專利名稱：內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
在直列四缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，公知一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中位于中央 的一對(duì)氣缸具有在氣釭蓋內(nèi)部匯合為單一的匯合排氣口并且開口于氣 缸蓋的側(cè)壁表面上的排氣口 ，并且其中位于兩端的一對(duì)氣釭具有作為 獨(dú)立排氣口開口于氣釭蓋的側(cè)壁表面上匯合排氣口的開口部的兩側(cè)的
排氣口 (見特開2003-176722號(hào)7>凈艮)。
在這種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，所有氣缸共用的排氣歧管附連至氣缸蓋的 側(cè)壁表面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有如上所述的一個(gè) 匯合排氣口和一對(duì)獨(dú)立排氣口的情況下當(dāng)構(gòu)造這些排氣管的雙系統(tǒng)時(shí) 連接至匯合排氣口的第一排氣管和連接至一對(duì)獨(dú)立排氣口的第二排氣 管的最佳布置和結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種直列四缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中位于中央的一 對(duì)氣釭的排氣口在氣缸蓋內(nèi)部匯合為單一的匯合排氣口并且開口于所 述氣釭蓋的側(cè)壁表面上，位于兩端的一對(duì)氣釭的排氣口作為獨(dú)立排氣 口開口于所述氣缸蓋的側(cè)壁表面上所述匯合排氣口的開口部的兩側(cè)， 所述匯合排氣口的開口部經(jīng)第一排氣管連接至催化轉(zhuǎn)化器的廢氣流入 部或廢氣渦輪增壓器的廢氣流入部，所述一對(duì)獨(dú)立排氣口的開口部經(jīng) 中途匯合的第二排氣管連接至同 一個(gè)所述廢氣流入部，并且所述第一 排氣管的從對(duì)應(yīng)的開口部至所述廢氣流入部的長(zhǎng)度設(shè)為短于所述第二
3排氣管的從對(duì)應(yīng)的開口部至所述廢氣流入部的長(zhǎng)度。
在本發(fā)明中，匯合排氣口的出口部的廢氣溫度高于獨(dú)立排氣口的出口部的廢氣溫度。溫度較高的廢氣經(jīng)管長(zhǎng)較短一一即，溫度下降較
d---的第一排氣管供送至催化轉(zhuǎn)化器或廢氣渦輪增壓器。亦即，由
于第 一排氣管可以將高溫廢氣供送至催化轉(zhuǎn)化器或廢氣渦輪增壓器，所以可以促進(jìn)對(duì)催化劑的預(yù)熱或者提高廢氣渦輪增壓器的效率。


圖l是氣釭蓋的平面剖視圖。
圖2是沿著圖1的II-II所觀察到的氣缸蓋的剖視圖。
圖3是示出排氣口的輪廓形狀的立體圖。
圖4是氣釭蓋的側(cè)壁表面的正視圖。
圖5是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的立體圖。
圖6是圖5所示的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)視圖。
圖7是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的另一個(gè)實(shí)施方式的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1和圖2示出例如由鋁^r一體鑄造的氣缸蓋1。注意，在圖1中，用虛線示出的圓圏示出1號(hào)氣缸#1、 2號(hào)氣釭#2、 3號(hào)氣釭#3和4號(hào)氣缸#4的位置。因此，可以理解的是，設(shè)置有圖1所示的氣缸蓋1的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)是直列四缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。在圖1中，"2"示出由進(jìn)氣門開啟和封閉的氣門口，而"3"示出由排氣門開啟和封閉的氣門口。因此，可以理解的是，每個(gè)氣缸#1、 #2、 #3和#4設(shè)置有一對(duì)進(jìn)氣門和一對(duì)排氣門。
