用于來自多缸燃式發(fā)動機的排氣的排氣歧管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于接收來自多缸燃式發(fā)動機(1)的排氣的歧管。所述歧管包括公共管(4)、第一支管(3a-c)、以及至少一個第二支管(3b-d)，所述第一支管適于接收來自第一氣缸(2a-c)的排氣并且將其經(jīng)由第一出口孔(3a1-3c1)導入公共管(4)，所述第二支管適于接收來自第二氣缸(2b-d)的排氣并且將所述排氣經(jīng)由第二出口孔(3b1-3d1)導入公共管(4)，所述第二出口孔相對于公共管(4)中排氣流動的預期方向定位在第一出口孔下游。所述歧管配置有伸入公共管(4)的引導元件(7)，從而減小靠近第二出口孔(3b1-3d1)處的排氣流橫截面。引導元件(7)具有貫穿引導元件延伸的至少一個孔(7c)，所述至少一個孔的尺寸設置成使得公共管(4)中排氣的到達引導面(7a)的那部分穿過所述孔(7c)。本發(fā)明還涉及一種配置有這種歧管的燃式發(fā)動機。
【專利說明】用于來自多缸燃式發(fā)動機的排氣的排氣歧管
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權利要求1前序部分的一種用于接收來自多缸燃式發(fā)動機的排氣的歧管。本發(fā)明還涉及一種配置有這種歧管的燃式發(fā)動機。
【背景技術】
[0002]來自多缸燃式發(fā)動機的排氣通常在歧管中被接收。歧管包括接收來自發(fā)動機氣缸的排氣的支管和接收來自各支管的排氣的公共管。當氣缸的排氣閥打開時，排氣開始以高壓流出進入支管，所述高壓與在燃燒沖程剛好結束后在氣缸中的排氣壓力充分相關。在排氣閥打開的余下時間中，支管中的排氣壓力將會降低并且與活塞將排氣從氣缸推入支管中做的功充分相關。氣缸的排氣閥通常在整個排氣沖程中打開，也就是在四沖程發(fā)動機的工作循環(huán)的大部分時候打開。在多缸燃式發(fā)動機中，各個氣缸的排氣閥的打開時間通常重疊。在這種情況下，排氣同時從兩個或者更多個氣缸中導入歧管。
[0003]將排氣同時從兩個或者更多個氣缸中導出到共同的歧管中并不簡單。當氣缸的排氣閥打開時，排氣以高壓從氣缸導出到所連接的支管和公共管。如果排氣在同一時間從另一個氣缸以較低的壓力導出到另一個支管中，那么明顯存在的風險在于，處于較高壓力的排氣可能向下匯入處于較低壓力的支管。因此，后者支管中的壓力將會上升，必須通過增加由氣缸活塞泵送的功來驅使排氣排出。泵送功的量增加導致發(fā)動機燃料消耗增加。對歧管內(nèi)的排氣流的干擾可以稱為交叉泄漏。
[0004]抑制這種干擾的一種已知手段是配置具有收縮件的公共管，所述收縮件處于靠近從支管進入公共管的出口處，從而提高排氣的速度并且降低靠近從支管進入公共管的出口處的排氣靜壓力。降低的排氣靜壓力使得排氣以較低的壓力從支管導出到公共管中成為可能。然而，配置具有收縮件的公共管帶來的缺點在于，增加公共管中排氣流動損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種用于接收來自燃式發(fā)動機的排氣的歧管，從而使得基本上消除稱為交叉泄漏的排氣流干擾類型的風險，而同時公共管中的排氣流動損失能夠保持在低水平。
