專利名稱：汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)。更特別地，本發(fā)明涉及一種汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)，其中排氣歧管與汽缸蓋整體地形成從而減輕重量和提高效率。
背景技術(shù)：
在柴油發(fā)動機的情況下，排氣系統(tǒng)可以包括具有多個排氣口、排氣歧管和渦輪增壓器的汽缸蓋。在大多數(shù)情況下，排氣歧管由昂貴的材料制成，例如使用不銹鋼SUS的鋼，并且排氣歧管的重量超過3kg。因此，提供了排氣歧管與排氣口整體地形成的排氣歧管整體氣缸蓋，從而減輕汽缸蓋的重量并且改進耐久性。圖1是排氣歧管與排氣口整體地形成的傳統(tǒng)技術(shù)的示意圖。如圖1所示，傳統(tǒng)技術(shù)存在的問題是，因為連接到第一汽缸CI和第四汽缸C4的排氣口 I和4的形狀與連接到第二汽缸C2和第三汽缸C3的排氣口 2和3的形狀存在不同，所以在排氣口的流動系數(shù)(Cf)中存在較大的偏差。流動系數(shù)(Cf)被定義為燃燒后從燃燒室流出的排氣的量與從排氣管的端部流出的排氣的量的比率。排氣流動系數(shù)(Cf)的較小的偏差對廢氣再循環(huán)率(EGR率)和渦輪增壓器效率(T/C效率)更好。然而，因為排氣口的形狀和長度的不同使得排氣口的流動路徑彼此不同，因而在傳統(tǒng)技術(shù)的情況下存在較大的偏差，從而現(xiàn)有技術(shù)存在廢氣再循環(huán)率(EGR率)和渦輪增壓器效率(T/C效率)劣化的問題。此外，由于如圖1所示排氣口 1、2、3和4的出口彼此接近從而形成隔壁(bulkhead)結(jié)構(gòu)S,當由于排氣導致熱負荷增加時,傳統(tǒng)技術(shù)存在汽缸蓋破裂的概率顯著增加的問題。因為排氣孔5位于第二汽缸C2與第三汽缸C3之間，如圖1所不的傳統(tǒng)技術(shù)的結(jié)構(gòu)還很難應用到設有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機上。在設有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機的情況下，渦輪增壓器可以位于第三汽缸C3與第四汽缸C4之間，因為考慮到柴油發(fā)動機的布局和車輛的負荷容量這對柴油發(fā)動機是更有利的。但在傳統(tǒng)技術(shù)的情況下，如圖1所示排氣孔5位于第二汽缸C2與第三汽缸C3之間，從而其在結(jié)構(gòu)上難以將渦輪增壓器與排氣孔5連接。公開于本發(fā)明背景部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個方面提供了一種汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)，其具有減輕重量，改進EGR率和T/C效率，以及減小汽缸蓋破裂的概率的優(yōu)點。本發(fā)明的各個方面提供了 一種汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)，所述排氣口結(jié)構(gòu)可以包括連接管，所述連接管與所述汽缸蓋的多個排氣口連通；和排氣孔，所述排氣孔連接到所述連接管并且實現(xiàn)排氣歧管的功能；其中所述連接管具有整體地形成并且連接到所述連接管上的EGR線路，并且每一個所述排氣口形成有相同形狀或?qū)ΨQ形狀。所述排氣孔可以形成在對應于渦輪增壓器的進口的位置處。所述EGR線路可以從形成所述排氣孔的所述連接管的側(cè)表面延伸。所述排氣口的出口彼此以預定距離分開設置。所述連接管可以是具有預定寬度和高度的長方體管。所述的汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)可以應用到柴油發(fā)動機上。汽缸蓋的排氣口可以與排氣歧管整體地形成并且與EGR線路整體地形成，從而通過去除用于EGR線路的額外的管而減少汽缸蓋的重量。由于每一排氣口相對于排氣孔形成有相同形狀或?qū)ΨQ形狀，本發(fā)明的各個方面提供了改進的EGR率和T/C效率。通過將每一排氣口彼此以預定距離分開布置，本發(fā)明的各個方面具有可以防止汽缸蓋破裂出現(xiàn)的效果。通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發(fā)明的某些原理的具體實施方案，本發(fā)明的方法和裝置所具有的其它特征和優(yōu)點將更為具體地變得清楚或得以闡明。


圖1是根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)的附圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)的附圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)的立體圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性排氣口的橫截面圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例性汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)的橫截面圖。
