[发明专利]一种高压缩比四缸汽油机催化器紧耦合式排气系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机进排气系统，特别是一种高压缩比四缸汽油机催化器紧耦合式排气系统。

背景技术

汽油机提高压缩比，将能够提高热效率，提高动力性和燃油经济性，但必然会引起爆震，爆震发生的主要原因之一是残留气体。目前，减少残留气体的主要方法便是采用四缸汽油机4-2-1排气系统。所谓四缸汽油机4-2-1排气系统，即主要由四个气缸、四根排气歧管、两根汇合歧管和一根排气总管组成，一个气缸对应一根排气歧管，两个排气歧管的底部汇合成一根汇合歧管，两根汇合歧管的底部汇合成一根排气总管。

如图1所示，即为4-2-1排气管相对4-1排气管排气管中的废气路径比较图，其中，图1-1为4-1排气管的废气路径图，图1-2为4-2-1排气管的废气路径图，序号1-4分别对应4个气缸。从图1中可以看出，如果排气路径短，当第3个气缸的排气门打开后，排出的高压排气压力波到达已完成排气冲程、即将开始吸气冲程的第1个气缸，这样一来，已经排出的气体就会再次被吸入燃烧室，使高温的残留气体增多。另外，排气管短时，高压波可在短时间内到达其他气缸，这种不利影响会从低转速持续至高转速。

而在4-2-1的长路径排气系统中，高压波到达其他气缸所需时间较长，这种不利影响仅在极低速时存在，可在几乎全部速域范围减少残留气体。另外，为了提高实用速域的扭矩，通常需要配置超过600mm的长排气管，虽然采用如图2所示的圈型排气管可节省空间，但是对于小型车而言，安装发动机的空间还是不够。

另外，图2中的4-2-1排气系统还有一个最大的难题：到达三效催化器中催化器触媒的距离过长，使排气温度降低，无法尽快激活催化器触媒。

综上所述，目前的4-2-1排气系统存在如下技术问题：

1.排气管长度较长，占用空间较大，不利于小排量汽车发动机使用；

2.到达三效催化器中催化器触媒的距离过长，三效催化器中催化器触媒温度较低；

3.双催化器4-2-1排气系统会增加发动机横向尺寸，且双催化器的成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种高压缩比四缸汽油机催化器紧耦合式排气系统，该高压缩比四缸汽油机催化器紧耦合式排气系统能够提高汽油机压缩比，提高热效率，减小排气系统占用空间，适合小排量发动机空间布置；能够提高三效催化器内触媒的温度，减少冷启动时排放较高的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高压缩比四缸汽油机催化器紧耦合式排气系统，包括四个排气歧管、两个汇合歧管、一个排气总管和一个三效催化器，所述三效催化器设置于两个汇合歧管的中部，三效催化器将每个汇合歧管均分割为上下两部分；三效催化器内设置有至少一块竖直隔板，竖直隔板能将三效催化器竖向分割为两个气体腔室，分别为第一气体腔室和第二气体腔室；两个所述汇合歧管分别为第一汇合歧管和第二汇合歧管；所述第一气体腔室与第一汇合歧管的上下两部分均相连通，第二气体腔室与第二汇合歧管的上下两部分均相连通。

所述三效催化器包括催化器和设置于催化器两端的两个碗型结构；两个碗型结构内各设置有一块竖直隔板，两块竖直隔板与催化器的组合，将三效催化器竖向分割为第一气体腔室和第二气体腔室；其中，第一气体腔室与第一汇合歧管的上下两部分均相连通，第二气体腔室与第二汇合歧管的上下两部分均相连通。

两块所述竖直隔板同轴设置。

所述竖直隔板的材料为耐高温的SUS441。

所述竖直隔板的厚度为1.5~2mm。

本发明采用上述结构后，具有如下有益技术效果：

1.4-2-1排气系统，能解决爆震问题，提高汽油机压缩比，提高热效率，改善燃油经济性，提高动力性。

2.三效催化器设置于两个汇合歧管的中部，使得三效催化器距离发动机排气口近，不会使催化器触媒的温度降低，使触媒温度高。

3.上述竖直隔板的设置，能将三效催化器或两端碗型结构沿发动机纵向一分为二，用三效催化器取代汇合歧管的部分长度，发动机排出的废气排出时被竖直隔板分割成两部分，这样既缩短了排气系统总长度，减小排气管占用空间，尤其适合小排量汽车发动机空间布置，且节约成本。另外，相对传统无隔板结构，排气压力波的反射路径大大延长，且由于催化器载体本身有一定阻力，更不利于排气压力波的干涉，设置竖直隔板后，能减少排气干涉，降低排气背压。

附图说明