集成排气歧管及具有其的发动机的制作方法

本发明涉及发动机技术领域，尤其是涉及一种集成排气歧管及具有其的发动机。

背景技术：

目前，汽车的排放法规越来越严格，汽车市场的竞争压力越来越大；为满足排放要求、降低整机的生产成本，气缸盖集成排气歧管技术孕育而生。此项技术可以在发动机高速高负荷运转区域不加浓混合气或轻微加浓混合气的前提下，将排气温度控制在排气后系统零部件可接受的温度限值内。相较于之前单纯依靠加浓混合气来限制排温的方式，集成排气歧管在此工作区域可以降低10％～30％的油耗，是实现发动机降低碳排放的举措之一。同时，发动机的缸盖集成排气歧管，省去了传统的排气歧管，大大节省的生产成本，提高产品的竞争力。

然而相关技术中的集成排气歧管设计，主要考虑的是空间布置，高温废气的能量利用率低，集成排气歧管的排气性能差。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种集成排气歧管，有利于减少气流在第一歧管和第二歧管的汇合处的流动阻力，提高高温废气的能量利用率，从而提高集成排气歧管的排气性能。

本发明还提出了一种具有上述集成排气歧管的发动机。

根据本发明实施例的集成排气歧管，所述集成排气歧管集成在发动机的气缸盖上，所述集成排气歧管包括：多组缸排气管，多组所述缸排气管的排气端汇聚成一个排气口，至少一组所述缸排气管包括第一歧管和第二歧管，所述第一歧管和所述第二歧管汇聚成一路排气通道，所述第一歧管的中心流线位于所述第二歧管的中心流线的外侧，其中，以垂直于所述第一歧管的中心流线的平面为参照平面，所述参考平面与所述第一歧管的中心流线的交点为点a，所述参考平面与所述第二歧管的中心流线的交点为点b，所述点a与所述气缸盖之间的距离大于所述点b与所述气缸盖之间的距离。

根据本发明实施例的集成排气歧管，通过使得第一歧管的中心流线位于第二歧管的中心流线的外侧，且点a与气缸盖之间的距离大于点b与气缸盖之间的距离，有利于使得第一歧管和第二歧管的汇合处横截面的重叠减少，减少第一歧管和第二歧管内的气流的相互干扰，从而减小汇合处的流动阻力，提高高温废气的能量利用率，进而提高集成排气歧管的排气性能、提高产品竞争力。

在本发明的一些实施例中，所述第一歧管包括在气流的流动方向上依次排布的第一分管段、第一汇合过渡段和第一汇合段，所述第二歧管包括在气流的流动方向上依次排布的第二分管段、第二汇合过渡段和第二汇合段，所述第一分管段和所述第二分管段之间具有间隙。

在本发明的一些实施例中，以过所述第一分管段和所述第二分管段的所述参考平面为第一参考平面，所述第一参考平面与所述第一分管段的中心流线的交点为点a1，所述第一参考平面与所述第二分管段的中心流线的交点为点b1，所述点a1与所述点b1的高度差为h1，以过所述第一汇合过渡段和所述第二汇合过渡段的所述参考平面为第二参考平面，所述第二参考平面与所述第一汇合过渡段的中心流线的交点为点a2，所述第二参考平面与所述第二汇合过渡段的中心流线的交点为点b2，所述点a2与所述点b2的高度差为h2，h1、h2满足：h1＞h2。

在本发明的一些实施例中，以过所述第一汇合段和所述第二汇合段的所述参考平面为第三参考平面，所述第三参考平面与所述第一汇合段的中心流线的交点为点a3，所述第三参考平面与所述第二汇合段的中心流线的交点为点b3，所述点a3与所述点b3的高度差为h3，h1、h2、h3满足：h1＞h2＞h3。

