專利名稱：用于發(fā)動機的排氣歧管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動機，具體地，涉及用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣歧管。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃發(fā)動機的鑄造排氣歧管在接近其構(gòu)造材料的運行極限的溫度(大約1000° C)的極端環(huán)境中運行。這種材料包括奧氏體和鐵素體鑄鐵以及奧氏體和鐵素體鑄造不銹鋼。在發(fā)動機的使用壽命中，排氣歧管將變熱和冷卻數(shù)百次，引起該部件變形。在熱階段，排氣歧管可以在長度上膨脹3_。然而，當其冷卻下來時排氣歧管收縮，以至于在多個熱循環(huán)之后比它的原始長度縮短3mm。如圖11中所示，已知提供一種具有單法蘭712以將歧管711連接至發(fā)動機(未示出)的汽缸蓋(未示出)的排氣歧管711。然而，使用這種單法蘭712傾向于在熱循環(huán)過程中增加內(nèi)應力，這是因為單法蘭712阻礙歧管711自由膨脹，并且，隨著歧管冷卻，這種變形會引起過大的內(nèi)應力并最終引起歧管破裂從而導致廢氣泄漏。因此，歧管711很容易如圖11中由箭頭“C”所指示的一樣破裂。為了降低這種破裂的風險，如圖12A中所示，還已知提供一種使用分隔法蘭812以將排氣歧管811連接至發(fā)動機(未示出)的汽缸蓋(未示出)的排氣歧管811。然而，如圖12B中所示，當排氣歧管811受熱并隨后冷卻時，由于塑性變形該排氣歧管易于彎曲。這會引起歧管811破裂，或引起歧管彎曲并脫離汽缸蓋。這種脫離會引起接合處泄漏，或引起將排氣歧管811固定到汽缸蓋上的一些緊固件折斷從而導致進一步泄漏。本發(fā)明的目的在于提供一種改進的排氣歧管，該排氣歧管克服或最小化與上文提及的現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的應力和變形。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于發(fā)動機的排氣歧管，該排氣歧管包含定義至少兩個廢氣傳輸管和共用排氣出口的鑄造體，每個廢氣傳輸管都具有用于將使用的排氣歧管固定在發(fā)動機上的分別的法蘭，其中將實質(zhì)上剛性的隔片插入相鄰的法蘭之間以便當排氣歧管冷卻時與相鄰的法蘭產(chǎn)生干涉配合?？梢詫⒚總€隔片控制在相鄰的法蘭之間的位置上。每個法蘭都可以具有用于將連接物密封至發(fā)動機的配合面，并且每個配合面都具有在其中所形成的凹槽部分，隔片安裝在該凹槽中以便固定隔片?？梢詫㈤g隙定義在相鄰的法蘭之間，并且每個隔片都可以被控制，以便投入在相鄰的法蘭之間定義的間隙。每個法蘭都具有用于將連接物密封至發(fā)動機的配合面，在每個配合面與發(fā)動機之間插入墊圈，并且每個隔片都連接至墊圈以便固定隔片。排氣歧管的相鄰的法蘭共享至少一個共用緊固工具，并且每個實質(zhì)上剛性的隔片都是環(huán)形隔片，分別的共用緊固工具穿過該環(huán)形隔片以將排氣歧管固定在發(fā)動機上。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種具有汽缸蓋的內(nèi)燃發(fā)動機，其中根據(jù)所述本發(fā)明所述的第一方面構(gòu)造的排氣歧管密封地固定到汽缸蓋以將廢氣從發(fā)動機傳遞至排氣系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種具有根據(jù)本發(fā)明所述的第二方面構(gòu)造的內(nèi)燃發(fā)動機的機動車輛，其中該機動車輛具有連接至排氣歧管上的出口以將廢氣從發(fā)動機運送至空氣的排氣系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種制造用于發(fā)動機的排氣歧管的方法，其中該方法包含鑄造定義至少兩個廢氣傳輸管和共用排氣出口的歧管體、允許歧管體冷卻至環(huán)境溫度、形成相鄰的廢氣傳輸管之間的預定尺寸的間隔、制成預定尺寸的多個實質(zhì)上剛性的隔片以與間隔適配、以及將分別的實質(zhì)上剛性的隔片安裝在每個間隔中以便當排氣歧管冷卻時在實質(zhì)上剛性的隔片與法蘭之間產(chǎn)生干涉配合。每個廢氣傳輸管都具有用于將排氣歧管固定在發(fā)動機上的分別的法蘭，并且每個間隔都在相鄰的廢氣傳輸管的每個獨立法蘭中部分地形成。獨立法蘭可以在鑄造工藝的部分中形成。可選地，可以通過鑄造一個作為歧管體的一部分的單法蘭并且在單法蘭的相鄰的廢氣傳輸管之間加工出間隙以形成獨立法蘭。


