专利名称：发动机排气组件的制作方法
技术领域：
发动机排气组件技术领域[0001]本实用新型涉及发动机排气组件。
背景技术：
[0002]发动机排气系统的不同组件(例如排气管道和排放控制装置)通过高温排气会变 得热退化，为了降低排气温度，冷却系统已被纳入发动机中。例如，冷却套已被整合到发动 机汽缸体和汽缸盖中。冷却套可被配置为消除来自发动机的热。然而，在某些工况下，冷却 套不可提供期望量的排气冷却。因此，高温排气会从发动机流入排气系统并热损害不同组 件，例如排气管道、催化剂、过滤器等。[0003]美国专利5873330公开了为汽缸盖下游组件提供冷却剂的舷外船用发动机。该发 动机包括一系列围绕多个排气流道和排气歧管的冷却剂通道。冷却剂通道的入口临近第一 外排气流道，而冷却剂通道的出口临近第二外排气流道。该冷却剂通道配置使冷却剂在第 一外排气流道周围，在内排气流道周围，并且接着在第二外排气流道周围流动。因此，冷却 剂在每个排气流道周围依次流动。另外，冷却剂通道中的冷却剂总体流向和流经每个排气 流道的排气流向大体是垂直的。而且，美国专利5873330公开的冷却系统从船体周围取水 到冷却系统中并从冷却系统中将水排出到船体周围环境中。[0004]发明人已经意识到美国专利5873330公开的发动机冷却系统的几个缺点。当冷却 剂连续地在每个排气流道周围流动时，会发生不均匀地冷却排气流道。而且，当冷却剂以和 排气流动方向大致垂直的方向在排气流道周围流动时，由于这种配置而生成的流型加剧排 气流道冷却不一致。因此，排气流道和排气歧管会经受变形，还有其他类型的热降解。而 且，美国专利5873330公开的冷却系统不适用于被设计为不能从其周围环境取水的在陆地 上行进的车辆。实用新型内容[0005]因此在一种方案中，提供了一种发动机排气组件。发动机排气组件可包括具有并 行冷却剂流的多个冷却剂通道，每个冷却剂通道至少部分地分别围绕各自对应的排气流 道。发动机排气组件可进一步包括耦合到每个冷却剂通道的冷却剂入口歧管以及耦合到每 个冷却剂通道的冷却剂出口歧管。[0006]通过这种方式，冷却剂可分开地在排气流道周围流动，并行的流配置降低了排气 流道之间的冷却可变性。因此，排气流道变形的可能性降低。[0007]在一个实施例中，发动机排气组件包括多个排气流道，每个排气流道流体地耦合 到发动机的燃烧室；多个冷却剂通道并联地耦合且每个冷却剂通道环绕包围各自的排气流 道；冷却剂入口歧管包括多个冷却剂入口，每个入口流体地耦合到各自的单独的冷却剂通 道；并且冷却剂出口歧管包括多个冷却剂出口，每个出口流体地耦合到各自的单独的冷却 剂通道。[0008]在另一个实施例中，发动机排气组件进一步包括位于流体地耦合到所述排气流道的排气集合器下游的排放控制装置。[0009]在另一个实施例中，冷却剂通道内的冷却剂至少部分地沿着与所述排气流道中的 排气流相反的方向流动。[0010]在另一个实施例中，多个排气流道包括耦合到包括在发动机内的汽缸盖的一个或更多法兰。[0011]在另一个实施例中，发动机排气组件进一步包括整合在冷却剂通道壳体内的排放 控制装置。[0012]在另一个实施例中，冷却剂通道内的冷却剂沿着与排气流道内的排气流动方向基 本相反的方向流动。[0013]提供该实用新型内容从而以简单形式介绍所选择的方案，这在下面的具体实施方 式中会进一步描述。本实用新型内容并非为了指出要求保护的主题的关键特征或本质特 征，也不是为了限制要求保护的主题的范围。而且，要求保护的主题不限于克服在本公开任 何部分提到的任何或全部缺点的实施方式。
