專利名稱：用于排氣口的排氣嵌件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，更具體地，涉及用于內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)包括用于使得排氣排出到燃燒室或者氣缸之外的排氣系統(tǒng)。通常經(jīng)由發(fā)動(dòng) 機(jī)缸體中的排氣ロ并且然后經(jīng)由排氣歧管排出排氣，其中排氣歧管將排氣引至用于引導(dǎo)排氣排出發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管。因?yàn)榕艢馔ǔＧ闆r下很熱，一些熱量被傳遞到排氣系統(tǒng)的部件上。例如，在運(yùn)行過程中，因?yàn)閺呐艢庵袀鱽淼臒崃浚艢饪诤团艢馄绻軐⒆兊煤軣?。防止發(fā)動(dòng)機(jī)缸體變得過熱有很多好處。例如，過熱會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)性能，降低發(fā)動(dòng)機(jī)部件的使用壽命，或者甚至損壞發(fā)動(dòng)機(jī)缸體自身。因此，期望降低發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)部件的溫度。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)通常包括用于從發(fā)動(dòng)機(jī)中帶走熱量的液體冷卻系統(tǒng)。雖然過去做出了一些努力，但還是存在對(duì)內(nèi)燃機(jī)的散熱做出進(jìn)ー步改進(jìn)的需求。


將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的特征、方面和實(shí)施例進(jìn)行說明，其中圖I示出了發(fā)動(dòng)機(jī)組件的一部分的分解圖；圖2示出了在圖I中示出的發(fā)動(dòng)機(jī)組件的氣缸蓋的立體圖；圖3示出了排氣嵌件的立體圖；圖4示出了沿圖3的剖面線IV-IV截取的排氣嵌件的剖面圖；圖5示出了發(fā)動(dòng)機(jī)組件的局部剖面圖；圖6示出了圖5的指定部分的放大視圖；圖7示出了排氣嵌件的替代實(shí)施例的剖面圖；圖8示出了排氣嵌件的另ー替代實(shí)施例的剖面圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出了發(fā)動(dòng)機(jī)組件100的一部分的分解圖。發(fā)動(dòng)機(jī)組件100包括氣缸蓋102、排氣歧管104、以及多個(gè)排氣嵌件106。發(fā)動(dòng)機(jī)組件100可包括未不出的其他的傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)部件。例如，氣缸蓋102可安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)缸體從而形成分別都包含活塞的多個(gè)燃燒室。氣缸蓋102可包括氣門組件，其包括用于控制從燃燒室到排氣歧管104的排氣流動(dòng)的氣門。發(fā)動(dòng)機(jī)組件100可形成柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或者常規(guī)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分。圖2示出了氣缸蓋102的立體圖。氣缸蓋102包括多個(gè)排氣ロ 108。雖然這里只示出了四個(gè)排氣ロ 108，但是本公開同樣適用于含有其他數(shù)量的排氣ロ的氣缸蓋。氣缸蓋102被構(gòu)造為安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上從而使得各個(gè)排氣ロ 108能夠?yàn)榕艢馓峁母鱾€(gè)燃燒室中逸出的導(dǎo)管。氣缸蓋102可包括用于控制從燃燒室到排氣ロ 108的氣體流動(dòng)的傳統(tǒng)的氣門組件。各個(gè)排氣ロ 108包括輸出開ロ 110，排氣通過該輸出開ロ 110能夠排出氣缸蓋102而進(jìn)入到排氣歧管104。圖3示出了排氣嵌件106的立體圖，圖4示出了沿著圖3的剖面線IV-IV截取的排氣嵌件106的剖面圖。在所示出的實(shí)施例中，排氣嵌件106大致為圓柱形從而至少一定程度上與排氣ロ 108的內(nèi)部形狀相一致。因此可理解，也可采用替代形狀從而與其他的排氣ロ相一致。例如，雖然排氣嵌件106大致為線性圓柱形，但是替代實(shí)施例可以是大致曲線狀圓柱形。另外，雖然排氣嵌件106具有一定程度上為圓形的剖面(垂直于剖面線IV-IV而截取的)，但是替代實(shí)施例可以具有替代剖面形狀。
