排气歧管的制作方法

排气歧管的制作方法
【专利摘要】一种用于具有限定数量的燃烧室的内燃发动机的至少一部分的排气歧管，包括多个入口端口和四个出口端口。所述四个出口端口中的第一对设置成与所述多个入口端口中的第一子组气体流连通，所述四个出口端口中与第一对不同的第二对设置成与所述多个入口端口中与第一子组不同的第二子组气体流连通。
【专利说明】排气歧管

【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于内燃发动机的排气歧管，且更具体地涉及用于内燃发动机的排气 歧管，其在两级系统中采用双涡流涡轮增压器。

【背景技术】
[0002] 借助于高性能凸轮轴定时，不同气缸中的排气阀能够同时打开，一个气缸中的做 功冲程结束和另一个气缸中的排气冲程结束重叠。在采用双涡流涡轮增压器的单级系统 中，排气歧管将气缸的可能彼此干扰的通道物理上分开，从而脉动排气流动通过独立涡线 (涡流)，这允许发动机有效地使用排气换气技术，从而降低气缸气体温度和NOx排放，且改 进涡轮效率，减少涡轮迟滞。然而，单级涡轮增压器系统并未提供两级涡轮增压器系统的性 能特性。
[0003] 因此，期望提供用于两级涡轮增压器系统的排气歧管，其采用双涡流涡轮增压器。


【发明内容】

[0004] 在本发明的一个示例性实施例中，一种用于具有限定数量的燃烧室的内燃发动机 的至少一部分的排气歧管，包括多个入口端口和四个出口端口。所述四个出口端口中的第 一对设置成与所述多个入口端口中的第一子组气体流连通，所述四个出口端口中与第一对 不同的第二对设置成与所述多个入口端口中与第一子组不同的第二子组气体流连通。
[0005] 在本发明的另一个示例性实施例中，一种用于内燃发动机的限定数量的燃烧室的 分支排气歧管，包括多个入口端口和两个气体流腔室。第一气体流腔室设置成与所述多个 入口端口中的第一子组气体流连通，第二气体流腔室设置成与所述多个入口端口中与第一 子组不同的第二子组气体流连通。第二气体流腔室与第一气体流腔室不同，且每个气体流 腔室均包括两个出口端口。
[0006] 在本发明的另一个示例性实施例中，一种用于车辆的组合装置，包括：具有限定数 量的燃烧室的内燃发动机；设置成与内燃发动机气体流连通的排气歧管；设置成与排气歧 管气体流连通的第一涡轮增压器和第二涡轮增压器；以及设置成在排气歧管和第二涡轮增 压器之间以及在第一涡轮增压器和第二涡轮增压器之间气体流连通的控制阀。所述控制阀 能在利于排气歧管中的排气流到达第一涡轮增压器的关闭位置和利于排气歧管中的排气 流到达第二涡轮增压器的打开位置之间操作。所述排气歧管包括多个入口端口和四个出 口端口。所述四个出口端口中的第一对设置成与所述多个入口端口中的第一子组气体流连 通，所述四个出口端口中与第一对不同的第二对设置成与所述多个入口端口中与第一子组 不同的第二子组气体流连通。
[0007] 方案1. 一种用于内燃发动机的至少一部分的排气歧管，所述内燃发动机具有限 定数量的燃烧室，所述排气歧管包括： 多个入口端口；和 四个出口端口，其中，所述四个出口端口中的第一对设置成与所述多个入口端口中的 第一子组气体流连通，且其中，所述四个出口端口中与第一对不同的第二对设置成与所述 多个入口端口中与第一子组不同的第二子组气体流连通。
[0008] 方案2.根据方案1所述的排气歧管，其中，所述内燃发动机能使用第一涡轮增压 器和第二涡轮增压器操作，且其中： 所述四个出口端口中的第一对设置成与第一涡轮增压器和第二涡轮增压器气体流连 通； 所述四个出口端口中的第二对设置成与第一涡轮增压器和第二涡轮增压器气体流连 通；以及 所述四个出口端口中的第一对与所述四个出口端口中的第二对不同。
[0009] 方案3.根据方案2所述的排气歧管，其中： 所述多个入口端口中的第一子组设置成与所述限定数量的燃烧室中的第一子组气体 流连通，且设置成经由所述四个出口端口中的第一对与第一涡轮增压器和第二涡轮增压器 气体流连通； 所述多个入口端口中的第二子组设置成与所述限定数量的燃烧室中的第二子组气体 流连通，且设置成经由所述四个出口端口中的第二对与第一涡轮增压器和第二涡轮增压器 气体流连通； 所述多个入口端口中的第一子组与所述多个入口端口中的第二子组不同；以及 所述限定数量的燃烧室中的第一子组与所述限定数量的燃烧室中的第二子组不同。 [0010] 方案4.根据方案3所述的排气歧管，其中，第一涡轮增压器是双涡流涡轮增压 器，具有均设置成与第一涡轮叶轮气体流连通的第一入口端口和第二入口端口，其中，第二 涡轮增压器是单涡流涡轮增压器，具有设置成与第二涡轮叶轮气体流连通的第三入口端 口，且其中： 所述四个出口端口中的第一对中的第一出口端口设置成与双涡流涡轮增压器的第一 入口端口气体流连通； 所述四个出口端口中的第一对中的第二出口端口设置成与单涡流涡轮增压器的第三 入口端口气体流连通； 所述四个出口端口中的第二对中的第三出口端口设置成与双涡流涡轮增压器的第二 入口端口气体流连通；以及 所述四个出口端口中的第二对中的第四出口端口设置成与单涡流涡轮增压器的第三 入口端口气体流连通。
