[發(fā)明專利]流體冷卻排氣歧管

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080046729.2
• 申請日: 2010-10-13
• 公開（公告）號: CN102597441A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 克萊頓·A·斯洛斯
• 申請（專利權(quán)）人: 威斯卡特工業(yè)有限公司
• 主分類號: F01N3/02
• 分類號: F01N3/02;F01N13/10;F01N3/04;F01P3/12;F02B37/00
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2009年10月14日提交的美國臨時申請61/251,427號以及2010年5月26日提交的美國臨時申請61/348,481號的權(quán)益。以上申請中的每一個的整體內(nèi)容以引證方式結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及排氣部件，該排氣部件具有流體通路以調(diào)節(jié)排氣部件的材料溫度和/或從廢氣流提取能量。

背景技術(shù)

本部分提供了涉及本公開的背景信息并且并非必須是現(xiàn)有技術(shù)。

汽車制造商和整個交通運輸領(lǐng)域正在面對日益嚴厲的對于燃料效率和排放的法規(guī)的限制。而且，這里存在來自車輛駕駛者的要求提高燃料效率以減低運行成本的壓力。為了達到這些目的，汽車制造商正在采用新的技術(shù)，例如渦輪增壓汽油直噴發(fā)動機和稀薄燃燒，這些技術(shù)傾向于將廢氣升高至更高溫度。

最傳統(tǒng)的內(nèi)燃機具有接近或者低于900℃的最大時間平均廢氣溫度。對于這些應(yīng)用，低成本鑄鐵合金(例如鉬化硅(SiMo)鑄鐵)通常足以滿足對于應(yīng)用在排氣部件中的耐用性要求。對于具有耐用性問題或者稍高的廢氣溫度的應(yīng)用，鎳鑄鐵合金(例如D5S耐蝕鎳(～35％鎳))通常被專門用于鑄造部件，但使成本增加。很多新型發(fā)動機，特別是渦輪增壓汽油直噴發(fā)動機，能夠達到高于950℃的廢氣溫度。汽車工業(yè)中目前的實際情況是采用鍛造不銹鋼或者鑄造不銹鋼來用于要求最嚴格的應(yīng)用。這些是制造起來最昂貴類型的部件。

本公開是一種解決需要對排氣部件采用更昂貴的材料而低成本材料不能滿足該應(yīng)用中的耐久性要求時所產(chǎn)生的問題的方法。為了通過低成本材料實現(xiàn)期望的耐用性，使用中的部件的溫度可以被調(diào)節(jié)并且保持在用于該應(yīng)用的特定材料的臨界值極限以下。通常臨界值極限在特定材料的Ac1相變溫度(transformation?temperature)以下，并且對于具有高工作應(yīng)力或應(yīng)變的情況可以充分地處于所述相變溫度以下。排氣部件的水冷是調(diào)節(jié)排氣部件材料溫度的一種方法。

水套(water?jacket)可以通過采用泡沫型式(foam?pattern)來產(chǎn)生，所述泡沫型式在鑄造過程期間蒸發(fā)以形成用于排氣歧管以及圍繞的水套的期望幾何形狀。在鑄造排氣歧管中產(chǎn)生水套的另一種過程是在制造期間采用水套型芯(core)。在此情況下，整個水套是通過在鑄造之前在鑄模中組裝的一個或者多個內(nèi)部砂芯來產(chǎn)生的。

發(fā)明內(nèi)容

本部分提供了本公開的總體性摘要，并且并不是本公開的全部范圍或者本公開的全部特征的全面公開。

本公開提供了一種排氣部件，所述排氣部件具有在排氣部件的外表面上產(chǎn)生腔的方法以及以低成本、強固的方式形成所述腔的方法，以便實現(xiàn)廢氣與熱傳遞介質(zhì)(例如發(fā)動機冷卻劑)之間的熱交換的目的。雖然以下實例和論述一般性地涉及排氣歧管的冷卻，應(yīng)當理解，通過非限制性實例的方式，在此所論述的一般性概念同樣也適用于其他排氣部件和/或系統(tǒng)，例如渦輪增壓器殼體和廢氣熱回收系統(tǒng)。

本公開涉及一種用于排氣部件的在鑄造過程期間不需要采用傳統(tǒng)的內(nèi)部水套型芯的流體冷卻腔。對于術(shù)語“流體”或“冷卻劑”，意思是適于實現(xiàn)本公開的一個或者多個目的的多種液體或氣體中的任一種。例如，流體或者冷卻劑可以是水、制冷劑、發(fā)動機冷卻劑或者任何其他合適的流體。本公開說明了在排氣部件的外部上產(chǎn)生局部腔的方法，通常不需要任何額外的外部型芯。在鑄造過程完成后，局部腔隨后通過將分離部件(piece)焊接或者釬焊至排氣部件來封閉以形成流體套，即，水套。