[0006]所述目的通過在【背景技術】中提及類型的歧管實現(xiàn)，歧管具有在權利要求1的特征部分中指示出的特征。采用引導元件是減小公共管中的靠近第二支管出口孔的排氣流橫截面的簡單方法。因而，公共管中的排氣在靠近從第二支管進入公共管的出口孔處獲得提高的速度和降低的靜壓力。這意味著，即使在當?shù)诙飧椎呐艢忾y已打開時第一氣缸的排氣閥打開的情況下，排氣從公共管被向下引入第二支管的風險也基本上完全消除。因此，在這種情況下，不需要第二氣缸中的活塞做任何額外的泵送功以驅動排氣從氣缸排出到第二支管和公共管中。引導元件包括邊緣部，排氣與引導元件的接觸在邊緣部停止。減壓渦流不可避免地存在于邊緣部下游。因此，引導元件配置有孔，以使得排氣的一部分能夠穿過到達引導元件的下風側。因此，引導元件的下風側的負壓減小，繼而減壓渦流的量度減小，并且從而公共管中的排氣在流過引導元件時的損失減小。引導元件可以配置有一個以上的孔。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的實施例，引導元件伸入公共管中，從而使得排氣流橫截面減小約10-40%。流動橫截面的這種減小可以顯著提高排氣的速度并且將排氣靜壓力降低到基本上消除交叉泄漏風險的程度，并且不會在排氣流通過引導元件時對排氣流造成過多阻力。引導元件有利地定位，從而主要減小在公共管的定位有第二支管出口孔的那一側的排氣流橫截面。引導元件有利地相對于公共管中排氣流動方向定位在進入公共管的出口孔的基本上緊鄰上游處。因而，公共管內(nèi)的排氣將在由引導元件伸入公共管的長度限定的距離處流過第二支管出口孔。又一個結果是，來自第二支管的排氣能夠在引導元件下游區(qū)域導入公共管。這種引導元件也傾向于防止來自第二支管的排氣在公共管中沿不期望的方向移動。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，引導元件包括適于與排氣在公共管中流動的那部分相遇的第一引導面，所述第一引導面具有斜面，從而使得第一引導面使靠近第二出口孔處的排氣流橫截面逐漸減小。流動橫截面的這種逐漸減小意味著流動減小區(qū)域中的排氣流動損失能夠保持在低水平。所述孔的橫截面可以占據(jù)第一引導面的5-15%。借助這種孔，排氣到達引導元件的相對小的那部分將會穿過引導元件到達引導元件下風側，但是在大部分情況下足以減小在引導元件下游出現(xiàn)的排氣渦流。穿過所述孔的排氣流還使得排氣渦流移動遠離引導元件。這種合適的移動將會導致渦流處于渦流至少部分遮蓋第二支管出口孔的位置，因此進一步減小排氣從公共管向下匯入第二支管的風險。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，引導元件包括適于在排氣從第二支管被導入公共管時引導排氣的第二引導面，所述第二引導面具有基本上平行于離開第二支管的排氣的流動方向的斜面。第二支管有利地在靠近進入公共管的第二支管出口孔處具有特定曲率，以使得離開第二支管的排氣沿與公共管中排氣流動的預期方向至少部分相同的方向被引導。當?shù)诙飧椎呐艢忾y打開時，排氣以高速狀態(tài)從第二支管流出到公共管中，并且引導元件的第二引導面引導排氣沿期望的方向進入公共管。因此，第二引導面基本上防止排氣在公共管中沿不正確的方向流動并且進入定位在上游的支管。在這種情況下，第二引導面與孔的延伸線形成特定角度，以使得基本上沒有來自第二氣缸的排氣穿過孔。因而，在引導元件上的孔不會與在公共管中沿不正確方向的任何排氣相遇。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，引導元件具有基本上恒定的壁厚，在這種情況下，第一和第二引導面是基本上平行的。