發動機的排氣溫度控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及發動機的排氣溫度控制的相關技術領域；更具體地說，本實用新型涉及一種發動機的排氣溫度控制系統，所述系統能夠控制增壓發動機的排氣在不同散熱邊界的管路中的流動，達到控制排氣溫度的效果。
【背景技術】
[0002]發動機(此處特指四沖程或兩沖程發動機，燃燒方式為點燃式或壓燃式)的排氣溫度隨發動機的轉速、負荷變化而變化。對于汽油增壓發動機而言，在高轉速和大負荷時，排氣溫度甚至會高于1000攝氏度。在此種溫度條件下工作的排氣歧管、渦輪增壓器的渦輪端結構等零部件，顯然需要使用耐高溫的材料制造。而隨著耐溫要求的提高，材料的成本也會相應提高。與此同時，即使使用了成本較高的高耐溫材料，高溫引發的蠕變、氧化等現象仍然可能會導致可靠性問題。另一方面，發動機怠速時，其排氣溫度較低，尤其是當發動機冷啟動時，機體和各部分管路溫度較低，而以汽油機三元催化器為代表的排氣后處理器往往會要求最低的工作溫度。當不能達到此溫度時，排氣后處理器很難有效工作，從而產生相應的排放問題。
[0003]現在的方案見圖1.需要說明的是，圖1使用了單級的帶廢氣放氣閥的渦輪增壓器增壓的發動機來演示當前的典型狀況，但不表明本實用新型僅僅局限于此種特例。新鮮空氣首先流經空氣濾清器101。然后經渦輪增壓器的壓氣機102增壓，增壓后的空氣壓力和溫度都會上升，此時，增壓空氣流經中間冷卻器103，降低溫度，提高密度。然后，空氣進入發動機104，燃燒做功。燃燒做功后的排氣從排氣門105中排出，通過排氣歧管106匯集。需要注意的是，排氣在流出排氣門105之后，進入排氣歧管106之前，需要在汽缸蓋內流動一段。如果汽缸蓋有水冷結構，則排氣在汽缸蓋內流動時，其流道壁面往往也是水冷的。進入渦輪增壓器107的渦輪108中，推動渦輪108做功。渦輪108驅動壓氣機102，從而使得壓氣機102旋轉做功，壓縮進氣。從渦輪108流出的排氣流經排氣處理器凈化，再流經消音器降低排氣噪音，排入大氣。
[0004]可以注意到，排氣在從排氣門流出后，進入渦輪入口之前，其流道的散熱邊界是不可調節的。
[0005]如果上述流道部分散熱較少，則有利于發動機冷啟動時較快地加熱排氣后處理器。但是，當發動機在高速大負荷工作時，排氣溫度高，相應部分顯然需要成本較高的耐高溫材料制造。
[0006]如果上述流道部分散熱較多，比如可以在缸蓋內行程較長的流道，相應的壁面進行水冷。這樣會有助于降低發動機排氣的最高溫度，使其后的零部件的材料要求降低，有助于控制成本。但是，強烈的冷卻會在發動機冷啟動時帶走大量熱量，從而惡化此時的排氣后處理器的升溫，使其需要較長時間達到工作溫度。通過提高怠速轉速，推遲點火提前角等技術手段可以提高排氣溫度，但是，這是以更多地消耗燃油為代價，惡化了燃油耗。
[0007]顯然，能夠在不同的發動機工作狀態下，提供不同的，對排氣溫度進行控制的技術手段，是控制成本、降低污染和改善燃油耗的有效技術手段。
【實用新型內容】
[0008]因此，本實用新型要解決在不同的發動機工作狀態下，如何有效控制其排氣溫度，從而一方面可以降低最高排氣溫度，另一方面，在一定工況下，避免排氣中的熱量過多散失，以有助于排氣后處理器的工作的工程問題。為了解決上述問題，本實用新型針對提出，將排氣的一部分流道，分為并行的兩個或多于兩個的支路，以控制閥控制排氣流經這兩個或多于兩個的支路的比例。這樣，可以在不同發動機工況下，使得排氣有不同的散熱效果，達到控制排氣溫度的目的。
[0009]根據本實用新型的一方面，提供一種發動機的排氣溫度控制系統，包括:設置在發動機的排氣門之后的多條流道，所述多條流道中的至少一部分流道被劃分為兩個或多個并行支路，其中，所述兩個或多個并行支路對于流經其中的排氣具有不完全相同的散熱邊界；設置在所述兩個或多個并行支路上的控制閥，控制在發動機的不同工作狀態下流經各個支路的排氣的比例，從而使得排氣具有不同的散熱效果。