[0014]图1示出了内燃机示意图。[0015]图2示出了包括在图1示出的发动机的车辆示意图，车辆包括位于车辆排气系统 内的发动机排气组件。[0016]图3示出示例发动机排气组件的图解。[0017]图4不出在图3不出的部分发动机排气组件截面图。[0018]图5和6示出在图3示出的发动机排气组件其他截面图。[0019]图7示出在车辆中冷却系统的运行方法。
具体实施方式
[0020]这里公开了发动机排气系统的发动机排气组件。该发动机排气组件包括多个冷却 剂通道。每个冷却剂通道至少部分地环绕对应的各个排气流道。冷却剂通道中的每个包括 可环向封闭每个对应的排气流道的并行冷却剂流(称为管套管式设计)。与围绕串联的每个 排气流道的顺序冷却剂流相比较，该管套管式设计增加可从排气消除的热量。而且，当流道 形成为集成歧管时，通过保持沿整个流道的更加均匀的温度分布，并行冷却剂流能减少排 气流道变形的可能性。发动机排气组件可进一步包括被配置为为每个冷却剂通道提供冷却 剂的冷却剂入口歧管，以及被配置为为从每个冷却剂通道接收冷却剂的冷却剂出口歧管。 另外，冷却剂入口和冷却剂出口歧管可流体地耦合到热交换器。而且在某些实施例中，排放 控制装置可整合在发动机排气组件内。将冷却剂通道、排气流道以及排放控制装置整合到 单一组件内可增加排气系统的紧凑性，同时减少制造成本。特别地，这样的整合提供了意 料不到的利益，因为热能更好地从排放控制装置区域，经过套管，输送到排气流道冷却剂通 道，这样能更好地控制排放控制装置的超温。[0021]参考图1，内燃机10包括多个汽缸，汽缸中的一个如图1所示，其由发动机电子控 制器12控制。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，活塞36位于其中并连接到曲轴40。 该图示出燃烧室30与进气歧管44和排气通道48通过对应的进气门52和排气门54连通。每个进气门和每个排气门可通过进气凸轮51和排气凸轮53操作。可替换地，进气门和排 气门中的一个或更多个可通过机电控制阀门线圈和衔铁组件组合件来操作。进气凸轮51 的位置可由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可由排气凸轮传感器57确定。[0022]还示出在进气门52和进气压缩管42 (air intake zip tube)中间的进气歧管 44。燃料通过燃料系统(未显示)供给到燃料喷射器66，燃料系统包括燃料箱、燃料泵、燃料 导轨(未显示)。图1的发动机10配置为燃料直接喷射到发动机汽缸内，本领域技术人员称 之为直接喷射。燃料喷射器66响应于控制器12被提供来自驱动器68工的作电流。另外， 还示出进气歧管44与可选的具有节流板64的电子节气门62连通。在一个示例中，可使用 低压直接喷射系统，其中燃料压力可提高到大约20-30巴。可替换地，高压双级燃料系统可 用于产生更高的燃料压力。另外或可替换地，燃料喷射器可定位于进气门52上游并配置为 将燃料喷射入进气歧管，这被本领域技术人员称之为进气道喷射。[0023]无分电器点火系统89响应于控制器12通过火花塞92提供点火火花给燃烧室30。 示出的通用排气氧(UEGO)传感器126耦合到发动机排气组件206上游的排气通道48，本文 就图2会更加详细地讨论。可替换地，双态排气氧传感器可替换UEGO传感器126。[0024]如图1所示的控制器12，其作为常规微型计算机包括微处理器单元(CPU) 102、 输入/输出(I/O)端口 104、只读存储器(ROM) 106、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器 (KAM) 110以及常规数据总线。