專利名稱：內(nèi)燃機(jī)排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架，該裝置不僅充當(dāng)用于收集從發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭流出的排氣的排氣歧管，還用于直接安裝的排氣后處理催化劑。
背景技術(shù)：
排氣歧管或排氣集管已在多汽缸往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)上使用多年。已知的排氣歧管或排氣集管簡單地收集來自汽缸頭排氣口的氣體并將這些氣體傳送到排氣管。通常，催化劑包含在排氣管的下游。
雖然緊密耦合催化劑在汽車業(yè)界是已知的，但這樣的催化劑通常并不以其入口與排氣流道呈共面關(guān)系來安裝。結(jié)果，穿過催化劑的流速并不均勻且通常因?yàn)榕艢馄绻軆?nèi)的流量和熱量損失而減緩。因此，美國專利6,840,039公開了一種包括位于催化劑上游的漸擴(kuò)漸縮部分的排氣歧管。顯然，漸擴(kuò)漸縮部分所宣稱的一個(gè)目的是降低排氣熱，但這會(huì)導(dǎo)致增加催化劑活化時(shí)間的明顯缺點(diǎn)。
本發(fā)明的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架對(duì)從歧管流道進(jìn)入排氣收集器室的單個(gè)流提供較好的流導(dǎo)向，使得向直接安裝到出口法蘭上的催化劑的正面提供均勻的速度分布以及均勻的溫度分布，同時(shí)保存排氣熱。這可以促進(jìn)更快的催化劑活化。

發(fā)明內(nèi)容
一種內(nèi)燃機(jī)排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架包括具有適配于與排氣處理催化劑連接的出口結(jié)構(gòu)的收集器室，及適配于安裝到從發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭引出的多個(gè)排氣口上的多個(gè)排氣法蘭。排氣流道從每個(gè)排氣法蘭延伸到收集器室。位于收集器室內(nèi)的多個(gè)轉(zhuǎn)向?qū)~以均勻的速度及溫度分布引導(dǎo)從流道流出并流入收集器室的排氣。這些轉(zhuǎn)向?qū)~與收集器室的至少一個(gè)壁集成形成。配置導(dǎo)葉，使得離開收集器室的氣體具有均勻的流速曲線。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，布置收集器室，排氣法蘭，及排氣流道，使得可以使用具有多個(gè)平行軸的緊固件/驅(qū)動(dòng)器來同時(shí)驅(qū)動(dòng)用于將排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架連接到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭的多個(gè)緊固件。收集器室的出口結(jié)構(gòu)和排氣流道基本上是共面的。收集器室的出口法蘭和排氣法蘭平面之間的夾角約為45度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，汽車往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)包括汽缸體，安裝在汽缸體上的汽缸頭，及發(fā)動(dòng)機(jī)用的排氣流導(dǎo)向器，催化劑安裝支架，及發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理催化劑。
本發(fā)明的流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架較佳地由鑄造金屬構(gòu)建，諸如含鐵鑄造金屬，這樣的金屬更精確地稱為鑄鐵和/或鑄鋼。
本發(fā)明的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口與催化劑正面之間的距離得以最小化，但在可在單次操作中連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架的背景下才如此。
本發(fā)明的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，催化劑效率因?yàn)榕艢庖愿邷囟鹊竭_(dá)催化劑且具有更加均勻的流速而提高。均勻的流速轉(zhuǎn)換為對(duì)催化劑的全部量的更有效利用，從而提高了催化劑效率。
本發(fā)明的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，因?yàn)榇呋瘎┮员苊鉄崃繐p失和流體流量損失兩者的更有效方式接收排氣，所以對(duì)某些汽車來說可以免去車底催化劑，這產(chǎn)生了較大的附帶的成本節(jié)約。此外，在一個(gè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，可以通過去除不需要的車底催化劑而從3.5L發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生附加的15馬力。此功率增加歸功于排氣反壓力的減少。
本發(fā)明的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架的再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，從汽車的車底去除催化劑導(dǎo)致汽車乘客室內(nèi)的熱量累積更少。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)以及特征和目標(biāo)將對(duì)本說明書的讀者變得顯而易見。


