排氣歧管的制作方法
【專利摘要】一種用于具有限定數量的燃燒室的內燃發動機的至少一部分的排氣歧管，包括多個入口端口和四個出口端口。所述四個出口端口中的第一對設置成與所述多個入口端口中的第一子組氣體流連通，所述四個出口端口中與第一對不同的第二對設置成與所述多個入口端口中與第一子組不同的第二子組氣體流連通。
【專利說明】排氣歧管

【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于內燃發動機的排氣歧管，且更具體地涉及用于內燃發動機的排氣 歧管，其在兩級系統中采用雙渦流渦輪增壓器。

【背景技術】
[0002] 借助于高性能凸輪軸定時，不同氣缸中的排氣閥能夠同時打開，一個氣缸中的做 功沖程結束和另一個氣缸中的排氣沖程結束重疊。在采用雙渦流渦輪增壓器的單級系統 中，排氣歧管將氣缸的可能彼此干擾的通道物理上分開，從而脈動排氣流動通過獨立渦線 (渦流)，這允許發動機有效地使用排氣換氣技術，從而降低氣缸氣體溫度和NOx排放，且改 進渦輪效率，減少渦輪遲滯。然而，單級渦輪增壓器系統并未提供兩級渦輪增壓器系統的性 能特性。
[0003] 因此，期望提供用于兩級渦輪增壓器系統的排氣歧管，其采用雙渦流渦輪增壓器。


【發明內容】

[0004] 在本發明的一個示例性實施例中，一種用于具有限定數量的燃燒室的內燃發動機 的至少一部分的排氣歧管，包括多個入口端口和四個出口端口。所述四個出口端口中的第 一對設置成與所述多個入口端口中的第一子組氣體流連通，所述四個出口端口中與第一對 不同的第二對設置成與所述多個入口端口中與第一子組不同的第二子組氣體流連通。
[0005] 在本發明的另一個示例性實施例中，一種用于內燃發動機的限定數量的燃燒室的 分支排氣歧管，包括多個入口端口和兩個氣體流腔室。第一氣體流腔室設置成與所述多個 入口端口中的第一子組氣體流連通，第二氣體流腔室設置成與所述多個入口端口中與第一 子組不同的第二子組氣體流連通。第二氣體流腔室與第一氣體流腔室不同，且每個氣體流 腔室均包括兩個出口端口。
[0006] 在本發明的另一個示例性實施例中，一種用于車輛的組合裝置，包括：具有限定數 量的燃燒室的內燃發動機；設置成與內燃發動機氣體流連通的排氣歧管；設置成與排氣歧 管氣體流連通的第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器；以及設置成在排氣歧管和第二渦輪增 壓器之間以及在第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器之間氣體流連通的控制閥。所述控制閥 能在利于排氣歧管中的排氣流到達第一渦輪增壓器的關閉位置和利于排氣歧管中的排氣 流到達第二渦輪增壓器的打開位置之間操作。所述排氣歧管包括多個入口端口和四個出 口端口。所述四個出口端口中的第一對設置成與所述多個入口端口中的第一子組氣體流連 通，所述四個出口端口中與第一對不同的第二對設置成與所述多個入口端口中與第一子組 不同的第二子組氣體流連通。
[0007] 方案1. 一種用于內燃發動機的至少一部分的排氣歧管，所述內燃發動機具有限 定數量的燃燒室，所述排氣歧管包括： 多個入口端口；和 四個出口端口，其中，所述四個出口端口中的第一對設置成與所述多個入口端口中的 第一子組氣體流連通，且其中，所述四個出口端口中與第一對不同的第二對設置成與所述 多個入口端口中與第一子組不同的第二子組氣體流連通。
[0008] 方案2.根據方案1所述的排氣歧管，其中，所述內燃發動機能使用第一渦輪增壓 器和第二渦輪增壓器操作，且其中： 所述四個出口端口中的第一對設置成與第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器氣體流連 通； 所述四個出口端口中的第二對設置成與第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器氣體流連 通；以及 所述四個出口端口中的第一對與所述四個出口端口中的第二對不同。
[0009] 方案3.根據方案2所述的排氣歧管，其中： 所述多個入口端口中的第一子組設置成與所述限定數量的燃燒室中的第一子組氣體 流連通，且設置成經由所述四個出口端口中的第一對與第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器 氣體流連通； 所述多個入口端口中的第二子組設置成與所述限定數量的燃燒室中的第二子組氣體 流連通，且設置成經由所述四個出口端口中的第二對與第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器 氣體流連通； 所述多個入口端口中的第一子組與所述多個入口端口中的第二子組不同；以及 所述限定數量的燃燒室中的第一子組與所述限定數量的燃燒室中的第二子組不同。 [0010] 方案4.根據方案3所述的排氣歧管，其中，第一渦輪增壓器是雙渦流渦輪增壓 器，具有均設置成與第一渦輪葉輪氣體流連通的第一入口端口和第二入口端口，其中，第二 渦輪增壓器是單渦流渦輪增壓器，具有設置成與第二渦輪葉輪氣體流連通的第三入口端 口，且其中： 所述四個出口端口中的第一對中的第一出口端口設置成與雙渦流渦輪增壓器的第一 入口端口氣體流連通； 所述四個出口端口中的第一對中的第二出口端口設置成與單渦流渦輪增壓器的第三 入口端口氣體流連通； 所述四個出口端口中的第二對中的第三出口端口設置成與雙渦流渦輪增壓器的第二 入口端口氣體流連通；以及 所述四個出口端口中的第二對中的第四出口端口設置成與單渦流渦輪增壓器的第三 入口端口氣體流連通。
