排氣系統(tǒng)及包括其的發(fā)動機(jī)、汽車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及渦輪增壓發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)及包括其的發(fā)動機(jī)、汽車，其渦輪增壓器設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣側(cè)并且連接到所述發(fā)動機(jī)的排氣歧管的出口，在所述渦輪增壓器的渦端出口連接有三元催化器，所述渦輪增壓器位于所述發(fā)動機(jī)的排氣歧管的上方。在根據(jù)本發(fā)明的如上方面的排氣系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)和汽車有利地實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡單、緊湊的應(yīng)用于增壓發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠有效地改善排放處理性能。
【專利說明】排氣系統(tǒng)及包括其的發(fā)動機(jī)、汽車

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及廢氣渦輪發(fā)動機(jī)的制造【技術(shù)領(lǐng)域】；更具體地說，本發(fā)明涉及一種渦輪 增壓發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)，并進(jìn)一步涉及包括其的發(fā)動機(jī)、汽車。

【背景技術(shù)】
[0002] 汽車排放廢氣中含各種有害氣體。為了抑制這些有害氣體的產(chǎn)生，促使汽車生產(chǎn) 廠家改進(jìn)產(chǎn)品以降低這些有害氣體的產(chǎn)生源頭，國家制定了相關(guān)的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)。目前國 家第四階段和今后的第五階段排放要求對發(fā)動機(jī)的排放控制提出了更高的要求。
[0003] 三元催化器是安裝在汽車排氣系統(tǒng)中最重要的機(jī)外凈化裝置，它可將汽車尾氣排 出的各種有害氣體通過氧化和還原作用轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的二氧化碳、水和氮?dú)狻．?dāng)高溫的汽車 尾氣通過凈化裝置時(shí)，三元催化器中的凈化劑將增強(qiáng)有害氣體的活性，促使其進(jìn)行一定的 氧化和還原化學(xué)反應(yīng)并變成無害氣體，使汽車尾氣得以凈化。為了提高廢氣后處理的能力， 改善催化劑起燃的性能，通常要求使用更大尺寸的三元催化器，同時(shí)三元催化器要更靠近 發(fā)動機(jī)排氣歧管，在冷啟動階段獲得更高的排氣溫度。
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)的增壓發(fā)動機(jī)中，渦輪增壓器布置在發(fā)動機(jī)的排氣側(cè)，連接排氣歧管 出口，而三元催化器則并排連接到增壓器渦端的出口，凈化從增壓器渦端出口排出的廢氣。 這種設(shè)置造成了三元催化器和增壓器的布置空間干涉，影響二者的布局。為了滿足緊湊的 空間限制，二者的尺寸和位置設(shè)置都不得不做出妥協(xié)，使得不能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的渦輪增壓和排 氣凈化性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有優(yōu)化的渦輪增壓及排氣凈化性能的渦 輪增壓發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)，并且進(jìn)一步提供包括這種排氣系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)、汽車。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的第一方面提供了一種渦輪增壓發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)， 其渦輪增壓器設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣側(cè)并且連接到所述發(fā)動機(jī)的排氣歧管的出口，在所述渦 輪增壓器的渦端出口連接有三元催化器，其中，所述渦輪增壓器位于所述發(fā)動機(jī)的排氣歧 管的上方。通過如此設(shè)置，在保證整車排氣管的最小離地間隙的情況下能夠獲取盡可能大 的三兀催化器體積，有利于廢氣的凈化。
[0007] 可選地，在如前所述的排氣系統(tǒng)中，所述發(fā)動機(jī)的整個(gè)排氣系統(tǒng)的固有頻率高于 所述發(fā)動機(jī)的共振點(diǎn)。
[0008] 可選地，在如前所述的排氣系統(tǒng)中，所述三元催化器的載體入口靠近所述渦輪增 壓器的渦端出口。
[0009] 可選地，在如前所述的排氣系統(tǒng)中，所述排氣歧管的出口朝上并且通過連接法蘭 由螺柱與所述增壓器連接。
[0010] 可選地，在如前所述的排氣系統(tǒng)中，所述排氣歧管通過螺栓與所述發(fā)動機(jī)的缸蓋 連接。 toon] 可選地，在如前所述的排氣系統(tǒng)中，所述增壓器的渦端出口和所述三元催化器通 過法蘭由螺柱連接。
[0012] 可選地，在如前所述的排氣系統(tǒng)中，所述增壓器通過增壓器支架支撐，所述增壓器 支架的上支撐點(diǎn)固定在所述排氣歧管的出口法蘭上，下支撐點(diǎn)固定在所述發(fā)動機(jī)的缸體 上。
[0013] 可選地，在如前所述的排氣系統(tǒng)中，所述三元催化器由三元催化器支架支撐，所述 三元催化器的下端支撐在所述發(fā)動機(jī)的缸體上。