[0011] 方案5.根据方案3所述的排气歧管，其中，第一涡轮增压器是第一双涡流涡轮增 压器，具有均设置成与第一涡轮叶轮气体流连通的第一入口端口和第二入口端口，其中，第 二涡轮增压器是第二双涡流涡轮增压器，具有均设置成与第二涡轮叶轮气体流连通的第三 入口端口和第四入口端口，且其中： 所述四个出口端口中的第一对中的第一出口端口设置成与第一双涡流涡轮增压器的 第一入口端口气体流连通； 所述四个出口端口中的第一对中的第二出口端口设置成与第二双涡流涡轮增压器的 第三入口端口气体流连通； 所述四个出口端口中的第二对中的第三出口端口设置成与第一双涡流涡轮增压器的 第二入口端口气体流连通；以及 所述四个出口端口中的第二对中的第四出口端口设置成与第二双涡流涡轮增压器的 第四入口端口气体流连通。
[0012] 方案6.根据方案3所述的排气歧管，其中： 所述多个入口端口中的第一子组和所述四个出口端口中的第一对限定第一气体流腔 室； 所述多个入口端口中的第二子组和所述四个出口端口中的第二对限定第二气体流腔 室；以及 第二气体流腔室与第一气体流腔室不同。
[0013] 方案7.根据方案6所述的排气歧管，其中： 第一气体流腔室和第二气体流腔室彼此独立。
[0014] 方案8.根据方案6所述的排气歧管，其中： 第一气体流腔室和第二气体流腔室彼此结合。
[0015] 方案9.根据方案3所述的排气歧管，其中，燃烧室的限定数量是4,其中，4个燃烧 室以直列式配置设置，其中，4个燃烧室具有限定点火序列，且其中： 所述多个入口端口中的第一子组包括第一入口端口和第二入口端口，第一和第二入口 端口设置成与具有一个关闭点火序列的4个燃烧室中的相应燃烧室气体流连通； 所述多个入口端口中的第二子组包括第三入口端口和第四入口端口，第三和第四入口 端口设置成与具有一个关闭点火序列的4个燃烧室中的相应其它燃烧室气体流连通。
[0016] 方案10.根据方案9所述的排气歧管，其中，4个燃烧室以1-2-3-4直列式配置设 置，且其中，点火序列是1-3-4-2。
[0017] 方案11.根据方案3所述的排气歧管，其中，燃烧室的限定数量是5,其中，5个燃 烧室以直列式配置设置，其中，5个燃烧室具有限定点火序列，且其中： 所述多个入口端口中的第一子组包括第一入口端口、第二入口端口和第三入口端口， 第一和第二入口端口设置成与具有一个关闭点火序列的5个燃烧室中的相应燃烧室气体 流连通； 所述多个入口端口中的第二子组包括第四入口端口和第五入口端口，第四和第五入口 端口设置成与5个燃烧室中的相应其它燃烧室气体流连通，第四和第五入口端口设置成与 具有一个关闭点火序列的5个燃烧室中的相应其它燃烧室气体流连通。
[0018] 方案12.根据方案11所述的排气歧管，其中，5个燃烧室以1-2-3-4-5直列式配 置设置，且其中，点火序列是1-3-5-4-2。
[0019] 方案13.根据方案3所述的排气歧管，其中，燃烧室的限定数量是6,其中，6个燃 烧室以直列式配置设置，其中，6个燃烧室具有限定点火序列，且其中： 所述多个入口端口中的第一子组包括第一入口端口、第二入口端口和第三入口端口， 第一、第二和第三入口端口设置成与具有一个关闭点火序列的6个燃烧室中的相应燃烧室 气体流连通；以及 所述多个入口端口中的第二子组包括第四入口端口、第五入口端口和第六入口端口， 第四、第五和第六入口端口设置成与具有一个关闭点火序列的6个燃烧室中的相应其它燃 烧室气体流连通。
[0020] 方案14.根据方案13所述的排气歧管，其中，6个燃烧室以1-2-3-4-5-6直列式 配置设置，且其中，点火序列是1-5-3-6-2-4。
[0021] 方案15.根据方案3所述的排气歧管，其中，燃烧室的限定数量是6,其中，6个燃 烧室以V-6配置设置，其中，6个燃烧室具有限定点火序列，且其中： 所述多个入口端口中的第一子组包括第一入口端口、第二入口端口和第三入口端口， 第一、第二和第三入口端口设置成与具有一个关闭点火序列的6个燃烧室中的相应燃烧室 气体流连通；以及 所述多个入口端口中的第二子组包括第四入口端口、第五入口端口和第六入口端口， 第四、第五和第六入口端口设置成与具有一个关闭点火序列的6个燃烧室中的相应其它燃 烧室气体流连通。
[0022] 方案16.根据方案15所述的排气歧管，其中，V-6配置的6个燃烧室以1-3-5和 2-4-6配置设置，且其中，点火序列是1-2-3-4-5-6。
[0023] 方案17.根据方案3所述的排气歧管，其中，燃烧室的限定数量是8,其中，8个燃 烧室以V-8配置设置，在相继排气事件之间具有180度曲轴角，其中，8个燃烧室具有限定点 火序列，且其中： 所述多个入口端口中的第一子组包括第一入口端口、第二入口端口、第三入口端口和 第四入口端口，第一、第二、第三和第四入口端口设置成与具有一个关闭点火序列的8个燃 烧室中的相应燃烧室气体流连通；以及 所述多个入口端口中的第二子组包括第五入口端口、第六入口端口、第七入口端口和 第八入口端口，第五、第六、第七和第八入口端口设置成与具有一个关闭点火序列的8个燃 烧室中的相应其它燃烧室气体流连通。
[0024] 方案18.根据方案17所述的排气歧管，其中，V-8配置的8个燃烧室以1-3-5-7 和2-4-6-8配置设置，且其中，点火序列是1-8-7-2-6-5-4-3或者1-8-4-3-6-5-7-2。