現(xiàn)在，本發(fā)明將通過與附圖有關(guān)的實例來說明，其中圖1是具有根據(jù)本發(fā)明的各方面的發(fā)動機和排氣歧管的機動車輛的示意圖；圖2A是圖1中示意性地表示的排氣歧管的主視圖，其示出了處于熱狀態(tài)中的排氣歧管；圖2B是圖1中示意性地表示的排氣歧管的主視圖，其示出了處于冷卻狀態(tài)中的排
氣歧管；圖3A是根據(jù)本發(fā)明的第一方面的排氣歧管的第一實施例的主視圖，其示出了處于熱狀態(tài)中的歧管；圖3B是安裝隔片之前處于預裝配狀態(tài)中的排氣歧管的圖3A上的箭頭“U”方向的視圖；圖3C是圖3A上的箭頭“R”方向的視圖，其示出了墊圈；圖4A是根據(jù)本發(fā)明的第一方面的排氣歧管的第二實施例的示意圖；圖4B是圖4A上的箭頭“X”方向的放大視圖，其示出了一半實質(zhì)上圓柱形的凹槽或間隔；圖4C是經(jīng)過圖4A中所示的排氣歧管的兩個舌狀構(gòu)成部分的片段截面，其示出了排氣歧管處于冷卻狀態(tài)下的在正常位置的頂帽隔片；圖5A是根據(jù)本發(fā)明的第一方面的排氣歧管的第三實施例的主視圖，其示出了處于熱狀態(tài)下的歧管；圖5B是具有裝配之前安裝的隔片的墊圈的圖5A上的箭頭“Q”方向的視圖；圖5C是插入圖5B中所示的隔片之前的排氣歧管的四個法蘭的圖5A上的箭頭“P”方向的視圖；圖6是與圖4B相似的視圖，但其示出了凹槽和插入凹槽之前的平盤隔片的可選的形式；圖7是與圖4B相似的視圖，但其示出了如圖4C中所示的凹槽和插入凹槽之前的頂帽盤隔片的可選的形式；圖8A是與圖3B相似的視圖，但其是在圖3A上的箭頭“R”方向的視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的排氣歧管的第四實施例；圖SB是隔片在放大比例上的示意分解圖，其示出了該隔片壓配入圖8A所示的排氣歧管的相鄰的法蘭構(gòu)成部分之間的間隔中的方向；圖SC是圖SB所示區(qū)域的橫截面，其示出了安裝進間隔中的隔片，并且用于將排氣歧管固定在發(fā)動機上的螺栓穿過該隔片；圖9是與圖8A相似的視圖，但其示出了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的排氣歧管的第五實施例；圖10是與圖8A相似的視圖，但其示出了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的排氣歧管的第六實施例；圖11是具有整體法蘭的現(xiàn)有技術(shù)排氣歧管的主視圖；圖12A是具有獨立法蘭的現(xiàn)有技術(shù)排氣歧管的主視圖，其示出了處于非變形狀態(tài)中的排氣歧管；并且圖12B是圖12A中所示的排氣歧管的視圖，但其示出了處于變形狀態(tài)中的排氣歧管。
具體實施例方式特別參考圖1，其示出了具有發(fā)動機10的機動車輛5。發(fā)動機10具有在其上固定的排氣歧管11，以將廢氣從發(fā)動機10傳遞至排氣系統(tǒng)20。排氣系統(tǒng)20包含一端連接至排氣歧管11上的共用排氣出口 16的排氣管17、一個或多個噪聲和/或排放控制裝置18 (未詳細示出)以及廢氣通過其流入空氣的尾管19。排氣歧管11包含定義四支廢氣傳輸管13a、13b、13c和13d、共用排氣出口 16以及收集工具如腔室14的鑄造體，其中腔室將來自所有廢氣傳輸管13a、13b、13c和13d的廢氣結(jié)合或融合，以便使廢氣經(jīng)過共用排氣出口 16流出。在所示實例中所有來自發(fā)動機10的廢氣都經(jīng)過單個排氣歧管11流出，但是應當理解，可以在同一發(fā)動機上使用多支排氣歧管。還應當理解，排氣歧管11可以用于給渦輪增壓器提供廢氣。每支廢氣傳輸管13a、13b、13c和13d都具有用于通過螺紋緊固件(未不出)將使用的排氣歧管11固定在發(fā)動機10上的分別的法蘭12a、12b、12c和12d。將實質(zhì)上剛性的隔片15a、15b和15c安裝在相鄰的法蘭12a、12b、12c和12d之間，以便當排氣歧管11冷卻時與12a、12b、12c和12d產(chǎn)生干涉配合。也就是說，隔片15a安裝在法蘭12a與12b之間；隔片15b安裝在法蘭12b與12c之間；并且隔片15c安裝在法蘭12c與12d之間。