圖1是本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架的透視圖。
圖2是本發(fā)明的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架的俯視圖，其中示出了用多個(gè)螺紋緊固件安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭上的該裝置。
圖3是具有本發(fā)明的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架的本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的截面圖。
圖4是圖3所示排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架的放大圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架10通過排氣法蘭30連接到發(fā)動(dòng)機(jī)。排氣流道38A、38B及38C從每個(gè)排氣法蘭30延伸到收集器室22，收集器室22在圖3和圖4中詳細(xì)地示出。圖4還示出了穿過主要的催化劑元件48的正面50的速度曲線P。圖4中所示的排氣催化劑46具有兩個(gè)塊或單片襯底48和54。如圖4所示，速度曲線基本上是均勻的。這意味著全部催化劑都將被用于實(shí)現(xiàn)所需的排氣后處理。
圖4中所示的均勻的速度曲線通過與收集器室22的壁集成形成的導(dǎo)葉來部分地實(shí)現(xiàn)。在圖2中的42處示出了兩個(gè)導(dǎo)葉。導(dǎo)葉42與排氣流道38的布置相結(jié)合造成流中的漩渦成分，使所示的編號(hào)為3的示例中的部分排氣轉(zhuǎn)向并向下導(dǎo)向到催化劑46的正面50上不同但重疊的部分中，使得在催化劑主要元件48的中間床部之前實(shí)現(xiàn)均勻的流量分布。因?yàn)檫@使排氣流過流道38和收集器室22并流入催化劑46而不額外摩擦收集器室壁，所以排氣中的熱量損失得以最小化。這與很多現(xiàn)有技術(shù)的排氣處理裝置形成鮮明的對(duì)比。
圖2示出本發(fā)明的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架的另一重要特征，由于排氣法蘭30、排氣流道38，及出口法蘭26基本上是共面的。這允許同時(shí)使用所有緊固件36，以允許在單次操作中將排氣流導(dǎo)向器10緊固到發(fā)動(dòng)機(jī)上。一旦流導(dǎo)向器10已連接到發(fā)動(dòng)機(jī)，就可以將催化劑46(圖3和圖4)安裝到流導(dǎo)向器上。
圖4示出本發(fā)明的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架在安裝上的優(yōu)點(diǎn)，由于催化劑46如所示直接連接到流導(dǎo)向器，而大容量的收集器/室如圖4所示使流平滑并將其引導(dǎo)入催化劑塊。
還可以從圖3看出，本發(fā)明的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑所需的包裝空間得以最小化，因?yàn)橹虚g管道以及車底催化劑可以并且已被免去。
雖然已示出和描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到大量的變體和可選實(shí)施例。因此，希望本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架，包括具有適配于與排氣處理催化劑連接的出口結(jié)構(gòu)的收集器室；適配于安裝到從發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭引出的多個(gè)排氣口上的多個(gè)排氣法蘭；多個(gè)排氣流道，所述流道中的一個(gè)從所述排氣法蘭中的一個(gè)延伸到所述收集器室；及多個(gè)轉(zhuǎn)向?qū)~，所述轉(zhuǎn)向?qū)~位于所述收集器室內(nèi)并用于引導(dǎo)從所述流道流出并流入所述收集器室的排氣。
2.如權(quán)利要求1所述的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向?qū)~與所述收集器室的至少一個(gè)壁集成形成。
3.如權(quán)利要求1所述的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架，其特征在于，配置所述轉(zhuǎn)向?qū)~與所述排氣流道，使得離開所述收集器室的氣體轉(zhuǎn)向并導(dǎo)向到連接到所述流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架的催化劑上不同但重疊的部分中，使得經(jīng)過所述催化劑時(shí)實(shí)現(xiàn)均勻的流量分布。
4.如權(quán)利要求1所述的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架，其特征在于，布置所述收集器室，所述排氣法蘭，及所述排氣流道，使得可以使用具有多個(gè)平行軸的緊固件驅(qū)動(dòng)器來同時(shí)驅(qū)動(dòng)用于將所述排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架連接到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭的多個(gè)緊固件。
5.如權(quán)利要求1所述的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架，其特征在于，所述收集器室的所述出口結(jié)構(gòu)與所述多個(gè)排氣法蘭的平面之間的夾角約為45度。
