專利名稱：排氣冷卻適配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種排氣冷卻適配器，所述排氣冷卻適配器形成排氣流路，所述排氣流路布置在開(kāi)口至內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋的排氣口和排氣歧管之間，并且排氣從排氣口通過(guò)所述排氣流路流到排氣歧管；和冷卻劑流路，所述冷卻劑流路形成在環(huán)繞該排氣流路的適配器壁的內(nèi)側(cè)，并且所述冷卻劑流路冷卻流過(guò)排氣流路的排氣
背景技術(shù)：
日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2000-291437 (JP-A-2000-291437)、日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2003-227695 (JP-A-2003-227695)、日本專利申請(qǐng)公開(kāi) No. 2010-190064 (JP-A-2010-190064)和日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 10-317995 (JP-A-10-317995)每一個(gè)均描述了用于冷卻排氣以便防止對(duì)內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)造成熱損害的技術(shù)。JP-A-2000-291437描述了一種技術(shù)，其中在燃料成分趨向于積聚的部分處形成凹部，以便防止燃料成分積聚在包含燃料成分的氣體流過(guò)的通道的壁表面上。這里，燃料成分趨向于積聚的部分例如是通道的截面面積是大的并且氣體流相對(duì)小的部分，或者是氣體流相對(duì)弱的彎曲通道的內(nèi)側(cè)上的壁表面等。JP-A-2003-227695描述了其中在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣冷卻設(shè)備的罩蓋的內(nèi)壁上形成凹凸?fàn)畎己鄣募夹g(shù)。結(jié)果，在罩蓋的內(nèi)壁表面附近流動(dòng)的排氣將不會(huì)從罩蓋的內(nèi)壁剝離開(kāi)，所以排氣流將不會(huì)在遠(yuǎn)離中心部的外側(cè)的部分處滯留，因此，PM將不會(huì)粘附和積聚。JP-A-2010-190064描述了其中在排氣熱交換部的管道的表面上形成內(nèi)散熱片和凹痕的技術(shù)。這些內(nèi)散熱片和凹痕使得能夠在EGR氣體上獲得湍流效果，從而改進(jìn)EGR氣體側(cè)上的傳熱系數(shù)，并且因此使得能夠改進(jìn)熱交換性能。JP-A-10-317995描述了其中排氣口的至少一部分的內(nèi)壁表面沿排氣的流動(dòng)方向形成的技術(shù)。結(jié)果，通過(guò)在排氣的流動(dòng)方向上進(jìn)一步形成散熱片，在不過(guò)度增加內(nèi)燃機(jī)上的負(fù)載的情況下，增加由冷卻劑回收的產(chǎn)生熱的量。就像將內(nèi)燃機(jī)安裝在車(chē)輛中一樣，為了節(jié)省空間，有必要將連接至內(nèi)燃機(jī)的排氣口的排氣冷卻適配器中的排氣通道彎曲以便確保排氣冷卻適配器的冷卻性能。然而，當(dāng)排氣通道以該方式彎曲時(shí)，排氣流可以從在彎曲內(nèi)側(cè)上特別是在具有高氣體流速的區(qū)域處的排氣通道的內(nèi)側(cè)表面剝離，因此，冷卻效率可能以降低終結(jié)。JP-A-2000-291437中描述的技術(shù)通過(guò)利用在壁表面上形成凹部而在氣體流中產(chǎn)生湍流來(lái)防止碳黑的積聚。在JP-A-2000-291437中，沒(méi)有對(duì)流動(dòng)的剝離進(jìn)行描述，并且也沒(méi)有提及熱交換。JP-A-2003-227695描述了設(shè)置在直徑增加以將排氣輸送至熱交換部的錐形罩蓋上的凹凸?fàn)畎己?。然而，熱交換部不是設(shè)置在彎曲的部分處，并且如果熱交換部彎曲，則其如何被彎曲沒(méi)有被陳述。JP-A-2010-190064中描述的技術(shù)具有在直的管道的內(nèi)側(cè)上的內(nèi)散熱片和凹痕，但是它們不意圖于抑制管道的彎曲部分處的流動(dòng)的剝離，并且沒(méi)有陳述管道中的彎曲。至于JP-A-10-317995中描述的技術(shù)，散熱片沿流動(dòng)形成，但是不能夠處理在排氣口的彎曲部分處的流動(dòng)的剝離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種排氣冷卻適配器，該排氣冷卻適配器通過(guò)抑制排氣流在排氣流路的彎曲部分處剝離而能夠改進(jìn)來(lái)自內(nèi)燃機(jī)的排氣的冷卻效率。本發(fā)明的第一方面涉及一種排氣冷卻適配器。布置在開(kāi)口至內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋的排氣口和排氣歧管之間的該排氣冷卻適配器包括排氣流路，排氣從排氣口通過(guò)所述排氣流路流到排氣歧管；和冷卻劑流路，所述冷卻劑流路形成在環(huán)繞該排氣流路的適配器壁的內(nèi)偵牝并且所述冷卻劑流路冷卻流過(guò)排氣流路的排氣。在排氣流路中存在彎曲部分，并且剝離抑制部在與該彎曲部分的排氣流路中心線相比朝向彎曲內(nèi)側(cè)更遠(yuǎn)的區(qū)域中形成在排氣流路的內(nèi)周表面上；并且，冷卻劑流路在彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域中形成在適配器壁的內(nèi)側(cè)。