示出的控制器12从耦合到发动机10的传感器接收不同信 号，除了前面所讨论的信号外，还包括从耦合到冷却套114的温度传感器112给出的发动 机冷却剂温度(ECT);耦合到加速踏板130用于感应脚部132所施加力量的位置传感器134 ； 来自耦合到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力测量(MAP);来自霍尔效应传 感器118的感应曲轴40的位置的发动机位置传感器；对来自传感器120的进入发动机空气 质量的测量；以及对来自传感器58的节气门位置的测量。大气压也可由控制器12感测(传 感器未显示)以便处理。在本说明的优选方面中，曲轴每转一圈，霍尔效应传感器118产生 预定数量的等间隔的脉冲，以此能够确定发动机速度。[0025]在工作期间，通常发动机10内的每个汽缸经历四冲程循环该循环包括进气冲 程，压缩冲程，膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，通常是排气门54关闭，进气门52 打开。通过进气歧管44，空气被引入燃烧室30，活塞36移到汽缸底部，以便增加燃烧室30 内的容积。活塞36接近汽缸底部的位置和冲程末端(例如，当燃烧室在其最大容积时)通常 被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞 36向汽缸顶端移动以便压缩在燃烧室30内的空气。活塞36在该冲程末端以及最接近汽 缸顶端的点位(例如，当燃烧室在其最小容积时)通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。 在下文称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室内。然而在其他例子中，燃料可在进气门的上 游喷射，因此燃料在进气冲程期间输送给燃烧室。在下文称为点火的过程中，通过已知的点 火方式，例如火花塞92点燃被喷射的燃料，从而导致燃烧。另外或可替换地，压缩点火可用 于点燃空气/燃料的混合物。在膨胀冲程期间，膨胀的气体推动活塞返回BDC。曲轴40将 活塞运动转换成旋转轴的旋转转矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开，释放燃烧的空 气-燃料混合物到排气通道48，活塞返回TDC。应注意的是上述示出的仅作为例子，进气和 排气门打开和/或关闭时间会不同，如此会提供正的或负的阀门重叠，延迟进气门关闭，或 其他不同的例子。[0026]图2示出车辆200的示意图。如图所示，车辆包括进气系统202、发动机10以及排 气系统204。进气系统202可配置为提供空气给发动机10。箭头205描绘了进入发动机10 的空气流。如上关于图1的讨论，进气系统可包括上面关于图1讨论中的不同的组件，例如 节气门62、进气歧管44、进气门52等。[0027]排气系统204可配置成从发动机10接收排气并将排气排出到大气中。箭头207描 绘了排气从发动机10到排气系统204的流动。排气系统204可包括很多的组件，例如排气 门、排气流道、排气收集器、排放控制装置等。排气系统构成件的一部分可整合到发动机排 气组件206内。该构成件可包括排气流道208和多个冷却剂通道210，每个冷却剂通道至少 部分地环绕排气流道。排气流道可汇合在排气收集器，本文就图3会更详细地讨论。另外， 排气流道208中的每个可流体地耦合到在发动机内的独立燃烧室。发动机排气组件206可 进一步包括排放控制装置212。排放控制装置可是催化转换器，例如某些实施例中的三元 催化剂。催化转换器可包括多个催化剂砖。不过，在其他的实施例中，排放控制装置可是微 粒过滤器或其他适合的排放控制装置。[0028]通过整合排气流道、冷却剂通道、冷却剂入口和出口歧管以及催化剂或其他排放 控制装置为单一的发动机排气组件，制造过程的复杂性可简化。