這種引導元件可以有利地具有相對簡單的結構。引導元件的壁厚可以薄于支管和公共管的壁厚。第二支管可以采用伸入公共管的管狀部的形式。在加工歧管的過程中，這種管狀部可以穿過公共管中的孔插入伸入公共管中合適區(qū)段的位置，并且借助焊接或者一些其它緊固方式將支管和公共管連接在一起。替代地，引導元件可以采用借助合適的緊固方式緊固在公共管中的單獨單元的形式。這種單獨引導元件可以配置有獨立成型的第一和第二引導面。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，歧管包括將來自三個氣缸排氣引導到公共管中的至少三個支管。燃式發(fā)動機連接到公共管的氣缸越多，防止兩個氣缸的排氣閥的打開時間相互重疊就變得越困難。在接收來自四個氣缸的排氣的歧管的情況下，基本上不可能防止各個氣缸的排氣閥的打開時間相互重疊。
【專利附圖】

【附圖說明】[0012]本發(fā)明優(yōu)選的實施例通過結合附圖以示例的方式在下面進行描述，其中:
[0013]圖1示出了接收來自四氣缸燃式發(fā)動機的排氣的歧管；
[0014]圖2示出了在公共管和歧管的支管之間的連接部分以及
[0015]圖3是圖2中平面A-A的公共管的截面圖。
【具體實施方式】
[0016]圖1示意性地示出了具有四個氣缸2a_d的燃式發(fā)動機I。來自發(fā)動機氣缸的排氣在歧管中被接收。歧管包括四個支管3a_d，每個支管接收來自四個氣缸中的一個的排氣。歧管包括接收來自各支管的排氣的公共管4。公共管4通入排氣管5中，所述排氣管可以將排氣導入渦輪單元中的渦輪 機。來自發(fā)動機各個氣缸2a-d的排氣流由至少一個排氣閥控制，所述排氣閥設置成能夠在關閉和打開狀態(tài)之間移動。每個氣缸2a_d通常配置有兩個排氣閥以促進來自氣缸的排氣流。
[0017]當排氣閥打開時，處于高壓的初始排氣流從氣缸2a_d經(jīng)由各自的支管3a_d導入公共管4。在排氣閥打開的余下時間中，排氣以較低壓力被驅使進入支管3a_d。當活塞推動排氣離開氣缸進入支管時，這個較低壓力基本上由活塞在氣缸2a_d內(nèi)的移動限定。當歧管接收來自四個氣缸2a_d的排氣時，基本上不可能防止各個氣缸的排氣閥的打開時間相互重疊。因而，在特定情況下，歧管接收來自一個以上氣缸的排氣。
[0018]在兩個氣缸的排氣閥同時打開的情況下，兩個氣缸各自的排氣流可以互相影響，特別是在來自兩個氣缸的排氣流以明顯不同的壓力導入歧管的情況下。這發(fā)生在一個氣缸的排氣閥已經(jīng)打開時另一個氣缸的排氣閥打開的情況下。在這種情況下，處于較高壓力的排氣將向下流入以較低壓力導出排氣的支管中。因此，支管中的壓力將會升高，必需由相應氣缸內(nèi)的活塞增加泵送的功以便驅使排氣排出。這種增加的泵送功將導致更高的發(fā)動機燃料消耗量。為了防止歧管中排氣流的這種可以被稱為交叉泄漏的干擾，引導元件7被配置在每個連接區(qū)域中，支管3b-d在所述每個連接區(qū)域中具有引導排氣排出到公共管4中的出口孔 31^-34。