6.如權(quán)利要求1所述的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架，其特征在于，所述收集器室的所述出口結(jié)構(gòu)與所述排氣流道基本上是共面的。
7.如權(quán)利要求1所述的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架，其特征在于，配置所述收集器室的所述出口結(jié)構(gòu)，以用于排氣催化劑的直接安裝。
8.一種內(nèi)燃機(jī)排氣流導(dǎo)向器、催化劑安裝支架，及排氣處理催化劑，包括具有適配于與排氣處理催化劑連接的出口法蘭的收集器室；適配于安裝到從發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭引出的多個(gè)排氣口上的多個(gè)排氣法蘭；多個(gè)排氣流道，所述流道中的一個(gè)從所述排氣法蘭中的一個(gè)延伸到所述收集器室；直接連接到所述出口法蘭的排氣處理催化劑；及多個(gè)轉(zhuǎn)向?qū)~，所述轉(zhuǎn)向?qū)~位于所述收集器室內(nèi)并用于引導(dǎo)流過所述流道并流入所述催化劑的排氣，配置所述導(dǎo)葉，以使通過所述催化劑的平行的排氣流速曲線基本上不變。
9.如權(quán)利要求8所述的排氣流導(dǎo)向器，催化劑安裝支架，及排氣處理催化劑，其特征在于，所述排氣處理催化劑包括至少一個(gè)單片襯底。
10.如權(quán)利要求8所述的排氣流導(dǎo)向器，催化劑安裝支架，及排氣處理催化劑，其特征在于，所述排氣處理催化劑包括多個(gè)單片襯底。
11.如權(quán)利要求8所述的排氣流導(dǎo)向器，催化劑安裝支架，及排氣處理催化劑，其特征在于，所述收集器室的所述出口法蘭與所述排氣法蘭基本上是共面的。
12.一種汽車往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，包括汽缸體；安裝在所述汽缸體上的汽缸頭；及排氣流導(dǎo)向器，催化劑安裝支架，及排氣處理催化劑，包括具有適配于與排氣處理催化劑連接的出口法蘭的收集器室；適配于安裝到從所述汽缸頭引出的多個(gè)排氣口上的多個(gè)排氣法蘭；多個(gè)排氣流道，所述流道中的一個(gè)從所述排氣法蘭中的一個(gè)延伸到所述收集器室；直接連接到所述出口法蘭的排氣處理催化劑，所述催化劑具有鄰接所述收集器室的正面；及多個(gè)轉(zhuǎn)向?qū)~，所述轉(zhuǎn)向?qū)~位于所述收集器室內(nèi)并用于引導(dǎo)流過所述流道并流入所述催化劑的不同部分的排氣，使得在所述催化劑的正面上實(shí)現(xiàn)均勻的流量分布。
13.如權(quán)利要求12所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，以共面的配置來布置所述排氣流道與所述出口法蘭。
14.一種內(nèi)燃機(jī)排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架，包括具有適配于與排氣處理催化劑直接連接的出口法蘭的收集器室；適配于安裝到從發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭引出的多個(gè)排氣口上的多個(gè)排氣法蘭；及多個(gè)排氣流道，所述流道中的一個(gè)從所述排氣法蘭中的一個(gè)延伸到所述收集器室，配置所述排氣流道與所述出口法蘭，使得所述出口法蘭與所述流道基本上共面。
15.如權(quán)利要求14所述的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架，其特征在于，還包括多個(gè)轉(zhuǎn)向?qū)~，所述轉(zhuǎn)向?qū)~位于所述收集器室內(nèi)并用于引導(dǎo)流過所述流道并流入所述收集器室的不同部分的排氣。
16.如權(quán)利要求14所述的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架，其特征在于，所述流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架由鑄造金屬構(gòu)成。
17.如權(quán)利要求16所述的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架，其特征在于，所述流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架由含鐵鑄造金屬構(gòu)成。
全文摘要
一種內(nèi)燃機(jī)排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架包括具有適配于與排氣處理催化劑直接連接的出口法蘭的收集器室。位于收集器室內(nèi)的多個(gè)轉(zhuǎn)向?qū)~將流自流道的排氣引導(dǎo)到收集器室中。連接排氣法蘭的流道與本發(fā)明裝置的出口法蘭是基本上共面的。本發(fā)明的排氣流導(dǎo)向器兼催化劑安裝支架的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，催化劑效率因?yàn)榕艢庖愿邷囟鹊竭_(dá)催化劑且具有更加均勻的流速而提高。
文檔編號(hào)F01N3/28GK101086219SQ20061013668
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2006年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月7日
發(fā)明者雷·霍斯特, 伊莎貝爾·格魯姆 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司