[0011] 方案5.根據方案3所述的排氣歧管，其中，第一渦輪增壓器是第一雙渦流渦輪增 壓器，具有均設置成與第一渦輪葉輪氣體流連通的第一入口端口和第二入口端口，其中，第 二渦輪增壓器是第二雙渦流渦輪增壓器，具有均設置成與第二渦輪葉輪氣體流連通的第三 入口端口和第四入口端口，且其中： 所述四個出口端口中的第一對中的第一出口端口設置成與第一雙渦流渦輪增壓器的 第一入口端口氣體流連通； 所述四個出口端口中的第一對中的第二出口端口設置成與第二雙渦流渦輪增壓器的 第三入口端口氣體流連通； 所述四個出口端口中的第二對中的第三出口端口設置成與第一雙渦流渦輪增壓器的 第二入口端口氣體流連通；以及 所述四個出口端口中的第二對中的第四出口端口設置成與第二雙渦流渦輪增壓器的 第四入口端口氣體流連通。
[0012] 方案6.根據方案3所述的排氣歧管，其中： 所述多個入口端口中的第一子組和所述四個出口端口中的第一對限定第一氣體流腔 室； 所述多個入口端口中的第二子組和所述四個出口端口中的第二對限定第二氣體流腔 室；以及 第二氣體流腔室與第一氣體流腔室不同。
[0013] 方案7.根據方案6所述的排氣歧管，其中： 第一氣體流腔室和第二氣體流腔室彼此獨立。
[0014] 方案8.根據方案6所述的排氣歧管，其中： 第一氣體流腔室和第二氣體流腔室彼此結合。
[0015] 方案9.根據方案3所述的排氣歧管，其中，燃燒室的限定數量是4,其中，4個燃燒 室以直列式配置設置，其中，4個燃燒室具有限定點火序列，且其中： 所述多個入口端口中的第一子組包括第一入口端口和第二入口端口，第一和第二入口 端口設置成與具有一個關閉點火序列的4個燃燒室中的相應燃燒室氣體流連通； 所述多個入口端口中的第二子組包括第三入口端口和第四入口端口，第三和第四入口 端口設置成與具有一個關閉點火序列的4個燃燒室中的相應其它燃燒室氣體流連通。
[0016] 方案10.根據方案9所述的排氣歧管，其中，4個燃燒室以1-2-3-4直列式配置設 置，且其中，點火序列是1-3-4-2。
[0017] 方案11.根據方案3所述的排氣歧管，其中，燃燒室的限定數量是5,其中，5個燃 燒室以直列式配置設置，其中，5個燃燒室具有限定點火序列，且其中： 所述多個入口端口中的第一子組包括第一入口端口、第二入口端口和第三入口端口， 第一和第二入口端口設置成與具有一個關閉點火序列的5個燃燒室中的相應燃燒室氣體 流連通； 所述多個入口端口中的第二子組包括第四入口端口和第五入口端口，第四和第五入口 端口設置成與5個燃燒室中的相應其它燃燒室氣體流連通，第四和第五入口端口設置成與 具有一個關閉點火序列的5個燃燒室中的相應其它燃燒室氣體流連通。
[0018] 方案12.根據方案11所述的排氣歧管，其中，5個燃燒室以1-2-3-4-5直列式配 置設置，且其中，點火序列是1-3-5-4-2。
[0019] 方案13.根據方案3所述的排氣歧管，其中，燃燒室的限定數量是6,其中，6個燃 燒室以直列式配置設置，其中，6個燃燒室具有限定點火序列，且其中： 所述多個入口端口中的第一子組包括第一入口端口、第二入口端口和第三入口端口， 第一、第二和第三入口端口設置成與具有一個關閉點火序列的6個燃燒室中的相應燃燒室 氣體流連通；以及 所述多個入口端口中的第二子組包括第四入口端口、第五入口端口和第六入口端口， 第四、第五和第六入口端口設置成與具有一個關閉點火序列的6個燃燒室中的相應其它燃 燒室氣體流連通。
[0020] 方案14.根據方案13所述的排氣歧管，其中，6個燃燒室以1-2-3-4-5-6直列式 配置設置，且其中，點火序列是1-5-3-6-2-4。
[0021] 方案15.根據方案3所述的排氣歧管，其中，燃燒室的限定數量是6,其中，6個燃 燒室以V-6配置設置，其中，6個燃燒室具有限定點火序列，且其中： 所述多個入口端口中的第一子組包括第一入口端口、第二入口端口和第三入口端口， 第一、第二和第三入口端口設置成與具有一個關閉點火序列的6個燃燒室中的相應燃燒室 氣體流連通；以及 所述多個入口端口中的第二子組包括第四入口端口、第五入口端口和第六入口端口， 第四、第五和第六入口端口設置成與具有一個關閉點火序列的6個燃燒室中的相應其它燃 燒室氣體流連通。
[0022] 方案16.根據方案15所述的排氣歧管，其中，V-6配置的6個燃燒室以1-3-5和 2-4-6配置設置，且其中，點火序列是1-2-3-4-5-6。
[0023] 方案17.根據方案3所述的排氣歧管，其中，燃燒室的限定數量是8,其中，8個燃 燒室以V-8配置設置，在相繼排氣事件之間具有180度曲軸角，其中，8個燃燒室具有限定點 火序列，且其中： 所述多個入口端口中的第一子組包括第一入口端口、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設置成與具有一個關閉點火序列的8個燃 燒室中的相應燃燒室氣體流連通；以及 所述多個入口端口中的第二子組包括第五入口端口、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設置成與具有一個關閉點火序列的8個燃 燒室中的相應其它燃燒室氣體流連通。
[0024] 方案18.根據方案17所述的排氣歧管，其中，V-8配置的8個燃燒室以1-3-5-7 和2-4-6-8配置設置，且其中，點火序列是1-8-7-2-6-5-4-3或者1-8-4-3-6-5-7-2。