[0025] 方案19.根据方案3所述的排气歧管，其中，排气歧管包括第一排气歧管部分，其 中，具有限定数量的燃烧室的内燃发动机的至少一部分包括具有以V-8配置设置的8个燃 烧室的内燃发动机的第一 4缸部分，在相继排气事件之间具有360度曲轴角，其中，8个燃烧 室具有限定点火序列，且其中： 所述多个入口端口中的第一子组包括第一入口端口和第二入口端口，第一和第二入口 端口设置成与具有非顺序点火序列的第一 4缸部分中的相应燃烧室气体流连通；以及 所述多个入口端口中的第二子组包括第三入口端口和第四入口端口，第三和第四入口 端口设置成与具有非顺序点火序列的第一 4缸部分中的相应其它燃烧室气体流连通。
[0026] 方案20.根据方案19所述的排气歧管，其中，V-8配置的8个燃烧室以1-3-5-7 和2-4-6-8配置设置，且其中，点火序列是1-8-7-2-6-5-4-3或者1-8-4-3-6-5-7-2,且其 中，第一 4缸部分包括2-5-3-8气缸设置或者1-7-6-4气缸设置。
[0027] 方案21. -种用于内燃发动机的限定数量的燃烧室的分支排气歧管，包括： 多个入口端口； 第一气体流腔室，所述第一气体流腔室设置成与所述多个入口端口中的第一子组气体 流连通；和 第二气体流腔室，所述第二气体流腔室设置成与所述多个入口端口中与第一子组不同 的第二子组气体流连通； 其中，第二气体流腔室与第一气体流腔室不同； 其中，每个气体流腔室均包括两个出口端口。
[0028] 方案22. -种用于车辆的组合装置，所述组合装置包括： 具有限定数量的燃烧室的内燃发动机； 设置成与内燃发动机气体流连通的排气歧管； 设置成与排气歧管气体流连通的第一涡轮增压器和第二涡轮增压器； 设置成在排气歧管和第二涡轮增压器之间以及在第一涡轮增压器和第二涡轮增压器 之间气体流连通的控制阀，所述控制阀能在利于排气歧管中的排气流到达第一涡轮增压器 的关闭位置和利于排气歧管中的排气流到达第二涡轮增压器的打开位置之间操作； 其中，所述排气歧管包括： 多个入口端口；和 四个出口端口，其中，所述四个出口端口中的第一对设置成与所述多个入口端口中的 第一子组气体流连通，且其中，所述四个出口端口中与第一对不同的第二对设置成与所述 多个入口端口中与第一子组不同的第二子组气体流连通。
[0029] 本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点从本发明的以下详细描述结合附 图显而易见。

【专利附图】

【附图说明】
[0030] 其它特征、优点和细节在实施例的以下详细描述中仅通过示例的方式显现，详细 描述参考附图，在附图中： 图1示出了根据本发明实施例的用于双涡流两级涡轮增压器系统中的直列式4缸内燃 发动机的排气歧管，其中，排气流经由关闭的控制阀以一个方式引导； 图2示出了根据本发明实施例的用于双涡流两级涡轮增压器系统中的直列式4缸内燃 发动机的图1的排气歧管，其中，排气流经由打开的控制阀以另一个方式引导； 图3示出了根据本发明实施例的用于双涡流两级涡轮增压器系统中的直列式5缸内燃 发动机的排气歧管，带有关闭的控制阀； 图4示出了根据本发明实施例的用于双涡流两级涡轮增压器系统中的直列式6缸内燃 发动机的排气歧管，带有关闭的控制阀； 图5示出了根据本发明实施例的用于双涡流两级涡轮增压器系统中的V-6内燃发动机 的排气歧管，带有关闭的控制阀； 图6示出了根据本发明实施例的用于双涡流两级涡轮增压器系统中的V-8内燃发动机 的排气歧管，带有关闭的控制阀； 图7示出了根据本发明实施例的用于双涡流两级涡轮增压器系统中的另一个V-8内燃 发动机的另一个排气歧管，带有关闭的控制阀；和 图8示出了根据本发明实施例的图1的排气歧管，其中，第二双涡流涡轮增压器已经用 单涡轮涡轮增压器取代。

【具体实施方式】
[0031] 以下描述本质上仅仅是示例性的，且不旨在限制本公开、其应用或使用。应当理解 的是，贯穿附图，对应的附图标记指代类似或对应的部件和特征。
[0032] 根据本发明的示例性实施例中且参考图1，内燃发动机（ICE) 100、排气歧管200、 第一涡轮增压器300和第二涡轮增压器400示出为在用于配置成由ICE 100提供动力的车 辆中的组合装置500中彼此流动连通。
[0033] ICE 100具有处于图1所示的直列式4缸（14)配置的限定数量的燃烧室102 (本 文还称为气缸，但不旨在仅仅限于圆柱形几何形状)，编号为1，2, 3和4 (且本文分别称为气 缸-1、气缸-2、气缸-3和气缸-4)。虽然图1示出了 ICE 100具有处于直列式配置的四个 燃烧室102,但是将理解的是，本发明的范围不被限制，且涵盖处于其它设置的其它数量的 燃烧室，例如，Flat-4 (4个气缸，平躺配置，每一侧上2个气缸)、15 (处于直列式配置的5 个气缸)、Flat-6 (6个气缸，平躺配置，每一侧上3个气缸)、16 (处于直列式配置的6个气 缸)、V-6 (6个气缸，V形配置，每一侧上3个气缸）和V-8 (8个气缸，V形配置，每一侧上4 个气缸)，将在下文更详细描述。
[0034] 排气歧管200被分支到以实线格式示出的第一气体流腔室202和以虚线格式示出 的第二气体流腔室252。第一气体流腔室202和第二气体流腔室252彼此不同，以防止在 ICE 100操作期间其中存在的气体流混合。排气歧管200具有与限定数量的燃烧室102(在 图1的实施例中等于4)数量相等的多个入口端口 204, 206, 254, 256。入口端口 204, 206与 第一气体流腔室202相关联，入口端口 254, 256与第二气体流腔室252相关联。排气歧管 200具有四个出口端口 208, 210, 258, 260,其中，出口端口 208, 210与第一气体流腔室202 相关联，出口端口 258, 260与第二气体流腔室252相关联。
