專利名稱：內(nèi)燃機(jī)氣缸和具有催化轉(zhuǎn)換器的消聲器組件的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)，更具體地說(shuō)，是涉及一種氣缸的排氣口。
背景技術(shù)：
U.S.5,425,346公開(kāi)了一種基于排氣口的時(shí)間分辨的排氣碳?xì)浠衔?HC)濃度，有選擇地進(jìn)行排氣循環(huán)的原因。富集HC的一部分排氣通過(guò)活塞和氣缸口內(nèi)循環(huán)。目的是使粗燃料排入大氣的量最少。而是，排氣在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間被捕集在輸送通道內(nèi)并進(jìn)行再循環(huán)，以便在換氣過(guò)程中用作新鮮氣體與燃燒廢氣之間的緩沖介質(zhì)。
U.S.5,361,732公開(kāi)了與催化轉(zhuǎn)換器相連的上排氣口。下排氣口具有不通過(guò)催化轉(zhuǎn)換器的氣流。這兩個(gè)氣流在排氣管內(nèi)混合。U.S.3,240,194和U.S.4,920,931表示出一系列的排氣口。U.S.4,903,482具有兩種用于處理不同含量的釋放氣體(分別為吹掃氣體中的高濃度NOx和燃料)的催化劑。
因此，期望提供一種消聲器系統(tǒng)，這種系統(tǒng)使用少量的催化材料，因此使催化消聲器的成本降低。還期望提供一種改善催化消聲器內(nèi)的散熱性的消聲器系統(tǒng)。
發(fā)明概述按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種具有活塞腔的二沖程內(nèi)燃機(jī)氣缸。這種氣缸包括輸送口；以及至少被分成兩部分的排氣口。第一部分在活塞腔具有一個(gè)孔，此孔的頂面比第二部分在活塞腔的孔的頂面更靠近活塞腔頂部。第一部分具有比第二部分小的截面面積。第一部分內(nèi)的孔比第二部分內(nèi)的孔更遠(yuǎn)離輸送口。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種二沖程內(nèi)燃機(jī)，其包括具有活塞腔、輸送口和至少被分成兩部分的排氣口的氣缸；和與氣缸相連的消聲器。消聲器包括連接到各個(gè)排氣口部分上的至少兩個(gè)排氣通路。第一通路不包括催化劑。第二通路包括催化劑。排氣口的第一部分在活塞腔具有一個(gè)孔，此孔的頂面比排氣口的第二部分在活塞腔的孔的頂面更靠近活塞腔頂部。第一部分具有比第二部分大的截面面積。第一部分內(nèi)的孔比第二部分內(nèi)的孔更遠(yuǎn)離輸送口。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種具有活塞腔的二沖程內(nèi)燃機(jī)氣缸。這種氣缸包括輸送口；以及至少被分成兩部分的排氣口。第一部分在活塞腔具有一個(gè)孔，此孔的頂面比第二部分在活塞腔的孔的頂面更靠近活塞腔頂部。第一部分具有比第二部分小的截面面積。第二部分內(nèi)的孔至少部分地圍繞第一部分內(nèi)的孔的至少一個(gè)側(cè)面延伸。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種具有活塞腔的二沖程內(nèi)燃機(jī)氣缸。這種氣缸包括輸送口；以及至少被分成兩部分的排氣口。第一部分在活塞腔具有一個(gè)孔，此孔的頂面比第二部分在活塞腔的孔的頂面更靠近活塞腔頂部。第一部分和第二部分沿排氣口內(nèi)的孔的高度彼此側(cè)向毗鄰。