排氣嵌件106包括輸入端114和輸出端116。當(dāng)將排氣嵌件106安裝到氣缸蓋102中時(shí)，來自于燃燒室的排氣被輸入端114接收并且經(jīng)由輸出端116排出。圓柱形區(qū)域120在輸入端114和輸出端116之間延伸。在該實(shí)施例中,排氣嵌件106包括在輸入端114附近的擴(kuò)ロ區(qū)域(flared region) 122。排氣嵌件106也包括在輸出端116附近的突起區(qū)域(beaded region) 124。以如下的方式來構(gòu)造排氣嵌件106 :圓柱形區(qū)域120的外徑比擴(kuò)ロ區(qū)域122的外徑小，并且圓柱形區(qū)域120的外徑也比突起區(qū)域124的外徑小。在示出的實(shí)施例中，圓柱形區(qū)域120的外徑沿著排氣嵌件106的縱軸至少一定程度上保持不變。然而，在替代實(shí)施例中，圓柱形區(qū)域120的外徑可以變化。另外，雖然這里只示出了一個(gè)擴(kuò)ロ區(qū)域122和ー個(gè)突起區(qū)域124，但是替代實(shí)施例可以包括額外的直徑増大的區(qū)域，諸如額外的突起區(qū)域124。排氣嵌件106的輸出端116也包括圓柱形延伸部126。圓柱形延伸部126在突起區(qū)域124和排氣嵌件106的輸出端116之間延伸。如圖4所示，圓柱形延伸部126的外徑可大致與圓柱形區(qū)域120的外徑相等?；蛘撸瑘A柱形延伸部126的外徑可與圓柱形區(qū)域120的外徑不同。當(dāng)將排氣嵌件106安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)組件100中時(shí)，圓柱形延伸部126將延伸到排氣歧管104的歧管口中。因此，圓柱形延伸部126的外徑可構(gòu)造為適合于排氣歧管104的端ロ。如圖I所不,在將排氣歧管104與氣缸蓋102分開的情況下,獨(dú)立的排氣嵌件106能夠插入到各個(gè)排氣ロ 108中。圖5示出了一個(gè)排氣嵌件106的示例，其中該排氣嵌件106布置在氣缸蓋102的多個(gè)排氣ロ 108的其中之一中。圖5中示出的視圖同樣適用于所有的排氣嵌件106。如圖5所示，排氣嵌件106延伸入氣缸蓋102和排氣歧管104中。排氣嵌件106安裝到氣缸蓋102的一個(gè)排氣ロ 108中，使得排氣嵌件106的輸入端114延伸到排氣ロ 108中。排氣嵌件106從排氣ロ 108延伸出，并且延伸入排氣歧管104的歧管ロ 128中。擴(kuò)ロ區(qū)域122的外徑朝向排氣嵌件106的輸入端114増大，從而使得排氣能夠平穩(wěn)地進(jìn)入排氣嵌件106。當(dāng)安裝排氣嵌件106時(shí)，排氣嵌件106優(yōu)選地與排氣歧管104的ー些部分接觸，從而使得熱量從排氣嵌件106傳遞到排氣歧管104。因此，排氣嵌件106的外表面的至少ー部分可與排氣歧管104的表面接觸。另外，排氣嵌件106的外表面的至少一部分可與氣缸蓋102的表面接觸。例如，在如圖5所示的實(shí)施例中，突起區(qū)域124的外表面可與排氣歧管104的表面接觸，同時(shí)可與氣缸蓋102的表面接觸。另外，擴(kuò)ロ區(qū)域122的外表面可與氣缸蓋102的表面接觸。然而，擴(kuò)ロ區(qū)域和突起區(qū)域之間的圓柱形區(qū)域120可與排氣ロ 108的表面分開，從而降低從排氣嵌件106傳遞到氣缸蓋102的熱量。在一些實(shí)施例中，在圓柱形區(qū)域120和排氣ロ 108之間可放置絕熱材料。在一些實(shí)施例中，排氣嵌件106可以是改進(jìn)的部件，其設(shè)計(jì)為可以稍微容易地裝配到氣缸蓋102或者從氣缸蓋102移除，從而為了使用排氣嵌件106，沒有必要對(duì)排氣歧管104或氣缸蓋102做出修改。