在排氣流路的彎曲部分處，所述剝離抑制部在與排氣流路中心線相比朝向彎曲內(nèi)側(cè)更遠(yuǎn)的區(qū)域中形成在內(nèi)周表面上。因此，流過(guò)排氣流路的排氣流將不會(huì)從彎曲內(nèi)側(cè)上的內(nèi)周表面容易剝離開(kāi)，所以接觸排氣流路的內(nèi)周表面的排氣流量能夠得到充分的維持。結(jié)果，即使在彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域處，將熱從內(nèi)周表面?zhèn)鬟f到排氣流路壁的能力也能夠得到充分的提聞。此外，冷卻劑流路在彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域中形成在適配器壁中，所以被傳遞到適配器壁中的熱量被冷卻劑快速吸收，由此提高排氣冷卻效率。這樣，排氣流將不會(huì)在排氣冷卻適配器中排氣流路的彎曲部分處剝離，所以能夠提高排氣冷卻效率。在該排氣冷卻適配器中，剝離抑制部可以形成為在排氣流路的內(nèi)周表面上的多個(gè)凹部。這些凹部對(duì)排氣流進(jìn)行擾動(dòng)以產(chǎn)生湍流，該湍流趨向于保持排氣流在彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域中不從排氣流路的內(nèi)周表面剝離。
具體地，剝離抑制部形成為在排氣流路的內(nèi)周表面上的凹部，而不是凸部，并且因此不趨向于產(chǎn)生流阻，所以內(nèi)燃機(jī)的背壓將不會(huì)增加，并且因此內(nèi)燃機(jī)的燃料效率將不會(huì)惡化。此外，通過(guò)凹部，增加了傳熱面積，并且凹部的底表面接近適配器壁中的冷卻劑流路，所以進(jìn)一步增加了排氣冷卻效率。在排氣冷卻適配器中，在彎曲部分的彎曲程度較大的位置處，凹部的深度、分布密度和開(kāi)口面積中的至少一個(gè)可以較大。隨著彎曲部分的彎曲程度,例如排氣流路的入口中心線與出口中心線之間的曲率或角度等增加，排氣流趨向于在彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域中比在內(nèi)周表面上更容易地剝離。如果凹部的深度、分布密度或開(kāi)口面積增大，則排氣流上的剝離抑制效果增加。因此，根據(jù)排氣流多么容易地剝離，增大在彎曲部分的彎曲程度較大的位置處的凹部的深度、分布密度和開(kāi)口面積中的至少一個(gè)使得剝離能夠更適當(dāng)?shù)匾种?。此外，在彎曲部分的彎曲程度小的位置處，凹部的深度、分布密度和開(kāi)口面積中的至少一個(gè)減小。因此，即使排氣流的流速由于凹部而降低，該降低也能夠保持至最小，所以能夠避免內(nèi)燃機(jī)的背壓的增加。此外，還能夠減少凹部上的冷凝水的量。
在排氣冷卻適 配器中，剝離抑制部可以形成為在排氣流路的內(nèi)周表面上的凹部，并且，多個(gè)突起可以形成在該凹部?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域中。另外，如果凹部不存在而是存在凹部上方的排氣流路的假想內(nèi)周表面，則這些突起的高度可以不大于所述假想內(nèi)周表面的高度。因此，即使僅存在一個(gè)凹部，通過(guò)它的內(nèi)側(cè)的突起也能夠在排氣流中產(chǎn)生充足的湍流，這趨向于保持排氣流不從在彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域中的排氣流路的內(nèi)周表面剝離。具體地，凹部中的突起不比假想內(nèi)周表面的高度高，并且因此不趨向于產(chǎn)生流阻，所以內(nèi)燃機(jī)的背壓將不會(huì)增加，并且因此內(nèi)燃機(jī)的燃料效率將不會(huì)惡化。此外，傳熱面積通過(guò)凹部中的突起得到增加，并且凹部的底表面接近適配器壁中的冷卻劑流路，所以進(jìn)一步增加了排氣冷卻效率。在排氣冷卻適配器中，在彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域中形成在適配器壁的內(nèi)側(cè)的冷卻劑流路中的冷卻劑的流量或流速可以在排氣流路的下游側(cè)比在排氣流路的上游側(cè)大。因?yàn)榕艢饬髟趶澢鷥?nèi)側(cè)上的區(qū)域中將不會(huì)在排氣流路的內(nèi)周表面上容易地剝離，所以大量的熱被從排氣流傳遞。此外，排氣流路趨向于在排氣側(cè)，即下游側(cè)上比在內(nèi)燃機(jī)的排氣口側(cè)，即上游側(cè)的溫度高。因此，通過(guò)形成剝離抑制部，使得冷卻劑流路中的冷卻劑的流量或流速在下游側(cè)上甚至在熱傳遞較高的彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域中更大，所以排氣能夠被有效地冷卻。在排氣冷卻適配器中，剝離抑制部可以成形為使得在彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域中的排氣流路的內(nèi)周表面朝向排氣流路中心線側(cè)升高。結(jié)果，如果沒(méi)有升高則將成為剝離區(qū)域的內(nèi)周表面通過(guò)升高朝向曲線部的外側(cè)移動(dòng)，并且因此能夠接觸排氣流。因此，排氣流在彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域中將不會(huì)從排氣流路的內(nèi)周表面容易地剝離。即使流路截面面積由于內(nèi)周表面升高而較小，也僅不影響流量的部分(即，剝離部分)將消失，所以內(nèi)燃機(jī)的背壓將不會(huì)增大，并且因此內(nèi)燃機(jī)的燃料效率將不會(huì)惡化。此外，整個(gè)彎曲內(nèi)側(cè)能夠被保持為平坦光滑表面，所以冷凝水和碳黑等將不會(huì)容易地積聚。


