專利名稱：具有集成的排氣歧管的發(fā)動機的氣缸蓋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種具有集成的排氣歧管的發(fā)動機的氣缸蓋。
背景技術(shù)：
排氣歧管已經(jīng)被集成進入氣缸蓋，以提高發(fā)動機的緊湊性并且增強排氣歧管冷卻。氣缸蓋可以由單個鑄件構(gòu)造而成，以降低發(fā)動機的造價并且提高氣缸蓋的緊湊性。在 文件US 2009/0126659中公開了ー種氣缸蓋，其具有集成的排氣歧管以提供增強冷卻的排氣系統(tǒng)。特別是，提供了兩件式水套設(shè)計，以增強氣缸蓋中的排氣歧管的冷卻。然而，本申請的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到US 2009/0126659中公開的排氣歧管具有各種缺點。例如，發(fā)動機的內(nèi)缸排氣流道(runner)的橫截面積可能會增大排氣歧管內(nèi)部的損失，從而減小輸送至位于該排氣歧管的下游的渦輪機的能量的大小。結(jié)果，發(fā)動機的效率可能會降低。此外，發(fā)動機的兩個外缸排氣流道的橫截面積可能會在排氣歧管內(nèi)部引起邊界層，該邊界層限制了來自于兩個外缸的排氣流動。從而，外缸的排氣流道會進ー步限制發(fā)動機性能和燃料經(jīng)濟性。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種改進的具有集成的排氣歧管的發(fā)動機的氣缸蓋以便克服上述提及的缺點。因此，在這里描述了各種示例性的系統(tǒng)和方法。在一個示例中，提供了具有集成的排氣歧管的發(fā)動機的氣缸蓋。氣缸蓋包括用于位于兩個其它氣缸之間的ー氣缸的第一排氣流道，在第一氣門導(dǎo)管入口點和第一匯合區(qū)域之間的位置處該第一排氣流道具有的橫截面積小于第一面積，該第一匯合區(qū)域用于將來自不同氣缸的排放氣體混合。氣缸蓋還包括用于位于氣缸組(cylinder bank)的端部處的ー氣缸的第二排氣流道,在第二氣門導(dǎo)管入口點和第二匯合區(qū)域之間的位置處該第二排氣流道具有的橫截面積大于第一面積，該第二匯合區(qū)域用于將來自于不同氣缸的排放氣體進行混合。通過減小第一排氣流道的橫截面積，排放氣體能夠集中至排氣歧管的排氣出口的中心。其結(jié)果是，能夠減小排放氣體在排氣出口上的撞擊以降低排氣歧管內(nèi)部的損失。通過這種方式，可以增大提供到位于排氣歧管下游的渦輪增壓器的渦輪機的排放氣體內(nèi)的能量，從而提聞潤輪機的速度。此外，氣缸蓋的端部處的第二排氣流道的橫截面積和引入角度能夠被構(gòu)造為對排氣歧管中的邊界層進行控制。引入角度限定了與第二排氣流道的平直部分的外邊緣平行的線和跨越排氣出口的平面之間的相交。當(dāng)引入角度處于特定范圍之內(nèi)時，可以減小排放氣體在排氣歧管壁上的撞擊以對排氣歧管中的邊界層進行控制。因此，可以進ー步減小排氣歧管內(nèi)部的損失。根據(jù)本實用新型的一個實施例，其中第一排氣流道的橫截面積在第一氣門導(dǎo)管入ロ點和第一匯合區(qū)域之間收縮，并且其中從第一氣門導(dǎo)管入口點到第一匯合區(qū)域沿著第一排氣流道的長度，第一排氣流道的橫截面積小于第一面積。根據(jù)本實用新型的一個實施例，其中第二排氣流道的橫截面積所具有的橫截面積在第二排氣流道的彎曲部分中膨脹并且在第二排氣流道的平直部分中收縮，并且其中從第ニ氣門導(dǎo)管入口點到第二匯合區(qū)域沿著第二排氣流道的長度，第二排氣流道的橫截面積大于第一面積。根據(jù)本實用新型的一個實施例，其中第二排氣流道的彎曲部分和第二排氣流道的平直部分處于第二氣門導(dǎo)管入ロ點和第二匯合區(qū)域之間。根據(jù)本實用新型的一個實施例，其還包括容納通往渦輪增壓器的入口的排氣出□。根據(jù)本實用新型的一個實施例，其還包括到達第一排氣流道的第二排氣流道的引入角度處于14度和17度之間。根據(jù)本實用新型的一個實施例，其中引入角度限定了與第二排氣流道的平直部分的外邊緣平行的線和跨越排氣出口的平面之間的相交。根據(jù)本實用新型另ー方面，提供ー種具有集成的排氣歧管的發(fā)動機的氣缸蓋，其包括第一內(nèi)排氣流道和第二內(nèi)排氣流道，第一內(nèi)排氣流道的橫截面積小于第一面積，第一內(nèi)排氣流道的橫截面積位于第一氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第ー匯合區(qū)域的上游的位置處，第二內(nèi)排氣流道的橫截面積位于第二氣門導(dǎo)管入ロ點的下游以及第ニ匯合區(qū)域的上游的位置處；以及第一外排氣流道和第二外排氣流道，第一外排氣流道的橫截面積大于第一面積，第一外排氣流道的橫截面積位于第三氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第ー匯合區(qū)域的上游的位置處，第二外排氣流道的橫截面積位于第四氣門導(dǎo)管入ロ點的下游以及第ニ匯合區(qū)域的上游的位置處。根據(jù)本實用新型的一個實施例，其中第一內(nèi)排氣流道具有在第一氣門導(dǎo)管入口點和第一匯合區(qū)域之間收縮的橫截面積。根據(jù)本實用新型的一個實施例，其中第一外排氣流道所具有的橫截面積在第一外排氣流道的彎曲部分中膨脹，并且在第一外排氣流道的平直部分中收縮。根據(jù)本實用新型的一個實施例，其中第一外排氣流道的彎曲部分和第一外排氣流道的平直部分處于第三氣門導(dǎo)管入ロ點和第一匯合區(qū)域之間。根據(jù)本實用新型的一個實施例，其還包括容納通往渦輪增壓器的入口的排氣出□。根據(jù)本實用新型的一個實施例，其中到達第一內(nèi)排氣流道的第一外排氣流道的引入角度處于14度和17度之間。根據(jù)本實用新型的一個實施例，其中引入角度限定了與第一外排氣流道的平直部分的外邊緣相切的線和跨越收集器的出口的平面之間的相交。根據(jù)本實用新型的又一方面，提供ー種具有集成的排氣歧管的發(fā)動機的氣缸蓋，其包括第一內(nèi)排氣流道和第二內(nèi)排氣流道，第一內(nèi)排氣流道的橫截面積小于第一面積，第一內(nèi)排氣流道的橫截面積位于第一氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第ー匯合區(qū)域的上游的位置處，第二內(nèi)排氣流道的橫截面積位于第二氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第ニ匯合區(qū)域的上游的位置處；以及第一外排氣流道和第二外排氣流道，第一外排氣流道的橫截面積大于第一面積，第一外排氣流道的橫截面積位于第三氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第ー匯合區(qū)域的上游的位置處，第二外排氣流道的橫截面積位于第四氣門導(dǎo)管入ロ點的下游以及第ニ匯合區(qū)域的上游的位置處；以及用于第一內(nèi)排氣流道和第二內(nèi)排氣流道以及用于第一外排氣流道和第二外排氣流道的排氣出口，排氣出ロ具有的高度小于排氣出口的寬度。根據(jù)本實用新型的一個實施例，其中排氣出口具有的高度與寬度的比大體上為 I. 5 至 2。根據(jù)本實用新型的一個實施例，其中第一內(nèi)排氣流道和第二內(nèi)排氣流道沿著基本上平直的路徑通向排氣出ロ。根據(jù)本實用新型的一個實施例，其中排氣出ロ具有至少8mm的至少ー個半徑。根據(jù)本實用新型的一個實施例，其還包括用于位于收集器中的氧傳感器的凸臺，收集器位于第一氣門導(dǎo)管入口點的下游和排氣出口的上游。根據(jù)本實用新型的一個實施例，其中排氣出口直接或間接聯(lián)接至渦輪增壓器的入□。此實用新型內(nèi)容部分意在以簡化的形式引入以下在具體實施方式
