一种多组汇合式排气歧管及发动机

技术领域

本发明涉及一种发动机技术领域，更具体来讲，本发明涉及一种用于V型12缸发动机和一种直列6缸发动机的发动机排气歧管。

背景技术

随着国家节能减排计划的逐步实施，发动机当前面临的主要难题是如何降低燃料消耗,提高可靠性，降低排放，以满足越来越严苛的法规要求。

要降低燃料消耗，提高发动机可靠性，需要对排气系统进行创新设计，减少排气干扰，减少缸内残余废气系数，提高抗爆震性，降低排气温度，降低排气背压。一般排气持续期远大于排气冲程(180°曲轴转角)，排气阀在做功冲程末期开启，能够自由排气，减少泵气损失，排气冲程阶段，活塞上行，将缸内废气推出气缸，排气冲程结束后，排气阀晚关，利用气流惯性排气，减少缸内残余废气，提高充气效率。当V型12缸或者直列6缸共用一套排气总管、增压器、消声器、催化器时，各缸排气会产生严重的干扰，如图3(12缸排气示意图)和图4(6缸排气示意图)所示。图3中，一缸排气会受到八缸、五缸、十缸、三缸、十二缸的排气干扰，使得自由排气阶段排气不畅，排气冲程阶段泵气损失增加，排气末尾阶段排气能力降低，缸内残余废气增加，充气效率降低，爆震倾向增加。图4中，一缸排气会受到五缸、三缸、四缸的排气干扰。对于直列6缸，或者V型12缸发动机，由于气缸较多，发火间隔小，排气存在很强的干扰，需要设计一种合适的排气管路，减少各缸之间的排气干扰。传统V型12缸发动机和直列6缸发动机采用依次串联式的排气歧管，缸间排气存在相互干扰，使得各缸残余废气系数增加，导致燃烧恶化，或者导致爆震燃烧，必须通过燃料加浓或者推迟点火角等措施予以控制，影响发动机动力性和经济性。

发明内容

本申请实施例提供一种多组汇合式排气歧管及发动机，以解决现有技术中存在的各缸之间排气交互干扰的问题，从而使得扫气更加充分，排气更加通畅。

本申请提供一种多组汇合式排气歧管，应用于V型12缸机时，其特征在于，包括与气缸连接的第一排气歧管、第二排气歧管、第三排气歧管、第四排气歧管、第五排气歧管、第六排气歧管、第七排气歧管、第八排气歧管、第九排气歧管、第十排气歧管、第十一排气歧管、第十二排气歧管，第一排气歧管、第二排气歧管和第三排气歧管相交形成一、二、三缸支管，第四排气歧管、第五排气歧管和第六排气歧管相交形成四、五、六缸支管，第七排气歧管、第八排气歧管和第九排气歧管相交形成七、八、九缸支管，第十排气歧管、第十一排气歧管和第十二排气歧管相交形成十、十一、十二缸支管，所述一、二、三缸支管与四、五、六缸支管及七、八、九缸支管和十、十一、十二缸支管在排气总管的入口处相交，排气总管连接消声器或者催化器或者涡轮机等部件，形成三根排气歧管汇合到一起、四根排气支管汇合到一起及一根排气总管连接后面部件的3-4-1排气管路结构。

可选的，所述排气歧管长度不小于气缸直径的2倍，且所述排气歧管长度差小于或等于30％。

可选的，所述排气支管长度大于3倍气缸直径。

此外，本申请还提供一种包括与气缸连接的第一排气歧管、第二排气歧管、第三排气歧管、第四排气歧管、第五排气歧管、第六排气歧管，第一排气歧管、第二排气歧管和第三排气歧管相交形成一、二、三缸支管，第四排气歧管、第五排气歧管和第六排气歧管相交形成四、五、六缸支管，一、二、三缸支管与四、五、六缸支管在排气总管的入口处相交，排气总管连接消声器或者催化器或者涡轮机等部件，形成三根排气歧管汇合到一起，两根排气支管汇合到一起，一根排气总管连接后面部件的3-2-1排气管路结构。

可选的，所述排气歧管长度不小于气缸直径的2倍，且所述排气歧管长度差小于或等于30％。

可选的，所述排气支管长度大于3倍气缸直径。

此外，本申请还提供一种发动机，其包括上述任一所述的多组汇合式排气歧管。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：