[0035] 第一涡轮增压器300和第二涡轮增压器400均设置成与排气歧管200操作性连 通，其中，四个出口端口中的第一对208, 210设置成与第一涡轮增压器300和第二涡轮增压 器400气体流连通，且其中，四个出口端口中的第二对258,260设置成与第一涡轮增压器 300和第二涡轮增压器400气体流连通。更具体地，出口端口 208和258均设置成与第一 涡轮增压器300气体流连通，出口端口 210, 260设置成与第二涡轮增压器400气体流连通。 将理解的是，四个出口端口中的第一对208, 210 (与第一气体流腔室202相关联）与四个出 口端口中的第二对258,260 (与第二气体流腔室252相关联）不同，这用于防止在ICE 100 操作期间其中存在的气体流混合。
[0036] 所述多个入口端口中的第一子组204, 206设置成与限定数量的燃烧室102中的第 一子组(气缸-1和气缸-4)气体流连通，且经由四个出口端口中的第一对208, 210与第一 涡轮增压器300和第二涡轮增压器400气体流连通。
[0037] 所述多个入口端口中的第二子组254, 256设置成与限定数量的燃烧室102中的第 二子组(气缸-2和气缸-3)气体流连通，且经由四个出口端口中的第二对258, 260与第一 涡轮增压器300和第二涡轮增压器400气体流连通。
[0038] 根据前文将理解的是，所述多个入口端口中的第一子组204, 206与所述多个入口 端口中的第二子组254,256不同，以防止在ICE 100操作期间其中存在的气体流混合。根 据前文还将理解的是，限定数量的燃烧室102中的第一子组(气缸-1和气缸-4)与限定数 量的燃烧室102中的第二子组(气缸-2和气缸-3)不同，从而在所述多个燃烧室102和所 述多个入口端口 204, 206, 254, 256之间存在一对一关系。
[0039] 根据前文将理解的是，所述多个入口端口中的第一子组204,206和所述四个出口 端口中的第一对208, 210限定第一气体流腔室202,所述多个入口端口中的第二子组254， 256和所述四个出口端口中的第二对258, 260限定第二气体流腔室252。
[0040] 控制阀600设置成在排气歧管200和第二涡轮增压器400之间气体流连通。更具 体地，控制阀600设置成在出口端口 210, 260和第二涡轮增压器400之间气体流连通，其 中，出口端口 210与第一气体流腔室202相关联，出口端口 260与第二气体流腔室252相关 联。控制阀600能在图1所示的关闭位置（阀密封件601关闭，利于从ICE 100到第一涡轮 增压器300的排气流，由流动线360和362表示）和图2所示的打开位置（阀密封件601打 开，利于从ICE 100到第二涡轮增压器400的排气流，由流动线370和372表示)之间操作。 图1和2之间类似的元件在本文通过参考图1中提供的附图标记来参考，如果没有不同地 列举的话。
[0041] 本领域已知的是，涡轮增压器可以单涡流配置或双涡流配置获得，其中，术语双涡 流指的是在单个涡轮增压器上存在两个排气入口和两个喷嘴。两个排气入口和两个喷嘴产 生排气流动通过的独立涡线（涡流)。
[0042] 参考图1-7,控制阀600在结构上配置用于将气体流提供给是双涡流涡轮增压器 的第二涡轮增压器400,其中，控制阀600具有本体，带有将排气歧管200的出口端口 210， 260连接到双涡流第二涡轮增压器400的两个独立流动通道602,604。
[0043] 参考图8,控制阀600'在结构上配置用于将气体流提供给是单涡流涡轮增压器的 第二涡轮增压器400'，其中，控制阀600'具有本体，带有将排气歧管200的出口端口 210， 260连接到单涡流第二涡轮增压器400'的单个流动通道606。图8示出了阀密封件601' 处于关闭位置的控制阀600'，类似于图1所示的控制阀600和阀密封件601。
[0044] 虽然本发明的实施例在本文描述为排气歧管200连接到带有两个独立流动通道 602,604的控制阀600,以连接到双涡流第二涡轮增压器400,如图1-7所示，但是将理解的 是，本发明的范围不如此限制，且还涵盖可以连接到带有单个流动通道606的控制阀600' 的排气歧管200,用于连接到单涡流第二涡轮增压器400'，如图8所示。
[0045] 在本发明的实施例中，仍参考图1，第一涡轮增压器300是第一双涡流涡轮增压 器，具有均设置成与设置在第一涡轮增压器300内的第一涡轮叶轮306气体流连通的第一 入口端口 302和第二入口端口 304,第二涡轮增压器400是单涡流涡轮增压器或第二双涡流 涡轮增压器。在一个实施例中，第二涡轮增压器400是第二双涡流涡轮增压器，具有均设置 成与设置在第二涡轮增压器400内的第二涡轮叶轮406气体流连通的第三入口端口 402和 第四入口端口 404。出口端口中的第一对208, 210中的出口端口 208 (本文也称为第一出 口端口）设置成与第一双涡流涡轮增压器300的第一入口端口 302气体流连通。出口端口 中的第一对208,210中的出口端口 210 (本文也称为第二出口端口）设置成与第二双涡流 涡轮增压器400的第三入口端口 402气体流连通。出口端口中的第二对258, 260中的出口 端口 258 (本文也称为第三出口端口）设置成与第一双涡流涡轮增压器300的第二入口端 口 304气体流连通。出口端口中的第二对258,260中的出口端口 260 (本文也称为第四出 口端口）设置成与第二双涡流涡轮增压器400的第四入口端口 404气体流连通。