具體實施例方式下面將詳細參考本發(fā)明的各個具體實施方案，這些具體實施方案的實例被顯示在附圖中并描述如下。盡管本發(fā)明將與示例性具體實施方案相結(jié)合進行描述，應當理解本說明書并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性具體實施方案。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性具體實施方案，而且覆蓋可以被包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種選擇形式、修改形式、等價形式及其它具體實施方案。如圖2至圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的各個實施方案的汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)整體地設有與汽缸的多個排氣口 11、12、13以及14連通的連接管20，從而實現(xiàn)排氣歧管的功能，并且連接管20具有整體地和/或一體地形成或連接到其上的EGR線路30。在本發(fā)明中，汽缸蓋的排氣口 11、12、13以及14整體地和/或一體地形成有排氣歧管和EGR線路30從而汽缸蓋的重量可以通過省去用于EGR線路30的額外的管路而減少。通過將本發(fā)明應用在汽車的柴油發(fā)動機上的實際實驗和分析表明，通過省略排氣歧管并且減少汽缸蓋的制造過程，汽車重量可減少約1. 74kg并且成本可減少超過47，000圓(朝鮮和韓國的基本貨幣單位)。每一排氣口 11、12、13和14被分為兩個口 IIa和lib、12a和12b、13a和13b以及14a和14b，并且兩個分開的口 Ila和lib、12a和12b、13a和13b以及14a和14b在連接管20與排氣口 11、12、13以及14連通的區(qū)域被合并到一個出口 11c、12c、13c以及14c。排氣口 11、12、13以及14圍繞排氣孔40逐漸地彎曲。對此，如圖2所示，兩個分開的口的一個部分lib、12b、13b和14a可以形成為直的通道,而另一部分11a、12a、13a以及14b可以形成為圍繞排氣孔40彎曲的彎曲通道。每一排氣口 11、12、13和14可以形成相同形狀或?qū)ΨQ形狀。如圖2所示，與第一、第二、以及第三汽缸Cl、C2、以及C3連通的每一排氣口 11、12和13可以形成相同的形狀，以及與第四汽缸C4連通的排氣口 14可以形成與排氣口 11、12和13的形狀相對稱的形狀。因為排氣孔40位于第三汽缸C3與第四汽缸C4之間，所以與第四汽缸C4連通的排氣口 14在與和第一，第二，和第三汽缸Cl、C2和C3連通的排氣口 11、12和13相比較的相反的方向上彎曲。上述排氣口 11、12、13和14的相同形狀或?qū)ΨQ形狀具有降低流動系數(shù)偏差的效
果O形成具有相同形狀或?qū)ΨQ形狀的排氣口 11、12、13和14的原因是改進了廢氣再循環(huán)率(EGR率)和渦輪增壓器效率(T/C效率)。與排氣口 11、12和13的形狀相比較，通過使得在排氣口 11、12和13的相反方向上的排氣口 14相對于排氣孔40對稱，通過排氣口 11、12、13和14的實際流動路徑變得相同。因此每一排氣口 11、12、13和14的流動系數(shù)(Cf)
的偏差變得較小。如上所述的，流動系數(shù)(Cf)被定義為燃燒后從燃燒室流出的排氣的量與從排氣孔40的端部流出的排氣的量的比率。排氣流動系數(shù)(Cf)的較小的偏差對EGR率和T/C效率更好，并且較大的流動系數(shù)(Cf)對背壓方面較好。排氣口 11c、12c、13c和14c的每一出口位于彼此以預定距離分開的連接管20處。如圖2所示，在各個實施方案中，為了防止隔壁結(jié)構(gòu)，排氣口 llc、12c、13c和14c的每一出口可以通過出口的尺寸彼此分開設置。與如圖1所示的傳統(tǒng)技術(shù)相比，傳統(tǒng)技術(shù)存在增加汽缸蓋破裂的問題，因為排氣口 1、2、3和4的出口彼此太接近以至于在汽缸Cl、C2、C3以及C4之間形成了隔壁結(jié)構(gòu)S，從而當熱負荷由排氣增加時汽缸蓋破裂的概率增加。但如圖2所示，本發(fā)明具有在汽缸Cl、C2、C3以及C4之間不形成隔壁結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)并且通過將排氣口 1、2、3和4的每個出口布置為彼此以預定距離分開，從而可以分散排氣的熱負荷。因此，與傳統(tǒng)技術(shù)相比本發(fā)明可以明顯地降低汽缸蓋破裂的概率。如圖2所示，在各個實施方案中，連接管20可以是具有預定寬度D和高度C的長方體管。連接管20的寬度D和高度C可以根據(jù)排氣口的尺寸，結(jié)構(gòu)等不同地確定。在柴油發(fā)動機汽車的實驗中，顯示出流動系數(shù)(Cf)和T/C效率可以通過將連接管20的高度C形成在23至25mm的范圍內(nèi)以及將連接管20的寬度D形成在38至42mm的范圍內(nèi)進行改進。在根據(jù)本發(fā)明的汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)中，排氣孔40可以形成在對應于渦輪增壓器的進口的位置處。對于具有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機車輛而言，考慮到柴油發(fā)動機的布局和車輛的負荷容量，將渦輪增壓器設置在如圖2所示的柴油發(fā)動機的第三汽缸C3與第四汽缸C4之間是有利的?？