本申请提供的分组式排气歧管，对于V型12缸发动机，发火间隔为60°CA，排气持续期约240°CA，排气过程中，有多个缸相互干扰，使得排气背压高，缸内残余废气系数高，排温高，爆震倾向高，V型12缸的发火顺序为：1-8-5-10-3-7-6-11-2-9-4-12，一、二、三缸的发火间隔为240°CA，排气持续期约240°CA，将一、二、三缸排气歧管汇合到一起，彼此之间不会相互干扰，一、二、三缸排气歧管长度大于2倍气缸直径，一、二、三缸排气支管长度大于3倍气缸直径，使得其他缸排气对一、二、三缸的干扰很小，以此类推，四、五、六缸汇合到一起，七、八、九缸汇合到一起，十、十一、十二缸汇合到一起，形成的四根排气支管汇合到一起，彼此之间能够避免干扰。使得扫气更加充分，排气更加通畅。

对于直列6缸发动机，发火间隔为120°CA，排气持续期为240°CA，发火顺序为：1-5-3-6-2-4，一、二、三缸的发火间隔为240°CA，排气持续期约240°CA，将一、二、三缸排气歧管汇合到一起，彼此之间不会相互干扰，一、二、三缸排气歧管长度大于2倍气缸直径，一、二、三缸排气支管长度大于3倍气缸直径，使得其他缸排气对一、二、三缸的干扰很小，以此类推，四、五、六缸汇合到一起，形成的两根排气支管汇合到一起，彼此之间能够避免干扰。使得扫气更加充分，排气更加通畅。

本发明提供的发动机，由于具备上述多组汇合式排气歧管，因此能够获得类似的有益效果，此处不再赘述。

附图说明

图1是本申请实施例提供的V型12缸机多组汇合式排气歧管结构示意图。

图2是本申请实施例提供的直列6缸机多组汇合式排气歧管结构示意图。

其中，不同附图中的相同附图标记指代相同部分。一缸排气歧管1，二缸排气歧管2，三缸排气歧管3，四缸排气歧管4，五缸排气歧管5，六缸排气歧管6，一、二、三缸汇合腔7，四、五、六缸汇合腔8，一、二、三缸排气支管9，四、五、六缸排气支管10，七缸排气歧管11，八缸排气歧管12，九缸排气歧管13，十缸排气歧管14，十一缸排气歧管15，十二缸排气歧管16，七、八、九缸汇合腔17，十、十一、十二缸汇合腔18，七、八、九缸排气支管19，十、十一、十二缸排气支管20，排气支管汇合腔21，排气总管22，消声器或者催化器或者涡轮机23，排气管24。

图3是十二缸排气示意图。

图4是六缸排气示意图。

图5是排气支管汇合腔处的压力波动情况对比示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本申请提供一种多组汇合式排气歧管及发动机，以解决现有V型12缸机和直列6缸机存在的排气干扰问题。

本申请提供一种多组汇合式排气歧管，应用于V型12缸机时，包括第一排气歧管、第二排气歧管、第三排气歧管、第四排气歧管、第五排气歧管、第六排气歧管、第七排气歧管、第八排气歧管、第九排气歧管、第十排气歧管、第十一排气歧管、第十二排气歧管，第一排气歧管、第二排气歧管和第三排气歧管相交形成一、二、三缸支管，第四排气歧管、第五排气歧管和第六排气歧管相交形成四、五、六缸支管，第七排气歧管、第八排气歧管和第九排气歧管相交形成七、八、九缸支管，第十排气歧管、第十一排气歧管和第十二排气歧管相交形成十、十一、十二缸支管，一、二、三缸支管与四、五、六缸支管及七、八、九缸支管和十、十一、十二缸支管在排气总管的入口处相交，排气总管连接消声器或者催化器或者涡轮机等部件，形成3-4-1(三根排气歧管汇合到一起，四根排气支管汇合到一起，一根排气总管连接后面部件)排气管路结构，出消声器或者催化器或者涡轮机后通过排气管道联通大气环境。

应用于直列6缸机时，包括第一排气歧管、第二排气歧管、第三排气歧管、第四排气歧管、第五排气歧管、第六排气歧管，第一排气歧管、第二排气歧管和第三排气歧管相交形成一、二、三缸支管，第四排气歧管、第五排气歧管和第六排气歧管相交形成四、五、六缸支管，一、二、三缸支管与四、五、六缸支管在排气总管的入口处相交，排气总管连接消声器或者催化器或者涡轮机等部件，形成3-2-1(三根排气歧管汇合到一起，两根排气支管汇合到一起，一根排气总管连接后面部件)排气管路结构，出消声器或者催化器或者涡轮机后通过排气管道联通大气环境。

本申请实施例通过将V型12缸机分成四组，直列6缸机分成二组，使得每组三个缸不会产生排气干扰，另一方面，通过优化排气歧管长度和排气支管长度，使得每组之间合理利用排气通道，避免干扰。