[0046] 在另一个实施例中，简要地参考图8,第二涡轮增压器400'是单涡流涡轮增压器， 其中，前述第三和第四入口端口 402,404由单个入口端口 405取代。
[0047] 在ICE 100的操作期间，气缸1，2,3和4以特定序列点火。在一个实施例中，图1 所示的14气缸以1-2-3-4直列式配置设置且具有1-3-4-2点火序列。因而，将理解的是， 第一气体流腔室202的入口端口 204和206不会看到来自于相继点火的排气流，第二气体 流腔室252的入口端口 254和256不会看到来自于相继点火的排气流。换句话说，第一气 体流腔室202的入口端口 204和206设置成与四个燃烧室102中的相应燃烧室（S卩，气缸-1 和气缸-4,其具有一个关闭的点火序列（S卩，非顺序点火序列））气体流连通，第二气体流腔 室252的入口端口 254和256设置成与四个燃烧室102中的相应燃烧室（S卩，气缸-2和气 缸-3，其具有一个关闭的点火序列）气体流连通。
[0048] 在一个实施例中，第一涡轮增压器300是高压涡轮增压器，第二涡轮增压器400是 低压涡轮增压器，其中，第一涡轮增压器300配置和设置成将排气经由流动通道350供应给 第二涡轮增压器400,以形成第一和第二涡轮增压器300,400彼此按顺序工作的复合涡轮 增压系统。第一(高压)涡轮增压器300负责在怠速或怠速附近至低发动机速度范围内产生 快速涡轮响应和快速空气流，第二(低压）涡轮增压器400负责在发动机速度增加时的高输 出。当控制阀600处于如图1所示的关闭位置时，来自于ICE 100的排气流在低发动机速 度范围时被引导给第一（高压）涡轮增压器300,以用于快速响应，且然后经由流动通道350 引导给第二(低压)涡轮增压器400。在低发动机速度范围，仅仅第一涡轮增压器300有效。 当控制阀600处于如图2所示的打开位置时，来自于ICE 100的排气流在高发动机速度范 围时被引导给第二(低压)涡轮增压器400,以用于高输出。在高发动机速度范围，仅仅第二 涡轮增压器有效。当控制阀600处于关闭位置和打开位置之间的中间位置时，来自于ICE 100的排气流被引导给涡轮增压器300,400两者。在一个实施例中，低发动机速度范围是怠 速速度-1800 RPM (转每分）的量级，高发动机速度范围是大于大约3000 RPM的量级。在 大约1800-3000 RPM之间，涡轮增压器300,400两者均有效。
[0049] 在一个实施例中，排气歧管200的第一和第二气体流腔室202, 252形成为彼此独 立且不同的两个独立壳体，从而一个气体流腔室能够独立于另一个组装到ICE 100。在另一 个实施例中，排气歧管200的第一和第二气体流腔室202, 252形成为具有彼此结合的两个 独立且不同的内部流动路径的整体壳体，从而两个气体流腔室能够一起组装到ICE 100。
[0050] 虽然参考图1和2的前述说明涉及可用于4缸ICE 100上的涡轮增压器系统，但 是将理解的是，本发明的范围并不如此限制，且涵盖其它发动机配置，例如直列式5缸配置 (15)、直列式6缸配置（16)、其中三个气缸与另外三个气缸相对的6缸配置(称为V-6)、以 及其中四个气缸与四个气缸相对的8缸配置(称为V-8)，现在将结合图3-7讨论，其中，类似 的元件类似地标记，且类似的元件用小数标记。虽然在本文未具体图示，但是具有不同气缸 数(例如，10个或12个气缸）的本发明实施例被认为在本发明的范围内。
[0051] 图3示出了内燃发动机（ICE) 100. 1、排气歧管200. 1 (以单线格式示出）、第一涡 轮增压器300、第二涡轮增压器400和控制阀600,类似于图1所示，但是ICE 100. 1是具有 燃烧室102. 1的15发动机，其中，5个气缸以1-2-3-4-5直列式配置设置且具有1-3-5-4-2 的点火序列，且其中，排气歧管200. 1配置成与15 ICE 100. 1配合。在一个实施例中，气 缸-1，2和5形成第一组，气缸-3和4形成第二组，其中，第一组在相继排气事件之间具有 大约144度曲轴角或大约288度曲轴角的情况下操作，第二组在相继排气事件之间具有大 约288度曲轴角或大约432度曲轴角的情况下操作。曲轴角指的是曲轴的旋转位置，其是 每个活塞的位置的指示。上述曲轴角持续时间基于将产生四冲程发动机的气缸的均匀间 隔点火序列的曲轴设计。排气歧管200. 1具有第一气体流腔室202. 1和第二气体流腔室 252. 1。第一气体流腔室202. 1具有设置成分别与气缸_1，2和5气体流连通的多个入口端 口 204. 1，205. 1和206. 1，以及分别设置成经由控制阀600与第一涡轮增压器300的第一入 口端口 302和第二涡轮增压器400的第三入口端口 402气体流连通的两个出口端口 208. 1 和210. 1。第二气体流腔室252. 1具有设置成分别与气缸-3和4气体流连通的多个入口 端口 254. 1和256. 1，以及分别设置成经由控制阀600与第一涡轮增压器300的第二入口 端口 304和第二涡轮增压器400的第四入口端口 404气体流连通的两个出口端口 258. 1和 260. 1。在图3的实施例的点火序列为1-3-5-4-2时，可以容易看出，第一、第二和第三入口 端口 204. 1，205. 1和206. 1设置成与五个燃烧室中的相应燃烧室气体流连通，即具有一个 关闭点火序列的气缸_1，2和5,第四和第五入口端口 254. 1和256. 1设置成与五个燃烧室 中的相应其它燃烧室气体流连通，即具有一个关闭点火序列的气缸-3和4。图3的涡轮增 压系统的进一步操作，包括第一和第二涡轮增压器300,400和控制阀600,根据上文针对图 1和2的说明。