本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義將在下面參考附圖進(jìn)行描述，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且其中圖I是向上觀察根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器的透視圖；圖2是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器的前視圖；圖3是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器的平面視圖；圖4是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器的底視圖；圖5是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器的后視圖；圖6是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器的右側(cè)視圖；圖7是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器的左側(cè)視圖；圖8是向下觀察根據(jù)第一示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器的透視圖；圖9是從后側(cè)向下觀察根據(jù)第一示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器的透視圖；圖10是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器的局部斷裂透視圖11是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器的縱向剖視圖；圖12是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器的縱向剖視圖和局部放大圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器的主要部分的放大縱向剖視圖；圖14是示出根據(jù)第二示例性實(shí)施例的在凹部深度設(shè)定與排氣流路的彎曲角度之間的關(guān)系的圖表；圖15是根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器的主要部分的放大縱向剖視圖；
圖16是示出根據(jù)第三示例性實(shí)施例的在凹部深度設(shè)定與排氣流路的彎曲角度之間的關(guān)系的圖表；圖17是根據(jù)本發(fā)明的第四示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器的主要部分的放大縱向剖視圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明的第五示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器的主要部分的放大縱向剖視圖；圖19A是沿圖18中的線X_X截取的剖視圖，而圖19B是沿圖18中的線Y_Y截取的剖視圖；圖20Α和20Β是示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的排氣流路的形狀的剖視圖；圖21Α和21Β是示出根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例的排氣流路的形狀的剖視圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明的再一示例性實(shí)施例的在傳感器與凹部的形狀之間的布置關(guān)系的剖視圖；圖23Α和23Β是示出根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例的凹部的形狀的縱向剖面透視圖；并且圖24是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的凹部的形狀的剖視圖。
具體實(shí)施例方式[第一示例性實(shí)施例](結(jié)構(gòu))將參考圖I至圖9描述已經(jīng)應(yīng)用上述發(fā)明的排氣冷卻適配器2的外形。如圖6和圖7中的虛線所示，排氣冷卻適配器2布置在排氣歧管6與在內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋4中開(kāi)口的排氣口 4a之間。該排氣冷卻適配器2冷卻從排氣口 4a排出的排氣并且然后將已冷卻的排氣排出到排氣歧管6偵!|。在該第一示例性實(shí)施例中，排氣冷卻適配器2被描述為應(yīng)用于是V型六缸(V6)發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃機(jī)的每排氣缸。然而，通過(guò)改變排氣流路的數(shù)目，本發(fā)明可以應(yīng)用于各種其它類型的內(nèi)燃機(jī)，諸如直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)或V型八缸(V8)發(fā)動(dòng)機(jī)。這種類型的排氣冷卻適配器2例如由諸如鋁合金或鐵合金的金屬材料鑄造而成，并且具有在其中開(kāi)口的排氣入口 8的氣缸蓋側(cè)連接表面10形成在排氣上游側(cè)上。排氣入口 8設(shè)置成對(duì)應(yīng)于氣缸蓋4中的排氣口 4a的數(shù)目和布置。在這種情況下，呈直線地設(shè)置三個(gè)排氣入口 8。具有在其中開(kāi)口的排氣出口 12的排氣歧管側(cè)連接表面14形成在排氣下游側(cè)上。