[实用新型]用于发动机的排气系统及用于发动机的集成排气歧管

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于发动机的排气系统、以及用于发动机的集成排气歧管。

背景技术

车辆可回收废热以转移到内燃机中的其它各种系统。

例如，US4,107,922专利描述了一种从排气歧管转移热量至排气反应器的绝缘热管。该系统包括：连接至排气歧管的蒸发区，输送工作流体的传输区，以及连接至排气反应器的冷凝区。发动机预热阶段期间，该系统将热量从排气歧管转移到排气反应器。此外，该系统可包括连接至邻近冷凝区的绝缘热管的第二热管，以平衡排气反应器的操作温度。

本实用新型的发明人已经认识到上述系统的各种问题。具体地，在整个发动机操作期间，传导热至排放控制装置增加了排放控制装置热降解的风险。例如，当进气温度超过允许的阈值时，发动机会以加浓模式(即，空气：燃料＜14.7)运行以减少使涡轮(例如，在发动机为包括压缩机和涡轮的涡轮发动机的情形下)和/或催化转换器过热的风险。在加浓模式下，燃料消耗会增加以维持发动机运行。此外，过浓的燃料会增加排放量，这会由于捕集的微粒(例如，一氧化碳)而使催化转换器过载。当氧气可用时，被捕集的微粒会燃烧以净化催化转换器；然而，如果发动机长时间在加浓模式下运行，催化转换器的基板可能会熔化。现有的解决方案包括喷水器以冷却排气歧管和/或涡轮。然而，在冷启动期间，喷水器还会吸收热量并因此延缓催化转换器起燃。由此，由于催化转换器不能有效地减少碳氢化合物，所以会增加排放。

实用新型内容

由此，解决上述问题的一个示例性方法是使用热管和合适的相变物料来从催化转换器的上游回收排气热并从排气系统转移走热量。通过这种方式，有可能从排气系统吸收热量以减少催化转换器的热降解。具体地，热管的蒸发区集成于催化转换器上游的排气歧管。在一些实施例中，集成排气歧管包括一个或多个热管，促进热量转移至远离排气系统的冷凝器区域以向大气排放热能。此外，热管的相变物料的选择要使得在实现催化转换器起燃之后来吸收热能。这种构造可在不必使用泵或其他机械部件的情况下实现热传递。此外，这种构造在不需要来自控制系统的输入的情形下能够实现对热传递程度的调节，尽管通过来自控制系统的输入对热传递程度进行调节是有利的。此外，通过利用回收的排气热，如果需要，可以为其他多种系统供热。

注意，可以使用具有相变物料的一个或多个热管。此外，该一个或多个热管可以直接或间接地连接至和/或集成于排气系统的多个区域，以使过多的热量转移离开排气系统。此外，如果需要，可以使用具有多种不同热性能的多种不同相变物料。因此，可以调整一个或多个热管以从催化转换器上游的排气系统回收热量，而不会对催化转换器的起燃产生不利的影响。

一方面，本实用新型提供一种用于发动机的排气系统，包括：催化转换器；所述催化转换器上游的排气歧管；以及与所述排气歧管和大气热接触的并且包括在催化起燃(catalytic light-off)之后被动吸收热能的相变物料的热管。

根据本实用新型管的一个实施例，所述热管热接触所述排气歧管的内部空间。

根据本实用新型管的一个实施例，所述热管穿过所述排气歧管的内表面插入。

根据本实用新型管的一个实施例热管的蒸发区安置在所述排气歧管的排气口内，并且其中所述热管的纵轴正交于废气流。

根据本实用新型管的一个实施例，蒸发区热接触所述排气歧管的外表面。

根据本实用新型管的一个实施例，热管包括热接触所述排气歧管的外表面的热板。

根据本实用新型管的一个实施例，热板比所述热管的其他部分具有更大的表面积。

根据本实用新型管的一个实施例，热管包括弯曲部，所述热管包括热接触大气的冷凝器区域，所述冷凝器区域不连接至任何车辆部件。

另一方面，本实用新型还提供一种用于发动机的集成排气歧管，包括：排气歧管；多个热管，每个热管包括热接触所述排气歧管的蒸发区和与大气接触的冷凝器区域；以及多个冷凝器翅片，连接至每个热管的所述冷凝器区域。

根据本实用新型管的一个实施例，每个热管的所述蒸发区热接触一个或多个蒸发翅片。

根据本实用新型管的一个实施例，蒸发区在所述排气歧管的内部并安置在排气口内部。

根据本实用新型管的一个实施例，热管的纵轴正交于穿过所述排气口的废气流方向。

根据本实用新型管的一个实施例，热管包括外壳、工作流体层、灯芯层(wicking layer)和蒸汽空间。

根据本实用新型管的一个实施例，集成排气歧管还包括邻近所述多个冷凝器翅片安置的冷却风扇。