[0052] 图4示出了内燃发动机（ICE) 100. 2、排气歧管200.2 (以单线格式示出）、第一 涡轮增压器300、第二涡轮增压器400和控制阀600,类似于图1所示，但是ICE 100. 2是 具有燃烧室102. 2的16发动机，其中，6个气缸以1-2-3-4-5-6直列式配置设置且具有 1-5-3-6-2-4的点火序列，且其中，排气歧管200. 2配置成与16 ICE 100. 2配合。在一个 实施例中，6个气缸在相继排气事件之间具有240度曲轴角的情况下操作。排气歧管200. 2 具有第一气体流腔室202. 2和第二气体流腔室252. 2。第一气体流腔室202. 2具有设置成 分别与气缸-4, 5和6气体流连通的多个入口端口 204. 2, 205. 2和206. 2,以及分别设置成 经由控制阀600与第一涡轮增压器300的第一入口端口 302和第二涡轮增压器400的第三 入口端口 404气体流连通的两个出口端口 208. 2和210. 2。第二气体流腔室252. 2具有设 置成分别与气缸_1，2和3气体流连通的多个入口端口 254. 2,255. 2和256. 2,以及分别设 置成经由控制阀600与第一涡轮增压器300的第二入口端口 304和第二涡轮增压器400的 第四入口端口 402气体流连通的两个出口端口 258. 2和260. 2。在图4的实施例的点火序 列为1-5-3-6-2-4时，可以容易看出，第一、第二和第三入口端口 204. 2, 205. 2和206. 2设 置成与6个燃烧室中的相应燃烧室气体流连通，即具有一个关闭点火序列的气缸_4,5和6， 第四、第五和第六入口端口 254. 2, 255. 2和256. 2设置成与6个燃烧室中的相应其它燃烧 室气体流连通，即具有一个关闭点火序列的气缸-1，2和3。图4的涡轮增压系统的进一步 操作，包括第一和第二涡轮增压器300,400和控制阀600,根据上文针对图1和2的说明。
[0053] 图5示出了内燃发动机（ICE) 100. 3、排气歧管200.3 (以单线格式示出）、第一涡 轮增压器300、第二涡轮增压器400和控制阀600,类似于图1所示，但是ICE 100. 3是具有 燃烧室102. 3的V-6发动机，其中，6个气缸以V形配置设置，气缸1-3-5分别与气缸2-4-6 相对，且具有1-2-3-4-5-6的点火序列，且其中，排气歧管200. 3配置成与V-6 ICE 100. 3配 合。在一个实施例中，6个气缸在相继排气事件之间具有240度曲轴角的情况下操作。排气 歧管200. 3具有第一气体流腔室202. 3和第二气体流腔室252. 3。第一气体流腔室202. 3 具有设置成分别与气缸_1，3和5气体流连通的多个入口端口 204. 3,205. 3和206. 3,以及 分别设置成经由控制阀600与第一涡轮增压器300的第一入口端口 302和第二涡轮增压 器400的第三入口端口 404气体流连通的两个出口端口 208. 3和210. 3。第二气体流腔室 252. 3具有设置成分别与气缸_2,4和6气体流连通的多个入口端口 254. 3,255. 3和256. 3， 以及分别设置成经由控制阀600与第一涡轮增压器300的第二入口端口 304和第二涡轮增 压器400的第四入口端口 402气体流连通的两个出口端口 258. 3和260. 3。在图5的实施 例的点火序列为1-2-3-4-5-6时，可以容易看出，第一、第二和第三入口端口 204. 3,205. 3 和206. 3设置成与6个燃烧室中的相应燃烧室气体流连通，即具有一个关闭点火序列的气 缸_1，3和5,第四、第五和第六入口端口 254. 3,255. 3和256. 3设置成与6个燃烧室中的相 应其它燃烧室气体流连通，即具有一个关闭点火序列的气缸-2,4和6。图5的涡轮增压系 统的进一步操作，包括第一和第二涡轮增压器300,400和控制阀600,根据上文针对图1和 2的说明。