在以下結(jié)合附圖所作的描述中將解釋本發(fā)明的上述方面及其它特征，其中圖1是包括本發(fā)明特征的內(nèi)燃機(jī)和消聲器的示意性剖面圖；圖2是圖1所示內(nèi)燃機(jī)氣缸在排氣口的出口處的側(cè)視圖；圖3是包括本發(fā)明特征的內(nèi)燃機(jī)和消聲器的替換型實(shí)施例的示意性剖面圖；圖4是在氣缸排氣口的出口處的側(cè)視圖，該氣缸具有包括本發(fā)明特征的分流嵌塊(insert)的替換型實(shí)施例；圖5是在氣缸排氣口的出口處的側(cè)視圖，該氣缸具有包括本發(fā)明特征的多個(gè)分流嵌塊的另一替換型實(shí)施例。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述參照?qǐng)D1，該圖是包括本發(fā)明特征的內(nèi)燃機(jī)10的示意性剖面圖。雖然參照附圖中所示的示范性實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明能夠在許多替換形式的實(shí)施例中實(shí)施。此外，可使用任何適宜尺寸、形狀或類型的部件或材料。
內(nèi)燃機(jī)10優(yōu)選是包括氣缸12的二沖程內(nèi)燃機(jī)，氣缸12具有活塞腔14、輸送口16、入口18、排氣口20和消聲器22。僅僅為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，內(nèi)燃機(jī)的其它常規(guī)特征例如活塞、曲軸箱和火花塞在圖中沒(méi)有示出。
還參照?qǐng)D2，該圖是氣缸12在排氣口20外側(cè)的側(cè)視圖。內(nèi)燃機(jī)10還包括位于排氣口20內(nèi)的分流嵌塊(分流器)28。排氣口20被分流嵌塊28分成頂部24和底部26。分流嵌塊28優(yōu)選是由插入排氣口20的金屬片部件構(gòu)成的。然而，在替換型實(shí)施例中，可使用任何合適類型的材料。此外，分流器28被加工或形成為氣缸部件12的一體部分。分流嵌塊28在排氣口20的兩個(gè)對(duì)置側(cè)壁30，32之間延伸，并從排氣口的前部34一直延伸到氣缸部件12外側(cè)的排氣口后部36。分流嵌塊28的前部?jī)?yōu)選是凹形的，以便與活塞腔14的彎曲內(nèi)表面匹配。
排氣口20的頂部24在活塞腔14具有一個(gè)孔，此孔的頂面38比底部在活塞腔的孔的頂面42更靠近活塞腔14的頂部40。頂部24具有比底部26小的截面面積。頂部24內(nèi)的孔比底部26內(nèi)的孔更遠(yuǎn)離輸送口16。
消聲器22包括第一內(nèi)部44和第二外部46。內(nèi)部44在排氣口20的后部36安裝到氣缸12上。內(nèi)部44內(nèi)的入口包括上入口部分48和下入口部分50。這兩個(gè)入口部分48，50被屏障部分52彼此分開(kāi)。這樣在內(nèi)部44形成頂部54和底部56。頂部54包括催化劑58。如箭頭60所示，進(jìn)入上入口部分48的排氣穿過(guò)催化劑58，然后向下流向底部56，并如箭頭64所示，穿過(guò)孔62進(jìn)入外部46，隨后如箭頭68所示，在出口66從消聲器中流出。底部56不包括催化劑。排氣穿過(guò)排氣口的底部26前行，穿過(guò)下入口部分50，向下流向孔62(如箭頭70所示)。這兩個(gè)氣流在從出口66排出消聲器之前，在底部56和外部46進(jìn)行混合。
這種設(shè)計(jì)的獨(dú)特特征之一在于，能夠基于曲柄角度口的計(jì)時(shí)在換氣過(guò)程中分離排氣。時(shí)間分辨排氣濃度已經(jīng)表明，碳?xì)浠衔?HC)在某一曲柄角度的排氣口處最高。據(jù)信，較短的循環(huán)充氣濃度在換氣過(guò)程的后部(更接近閉合排氣部的活塞)最高。這意味著，活塞正在上升，在排氣口關(guān)閉(或者從排氣口的頂部邊緣測(cè)算起剩余10％-25％的排氣口)之前，最佳捕獲富集HC的排氣的曲柄角度為約20-30度。