[0025] 方案19.根據方案3所述的排氣歧管，其中，排氣歧管包括第一排氣歧管部分，其 中，具有限定數量的燃燒室的內燃發動機的至少一部分包括具有以V-8配置設置的8個燃 燒室的內燃發動機的第一 4缸部分，在相繼排氣事件之間具有360度曲軸角，其中，8個燃燒 室具有限定點火序列，且其中： 所述多個入口端口中的第一子組包括第一入口端口和第二入口端口，第一和第二入口 端口設置成與具有非順序點火序列的第一 4缸部分中的相應燃燒室氣體流連通；以及 所述多個入口端口中的第二子組包括第三入口端口和第四入口端口，第三和第四入口 端口設置成與具有非順序點火序列的第一 4缸部分中的相應其它燃燒室氣體流連通。
[0026] 方案20.根據方案19所述的排氣歧管，其中，V-8配置的8個燃燒室以1-3-5-7 和2-4-6-8配置設置，且其中，點火序列是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氣缸設置或者1-7-6-4氣缸設置。
[0027] 方案21. -種用于內燃發動機的限定數量的燃燒室的分支排氣歧管，包括： 多個入口端口； 第一氣體流腔室，所述第一氣體流腔室設置成與所述多個入口端口中的第一子組氣體 流連通；和 第二氣體流腔室，所述第二氣體流腔室設置成與所述多個入口端口中與第一子組不同 的第二子組氣體流連通； 其中，第二氣體流腔室與第一氣體流腔室不同； 其中，每個氣體流腔室均包括兩個出口端口。
[0028] 方案22. -種用于車輛的組合裝置，所述組合裝置包括： 具有限定數量的燃燒室的內燃發動機； 設置成與內燃發動機氣體流連通的排氣歧管； 設置成與排氣歧管氣體流連通的第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器； 設置成在排氣歧管和第二渦輪增壓器之間以及在第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器 之間氣體流連通的控制閥，所述控制閥能在利于排氣歧管中的排氣流到達第一渦輪增壓器 的關閉位置和利于排氣歧管中的排氣流到達第二渦輪增壓器的打開位置之間操作； 其中，所述排氣歧管包括： 多個入口端口；和 四個出口端口，其中，所述四個出口端口中的第一對設置成與所述多個入口端口中的 第一子組氣體流連通，且其中，所述四個出口端口中與第一對不同的第二對設置成與所述 多個入口端口中與第一子組不同的第二子組氣體流連通。
[0029] 本發明的上述特征和優點以及其它特征和優點從本發明的以下詳細描述結合附 圖顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 其它特征、優點和細節在實施例的以下詳細描述中僅通過示例的方式顯現，詳細 描述參考附圖，在附圖中： 圖1示出了根據本發明實施例的用于雙渦流兩級渦輪增壓器系統中的直列式4缸內燃 發動機的排氣歧管，其中，排氣流經由關閉的控制閥以一個方式引導； 圖2示出了根據本發明實施例的用于雙渦流兩級渦輪增壓器系統中的直列式4缸內燃 發動機的圖1的排氣歧管，其中，排氣流經由打開的控制閥以另一個方式引導； 圖3示出了根據本發明實施例的用于雙渦流兩級渦輪增壓器系統中的直列式5缸內燃 發動機的排氣歧管，帶有關閉的控制閥； 圖4示出了根據本發明實施例的用于雙渦流兩級渦輪增壓器系統中的直列式6缸內燃 發動機的排氣歧管，帶有關閉的控制閥； 圖5示出了根據本發明實施例的用于雙渦流兩級渦輪增壓器系統中的V-6內燃發動機 的排氣歧管，帶有關閉的控制閥； 圖6示出了根據本發明實施例的用于雙渦流兩級渦輪增壓器系統中的V-8內燃發動機 的排氣歧管，帶有關閉的控制閥； 圖7示出了根據本發明實施例的用于雙渦流兩級渦輪增壓器系統中的另一個V-8內燃 發動機的另一個排氣歧管，帶有關閉的控制閥；和 圖8示出了根據本發明實施例的圖1的排氣歧管，其中，第二雙渦流渦輪增壓器已經用 單渦輪渦輪增壓器取代。

【具體實施方式】
[0031] 以下描述本質上僅僅是示例性的，且不旨在限制本公開、其應用或使用。應當理解 的是，貫穿附圖，對應的附圖標記指代類似或對應的部件和特征。
[0032] 根據本發明的示例性實施例中且參考圖1，內燃發動機（ICE) 100、排氣歧管200、 第一渦輪增壓器300和第二渦輪增壓器400示出為在用于配置成由ICE 100提供動力的車 輛中的組合裝置500中彼此流動連通。
[0033] ICE 100具有處于圖1所示的直列式4缸（14)配置的限定數量的燃燒室102 (本 文還稱為氣缸，但不旨在僅僅限于圓柱形幾何形狀)，編號為1，2, 3和4 (且本文分別稱為氣 缸-1、氣缸-2、氣缸-3和氣缸-4)。雖然圖1示出了 ICE 100具有處于直列式配置的四個 燃燒室102,但是將理解的是，本發明的范圍不被限制，且涵蓋處于其它設置的其它數量的 燃燒室，例如，Flat-4 (4個氣缸，平躺配置，每一側上2個氣缸)、15 (處于直列式配置的5 個氣缸)、Flat-6 (6個氣缸，平躺配置，每一側上3個氣缸)、16 (處于直列式配置的6個氣 缸)、V-6 (6個氣缸，V形配置，每一側上3個氣缸）和V-8 (8個氣缸，V形配置，每一側上4 個氣缸)，將在下文更詳細描述。