中進ー步描述的概念的節(jié)選。此實用新型內(nèi)容部分的意圖并不是對所要求保護的主題的關(guān)鍵特征或基本特征進行識別，也并不是用于對所要求保護的主題的范圍進行限制。此外，所要求保護的主題并不限于解決了在本文公開內(nèi)容的任何部分中提及的任何缺點或全部缺點的實施方案。

圖I顯示了發(fā)動機的示意圖。圖2顯示了可以包括在圖I中所示的發(fā)動機中的排氣歧管和冷卻系統(tǒng)的示意圖。圖3顯示了大致按比例繪制的示例性氣缸蓋的圖示。圖4顯示了包括在圖3中所示的氣缸蓋中的排氣歧管的橫截面視圖，該圖是大致按比例繪制的。圖5顯示了用于鑄造圖3中所示的氣缸蓋的芯座(core print)，該圖是大致按比例繪制的。圖6顯示了圖3中所示的氣缸蓋的側(cè)視圖，該圖是大致按比例繪制的。圖7顯示了包括在圖4中所示的排氣歧管中的氣門導(dǎo)管入口點的橫截面視圖，該圖是大致按比例繪制的。圖8顯示了包括在圖4中所示的排氣歧管中的外排氣流道的橫截面視圖，該圖是大致按比例繪制的。圖9顯示了包括在圖4中所示的排氣歧管中的外排氣流道的另ー橫截面視圖，該圖是大致按比例繪制的。圖10顯示了包括在圖4中所示的排氣歧管中的內(nèi)排氣流道的橫截面視圖，該圖是大致按比例繪制的。[0043]圖11至圖14顯示了對在圖4中描述的排氣歧管的定量改進進行描述的各種圖。
具體實施方式
這里公開了一種具有集成的排氣歧管的氣缸蓋。集成的排氣歧管具有各種幾何特性，這些幾何特性有助于減小排氣系統(tǒng)內(nèi)部的損失并且有助于改進渦輪增壓器的性能。例如，氣缸蓋可以包括用于位于兩個其它氣缸之間的一氣缸的第一排氣流道，在第一氣門導(dǎo)管入口點和第一匯合區(qū)域之間的位置處該第一排氣流道具有的橫截面積小于第一面積，該第一匯合區(qū)域用于將來自不同氣缸的排放氣體混合。氣缸蓋還包括用于位于氣缸組端部處的一氣缸的第二排氣流道，在第二氣門導(dǎo)管入口點和第二匯合區(qū)域之間的位置處該第二排氣流道具有的橫截面積大于第一面積，該第二匯合區(qū)域用于將來自于不同氣缸的排放氣體進行混合。 通過這種方式，第一排氣流道的橫截面積可以在第一氣門導(dǎo)管入口點的下游收縮。第一排氣流道中的收縮減小了膨脹損失，并且有助于維持排氣歧管內(nèi)部的排放氣體速度。例如，這種收縮可以在第一和第二排氣流道的下游在排氣歧管中的收集器的中心部分處對排放氣體進行引導(dǎo)，以減小收集器壁上的排放氣體的撞擊，因此減小排氣歧管內(nèi)部的損失。另外，這種收縮能夠減小流動分離，因此能夠減小排氣流道內(nèi)部的損失。此外，在第一排氣流道中的收縮還能夠減小氣缸排氣門之間的交叉干擾(cross-talk)。例如,收縮能夠促進在排氣歧管的下游由排氣門致動產(chǎn)生的壓力波的傳播。此外，第二排氣流道的橫截面積所具有的橫截面積在第二排氣流道的彎曲部分中膨脹，并且在第二排氣流道的平直部分中收縮。此外，從第二氣門導(dǎo)管入口點到匯合區(qū)域沿著第二排氣流道的長度，第二排氣流道的橫截面積大于第一排氣流道的第一面積。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于具有指向中心排氣歧管出口的流動的外缸而言，第二排氣流道中的膨脹和隨后的收縮進一步減小了排氣歧管內(nèi)部的損失。此外，第二排氣流道的引入角度可以處于14度和17度之間。引入角度限定了與第二排氣流道的平直部分的外邊緣平行的線和跨越排氣出口的平面之間的相交。當(dāng)引入角度處于這個范圍之內(nèi)時，可以減小排放氣體在歧管壁上的撞擊，從而進一步減小排氣歧管中的損失。通過這種方式，當(dāng)排氣歧管包括一個或更多上文描述的幾何特性時，發(fā)動機的各種性能特性可以得到改進，例如發(fā)動機的效率、發(fā)動機產(chǎn)生的高低終端扭矩、時間與扭矩的關(guān)系(例如，渦輪滯后(turbo-lag))等等。圖I和圖2顯示了發(fā)動機以及對應(yīng)的排氣歧管和冷卻系統(tǒng)的示意圖。圖3顯示了包括集成的排氣歧管的氣缸蓋的立體圖，該圖是大致按比例繪制的。圖4顯示了圖3中所示的氣缸蓋的橫截面。圖5顯示了圖3中所示的氣缸蓋的歧管端口芯(manifold portcore)。圖6顯示了圖3中所示的氣缸蓋的側(cè)視圖。圖7_10顯示了圖3中所示的氣缸蓋的各種橫截面。圖11-14顯示了對使用圖3-10中所示的排氣歧管的發(fā)動機的對于其它歧管設(shè)計的定量改進進行描述的各種圖。參考圖1，內(nèi)燃發(fā)動機10受到電子發(fā)動機控制器12的控制，該內(nèi)燃發(fā)動機10包括多個氣缸，在圖I中顯示其中一個氣缸。發(fā)動機10包括燃燒室30和氣缸壁32，活塞36位于該氣缸壁中并且連接至曲軸40。燃燒室30顯示為通過相應(yīng)的進氣門52和排氣門54與進氣歧管44和排氣歧管48聯(lián)通。每個進氣門和排氣門可以通過進氣凸輪51和排氣凸輪53進行操作?？蛇x擇地，進氣門和排氣門的一個或更多個可以通過機電控制的氣門線圈和電樞組件進行操作。進氣凸輪51的位置可以通過進氣凸輪傳感器55確定。排氣凸輪53的位置可以通過排氣凸輪傳感器57確定。進氣歧管44也顯示為處于進氣門52和空氣進氣壓縮管(zip tube)42的中間。燃料通過包括燃料箱、燃料泵和燃料軌(未顯示)的燃料系統(tǒng)(未顯示)輸送至燃料噴射器66。圖I的發(fā)動機10被配置為使得燃料直接噴射進入發(fā)動機氣缸，本領(lǐng)域技術(shù)人員稱之為直噴。燃料噴射器66被供給有來自于驅(qū)動器68的操作電流,該驅(qū)動器68響應(yīng)于控制器12。此外，進氣歧管44顯示為與具有節(jié)氣門閥板64的可選電子節(jié)氣門62連通。在一個示例中，可以使用低壓直噴系統(tǒng)，其中燃料壓力能夠升高至大約20-30巴?；蛘撸梢允褂酶邏?、雙級燃料系統(tǒng)，以產(chǎn)生更高的燃料壓力。另外在可選擇的實施例中，可以使用端口噴射系統(tǒng)。無分電器點火系統(tǒng)88響應(yīng)于控制器12通過火花塞92為燃燒室30提供點火火花。通用排放氣體氧(UEGO)傳感器126顯示為在催化轉(zhuǎn)化器70的上游聯(lián)接至排氣歧管48?；蛘?，雙態(tài)排放氣體氧傳感器可以代替UEGO傳感器126。在一個示例中，轉(zhuǎn)換器70能夠包括多個催化劑塊。