專利名稱：具有分隔板的排氣部件組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請披露的內(nèi)容總體上涉及排氣部件(exhaust component)，例如排氣歧管、渦輪增壓器或催化轉(zhuǎn)化器，并且更特別地涉及采用壓配合分隔板(divider plate)以保護(hù)排氣部件免受熱損害的排氣部件組件(exhaust component assembly)。
背景技術(shù)：
本文中提供的背景描述的目的在于總體上呈現(xiàn)本披露內(nèi)容的背景。當(dāng)前列舉的發(fā)明人的工作(達(dá)到在該背景節(jié)中所描述的程度)、以及背景描述中的在提交時可以不另外構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的方面既不明確地也不暗示地被認(rèn)為是針對本披露內(nèi)容的現(xiàn)有技術(shù)。排氣部件(例如排氣歧管、渦輪增壓器或催化轉(zhuǎn)化器)設(shè)置發(fā)動機(jī)的下游以指引和引導(dǎo)廢氣流以用于進(jìn)一步的處理或使用，并且經(jīng)受高溫。排氣歧管通常由用于高容量發(fā)動機(jī)(high volume production engine)的鑄鐵制造。用于排氣歧管的普遍使用的鑄鐵材料之一是硅-鉬鑄鐵(“SiMo鑄鐵”)。SiMo鑄鐵隨著溫度增加而變得弱化。結(jié)果，SiMo鑄鐵經(jīng)受來自氧化、脫碳、和粗化的損傷。在高溫下的持續(xù)時間決定了所累積的材料損傷量。 損傷累積和材料的提高的溫度強(qiáng)度(熱強(qiáng)度)是評估排氣部件耐用性中的重要因素。由于機(jī)動車公司提高其發(fā)動機(jī)的氣體溫度以改善效率并減少廢氣排放，因此更多歧管應(yīng)用超過了鑄鐵的實(shí)際工作(溫度)限度。歧管中的溫度分布不均勻并且一些峰值溫度區(qū)域接收比歧管中的其它區(qū)域更多的熱。SiMo(硅-鉬)鑄鐵排氣歧管具有大致 830-840°C的ACl溫度。ACl溫度是鐵素體微結(jié)構(gòu)開始轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度。由于當(dāng)前北美汽油發(fā)動機(jī)的歧管出口的通常最大氣體溫度為大約900°C，因此可以顯示出歧管的大多區(qū)域處于ACl溫度之下。當(dāng)前，如果材料(例如鑄鐵)對于峰值溫度是不足夠的，那么整個歧管必須由更高級別的材料(例如，耐蝕高鎳鑄鐵(Ni-Resist)、鑄鋼、或結(jié)構(gòu)不銹鋼(fabricated stainless steel))。因此，用于高溫應(yīng)用的排氣歧管的制造成本顯著提高。單一材料鑄造排氣部件可在局部高溫的區(qū)域以及大溫度梯度的區(qū)域(例如出口或沿著分支)中受到嚴(yán)重?fù)p傷。高溫促進(jìn)氧化，并且熱梯度引入了可能使氧化層粘著較差的局部應(yīng)變。如果發(fā)生氧化物的開裂，那么顆粒會被釋放從而進(jìn)入廢氣流，這可能沖擊并損傷下游部件(例如渦輪增壓器和催化轉(zhuǎn)化器)。在高溫區(qū)域中局部發(fā)生的氧化、顆粒粗化和脫碳可隨時間推移而顯著劣化局部材料性質(zhì)。這可導(dǎo)致過早破裂和翹曲，這兩者都可降低部件耐用性能。這些效果隨之可導(dǎo)致廢氣泄漏到環(huán)境(通過破裂或密封的損失)，或使得廢氣在分離的流道或腔室之間流通(行進(jìn))(上面兩種情況中的任一個均會消極地影響系統(tǒng)性能)。如果大的熱誘發(fā)應(yīng)變與具有劣化材料性質(zhì)的歧管區(qū)域處在同一位置，那么由于破裂而引起的部件故障是普遍的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本披露內(nèi)容的排氣部件組件包括排氣部件和壓配合分隔板。排氣部件包括限定氣體通道的內(nèi)壁。分隔板插入氣體通道內(nèi)并固定到排氣部件。 排氣部件組件包括入口部分、和出口部分、連接在入口部分與出口部分之間的流道、以及至少一個分隔板。