在一些實(shí)施例中，排氣嵌件106可借助摩擦保持在適當(dāng)位置。或者，可使用緊固件、粘合劑、和/或焊接而將排氣嵌件106保持在適當(dāng)位置。在替代實(shí)施例中，排氣嵌件106可以是與氣缸蓋102 —體的部件，或者是與排氣歧管104—體的部件，而不是単獨(dú)分開的部件。提供排氣嵌件106從而將大部分排氣熱量從氣缸蓋102傳遞到位于被液體冷卻的排氣歧管104中的環(huán)繞水套130。以如下的方式來構(gòu)造排氣嵌件106 :在排氣ロ 108的內(nèi)壁和圓柱形區(qū)域120的外表面之間存在間隙。在一些實(shí)施例中，在排氣嵌件106和排氣ロ 108·的內(nèi)壁之間可設(shè)置一層絕熱材料。流經(jīng)氣缸蓋102的排氣與排氣嵌件106接觸而不是與氣缸蓋102直接接觸。排氣嵌件106優(yōu)選地由熱傳導(dǎo)率相對(duì)低的材料例如不銹鋼制成，從而使得來自排氣的熱量能夠被引導(dǎo)至更冷的地方。因此，來自排氣的熱量能夠被引導(dǎo)至排氣嵌件106與排氣歧管接觸的地方。然后熱量進(jìn)入到排氣歧管，在該排氣歧管中，水套130能夠?qū)崃课氲脚艢饫鋮s劑中，然后經(jīng)由可包括例如散熱器的冷卻系統(tǒng)132將熱量傳遞到大氣中。因此可理解，在不脫離本公開的范圍的情況下，可對(duì)排氣嵌件106的形狀做出改變。例如，圖7和圖8示出了排氣嵌件106的替代實(shí)施例。圖7示出了作為排氣嵌件106的替代實(shí)施例的排氣嵌件206的剖面圖。在所示出的實(shí)施例中，排氣嵌件206大致為圓柱形從而至少一定程度上與排氣ロ 108的內(nèi)部形狀相一致。因此可理解，也可采用替代形狀從而與其他的排氣ロ相一致。例如，雖然排氣嵌件206大致為線性圓柱形，但是替代實(shí)施例可以是大致曲線狀圓柱形。另外，雖然排氣嵌件206具有一定程度上為圓形的剖面(垂直于圖7所示出的剖面而截取的)，但是替代實(shí)施例可以具有替代剖面形狀。排氣嵌件206包括輸入端214和輸出端216。當(dāng)將排氣嵌件206安裝到氣缸蓋102中時(shí)，來自于燃燒室的排氣被輸入端214接收并且經(jīng)由輸出端216排出。圓柱形區(qū)域220在輸入端214和輸出端216之間延伸。在該實(shí)施例中，排氣嵌件206包括在輸入端214附近的擴(kuò)ロ區(qū)域222。排氣嵌件206也包括在輸出端216附近的突起區(qū)域224。以如下的方式來構(gòu)造排氣嵌件206 :圓柱形區(qū)域220的外徑比擴(kuò)ロ區(qū)域222的外徑小，并且圓柱形區(qū)域220的外徑也比突起區(qū)域224的外徑小。在示出的實(shí)施例中，圓柱形區(qū)域220的外徑沿著排氣嵌件206的縱軸至少一定程度上保持不變。然而，在替代實(shí)施例中，圓柱形區(qū)域220的外徑可以變化。另外，雖然這里只示出了ー個(gè)擴(kuò)ロ區(qū)域222和ー個(gè)突起區(qū)域224，但是替代實(shí)施例可以包括額外的直徑増大的區(qū)域，諸如額外的突起區(qū)域224。排氣嵌件206的輸出端216包括截錐形區(qū)域226以替代排氣嵌件106的圓柱形延伸部126。截錐形區(qū)域226在突起區(qū)域224和排氣嵌件206的輸出端216之間延伸。如圖7所示，截錐形區(qū)域226的外徑從突起區(qū)域224向輸出端216逐漸減小。當(dāng)將排氣嵌件206安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)組件100中時(shí)，截錐形區(qū)域226將延伸到排氣歧管104的歧管口中。因此，截錐形區(qū)域226的外徑可構(gòu)造為適合于排氣歧管104的端ロ。圖8示出了作為排氣嵌件106的另ー替代實(shí)施例的排氣嵌件306的剖面圖。在所示出的實(shí)施例中，排氣嵌件306大致為圓柱形從而至少一定程度上與排氣ロ 108的內(nèi)部形狀相一致。因此可理解，也可采用替代形狀從而與其他的排氣ロ相一致。例如，雖然排氣嵌件306大致為線性圓柱形，但是替代實(shí)施例可以是大致曲線狀圓柱形。另外，雖然排氣嵌件306具有一定程度上為圓形的剖面(垂直于圖8所示出的剖面而截取的)，但是替代實(shí)施例可以具有替代剖面形狀。排氣嵌件306包括輸入端314和輸出端316。