呈直線地設(shè)置三個(gè)排氣出口 12，從而對(duì)應(yīng)于排氣歧管6中的排氣流路6b。排氣歧管側(cè)連接表面14與氣缸蓋側(cè)連接表面10大致正交。而且,設(shè)置在氣缸蓋側(cè)連接表面10中的每個(gè)排氣入口 8和設(shè)置在排氣歧管側(cè)連接表面14中的每個(gè)排氣出口 12連接到形成在排氣冷卻適配器2內(nèi)側(cè)的三個(gè)排氣流路16中的相應(yīng)一個(gè)排氣流路。用于將排氣冷卻適配器2本身螺接至氣缸蓋4側(cè)上的適配器連接表面4b的螺栓緊固部IOa形成在排氣冷卻適配器2上。形成在螺栓緊固部IOa中的螺栓插入孔IOb開(kāi)口 至氣缸蓋側(cè)連接表面10。通過(guò)將螺栓插入穿過(guò)這些螺栓插入孔IOb和將螺栓擰到開(kāi)口于氣缸蓋4側(cè)上的適配器連接表面4b中的螺紋孔，排氣冷卻適配器2能夠被固定至氣缸蓋4。結(jié)果，氣缸蓋4側(cè)上的排氣口 4a能夠被連接至排氣冷卻適配器2側(cè)上的排氣流路16。此外，用于將排氣歧管6螺接至排氣冷卻適配器2的螺栓緊固部14a形成在排氣歧管側(cè)連接表面14的周邊部分上。開(kāi)口至排氣歧管側(cè)連接表面14的螺紋孔14b形成在這些螺栓緊固部14a中。將螺栓經(jīng)由形成在排氣歧管6的凸緣6a中的通孔擰入到這些螺紋孔14b中來(lái)將排氣歧管6連接至排氣冷卻適配器2。相應(yīng)地，排氣冷卻適配器2的排氣流路16能夠被連接至排氣歧管6的排氣流路6b。將排氣冷卻適配器2經(jīng)由氣缸蓋4和排氣歧管6連接能夠使從排氣口 4a排出的排氣被冷卻并且被排出到排氣歧管6偵U。圖10和圖11是其中形成排氣冷卻適配器2的適配器壁2a斷裂以便示出排氣冷卻適配器2的內(nèi)側(cè)的視圖。用作冷卻劑流路的水套18與排氣流路16 —起形成在適配器壁2a中。冷卻劑被從冷卻劑入口 20引入到水套18中并且然后在流過(guò)水套18之后被從冷卻劑出口 22排出。在下文中，在任何能夠便于本發(fā)明的理解的時(shí)候，部分和流路等將以單數(shù)形式進(jìn)行描述。該冷卻劑冷卻經(jīng)由作為環(huán)繞排氣流路16的適配器壁2a的排氣流路壁16a流過(guò)排氣流路16的排氣。如圖12中所示，排氣流路16將通常正交的氣缸蓋側(cè)連接表面10和排氣歧管側(cè)連接表面14連接在一起，所以整個(gè)排氣流路16是彎曲部分。剝離抑制部24形成在整個(gè)彎曲的排氣流路16的內(nèi)周表面16b上。剝離抑制部24形成在與彎曲部分處的排氣流路中心線16c相比朝向彎曲內(nèi)側(cè)更遠(yuǎn)的區(qū)域中。這里，剝離抑制部24在彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域中設(shè)置在排氣流Ge從內(nèi)周表面16b特別地傾向于剝離的位置中。這里，剝離抑制部24設(shè)置在彎曲部分的彎曲程度是大的位置中。剝離抑制部24構(gòu)造為使得多個(gè)半球形凹部24a分布在排氣流路壁16a的內(nèi)周表面16b上方。將冷卻劑引入到上述水套18中的冷卻劑入口 20將冷卻劑的流動(dòng)朝向水套18的在排氣流路16的彎曲內(nèi)側(cè)上的部分引導(dǎo)。此外，冷卻劑出口 22將冷卻劑從水套18的在排氣流路16的彎曲內(nèi)側(cè)上的部分排出。因此，特別地，冷卻劑的流量和流速在作為設(shè)置剝離抑制部24的側(cè)的彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域中在排氣流路壁16a的外側(cè)上增加。另外，冷卻劑入口 20和冷卻劑出口 22布置成使得也在彎曲內(nèi)側(cè)上的該區(qū)域中，冷卻劑流動(dòng)特別地在剝離抑制部24的位置處變得較強(qiáng)，即，冷卻劑流動(dòng)在排氣流路16的下游側(cè)上變得比其在排氣流路16的上游側(cè)上強(qiáng)。
在水套18的彎曲內(nèi)側(cè)上的部分處，螺栓緊固部14a從氣缸蓋側(cè)連接表面10側(cè)即從排氣流路16的上游側(cè)朝向水套18的內(nèi)側(cè)在排氣流路16之間的兩個(gè)位置處突出。結(jié)果，在水套18的彎曲內(nèi)側(cè)上的部分處，冷卻劑通道截面面積在排氣流路16的上游側(cè)上比其在排氣流路16的下游側(cè)上部分地小。(運(yùn)行)
通過(guò)多個(gè)半球形凹部24a的內(nèi)側(cè)的流動(dòng)沖擊凹部24a的外側(cè)的流動(dòng)，由形成在內(nèi)周表面16b上的多個(gè)凹部24a形成的剝離抑制部24在排氣流Ge中產(chǎn)生湍流。結(jié)果，在彎曲內(nèi)側(cè)上的排氣流Ge特別傾向于從內(nèi)周表面16b剝離的下游側(cè)上防止了剝離。因此，即使當(dāng)內(nèi)燃機(jī)以高速運(yùn)行時(shí)，排氣流Ge也維持充分接觸排氣流路壁16a的整個(gè)內(nèi)周表面16b的流動(dòng)。(效果)這樣，流過(guò)排氣流路16的排氣流Ge將不會(huì)從彎曲內(nèi)側(cè)上的內(nèi)周表面16b容易地剝離，所以接觸內(nèi)周表面16b的排氣的流量能夠充分地得到維持。結(jié)果，即使是在彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域處，將熱從內(nèi)周表面16b傳遞到是適配器壁2a的一部分的排氣流路壁16a的能力也能夠被充分地提高。此外，水套18在排氣流路16的彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域處形成在適配器壁2a中，所以被傳遞到適配器壁2a中的熱量被冷卻劑快速地吸收，從而提高了排氣冷卻效率。