根據(jù)實(shí)施方式，入口部分或出口部分中的至少一個包括限定氣體通道的內(nèi)壁。至少一個槽在所述內(nèi)壁上形成，以便接收將氣體通道分離為至少兩個相異腔室的所述分隔板。所述分隔板或槽中的至少一個包括用于將分隔板鎖定至限定所述槽的槽壁的機(jī)械特征。本發(fā)明的更多適用范圍從下文中提供的詳細(xì)描述變得明顯。應(yīng)理解，詳細(xì)描述和特定實(shí)例盡管表示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但僅旨在用于說明的目的，并且不旨在限制本發(fā)明的范圍。


本文中描述的附圖僅用于圖解目的，并且不旨在以任何方式限制本披露內(nèi)容的范圍。圖1是根據(jù)本公開的教導(dǎo)的采用壓配合分隔板的排氣歧管的透視圖；圖2是根據(jù)本公開的教導(dǎo)的采用壓配合分隔板的排氣歧管和與排氣歧管整體形成的發(fā)動機(jī)組(engine block)的透視圖；圖3是根據(jù)本公開的教導(dǎo)的采用壓配合分隔板的渦輪增壓器的入口部分的透視圖；圖4是根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的排氣部件組件的透視橫截面圖；圖5是根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的排氣部件組件的分解橫截面圖；圖6是根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的排氣部件組件的橫截面圖；圖7是根據(jù)本公開第二實(shí)施方式的排氣部件組件的透視橫截面圖；圖8是根據(jù)本公開第二實(shí)施方式的排氣部件組件的分解透視橫截面圖；圖9是根據(jù)本公開第二實(shí)施方式的排氣部件組件的橫截面圖；圖10是根據(jù)本公開第三實(shí)施方式的排氣部件組件的透視橫截面圖；圖11是根據(jù)本公開第三實(shí)施方式的排氣部件組件的橫截面圖；圖12是根據(jù)本公開第三實(shí)施方式的排氣部件組件的分解透視橫截面圖；以及圖13是根據(jù)本公開第四實(shí)施方式的排氣部件組件的分解透視橫截面圖。
具體實(shí)施例方式隨后的描述實(shí)際上僅是示例性的，并且不旨在限制本公開、應(yīng)用或使用。應(yīng)理解， 在全部附圖中，對應(yīng)的參考標(biāo)號表示相似或?qū)?yīng)的部分或特征。參考圖1，排氣組件10包括排氣部件12和分隔板14。如在圖1中示出的排氣部件12是排氣歧管，所述排氣歧管包括入口部分16、從入口部分16延伸的多個流道18、以及出口部分20。入口部分16連接到發(fā)動機(jī)組(未示出)并限定多個進(jìn)口(inlet port)22。 流道18限定與進(jìn)口 22連通的流動溝道(未示出)。出口部分20限定氣體通道24。流道 18的流動溝道匯聚到氣體通道M內(nèi)。分隔板14橫穿通道M來設(shè)置，并沿著通道M的縱向方向X(即廢氣流的流動方向)安裝到出口部分20，從而將通道M劃分為第一腔室沈和
第二腔室28。應(yīng)理解并認(rèn)識到，盡管排氣部件在圖1中示作排氣歧管，但排氣部件可以是排氣系統(tǒng)中的具有指引和引導(dǎo)來自發(fā)動機(jī)的廢氣流的通道的任何部件。例如，排氣部件可以是排氣歧管、渦輪增壓器、渦輪增壓器的入口，或具有整體歧管部分的組合汽缸蓋的出口部分。作為非限制例子，分隔板14由在升高的溫度下具有期望機(jī)械性質(zhì)(例如強(qiáng)度、微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、和/或抗氧化性)的具有高溫能力的材料形成。例如，分隔板14可由能夠適應(yīng)顯著熱負(fù)荷的材料(例如不銹鋼和/或陶瓷)形成。分隔板14可用包括但不限于耐火材料的材料涂覆，從而增強(qiáng)這些性質(zhì)。分隔板14抵抗由熱循環(huán)等導(dǎo)致的劣化。最高(穩(wěn)態(tài))材料溫度一般在排氣部件12的出口部分20的區(qū)域中。由于分隔板 14在通道M中，分隔板14可吸收從廢氣釋放的熱的一部分。