在另一個示例中，能夠使用多個廢氣排出控制設(shè)備，每個設(shè)備具有多個催化劑塊。在一個示例中，轉(zhuǎn)換器70可以是三元催化劑。發(fā)動機10進一步包括渦輪增壓器，該渦輪增壓器具有通過驅(qū)動軸154聯(lián)接至渦輪機152的壓縮機150。通過這種方式,發(fā)動機10可以是增壓式發(fā)動機(forced inductionengine)。壓縮機設(shè)置在進氣歧管44中，渦輪機聯(lián)接至排氣歧管48。壓縮機被配置成為發(fā)動機10提供增壓(boost)，從而在所選操作狀況中增大發(fā)動機的動力輸出。廢氣旁通閥156可以設(shè)置在渦輪機旁路通道158中。廢氣旁通閥可以被配置為改變從渦輪機旁路流出的排放氣體的量。廢氣旁通閥可以通過控制器12進行調(diào)節(jié)。通過這種方式，可以選擇性地改變提供至發(fā)動機的增壓的量。然而，在其它實施例中，提供至發(fā)動機的增壓可以通過可選擇的技術(shù)進行調(diào)節(jié)，例如調(diào)節(jié)壓縮機旁路閥或調(diào)節(jié)幾何尺寸可變的渦輪機的縱橫比。在圖I中顯示的控制器12是常規(guī)微型計算機，包括微處理器單元102、輸入/輸出端口 104、只讀存儲器106、隨機存取存儲器108、不失效存儲器(ke印alive memory) 110以及常規(guī)數(shù)據(jù)總線?？刂破?2顯示為接收來自于聯(lián)接至發(fā)動機10的傳感器的各種信號，除了上文討論的那些信號，還包括來自于聯(lián)接至冷卻套管114的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻液溫度(ECT);聯(lián)接至加速踏板130用于感測腳132施加的力的位置傳感器134 ;來自于聯(lián)接至進氣歧管44的壓力傳感器122的發(fā)動機歧管壓力(MAP)的測量值；來自于感測曲軸40位置的霍爾效應(yīng)傳感器118的發(fā)動機位置傳感器；來自于傳感器120的進入發(fā)動機的空氣質(zhì)量的測量值；以及來自于傳感器58的節(jié)氣門位置的測量值。也可以對大氣壓力進行感測(傳感器未顯示)，從而通過控制器12進行處理。在本說明書的優(yōu)選方面，霍爾效應(yīng)傳感器118對于曲軸的每次回轉(zhuǎn)產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量的等距脈沖，據(jù)此能夠確定發(fā)動機速度(RPM)。在操作過程中，發(fā)動機10內(nèi)部的每個氣缸經(jīng)歷四沖程循環(huán)該循環(huán)包括進氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。一般而言，在進氣沖程期間，排氣門54關(guān)閉并且進氣門52打開?？諝馔ㄟ^進氣歧管44被引入燃燒室30，活塞36移動至氣缸的底部以增大燃燒室30內(nèi)部的體積?；钊?6接近氣缸底部并且處于其沖程末尾的位置(例如，當(dāng)燃燒室30處于其最大體積時)通常被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為下死點(BDC)。在壓縮沖程期間，進氣門52和排氣門54關(guān)閉?；钊?6朝向氣缸蓋移動，以對燃燒室30內(nèi)部的空氣進行壓縮?；钊?6處于其沖程末尾并且接近氣缸蓋的點(例如，當(dāng)燃燒室30處于其最小體積時)通常被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為上死點(TDC)。在下文稱為噴射的過程中，燃料被引入燃燒室。在下文稱為點火的過程中，噴射的燃料通過已知的點火裝置例如火花塞92進行點火，導(dǎo)致燃燒。然而，在其它示例中，可以利用壓縮點火。在膨脹沖程期間，膨脹的氣體將活塞36推回至BDC。曲軸40將活塞運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩。最終，在排氣沖程期間，排氣門54打開以將燃燒過的空氣-燃料混合物釋放至排氣歧管48，并 且活塞返回至TDC。注意到，上文只是作為示例進行說明，進氣門和排氣門打開和/或關(guān)閉的時機也可以改變，從而例如提供正或負氣門重疊、延遲的進氣門關(guān)閉或者各種其它示例。圖2顯示了包括冷卻系統(tǒng)200和集成的排氣歧管202的發(fā)動機的示意圖。將會認(rèn)識到，排氣歧管202可以類似于圖I中所示的排氣歧管48。冷卻系統(tǒng)200可以被配置為從氣缸蓋消除熱量，從而降低燃燒溫度并且減小氣缸蓋和集成的排氣歧管上的熱應(yīng)力。將會認(rèn)識到，冷卻系統(tǒng)可以包括在發(fā)動機10中，如圖I中所示。控制器12可以被配置為通過冷卻液回路250對從發(fā)動機消除的熱量的量進行調(diào)整。通過這種方式，發(fā)動機的溫度可以被調(diào)整為，使得燃燒效率能夠增大并且減小發(fā)動機上的熱應(yīng)力。冷卻系統(tǒng)200包括冷卻液回路250，該冷卻液回路250行進經(jīng)過氣缸體252。水或另一種合適的冷卻液可以用作冷卻液回路中的工作流體。氣缸體可以包括一個或更多個燃燒室的一部分。將會認(rèn)識到，冷卻液回路可以鄰近燃燒室的該部分而行進。通過這種方式，發(fā)動機操作期間產(chǎn)生的過多的熱量可以傳遞至冷卻液回路。氣缸蓋253可以聯(lián)接至氣缸體以形成氣缸組件。在組裝時，氣缸組件可以包括多個燃燒室。氣缸蓋可以包括上冷卻套254和下冷卻套256。然而，在其它實施例中，可以提供單個冷卻套。如圖所示，上冷卻套包括入口 258，下冷卻套包括多個入口 260。然而在其它實施例中，下冷卻套可以包括單個入口，上冷卻套可以包括多個入口。入口 258和入口 260聯(lián)接至氣缸體中的公共冷卻液回路通道261。通過這種方式，上冷卻套和下冷卻套通過它們各自的入口從包括在發(fā)動機的發(fā)動機缸體中的公共冷卻液源接收冷卻液。然而，將會認(rèn)識至IJ，在一些實施例中，上冷卻套和下冷卻套可以從發(fā)動機缸體中的不同冷卻液通道接收冷卻液。第一組交叉冷卻液通道262可以將上冷卻套流體地聯(lián)接至下冷卻套。同樣地，第二組交叉冷卻液通道264可以額外地將上冷卻套流體底聯(lián)接至下冷卻套。包括在第一組交叉冷卻液通道中的每個交叉冷卻液通道都可以包括限制部266。限制部的各種特性(例如，尺寸、形狀等等)可以在氣缸蓋253的構(gòu)造過程中進行調(diào)整。因此，包括在第一組交叉冷卻液通道中的限制部可以與包括在第二組交叉冷卻液通道中的限制部和/或限制部269在尺寸、形狀等等方面有所不同。通過這種方式，氣缸蓋可以針對多種發(fā)動機進行調(diào)整，從而增強氣缸蓋的可應(yīng)用性。盡管在第一組和第二組交叉冷卻液通道中都描述了兩個交叉冷卻液通道，但是在其它實施例中，包括在第一組和第二組交叉冷卻液通道中的交叉冷卻液通道的數(shù)量可以改變。