例如，與不彎曲的排氣流路相比，利用彎曲90°的排氣流路，如在該示例性實(shí)施例中的那樣，如果沒(méi)有設(shè)置剝離抑制部24，則冷卻效率低大約50%。與此相比，與當(dāng)沒(méi)有設(shè)置剝離抑制部24時(shí)相比，利用設(shè)置有剝離抑制部24的該示例性實(shí)施例的排氣流路16，冷卻效率最小提高大約3% (當(dāng)彎曲內(nèi)側(cè)上的排氣流Ge與彎曲外側(cè)上的流速相同時(shí))，并且冷卻效率最大提高大約11% (當(dāng)彎曲內(nèi)側(cè)上的排氣流Ge的流速被維持時(shí))。這樣，因?yàn)榕艢饬鱃e將不會(huì)在排氣冷卻適配器2的排氣流路16的彎曲部分處剝離，所以能夠提高排氣冷卻效率。(2)剝離抑制部24具體地形成為在排氣流路16的內(nèi)周表面16b上的凹部24a，而不是凸部，并且因此不趨向于產(chǎn)生流阻，所以內(nèi)燃機(jī)的背壓將不會(huì)增加，并且因此內(nèi)燃機(jī)的燃料效率將不會(huì)惡化。此外，凹部24a增加了傳熱面積，并且凹部24a的底表面接近適配器壁2a中的水套18，所以排氣冷卻效率進(jìn)一步增加。(3)冷卻劑入口 20和冷卻劑出口 22如上所述地布置，所以在彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域中，冷卻劑流在定位剝離抑制部24的排氣流路16的下游側(cè)上變得比其在排氣流路16的上游側(cè)上強(qiáng)。此外，在水套18的彎曲內(nèi)側(cè)上的部分處，螺栓緊固部14a使得冷卻劑通道截面面積在排氣流路16的上游側(cè)上比在排氣流路16的下游側(cè)上小，如圖12中所示。結(jié)果，冷卻劑的流速較快，并且因此流量在排氣流路16的下游側(cè)上比其在排氣流路16的上游側(cè)上大。從此，與排氣流路中心線16c相比朝向彎曲內(nèi)側(cè)更遠(yuǎn)的位置處以高速流動(dòng)的排氣的冷卻劑效率能夠充分地增加。[第二示例性實(shí)施例](結(jié)構(gòu))圖13是在根據(jù)第二示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器102中與排氣流路中心線116c相比朝向彎曲內(nèi)側(cè)更遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)的視圖。除了排氣流路116的結(jié)構(gòu)之外，該排氣冷卻適配器102在結(jié)構(gòu)上與第一示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器2類似。與上述第一示例性實(shí)施例類似，排氣冷卻適配器102的剝離抑制部124在排氣流路116中的彎曲部分處形成在與排氣流路中心線116c相比距彎曲內(nèi)側(cè)更遠(yuǎn)的區(qū)域中。然而，半球形凹部124a的深度和開(kāi)口面積這兩者均在排氣流路116的彎曲程度(即，彎曲角度Θ i和Θ j)較大的位置中增加。凹部124a的深度(mm)相對(duì)于彎曲角度Θ i和Θ j如圖14中所示地設(shè)定。凹部124a是半球形,所以開(kāi)口面積(mm2)與深度(mm)的平方成比例。這里，在具有開(kāi)口至氣缸蓋側(cè)連接表面110的排氣入口 108的側(cè)(B卩，區(qū)域I)上，彎曲程度(即，彎曲角度Θ i和Θ j)由是在內(nèi)周表面116b中彎曲最內(nèi)側(cè)上的位置與平行于排氣入口 108的中心線108a的線108b之間產(chǎn)生的角度的彎曲角度Θ i確定。在具有開(kāi)口至排氣歧管側(cè)連接表面114的排氣出口 112的側(cè)(B卩，區(qū)域J)上，彎曲程度(即，彎曲角 度0i和0j)由是在內(nèi)周表面116b中彎曲最內(nèi)側(cè)上的位置與平行于排氣出口 112的中心線112a的線112b之間產(chǎn)生的角度的彎曲角度Θ j確定。因此，凹部124a的深度和開(kāi)口面積在線108b和112b相交的位置處最大。(運(yùn)行)在彎曲角度Θ i和Θ j較大的位置處，排氣流Ge在排氣流路116的彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域中趨向于從內(nèi)周表面116b剝離。在該示例性實(shí)施例中，半球形凹部124a的深度和開(kāi)口面積這兩者均據(jù)此增加。通過(guò)在排氣流Ge的剝離趨向于更容易地出現(xiàn)的位置產(chǎn)生第一示例性實(shí)施例中所述的更強(qiáng)的湍流，以這種方式使半球形凹部124a的深度和開(kāi)口面積增加增強(qiáng)了抑制剝離的運(yùn)行。(效果)除了上述第一示例性實(shí)施例的效果，根據(jù)排氣流Ge由于彎曲角度Θ i和Θ j多么容易地趨向于剝離，通過(guò)增強(qiáng)由凹部124a引起的湍流而增加剝離抑制力，所以剝離能夠更適當(dāng)?shù)氐玫揭种啤４送?，在彎曲角度Qi和0j小的部分處，凹部124a的深度和開(kāi)口面積這兩者均被減小，包括根本沒(méi)有形成凹部124a的情況。因此，即使排氣流Ge的流速由于凹部124a而降低，該降低也能夠被保持到最小，所以能夠避免內(nèi)燃機(jī)的背壓的增加。此外，積聚在凹部124a上的冷凝水的量也能夠減少。[第三示例性實(shí)施例](結(jié)構(gòu))圖15是在根據(jù)第三示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器202中與排氣流路中心線216c相比朝向彎曲內(nèi)側(cè)更遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)的視圖。