[0034] 排氣歧管200被分支到以實線格式示出的第一氣體流腔室202和以虛線格式示出 的第二氣體流腔室252。第一氣體流腔室202和第二氣體流腔室252彼此不同，以防止在 ICE 100操作期間其中存在的氣體流混合。排氣歧管200具有與限定數量的燃燒室102(在 圖1的實施例中等于4)數量相等的多個入口端口 204, 206, 254, 256。入口端口 204, 206與 第一氣體流腔室202相關聯，入口端口 254, 256與第二氣體流腔室252相關聯。排氣歧管 200具有四個出口端口 208, 210, 258, 260,其中，出口端口 208, 210與第一氣體流腔室202 相關聯，出口端口 258, 260與第二氣體流腔室252相關聯。
[0035] 第一渦輪增壓器300和第二渦輪增壓器400均設置成與排氣歧管200操作性連 通，其中，四個出口端口中的第一對208, 210設置成與第一渦輪增壓器300和第二渦輪增壓 器400氣體流連通，且其中，四個出口端口中的第二對258,260設置成與第一渦輪增壓器 300和第二渦輪增壓器400氣體流連通。更具體地，出口端口 208和258均設置成與第一 渦輪增壓器300氣體流連通，出口端口 210, 260設置成與第二渦輪增壓器400氣體流連通。 將理解的是，四個出口端口中的第一對208, 210 (與第一氣體流腔室202相關聯）與四個出 口端口中的第二對258,260 (與第二氣體流腔室252相關聯）不同，這用于防止在ICE 100 操作期間其中存在的氣體流混合。
[0036] 所述多個入口端口中的第一子組204, 206設置成與限定數量的燃燒室102中的第 一子組(氣缸-1和氣缸-4)氣體流連通，且經由四個出口端口中的第一對208, 210與第一 渦輪增壓器300和第二渦輪增壓器400氣體流連通。
[0037] 所述多個入口端口中的第二子組254, 256設置成與限定數量的燃燒室102中的第 二子組(氣缸-2和氣缸-3)氣體流連通，且經由四個出口端口中的第二對258, 260與第一 渦輪增壓器300和第二渦輪增壓器400氣體流連通。
[0038] 根據前文將理解的是，所述多個入口端口中的第一子組204, 206與所述多個入口 端口中的第二子組254,256不同，以防止在ICE 100操作期間其中存在的氣體流混合。根 據前文還將理解的是，限定數量的燃燒室102中的第一子組(氣缸-1和氣缸-4)與限定數 量的燃燒室102中的第二子組(氣缸-2和氣缸-3)不同，從而在所述多個燃燒室102和所 述多個入口端口 204, 206, 254, 256之間存在一對一關系。
[0039] 根據前文將理解的是，所述多個入口端口中的第一子組204,206和所述四個出口 端口中的第一對208, 210限定第一氣體流腔室202,所述多個入口端口中的第二子組254， 256和所述四個出口端口中的第二對258, 260限定第二氣體流腔室252。
[0040] 控制閥600設置成在排氣歧管200和第二渦輪增壓器400之間氣體流連通。更具 體地，控制閥600設置成在出口端口 210, 260和第二渦輪增壓器400之間氣體流連通，其 中，出口端口 210與第一氣體流腔室202相關聯，出口端口 260與第二氣體流腔室252相關 聯。控制閥600能在圖1所示的關閉位置（閥密封件601關閉，利于從ICE 100到第一渦輪 增壓器300的排氣流，由流動線360和362表示）和圖2所示的打開位置（閥密封件601打 開，利于從ICE 100到第二渦輪增壓器400的排氣流，由流動線370和372表示)之間操作。 圖1和2之間類似的元件在本文通過參考圖1中提供的附圖標記來參考，如果沒有不同地 列舉的話。
[0041] 本領域已知的是，渦輪增壓器可以單渦流配置或雙渦流配置獲得，其中，術語雙渦 流指的是在單個渦輪增壓器上存在兩個排氣入口和兩個噴嘴。兩個排氣入口和兩個噴嘴產 生排氣流動通過的獨立渦線（渦流)。
[0042] 參考圖1-7,控制閥600在結構上配置用于將氣體流提供給是雙渦流渦輪增壓器 的第二渦輪增壓器400,其中，控制閥600具有本體，帶有將排氣歧管200的出口端口 210， 260連接到雙渦流第二渦輪增壓器400的兩個獨立流動通道602,604。
[0043] 參考圖8,控制閥600'在結構上配置用于將氣體流提供給是單渦流渦輪增壓器的 第二渦輪增壓器400'，其中，控制閥600'具有本體，帶有將排氣歧管200的出口端口 210， 260連接到單渦流第二渦輪增壓器400'的單個流動通道606。圖8示出了閥密封件601' 處于關閉位置的控制閥600'，類似于圖1所示的控制閥600和閥密封件601。
[0044] 雖然本發明的實施例在本文描述為排氣歧管200連接到帶有兩個獨立流動通道 602,604的控制閥600,以連接到雙渦流第二渦輪增壓器400,如圖1-7所示，但是將理解的 是，本發明的范圍不如此限制，且還涵蓋可以連接到帶有單個流動通道606的控制閥600' 的排氣歧管200,用于連接到單渦流第二渦輪增壓器400'，如圖8所示。
[0045] 在本發明的實施例中，仍參考圖1，第一渦輪增壓器300是第一雙渦流渦輪增壓 器，具有均設置成與設置在第一渦輪增壓器300內的第一渦輪葉輪306氣體流連通的第一 入口端口 302和第二入口端口 304,第二渦輪增壓器400是單渦流渦輪增壓器或第二雙渦流 渦輪增壓器。在一個實施例中，第二渦輪增壓器400是第二雙渦流渦輪增壓器，具有均設置 成與設置在第二渦輪增壓器400內的第二渦輪葉輪406氣體流連通的第三入口端口 402和 第四入口端口 404。出口端口中的第一對208, 210中的出口端口 208 (本文也稱為第一出 口端口）設置成與第一雙渦流渦輪增壓器300的第一入口端口 302氣體流連通。出口端口 中的第一對208,210中的出口端口 210 (本文也稱為第二出口端口）設置成與第二雙渦流 渦輪增壓器400的第三入口端口 402氣體流連通。出口端口中的第二對258, 260中的出口 端口 258 (本文也稱為第三出口端口）設置成與第一雙渦流渦輪增壓器300的第二入口端 口 304氣體流連通。出口端口中的第二對258,260中的出口端口 260 (本文也稱為第四出 口端口）設置成與第二雙渦流渦輪增壓器400的第四入口端口 404氣體流連通。
