[發明專利]用于雙蝸殼渦輪增壓器的分開式/雙平面集成排氣歧管

有效

• 申請號: 201410434086.9
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104420964B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: A.R.扎德;C.B.博斯曼;K.M.伊斯曼;R.S.麥卡爾平
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F01N13/10
• 分類號: F01N13/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 鄧雪萌,譚祐祥

技術領域

本公開涉及發動機氣缸蓋以及，更確切地指用于與雙蝸殼渦輪增壓器一起使用的分開式、雙平面集成排氣歧管。

背景技術

本部分提供涉及本公開的背景信息，其并不一定是現有技術。

近來，對于在內燃發動機中渦輪增壓器的使用的興趣已經被更新。如眾所周知的，渦輪增壓器在提供壓縮的空氣進入發動機的吸氣系統是有用的，以提供相對于正常的吸氣發動機增強的發動機性能。實際上，已經發現在許多應用中渦輪增壓系統的使用能夠允許足夠的增強的性能使得更小的發動機能夠在其中被使用。結果，車輛的整體的燃料效率能夠充分地被提高。

通常，正常的吸氣發動機響應于活塞的機械的向下的進氣沖程吸引或以其它方式吸收空氣進入燃燒室。這樣，大氣壓力被用來驅動空氣通過進氣閥響應于活塞的向下的進氣沖程而進入燃燒室。然而，渦輪增壓器能夠被用來增加該進氣閥的此上游的空氣的壓力以使得更大密度的空氣來被推進或吸入燃燒室。此增加的空氣密度能夠與增加的燃料相混合，由此將更多的燃料能量轉化為可用的功率。

渦輪增壓器通常包括用于吸入環境空氣并且當其進入進氣歧管時壓縮其的壓縮機。其引起在每個進氣沖程上更大量的空氣進入氣缸。渦輪增壓器的壓縮機響應于渦輪或蝸殼被機械地旋轉。該蝸殼被置于排氣流中且因此響應于發動機的排氣的動能而轉動。

應該被理解到內燃發動機的典型的排氣流并非恒定的。即，當發動機操作時且每個單獨的氣缸通過其燃燒循環操作時，燃燒過的排氣在活塞向上的排氣沖程過程中被釋放。在此排氣沖程過程中，排氣的氣流（plug）或脈沖被強迫從燃燒室出來且進入發動機的排氣系統。排氣的該氣流沿著排氣系統流至渦輪增壓器且影響渦輪增壓器的蝸殼，由此可旋轉地驅動蝸殼和相關聯的壓縮機。然而，在某些應用中，這些氣流或脈沖能夠以此類的方式重疊以便于減少排氣流的有效的流動，由此減少可用來驅動渦輪增壓器的可用的動能。在具有少量的氣缸的發動機中這尤其明顯，因為每個脈沖是更容易地可辨別的。

在這些應用中，雙蝸殼或對蝸殼渦輪增壓器能夠被使用，其中與選擇的氣缸分離的排氣歧管被引導至單個的渦輪增壓器的兩個排氣入口之一。此項分離開排氣流的技術能夠允許排氣流的動能的有效的使用且能夠極大地提高渦輪增壓器的低端性能以及增強發動機的瞬態響應。

然而，渦輪增壓系統和相關聯的排氣系統在極端高溫下操作。例如，在某些應用中，離開燃燒室以及流至渦輪增壓器的入口的排氣能夠達到950℃或更高的溫度。當發動機在其理想的化學計量比的混合物時被操作時，這些溫度通常最高，即，在通常使得所有燃料被氧化而沒有過量空氣的空氣燃料比時。

因此，在相關技術中存在需要來提供集成排氣歧管能夠提供分開式排氣路徑至雙蝸殼渦輪增壓器。而且，在相關技術中存在需要來提供用于與集成排氣歧管一起使用以保持合適的溫度用于設備保護的冷卻系統。此外，在相關技術中存在需要來提供用于與集成排氣歧管一起使用的能夠允許在發動機的整個速度和負載映射上化學計量比操作的冷卻系統。

發明內容

此部分提供本公開的一般概述，且并不是其完全的范圍或其所有特征的全面的公開。

根據本教導的原理，集成排氣歧管（例如澆鑄在氣缸蓋中的排氣歧管）用于與內燃發動機一起使用和雙蝸殼渦輪增壓器被提供具有有利的構造和操作。該集成排氣歧管包括流體連接在第一對活塞氣缸和雙蝸殼渦輪增壓器之間的第一排氣通道，用于將排氣從第一對活塞氣缸運輸至雙蝸殼渦輪增壓器的第一輸入部。集成排氣歧管包括流體連接至第二對活塞氣缸和雙蝸殼渦輪增壓器之間的第二排氣通道，用于將排氣從第二對活塞氣缸運輸至雙蝸殼渦輪增壓器的第二輸入部。第二排氣通道與第一排氣通道是流體獨立的且第一和第二排氣通道被放置來限定其之間的隔片區域。具有隔片冷卻套管的冷卻系統用于冷卻第一排氣通道和第二排氣通道之間的隔片區域。

進一步的適用性的范圍將會從此處所提供的描述中變得明顯。在此概述中該描述和特定的示例是僅為了說明的目的且并不是要限制本公開的范圍。

本發明還提供了以下方案：

1. 一種在內燃發動機中使用的排氣歧管，所述內燃發動機具有多個活塞氣缸和雙蝸殼渦輪增壓器，所述排氣歧管包括：

第一排氣通道，其流體地可連接在多個活塞氣缸中的第一和第二活塞氣缸與雙蝸殼渦輪增壓器之間，所述第一排氣通道將排氣從第一和第二活塞氣缸運送至雙蝸殼渦輪增壓器的第一輸入部；以及