在本发明的一些实施例中，所述第一歧管的中心流线的曲率变化率小于第二歧管的中心流线的曲率变化率。

在本发明的一些实施例中，所述a1处的曲率k1和所述b1处的曲率k2满足：1＜k2/k1＜3。

在本发明的一些实施例中，所述第一分管段的下游端和所述第二分管段的下游端之间通过过渡结构相连，在气流的流动方向上，所述过渡结构朝向远离所述第一分管段的中心流线的方向延伸，所述过渡结构的曲率大于所述第一分管段的与所述过渡结构的连接处的曲率。

在本发明的一些实施例中，所述第一歧管在所述参考平面上的截面形成为椭圆形，所述第二歧管在所述参考平面上的截面形成为椭圆形，所述第一歧管在所述参考平面上的截面和所述第二歧管在所述参考平面上的截面非对称设置。

在本发明的一些实施例中，所述缸排气管为四个且分别为依次排列的第一缸排气管、第二缸排气管、第三缸排气管和第四缸排气管，所述排气口位于所述第二缸排气管和所述第三缸排气管之间。

根据本发明实施例的发动机，包括：气缸盖和上述的集成排气歧管。

根据本发明实施例的发动机，通过设置上述的集成排气歧管，有利于使得第一歧管和第二歧管的汇合处横截面的重叠减少，减少第一歧管和第二歧管内的气流的相互干扰，从而减小汇合处的流动阻力，提高高温废气的能量利用率，进而提高集成排气歧管的排气性能，进而有利于提高发动机的整体性能。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的排气歧管的结构示意图；

图2是图1中a处的放大示意图；

图3是图2中第一参考平面m1所截得的截面的示意图；

图4是图2中第二参考平面m2所截得的截面的示意图；

图5是图2中第三参考平面m3所截得的截面的示意图。

附图标记：

集成排气歧管100；

缸排气管1；第一缸排气管11；第二缸排气管12；第三缸排气管13；第四缸排气管14；排气口15；

第一歧管2；第一分管段21；第一汇合过渡段22；第一汇合段23；

第二歧管3；第二分管段31；第二汇合过渡段32；第二汇合段33；

排气通道4；

过渡结构5。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

参照图1所示，根据本发明实施例的集成排气歧管100，集成排气歧管100集成在发动机(图未示出)的气缸盖上，集成排气歧管100包括多个缸排气管1，多个缸排气管1的排气端汇聚成一个排气口15，至少一个缸排气管1包括第一歧管2和第二歧管3，第一歧管2和第二歧管3汇聚成一路排气通道4，第一歧管2的中心流线n1位于第二歧管3的中心流线n2的外侧，需要说明的是，远离集成排气歧管100的中心的方向为外，靠近集成排气歧管100的中心的方向为内，换言之，第一歧管2的中心流线n1位于第二歧管3的中心流线n2的远离集成排气歧管100中心的一侧。

例如，如图1所示，缸排气管1为四个且分别为依次排列的第一缸排气管11、第二缸排气管12、第三缸排气管13和第四缸排气管14，每个缸排气管1的下游端均包括两个分管路，发动机有四个气缸，每个气缸上设有两个排气门，每个气缸的两个排气门分别与相应的缸排气管1的两个分管路的起始端连通，两个分管路汇聚成一路排气通道4，四个缸排气管1的排气端汇聚成一个排气口15。

本实施例所示的缸排气管1以位于最左侧的第一缸排气管11为例，第二缸排气管12、第三缸排气管13和第四缸排气管14可以参照第一缸排气管11而设置。其中，位于最左侧的缸排气管1包括第一歧管2和第二歧管3，第一歧管2和第二歧管3汇聚成一路排气通道4，第一歧管2的中心流线n1位于第二歧管3的中心流线n2的外侧。可以理解的是，在集成排气歧管100工作时，同一气缸上的分管路先汇聚成一路排气通道4，然后四个排气通道4再汇聚到排气口15，最后通过排气口15流向增压器(图未示出)的涡旋机。