[0014] 進(jìn)一步地，本發(fā)明的第二方面提供了一種渦輪增壓發(fā)動機(jī)，所述發(fā)動機(jī)具有如前 述第一方面中任一項(xiàng)所述的排氣系統(tǒng)。
[0015] 更進(jìn)一步地，本發(fā)明的第三方面提供了一種汽車，所述汽車包括如前述第二方面 所述的發(fā)動機(jī)。
[0016] 在根據(jù)本發(fā)明的如上方面的排氣系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)和汽車中，在整車排氣管離地間隙 一定并且增壓器和排氣歧管的布置空間有限的條件下，有利地實(shí)現(xiàn)了一種結(jié)構(gòu)簡單、緊湊 的應(yīng)用于增壓發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)使得三元催化器不必沿高度方向下移就能 提供足夠的增壓器布置空間同時(shí)保證了整車排氣管的最小離地間隙，在有限的發(fā)動機(jī)排氣 側(cè)分別布置了排氣歧管、增壓器、三元催化器，并且在可選的情況下還能夠安裝增壓器支架 以及三元催化器支架等。同時(shí)，布置后的結(jié)構(gòu)滿足整個(gè)排氣系統(tǒng)的固有頻率高于發(fā)動機(jī)相 關(guān)共振點(diǎn)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足排氣歧管、增壓器支架和三元催化器支架的材料性能要求。三元催 化器的載體入口盡可能靠近增壓器排氣出氣口，能夠有效地幫助催化劑的起燃，改善排放 處理性能；另外，本旭有的整個(gè)設(shè)計(jì)方案降低了從自然吸氣到增壓發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)升級工作 的難度和風(fēng)險(xiǎn)，成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 參照附圖，本發(fā)明的公開內(nèi)容將變得更加顯然。應(yīng)當(dāng)了解，這些附圖僅僅用于說明 的目的，而并非意在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖中： 圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)的一種實(shí)施方式的簡圖； 圖2和3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)中增壓器的氣流的流 通方式；以及 圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)的增壓器支架和三元 催化器支架的固定點(diǎn)和支撐方式。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】；可以理解，在附圖和說明書中相 同的附圖標(biāo)記用于表示相同的技術(shù)特征。
[0019] 圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)的一種實(shí)施方式的 簡圖。在圖中，附圖標(biāo)記1表不發(fā)動機(jī)缸體的缸蓋，2表不排氣歧管，3表不潤輪增壓器，4表 示增壓器支架，5表示增壓器和三元催化器的連接法蘭，6表示三元催化器，7表示三元催化 器支架，8表示排氣歧管和增壓器的連接法蘭，9表示連接螺栓。
[0020] 如圖所示，渦輪增壓發(fā)動機(jī)的排氣歧管2 (的排氣道）通過若干個(gè)螺栓9連接至發(fā) 動機(jī)的缸蓋1，并且排氣歧管2的匯合出口連接至渦輪增壓器3,即，渦輪增壓器3設(shè)置在發(fā) 動機(jī)的排氣側(cè)并且連接到排氣歧管2的出口。排氣歧管2延伸自缸蓋1之后其出口朝上， 使得渦輪增壓器位于發(fā)動機(jī)排氣歧管的上方，給三元催化器6的安裝預(yù)留了充足的空間。 排氣歧管2的出口可以通過連接法蘭5由螺柱與增壓器3連接。由于抬升了增壓器3的高 度，可以使得增壓器3在高度方向上的位置可以高于缸蓋1。渦輪增壓器3的渦端出口和三 元催化器6之間也通過連接法蘭8由螺柱連接；三元催化器的載體入口可以盡量靠近渦輪 增壓器的渦端出口以幫助催化劑的起燃、改善排放處理性能?？梢粤私?，此處可以根據(jù)具體 的情況選取螺柱的數(shù)量以及法蘭的具體形狀，而不必拘泥于圖示的個(gè)數(shù)和形狀。
[0021] 為了提高渦輪增壓器3和三元催化器6的安裝穩(wěn)定性，本實(shí)施方式還設(shè)置有用于 支撐渦輪增壓器3的增壓器支架4和用于支撐三元催化器6的三元催化器支架7,使得布 置后的結(jié)構(gòu)滿足整個(gè)排氣系統(tǒng)的固有頻率高于發(fā)動機(jī)相關(guān)共振點(diǎn)、同時(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足排氣 歧管、增壓器支架和三元催化器支架的材料性能要求。在具體的實(shí)施方式中，增壓器支架4 和三元催化器支架7可以選用剛性的金屬材料等，并如圖所示制成條狀或其它形狀。增壓 器支架4可以在上下端各有一個(gè)支撐點(diǎn)；如圖所示，在本實(shí)施方式中，增壓器支架4的上支 撐點(diǎn)由一個(gè)螺栓固定在排氣歧管2的出口法蘭(連接排氣歧管2和渦輪增壓器3的連接法 蘭5之一)上，下支點(diǎn)也可以由兩個(gè)固定點(diǎn)分別支撐在缸體上(見圖4)。圖中的三元催化器 6下部由三元催化器支架7和缸體的連接提供支撐(見圖4)?？梢粤私?，在其它的可選實(shí)施 方式中，也可以用其它方式固定增壓器支架4和三元催化器支架7。
[0022] 圖2和3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)中增壓器的氣流 的流通方式。
