流通畅。此外，如上所述，传热系统500可以包括冷凝器翅片212。
应当理解，提供的传热系统500为示例，并因此不意味着构成限定。因此，应当理解，传热系统500可以包括除图5所示特征之外的附加的和/或替代的特征而不偏离本公开的范围。此外，应当理解，传热系统500可以包括多种几何结构而不偏离本公开的范围，并因此其不局限于图5所示的实施例。
图6示意性示出了示例性传热系统600。应当理解，传热系统600可以包括与传热系统200、500和/或400相似的特征，此外，其可以热连通于排气系统100。此外，传热系统600可以包括一个或多个热管300。因此，应当理解，这些特征以相同参考标号示出并出于简洁考虑不再重复描述。
如图所示，传热系统600可以连接至排气歧管49。如上所述，一个或多个热管300和与其热接触的排气歧管49的结合可以包括集成的排气歧管602。
传热系统600包括热连接至适配器604的热管300。例如，当排气歧管49附接至发动机时，适配器604可以安置在排气歧管49和气缸盖之间。因此，孔512可以与适配器604的孔606对齐。此外，应当理解，孔512和606与气缸盖的相应的孔对齐。类似地，排气口504与相应的适配器端口608对齐，并因此与每个燃烧气缸的排气通道48对齐。
如图所示，每个热管300的部分610可以安置在适配器604的内部之内，使得蒸发区314至少部分地通过每个适配器端口608突出。此外，每个热管300可以在适配器的顶面612处穿过适配器604插入。因此，蒸发区314能够安置成使得废气沿正交于纵轴609的方向流动。换句话说，蒸发区314能够安置成使得热管300正交于顶面612。应当理解，蒸发区可以插入到适配器604使得废气流基本通畅。
在一些实施例中，如上所述，蒸发区314可以包括一个或多个蒸发器翅片。此外，如图所示，传热系统600可以包括冷凝器翅片212。
应当理解，传热系统600以实例形式提供，并因此不意味着构成限定。因此，应当理解，传热系统600可以包括除图6所示特征之外的附加的和/或替代的特征而不偏离本公开的范围。此外，应当理解，传热系统600可以包括多种几何结构而不偏离本公开的范围，并因此其不局限于图6所示的实施例。
图7示意性示出了示例性传热系统700。应当理解，传热系统700可以包括与传热系统200、500、600和/或400相似的特征，此外，其可以热连通于排气系统100。此外，传热系统700可以包括一个或多个热管300。因此，应当理解，这些特征以相同参考标号示出并出于简洁考虑不再重复描述。
如图所示，传热系统700可以连接至排气歧管49。如上所述，热管300和与其热接触的排气歧管49的结合可以包括集成的排气歧管702。
传热系统700包括热连接至排气歧管49的外表面704的单根热管300。例如，蒸发区314可以连接至外表面704以通过传导吸收热能。应当理解，热管300可以与排气歧管49的多个外表面直接接触。在该实例中，热管300可以直接接触(并因此热接触)于外表面704，外表面704不是排气歧管49的气缸盖侧的表面。
在该实例中，热管300包括弯曲部706。在一些实施例中，热管300可以包括一个以上弯曲部。可选地，如果需要，热管300可以不包括弯曲部。
应当理解，传热系统700以实例形式提供，并因此不意味着构成限定。因此，应当理解，传热系统700可以包括除图7所示特征之外的附加的和/或替代的特征而不偏离本公开的范围。此外，应当理解，传热系统700可以包括多种几何结构而不偏离本公开的范围，并因此其不局限于图7所示的实施例。
图8示意性示出了示例性传热系统800。应当理解，传热系统800可以包括与传热系统200、500、600、700和/或400相似的特征，此外，其可以热连通于排气系统100。此外，传热系统800可以包括一个或多个热管300。因此，应当理解，这些特征以相同参考标号示出并出于简洁考虑不再重复描述。
如图所示，传热系统800可以连接至排气歧管49。如上所述，热管300和与其热接触的排气歧管49的结合可以包括集成的排气歧管802。
与传热系统700类似，传热系统800包括热连接至外表面704的热管300。如图所示，热管300的蒸发区314可以构造为热板804。例如，热板804相较于传热系统700可以具有用于热接触排气歧管的较大的表面积。应当理解，热板804可以具有与热管300相似的结构，并仅仅在几何形状上不同。如图所示，热管804可以为长方形；然而，其他几何形状也是可能的而不偏离本公开的范围。例如，热板804可以为直接接触整个外表面704的不规则形状。可选地，热板804可以为接触面积少于整个外表面704的不规则形状。作为另一个实例，热板804可以多种规则形状，其可以直接接触整个外表面704或者接触面积少于整个外表面704。
应当理解，传热系统800以实例形式提供，并因此不意味着构成限定。因此，应当理解，传热系统800可以包括除图8所示特征之外的附加的和/或替代的特征而不偏离本公开的范围。此外，应当理解，传热系统800可以包括多种几何结构而不偏离本公开的范围，并因此其不局限于图8所示的实施例。
本文所述的这些系统以不同的方式利用热管以回收否则会不利于下游系统部件的热能。例如，如上所述，热能可以被转移离开排气系统以保护下游部件免于热降解。
应当理解，本文公开的结构和布置在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应理解为构成限定，因为众多变型是可能的。例如，上面的技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和结构以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求特别指出被认为新颖和显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可能涉及“元件”或“第一元件”或等同称谓。这样的权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。可以通过对当前的权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合和子组合。无论与原始权利要求相比在范围上更宽、更窄、相同还是不同的权利要求也被认作包括在本公开的主题内。

Claims (10)

1.一种用于发动机的排气系统，其特征在于，包括： 
催化转换器； 
所述催化转换器上游的排气歧管；以及 
与所述排气歧管和大气热接触的并且包括在催化起燃之后被动吸收热能的相变物料的热管。 
2.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述热管热接触所述排气歧管的内部空间。 
3.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述热管穿过所述排气歧管的外表面插入所述排气歧管。 
4.根据权利要求3所述的排气系统，其特征在于，所述热管的蒸发区安置在所述排气歧管的排气口内，并且其中所述热管的纵轴正交于废气流。 
5.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述热管的蒸发区热接触所述排气歧管的外表面。 
6.根据权利要求5所述的排气系统，其特征在于，所述热管包括热接触所述排气歧管的外表面的热板。 
7.根据权利要求6所述的排气系统，其特征在于，所述热板比所述热管的其他部分具有更大的表面积。 
8.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述热管包括弯曲部，所述热管包括热接触大气的冷凝器区域，所述冷凝器区域不连接至任何车辆部件。 
9.一种用于发动机的集成排气歧管，其特征在于，包括： 
排气歧管； 
多个热管，每个热管包括热接触所述排气歧管的蒸发区和与大气接触的冷凝器区域；以及 
多个冷凝器翅片，连接至每个热管的所述冷凝器区域。 
10.根据权利要求9所述的集成排气歧管，其特征在于，每个热管的所述蒸发区热接触一个或多个蒸发翅片。 
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