[0019]圖2更詳細地示出了連接區(qū)域，支管3c在所述連接區(qū)域中引導排氣排出到公共管4中。引導元件7相對于公共管中排氣流動的預期方向定位在進入公共管的出口孔3Cl的基本上緊鄰上游處。引導元件具有平滑的邊緣部7d，所述邊緣部伸入公共管中一段距離以使得公共管中靠近連接區(qū)域的排氣流橫截面減小。公共管的流動橫截面被導致的減小可以為10-40%。引導元件例如可以減小流動橫截面的30%。引導元件這樣定位以便主要減小在公共管中定位有支管出口孔3Cl的那一側的排氣流橫截面。引導元件具有適于與公共管內(nèi)的排氣流相遇的第一引導面7a。第一引導面與公共管中的排氣流動方向成角度，這使得排氣在與引導元件相遇時受到相對緩和的方向改變。因此，引導元件減小在公共管和支管之間的連接區(qū)域的流動橫截面。因此，公共管中的排氣在連接區(qū)域中獲得提高的流速和降低的靜壓力，這減小了排氣向下流入支管的傾向。
[0020]引導元件7具有用于將排氣從支管3c導入公共管4的第二引導面7b。支管在支管出口孔3Cl上游具有曲率，使得被引導穿過所述支管出口孔的排氣具有與公共管中排氣的主流動方向至少部分相對應的流動方向。所述第二引導面基本上保持排氣流動方向在進入公共管后一段距離中的連續(xù)性。引導元件采用具有基本上恒定壁厚的相對薄壁元件的形式。因此，第一引導面7a與第二引導面7b平行。在這種情況下，引導元件采用構成支管3c的管的端部的形式。替代地，可采用以合適的方式緊固在公共管和支管之間的連接區(qū)域中的單獨單元的形式。
[0021]引導元件7具有貫穿引導元件通過的孔7c，所述孔的尺寸設置成使得排氣的流動通過公共管的一小部分穿過所述孔。圖3是圖2中平面A-A的橫截面圖。在這個例子中，孔是圓形的并且基本上定位在第一引導面7a的中心。孔的橫截面占第一引導面的5-15%，優(yōu)選地占10%。在這個例子中，孔作為短流動管道與公共管中的排氣流動主方向基本上平行地延伸。替代地，所述孔可以有一部分與第一引導面7a和第二引導面7b基本上成直角。
[0022]在當氣缸2c的排氣閥已經(jīng)打開時氣缸2a、2b中任意一個的排氣閥打開的情況下，結果是來自兩個氣缸的排氣流瞬間進入歧管。來自氣缸2a、2b的流體在支管3c上游的位置以高壓導出到公共管4中。當公共管中的排氣到達具有支管的連接區(qū)域時，排氣流的一部分與使排氣流橫截面減小的第一引導面7a相遇，結果是排氣流在連接區(qū)域獲得提高的速度和降低的靜壓力。當排氣離開引導面7時，排氣渦流8在邊緣部7d的緊鄰下游區(qū)域中形成。公共管中的排氣流的一小部分穿過引導元件中的孔7c。穿過所述孔的這種排氣流在引導元件下風側將壓力升高，因此減小排氣渦流的量度并且因此減小公共管中的排氣流動損失。在同一時間，穿過所述孔的排氣流使得排氣渦流8遠離引導元件向下游移動一段距離，到達基本上定位在進入公共管的支管出口孔3Cl上方的位置，并且具體地定位在出口孔下游部分上方的來自公共管的排氣可能向下匯入支管的風險最大的位置。因而，當排氣渦流處于這種位置時，排氣渦流非常有效地防止公共管中的排氣流被向下引入支管。
[0023]相反地，如果在上游的氣缸2a、2b中任意一個的排氣閥打開的同時氣缸2c的排氣閥打開，那么處于高壓的排氣將從氣缸2c中流出并且經(jīng)由支管3c到達公共管4。引導元件的第二引導面7c將會在公共管中沿預期方向引導公共管中的排氣，防止排氣在公共管中沿錯誤方向流動。
[0024]即使在氣缸2c的排氣閥打開時氣缸2a、2b中任意一個的排氣閥已經(jīng)打開的情況下，引導元件也防止來自氣缸2c的排氣到達支管3a、3b上游。當排氣沿著第二引導面7b沿明顯不同于穿過孔7c的流動方向的方向以高速流動時，在這種情況下也基本上沒有排氣流通過孔。