因此，作為非限制例子，排氣部件12可以由低級別的鑄鐵材料形成。分隔板14可利用過盈配合(例如，壓配合)的方式容易地安裝至出口部分20。更特別地，分隔板14插入在限定氣體通道M的出口部分20的內(nèi)壁31上形成的凹槽30。分隔板14可包括允許在槽30中快速配合的機(jī)械特征。這些機(jī)械特征設(shè)計成允許與排氣部件、 特別是與槽30的壁的過盈配合關(guān)系，由此使分隔板14能夠鎖定在出口部分20中。例如，分隔板14可以是特定成形的或設(shè)有鎖定片、燕尾槽(dovetail)、或錐形幾何形狀以將分隔板14保持在位，從而防止顫動(rattling)或振動/移動的問題，例如NVH 問題。當(dāng)分隔板14鎖定在槽30中時，防止分隔板14在運(yùn)輸和組裝期間掉出?？蛇x地，分隔板14可具有薄耐火涂層來防止排氣部件12的鑄造材料與分隔板之間的強(qiáng)粘附，從而允許分隔板的周期性更換。分隔板14能彈性變形從而吸收在將分隔板14安裝在排氣部件12中的期間所產(chǎn)生的負(fù)載。由此，在將分隔板14插入至槽30中時，最小負(fù)載傳遞到排氣部件12，由此避免對槽壁的損傷。參考圖2，排氣部件組件40可包括排氣歧管41、可移除地插入排氣歧管41出口部分43中的分隔板42、以及汽缸蓋44。排氣歧管41與汽缸蓋44整體形成。例如，排氣歧管 41和汽缸蓋44可在一個鑄造過程中鑄造。參考圖3，示出所述排氣部件是渦輪增壓器46的入口部分45。分隔板14包括在渦輪增壓器46的入口部分45中。參考圖4到圖6，根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的排氣部件組件50包括排氣部件52和分隔板M。排氣部件52示出為排氣歧管。為了清晰僅示出排氣歧管的出口部分56。出口部分56包括限定氣體通道60的內(nèi)壁58。槽62在內(nèi)壁58上形成，并沿氣體通道60的縱向方向X延伸。凸緣63在氣體通道60內(nèi)從內(nèi)壁58徑向延伸。凸緣63限定狹槽64，所述狹槽實(shí)質(zhì)上是內(nèi)壁58中形成的槽62的延續(xù)。狹槽64和槽62限定基本U形的接收空間。槽62由相互面對的一對相對槽壁65以及連接相對槽壁65的端槽壁67限定。相對槽壁65限定距離d2。分隔板M包括多個波面68，每個波面均限定波峰69和波谷71。 相對波形面68上的波峰69限定沿著分隔板M的厚度方向的距離dl。距離dl稍大于距離 d2。在分隔板討插入槽62中時，波面68(特別是波面68上的波峰69)抵著相對槽壁65 被偏壓。當(dāng)分隔板M就位時，分隔板M的偏壓力經(jīng)分隔板M推壓在槽壁65上，從而將分隔板M鎖定在槽62中。因此，分隔板M和槽62 (特別是相對槽壁65)以過盈配合方式接
I=I ο槽62下部(本文中另外稱為狹槽64，用于接收分隔板54)形成為允許至少在分隔板討的底部邊緣73與狹槽64之間的間隙C。間隙C也可在相對槽壁65與分隔板M的鄰近狹槽64的波面68之間形成。在排氣部件組件50經(jīng)受高溫時，間隙C為排氣部件52和 /或分隔板M的熱膨脹提供空間。盡管沒有在圖中示出，但應(yīng)理解并認(rèn)識到，分隔板M可包括一個波面和一個平面。 參考圖7到圖9，根據(jù)本公開第二實(shí)施方式的排氣部件組件80包括排氣部件52和分隔板84。在下面，不同實(shí)施方式中的相似部件由相似參考標(biāo)號表示。分隔板84與第一實(shí)施方式的分隔板討的不同之處在于，分隔板84包括相對平面86以及從相對平面86向外且向上延伸的鎖定片88。在鎖定片88的情境下使用的“向上”的意思是“遠(yuǎn)離分隔板84 的引入端”。在分隔板84插入凹槽62中時，鎖定片88抵著相對槽壁65被偏壓。在分隔板 84插入到位時，鎖定片88的偏壓力將分隔板84鎖定在槽62中從而實(shí)現(xiàn)過盈配合。鎖定片88可以通過沖壓分隔板84并向外彎曲鎖定片88而形成。鎖定片88在平面86上沿著通道60的縱向方向X交替布置并交錯。應(yīng)理解并認(rèn)識到，盡管鎖定片88示出在分隔板84的兩個平面86上設(shè)置，但鎖定片88可在僅一個平面86上形成。