除了排氣流路216的結(jié)構(gòu)之外，該排氣冷卻適配器202在結(jié)構(gòu)上與第一示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器2類似。與上述第一示例性實(shí)施例類似，排氣冷卻適配器202的剝離抑制部224在排氣流路216中的彎曲部分處形成在與排氣流路中心線216c相比距彎曲內(nèi)側(cè)更遠(yuǎn)的區(qū)域中。然而，半球形凹部224a的分布密度在排氣流路216的彎曲程度(即，彎曲角度Θ i和Θ j)較大的位置中增加。凹部224a的分布密度(每mm2的數(shù)目)相對(duì)于彎曲角度Θ i和Θ j如圖16中所示地設(shè)定。凹部224a的尺寸沒(méi)有改變。彎曲角度和Θ j、在具有開(kāi)口至氣缸蓋側(cè)連接表面210的排氣入口 208的側(cè)上的區(qū)域I，以及在具有開(kāi)口至排氣歧管側(cè)連接表面214的排氣出口 112的側(cè)上的區(qū)域J如在上述第二示例性實(shí)施例中描述的那樣。因此，如在上述第二示例性實(shí)施例中描述的那樣，凹部224a的分布密度在平行于排氣入口 208和排氣出口 212的中心線208a和212a的線208b和212b相交的位置處最大。(運(yùn)行)在彎曲角度Θ i和Θ j較大的位置處，排氣流Ge在排氣流路216的彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域中趨向于從內(nèi)周表面216b更容易剝離。在該示例性實(shí)施例中，半球形凹部224a的分布密度據(jù)此增加。通過(guò)在排氣流Ge的剝離趨向于更容易地出現(xiàn)的位置產(chǎn)生第一示例性實(shí)施例中所述的更強(qiáng)的湍流，以這種方式使半球形凹部224a的分布密度增加增強(qiáng)了抑制剝離的運(yùn)行。(效果)除了上述第一示例性實(shí)施例的效果，根據(jù)排氣流Ge由于彎曲角度Θ i和Θ j多么容易地趨向于剝離，通過(guò)增強(qiáng)由凹部224a引起的湍流而增加剝離抑制力，所以剝離能夠更適當(dāng)?shù)氐玫揭种啤４送?，在彎曲角度?i和Θ j小的部分處，凹部224a的分布密度被減小，包括根本沒(méi)有形成凹部224a的情況。因此，即使排氣流Ge的流速由于凹部224a而降低，該降低也能夠被保持到最小，所以能夠避免內(nèi)燃機(jī)的背壓的增加。此外，積聚在凹部224a上的冷凝水的量也能夠減少。[第四示例性實(shí)施例](結(jié)構(gòu))圖17是根據(jù)第四示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器302的排氣流路316的結(jié)構(gòu)的視圖。除了排氣流路316的結(jié)構(gòu)之外，該排氣冷卻適配器302在結(jié)構(gòu)上與第一示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器2類似。設(shè)置成與排氣流路中心線316c相比朝向彎曲內(nèi)側(cè)更遠(yuǎn)的整個(gè)剝離抑制部324形成為在排氣流路壁316a的內(nèi)周表面316b上的單個(gè)凹部324a。同時(shí)，多個(gè)突起324b形成在該凹部324a的內(nèi)側(cè)的區(qū)域中。這些突起324b的高度在凹部324a的深度內(nèi)。S卩，如果凹部324a不存在，而是存在凹部324a上方的假想內(nèi)周表面316b，則這些突起324b的高度將不會(huì)高于假想內(nèi)周表面316b的高度。因此，突起324b的尖端在凹部324a內(nèi)側(cè)并且沒(méi)有向外突出到排氣流路316中。(運(yùn)行)利用其中收納有形成在內(nèi)周表面316b上的多個(gè)突起324b的剝離抑制部324，排氣流Ge被凹部324a中的突起324b擾動(dòng)使得射出凹部324a的流動(dòng)與凹部324a的外側(cè)的流動(dòng)碰撞，由此在流動(dòng)中產(chǎn)生湍流。結(jié)果，即使在排氣流Ge具有剝離的趨勢(shì)的彎曲內(nèi)側(cè)上的下游側(cè)上，也防止排氣流Ge剝離。因此，即使當(dāng)內(nèi)燃機(jī)高速運(yùn)行時(shí)，排氣流Ge也維持與排氣流路壁316a的內(nèi)周表面316b充分接觸。(效果)利用其中多個(gè)突起324b以這種方式收納在單個(gè)凹部324a的內(nèi)側(cè)的區(qū)域中的剝離抑制部324，也獲得如通過(guò)上述第一示例性實(shí)施例獲得的效果相同的效果。[第五示例性實(shí)施例] (結(jié)構(gòu))
圖18是根據(jù)第五示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器402的排氣流路416的結(jié)構(gòu)的視圖。除了排氣流路416的結(jié)構(gòu)之外，該排氣冷卻適配器402在結(jié)構(gòu)上與第一示例性實(shí)施例的排氣冷卻適配器2類似。在排氣流路壁416a的內(nèi)周表面416b上設(shè)置成與排氣流路中心線416c相比朝向彎曲內(nèi)側(cè)更遠(yuǎn)的剝離抑制部424成形為使得內(nèi)周表面416b從下述位置朝向排氣流路中心線416c側(cè)升高，所述位置是如果排氣流路的整個(gè)長(zhǎng)度具有虛線所示的圓形截面形狀則內(nèi)周表面416b將處于的位置。對(duì)應(yīng)于由彎曲部分導(dǎo)致的排氣流Ge的剝離程度，升高量從排氣流路416的上游側(cè)逐漸增加。