交叉冷卻液通道使得冷卻液能夠在上冷卻套和下冷卻套兩者的入口和出口之間的各個點處在冷卻套之間行進。通過這種方式，冷卻液可以以復(fù)雜的流動型態(tài)行進，其中在套的中部以及在套內(nèi)部的各個其它位置，冷卻液在上下套之間移動?；旌系牧鲃有螒B(tài)在發(fā)動機操作期間降低了氣缸蓋內(nèi)部的溫度可變性，并且增大了可以從氣缸蓋消除的熱能的量。上冷卻套包括出口 268。出口 268可以包括限制部269。此外，下冷卻套包括出口270。將會認(rèn)識到，在其它實施例中，出口 270也可以包括限制部。來自于上冷卻套和下冷卻套的出口可以組合并且可以流體聯(lián)通。然后，冷卻液回路可以行進經(jīng)過散熱器272。散熱器使得熱量能夠從冷卻液回路傳遞至周圍空氣。通過這種方式，可以從冷卻液回路消除熱量。在冷卻液回路中還可以包括泵274。恒溫器276可以位于上冷卻套的出口 268處。恒溫器278也可以位于氣缸體的入口處。在其它實施例中，附加的恒溫器可以位于冷卻液 回路內(nèi)部的其它位置處，例如處于散熱器的入口或出口、下冷卻套的入口或出口、上冷卻套的入口等等。恒溫器可以用于基于溫度而對流動經(jīng)過冷卻液回路的流體的量進行調(diào)整。在一些示例中，恒溫器可以通過控制器12進行控制。然而，在其它示例中，恒溫器可以進行被動操作。將會認(rèn)識到，控制器12可以對由泵274提供的壓頭的量進行調(diào)整，以調(diào)節(jié)經(jīng)過回路的冷卻液的流量，并且因此調(diào)節(jié)從發(fā)動機消除的熱量的量。此外，在一些示例中，控制器12可以被配置為對通過恒溫器276經(jīng)過上冷卻套的冷卻液流量進行動態(tài)調(diào)節(jié)。具體而言，當(dāng)發(fā)動機溫度低于閾值時，經(jīng)過上冷卻套的冷卻液的流量可以減小。通過這種方式，可以縮短在冷起動過程中發(fā)動機預(yù)熱的持續(xù)時間，從而提供燃燒效率并且減少排氣。圖3顯示了示例性氣缸蓋253的立體圖。氣缸蓋可以配置為附接至限定了多個氣缸的氣缸體(未顯不)，氣缸具有在其中往復(fù)移動的活塞。氣缸可以是直列配置，其中氣缸相對于氣缸的中心軸線在一條直線上對齊。所描述的氣缸蓋附接至氣缸體以形成四個氣缸。然而，在其它實施例中可以利用可選擇的氣缸數(shù)，例如三個氣缸。將會認(rèn)識到，在發(fā)動機中位于直列配置中的氣缸的集合可以稱之為氣缸組。氣缸蓋可以用合適的材料(例如鋁)鑄造而成。組裝的氣缸蓋的其它部件已經(jīng)被省略。省略的部件包括凸輪軸、凸輪軸罩、進氣門和排氣門、火花塞等等。如圖所示，氣缸蓋253包括四個周界壁。壁包括第一和第二側(cè)壁，分別標(biāo)記為302和304。四個周界壁可以進一步包括前端壁306和后端壁308。第一側(cè)壁可以包括渦輪機安裝螺栓凸臺310或者容納通往渦輪增壓器的入口的其它合適的附接裝置。通過這種方式，渦輪增壓器可以直接地安裝至氣缸蓋，從而減小發(fā)動機內(nèi)部的損失。然而，將會認(rèn)識到，渦輪增壓器可以間接地聯(lián)接至氣缸蓋。渦輪增壓器可以包括由排氣驅(qū)動的渦輪機，該渦輪機通過驅(qū)動軸聯(lián)接至壓縮機，如上文所述。底壁312可以被配置為聯(lián)接至氣缸蓋(未顯示)，從而形成發(fā)動機燃燒室，如上文所述。氣缸蓋253可以進一步包括排氣歧管,該排氣歧管包括排氣收集器316。收集器位于氣門導(dǎo)管入口點的下游，如圖4中所示，并且位于排氣出口 318的上游。因此，出口在豎直方向上以及在水平方向上對齊。然而，其它對齊方式也是可能的。氣缸蓋可以進一步包括凸臺(未顯示)，用于將氧傳感器定位在收集器中。凸臺可以提供通向收集器的通道，用于感測來自氣缸蓋的所有氣缸的排放氣體。在一個示例中，凸臺可以定位在上冷卻套的脫氣端口 319的下方。然而，在其它示例中，凸臺可以定位于另一個合適的位置。排氣歧管進一步包括聯(lián)接至收集器的多個排氣流道。針對圖4-10對排氣流道進行了更加具體的說明和討論。此外，排氣流道可以通過氣門導(dǎo)管聯(lián)接至一個或更多個排氣門。每個排氣流道都聯(lián)接至每個氣缸的排氣門。通過這種方式，排氣歧管和排氣流道可以集成進入氣缸蓋。集成的排氣流道具有若干好處，例如減小了發(fā)動機內(nèi)部的部件的數(shù)量從而降低了整個發(fā)動機開發(fā)周期中的成本。此外，當(dāng)利用集成的排氣歧管時，也可以降低庫存成本和組裝成本。剖切面320限定了圖4中顯示的橫截面。剖切面324限定了圖7中顯示的橫截面，并且剖切面326限定了圖8中顯示的橫截面。剖切面328限定了圖9中顯示的橫截面，并且剖切面330限定了圖10中顯示的橫截面。圖4顯示了包括在圖3所示的氣缸蓋253中的排氣歧管202的橫截面視圖。包括在排氣歧管中的收集器316聯(lián)接至位于其它兩個氣缸之間的氣缸的第一內(nèi)排氣流道410。第一內(nèi)排氣流道410包括在匯合區(qū)域416處交匯的第一入口管道412和第二入口管道414。第一和第二入口管道包括第一和第二氣門導(dǎo)管入口點(710和712)，如圖7中所示。將會認(rèn)識到，氣門導(dǎo)管入口點可以被配置為每個入口點接收排氣門的一部分。收集器316也聯(lián)接至第二內(nèi)排氣流道418。第二內(nèi)排氣流道418包括在匯合區(qū)域424處交匯的第一入口管道420和第二入口管道422。第一和第二入口管道包括第一和第二氣門導(dǎo)管入口點(714和716)，如圖7中所示。排氣流道在發(fā)動機操作期間接收來自于氣缸的排放氣體。氣門導(dǎo)管入口點使得排氣門能夠定位在氣缸蓋中，從而使得排氣門能夠限制從氣缸到流道的氣體流動。因此，每個內(nèi)排氣流道都包括聯(lián)接至兩個排氣門的兩個入口管道。然而，在其它示例中，第一和第二內(nèi)排氣流道的每一個都可以包括單個氣門導(dǎo)管入口點。因此，在這樣的示例中，第一內(nèi)排氣流道和第二內(nèi)排氣流道的每一個都包括單個入口管道。將會認(rèn)識到，兩個內(nèi)排氣流道都可以聯(lián)接至位于兩個其它氣缸之間的氣缸。第一和第二內(nèi)流道可以在匯合區(qū)域426處會聚，以用于混合來自于內(nèi)缸的排放氣體。如圖所示，第一和第二內(nèi)排氣流道可以沿基本上平直的路徑指向排氣出口 318。排氣歧管進一步包括第一外排氣流道428和聯(lián)接至收集器316的第二外排氣流道430。第一和第二外排氣流道聯(lián)接至位于氣缸組的每個端部處的氣缸。換言之，第一和第二夕卜排氣流道聯(lián)接至直列配置的氣缸組中的最外側(cè)的氣缸。第一外排氣流道包括在匯合區(qū)域436處交匯的第一入口管道432和第二入口管道434。第一和第二入口管道(432和434)包括第一氣門導(dǎo)管入口端口和第二氣門導(dǎo)管入口端口(718和720)，如圖7中所示。類似地，第二外排氣流道包括在匯合區(qū)域442處交匯的第一入口管道438和第二入口管道440。第一和第二入口管道(438和440)包括第一氣門導(dǎo)管入口點和第二氣門導(dǎo)管入口點(722和724)，如圖7中所示。