注意，氣缸蓋1實(shí)際上具有形成在其中的沿著復(fù)雜#延伸的冷卻7JC通道、氣門機(jī)構(gòu)的支承部、火花塞的插入部、燃料噴射器的插入部等，但是在圖1和圖2中這些均被省略。
氣缸蓋1在包含氣釭#1、 #2、 #3和#4的氣釭軸線的平面的兩側(cè)具氣釭蓋1中的氣缸#1、 #2、 #3和#4的進(jìn)氣口 6開口于側(cè)壁表面4上。
此外，氣缸蓋1具有形成在其中的1號(hào)氣缸#1的排氣口 7、 2號(hào)氣缸#2的排氣口 8、 3號(hào)氣釭#3的排氣口 9和4號(hào)氣缸#4的排氣口 10。圖3是這些排氣口的輪廓形狀的立體圖。根據(jù)圖1可以解釋的是，成對(duì)排氣口 7、 8、 9和10在對(duì)應(yīng)的成對(duì)排氣口 3附近隔開，但是當(dāng)離開氣門口 3 —點(diǎn)時(shí)就變成單一的排氣口 。
現(xiàn)在，從圖l可以理解，位于中央的一對(duì)氣缸的排氣口一一即，2號(hào)氣缸#2的排氣口 8和3號(hào)氣釭#3的排氣口 9——在氣缸蓋1內(nèi)匯合以形成單一的匯合排氣口 11。該匯合排氣口 11延伸至氣缸蓋1的側(cè)壁表面5。在圖1中，如果將沿著氣缸軸線方向延伸穿過2號(hào)氣缸#2和3號(hào)氣釭#3之間的中央并與包括氣缸#1、 #2、 #3和#4的氣缸軸線的平面垂直的平面稱為"對(duì)稱平面K-K"，則2號(hào)氣釭#2的排氣口 8和3號(hào)氣缸#3的排氣口 9關(guān)于對(duì)稱平面K-K對(duì)稱布置。匯合排氣口 11沿著對(duì)稱平面K-K延伸至氣缸蓋1的側(cè)壁表面5。
另一方面，位于兩端的一對(duì)氣缸的排氣口一一即，1號(hào)氣缸#1的排氣口 7和4號(hào)氣缸#4的排氣口 10——也關(guān)于對(duì)稱平面K-K對(duì)稱布置。在這種情況下，1號(hào)氣缸#1的排氣口 7從1號(hào)氣缸#1朝著匯合排氣口 11延伸，然后沿著匯合排氣口 11延伸直到氣缸蓋1的側(cè)壁表面5，所述匯合排氣口 11 一側(cè)的薄壁12將排氣口 7與匯合排氣口 11隔開；而4號(hào)氣釭#4的排氣口 10從4號(hào)氣缸#4朝著匯合排氣口 11延伸，然后沿著匯合排氣口 11延伸直到氣釭蓋1的側(cè)壁表面5，所述匯合排氣口 11 一側(cè)的薄壁13將排氣口 10與匯合排氣口 11隔開。
如圖1至圖4所示，匯合朝一氣口 11在氣釭蓋1的側(cè)壁表面5上具有開口部14，而成對(duì)的獨(dú)立排氣口一一即，1號(hào)氣釭#1的排氣口7和4號(hào)氣缸#4的排氣口 10—一在氣釭蓋1的側(cè)壁表面5上匯合排氣口 11的開口部14的兩側(cè)具有開口部15和16。注意，從圖3和圖4可以理解，匯合排氣口 11的開口部14的開口面積大于成對(duì)的獨(dú)立排氣口 7、10的開口部15、 16。
圖5示出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分，而圖6是圖5所示的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)視圖。注意，在圖5和圖6中，"17"示出氣釭體，而"18"示出催化轉(zhuǎn)化器。從圖4、圖5和圖6可以理解，根據(jù)本發(fā)明，匯合排氣口 11的開口部14經(jīng)第一排氣管19連接至催化轉(zhuǎn)化器18的廢氣流入部20，而成對(duì)的獨(dú)立排氣口 7、 10的開口部15、 16經(jīng)在中途匯合的笫二排氣管21連接至催化轉(zhuǎn)化器18的廢氣流入部20。在這種情況下，第一排氣管19的從對(duì)應(yīng)的開口部14至廢氣流入部20的管長(zhǎng)形成為短于第二排氣管21的從對(duì)應(yīng)的開口部15、 16至廢氣流入部20的管長(zhǎng)。
稍微更詳細(xì)地解釋這一點(diǎn)，第一排氣管19和第二排氣管21在它們從對(duì)應(yīng)的開口部14、 15、 16至廢氣流入部20的距離的中間向下彎曲。在第二排氣管21的分支在第一排氣管19的外部匯合后，第二排氣管21沿著第一排氣管19的外部延伸。此外，催化轉(zhuǎn)化器18設(shè)置有一對(duì)廢氣流入開口 22、 23。第一排氣管19和第二排氣管21連接至對(duì)應(yīng)的廢氣流入開口22、 23。