結(jié)果，在沒(méi)有形成剝離抑制部424的上游側(cè)上的排氣流路416的橫截面是圓形的，如圖19A中所示，而在形成剝離抑制部424的下游側(cè)上的排氣流路416的橫截面使得彎曲內(nèi)側(cè)上的內(nèi)周表面416b是平面的以便更接近排氣流路中心線416c距離D的量。 (運(yùn)行)在彎曲內(nèi)側(cè)上的內(nèi)周表面416b的距離D的量的升高對(duì)應(yīng)于從在彎曲內(nèi)側(cè)上的內(nèi)周表面416b剝離的排氣流Ge的剝離距離。結(jié)果，對(duì)應(yīng)于剝離抑制部424的區(qū)域的內(nèi)周表面416b能夠接觸實(shí)際上以高速流動(dòng)的排氣流Ge。因此，即使在排氣流Ge具有剝離的趨勢(shì)的彎曲內(nèi)側(cè)上的下游側(cè)上，也能夠防止排氣流Ge剝離。因此，即使當(dāng)內(nèi)燃機(jī)高速運(yùn)行時(shí)，排氣流Ge也維持與排氣流路壁416a的內(nèi)周表面416b充分接觸。(效果)這樣，甚至利用光滑的內(nèi)周表面416b，也能夠抑制排氣流Ge在彎曲部分處的剝離，所以能夠提高排氣冷卻效率。(2)具體地，剝離抑制部424形成有光滑的表面并且僅占據(jù)排氣流Ge由于剝離而變得遲滯的位置，并且因此不會(huì)趨向于產(chǎn)生流阻，所以內(nèi)燃機(jī)的背壓將不會(huì)增加，并且因而內(nèi)燃機(jī)的燃料效率將不會(huì)惡化。(3)獲得與在上述第一示例性實(shí)施例的(3)中描述的效果相同的效果。(4)整個(gè)彎曲內(nèi)側(cè)能夠保持為平坦的且光滑的，所以冷凝水和碳黑等將不會(huì)容易地積聚。[其它示例性實(shí)施例]-在上述第二示例性實(shí)施例中，凹部的深度和開(kāi)口面積根據(jù)彎曲角度Θi和Θ j變化，但是僅凹部的深度，或者僅開(kāi)口面積，可以根據(jù)彎曲角度Gi和Θ j變化。此外，如在第三示例性實(shí)施例中那樣，凹部的分布密度也可以與這些進(jìn)行組合。-在上述第五示例性實(shí)施例中，剝離抑制部成形為使得內(nèi)周表面以平面形狀升高。然而，可替代地，除此之外，剝離抑制部524和624可以形成為使得內(nèi)周表面通過(guò)被成形為更接近平坦的表面來(lái)升高，即，形成有大直徑周向表面形狀，如通過(guò)圖20和21中的排氣流路516和616示出的那樣。圖20A是示出在沒(méi)有形成剝離抑制部524的上游側(cè)上的排氣流路壁516a的圓形內(nèi)周表面516b的視圖。圖20B是示出在形成剝離抑制部524的下游側(cè)上的排氣流路壁516a的內(nèi)周表面516b的形狀的視圖。如附圖中所示，形成為與排氣流路中心線516c相比朝向彎曲內(nèi)側(cè)更遠(yuǎn)的剝尚抑制部524具有大直徑周向表面形狀。結(jié)果，剝尚抑制部524的內(nèi)周表面516b升高并且更接近排氣流路中心線516c距離E的量。
圖21A是示出在沒(méi)有形成剝離抑制部624的上游側(cè)上的排氣流路壁616a的橢圓形內(nèi)周表面616b的視圖。圖21B是示出在形成剝離抑制部624的下游側(cè)上的排氣流路壁616a的內(nèi)周表面616b的形狀的視圖。如附圖中所示，形成為與排氣流路中心線616c相比朝向彎曲內(nèi)側(cè)更遠(yuǎn)的剝離抑制部624使得圖21A中的長(zhǎng)鼻形部分是圖21B中的圓周向表面形狀。結(jié)果，剝離抑制部624的內(nèi)周表面616b升高并且更接近排氣流路中心線616c距離F的量。-諸如空燃比傳感器的傳感器810可以布置于在下游側(cè)上連接至排氣冷卻適配器802的排氣歧管806中，如圖22中所示。在排氣冷卻適配器802中，緊在內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)之后，冷凝水可以暫時(shí)形成在形成排氣流路816的排氣流路壁816a的內(nèi)周表面816b上。如果該冷凝水順著內(nèi)周表面816b向下行進(jìn)并且行進(jìn)到剝離抑制部824的凹部824a中，則該冷凝水可以通過(guò)排氣流Ge被從凹部824a的邊緣吹離。在這種情況下，冷凝水被吹動(dòng)的方向是凹部824a的內(nèi)側(cè)表面的切線S的方向。如果傳感器810的尖端部810a位于該切線S的方向上，則冷凝水可能覆蓋在尖端部810a上的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，并且因此影響傳感器810的檢測(cè)精度。因此,傳感器810的尖端部810a布置于在切線S與排氣歧管806的內(nèi)周表面806a之間的角度Θ內(nèi)的區(qū)域中，如附圖中所示。結(jié)果，能夠避免凹部824a內(nèi)側(cè)的冷凝水被吹離對(duì)傳感器810的檢測(cè)精度的影響。應(yīng)當(dāng)注意的是，將傳感器810的尖端部810a布置于在從切線S更接近排氣歧管806的內(nèi)周表面806a預(yù)定角度Θ s的量的角位置與排氣歧管806的內(nèi)周表面806a之間的區(qū)域中甚至可以更可靠地防止被吹離的水的影響。-在上述第一至第三示例性實(shí)施例中的每一個(gè)示例性實(shí)施例中的剝離抑制部由半球形凹部形成，但是其也可以由另一形狀的凹部形成。例如，通過(guò)將長(zhǎng)的且是凹槽形的多個(gè)凹部924a布置在排氣流Ge的流動(dòng)方向上形成的剝離抑制部924可以形成在排氣流路916的內(nèi)周表面916a上，如圖23A中所示。可替代的是，通過(guò)將長(zhǎng)的且是凹槽形的多個(gè)凹部974a布置在正交于排氣流Ge的流動(dòng)方向的方向上形成的剝離抑制部974可以形成在排氣流路966的內(nèi)周表面966a上，如圖23B中所示。除此之外，凹部也可以是半球形形狀。