第二外排氣流道430和第二內(nèi)排氣流道418可以在匯合區(qū)域444處會聚，以用于混合來自于內(nèi)缸和外缸的排放氣體。類似地，第一外排氣流道428和第一內(nèi)排氣流道410可以在匯合區(qū)域446處會聚，以用于混合來自于內(nèi)缸和外缸的排放氣體。第一外排氣流道具有引入角度448。引入角度448可以限定為與第一外排氣流道 428的外壁450的平直部分平行的線和跨越排氣出口 318的平面的相交。第一外排氣流道的外壁可以是與側(cè)壁302鄰近的豎直對齊的壁，如圖3所示。由于排氣歧管的對稱性，將會認(rèn)識到，第二外排氣流道具有相等的引入角度。[0078]出乎意料的是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)外排氣流道具有15到17度之間的引入角度時，發(fā)動機操作期間排放氣體中的流動分離可能會減小，從而減小了排氣歧管中的損失。具體而言，可以利用15. 5度的引入角度以減小排氣歧管中的流動分離。該范圍內(nèi)的引入角度還可以減小排放氣體在排氣歧管壁上的撞擊。此外，該范圍內(nèi)的引入角度還可以減小排氣門之間的交叉干擾的量。例如，在排氣門操作期間在外排氣流道中產(chǎn)生的反作用波可能會傳播到排氣歧管的下游，與其它排氣流道中的情況相反。因此，利用了具有15到17度之間的引入角度的排氣門。通過這種方式，通過減小排氣門之間的交叉干擾，可以對發(fā)動機操作進行改進。圖5顯示了圖4中所示的排氣歧管的排氣歧管端口芯。盡管顯示了芯座，但將會認(rèn)識到，排放氣體可以行進經(jīng)過由排氣歧管端口芯限定的通道。因此，對應(yīng)的部件被相應(yīng)地標(biāo)上標(biāo)記O線518表示第一外流道428的排氣歧管端口芯區(qū)域的起點位置的剖切面，第一外流道428的橫截面積是從這個位置進行測量的。線520表示第一外流道428的彎曲部分上的示例位置的剖切面，第一外流道428的彎曲部分的橫截面積能夠在這個位置進行測量。線526和線528表示第一外流道428的平直部分上的示例位置的剖切面，第一外流道428的平直部分的橫截面積能夠在這個位置進行測量。在線518處，第一外流道428具有第一橫截面積。在線520處，第一外流道428具有第二橫截面積。在線526和線528處，第一外流道428具有第三橫截面積。第一外流道428從第一橫截面積膨脹至第二橫截面積，并且從第二橫截面積收縮至第三橫截面積。類似地，第二外排氣流道430的線522表示排氣歧管端口芯區(qū)域的起點位置的剖切面，該流道的橫截面是從這個位置進行測量的。線524表示第二外流道430的彎曲部分上的示例位置的剖切面，第二外流道430的彎曲部分的橫截面積能夠在這個位置進行測量。線510表示第一內(nèi)流道410的排氣歧管端口芯區(qū)域的起點的示例位置的剖切面，內(nèi)流道410的橫截面積是從這個位置進行測量的。線512表示第一內(nèi)流道410的示例位置的剖切面，內(nèi)流道410的橫截面積是在這個位置進行測量的。在線510處，第一內(nèi)流道410具有第一橫截面積。在線512處,第一內(nèi)流道410具有第二橫截面積。第一橫截面積大于第二橫截面積。類似地，線514表示第二內(nèi)流道418的排氣歧管端口芯區(qū)域的起點的示例位置的剖切面，內(nèi)流道418的橫截面積是從這個位置進行測量的。線516表示第二內(nèi)流道418的示例位置的剖切面，內(nèi)流道418的橫截面積是在這個位置進行測量的。線530表示第二內(nèi)流道418的另一個示例位置的剖切面，第二內(nèi)流道418的橫截面積是在這個位置進行測量的。圖6顯示了排氣出口 318的側(cè)視圖。該出口的橫截面積可以是945mm2。該出口的半徑601大體上可以是8mm。該出口的寬度602大體上可以是43mm。收集器的出口的高度604大體上可以是24mm。因此，出口的寬度大于出口的高度。在一些實施例中，排氣出口的寬度和高度之間的比例大體上可以是I. 5至2。將會認(rèn)識到，當(dāng)出口的寬度與高度的比例處于前述范圍之內(nèi)時，可以減小排氣歧管內(nèi)部的排放氣體的撞擊。通過這種方式，可以減小排氣歧管內(nèi)部的損失，從而增大了提供至渦輪機的能量的量。圖7顯示了用于第一內(nèi)排氣流道410的第一氣門導(dǎo)管入口點710和第二氣門導(dǎo)管入口點712以及對應(yīng)的入口管道(412和414)的橫截面視圖。此外，圖7顯示了用于第二內(nèi)排氣流道418的第一氣門導(dǎo)管入口點714和第二氣門導(dǎo)管入口點716以及對應(yīng)的入口管道(420和422)。圖7還顯示了用于第一外排氣流道428的第一氣門導(dǎo)管入口點718和第二氣門導(dǎo)管入口點720以及對應(yīng)的入口管道(432和434)。圖7還顯示了用于第二外排氣流道430的第一氣門導(dǎo)管入口點722和第二氣門導(dǎo)管入口點724以及對應(yīng)的入口管道(438和440)。在兩個氣門導(dǎo)管入口點(710和712)的每一個之間的第一內(nèi)排氣流道的橫截面積大體上可以是716mm2。作為參考，在圖5中顯示了第一內(nèi)排氣流道410的截面的前導(dǎo)邊界(線510)和拖尾邊界(線512)。將會認(rèn)識到，橫截面積是通過跨越排氣流道并且垂直于與排氣流道的中心軸線相切的線750的平面進行測量的。同樣地，在兩個氣門導(dǎo)管入口點(714和716)的每一個之間的第二內(nèi)排氣流道418的橫截面積大體上可以是716mm2。作為參考，在圖5中顯示了第二內(nèi)排氣流道418的截面的前導(dǎo)邊界(線514)和拖尾邊界(線516)。在兩個氣門導(dǎo)管入口點(718和720)之間的第一外排氣流道的橫截面積大體上可以是716mm2。作為參考，前導(dǎo)邊界(線518)具有的橫截面積大體上可以是716mm2，如圖6中所示。同樣地，在兩個氣門導(dǎo)管入口點(722和724)的每一個之間的第二外排氣流道430 的橫截面積大體上可以是716mm2。作為參考，前導(dǎo)邊界(線522)具有的橫截面積大體上可以是716mm2，如圖6中所示。圖8顯示了在如圖4中所示的沿著從氣缸的排氣流動的方向在氣門導(dǎo)管入口點(718和720)的下游并且在匯合區(qū)域446的上游的在排氣流道的彎曲部分中的第一外排氣流道428的橫截面視圖。如上文所述，第一外排氣流道的橫截面積開始于第一面積，并且在排氣流道彎曲時膨脹，并且在排氣流道到達匯合點時收縮，在該匯合點處，來自于一個氣缸的排放氣體與另一個氣缸的排放氣體進行混合。第一外排氣流道428在排氣流動方向上的氣門導(dǎo)管入口點(718和720)的下游位置處開始于大體上為716mm2的第一面積。在圖8中所示的排氣流道的彎曲部分中的第一外排氣流道的橫截面積可以是716_2。作為參考，在圖5中顯示了第一外排氣流道的彎曲部分的前導(dǎo)邊界(線520)和拖尾邊界(線526)。如上文所述，橫截面積可以通過跨越排氣流道并且垂直于與排氣流道的中心軸線相切的線的平面進行測量。