另外，当为每个流道采用并 行的冷却剂通道时，如此整合提供了特别协调的效果。并行冷却剂通道降低排气流道之间 的温度可变性。因此，排气流道不均匀的加热会减少，从而减少排气流道的和发动机排气组 件其他构成件的应力，该应力因排气流道和/或其他发动机排气组件构成件的不均匀膨胀 引起。应当理解排气流道和其他发动机排气组件构成件的不均匀膨胀会引起排气系统组件 上不均匀的力、弯矩等。[0029]发动机排气组件206中的冷却剂通道210可耦合到热交换器214。如图所示的，提 供通过箭头216和218代表的冷却剂导管穿过热交换器214和冷却剂通道210来循环冷却 齐U。具体地说，冷却剂导管216流体地耦合到热交换器214的冷却剂出口 217和冷却剂通道 210的入口 250。另一方面，冷却剂导管218流体地耦合到热交换器214的冷却剂入口 219 和冷却剂通道210的出口 252。箭头的方向代表在通道中冷却剂流的总体方向。应当理解 冷却剂可在冷却剂通道和热交换器214之间循环以移除冷却剂的热。冷却剂通道210、导 管(216和218)以及热交换器214可包含在冷却剂回路221内。泵223可包含在通过冷却 剂通道210、输入和输出导管(216和218)以及热交换器214形成的冷却剂回路内。泵223 配置为冷却剂回路提供压力头(pressure head)。泵可经由在图1中示出的控制器进行调 整。此外，阀门226可被定位在输入导管216中。在其他实施例中，阀门225可被定位在输 出导管218中。阀门225被配置为改变流入冷却剂通道210的冷却剂量。阀门225可通过 图1所示的控制器12进行调整。不过在其他实施例中，阀门225可被无源地控制或不包含 在冷却剂回路221内。仍然在其他实施例中，进一步地阀门225可定位在第一冷却剂回路 的另一个合适位置内，例如在输入导管216内。[0030]如图所示，发动机10可包括汽缸盖220和汽缸体222。汽缸体和汽缸盖可形成多 个燃烧室232。如图1所示的燃烧室30可包含在多个燃烧室232内。汽缸盖220和/或 汽缸体222可包括至少一个冷却套224。冷却套224可包括穿过汽缸盖220和/或汽缸体 222的冷却剂通道。另外在其他实施例中，汽缸盖和汽缸体中的每个可包括带有冷却剂通道 的分开的冷却套。在这样的实施例中，冷却套可以流体地耦合也可以不是流体地耦合。冷却套224可通过由箭头228和229代表的冷却剂导管流体地耦合到热交换器214。冷却套 224和冷却剂导管(228和229)可包含在冷却剂回路221内。冷却剂导管229可流体地耦 合到热交换器214的冷却剂入口 219和冷却套入口 254。另一方面，冷却剂导管228可流体 地耦合到热交换器214的冷却剂出口 217和冷却套出口 256。应当理解冷却剂流的总体方 向与箭头228和箭头229的方向相对应。热交换器214进一步配置为从在冷却套224内循 环的冷却剂中移除热。如图所示的，阀门231定位在冷却剂导管228内。不过在其他实施 例中，阀门231可定位在另一个合适的位置，例如冷却剂导管229内。阀门231被配置为调 整流入冷却套224的冷却剂流。阀门231可通过如图1所示的控制器12进行调整。不过 在其他实施例中，阀门可被无源地控制或可以不包含在冷却剂回路221内。提供给冷却套 224的冷却剂流可基于不同发动机和/或车辆工况进行调整。[0031]在所描绘的实施例中，耦合到热交换器214的冷却剂入口 219和冷却剂出口 217 的导管分支从而使冷却剂循环通过冷却剂通道210和冷却套224。不过在其他实施例中，冷 却剂通道210和冷却套224中的每个可流体地耦合到独立的热交换器。仍然在其他实施例 中，进一步地冷却剂通道210和冷却套224中的每个可流体地耦合到在热交换器214中的 分开的冷却剂入口和出口。