然而，在根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施方式中，各氣缸的點(diǎn)火次序?yàn)?1 —#3 —#4 —#2或者#1 —#2 —#4 — #3。在這兩種情況中，成對(duì)氣缸按每隔一個(gè)位置的點(diǎn)火次序變成位于中央的2號(hào)氣釭#2和3號(hào)氣缸#3這一對(duì)以及位于兩端的1號(hào)氣缸#1和4號(hào)氣鈕#4這一對(duì)。在這種情況下，如果所有排氣口在氣缸蓋1內(nèi)部匯合或者如果所有排氣口在具有沿著氣缸蓋1的側(cè)壁表面5延伸的混合室的廢氣歧管內(nèi)部開口 ，則在特定氣缸的排氣行程時(shí)在排氣口內(nèi)部產(chǎn)生的正壓將在接下來點(diǎn)火的氣釭的排氣行程時(shí)在排氣口中起作用，結(jié)果出現(xiàn)來自燃燒室的已燃?xì)怏w的排氣作用削弱的問題。
與此相反，如本發(fā)明的實(shí)施方式所示，如果只匯合按點(diǎn)火次序每隔一個(gè)位置的氣缸的排氣口 ，即，匯合2號(hào)氣釭#2的排氣口 8和3號(hào)氣釭#3的排氣口 9，匯合1號(hào)氣釭#1的排氣口 7和4號(hào)氣釭#4的排氣口 10，并保持匯合排氣通道分開，即，保持第一排氣管19中的排氣通道和第二排氣管21中的排氣通道分開直到催化轉(zhuǎn)化器18的廢氣流入部20，則在排氣行程時(shí)執(zhí)行排氣作用的情形下其它氣缸的排氣口內(nèi)部產(chǎn)生的正壓將不會(huì)作用在排氣口上，因此已燃?xì)怏w不久后便很好地從燃燒室排盡。亦即，可以防止排氣干涉，所以可以確保高的進(jìn)氣效率。
現(xiàn)在，在此，如果將匯合排氣口 11中的廢氣氣流與獨(dú)立排氣口 7、10中的廢氣氣流進(jìn)行對(duì)比，則在每個(gè)循環(huán)中廢氣流至匯合排氣口 111
6的出口部?jī)纱?，而在每個(gè)循環(huán)中廢氣僅僅流至獨(dú)立排氣口 7、 10的出 口部一次。因此，匯合排氣口 11的出口部的壁溫變得比獨(dú)立排氣口 7、 IO的出口部的壁溫高很多。此外，排氣口7、 IO的通道的長(zhǎng)度長(zhǎng)，所 以排氣口 7、 10內(nèi)部排出的廢氣在氣釭蓋1內(nèi)部已經(jīng)得到顯著冷卻。 與此相反，匯合排氣口 11的通道的長(zhǎng)度短，所以匯合排氣口 11內(nèi)部 排出的廢氣根本不會(huì)在氣釭蓋1內(nèi)部冷卻很多。因此，從匯合排氣口 11的開口部14流出的廢氣的溫度變得顯著高于從獨(dú)立排氣口 7、 10 的開口部15、 16流出的廢氣的溫度。
另一方面，如上所述，第一排氣管19的長(zhǎng)度短于第二排氣管21 的長(zhǎng)度，因此當(dāng)廢氣在排氣管19、 21內(nèi)部流動(dòng)時(shí)，第一排氣管19中 的廢氣溫度的下降量小于第二排氣管21中的廢氣溫度的下降量。這 樣，高溫廢氣從匯合排氣口 ll排出到第一排氣管19內(nèi)。此時(shí)，第一 排氣管19內(nèi)的廢氣溫度的下降量小，所以從第一排氣管19流到催化 轉(zhuǎn)化器18內(nèi)的廢氣的溫度變成相當(dāng)高。因此，能夠快速預(yù)熱催化轉(zhuǎn)化 器18中的催化劑。
另一方面，從匯合排氣口 11的開口部14流出的廢氣量變成從每 個(gè)獨(dú)立排氣口 7、 10的開口部15、 16流出的廢氣量的兩倍，所以匯合 排氣口 11的開口部15的開口面積形成為大于每個(gè)獨(dú)立排氣口 7、 10 的開口部15、 16的開口面積。因此，第一排氣管19的流動(dòng)面積也形 成為大于第二排氣管21的兩個(gè)分支部21a中每個(gè)分支部的流動(dòng)面積。 從圖5可以理解，在根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施方式中，為了將第一排氣管 19的溫度保持在盡可能高的溫度并盡可能防止在第一排氣管19中流 動(dòng)的廢氣的溫度下降，第二排氣管21在第一排氣管19的外部圍繞第 一排氣管19。
圖7示出另一個(gè)實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，第一排氣管19和第 二排氣管21連接至廢氣渦輪增壓器24的廢氣流入部25。在這種情況 下，第一排氣管19和第二排氣管21從對(duì)應(yīng)的開口部14、 15、 16朝著 廢氣流入部25向上彎曲，與此同時(shí)當(dāng)?shù)诙艢夤?1的分支在第一排 氣管19的外部匯合后，第二排氣管21沿著第一排氣管19的外部延伸。