[0010]此外，當發動機具有單級渦輪增壓器時，具有不同散熱邊界的兩個或多個并行支路中包含的流道位于發動機排氣門和渦輪增壓器的渦輪入口之間。
[0011]此外，當發動機具有串聯的兩級或多級渦輪增壓器時，具有不同散熱邊界的兩個或多個并行支路中包含的流道位于發動機排氣門和最高一級渦輪增壓器的渦輪入口之間。
[0012]此外，當發動機具有并聯的兩級或多級渦輪增壓器時，具有不同散熱邊界的兩個或多個并行支路中包含的流道位于發動機排氣門和第一級渦輪增壓器的渦輪入口之間。
[0013]此外，具有不同散熱邊界的兩個或多個并行支路中包含的流道集成在氣缸缸蓋內或者集成在排氣歧管內。
[0014]此外，當具有不同散熱邊界的兩個并行支路中包含的流道集成在排氣歧管內或缸蓋內時，所述結構以內外兩層結構實現，其中，外層為帶水冷的殼體，內層為不具有散熱的殼體，并且在內外兩層之間存在間隙，其中，所述兩個并行支路中的一個支路中包含的流道集成在內層之內的空間中，另一個支路中包含的流道集成在內外兩層之間的間隙中。
[0015]此外，設置在所述兩個并行支路上的控制閥集成在排氣歧管或缸蓋內的外層殼體上。
[0016]此外，當發動機具有渦輪增壓器時，具有不同散熱邊界的兩個或多個并行支路中包含的流道集成在渦輪增壓器的蝸殼內。
[0017]此外，當發動機具有渦輪增壓器時，設置在兩個或多個并行支路中的每個支路上的控制閥和渦輪增壓器的控制閥聯動。
[0018]此外，當發動機為自然進氣發動機或者發動機具有應用機械增壓方案的增壓器時，具有不同散熱邊界的兩個或多個并行支路中包含的流道位于排氣后處理器之前。
[0019]根據本實用新型的發動機的排氣溫度控制系統可以使得發動機的最高排氣溫度有效降低，同時避免在發動機啟動時過多散熱而延遲催化器達到起效溫度，或者為使得催化器達到起效溫度而惡化燃油耗。
【附圖說明】
[0020]通過下面結合附圖對實施例進行的描述，本實用新型的這些和/或其他方面和優點將會變得清楚和更易于理解，在附圖中:
[0021]圖1是當前的單級廢氣放氣閥渦輪增壓發動機示意圖；
[0022]圖2是根據本實用新型的發動機的排氣溫度控制系統的示意圖。
[0023]部件及標號說明
[0024]101空氣濾清器
[0025]102渦輪增壓器的壓氣機
[0026]103 中間冷卻器
[0027]104發動機機體
[0028]105排氣門
[0029]106排氣歧管
[0030]107渦輪增壓器
[0031]108廢氣放氣閥
[0032]109渦輪增壓器的渦輪
[0033]110排氣后處理器
[0034]111消音器
[0035]201排氣管路中，有不同散熱邊界部分中，散熱較少的流道
[0036]202排氣管路中，有不同散熱邊界部分中，散熱較多的流道
[0037]203排氣管路中，有不同散熱邊界部分中，用來控制排氣在不同散熱邊界的管路中流動的控制閥
【具體實施方式】
[0038]在下文中參照附圖更充分地描述本實用新型，在附圖中示出了本實用新型的示例性實施例。然而，本實用新型可以以許多不同的形式來實施，且不應該解釋為局限于在這里所提出的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底和完全的，并將本實用新型的范圍充分地傳達給本領域技術人員。
[0039]圖2是根據本實用新型的發動機的排氣溫度控制系統應用于圖1所示發動機方案的示意圖。
[0040]圖2中，發動機的排氣從排氣門105中排出氣缸，并在排氣歧管106中匯集。之后，發動機排氣面對兩條支路，分別是201和202。其中，排氣支路201沒有主動散熱，其外部的散熱邊界可以是對于空氣的自然對流散熱，與傳統的排氣歧管的散熱方式相同；而排氣支路202有主動散熱