由于排氣歧管內(nèi)部的對稱性，第二外排氣流道在幾何形狀和尺寸方面與第一外排氣流道相似。圖9顯示了在排氣流動的方向上在氣門導(dǎo)管入口點(718和720)的下游并且在匯合區(qū)域446的上游的在排氣流道的平直部分中的第一外排氣流道428的橫截面視圖。作為參考，在圖5中顯示了第一外排氣流道的平直部分的前導(dǎo)邊界(線526)和拖尾邊界(線528)。第一外排氣流道的平直部分的橫截面積可以小于第一外排氣流道的彎曲部分的橫截面積。因此，沿著第一外排氣流道的長度的橫截面積在流道的平直部分中收縮。具體地，所顯示的排氣流道的平直部分的橫截面積可以是651_2。由于排氣歧管內(nèi)部的對稱性，第二外排氣流道在幾何形狀和尺寸方面與第一外排氣流道相似。因此，第二外排氣流道也可以經(jīng)歷膨脹和下游收縮。出乎意料的是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，第一和第二外排氣流道中的膨脹和隨后的收縮可以減小外排氣流道內(nèi)部的排放氣體的流動分離，從而減小排氣歧管內(nèi)部的損失。當(dāng)排氣歧管內(nèi)部的損失減小時，輸送至位于排氣歧管下游的渦輪增壓器的渦輪機的能量增大，從而提高發(fā)動機的效率和潛在的動力輸出。圖10顯示了在排氣流動的方向上在氣門導(dǎo)管入口點(714和716)的下游并且在匯合區(qū)域444的上游的在排氣流道的一部分中的第二內(nèi)排氣流道418的橫截面視圖。該部分的橫截面積可以小于在排氣流動的方向上在氣門導(dǎo)管入口點的下游的排氣流道的橫截面積。具體地，橫截面積可以是660mm2。作為參考，在圖5中顯示了上文描述的第二內(nèi)排氣流道的該部分的前導(dǎo)邊界(線516)和拖尾邊界(線530)。通過這種方式，第二內(nèi)排氣流道的橫截面積沿著流道的長度收縮。由于排氣歧管的對稱性，將會認(rèn)識到，第一內(nèi)排氣流道在幾何形狀和尺寸方面與第二內(nèi)排氣流道相似。在第一和第二內(nèi)排氣流道中的收縮將排放氣體集中于排氣出口 318的中心，從而減小了排放氣體在出口 318的壁上的撞擊。因此，可以減小排氣歧管損失。因此，在與不具有收縮的其它排氣歧管進行比較時，可以增大通過排放氣體輸送至渦輪機的能量。通過這種方式，可以提高渦輪增壓器的效率，因此可以提高發(fā)動機的效率。從而，圖3-11的氣缸蓋提供了這樣一種氣缸蓋，其包括用于位于兩個其它氣缸之間的一氣缸的第一排氣流道，在第一氣門導(dǎo)管入口點和第一匯合區(qū)域之間的位置處，該第一排氣流道具有的橫截面積小于第一面積，該第一匯合區(qū)域用于將來自不同氣缸的排放氣體混合。氣缸蓋還包括用于位于氣缸組端部處的一氣缸的第二排氣流道，在第二氣門導(dǎo)管入口點和第二匯合區(qū)域之間的位置處該第二排氣流道具有的橫截面積大于第一面積，該第二匯合區(qū)域用于將來自不同氣缸的排放氣體混合。氣缸蓋還包括第一排氣流道的橫截面積在第一氣門導(dǎo)管入口點和第一匯合區(qū)域之間收縮的情況，以及從第一氣門導(dǎo)管入口點到第一匯合區(qū)域沿著第一排氣流道的長度，第一排氣流道的橫截面積小于第一面積的情況。氣缸蓋還包括第二排氣流道的橫截面積所具有的橫截面積在第二排氣流道的彎曲部分中膨脹并且在第二排氣流道的平直部分中收縮的情況，以及從第二氣門導(dǎo)管入口點到第二匯合區(qū)域沿著第二排氣流道的長度，第二排氣流道的橫截面積大于第一面積的情況。氣缸蓋還包括第二排氣流道的彎曲部分和第二排氣流道的平直部分處于第二氣門導(dǎo)管入口點和第二匯合區(qū)域之間的情況。氣缸蓋還包括容納通往渦輪增壓器的入口的排氣出口。氣缸蓋還包括到達第一排氣流道的第二排氣流道的引入角度處于14度和17度之間。氣缸蓋還包括引入角度限定了與第二排氣流道的平直部分的外邊緣平行的線和跨越排氣出口的平面之間的相交的情況。此外，圖3-10的氣缸蓋提供了一種包括第一和第二內(nèi)排氣流道的氣缸蓋，第一內(nèi)排氣流道的橫截面積小于第一面積，所述第一內(nèi)排氣流道的所述橫截面積位于第一氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第一匯合區(qū)域的上游的位置處，第二內(nèi)排氣流道的橫截面積位于第二氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第二匯合區(qū)域的上游的位置處。氣缸蓋還包括第一和第二外排氣流道，第一外排氣流道的橫截面積大于所述第一面積，所述第一外排氣流道的所述橫截面積位于第三氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第一匯合區(qū)域的上游的位置處，第二外排氣流道的橫截面積位于第四氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第二匯合區(qū)域的上游的位置處。氣缸蓋還包括第一內(nèi)排氣流道具有在第一氣門導(dǎo)管入口點和第一匯合區(qū)域之間收縮的橫截面積的情況。氣缸蓋還包括第一外排氣流道所具有的橫截面積在第一外排氣流、道的彎曲部分中膨脹，并且在第一外排氣流道的平直部分中收縮的情況。氣缸蓋還包括第一外排氣流道的彎曲部分和第一外排氣流道的平直部分處于第三氣門導(dǎo)管入口點和第一匯合區(qū)域之間的情況。氣缸蓋還包括容納通往渦輪增壓器的入口的排氣出口。氣缸蓋還包括到達第一內(nèi)排氣流道的第一外排氣流道的引入角度處于14度和17度之間的情況。氣缸蓋還包括引入角度限定了與第一外排氣流道的平直部分的外邊緣相切的線和跨越收集器的出口的平面之間的相交的情況此外，圖3-10的氣缸蓋提供了一種包括第一和第二內(nèi)排氣流道的氣缸蓋，第一內(nèi)排氣流道的橫截面積小于第一面積，所述第一內(nèi)排氣流道的所述橫截面積位于第一氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第一匯合區(qū)域的上游的位置處，第二內(nèi)排氣流道的橫截面積位于第二氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第二匯合區(qū)域的上游的位置處。氣缸蓋還包括第一和第二外排氣流道，第一外排氣流道的橫截面積大于所述第一面積，所述第一外排氣流道的所述橫截面積位于第三氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第一匯合區(qū)域的上游的位置處，第二外排氣流道的橫截面積位于第四氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第二匯合區(qū)域的上游的位置處。氣缸蓋還包括用于第一和第二內(nèi)排氣流道以及用于第一和第二外排氣流道的排氣出口，所述排氣出口具有的高度小于所述排氣出口的寬度。氣缸蓋還包括排氣出口具有的高度與寬度的比大體上為I. 5至2的情況。氣缸蓋還包括第一和第二內(nèi)排氣流道沿著基本上平直的路徑通向排氣出口的情況。