[0025]本發(fā)明不限于上面所描述的實施例，而是可以在權利要求的范圍內(nèi)自由地變化。例如，引導元件的形狀可以變化，也可以改變設置在引導元件上孔的數(shù)量、孔的形狀和位置。通過支管連接到公共管的氣缸的數(shù)量也可以變化，最簡單的形式是發(fā)動機可以僅具有連接到公共管上的兩個氣缸。例如，V8發(fā)動機通常具有兩個公共管，每個公共管在發(fā)動機的對應側連接到對應的氣缸組。在這樣的構造中，每個公共管適于構造成如上述實施方式中所述的樣子。
【權利要求】
1.一種用于接收來自多缸燃式發(fā)動機(1)的排氣的歧管，所述歧管包括公共管(4)、第一支管(3a_c)、以及至少一個第二支管(3b_d),第一支管適于接收來自第一氣缸(2a_c)的排氣并且將其經(jīng)由第一出口孔(3a1-3Cl)導入公共管(4)，第二支管適于接收來自第二氣缸(2b-d)的排氣并且將其經(jīng)由第二出口孔(3b1-3d1)導入公共管(4)，所述第二出口孔相對于公共管(4)中排氣流動的預期方向定位在第一出口孔下游，公共管(4)在其中靠近第二出口孔(3b1-3d1)處具有減小的排氣流橫截面，其特征在于，所述歧管配置有引導元件(7)，引導元件包括第一引導面(7a)，第一引導面具有伸入公共管(4)中的平滑的邊緣部(7d)，從而減小靠近第二出口孔(3b1-3d1)的排氣流橫截面，以使得排氣的一部分遇到引導面(7a)，而排氣的余下部分在沒有遇到引導面(7a)的情況下被引導穿過引導元件(7)，引導元件(7)具有貫穿引導元件延伸的至少一個孔(7c)，所述至少一個孔的尺寸設置成使得公共管(4)中排氣的遇到引導面(7a)的那部分穿過所述孔(7c)。
2.如權利要求1所述的歧管，其特征在于，第一引導面(7a)伸入公共管中，導致公共管中的排氣流橫截面減小約10-40 %。
3.如權利要求1或2所述的歧管，其特征在于，引導元件(7)這樣定位以便主要減小公共管(4)中定位有第二出口孔(3b1-3d1)的那一側的排氣流橫截面。
4.如前面任一權利要求所述的歧管，其特征在于，第一引導面(7a)具有斜面，從而使得第一引導面使靠近第二出口孔(3b1-3d1)的排氣流橫截面沿流動方向逐漸減小。
5.如前面任一權利要求所述的歧管，其特征在于，所述孔(7c)的橫截面占據(jù)第一引導面(7a)的 5-15%。
6.如前面任一權利要求所述的歧管，其特征在于，引導元件(7)包括第二引導面(7b)，所述第二引導面適于引導從第二出口孔(31^-34)導入公共管(4)中的排氣，并且具有基本上平行于離開第二支管(3b-3d)的排氣流動方向的斜面。
7.如前面任一權利要求所述的歧管，其特征在于，引導元件(7)具有基本上恒定的壁厚。
8.如前面任一權利要求所述的歧管，其特征在于，引導元件(7)采用第二支管(3b-d)的管狀部的形式，所述管狀部伸入公共管(4)。
9.如前面任一權利要求所述的歧管，其特征在于，引導元件(7)采用單獨單元的形式，所述單獨單元緊固在公共管(4)內(nèi)側。
10.如前面任一權利要求所述的歧管，其特征在于，所述歧管包括將來自三個氣缸的排氣引入公共管(4)的至少三個支管。
11.燃式發(fā)動機，其特征在于，所述燃式發(fā)動機配置有如前面任一權利要求所述的歧管。
【文檔編號】F01N13/10GK103958848SQ201280051609
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年10月10日 優(yōu)先權日:2011年10月20日
【發(fā)明者】D·康斯坦?jié)? 申請人:斯堪尼亞商用車有限公司