當(dāng)將排氣嵌件306安裝到氣缸蓋102中時(shí)，來自于燃燒室的排氣被輸入端314接收并且經(jīng)由輸出端316排出。第一圓柱形區(qū)域320在輸入端314和輸出端316之間延伸。在該實(shí)施例中，排氣嵌件306包括在輸入端314附近的擴(kuò)ロ區(qū)域322。排氣嵌件306也包括在輸出端316附近的突起區(qū)域324，該突起區(qū)域過渡為圓柱形延伸部326。以如下的方式來構(gòu)造排氣嵌件306 :第一圓柱形區(qū)域320的外 徑比擴(kuò)ロ區(qū)域322的外徑小，并且第一圓柱形區(qū)域320的外徑也比突起區(qū)域324的外徑小。在示出的實(shí)施例中，第一圓柱形區(qū)域320的外徑沿著排氣嵌件306的縱軸至少一定程度上保持不變。然而，在替代實(shí)施例中，圓柱形區(qū)域320的外徑可以變化。另外，雖然這里只示出了一個(gè)擴(kuò)ロ區(qū)域322和ー個(gè)突起區(qū)域324，但是替代實(shí)施例可以包括額外的直徑増大的區(qū)域，諸如額外的突起區(qū)域324。排氣嵌件306的輸出端316包括圓柱形延伸部326。圓柱形延伸部326在突起區(qū)域324和排氣嵌件306的輸出端316之間延伸。圓柱形延伸部326的外徑可至少一定程度上保持不變或者可比第一圓柱形區(qū)域320的外徑大。當(dāng)將排氣嵌件306安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)組件100中時(shí)，圓柱形延伸部326將延伸到排氣歧管104的歧管口中。因此，圓柱形延伸部326的外徑可構(gòu)造為適合于排氣歧管104的端ロ。排氣嵌件106的進(jìn)ー步替代實(shí)施例可包括擴(kuò)ロ區(qū)域122的替代方案。例如，排氣嵌件106的一些替代實(shí)施例可包括與突起區(qū)域124類似的用于替代擴(kuò)ロ區(qū)域122的突起區(qū)域。另外，排氣嵌件106的一些替代實(shí)施例可包括與突起區(qū)域124類似的與擴(kuò)ロ區(qū)域122配合的突起區(qū)域，例如，使得突起區(qū)域過渡到擴(kuò)ロ區(qū)域。排氣嵌件106的進(jìn)ー步替代實(shí)施例可包括ー個(gè)或多個(gè)彎曲部、槽ロ、或者其他的形狀特征，從而容納排氣口和/或歧管ロ——排氣嵌件將安裝到該排氣口和/或歧管ロ。雖然以上已經(jīng)說明了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解所說明的實(shí)施例僅僅是舉例說明。因此，不應(yīng)該基于說明的實(shí)施例來限定本發(fā)明。本文說明的本發(fā)明的范圍應(yīng)該在結(jié)合上述的說明和附圖來理解本發(fā)明時(shí)由以下的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)包括 氣缸蓋，其具有排氣ロ ； 排氣歧管，其用于接收來自于所述排氣ロ的排氣；以及 排氣嵌件，其延伸入所述排氣口中并且延伸入所述排氣歧管中，所述排氣嵌件的至少一部分與排氣ロ表面相接觸，并且所述排氣嵌件的至少一部分與排氣歧管表面相接觸。
2.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述排氣嵌件包括突起區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述突起區(qū)域的至少一部分與所述排氣歧管表面相接觸。
4.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述突起區(qū)域的至少一部分與所述排氣ロ表面接觸。
5.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述排氣嵌件包括圓柱形區(qū)域。
6.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述圓柱形區(qū)域的外表面的至少一部分與所述排氣ロ表面間隔開。
7.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述排氣嵌件包括擴(kuò)ロ區(qū)域。