氣缸蓋還包括排氣出口具有至少8_的至少一個半徑的情況。氣缸蓋還包括用于位于收集器中的氧傳感器的凸臺，該收集器位于第一氣門導(dǎo)管入口點的下游和排氣出口的上游。氣缸蓋還包括排氣出口直接或間接聯(lián)接至渦輪增壓器的入口的情況。氣缸蓋還包括用于位于收集器中的氧傳感器的凸臺，該收集器位于第一氣門導(dǎo)管入口點的下游和排氣出口的上游。氣缸蓋還包括排氣出口聯(lián)接至渦輪增壓器的入口的情況。圖11顯示了描述發(fā)動機的動力輸出與在氣門導(dǎo)管入口點的下游和匯合區(qū)域的上游的第一和第二內(nèi)排氣流道的一部分的橫截面積之間的關(guān)系的圖。該圖是通過使用集成的1D/3D計算流體動力學(xué)程序而生成的，該程序?qū)哂信c圖4-10中所示的排氣歧管相似的幾何特性的排氣歧管的流動特性進行建模。如圖所示，在氣門導(dǎo)管入口點的下游和匯合區(qū)域的上游的內(nèi)排氣流道的一部分的橫截面積發(fā)生變化，以確定最優(yōu)橫截面積。將會認(rèn)識到，在對排氣歧管進行建模時考慮了排氣歧管的壁溫度，以研究熱傳遞系數(shù)以及發(fā)動機性能上的熱通量效果。此外，收集器的出口的面積保持恒定。如圖所示，當(dāng)每個內(nèi)排氣流道的橫截面積都是29_2時動力輸出得以最大化。將會認(rèn)識到，在模型中利用的排氣歧管中的兩個氣門導(dǎo)管入口點的組合橫截面積是大約30. 2_2。因此，行進經(jīng)過內(nèi)流道的排放氣體經(jīng)歷收縮，這種收縮將排放氣體集中在收集器的中間，并且減小內(nèi)排氣流道內(nèi)部的流動分離，從而減小排氣歧管中的損失。圖12顯示了對于若干排氣歧管設(shè)計使用計算流體動力學(xué)計算機建模程序的排氣歧管的扭矩曲線。線1202表示使用集成的排氣歧管的2升直列4缸發(fā)動機的扭矩曲線，其中在氣門導(dǎo)管入口點下游并且在匯合區(qū)域的上游的第一和第二內(nèi)排氣流道的一部分的橫截面積是660mm2。線1204表不使用集成的排氣歧管的2升直列4缸發(fā)動機的扭矩曲線,其中在氣門導(dǎo)管入口點下游并且在匯合區(qū)域的上游的第一和第二內(nèi)排氣流道的一部分的橫截面積是706mm2。線1206表不使用集成的排氣歧管的2升直列4缸發(fā)動機的扭矩曲線,其中內(nèi)排氣流道的橫截面積是750mm2。線1208表示使用集成的排氣歧管的2升直列4缸發(fā)動機的扭矩曲線，其中在氣門導(dǎo)管入口點下游并且在匯合區(qū)域的上游的第一和第二內(nèi)排氣流道的一部分的橫截面積是750mm2。線1210表示使用排氣歧管的2升直列4缸發(fā)動機的扭矩曲線，其中在氣門導(dǎo)管入口點下游并且在匯合區(qū)域的上游的第一和第二內(nèi)排氣流道的一部分的橫截面積是600mm2。線1212表示使用集成的排氣歧管的2升直列4缸發(fā)動機的扭矩曲線，其中在氣門導(dǎo)管入口點下游并且在匯合區(qū)域的上游的第一和第二內(nèi)排氣流道的一部分的橫截面積是803_2。如圖所示，具有660_2橫截面積的內(nèi)排氣流道的排氣歧管的扭矩曲線下方的面積增大。特別地，660_2排氣歧管的低端扭矩大于其它歧管設(shè)計。
圖13顯示了各種排氣歧管設(shè)計的收集器的出口處的熱傳遞系數(shù)(HTC)的條形圖。具有交叉影線的條形表示收集器的出口處的平均HTC，沒有交叉影線的條形表示收集器的出口處的最大HTC。條形1302和1304表示具有660mm2內(nèi)流道橫截面積的排氣歧管的收集器的出口處的平均和最大HTC。條形1306和1308表示具有706mm2內(nèi)流道橫截面積的排氣歧管的收集器的出口處的平均和最大HTC。條形1310和1312表示具有804mm2內(nèi)流道橫截面積的排氣歧管的收集器的出口處的平均和最大HTC。條形1314和1316表示具有820mm2內(nèi)流道橫截面積的排氣歧管的收集器的出口處的平均和最大HTC。如圖所示，與具有其它幾何尺寸的排氣歧管比較，具有橫截面積為660mm2的內(nèi)流道的排氣歧管的平均和最大HTC都可以更小。通過這種方式，在使用660_2內(nèi)流道橫截面積時，排氣歧管上的熱應(yīng)力可以減小，同時排氣歧管的效率提高。圖14顯示了描述發(fā)動機中排氣歧管下游的渦輪機處的壓力與曲柄位置之間的關(guān)系的圖。線1402表不壓力與具有中間截面橫截面積為660mm2的內(nèi)流道的排氣歧管的曲柄位置的關(guān)系。線1404表不壓力與具有中間截面橫截面積為706mm2的內(nèi)流道的排氣歧管的曲柄位置的關(guān)系。線1406表不壓力與具有中間截面橫截面積為754mm2的內(nèi)流道的排氣歧管的曲柄位置的關(guān)系。線1408表示壓力與具有中間截面橫截面積為804mm2的內(nèi)流道的排氣歧管的曲柄位置的關(guān)系。線1410表示壓力與具有中間截面橫截面積為600_2的內(nèi)流道的排氣歧管的曲柄位置的關(guān)系。如圖所示，與其它排氣歧管配置的壓力峰值比較，在具有29. Omm2橫截面積的發(fā)動機的渦輪機處的壓力峰值更大。通過這種方式，在內(nèi)排氣流道中具有收縮的排氣歧管中的損失減小，從而輸送至聯(lián)接在排氣歧管下游的渦輪機的氣體的壓力增大。將會認(rèn)識到，本文中描述的配置和/或方法本質(zhì)上是示例性的，并且這些特定實施方案或示例并不會被認(rèn)為是限制性的，因為很多變化形式都是可能的。本文公開內(nèi)容的主題包括本文中公開的各種特征、功能、動作和/或性質(zhì)的所有新穎且非顯而易見的組合和低級組合，及其任何和所有等效形式。
權(quán)利要求1.一種具有集成的排氣歧管的發(fā)動機的氣缸蓋，其特征在于，包括 用于位于兩個其它氣缸之間的一氣缸的第一排氣流道，在第一氣門導(dǎo)管入口點和第一匯合區(qū)域之間的位置處所述第一排氣流道具有的橫截面積小于第一面積，所述第一匯合區(qū)域用于將來自不同氣缸的排放氣體混合；以及 用于位于氣缸組的端部處的一氣缸的第二排氣流道，在第二氣門導(dǎo)管入口點和第二匯合區(qū)域之間的位置處所述第二排氣流道具有的橫截面積大于第一面積，所述第二匯合區(qū)域用于將來自不同氣缸的排放氣體混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣缸蓋，其中所述第一排氣流道的橫截面積在所述第一氣門 導(dǎo)管入口點和所述第一匯合區(qū)域之間收縮，并且其中從所述第一氣門導(dǎo)管入口點到所述第一匯合區(qū)域沿著所述第一排氣流道的長度，所述第一排氣流道的橫截面積小于所述第一面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所示的氣缸蓋，其中所述第二排氣流道的橫截面積所具有的橫截面積在所述第二排氣流道的彎曲部分中膨脹并且在所述第二排氣流道的平直部分中收縮，并且其中從所述第二氣門導(dǎo)管入口點到所述第二匯合區(qū)域沿著所述第二排氣流道的長度，所述第二排氣流道的橫截面積大于所述第一面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所示的氣缸蓋，其中所述第二排氣流道的彎曲部分和所述第二排氣流道的平直部分處于所述第二氣門導(dǎo)管入口點和所述第二匯合區(qū)域之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所示的氣缸蓋，其中還包括容納通往渦輪增壓器的入口的排氣出□。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所示的氣缸蓋，其中還包括到達所述第一排氣流道的所述第二排氣流道的引入角度處于14度和17度之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣缸蓋，其中所述引入角度限定了與所述第二排氣流道的平直部分的外邊緣平行的線和跨越排氣出口的平面之間的相交。