參考圖10到圖12，根據(jù)本公開第三實(shí)施方式的排氣部件組件90包括排氣部件92 和分隔板94。分隔板94具有類似于第二實(shí)施方式的分隔板M的結(jié)構(gòu)。排氣部件92限定沿著限定氣體通道60的內(nèi)壁58延伸的槽96。槽96由端壁98和相對的凹凸不平槽壁100 限定。相對的凹凸不平槽壁100各自均限定朝向槽96延伸的突起部102?？删哂凶兓螤畹耐黄鸩匡@示為楔形突起部102。突起部102設(shè)置為與對應(yīng)的鎖定片88干涉。在分隔板 94插入槽96中時，鎖定片88抵靠凹凸不平的槽壁100被偏壓。當(dāng)分隔板94就時，鎖定片 88可返回其原始未偏壓或較少偏壓的位置，并接合楔形突起部102。由此，分隔板94牢固地鎖定在槽96中。參考圖13，根據(jù)本公開第四實(shí)施方式的排氣部件組件110包括排氣部件112和分隔板114。除去槽116之外，排氣部件組件110與第一實(shí)施方式的排氣部件組件相似。槽 116具有放大部分118和筆直部分120。分隔板114與槽116的筆直部分120接合。放大部分118有助于將分隔板114插入槽116。盡管沒有在圖中示出，但應(yīng)理解并認(rèn)識到，第一、第二和第三實(shí)施方式的槽62和 96中的任一個均可經(jīng)形成為具有放大部分118，以使分隔板M、84、94、114更容易插入槽62 和96。根據(jù)本公開的排氣部件組件包括分隔板以幫助吸收來自廢氣的熱。分隔板具有能使所述分隔板容易安裝到排氣歧管的出口部分的機(jī)械特征，并且根據(jù)實(shí)施方式，所述分隔
7板可以是容易移除的以便更換。盡管本公開的實(shí)例和討論一般涉及排氣歧管出口的應(yīng)用，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，本文中討論的一般概念也可應(yīng)用于其它“排氣部件”，例如渦輪增壓器入口。另外，盡管示出的實(shí)施方式的每個均適于鑄造歧管應(yīng)用，但也應(yīng)認(rèn)識到分隔板可用在裝配式排氣系統(tǒng) (fabricated exhaust system)中 0本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)在可從前面描述認(rèn)識到本公開的廣泛教導(dǎo)可用各種形式實(shí)施。 因此，盡管本公開已經(jīng)結(jié)合其特定實(shí)例進(jìn)行了描述，但本公開的真實(shí)范圍不應(yīng)如此有限，在了解附圖、本說明書和所附權(quán)利要求后，其他的修改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得顯而易見。
權(quán)利要求
1.一種排氣部件組件，包括排氣部件，所述排氣部件包括限定氣體通道的內(nèi)壁，所述內(nèi)壁包括至少一個凹入槽；以及分隔板，所述分隔板插入所述槽內(nèi)，并且通過在所述分隔板與所述至少一個槽之間產(chǎn)生的機(jī)械鎖定裝置固定至所述排氣部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣部件組件，其中，所述機(jī)械鎖定裝置是所述分隔板與所述排氣部件之間的過盈配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣部件組件，其中，所述至少一個槽在引入端包括放大部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣部件組件，其中，所述分隔板包括用于將所述分隔板鎖定在所述排氣部件中的鎖定特征。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的排氣部件組件，其中，所述鎖定特征與所述分隔板整體形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的排氣部件組件，其中，所述鎖定特征包括用于接合沿著所述至少一個槽存在的槽壁的至少一個波面。