应当理解大量可替换的合适冷却剂回路配置可用于其他实施例 中。[0032]图3示出发动机排气组件206的透视图。如图所示,发动机排气组件包括多个汇 合在排气收集器300的排气流道208。因此，多个排气流道208流体地耦合到排气收集器 300。排气流道208可流体地分离。也就是说，排气不会在排气流道之间流动。排气流道的 一个或更多法兰302可用于将发动机排气组件206安装至汽缸盖220，如图2所示。密封可 定位在汽缸盖220和法兰302之间以减少排气系统中排气泄漏。应当理解发动机排气组件 206在汽缸盖220的外部。[0033]当排气流道208通过排气收集器300彼此耦合时，由于不同排气流道的不均匀膨 胀，在排气收集器处不均匀的热会引起增加的应力。不均匀的膨胀会对整合到发动机排气 组件206内的不同组件施加不均匀的力，并因此施加不均匀的弯矩。结果是变形和/或不 同类型的组件退化就会发生。因此，已经设计了具有不同冷却特征的发动机排气组件206， 以减少排气流道之间温度变化性。[0034]排气流道208中的每个可包括第一截面304，其带有冷却剂通道210中的环绕封闭 排气流道的一个冷却剂通道，如图所示。通过这种方式，由冷却剂通道壳体305限定的冷却 剂通道210至少部分地穿越排气流道208。在其他实施例中，由冷却剂通道壳体305限定的 冷却剂通道210仅会部分地封闭排气流道208。而且，冷却剂通道有并行的冷却剂流。并行 的冷却剂流被定义为这样的冷却剂流，即冷却剂分别流过多个冷却剂通道，但在冷却剂通 道之间却没有任何冷却剂流通。通过这种方式，每个冷却剂通道自身含有冷却剂，且冷却剂 不会在由冷却剂通道壳体305限定的冷却剂通道210之间流动。因此，冷却剂可从冷却剂 入口歧管308通过独立的冷却剂入口流入每个冷却剂导管，独立地流过冷却剂通道210，以 及通过耦合到每个冷却剂通道的独立的冷却剂出口流入冷却剂出口歧管310。冷却剂通道 210会以图4作更详细的细节描述。另外，在排气流道208中第一截面中的每个部分是并行 的和因此冷却剂通道210可是并行的。也就是说，流道的中心轴可平行于第一截面的一部 分。排气流道208中的每个可进一步地包括通过不被冷却剂通道密闭的第二截面306。冷却剂流道中的每个可向在第二截面306中的排气收集器300延伸。[0035]冷却剂入口歧管308，绘制成导轨的形式，可定位于靠近排气集合器300。冷却剂 入口歧管308可配置成通过冷却剂入口 311为多个冷却剂通道210中的每个冷却剂通道提 供冷却剂。冷却剂入口歧管308可从如图2所示的输入导管218接收冷却剂。在某些例子 中，冷却剂入口歧管308可定位于靠近冷却剂通道210中的每个的第一末端。[0036]冷却剂出口歧管310，绘制成导轨的形式，可定位于靠近法兰302。冷却剂出口歧 管可配置成从冷却剂通道210中的每个接收冷却剂并提供冷却剂给如图2所示的输出导管 216。冷却剂出口 309流体地耦合冷却剂通道210中的每个到冷却剂出口歧管310。冷却剂 出口 309中的每个可径向地且纵向地从包含在冷却剂入口 311中的对应冷却剂入口偏移。 不过，在其他实施例中，冷却剂出口 309的部分可径向地且纵向地从冷却剂入口 311偏移， 或者冷却剂出口 309可不径向地和/或纵向地从冷却剂入口 311偏移。当冷却剂入口 311 和冷却剂出口 309是径向地偏移时，与冷却剂入口和冷却剂出口不是径向地偏移的其他设 计相比，冷却剂通道210内的切线冷却剂流速度会增加。通过这种方式，冷却剂可以增加的 速度流过冷却剂通道210，减少导致在冷却剂通道中形成蒸汽的缓慢移动的冷却剂区域的 可能性。