這里所指的術(shù)語“實質(zhì)上剛性的隔片”是實質(zhì)上剛性的隔片以對抗歧管冷卻時產(chǎn)生的力，從而減少或消除歧管的變形。本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，根據(jù)耦接部分的公差帶的交互位置，可以區(qū)分三類配合A.間隙配合該配合是通常在母配件(孔或凹槽)與公配件之間存在間隙的配合?？椎南孪蕹叽绱笥诨蛑辽俚扔诠浼纳舷蕹叽纭.過渡配合該配合是根據(jù)母配件和公配件的實際尺寸的配合，間隙和干涉都會出現(xiàn)。母配件和公配件的公差帶部分或完全重疊。C.干涉配合該配合是始終確保在母配件與公配件之間存在一些干涉的配合。母配件的上限尺寸小于或至少等于公配件的下限尺寸。因此這里所指的術(shù)語“干涉配合”表示分別的隔片15a、15b和15c的寬度或直徑大于法蘭12a、12b ;12b、12c ;12c、12d之間的間隔或間隙(隔片安裝于此)的配合。在非限制性的實例中，使用了 0. 028mm的干涉，但是應當理解，也可以使用其他的干涉配合并且干涉配合可以要求使用按壓以將隔片推入位置中(壓入配合)或者僅僅應用人工力量(推入配合)。當排氣歧管11處于例如20° C的環(huán)境溫度時為“冷卻”，而當由來自發(fā)動機10的廢氣流將其加熱至正常運行溫度例如(但不限于此)400至1000° C時排氣歧管為“熱態(tài)”?，F(xiàn)在參考圖2A和2B，其分別顯示了圖1中示意性地表示的排氣歧管11處于熱和冷卻狀態(tài)下的情況。在圖2A中所示的熱狀態(tài)中，排氣歧管11如箭頭“ex”所指示地膨脹，并且此膨脹不受隔片15a、15b和15c的阻礙。排氣歧管11的膨脹引起隔片15a、15b和15c與相鄰的法蘭12a、12b ; 12b、12c和12c、12d之間的間隙“g”張開。當排氣歧管11冷卻時其如圖2B上的箭頭“ct”所指示地收縮，但是由于存在隔片15a、15b和15c，因此減小或消除了排氣歧管11的變形。也就是說，如果冷卻時法蘭12a、12b、12c和12d與緊配合隔片15a、15b和15c連接，則可以消除與上文所指的現(xiàn)有技術(shù)的排氣歧管有關(guān)的應力和變形。這是因為在熱循環(huán)過程中隔片15a、15b和15c允許法蘭12a、12b ; 12b、12c和12c、12d遠離彼此膨脹。然而，在冷卻循環(huán)過程中當排氣歧管11收縮時，隔片15a、15b和15c阻礙法蘭12a、12b、12c和12d進一步移動遠離它們的初始位置。現(xiàn)在參考圖3A至3C，其示出了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的排氣歧管111的第一示例性實施例。排氣歧管111包含定義四支廢氣傳輸管113a、113b、113c和113d以及共用排氣出口 116以及以腔室114的形式存在的收集工具的鑄造體，在該腔室中將來自所有廢氣傳輸管113a、113b、113c和113d的廢氣結(jié)合或融合以便經(jīng)過共用排氣出口 116流出。每支廢氣傳輸管113a、113b、113c和113d都具有用于將使用的排氣歧管111固定在發(fā)動機(如圖1中所示的發(fā)動機10)的氣缸蓋IlOB上的分別的法蘭112a，112b，112c和112d，該固定通過穿過在法蘭112a，112b，112c和112d中所形成的孔121的螺紋緊固件(未示出)實現(xiàn)。在排氣汽缸蓋IlOB與法蘭112a，112b，112c和112d之間插入墊圈119以提供氣密密封。每個法蘭112a，112b，112c和112d都具有用于與墊圈119協(xié)作的加工配合面136。實質(zhì)上剛性的圓盤隔片115a、115b和115c安裝在相鄰的法蘭112a，112b，112c和112d之間，以便當排氣歧管111冷卻時與相鄰的法蘭112a，112b，112c和112d產(chǎn)生干涉配
口 O隔片115a安裝在法蘭112a與112b之間所形成的實質(zhì)上圓柱形的間隔或凹槽125中；隔片115b安裝在法蘭112b與112c之間所形成的實質(zhì)上圓柱形的凹槽125中；并且隔片115c安裝在法蘭112c與112d之間所形成的實質(zhì)上圓柱形的凹槽125中。每個實質(zhì)上圓柱形的凹槽125都被加工在法蘭112a，112b，112c和112d的配合面中，并且如果沒有在相鄰的法蘭112a、112b ;112b、112c和112c、112d之間存在的間隙126，那么其將是完全圓柱形的。將實質(zhì)上圓柱形的凹槽125加工成預定的孔徑和深度，并且將隔片115a、115b和115c制成小于圓柱形凹槽125的深度的預定的厚度以及大于分別的部分圓柱形凹槽125 (隔片安裝于此)的孔徑的直徑，以便當將隔片115a、115b和115c壓入位置時產(chǎn)生所需的干涉配
