[發明專利]用于內燃機的排氣通路結構

在審

• 申請號: 201380035377.4
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN104411957A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 坂本博信;堀江信彥;設樂龍生
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: F02F1/42
• 分類號: F02F1/42
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張建濤;車文

技術領域

本發明涉及用于內燃機的排氣通路結構，并且更具體地涉及分別與多個氣缸連通的通路的形狀。

背景技術

在安裝在車輛上的多缸內燃機(在后文中稱為發動機)中，分別與在氣缸列方向上的外側上的氣缸連通的排氣通路朝內側大程度地彎曲且具有到收集部分的一定的長度，而與氣缸列方向上的內側上的氣缸連通的其他排氣通路當在氣缸中心線的方向上觀察時大致呈直線地延伸且傾向于與外側排氣通路相比是縮短的。

因此，在內側排氣通路中，散熱特性相對惡化，并且被設置在排氣通路中的催化劑或其他部件的耐久性、可靠性可能在排氣的熱量增加的運行狀態中惡化，例如，在高負荷和高速度運行中。另一方面，在冷啟動時希望催化劑的加熱加速的情況中，例如，在外側排氣通路中流動的排氣的溫度可能降低。

另外，當在外側排氣通路中流動的排氣的溫度與在內側排氣通路中流動的排氣的溫度明顯不同時，排氣溫度在排氣通路相互匯合的位置處的下游側上的排氣通路中明顯地波動。因此，可能錯誤地確定被設置在催化劑的上游側處的傳感器的異常性。

在這方面，在日本專利申請公開No.63-219987(JP?63-219987?A)中公開的排氣歧管(收集管)包括四個管體，所述四個管體分別與直列四缸發動機的四個氣缸連通，并且與兩個外側氣缸連通的兩個管體的下游側和與兩個內側氣缸連通的兩個管體的下游側被布置為成兩列地相互豎直地堆疊。即，在收集構件中，內側管體在外側管體的開口的上方開口。

換言之，內側管體具有豎直地彎曲的形狀，以在外側管體上方延伸，并且在下游端上的開口與氣缸的頂部(即，內側管體的上游端)在豎直方向上分開地布置。因此，考慮到內側管體因此延長，與外側管體的長度的差異降低，并且在內側管體中流動的排氣和在外側管體中流動的排氣之間的溫度差可能降低。

然而，在現有技術中，當假定內側管體的長度需要順應外側管體的長度時，需要內側管體彎曲以明顯地在豎直方向上突出，并且整個排氣歧管的尺寸傾向于增加。

一般地，對于排氣通路存在確保排氣的高流量排出效率(即，低壓力損失)的需求。在這方面，不優選的是有意地使得可能一般被縮短的內側管體被延長到與外側管體的長度相同的長度。

近年來，排氣歧管與氣缸蓋被形成為一個單元，并且用于每個氣缸的排氣口(排氣通路)匯集在氣缸蓋中。在這種情況中，排氣歧管的尺寸增加直接導致氣缸蓋的尺寸和重量的增加。

此外，當氣缸蓋中的排氣口的散熱特性需要改進時，在水套中的冷卻劑的體積或流量可能傾向于增加。在這方面，可能出現的缺點是總重量增加且用于供給冷卻劑的水泵的載荷可能增加。

發明內容

本發明的目的是降低內燃機的內側通路和外側通路之間的排氣的溫差，該內燃機帶有與在氣缸列方向上的內側的氣缸連通的獨特形狀的排氣通路(內側通路)，且所述溫差的降低通過改進排氣通路的散熱特性來實現而不徒勞地使得整個排氣通路的尺寸增加。

本發明的一個方面涉及分別與內燃機的三個或更多個氣缸連通的排氣通路的結構。排氣通路包括分別與在氣缸列方向上的外側上的氣缸連通的兩個外側通路。外側通路朝向排氣流的下游側延伸且彎曲以接近氣缸列方向上的內側。排氣通路進一步包括與在氣缸列方向上的內側上的氣缸連通的內側通路。內側通路具有三個或更多個彎曲部，所述彎曲部中的每個是：第一彎曲部，所述第一彎曲部具有在比在所述第一彎曲部中流動的排氣更靠近氣缸中心線的位置處的曲率中心；或者第二彎曲部，所述第二彎曲部具有在比在所述第二彎曲部中流動的排氣更遠離所述氣缸中心線的位置處的曲率中心，所述第一彎曲部和第二彎曲部在朝向排氣流的下游側的方向上交替地定位。

根據前述方面，與外側通路相比趨于縮短的內側通路設有至少三個或更多個彎曲部，所述彎曲中的每個是：第一彎曲部，所述第一彎曲部具有在比在所述第一彎曲部中流動的排氣更靠近氣缸中心線的位置處的曲率中心；或者第二彎曲部，所述第二彎曲部具有在比在所述第二彎曲部中流動的排氣更遠離所述氣缸中心線的位置處的曲率中心，所述第一彎曲部和第二彎曲部在朝向排氣流的下游側的方向上交替地定位。在內側通路中流動的排氣流與相應的彎曲部中的外側的壁表面重合，并且散熱特性通過湍流擴散而改進。內側通路在氣缸軸線的方向上彎曲，但可以至少具有在氣缸軸線的方向上彎曲的彎曲部。

因此，因為散熱特性能夠在三個或更多個彎曲部中改進，所以內側通路能夠確保高的散熱特性而不具有與外側通路相同的長度，并且在內側通路和外側通路之間的排氣的溫差能夠降低而不使得整個排氣通路的尺寸增加。另外，當在彎曲部中的通路的曲率不小時，流動的壓力損失不過多地增加。