[0037]进一步地在其他实施例中，冷却剂可以相切于排气流道208壳体的方向从冷却剂 入口 311流入冷却剂通道210。而且，冷却剂出口 309还可布置为相切于排气流道208的壳 体。结果是，冷却剂通道210中冷却剂的切向速度会进一步增加。冷却剂通道210中冷却 剂增加的切向速度使得更大量冷却剂流过冷却剂通道中的如下多个部分，即这些部分易出 现低速流动条件和/或高温，使得在冷却剂中形成蒸汽。通过这种方式，在冷却剂通道部分 中的冷却剂形成蒸汽的可能性减少，从而改进冷却操作。[0038]进一步地在某些实施例中，冷却剂通道210的末端可定位于靠近法兰302和汽缸 盖220。当冷却剂通道以这种配置构建时，穿过法兰302转移到汽缸盖220的热量可增加。 结果，冷却剂通道210中的冷却剂温度降低，从而减少了在冷却剂通道210中形成蒸汽。进 一步地，仍然在某些实施例中，冷却剂通道壳体末端可是逐渐变细的，进一步减少在冷却剂 通道210末端蒸汽形成的可能性。应当理解蒸汽形成会通过冷却剂温度的增加、冷却剂通 道内增加的温度变化性以及降低的泵效率会使冷却系统的运行降级。[0039]冷却剂可以并行的方式分别地流过每个冷却剂通道，如之前所讨论的。通过分离 冷却剂流，与其他设计(例如交叉流动设计)相比，排气流道内温度变化性可减少，从而减少 发动机排气组件206变形或其他热降级的可能性。在某些实施例中，冷却剂出口歧管310 可定位于靠近冷却剂通道210中的每个的第二末端。[0040]此外，冷却剂穿过冷却剂通道210的总体流动可与排气穿过排气流道208的总体 流动相反。这种类型的流动配置被称为对流。应当理解相对于其他类型的设计，例如伴流 热交换器，对流配置会增加排气给冷却剂的热传递。不过在其他实施例中，发动机排气组件 可有伴流(co-current flow)。例如，包含在冷却剂入口歧管308内的冷却剂入口 311可定 位于靠近法兰302，以及包含在冷却剂出口歧管310内的冷却剂出口 309可定位于靠近排放 控制装置212。[0041]而且，冷却剂出口 309可定位于竖直地在冷却剂入口 311上面，当冷却剂初始地引 入到冷却剂通道中时，减少气泡的可能性。因此，冷却系统的运行可得到加强。[0042]如图所示，排放控制装置212可直接耦合到排气收集器300。这样，排放控制装置 212的壳体312以及排气收集器300的壳体314形成连续的外表面。冷却剂通道210的壳 体305也可和壳体312以及壳体314形成连续的外表面。通过这种方式,发动机排气组件 206的不同部件可共享公共壳体，增加了组件的紧凑性。不过在其他实施例中，替换的合适 配置也是可能的。[0043]不同的传感器可附接在发动机排气组件206上。传感器可与上述关于图1讨论的 控制器12通信。例如，温度传感器可定位于排放控制装置212的入口。在描绘的实施例 中，发动机排气组件206包括在多个冷却剂通道210下游耦合到多个排气流道208交汇处 的传感器凸台(boss) 360。不过在其他实施例中，发动机排气组件206可不包括传感器凸 台 360。[0044]另外，一个或更多流动传感器可耦合到冷却剂入口和/或出口歧管。应当理解这 些和控制器连接的传感器可用于实施不同控制策略。例如，冷却剂穿过冷却剂通道210的 流量可基于排放控制装置212的温度进行调整。具体地，可使用反馈类型控制策略。例如， 排放控制装置212可具有期望的工作温度或温度范围。因此，若确定排放控制装置212正 经受过温状况，则冷却剂穿过冷却剂通道210的流速会通过包含控制器12、泵223和/或 阀门225的控制系统增加。通过这种方式，当排放控制装置212在阈值温度之上时，穿过冷 却剂通道的冷却剂流速会增加。另一方面，若确定排放控制装置内存在低温的状况，冷却剂 穿过冷却剂通道的流速会通过控制系统减少。