[0046] 在另一個實施例中，簡要地參考圖8,第二渦輪增壓器400'是單渦流渦輪增壓器， 其中，前述第三和第四入口端口 402,404由單個入口端口 405取代。
[0047] 在ICE 100的操作期間，氣缸1，2,3和4以特定序列點火。在一個實施例中，圖1 所示的14氣缸以1-2-3-4直列式配置設置且具有1-3-4-2點火序列。因而，將理解的是， 第一氣體流腔室202的入口端口 204和206不會看到來自于相繼點火的排氣流，第二氣體 流腔室252的入口端口 254和256不會看到來自于相繼點火的排氣流。換句話說，第一氣 體流腔室202的入口端口 204和206設置成與四個燃燒室102中的相應燃燒室（S卩，氣缸-1 和氣缸-4,其具有一個關閉的點火序列（S卩，非順序點火序列））氣體流連通，第二氣體流腔 室252的入口端口 254和256設置成與四個燃燒室102中的相應燃燒室（S卩，氣缸-2和氣 缸-3，其具有一個關閉的點火序列）氣體流連通。
[0048] 在一個實施例中，第一渦輪增壓器300是高壓渦輪增壓器，第二渦輪增壓器400是 低壓渦輪增壓器，其中，第一渦輪增壓器300配置和設置成將排氣經由流動通道350供應給 第二渦輪增壓器400,以形成第一和第二渦輪增壓器300,400彼此按順序工作的復合渦輪 增壓系統。第一(高壓)渦輪增壓器300負責在怠速或怠速附近至低發動機速度范圍內產生 快速渦輪響應和快速空氣流，第二(低壓）渦輪增壓器400負責在發動機速度增加時的高輸 出。當控制閥600處于如圖1所示的關閉位置時，來自于ICE 100的排氣流在低發動機速 度范圍時被引導給第一（高壓）渦輪增壓器300,以用于快速響應，且然后經由流動通道350 引導給第二(低壓)渦輪增壓器400。在低發動機速度范圍，僅僅第一渦輪增壓器300有效。 當控制閥600處于如圖2所示的打開位置時，來自于ICE 100的排氣流在高發動機速度范 圍時被引導給第二(低壓)渦輪增壓器400,以用于高輸出。在高發動機速度范圍，僅僅第二 渦輪增壓器有效。當控制閥600處于關閉位置和打開位置之間的中間位置時，來自于ICE 100的排氣流被引導給渦輪增壓器300,400兩者。在一個實施例中，低發動機速度范圍是怠 速速度-1800 RPM (轉每分）的量級，高發動機速度范圍是大于大約3000 RPM的量級。在 大約1800-3000 RPM之間，渦輪增壓器300,400兩者均有效。
[0049] 在一個實施例中，排氣歧管200的第一和第二氣體流腔室202, 252形成為彼此獨 立且不同的兩個獨立殼體，從而一個氣體流腔室能夠獨立于另一個組裝到ICE 100。在另一 個實施例中，排氣歧管200的第一和第二氣體流腔室202, 252形成為具有彼此結合的兩個 獨立且不同的內部流動路徑的整體殼體，從而兩個氣體流腔室能夠一起組裝到ICE 100。
[0050] 雖然參考圖1和2的前述說明涉及可用于4缸ICE 100上的渦輪增壓器系統，但 是將理解的是，本發明的范圍并不如此限制，且涵蓋其它發動機配置，例如直列式5缸配置 (15)、直列式6缸配置（16)、其中三個氣缸與另外三個氣缸相對的6缸配置(稱為V-6)、以 及其中四個氣缸與四個氣缸相對的8缸配置(稱為V-8)，現在將結合圖3-7討論，其中，類似 的元件類似地標記，且類似的元件用小數標記。雖然在本文未具體圖示，但是具有不同氣缸 數(例如，10個或12個氣缸）的本發明實施例被認為在本發明的范圍內。
[0051] 圖3示出了內燃發動機（ICE) 100. 1、排氣歧管200. 1 (以單線格式示出）、第一渦 輪增壓器300、第二渦輪增壓器400和控制閥600,類似于圖1所示，但是ICE 100. 1是具有 燃燒室102. 1的15發動機，其中，5個氣缸以1-2-3-4-5直列式配置設置且具有1-3-5-4-2 的點火序列，且其中，排氣歧管200. 1配置成與15 ICE 100. 1配合。在一個實施例中，氣 缸-1，2和5形成第一組，氣缸-3和4形成第二組，其中，第一組在相繼排氣事件之間具有 大約144度曲軸角或大約288度曲軸角的情況下操作，第二組在相繼排氣事件之間具有大 約288度曲軸角或大約432度曲軸角的情況下操作。曲軸角指的是曲軸的旋轉位置，其是 每個活塞的位置的指示。上述曲軸角持續時間基于將產生四沖程發動機的氣缸的均勻間 隔點火序列的曲軸設計。排氣歧管200. 1具有第一氣體流腔室202. 1和第二氣體流腔室 252. 1。第一氣體流腔室202. 1具有設置成分別與氣缸_1，2和5氣體流連通的多個入口端 口 204. 1，205. 1和206. 1，以及分別設置成經由控制閥600與第一渦輪增壓器300的第一入 口端口 302和第二渦輪增壓器400的第三入口端口 402氣體流連通的兩個出口端口 208. 1 和210. 1。第二氣體流腔室252. 1具有設置成分別與氣缸-3和4氣體流連通的多個入口 端口 254. 1和256. 1，以及分別設置成經由控制閥600與第一渦輪增壓器300的第二入口 端口 304和第二渦輪增壓器400的第四入口端口 404氣體流連通的兩個出口端口 258. 1和 260. 1。在圖3的實施例的點火序列為1-3-5-4-2時，可以容易看出，第一、第二和第三入口 端口 204. 1，205. 1和206. 1設置成與五個燃燒室中的相應燃燒室氣體流連通，即具有一個 關閉點火序列的氣缸_1，2和5,第四和第五入口端口 254. 1和256. 1設置成與五個燃燒室 中的相應其它燃燒室氣體流連通，即具有一個關閉點火序列的氣缸-3和4。圖3的渦輪增 壓系統的進一步操作，包括第一和第二渦輪增壓器300,400和控制閥600,根據上文針對圖 1和2的說明。