為了在排氣口關(guān)閉之前以較小范圍的曲柄角度捕獲排氣，排氣口被分成兩個(gè)通道，即上、下通道(如圖1-2所示)。在圖1中，上通道將排氣引入包含催化轉(zhuǎn)換器的排氣室內(nèi)，以便對(duì)富集碳?xì)浠衔?HC)的排氣進(jìn)行后處理。下通道將排氣引入一個(gè)室內(nèi)，在該室排氣與處理過(guò)的氣體混合，從而有助于降低從轉(zhuǎn)換器中出來(lái)的排氣溫度。這樣，僅僅一部分排氣需要經(jīng)過(guò)催化轉(zhuǎn)換器，從而有助于使制造消聲器所需的催化材料的量最少，由此降低轉(zhuǎn)換器消聲器的制造成本。
在U.S.5,361,732中，有兩個(gè)頂部排氣口和一個(gè)下排氣口。這意味著，總共有三個(gè)排氣口。這個(gè)最大的缺陷是，頂部排氣口太靠近輸送口，很可能在換氣過(guò)程中使新鮮氣體直接從輸送口或從氣缸進(jìn)入最近排氣口內(nèi)，造成更大的短循環(huán)損失。而且，從兩個(gè)口25算起的總流動(dòng)面積顯著增大，可能為口27的75％-80％，這導(dǎo)致過(guò)度的排放并增大了排氣聲音。在本發(fā)明中，僅有兩個(gè)上下放置的排氣口。上排氣口明顯小，并遠(yuǎn)離輸送口。在該實(shí)施例中，排氣消聲器還提供了不同的排氣處理方式。
以下文獻(xiàn)表明，圍繞下死點(diǎn)(BDC)的HC濃度最高。排氣從下通道進(jìn)入催化轉(zhuǎn)換器的一種替換型布置方式在圖3中示出?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3，氣缸部件12的尺寸和形狀與圖1所示的氣缸12相同，只是分流嵌塊的形狀和位置不同。分流嵌塊72位于排氣口20中的下部位置。
排氣口20被分流嵌塊72分成頂部74和底部76。分流嵌塊72優(yōu)選是由插入排氣口20的金屬片部件構(gòu)成的。然而，在替換型實(shí)施例中，可使用任何合適類型的材料。此外，分流器72被加工或形成氣缸部件12的一體部分。分流嵌塊72在排氣口20的兩個(gè)對(duì)置側(cè)壁之間延伸，并從排氣口的前部34一直延伸到氣缸部件12外側(cè)的排氣口后部36。分流嵌塊72的前部?jī)?yōu)選是凹形的，以便與活塞腔14的彎曲內(nèi)表面匹配。
排氣口20的頂部74在活塞腔具有一個(gè)孔，此孔的頂面38比底部76在活塞腔的孔的頂面42更靠近活塞腔14的頂部40。頂部74具有比底部76大的截面面積。頂部74內(nèi)的孔比底部76內(nèi)的孔更遠(yuǎn)離輸送口16。
消聲器82包括第一內(nèi)部78和第二外部80。內(nèi)部78在排氣口20的后部36安裝到氣缸部件12上。內(nèi)部78內(nèi)的入口包括上入口部分84和下入口部分86。這兩個(gè)入口部分84，86被屏障部分88彼此分開(kāi)。這樣在內(nèi)部78形成頂部90和底部92。底部92包括催化劑58。如箭頭94所示，進(jìn)入下入口部分86的排氣穿過(guò)催化劑58，然后向上流向頂部90，并如箭頭98所示，穿過(guò)孔96進(jìn)入外部80，隨后如箭頭102所示，在出口100從消聲器中流出。頂部90不包括催化劑。排氣穿過(guò)排氣口的頂部74前行，穿過(guò)上入口部分84，向上流向孔96(如箭頭104所示)。這兩個(gè)氣流在從出口100排出消聲器之前，在頂部90和外部80進(jìn)行混合。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，該圖表示出本發(fā)明的另一替換型實(shí)施例。