[0023] 在圖2中，附圖標(biāo)記31表示渦輪增壓器3的壓端，32表示渦輪增壓器3的渦端，箭 頭A表示未增壓的新鮮空氣的氣流方向，箭頭B表示經(jīng)增壓器壓縮以后的新鮮空氣的氣流 方向，C表示通過增壓器的廢氣流方向。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以了解，來自發(fā)動機(jī)的排氣 歧管的排氣在渦端推動渦輪旋轉(zhuǎn)后形成排氣流C，渦輪則帶動壓端的壓輪旋轉(zhuǎn)使得未增壓 的新鮮空氣流A從壓端進(jìn)入后被壓縮，壓縮后的氣流B從增壓器壓端出口排出。
[0024] 在圖3中，附圖標(biāo)記D表示排氣歧管2排出的廢氣。從圖中可以看出，來自排氣歧 管2的廢氣流D從增壓器3的渦端進(jìn)入，并且在推動渦輪增壓器3渦端的渦輪后排出氣流 C?？梢姡瑘D3更詳細(xì)地示出了排氣系統(tǒng)的具體排氣流出的方式以及增壓器在這種排氣方式 下如何對新鮮空氣進(jìn)行增壓。發(fā)動機(jī)燃燒后的廢氣流D由發(fā)動機(jī)缸蓋的排氣道分別進(jìn)入排 氣歧管2的排氣通道。排氣歧管的排氣通道匯合以后，廢氣流動從水平方向根據(jù)排氣歧管 2的走向朝上排出，進(jìn)入增壓器3。當(dāng)廢氣流D推動增壓器3的渦輪以后，廢氣由右側(cè)渥殼 端排出氣流C，通過增壓器3和三元催化器6的連接法蘭并排到三元催化器6內(nèi)；未增壓器 的新鮮空氣流A由增壓器3的壓端的入口進(jìn)入，增壓后的新鮮空氣流B由增壓器3的壓輪 出氣端從下排出。
[0025] 圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)的增壓器支架和 三元催化器支架的固定點(diǎn)和支撐方式。從圖中能夠更清楚地看出渦輪增壓器3設(shè)置在排氣 歧管2甚至整個(gè)缸體的上方，使得三元催化器6具有更充分的布置空間，能夠滿足日益提高 的汽車和發(fā)動機(jī)排放要求。增壓器支架4的上端41固定在連接法蘭5上，下端42固定在 缸體上，支撐方式為螺栓連接支撐。三元催化器支架7下端的固定點(diǎn)在缸體上，支撐方式也 為螺栓連接支撐。增壓器支架4和三元催化器支架7對整個(gè)排氣系統(tǒng)起到支撐作用，能夠 減小整個(gè)系統(tǒng)對排氣歧管2和缸蓋連接面的作用力。
[0026] 顯而易見，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以用本發(fā)明的發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)布置出緊湊實(shí) 用的渦輪增壓發(fā)動機(jī)。
[0027] 如前根據(jù)附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行的描述僅是示例性和說明性的；所屬 領(lǐng)域的技術(shù)人員在本文的教示下也能夠?qū)Ρ景l(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行等同或類似形式的 變通或改型，這些變通或改型也將落入由本發(fā)明的權(quán)利要求書所覆蓋的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種渦輪增壓發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)，其渦輪增壓器設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣側(cè)并且連接到 所述發(fā)動機(jī)的排氣歧管的出口，在所述渦輪增壓器的渦端出口連接有三元催化器， 其特征在于，所述渦輪增壓器位于所述發(fā)動機(jī)的排氣歧管的上方。
2. 如權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動機(jī)的整個(gè)排氣系統(tǒng)的固有頻率高于 所述發(fā)動機(jī)的共振點(diǎn)。
3. 如權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述三元催化器的載體入口靠近所述渦輪增 壓器的渦端出口。
4. 如權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述排氣歧管的出口朝上并且通過連接法蘭 由螺柱與所述增壓器連接。
5. 如權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述排氣歧管通過螺栓與所述發(fā)動機(jī)的缸蓋 連接。
6. 如權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述增壓器的渦端出口和所述三元催化器通 過法蘭由螺柱連接。
7. 如權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述增壓器通過增壓器支架支撐，所述增壓 器支架的上支撐點(diǎn)固定在所述排氣歧管的出口法蘭上，下支撐點(diǎn)固定在所述發(fā)動機(jī)的缸體 上。
8. 如權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述三元催化器由三元催化器支架支撐，所述 三元催化器的下端支撐在所述發(fā)動機(jī)的缸體上。
9. 一種渦輪增壓發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)具有如前述權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng) 所述的排氣系統(tǒng)。
10. -種汽車，其特征在于，所述汽車包括如權(quán)利要求9所述的發(fā)動機(jī)。
【文檔編號】F01N13/08GK104100345SQ201310117002
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月7日
【發(fā)明者】王勇, 晁鑫, 尹建民 申請人:上海通用汽車有限公司, 泛亞汽車技術(shù)中心有限公司