紤]到具有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機的結(jié)構(gòu)，通過將排氣孔40形成在對應于渦輪增壓器的進口的位置處，本發(fā)明可以有效地適合于柴油發(fā)動機。如圖2至圖5所示，通過考慮排氣孔40的上述位置，EGR線路30還可以沿著排氣孔40布置的一側(cè)延伸。這是因為將EGR線路30形成為接近排氣孔40對于排氣再循環(huán)是有利的。根據(jù)本發(fā)明的汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)的最佳結(jié)構(gòu)可以通過使用六西格瑪(DFSS)設計技術(shù)來確定。DFSS是一種與傳統(tǒng)的六西格馬相關(guān)的商業(yè)過程管理方法，并且六西格馬是源于1986年由美國摩托羅拉開發(fā)的商業(yè)管理策略，并且今天其在許多工業(yè)部門中被廣泛地使用。通過識別和除去產(chǎn)生缺陷(錯誤)的原因并且將制造和商業(yè)過程中的可變性最小化，六西格馬努力地改進過程輸出的質(zhì)量。最佳結(jié)構(gòu)可以通過選擇由圖3至圖4所示的向下彎曲排氣口 11，12，13和14形成的彎曲部分A的曲率半徑，每個排氣口 11、12、13和14的分開部分B的長度，以及連接管20的高度C和寬度D作為控制參數(shù)，選擇汽缸C1、C2、C3以及C4的偏差作為噪聲參數(shù)，并且使用流動分析而進行確定。實驗中，35毫米被選為在35至45mm范圍內(nèi)的排氣口 11、12、13和14的彎曲部分A的最佳曲率半徑(R)，48mm被選為在45至51mm范圍內(nèi)的排氣口 11、12、13和14的分開部分的最佳長度B，25mm被選為在23至25mm范圍內(nèi)的連接管20的最佳高度C，以及42mm被選為在38至42mm范圍內(nèi)的連接管20的最佳寬度D。關(guān)于應用了上述最佳曲率半徑(R)，最佳長度B，最佳高度C以及最佳寬度D的汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)的試驗和分析的結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)技術(shù)相比排氣口的流動系數(shù)(Cf)改進了超過5. 1%并且汽缸的偏差改進了約38%。為了方便解釋和精確限定所附權(quán)利要求，術(shù)語上或下，前或后，內(nèi)或外等被用于參考附圖中所顯示的這些特征的位置來描述示例性具體實施方案的特征。前面對本發(fā)明具體示例性實施方案所呈現(xiàn)的描述是出于說明和描述的目的。前面的描述并不旨在成為窮舉的，也并不旨在把本發(fā)明限制為所公開的精確形式，顯然，根據(jù)上述教導很多改變和變化都是可能的。選擇示例性具體實施方案并進行描述是為了解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應用，從而使得本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種示例性具體實施方案及其不同選擇形式和修改形式。本發(fā)明的范圍意在由所附權(quán)利要求書及其等價形式所限定。
權(quán)利要求
1.一種汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)，包括連接管，所述連接管與所述汽缸蓋的多個排氣口連通；和排氣孔，所述排氣孔連接到所述連接管并且實現(xiàn)排氣歧管的功能；其中所述連接管具有整體地形成并且連接到所述連接管上的EGR線路，并且每一個所述排氣口形成有相同形狀或?qū)ΨQ形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)，其中所述排氣孔形成在對應于渦輪增壓器的進口的位置處。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)，其中所述EGR線路從形成所述排氣孔的所述連接管的側(cè)表面延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)，其中所述排氣口的出口彼此以預定距離分開設置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)，其中所述連接管是具有預定寬度和高度的長方體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)，所述排氣口結(jié)構(gòu)被應用到柴油發(fā)動機上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽缸蓋的排氣口結(jié)構(gòu)，其包括與汽缸蓋的多個排氣口連通的連接管和連接到連接管并且實現(xiàn)排氣歧管的功能的排氣孔，其中連接管具有整體地形成并且連接到其上的EGR線路并且每一排氣口形成有相同形狀或?qū)ΨQ形狀，并且本發(fā)明可以減少汽缸蓋的重量和制造成本并且改進了EGR率和T/C效率。
文檔編號F01N3/08GK103032194SQ201210273510
公開日2013年4月10日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月7日
發(fā)明者高昇佑, 柳炫旭 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社