氣缸部件12的尺寸和形狀與圖1所示的氣缸12相同，只是分流嵌塊的形狀和位置不同。分流嵌塊110包括通常為U形的截面。通常為U形的分流嵌塊110的頂端與排氣口20的頂面112相連。這樣形成了排氣口的第一部分114和排氣口的第二部分116。第一部分114具有比第二部分116小的截面尺寸。第一部分114在活塞腔14內(nèi)有一個(gè)孔，此孔比第二部分116更遠(yuǎn)離輸送口16。由于分流嵌塊110的形狀，第二部分116部分圍繞第一部分114的兩個(gè)側(cè)面延伸。消聲器(未示出)內(nèi)的入口具有與分流嵌塊110的截面形狀匹配的屏障。這樣，消聲器借助于催化轉(zhuǎn)換器處理通過(guò)第一部分114的氣體，而不處理通過(guò)包含催化轉(zhuǎn)換器的第二部分116的氣體。
圖5表示出在使用更寬的臺(tái)階狀排氣口(例如2003年5月30日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)10/452,079，該申請(qǐng)作為參考全部并入本文)時(shí)可起作用的雙垂直脊或分流嵌塊118，120。當(dāng)使用更寬的口時(shí)，脊通常用來(lái)阻止活塞環(huán)留在口內(nèi)。這種布置還可提供一種在早期和后期換氣過(guò)程中獲得更小口面積的替換型方法，以有助于提高常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)中的捕集效率。非催化型消聲器還可與這種類型的排氣口一起使用。分隔的排氣通道可用于有選擇地進(jìn)行排氣再循環(huán)，如U.S.5,425,346中所述，該專利作為參考全部并入本文。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，有助于減小轉(zhuǎn)換器消聲器中使用的催化材料的量，從而降低催化消聲器的成本。催化消聲器的散熱性較佳。當(dāng)處理少量排氣時(shí)，所產(chǎn)生的熱也很少。其次，分隔室有助于氣體在消聲器本身內(nèi)部較佳地混合。因此，排氣溫度與消聲器相比是下降了，且100％的排氣流過(guò)催化轉(zhuǎn)換器。雙脊排氣口在采用人字型時(shí)有助于加寬排氣口。
應(yīng)該理解，上述描述僅僅是為了闡述本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的情況下能夠作出多種替換形式和修改。因此，本發(fā)明意指所有這些替換形式、修改和變型都包含在所附權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有活塞腔的二沖程內(nèi)燃機(jī)氣缸，所述氣缸包括輸送口；以及被分成至少兩部分的排氣口，其中第一部分在活塞腔處具有一個(gè)孔，此孔的頂面比第二部分在活塞腔處的孔的頂面更靠近活塞腔頂部，第一部分的截面面積比第二部分的截面面積小，以及第一部分內(nèi)的孔比第二部分內(nèi)的孔更遠(yuǎn)離輸送口。
2.一種二沖程內(nèi)燃機(jī)，包括權(quán)利要求1所述的氣缸；以及與氣缸相連的消聲器，所述消聲器包括連接到各個(gè)排氣口部分上的至少兩個(gè)排氣通路，第一通路包括催化劑，而第二通路不包括催化劑。
3.如權(quán)利要求2所述的二沖程內(nèi)燃機(jī)，其中第一通路與排氣口的第一部分相連，第二通路與排氣口的第二部分相連。
4.如權(quán)利要求3所述的二沖程內(nèi)燃機(jī)，其中催化劑位于消聲器的上部。
5.如權(quán)利要求2所述的二沖程內(nèi)燃機(jī)，其中所述兩個(gè)通路在從消聲器中出來(lái)之前混合。