8.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述擴(kuò)ロ區(qū)域的至少一部分與所述排氣ロ表面相接觸。
9.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述排氣嵌件由不銹鋼構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述排氣嵌件包括布置在所述排氣歧管內(nèi)的圓柱形延伸部。
11.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述排氣嵌件包括布置在所述排氣歧管內(nèi)的截錐形區(qū)域。
12.一種用于裝配內(nèi)燃機(jī)的方法，所述方法包括 將排氣嵌件的第一部分插入到氣缸蓋的排氣ロ中，使得所述排氣嵌件的所述第一部分延伸到所述排氣口內(nèi)，并使得所述排氣嵌件的所述第一部分的至少ー些區(qū)域與排氣ロ表面相接觸；以及 將所述排氣嵌件的第二部分插入到排氣歧管中，使得所述排氣嵌件的所述第二部分延伸到所述排氣歧管內(nèi)，并使得所述排氣嵌件的所述第二部分的至少ー些區(qū)域與排氣歧管表面相接觸； 其中，所述第一部分的插入和所述第二部分的插入之一包括將所述排氣歧管附接到所述氣缸蓋以使得所述排氣歧管適于經(jīng)由所述排氣嵌件接收來自于所述排氣ロ的排氣。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述排氣嵌件包括突起區(qū)域。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，將所述排氣嵌件的第二部分插入到排氣歧管中包括在所述突起區(qū)域的至少一部分和所述排氣歧管表面之間創(chuàng)建接觸。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，將排氣嵌件的第一部分插入到氣缸蓋的排氣ロ中包括在所述突起區(qū)域的至少一部分和所述排氣ロ表面之間創(chuàng)建接觸。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述排氣嵌件包括圓柱形區(qū)域。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，將排氣嵌件的第一部分插入到氣缸蓋的排氣ロ中包括在所述圓柱形區(qū)域的外表面的至少一部分和所述排氣ロ表面之間提供間隙。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述排氣嵌件包括擴(kuò)ロ區(qū)域。
19.如權(quán)利要求18所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，將排氣嵌件的第一部分插入到氣缸蓋的排氣ロ中包括在所述擴(kuò)ロ區(qū)域的至少一部分和所述排氣ロ表面之間創(chuàng)建接觸。
20.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述排氣嵌件由不銹鋼構(gòu)成。
21.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述排氣嵌件包括圓柱形延伸部，并且將所述排氣嵌件的第二部分插入到排氣歧管中包括將所述圓柱形延伸部布置在所述排氣歧管內(nèi)。
22.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述排氣嵌件包括截錐形區(qū)域，并且將所述排氣嵌件的第二部分插入到排氣歧管中包括將所述截錐形區(qū)域布置在所述排氣歧管內(nèi)。
全文摘要
用于內(nèi)燃機(jī)的排氣嵌件將來自于排氣的熱量傳遞到被液體冷卻的排氣歧管。排氣嵌件的一端延伸入氣缸蓋的排氣口中，排氣嵌件的另一端延伸入排氣歧管中。排氣歧管經(jīng)由排氣嵌件接收來自于氣缸蓋的排氣。排氣嵌件與排氣歧管的表面相接觸從而將來自于排氣的熱量從氣缸蓋傳遞到排氣歧管。
文檔編號(hào)F01N13/08GK102985676SQ201180029369
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月14日
發(fā)明者J·科 申請(qǐng)人:卡特彼勒全球礦業(yè)美國有限責(zé)任公司