[0052] 圖4示出了內燃發動機（ICE) 100. 2、排氣歧管200.2 (以單線格式示出）、第一 渦輪增壓器300、第二渦輪增壓器400和控制閥600,類似于圖1所示，但是ICE 100. 2是 具有燃燒室102. 2的16發動機，其中，6個氣缸以1-2-3-4-5-6直列式配置設置且具有 1-5-3-6-2-4的點火序列，且其中，排氣歧管200. 2配置成與16 ICE 100. 2配合。在一個 實施例中，6個氣缸在相繼排氣事件之間具有240度曲軸角的情況下操作。排氣歧管200. 2 具有第一氣體流腔室202. 2和第二氣體流腔室252. 2。第一氣體流腔室202. 2具有設置成 分別與氣缸-4, 5和6氣體流連通的多個入口端口 204. 2, 205. 2和206. 2,以及分別設置成 經由控制閥600與第一渦輪增壓器300的第一入口端口 302和第二渦輪增壓器400的第三 入口端口 404氣體流連通的兩個出口端口 208. 2和210. 2。第二氣體流腔室252. 2具有設 置成分別與氣缸_1，2和3氣體流連通的多個入口端口 254. 2,255. 2和256. 2,以及分別設 置成經由控制閥600與第一渦輪增壓器300的第二入口端口 304和第二渦輪增壓器400的 第四入口端口 402氣體流連通的兩個出口端口 258. 2和260. 2。在圖4的實施例的點火序 列為1-5-3-6-2-4時，可以容易看出，第一、第二和第三入口端口 204. 2, 205. 2和206. 2設 置成與6個燃燒室中的相應燃燒室氣體流連通，即具有一個關閉點火序列的氣缸_4,5和6， 第四、第五和第六入口端口 254. 2, 255. 2和256. 2設置成與6個燃燒室中的相應其它燃燒 室氣體流連通，即具有一個關閉點火序列的氣缸-1，2和3。圖4的渦輪增壓系統的進一步 操作，包括第一和第二渦輪增壓器300,400和控制閥600,根據上文針對圖1和2的說明。
[0053] 圖5示出了內燃發動機（ICE) 100. 3、排氣歧管200.3 (以單線格式示出）、第一渦 輪增壓器300、第二渦輪增壓器400和控制閥600,類似于圖1所示，但是ICE 100. 3是具有 燃燒室102. 3的V-6發動機，其中，6個氣缸以V形配置設置，氣缸1-3-5分別與氣缸2-4-6 相對，且具有1-2-3-4-5-6的點火序列，且其中，排氣歧管200. 3配置成與V-6 ICE 100. 3配 合。在一個實施例中，6個氣缸在相繼排氣事件之間具有240度曲軸角的情況下操作。排氣 歧管200. 3具有第一氣體流腔室202. 3和第二氣體流腔室252. 3。第一氣體流腔室202. 3 具有設置成分別與氣缸_1，3和5氣體流連通的多個入口端口 204. 3,205. 3和206. 3,以及 分別設置成經由控制閥600與第一渦輪增壓器300的第一入口端口 302和第二渦輪增壓 器400的第三入口端口 404氣體流連通的兩個出口端口 208. 3和210. 3。第二氣體流腔室 252. 3具有設置成分別與氣缸_2,4和6氣體流連通的多個入口端口 254. 3,255. 3和256. 3， 以及分別設置成經由控制閥600與第一渦輪增壓器300的第二入口端口 304和第二渦輪增 壓器400的第四入口端口 402氣體流連通的兩個出口端口 258. 3和260. 3。在圖5的實施 例的點火序列為1-2-3-4-5-6時，可以容易看出，第一、第二和第三入口端口 204. 3,205. 3 和206. 3設置成與6個燃燒室中的相應燃燒室氣體流連通，即具有一個關閉點火序列的氣 缸_1，3和5,第四、第五和第六入口端口 254. 3,255. 3和256. 3設置成與6個燃燒室中的相 應其它燃燒室氣體流連通，即具有一個關閉點火序列的氣缸-2,4和6。圖5的渦輪增壓系 統的進一步操作，包括第一和第二渦輪增壓器300,400和控制閥600,根據上文針對圖1和 2的說明。
[0054] 圖6示出了內燃發動機（ICE) 100. 4、排氣歧管200. 4 (以單線格式示出）、第一渦 輪增壓器300、第二渦輪增壓器400和控制閥600,類似于圖1所示，但是ICE 100. 4是具 有燃燒室102. 4的V-8發動機，其中，8個氣缸以V形配置設置，氣缸1-3-5-7分別與氣缸 2-4-6-8相對，且具有1-8-7-2-6-5-4-3的點火序列，其中，排氣歧管200. 4配置成與V-8 ICE 100. 4配合，其中，8個氣缸在相繼排氣事件之間具有180度曲軸角的情況下操作。排氣 歧管200. 4具有第一氣體流腔室202. 4和第二氣體流腔室252. 4。第一氣體流腔室202. 4 具有設置成分別與氣缸-2, 5, 3和8氣體流連通的多個入口端口 204. 4, 205. 4, 206. 