而且，冷却剂穿过冷却剂通道210的流速会 基于发动机10的温度进行调整。例如，当发动机10温度在阈值之上时，冷却剂穿过冷却剂 通道的流速会增加。应当理解会用到其他类型的控制策略来控制冷却剂穿过冷却剂通道的 流速，例如，前馈控制策略、比例-积分-微分(PID)控制策略等。切割平面350限定如图 4所示的横截面，切割平面352限定如图5所示的横截面，切割平面354限定如图6所示的 横截面。[0045]图4不出如图3所不的发动机排气组件206中的一部分的横截面图。包含在图3 中示出的多个排气流道208中的单一排气流道在图4中绘出，包含排气流道通道400和排 气流道壳体406的排气流道限定排气流道通道400的外围。冷却剂通道壳体408限定被包 括在多个冷却剂通道210中的冷却剂通道402的外围，如图4所示。另外，通过冷却剂通道 402，排气流道壳体406是圆周密封的。不过如之前讨论的，在其他实施例中，排气流道可仅 通过冷却剂通道是部分密封的。[0046]图4进一步示出冷却剂通过包含在如图3所示的冷却剂入口歧管308中的冷却剂 入口 403进入冷却剂通道402。同样地，冷却剂通过包含在如图3所示的冷却剂出口歧管 310中的冷却剂出口 404退出冷却剂通道402。通过这种方式，冷却剂可流过冷却剂通道 402。[0047]流过排气流道通道400的排气可大体流入页面。另一方面，流过冷却剂通道402的 冷却剂大体流出页面。通过这种方式，如前面所讨论的液体流动会相互反向。在某些例子 中，排气流道通道400的半径Rl和冷却剂通道402的半径R2之间的比率(R1/R2)可在O. 6 到O. 7之间。另外在其他实施例中，支撑件(未显示)可从排气流道壳体406延伸到冷却剂 通道壳体408，给冷却剂通道壳体408提供增加的结构性支撑。而且，排气流道壳体406和 /或冷却剂通道壳体408可以用合适的材料，例如钢材、铝材、聚合物等来构造。虽然单一排气流道如图4所示，应当理解其他的包含在发动机排气组件206中的排气流道可有类似的 结构。[0048]图5示出如图3所示的发动机排气组件206的另一个横截面。该横截面取自包含 在多个如图3所示的冷却剂通道210中的一个冷却剂通道下游的排气流道内的位置。因 此，在这个截面中，如图4所示的冷却剂通道402不环绕排气流道通道400，且排气流道壳体 406是外部壳体。这样，每个排气流道可包括由冷却剂通道环绕的部分和不被冷却剂通道 环绕的部分。[0049]图6示出如图3所示的发动机排气组件的另一个横截面图。排气穿过排气流道通 道400的总体流动用箭头600标示。而且，冷却剂流过冷却剂通道402的总体方向用箭头 602标示。如图所绘，通常冷却剂可以和排气流过排气流道通道400相反的反向流过冷却剂 通道402。当与采用伴流冷却剂流的设计比较时，这种方式的排气冷却可增加。不过在其他 实施例中，冷却剂和排气可大体在同一个方向流动。[0050]图7示出车辆中运行冷却系统的方法700。方法700可通过上面所述的车辆、系 统、装置等来实施或可替换地通过另一个合适的车辆、系统、组件、装置等来实施。[0051]在步骤702，该方法包括将冷却剂从冷却剂入口歧管流动到圆周地包围多个对应 排气流道的多个冷却通道。移动到步骤704，该方法包括沿着与排气流入排气流道的方向大 体反向的方向使冷却剂独立地流过每个冷却剂通道。接下来在步骤706，该方法包括使冷却 剂从冷却剂通道中的每个流到冷却剂出口歧管。在步骤708，该方法进一步包括使冷却剂从 冷却剂出口歧管流到热交换器。[0052]这里描述的系统和方法使得发动机中的发动机排气组件下游的排气温度能够减 少，发动机排气组件包括耦合到汽缸盖的排气流道。