其中，参照图2-图5所示，以垂直于第一歧管2的中心流线n1的平面为参照平面，参考平面与第一歧管2的中心流线n1的交点为点a，参考平面与第二歧管3的中心流线n2的交点为点b，点a与气缸盖之间的距离大于点b与气缸盖之间的距离。

可以理解的是，通过使得第一歧管2的中心流线n1位于第二歧管3的中心流线n2的外侧，且点a与气缸盖之间的距离大于点b与气缸盖之间的距离，有利于使得第一歧管2和第二歧管3的汇合处横截面的重叠减少，减少第一歧管2和第二歧管3内的气流的相互干扰，从而减小汇合处的流动阻力，提高高温废气的能量利用率，进而提高集成排气歧管100的排气性能、提高产品竞争力。

鉴于此，根据本发明实施例的集成排气歧管100，通过使得第一歧管2的中心流线n1位于第二歧管3的中心流线n2的外侧，且点a与气缸盖之间的距离大于点b与气缸盖之间的距离，有利于使得第一歧管2和第二歧管3的汇合处横截面的重叠减少，减少第一歧管2和第二歧管3内的气流的相互干扰，从而减小汇合处的流动阻力，提高高温废气的能量利用率，进而提高集成排气歧管100的排气性能、提高产品竞争力。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，第一歧管2包括在气流的流动方向上依次排布的第一分管段21、第一汇合过渡段22和第一汇合段23，第二歧管3包括在气流的流动方向上依次排布的第二分管段31、第二汇合过渡段32和第二汇合段33，第一分管段21和第二分管段31之间具有间隙。

可以理解的是，参照图1和图2所示，同一气缸的两个排气门内的气流分别通过第一分管段21和第二分管段31流向第一汇合过渡段22和第二汇合过渡段32，并在第一汇合过渡段22和第二汇合过渡段32逐步交汇，最后分别流入第一汇合段23和第二汇合段33构成的一路排气通道4，其中，在气流的流动方向上，第一分管段21的中心流线高于第二分管段31的中心流线，第一汇合过渡段22的中心流线的高度高于第二汇合过渡段32的中心流线，第一汇合段23的中心流线的高度高于第二汇合段33的中心流线的高度，有利于减少第一歧管2和第二歧管3的汇合处横截面的重叠，且气流在流经第一汇合过渡段22和第二汇合过渡段32时逐步交汇，可以进一步减少第一歧管2和第二歧管3内的气流的相互干扰，从而减小汇合处的流动阻力，提高高温废气的能量利用率，进而提高集成排气歧管100的排气性能。

在本发明的一些可选的实施例中，如图2和图3所示，以过第一分管段21和第二分管段31的参考平面为第一参考平面m1，第一参考平面m1与第一分管段21的中心流线的交点为点a1，第一参考平面m1与第二分管段31的中心流线的交点为点b1，点a1与点b1的高度差为h1，如图4所示，以过第一汇合过渡段22和第二汇合过渡段32的参考平面为第二参考平面m2，第二参考平面m2与第一汇合过渡段22的中心流线的交点为点a2，第二参考平面m2与第二汇合过渡段32的中心流线的交点为点b2，点a2与点b2的高度差为h2，h1、h2满足：h1＞h2。

可以理解的是，通过使得h1＞h2，一方面可以有效的减小同一平面的重合面积，减少第一歧管2和第二歧管3中排气的相互影响，另一方面可以保证第一歧管2和第二歧管3的中心较高流速的气体不会形成明显的速度差，有利于防止气旋的形成，可减小气流的波动，不影响气流的流通能力，减小气流的能量损失，提高气流的利用率。

在本发明的一些可选的实施例中，h1不超过排气门直径的50％，且不小于排气门直径的20％，换言之，h1介于排气门直径的20％到50％之间。例如，h1可以取值为排气门直径的21％、25％、30％、35％、40％、45％或50％等。由此，有利于保证第一分管段21和第二分管段31内的气流流速相差不至于过大，有利于减少气流的波动，且有利于降低成型难度。