以下对本申请实施例提供的多组汇合式排气歧管进行详细的介绍和说明。

如图1所示，以将V型12缸机为例，本申请实施例中所述的多组汇合式排气歧管包括：一缸排气歧管1，二缸排气歧管2，三缸排气歧管3，四缸排气歧管4，五缸排气歧管5，六缸排气歧管6，一、二、三缸汇合腔7，四、五、六缸汇合腔8，一、二、三缸排气支管9，四、五、六缸排气支管10，七缸排气歧管11，八缸排气歧管12，九缸排气歧管13，十缸排气歧管14，十一缸排气歧管15，十二缸排气歧管16，七、八、九缸汇合腔17，十、十一、十二缸汇合腔18，七、八、九缸排气支管19，十、十一、十二缸排气支管20，排气支管汇合腔21，排气总管22，消声器或者催化器或者涡轮机23，排气管24。以下分别予以介绍。

请继续参考图1，排气歧管包括：一缸排气歧管1，二缸排气歧管2，三缸排气歧管3，四缸排气歧管4，五缸排气歧管5，六缸排气歧管6，七缸排气歧管11，八缸排气歧管12，九缸排气歧管13，十缸排气歧管14，十一缸排气歧管15，十二缸排气歧管16。

排气支管包括：一、二、三缸排气支管9，四、五、六缸排气支管10，七、八、九缸排气支管19，十、十一、十二缸排气支管20。

汇合腔包括：一、二、三缸汇合腔7，四、五、六缸汇合腔8，七、八、九缸汇合腔17，十、十一、十二缸汇合腔18，排气支管汇合腔21。

排气管包括：排气总管22，消声器或者催化器或者涡轮机23，排气管24。

V型12缸机中，V型夹角为60°CA(曲轴转角)，发火顺序为：1(第1缸)-8(第8缸)-5(第5缸)-10(第10缸)-3(第3缸)-7(第7缸)-6(第6缸)-11(第11缸)-2(第2缸)-9(第9缸)-4(第4缸)-12(第12缸)，发火间隔为60°CA，如图1所示，工作时，一、二、三缸的发火间隔为240°CA，排气持续期约240°CA，一缸排气歧管1、二缸排气歧管2、三缸排气歧管3通过一、二、三缸汇合腔7进入一、二、三缸排气支管9，将一、二、三缸排气歧管汇合到一起，彼此之间不会相互干扰；一、二、三缸排气歧管长度大于2倍气缸直径，一、二、三缸排气支管长度大于3倍气缸直径，使得其他缸排气对一、二、三缸的干扰很小。

以此类推，四、五、六缸的发火间隔为240°CA，排气持续期约240°CA，四缸排气歧管4，五缸排气歧管5，六缸排气歧管6通过四、五、六缸汇合腔8进入四、五、六缸排气支管10，将四、五、六缸排气歧管汇合到一起，彼此之间不会相互干扰；四、五、六缸排气歧管长度大于2倍气缸直径，四、五、六缸排气支管长度大于3倍气缸直径，使得其他缸排气对四、五、六缸的干扰很小。

以此类推，七、八、九缸的发火间隔为240°CA，排气持续期约240°CA，七缸排气歧管11，八缸排气歧管12，九缸排气歧管13通过七、八、九缸汇合腔17进入七、八、九缸排气支管19，将七、八、九缸排气歧管汇合到一起，彼此之间不会相互干扰；七、八、九缸排气歧管长度大于2倍气缸直径，七、八、九缸排气支管长度大于3倍气缸直径，使得其他缸排气对七、八、九缸的干扰很小。

以此类推，十、十一、十二缸的发火间隔为240°CA，排气持续期约240°CA，十缸排气歧管14，十一缸排气歧管15，十二缸排气歧管16通过十、十一、十二缸汇合腔18进入十、十一、十二缸排气支管20，将十、十一、十二缸排气歧管汇合到一起，彼此之间不会相互干扰；十、十一、十二缸排气歧管长度大于2倍气缸直径，十、十一、十二缸排气支管长度大于3倍气缸直径，使得其他缸排气对七、八、九缸的干扰很小。

一、二、三缸排气支管9，四、五、六缸排气支管10，七、八、九缸排气支管19，十、十一、十二缸排气支管20排出的气体通过排气支管汇合腔21汇合到一起，通过排气总管22，消声器或者催化器或者涡轮机23，排气管24排入大气环境。

图2示出了直列6缸机的多组汇合式排气歧管结构，在此不再赘述。

通过本实施例，排气干扰大幅度降低，图5展示了排气支管汇合腔处的压力波动情况，相比一般排气管设计方案，本实施例呈现了12个波峰和12个波谷，实现了12个缸排气互不干扰。

此外，在本申请实施例中，V型夹角为其他角度的也适用，本申请实施例对此不作限定。

本申请实施例通过分组排气歧管，设定排气歧管长度和排气支管长度，避免了各缸之间的排气干扰，降低了排气背压，降低了缸内残余废气系数，降低了爆震倾向，降低了排气温度，提高了经济性、动力性和排气特性。

本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。