因此，排气流道和在排气系统中排气流 道下游的其他组件热降级可能性会减少，因而增加了排气系统的寿命。而且，流过多功能 组件的排气温度可进行调整以改进催化剂运行并减少基于发动机排气冷却策略的需要(例 如，重负荷下的燃料富化)。再者，通过将不同组件整合到单一组件实现发动机排气组件紧 凑，使得排气系统的轮廓能够减少。进一步地，将组件整合到单一发动机排气组件还能使得 组件的制造流程得以简化。因此减少了制造成本。[0053]应当理解这里描述的配置和/或方法实际上是示范性的，这些具体实施例或例子 不能当作是限制性的，因为无数变化都是可能的。本公开的主题包括这里公开的不同特征、 功能、动作和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合及子组合，以及其任意和全部等 同物。
权利要求1.一种发动机排气组件，其特征在于包括具有并行冷却剂流的多个冷却剂通道，每个冷却剂通道至少部分地围绕各自对应的排气流道；耦合到每个所述冷却剂通道的冷却剂入口歧管；以及耦合到每个所述冷却剂通道的冷却剂出口歧管。
2.根据权利要求1所述的发动机排气组件，其特征在于每个冷却剂通道环绕地包围各自的排气流道。
3.根据权利要求1所述的发动机排气组件，其特征在于每个所述冷却剂通道包括耦合到所述冷却剂入口歧管的入口以及耦合到所述冷却剂出口歧管的出口，所述入口从所述出口径向地且纵向地偏离。
4.根据权利要求1所述的发动机排气组件，其特征在于所述冷却剂入口和出口歧管通过冷却剂回路流体地耦合到热交换器；其中所述热交换器流体地耦合到所述发动机中的冷却套的入口和出口。
5.根据权利要求1所述的发动机排气组件，其特征在于进一步包括位于流体地耦合到所述排气流道的排气集合器下游的排放控制装置；其中所述排放控制装置是催化转换器。
6.根据权利要求5所述的发动机排气组件，其特征在于连续的外表面形成用于所述排放控制装置和所述排气集合器的壳体；其中所述壳体包括所述多个冷却剂通道。
7.根据权利要求6所述的发动机排气组件，其特征在于进一步包括耦合到所述多个冷却剂通道下游的所述多个排气流道交汇处内的传感器凸台。
8.根据权利要求1所述的发动机排气组件，其特征在于进一步包括控制系统，该控制系统被配置为当温度高于阈值时增加流过所述冷却剂通道的冷却剂流；位于流体地耦合到所述排气流道的所述排气集合器下游的排放控制装置，其中所述控制系统被配置为当所述排放控制装置的温度高于所述阈值时，增加流过所述冷却剂通道的冷却剂流。
9.根据权利要求1所述的发动机排气组件，其特征在于所述发动机排气组件耦合到所述发动机的汽缸盖；所述冷却剂通道内的冷却剂至少部分地沿着与所述排气流道中的排气流相反的方向流动。
10.一种发动机排气组件，其包括多个排气流道，每个排气流道流体地耦合到所述发动机内的燃烧室；多个冷却剂通道并联耦合，且每个所述冷却剂通道环绕地包围各自的排气流道；包括多个冷却剂入口的冷却剂入口歧管，每个所述冷却剂入口流体地耦合到各自的单独的冷却剂通道；以及包括多个冷却剂出口的冷却剂出口歧管，每个所述冷却剂出口流体地耦合到各自的单独的冷却剂通道。
专利摘要本实用新型提供了一种发动机排气组件。该发动机排气组件可包括具有并行冷却剂流的多个冷却剂通道，每个冷却剂通道至少部分地围绕各自对应的排气流道。该发动机排气组件可进一步包括耦合到每个冷却剂通道的冷却剂入口歧管和耦合到每个冷却剂通道的冷却剂出口歧管。通过这种方式，能提供更加均匀和受控的冷却。
文档编号F01N3/04GK202851113SQ20122022098
公开日2013年4月3日 申请日期2012年5月16日 优先权日2011年5月20日
发明者J·J·白塔姆, K·A·坎贝尔, E·J·诺卡, R·豪斯特, R·R·埃奥里奥 申请人:福特环球技术公司