4和 207. 4,以及分別設置成經由控制閥600與第一渦輪增壓器300的第一入口端口 302和第 二渦輪增壓器400的第三入口端口 404氣體流連通的兩個出口端口 208. 4和210. 4。第二 氣體流腔室252. 4具有設置成分別與氣缸_1，7,6和4氣體流連通的多個入口端口 254. 4， 255. 4, 256. 4和257. 4,以及分別設置成經由控制閥600與第一渦輪增壓器300的第二入 口端口 304和第二渦輪增壓器400的第四入口端口 402氣體流連通的兩個出口端口 258. 4 和260. 4。在圖6的實施例的點火序列為1-8-7-2-6-5-4-3時，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設置成與8個燃燒室中的相應燃燒室氣 體流連通，即具有一個關閉點火序列的氣缸-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設置成與8個燃燒室中的相應其它燃燒室氣體流連通，即具有 一個關閉點火序列的氣缸_1，7,6和4。圖6的渦輪增壓系統的進一步操作，包括第一和第 二渦輪增壓器300,400和控制閥600,根據上文針對圖1和2的說明。雖然本文描述了采用 具有點火序列1-8-7-2-6-5-4-3的V-8 ICE的實施例，但是將理解的是，可以使用其它點火 序列，例如1-8-4-3-6-5-7-2,而不偏離本發明的范圍。
[0055] 圖7示出了內燃發動機（ICE) 100. 5,具有設置成經由排氣歧管200. 5 (以單線格 式示出)與V-8發動機氣體流連通的兩組渦輪增壓器700. 1和700. 2。V-8發動機具有燃燒 室102. 5,其中，8個氣缸以V形配置設置，氣缸1-3-5-7分別與氣缸2-4-6-8相對，且具有 1-8-7-2-6-5-4-3的點火序列，其中，排氣歧管200. 5配置成與V-8 ICE 100. 5配合，其中， 8個氣缸在相繼排氣事件之間具有360度曲軸角的情況下操作，其中，第一渦輪增壓器系統 700. 1設置成經由第一排氣歧管部分200. 51與8個氣缸中的4個（S卩，氣缸-5,8, 2和3)氣 體流連通，且其中，第二渦輪增壓器系統700. 2設置成經由第二排氣歧管部分200. 52與8 個氣缸中的另外4個(S卩，氣缸-1，6,4和7)氣體流連通。因此，根據本發明的實施例，8個 氣缸在相繼排氣事件之間具有360度曲軸角的情況下操作的渦輪增壓V-8發動機包括兩組 渦輪增壓器，每組服務8個氣缸中的4個，或者發動機的一半。因而，涉及發動機100. 5的 一半（即，氣缸-5,8, 2和3)的第一排氣歧管部分200. 51的說明也可以用于描述涉及發動 機100. 5的另一半（BP，氣缸-1，6,4和7)的第二排氣歧管部分200. 52。
[0056] 現在參考圖7的第一排氣歧管部分200. 51，從前文說明認識到對于第二排氣歧管 部分200. 52存在類似設置，用類似或相似附圖標記合適替代。
[0057] 在一個實施例中，第一排氣歧管部分200. 51具有第一氣體流腔室202. 51和第二 氣體流腔室252. 51。第一氣體流腔室202. 51具有設置成分別與氣缸-2和3氣體流連通 的多個入口端口 204. 51和206. 51，以及分別設置成經由第一控制閥600. 1與第一渦輪增 壓器300. 1的第一入口端口 302. 1和第二渦輪增壓器400. 1的第三入口端口 404. 1氣體 流連通的兩個出口端口 208. 51和210. 51。第二氣體流腔室252. 51具有設置成分別與氣 缸-8和5氣體流連通的多個入口端口 254. 51和256. 51，以及分別設置成經由第一控制閥 600. 1與第一渦輪增壓器300. 1的第二入口端口 304. 1和第二渦輪增壓器400. 1的第四入 口端口 402. 1氣體流連通的兩個出口端口 258. 51和260. 51。在圖7的實施例的點火序列 為1-8-7-2-6-5-4-3時，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設置成與8個燃燒室中的相應燃燒室氣體流連通，即具有一個關閉點火 序列的氣缸_2,3,8和5。圖7的渦輪增壓系統的進一步操作，包括第一和第二渦輪增壓器 300. 1，400. 1和第一控制閥600. 1，根據上文針對圖1和2的說明。
[0058] 根據前文將理解，類似設置和說明適用于第二排氣歧管部分200. 52,具有設置成 (經由閥600. 2)在氣缸-4和7與渦輪增壓器300. 2和400. 2之間氣體流連通的第一氣體流 腔室202. 52和設置成(經由閥600. 2)在氣缸-1和6與渦輪增壓器300. 2和400. 2之間氣 體流連通的第二氣體流腔室252. 52。從前文可以看出，2-5-3-8氣缸設置被認為是圖7的 V-8 ICE 100. 5的第一 4缸部分，1-7-6-4氣缸設置被認為是第二4缸部分。
[0059] 雖然本發明已經參考示例性實施例進行描述，但是本領域技術人員將理解的是， 可以作出各種變化且等價物可替代其元件，而不偏離本發明的范圍。此外，可以作出許多修 改以使得具體情況或材料適合于本發明的教導，而不偏離其實旨范圍。因而，本發明并不旨 在限于公開的具體實施例，而本發明將包括落入本申請范圍內的所有實施例。
【權利要求】