[0054] 图6示出了内燃发动机（ICE) 100. 4、排气歧管200. 4 (以单线格式示出）、第一涡 轮增压器300、第二涡轮增压器400和控制阀600,类似于图1所示，但是ICE 100. 4是具 有燃烧室102. 4的V-8发动机，其中，8个气缸以V形配置设置，气缸1-3-5-7分别与气缸 2-4-6-8相对，且具有1-8-7-2-6-5-4-3的点火序列，其中，排气歧管200. 4配置成与V-8 ICE 100. 4配合，其中，8个气缸在相继排气事件之间具有180度曲轴角的情况下操作。排气 歧管200. 4具有第一气体流腔室202. 4和第二气体流腔室252. 4。第一气体流腔室202. 4 具有设置成分别与气缸-2, 5, 3和8气体流连通的多个入口端口 204. 4, 205. 4, 206. 4和 207. 4,以及分别设置成经由控制阀600与第一涡轮增压器300的第一入口端口 302和第 二涡轮增压器400的第三入口端口 404气体流连通的两个出口端口 208. 4和210. 4。第二 气体流腔室252. 4具有设置成分别与气缸_1，7,6和4气体流连通的多个入口端口 254. 4， 255. 4, 256. 4和257. 4,以及分别设置成经由控制阀600与第一涡轮增压器300的第二入 口端口 304和第二涡轮增压器400的第四入口端口 402气体流连通的两个出口端口 258. 4 和260. 4。在图6的实施例的点火序列为1-8-7-2-6-5-4-3时，可以容易看出，第一、第二、 第三和第四入口端口 204. 4, 205. 4, 206. 4和207. 4设置成与8个燃烧室中的相应燃烧室气 体流连通，即具有一个关闭点火序列的气缸-2, 5, 3和8,第五、第六、第七和第八入口端口 254. 4, 255. 4, 256. 4和257. 4设置成与8个燃烧室中的相应其它燃烧室气体流连通，即具有 一个关闭点火序列的气缸_1，7,6和4。图6的涡轮增压系统的进一步操作，包括第一和第 二涡轮增压器300,400和控制阀600,根据上文针对图1和2的说明。虽然本文描述了采用 具有点火序列1-8-7-2-6-5-4-3的V-8 ICE的实施例，但是将理解的是，可以使用其它点火 序列，例如1-8-4-3-6-5-7-2,而不偏离本发明的范围。
[0055] 图7示出了内燃发动机（ICE) 100. 5,具有设置成经由排气歧管200. 5 (以单线格 式示出)与V-8发动机气体流连通的两组涡轮增压器700. 1和700. 2。V-8发动机具有燃烧 室102. 5,其中，8个气缸以V形配置设置，气缸1-3-5-7分别与气缸2-4-6-8相对，且具有 1-8-7-2-6-5-4-3的点火序列，其中，排气歧管200. 5配置成与V-8 ICE 100. 5配合，其中， 8个气缸在相继排气事件之间具有360度曲轴角的情况下操作，其中，第一涡轮增压器系统 700. 1设置成经由第一排气歧管部分200. 51与8个气缸中的4个（S卩，气缸-5,8, 2和3)气 体流连通，且其中，第二涡轮增压器系统700. 2设置成经由第二排气歧管部分200. 52与8 个气缸中的另外4个(S卩，气缸-1，6,4和7)气体流连通。因此，根据本发明的实施例，8个 气缸在相继排气事件之间具有360度曲轴角的情况下操作的涡轮增压V-8发动机包括两组 涡轮增压器，每组服务8个气缸中的4个，或者发动机的一半。因而，涉及发动机100. 5的 一半（即，气缸-5,8, 2和3)的第一排气歧管部分200. 51的说明也可以用于描述涉及发动 机100. 5的另一半（BP，气缸-1，6,4和7)的第二排气歧管部分200. 52。
[0056] 现在参考图7的第一排气歧管部分200. 51，从前文说明认识到对于第二排气歧管 部分200. 52存在类似设置，用类似或相似附图标记合适替代。
[0057] 在一个实施例中，第一排气歧管部分200. 51具有第一气体流腔室202. 51和第二 气体流腔室252. 51。第一气体流腔室202. 51具有设置成分别与气缸-2和3气体流连通 的多个入口端口 204. 51和206. 51，以及分别设置成经由第一控制阀600. 1与第一涡轮增 压器300. 1的第一入口端口 302. 1和第二涡轮增压器400. 1的第三入口端口 404. 1气体 流连通的两个出口端口 208. 51和210. 51。第二气体流腔室252. 51具有设置成分别与气 缸-8和5气体流连通的多个入口端口 254. 51和256. 51，以及分别设置成经由第一控制阀 600. 1与第一涡轮增压器300. 1的第二入口端口 304. 1和第二涡轮增压器400. 1的第四入 口端口 402. 1气体流连通的两个出口端口 258. 51和260. 51。在图7的实施例的点火序列 为1-8-7-2-6-5-4-3时，可以容易看出，第一、第二、第三和第四入口端口 204. 51，206. 51， 254. 51和256. 51设置成与8个燃烧室中的相应燃烧室气体流连通，即具有一个关闭点火 序列的气缸_2,3,8和5。图7的涡轮增压系统的进一步操作，包括第一和第二涡轮增压器 300. 1，400. 1和第一控制阀600. 1，根据上文针对图1和2的说明。
[0058] 根据前文将理解，类似设置和说明适用于第二排气歧管部分200. 52,具有设置成 (经由阀600. 2)在气缸-4和7与涡轮增压器300. 2和400. 2之间气体流连通的第一气体流 腔室202. 52和设置成(经由阀600. 2)在气缸-1和6与涡轮增压器300. 2和400. 2之间气 体流连通的第二气体流腔室252. 52。从前文可以看出，2-5-3-8气缸设置被认为是图7的 V-8 ICE 100. 5的第一 4缸部分，1-7-6-4气缸设置被认为是第二4缸部分。