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的排氣部件組件，其中，所述鎖定特征包括用于接合所述槽壁的多個波面。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的排氣部件組件，其中，所述鎖定特征包括從所述分隔板的至少一個表面延伸的鎖定片。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的排氣部件組件，其中，所述至少一個表面為平坦表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的排氣部件組件，其中，所述鎖定片與限定所述至少一個槽的至少一個凹凸不平的槽壁接合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的排氣部件組件，其中，所述至少一個凹凸不平的槽壁限定用于與所述鎖定片干涉的突起部。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的排氣部件組件，其中，所述突起部為基本楔形。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣部件組件，其中，所述分隔板由高溫材料形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的排氣部件組件，其中，所述高溫材料從陶瓷和不銹鋼中選擇。
15.一種排氣部件組件，包括 入口部分；限定內(nèi)壁的出口部分、由所述內(nèi)壁限定的氣體通道、以及形成在所述內(nèi)壁上的至少一個槽；在所述氣體通道處匯聚的多個流道；以及分隔板，所述分隔板插入至少一個槽內(nèi)以便將所述氣體通道分隔成隔間； 其中所述至少一個分隔板和所述槽包括用于將所述分隔板鎖定至限定所述至少一個槽的槽壁的鎖定特征。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的排氣部件組件，其中，所述鎖定特征與所述分隔板整體形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的排氣部件組件，其中，所述鎖定特征包括用于接合沿著所述至少一個槽存在的槽壁的至少一個波面。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的排氣部件組件，其中，所述鎖定特征包括用于接合所述槽壁的多個波面。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的排氣部件組件，其中，所述鎖定特征包括從所述分隔板的至少一個表面延伸的鎖定片。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的排氣部件組件，其中，所述鎖定片接合限定所述至少一個槽的至少一個凹凸不平的槽壁。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的排氣部件組件，其中，所述至少一個凹凸不平的槽壁限定用于與所述鎖定片干涉的突起部。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的排氣部件組件，其中，所述突起部為基本楔形的。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的排氣部件組件，其中，所述分隔板由高溫材料形成。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的排氣部件組件，其中，所述高溫材料從陶瓷和不銹鋼中選擇。
全文摘要
一種排氣部件組件，其包括排氣部件和分隔板。排氣部件包括限定氣體通道的內(nèi)壁。分隔板插入氣體通道，并通過機(jī)械鎖定裝置、且一般以過盈配合關(guān)系固定到排氣部件。
文檔編號F01N13/18GK102575558SQ201080043097
公開日2012年7月11日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者保羅·L·皮克卡德, 克萊頓·A·斯洛斯, 理查德·T·斯諾頓 申請人:威斯卡特工業(yè)有限公司