1. 一種用于內燃發動機的至少一部分的排氣歧管，所述內燃發動機具有限定數量的燃 燒室，所述排氣歧管包括： 多個入口端口；和 四個出口端口，其中，所述四個出口端口中的第一對設置成與所述多個入口端口中的 第一子組氣體流連通，且其中，所述四個出口端口中與第一對不同的第二對設置成與所述 多個入口端口中與第一子組不同的第二子組氣體流連通。
2. 根據權利要求1所述的排氣歧管，其中，所述內燃發動機能使用第一渦輪增壓器和 第二渦輪增壓器操作，且其中： 所述四個出口端口中的第一對設置成與第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器氣體流連 通； 所述四個出口端口中的第二對設置成與第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器氣體流連 通；以及 所述四個出口端口中的第一對與所述四個出口端口中的第二對不同。
3. 根據權利要求2所述的排氣歧管，其中： 所述多個入口端口中的第一子組設置成與所述限定數量的燃燒室中的第一子組氣體 流連通，且設置成經由所述四個出口端口中的第一對與第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器 氣體流連通； 所述多個入口端口中的第二子組設置成與所述限定數量的燃燒室中的第二子組氣體 流連通，且設置成經由所述四個出口端口中的第二對與第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器 氣體流連通； 所述多個入口端口中的第一子組與所述多個入口端口中的第二子組不同；以及 所述限定數量的燃燒室中的第一子組與所述限定數量的燃燒室中的第二子組不同。
4. 根據權利要求3所述的排氣歧管，其中，第一渦輪增壓器是雙渦流渦輪增壓器，具有 均設置成與第一渦輪葉輪氣體流連通的第一入口端口和第二入口端口，其中，第二渦輪增 壓器是單渦流渦輪增壓器，具有設置成與第二渦輪葉輪氣體流連通的第三入口端口，且其 中： 所述四個出口端口中的第一對中的第一出口端口設置成與雙渦流渦輪增壓器的第一 入口端口氣體流連通； 所述四個出口端口中的第一對中的第二出口端口設置成與單渦流渦輪增壓器的第三 入口端口氣體流連通； 所述四個出口端口中的第二對中的第三出口端口設置成與雙渦流渦輪增壓器的第二 入口端口氣體流連通；以及 所述四個出口端口中的第二對中的第四出口端口設置成與單渦流渦輪增壓器的第三 入口端口氣體流連通。
5. 根據權利要求3所述的排氣歧管，其中，第一渦輪增壓器是第一雙渦流渦輪增壓器， 具有均設置成與第一渦輪葉輪氣體流連通的第一入口端口和第二入口端口，其中，第二渦 輪增壓器是第二雙渦流渦輪增壓器，具有均設置成與第二渦輪葉輪氣體流連通的第三入口 端口和第四入口端口，且其中： 所述四個出口端口中的第一對中的第一出口端口設置成與第一雙渦流渦輪增壓器的 第一入口端口氣體流連通； 所述四個出口端口中的第一對中的第二出口端口設置成與第二雙渦流渦輪增壓器的 第三入口端口氣體流連通； 所述四個出口端口中的第二對中的第三出口端口設置成與第一雙渦流渦輪增壓器的 第二入口端口氣體流連通；以及 所述四個出口端口中的第二對中的第四出口端口設置成與第二雙渦流渦輪增壓器的 第四入口端口氣體流連通。
6. 根據權利要求3所述的排氣歧管，其中： 所述多個入口端口中的第一子組和所述四個出口端口中的第一對限定第一氣體流腔 室； 所述多個入口端口中的第二子組和所述四個出口端口中的第二對限定第二氣體流腔 室；以及 第二氣體流腔室與第一氣體流腔室不同。
7. 根據權利要求6所述的排氣歧管，其中： 第一氣體流腔室和第二氣體流腔室彼此獨立。
8. 根據權利要求6所述的排氣歧管，其中： 第一氣體流腔室和第二氣體流腔室彼此結合。
9. 一種用于內燃發動機的限定數量的燃燒室的分支排氣歧管，包括： 多個入口端口； 第一氣體流腔室，所述第一氣體流腔室設置成與所述多個入口端口中的第一子組氣體 流連通；和 第二氣體流腔室，所述第二氣體流腔室設置成與所述多個入口端口中與第一子組不同 的第二子組氣體流連通； 其中，第二氣體流腔室與第一氣體流腔室不同； 其中，每個氣體流腔室均包括兩個出口端口。
10. -種用于車輛的組合裝置，所述組合裝置包括： 具有限定數量的燃燒室的內燃發動機； 設置成與內燃發動機氣體流連通的排氣歧管； 設置成與排氣歧管氣體流連通的第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器； 設置成在排氣歧管和第二渦輪增壓器之間以及在第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器 之間氣體流連通的控制閥，所述控制閥能在利于排氣歧管中的排氣流到達第一渦輪增壓器 的關閉位置和利于排氣歧管中的排氣流到達第二渦輪增壓器的打開位置之間操作； 其中，所述排氣歧管包括： 多個入口端口；和 四個出口端口，其中，所述四個出口端口中的第一對設置成與所述多個入口端口中的 第一子組氣體流連通，且其中，所述四個出口端口中與第一對不同的第二對設置成與所述 多個入口端口中與第一子組不同的第二子組氣體流連通。
【文檔編號】F02B37/007GK104100346SQ201410134706
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月4日 優先權日:2013年4月4日
【發明者】K-J.吳, D.洛夫蘭德 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司