[0059] 虽然本发明已经参考示例性实施例进行描述，但是本领域技术人员将理解的是， 可以作出各种变化且等价物可替代其元件，而不偏离本发明的范围。此外，可以作出许多修 改以使得具体情况或材料适合于本发明的教导，而不偏离其实旨范围。因而，本发明并不旨 在限于公开的具体实施例，而本发明将包括落入本申请范围内的所有实施例。
【权利要求】
1. 一种用于内燃发动机的至少一部分的排气歧管，所述内燃发动机具有限定数量的燃 烧室，所述排气歧管包括： 多个入口端口；和 四个出口端口，其中，所述四个出口端口中的第一对设置成与所述多个入口端口中的 第一子组气体流连通，且其中，所述四个出口端口中与第一对不同的第二对设置成与所述 多个入口端口中与第一子组不同的第二子组气体流连通。
2. 根据权利要求1所述的排气歧管，其中，所述内燃发动机能使用第一涡轮增压器和 第二涡轮增压器操作，且其中： 所述四个出口端口中的第一对设置成与第一涡轮增压器和第二涡轮增压器气体流连 通； 所述四个出口端口中的第二对设置成与第一涡轮增压器和第二涡轮增压器气体流连 通；以及 所述四个出口端口中的第一对与所述四个出口端口中的第二对不同。
3. 根据权利要求2所述的排气歧管，其中： 所述多个入口端口中的第一子组设置成与所述限定数量的燃烧室中的第一子组气体 流连通，且设置成经由所述四个出口端口中的第一对与第一涡轮增压器和第二涡轮增压器 气体流连通； 所述多个入口端口中的第二子组设置成与所述限定数量的燃烧室中的第二子组气体 流连通，且设置成经由所述四个出口端口中的第二对与第一涡轮增压器和第二涡轮增压器 气体流连通； 所述多个入口端口中的第一子组与所述多个入口端口中的第二子组不同；以及 所述限定数量的燃烧室中的第一子组与所述限定数量的燃烧室中的第二子组不同。
4. 根据权利要求3所述的排气歧管，其中，第一涡轮增压器是双涡流涡轮增压器，具有 均设置成与第一涡轮叶轮气体流连通的第一入口端口和第二入口端口，其中，第二涡轮增 压器是单涡流涡轮增压器，具有设置成与第二涡轮叶轮气体流连通的第三入口端口，且其 中： 所述四个出口端口中的第一对中的第一出口端口设置成与双涡流涡轮增压器的第一 入口端口气体流连通； 所述四个出口端口中的第一对中的第二出口端口设置成与单涡流涡轮增压器的第三 入口端口气体流连通； 所述四个出口端口中的第二对中的第三出口端口设置成与双涡流涡轮增压器的第二 入口端口气体流连通；以及 所述四个出口端口中的第二对中的第四出口端口设置成与单涡流涡轮增压器的第三 入口端口气体流连通。
5. 根据权利要求3所述的排气歧管，其中，第一涡轮增压器是第一双涡流涡轮增压器， 具有均设置成与第一涡轮叶轮气体流连通的第一入口端口和第二入口端口，其中，第二涡 轮增压器是第二双涡流涡轮增压器，具有均设置成与第二涡轮叶轮气体流连通的第三入口 端口和第四入口端口，且其中： 所述四个出口端口中的第一对中的第一出口端口设置成与第一双涡流涡轮增压器的 第一入口端口气体流连通； 所述四个出口端口中的第一对中的第二出口端口设置成与第二双涡流涡轮增压器的 第三入口端口气体流连通； 所述四个出口端口中的第二对中的第三出口端口设置成与第一双涡流涡轮增压器的 第二入口端口气体流连通；以及 所述四个出口端口中的第二对中的第四出口端口设置成与第二双涡流涡轮增压器的 第四入口端口气体流连通。
6. 根据权利要求3所述的排气歧管，其中： 所述多个入口端口中的第一子组和所述四个出口端口中的第一对限定第一气体流腔 室； 所述多个入口端口中的第二子组和所述四个出口端口中的第二对限定第二气体流腔 室；以及 第二气体流腔室与第一气体流腔室不同。
7. 根据权利要求6所述的排气歧管，其中： 第一气体流腔室和第二气体流腔室彼此独立。
8. 根据权利要求6所述的排气歧管，其中： 第一气体流腔室和第二气体流腔室彼此结合。
9. 一种用于内燃发动机的限定数量的燃烧室的分支排气歧管，包括： 多个入口端口； 第一气体流腔室，所述第一气体流腔室设置成与所述多个入口端口中的第一子组气体 流连通；和 第二气体流腔室，所述第二气体流腔室设置成与所述多个入口端口中与第一子组不同 的第二子组气体流连通； 其中，第二气体流腔室与第一气体流腔室不同； 其中，每个气体流腔室均包括两个出口端口。
10. -种用于车辆的组合装置，所述组合装置包括： 具有限定数量的燃烧室的内燃发动机； 设置成与内燃发动机气体流连通的排气歧管； 设置成与排气歧管气体流连通的第一涡轮增压器和第二涡轮增压器； 设置成在排气歧管和第二涡轮增压器之间以及在第一涡轮增压器和第二涡轮增压器 之间气体流连通的控制阀，所述控制阀能在利于排气歧管中的排气流到达第一涡轮增压器 的关闭位置和利于排气歧管中的排气流到达第二涡轮增压器的打开位置之间操作； 其中，所述排气歧管包括： 多个入口端口；和 四个出口端口，其中，所述四个出口端口中的第一对设置成与所述多个入口端口中的 第一子组气体流连通，且其中，所述四个出口端口中与第一对不同的第二对设置成与所述 多个入口端口中与第一子组不同的第二子组气体流连通。
【文档编号】F02B37/007GK104100346SQ201410134706
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2013年4月4日
【发明者】K-J.吴, D.洛夫兰德 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司