-在上述示例性實(shí)施例中的每一個(gè)示例性實(shí)施例中，凹部的開(kāi)口部比凹部?jī)?nèi)側(cè)的空間寬，或者凹部的開(kāi)口部是與凹部?jī)?nèi)側(cè)的空間一樣寬。然而，替代地，具有比開(kāi)口部984a寬的凹部?jī)?nèi)部空間984b的多個(gè)凹部984c每一個(gè)均可以布置為形成剝離抑制部984，如圖24中所示。結(jié)果，當(dāng)排氣的流速低時(shí)，諸如當(dāng)內(nèi)燃機(jī)冷起動(dòng)時(shí)，排氣流將不會(huì)容易地進(jìn)入凹部?jī)?nèi)部空間984b，所以能夠減小冷起動(dòng)期間的熱損失，因此能夠使排氣控制催化劑被較早地激活。-在上述示例性實(shí)施例中的每一個(gè)示例性實(shí)施例中，如圖6、7和12中所示，在水套18的彎曲內(nèi)側(cè)上的部分處，通過(guò)冷卻劑入口 20和冷卻劑出口 22的布置以及螺栓緊固部14a從排氣流路16的上游側(cè)突出，使得冷卻劑、流的流量和流速在排氣流路16的下游側(cè)上比在排氣流路16的上游側(cè)上大。然而，替代地，可以使得冷卻劑流的流量和流速中的一個(gè)在排氣流路16的下游側(cè)上比其在排氣流路16的上游側(cè)上大。盡管已經(jīng)參考其示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施例或構(gòu)造。與此相反，本發(fā)明旨在覆蓋各種修改和等價(jià)布置。另外，盡管示例性實(shí)施例的各種元件以各種組合和構(gòu)造示出，但是包括更多、更少或者僅單個(gè)元件的其它 組合和構(gòu)造也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種排氣冷卻適配器(2)，所述排氣冷卻適配器(2)布置在排氣口(4a)和排氣歧管(6)之間，所述排氣口(4a)開(kāi)口至內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋(4)，所述排氣冷卻適配器(2)包括 排氣流路(16)，排氣從所述排氣口通過(guò)所述排氣流路(16)流到所述排氣歧管；和 冷卻劑流路(18)，所述冷卻劑流路(18)形成在環(huán)繞該排氣流路的適配器壁(2a)的內(nèi)偵牝并且所述冷卻劑流路(18)冷卻流過(guò)所述排氣流路的所述排氣， 其中，所述排氣流路具有彎曲部分，并且，剝離抑制部(24)在與所述彎曲部分的排氣流路中心線(16c)相比朝向所述彎曲部分的彎曲內(nèi)側(cè)更遠(yuǎn)的區(qū)域中形成在所述排氣流路的內(nèi)周表面(16b)上；并且，所述冷卻劑流路在所述彎曲部分的所述彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域中形成在所述適配器壁的內(nèi)側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的排氣冷卻適配器，其中，所述剝離抑制部是設(shè)置在所述排氣流路的內(nèi)周表面上的多個(gè)凹部(24a)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣冷卻適配器，其中，在所述彎曲部分的彎曲程度較大的位置處，所述凹部的深度、分布密度和開(kāi)口面積中的至少一個(gè)較大。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的排氣冷卻適配器，其中，所述剝離抑制部形成為所述排氣流路的內(nèi)周表面上的凹部，并且，多個(gè)突起形成在該凹部的內(nèi)側(cè)的區(qū)域中，并且，如果所述凹部不存在而是存在所述凹部上方的所述排氣流路的假想內(nèi)周表面，則這些突起的高度不大于所述假想內(nèi)周表面的高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻適配器，其中，在所述彎曲內(nèi)側(cè)上的區(qū)域中形成在所述適配器壁的內(nèi)側(cè)的所述冷卻劑流路中的冷卻劑的流量或流速在所述排氣流路的下游側(cè)比在所述排氣流路的上游側(cè)大。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的排氣冷卻適配器，其中，所述剝離抑制部成形為使得在所述彎曲內(nèi)側(cè)上的所述區(qū)域中的所述排氣流路的內(nèi)周表面朝向排氣流路中心線側(cè)升高。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種排氣冷卻適配器，所述排氣冷卻適配器布置在排氣口(4a)和排氣歧管(6)之間，所述排氣口(4a)開(kāi)口至內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋(4)，并且所述排氣冷卻適配器包括排氣流路(16)，排氣從所述排氣口通過(guò)所述排氣流路(16)流到排氣歧管；和冷卻劑流路(18)，所述冷卻劑流路(18)形成在環(huán)繞該排氣流路的適配器壁(2a)的內(nèi)側(cè)，并且所述冷卻劑流路(18)冷卻流過(guò)排氣流路的排氣。在排氣流路中存在彎曲部分。此外，剝離抑制部(24)在與該彎曲部分的排氣流路中心線(16c)相比朝向該彎曲內(nèi)側(cè)更遠(yuǎn)的區(qū)域中形成在排氣流路的內(nèi)周表面上。
文檔編號(hào)F02F1/42GK102635431SQ20121002735
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月8日
發(fā)明者星幸一, 篠田祥尚, 高橋幸宏 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社