6.如權(quán)利要求1所述的二沖程內(nèi)燃機(jī)氣缸，其中還包括位于排氣口內(nèi)、將排氣口分成至少兩個(gè)部分的分流嵌塊。
7.如權(quán)利要求6所述的二沖程內(nèi)燃機(jī)氣缸，其中分流嵌塊在排氣口的兩個(gè)對(duì)置側(cè)面之間延伸。
8.如權(quán)利要求6所述的二沖程內(nèi)燃機(jī)氣缸，其中分流嵌塊從排氣口頂面向下延伸。
9.一種二沖程內(nèi)燃機(jī)，包括氣缸，所述氣缸具有活塞腔、輸送口；和被分成至少兩部分的排氣口；以及與氣缸相連的消聲器，所述消聲器包括連接到各個(gè)排氣口部分上的至少兩個(gè)排氣通路，第一通路不包括催化劑，而第二通路包括催化劑，其中排氣口的第一部分在活塞腔處具有一個(gè)孔，此孔的頂面比排氣口的第二部分在活塞腔處的孔的頂面更靠近活塞腔頂部，第一部分的截面面積比第二部分的截面面積大，以及第一部分內(nèi)的孔比第二部分內(nèi)的孔更遠(yuǎn)離輸送口。
10.如權(quán)利要求9所述的二沖程內(nèi)燃機(jī)，其中第一通路與排氣口的第一部分相連，第二通路與排氣口的第二部分相連。
11.如權(quán)利要求10所述的二沖程內(nèi)燃機(jī)，其中催化劑位于消聲器的下部。
12.如權(quán)利要求9所述的二沖程內(nèi)燃機(jī)，其中所述兩個(gè)通路在從消聲器中出來(lái)之前混合。
13.如權(quán)利要求9所述的二沖程內(nèi)燃機(jī)，其中還包括位于排氣口內(nèi)、將排氣口分成至少兩個(gè)部分的分流嵌塊。
14.如權(quán)利要求13所述的二沖程內(nèi)燃機(jī)，其中分流嵌塊在排氣口的兩個(gè)對(duì)置側(cè)面之間延伸。
15.一種具有活塞腔的二沖程內(nèi)燃機(jī)氣缸。所述氣缸包括輸送口；以及至少被分成兩部分的排氣口，其中第一部分在活塞腔處具有一個(gè)孔，此孔的頂面比第二部分在活塞腔處的孔的頂面更靠近活塞腔頂部，第一部分具有比第二部分小的截面面積，第二部分內(nèi)的孔至少部分圍繞第一部分內(nèi)的孔的至少一個(gè)側(cè)面延伸。
16.如權(quán)利要求15所述的二沖程內(nèi)燃機(jī)氣缸，其中還包括位于排氣口內(nèi)、將排氣口分成至少兩個(gè)部分的分流嵌塊。
17.如權(quán)利要求16所述的二沖程內(nèi)燃機(jī)氣缸，其中分流嵌塊在排氣口的對(duì)置頂側(cè)與底側(cè)之間延伸。
18.如權(quán)利要求16所述的二沖程內(nèi)燃機(jī)氣缸，其中分流嵌塊從排氣口頂面向下延伸。
19.如權(quán)利要求16所述的二沖程內(nèi)燃機(jī)氣缸，其中分流嵌塊包括兩個(gè)分開(kāi)的分流嵌塊。
20.一種具有活塞腔的二沖程內(nèi)燃機(jī)氣缸。所述氣缸包括輸送口；以及被分成至少兩部分的排氣口，其中第一部分在活塞腔處具有一個(gè)孔，此孔的頂面比第二部分在活塞腔處的孔的頂面更靠近活塞腔頂部，第一部分和第二部分沿排氣口內(nèi)的孔的高度彼此側(cè)向毗鄰。
全文摘要
一種具有活塞腔的二沖程內(nèi)燃機(jī)氣缸。所述氣缸包括輸送口；以及被分成至少兩部分的排氣口。第一部分在活塞腔具有一個(gè)孔，此孔的頂面比第二部分在活塞腔的孔的頂面更靠近活塞腔頂部。第一部分具有比第二部分小的截面面積。第一部分內(nèi)的孔比第二部分內(nèi)的孔更遠(yuǎn)離輸送口。
文檔編號(hào)F01N13/04GK1719018SQ20051006591
公開(kāi)日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月7日
發(fā)明者N·S·馬韋納哈里 申請(qǐng)人:創(chuàng)科實(shí)業(yè)有限公司