[发明专利]具有汽缸盖的内燃发动机

说明书

本发明涉及具有汽缸盖的内燃发动机。提供了用于集成式排气歧管和传统排气歧管中的排气通道的系统。在一个示例中，系统可以包括具有以弧形分支部形状为特征的横截面的排气通道。该通道也可以在沿着通道的其他点处以其他横截面形状为特征。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年1月2日提交的德国专利申请号102017200002.3和于2017年1月2日提交的德国专利申请号102017200001.5的优先权。为了所有目的，上面提及的申请的整个内容以引用方式被完全并入本文。

技术领域

本发明大体涉及排气歧管和集成式排气歧管。

背景技术

内燃发动机具有至少一个汽缸盖，所述至少一个汽缸盖被连接至汽缸体以形成汽缸。汽缸盖和汽缸体还包括用于接收连接元件的孔。为了容纳活塞或汽缸套，汽缸体具有对应数量的汽缸孔，其中活塞以可轴向移动方式被引导。汽缸盖通常用于容纳气门驱动装置。为了控制充气交换，发动机需要控制元件和用于致动控制元件的致动装置。在充气交换期间，燃烧气体经由至少一个出口开口被排出，并且燃烧室的充气经由汽缸的至少一个进口开口发生。发动机通常使用提升气门作为控制元件来控制充气交换。提升气门在发动机的运转期间执行振荡提升运动，所述提升气门打开和关闭进口开口和出口开口。气门运动所需的气门致动机构被称为气门驱动装置。气门致动装置一般包含被安装在汽缸盖上的凸轮轴。气门驱动装置在正确的时间打开和关闭汽缸的进口开口和出口开口。快速打开和大流动横截面有利于保持流入和流出的气流中的节流损失较低，以确保汽缸的最佳可能充气和燃烧气体的有效完全排出。

在排气排出到排气排出系统内的期间，排气到汽缸内的回流应当被避免。在充气交换期间从发动机的汽缸中出来的燃烧气体的排空基本上基于两种不同的机理。在一种机理中，当活塞靠近下止点时出口气门打开，并且燃烧气体以高速流过出口开口进入排气排出系统。这种高速流动是由于在燃烧即将结束的时候在汽缸中普遍存在的高压水平和在燃烧室与排气管路之间的相关联的高压差。该流动过程通过被称为预排气振动(pre-outletshock)的高压峰值来帮助。预排气振动沿着排气管路以音速传播，其中压力随着行进的距离增加由于摩擦而被耗散。

在排气排空的第二机理中，汽缸中的压力和排气管路中的压力相等。燃烧气体不再主要以压力驱动的方式被排空，而是由于活塞的冲程运动而被排出。

沿着排气管路沿流动方向的压力损失随着行进的距离增加而增加。这些压力损失的最小化有助于实现较大的排气排空。压力损失的最小化还有助于防止排气从排气通道回流到汽缸内。减少压力损失的另一益处是为使用涡轮增压器的发动机中的涡轮提供较高能量的排气。改善排气流的另一优点是排气后处理系统更快地到达其运转温度或起燃温度，这在冷启动状况期间是特别有用的。

集成式排气歧管可以被用来减少压力损失并优化排气路径。在集成式排气歧管中，发动机的排气管路在汽缸盖内。具有集成式排气歧管的汽缸盖以整体上允许驱动单元的密集封装的紧凑设计为特征。此外，所述排气歧管能够受益于可以被提供在汽缸盖中的液体式冷却布置，使得歧管不需要由高热负荷的昂贵材料制造。这些汽缸盖也减少了部件的数量，这降低了复杂性、成本和重量。

发动机通常包括多个冷却液管道，或至少一个冷却套一般被形成在汽缸盖中。对排气进行冷却提供了若干益处。降低的排气温度保护下游部件，诸如传感器、催化转化器和涡轮。具有液体冷却的集成式排气歧管的一个特别益处是：潜在避免增加燃料使用以降低高排气温度从而保护涡轮增压器和催化转化器，尤其是对于汽油发动机而言。这种增加燃烧使用是常见做法，并且负面地影响燃烧经济性。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以通过一种发动机来解决，所述发动机具有汽缸盖和汽缸，所述汽缸具有出口开口，所述出口开口被连接至排气通道，所述排气通道具有沿流动方向改变的横截面，以及所述横截面在一位置处具有W形轮廓。以此方式，来自汽缸的流动可以通过减少摩擦和压力损失、产生较大的排空、减少回流和较大的流动能量来优化。