在本實(shí)施方式中也一樣，第一排氣管36的從對(duì)應(yīng)的開口部14至 廢氣流入部25的長(zhǎng)度形成為短于第二排氣管21的從對(duì)應(yīng)的開口部15、 16至廢氣流入部25的長(zhǎng)度。此外，廢氣渦輪增壓器24包括設(shè)置有一對(duì)廢氣流入開口 26、 27的雙入口式渦輪增壓器。第一排氣管19和第 二排氣管21連接至各自對(duì)應(yīng)的廢氣流入開口 26、 27。
在本實(shí)施方式中也一樣，高溫廢氣——即，高壓廢氣——從第一 排氣管19供送入到廢氣渦輪增壓器24內(nèi)，所以廢氣渦輪增壓器24的 轉(zhuǎn)速可以升高并因此可以提高廢氣渦輪增壓器24的效率。注意，在圖 5和圖6中，可以附連廢氣渦輪增壓器24,而不是催化轉(zhuǎn)化器18。在 這種情況下，催化轉(zhuǎn)化器18也可以連接至廢氣渦輪增壓器24的廢氣 流出部。此外，類似地，在圖7中，可以附連催化轉(zhuǎn)化器18而不M 氣渦輪增壓器24。
權(quán)利要求
1.一種直列四缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中位于中央的一對(duì)氣缸的排氣口在氣缸蓋內(nèi)部匯合為單一的匯合排氣口并且開口于所述氣缸蓋的側(cè)壁表面上，位于兩端的一對(duì)氣缸的排氣口作為獨(dú)立排氣口開口于所述氣缸蓋的側(cè)壁表面上所述匯合排氣口的開口部的兩側(cè)，所述匯合排氣口的開口部經(jīng)第一排氣管連接至催化轉(zhuǎn)化器的廢氣流入部或廢氣渦輪增壓器的廢氣流入部，所述一對(duì)獨(dú)立排氣口的開口部經(jīng)中途匯合的第二排氣管連接至同一個(gè)所述廢氣流入部，并且所述第一排氣管的從對(duì)應(yīng)的開口部至所述廢氣流入部的長(zhǎng)度設(shè)為短于所述第二排氣管的從對(duì)應(yīng)的開口部至所述廢氣流入部的長(zhǎng)度。
2. 如權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述催化轉(zhuǎn)化器設(shè)置有 一對(duì)廢氣流入開口 ，并且所述第一排氣管和第二排氣管連接至對(duì)應(yīng)的廢 氣流入開口。
3. 如權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述廢氣渦輪增壓器設(shè) 置有一對(duì)廢氣流入開口 ，并且所述第一排氣管和第二排氣管連接至對(duì)應(yīng) 的廢氣流入開口。
4. 如權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一排氣管和第二 排氣管在從對(duì)應(yīng)的開口部至所述廢氣流入部的距離的中間朝著向下方 向或向上方向的同 一個(gè)方向彎曲，并且當(dāng)所述第二排氣管的分支在所述 第一排氣管的外部匯合后，所述第二排氣管沿著所述第一排氣管的外部 延伸。
5.如權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述匯合排氣口的開口 部的開口面積大于每個(gè)獨(dú)立排氣口的開口部的開口面積。
全文摘要
一種直列四缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中位于中央的一對(duì)氣缸的排氣口(8，9)連接至單一匯合排氣口(11)并且該匯合排氣口(11)經(jīng)第一排氣管(19)連接至催化轉(zhuǎn)化器(18)。另一方面，位于兩端的一對(duì)氣缸的排氣口(7，10)經(jīng)第二排氣管(21)連接至催化轉(zhuǎn)化器(18)。第一排氣管(19)的從匯合排氣口(11)至催化轉(zhuǎn)化器(18)的長(zhǎng)度設(shè)為短于第二排氣管(21)的從排氣口(7，10)至催化轉(zhuǎn)化器(18)的長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)F01N13/10GK101652555SQ20078002934
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2007年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月9日
發(fā)明者永淵博樹 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社