进一步地，如图5所示，以过第一汇合段23和第二汇合段33的参考平面为第三参考平面m3，第三参考平面m3与第一汇合段23的中心流线的交点为点a3，第三参考平面m3与第二汇合段33的中心流线的交点为点b3，点a3与点b3的高度差为h3，h1、h2、h3满足：h1＞h2＞h3。可以理解的是，通过使得h1、h2、h3逐步递减，有利于进一步保证第一歧管2和第二歧管3的中心较高流速的气体不会形成明显的速度差，可减小气流的波动，不影响气流的流通能力，减小气流的能量损失，提高气流的利用率。

在本发明的一些实施例中，参照图2所示，第一歧管2的中心流线n1的曲率变化率小于第二歧管3的中心流线n2的曲率变化率。例如，如图2所示，第一歧管2的沿中心流线n1曲率变化比较平滑，第一歧管2中心流线n1在a1-a3段的曲率基本不变，第二歧管3沿中心流线n2的曲率变化比较明显，第二歧管3的中心流线n2成正比例趋势变化。由此，有利于降低气流在第一歧管2和第二歧管3中流通时的沿程压力损失，使气流流通更平顺。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，a1处的曲率k1和b1处的曲率k2满足：1＜k2/k1＜3。换言之，k2/k1可以取1-3中的任意一值。例如，k2/k1可以为1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.3、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9等。由此，可使得a1处附近的中心流线n1的曲率与b1处附近的中心流线n2的曲率相近，且b1处附近的中心流线n2的曲率略大，从而有利于进一步降低气流在第一歧管2和第二歧管3中流通时的沿程压力损失，使气流流通更平顺。

在本发明的一些实施例中，参照图2所示，第一分管段21的下游端和第二分管段31的下游端之间通过过渡结构5相连，在气流的流动方向上，过渡结构5朝向远离第一分管段21的中心流线的方向延伸，过渡结构5的曲率大于第一分管段21的与过渡结构5的连接处的曲率。例如，如图2所示，过渡结构5大体形成为圆弧形，且过渡结构5的曲率大于第一分管段21的与过渡结构5的连接处的曲率。可以理解的是，过渡结构5对第一分管段21流出的气流有明显的上托的作用，可引导第一歧管2的气流向上流动，减小第一歧管2的气流逆流第二歧管3的可能。

在本发明的一些实施例中，参图3和图4所示，第一歧管2在参考平面上的截面形成为椭圆形，第二歧管3在参考平面上的截面形成为椭圆形，第一歧管2在参考平面上的截面和第二歧管3在参考平面上的截面非对称设置。例如。如图4所示，第一歧管2在第二参考平面m2上的截面形成为椭圆形，第二歧管3在第二参考平面m2上的截面形成为椭圆形，第一歧管2和第二歧管3的汇合处的截面的高度小于任一个椭圆形的截面的短轴的长度，且第一歧管2在第二参考平面m2上的截面和第二歧管3在第二参考平面m2上的截面非对称设置。由此，有利于进一步减小汇合处横截面的重叠，减小各支气流的相互干扰。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，缸排气管1包括设置依次排列的第一缸排气管11、第二缸排气管12、第三缸排气管13和第四缸排气管14，排气口15位于第二缸排气管12和第三缸排气管13之间。从而有利于保证各缸排气的一致性，提高集成排气歧管100的排气性能。

参照图1所示，根据本发明实施例的发动机，包括：气缸盖和根据本发明上述实施例的集成排气歧管100。

根据本发明实施例的发动机，通过设置根据本发明上述实施例的集成排气歧管100，有利于使得第一歧管2和第二歧管3的汇合处横截面的重叠减少，减少第一歧管2和第二歧管3内的气流的相互干扰，从而减小汇合处的流动阻力，提高高温废气的能量利用率，进而提高集成排气歧管100的排气性能，进而有利于提高发动机的整体性能。

根据本发明实施例的发动机的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。