8.一種具有集成的排氣歧管的發(fā)動機的氣缸蓋，其特征在于，包括 第一內(nèi)排氣流道和第二內(nèi)排氣流道，所述第一內(nèi)排氣流道的橫截面積小于第一面積，所述第一內(nèi)排氣流道的所述橫截面積位于第一氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第一匯合區(qū)域的上游的位置處，所述第二內(nèi)排氣流道的橫截面積位于第二氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第二匯合區(qū)域的上游的位置處；以及 第一外排氣流道和第二外排氣流道，所述第一外排氣流道的橫截面積大于所述第一面積，所述第一外排氣流道的所述橫截面積位于第三氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第一匯合區(qū)域的上游的位置處，所述第二外排氣流道的橫截面積位于第四氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第二匯合區(qū)域的上游的位置處。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣缸蓋，其中所述第一內(nèi)排氣流道具有在所述第一氣門導(dǎo)管入口點和所述第一匯合區(qū)域之間收縮的橫截面積。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所示的氣缸蓋，其中所述第一外排氣流道所具有的橫截面積在所述第一外排氣流道的彎曲部分中膨脹，并且在所述第一外排氣流道的平直部分中收縮。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所示的氣缸蓋，其中所述第一外排氣流道的彎曲部分和所述第一外排氣流道的平直部分處于所述第三氣門導(dǎo)管入口點和所述第一匯合區(qū)域之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所示的氣缸蓋，其中還包括容納通往渦輪增壓器的入口的排氣出□。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所示的氣缸蓋，其中到達所述第一內(nèi)排氣流道的所述第一外排氣流道的引入角度處于14度和17度之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所示的氣缸蓋，其中所述引入角度限定了與所述第一外排氣流道的平直部分的外邊緣相切的線和跨越收集器的出口的平面之間的相交。
15.一種具有集成的排氣歧管的發(fā)動機的氣缸蓋，其特征在于，包括 第一內(nèi)排氣流道和第二內(nèi)排氣流道，所述第一內(nèi)排氣流道的橫截面積小于第一面積，所述第一內(nèi)排氣流道的所述橫截面積位于第一氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第一匯合區(qū)域的上游的位置處，所述第二內(nèi)排氣流道的橫截面積位于第二氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第二匯合區(qū)域的上游的位置處；以及 第一外排氣流道和第二外排氣流道，所述第一外排氣流道的橫截面積大于所述第一面積，所述第一外排氣流道的所述橫截面積位于第三氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第一匯合區(qū)域的上游的位置處，所述第二外排氣流道的橫截面積位于第四氣門導(dǎo)管入口點的下游以及第二匯合區(qū)域的上游的位置處；以及 用于所述第一內(nèi)排氣流道和第二內(nèi)排氣流道以及用于所述第一外排氣流道和第二外排氣流道的排氣出口，所述排氣出口具有的高度小于所述排氣出口的寬度。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氣缸蓋，其中所述排氣出口具有的高度與寬度的比大體上為I. 5至2。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氣缸蓋，其中所述第一內(nèi)排氣流道和第二內(nèi)排氣流道沿著基本上平直的路徑通向所述排氣出口。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氣缸蓋，其中所述排氣出口具有至少8mm的至少一個半徑。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氣缸蓋，其中還包括用于位于收集器中的氧傳感器的凸臺，所述收集器位于所述第一氣門導(dǎo)管入口點的下游和所述排氣出口的上游。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的氣缸蓋，其中所述排氣出口直接或間接聯(lián)接至渦輪增壓器的入口。
專利摘要本實用新型提供一種具有集成的排氣歧管的發(fā)動機的氣缸蓋。氣缸蓋包括用于位于兩個其它氣缸之間的一氣缸的第一排氣流道，在第一氣門導(dǎo)管入口點和第一匯合區(qū)域之間的位置處該第一排氣流道具有的橫截面積小于第一面積，該第一匯合區(qū)域用于將來自不同氣缸的排放氣體混合。氣缸蓋還包括用于位于氣缸組的端部處的一氣缸的第二排氣流道，在第二氣門導(dǎo)管入口點和第二匯合區(qū)域之間的位置處該第二排氣流道具有的橫截面積大于第一面積，該第二匯合區(qū)域用于將來自于不同氣缸的排放氣體進行混合。在一個示例中，內(nèi)排氣流道和外排氣流道具有不同的橫截面積。這種布置可以有利于維持集成的排氣歧管中的排氣流量。
文檔編號F02F1/42GK202381182SQ20112029579
公開日2012年8月15日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者J·C·里格, T·J·布萊維, 山田修也 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司