八
口 o一種制造排氣歧管111的方法包含鑄造定義與分別的法蘭112a、112b、112c和112d在一起的廢氣傳輸管113a、113b、113c和113d以及共用排氣出口 116的歧管體。接著在通過加工成預定尺寸以形成相鄰的法蘭112a、112b ;112b、112c ;和112c、112d之間的凹槽125之前允許鑄造排氣歧管111冷卻至環(huán)境溫度，凹槽在這種情況下為實質(zhì)上的圓柱形但也可以為其他形狀。該方法還包含通過加工成預定尺寸的大小而制造多個隔片115a、115b和115c以與凹槽125適配并通過按壓或推按動作來將分別的隔片115a、115b、115c安裝在每個凹槽125 中。該方法還包含加工每個法蘭112a、112b、112c和112d上的與墊圈119 一起協(xié)作使用的配合面?？蛇x地，可以在將隔片115a、115b和115c適配至實質(zhì)上圓柱形的凹槽125中之前加工配合面136。法蘭112a、112b、112c、112d之間的間隙126可以在鑄造工藝的部分中制造，或者可以通過鑄造之后的加工來制造。也就是說，每個廢氣傳輸管113a、113b、113c和113d都具有分別的法蘭112a、112b、112c、112d以將排氣歧管111固定至發(fā)動機10，并且每個間隔或凹槽125都在每個相鄰的廢氣傳輸管113a、113b、113c和113d的獨立法蘭112a、112b、112c、112d中部分地形成。獨立法蘭112a、112b、112c、112d可以在鑄造工藝的部分中制造，也就是說，間隙126是在工藝的部分中制造的，或獨立法蘭112a、112b、112c、112d是通過鑄造一個作為歧管體的一部分的單法蘭并且在單法蘭的相鄰的廢氣傳輸管113a、113b、113c和113d之間加工出間隙126形成?，F(xiàn)在參考圖4A至4C，其示出了與前文所述的關(guān)于圖3A至3C的大多數(shù)方面相同的排氣歧管211的第二實施例，并且其可以使用相同的方法來制造。主要區(qū)別在于第二實施例的情況中沒有獨立的腔室來收集廢氣，收集工具214由與兩個內(nèi)廢氣傳輸管213b和213c融合的兩個外廢氣傳輸管213a和213d構(gòu)成。因此，排氣歧管211，如前文所述，包含定義四個廢氣傳輸管213a、213b、213c和213d以及共用排氣出口 216以及將來自所有廢氣傳輸管213a、213b、213c和213d的廢氣結(jié)合或融合以使其經(jīng)過共用排氣出口 216流出的收集工具的鑄造體。
每個廢氣傳輸管213a、213b、213c和213d都具有分別的法蘭212a、212b、212c和212d以將使用的排氣歧管211固定在發(fā)動機(如圖1中所示的發(fā)動機10)的汽缸蓋(未示出)上，該固定是通過螺紋緊固件(未示出)穿過在法蘭212a、212b、212c、212d中所形成的孔221實現(xiàn)的。將墊圈(未示出)插入汽缸蓋與法蘭212a、212b、212c和212d之間以提供氣密密封。每個法蘭212a、212b、212c和212d都具有用于與墊圈協(xié)作的加工出的配合面236。每個法蘭212a、212b、212c 和 212d 都具有舌狀部分 212ab、212ba、212bb、212ca、212cb、212da，其由此向相鄰的法蘭 212a、212b、212c 和 212d 上的 212ab、212ba、212bb、212ca、212cb、212da 延伸。間隙226 存在于每對相鄰的舌狀物 212ab、212ba ;212bb、212ca ;和 212cb、212da之間。實質(zhì)上圓柱形的凹槽225形成在每對相鄰的舌狀物212ab、212ba ;212bb、212ca ;和212cb、212da之間以形成用于容納實質(zhì)上剛性的圓盤隔片(圖4A或圖4B中未示出)的間隔。其中一個凹槽225的一半的形狀和構(gòu)造詳細顯示在圖4B中，由該圖可見每個凹槽225都包含小直徑孔230和精確大小的大直徑孔231，該凹槽的一半通過加工工藝在每個相鄰的舌狀物212ca和212bb中形成。另一半實質(zhì)上圓柱形的凹槽225是相同的形狀和構(gòu)造并且以同樣的方式形成。圖4B還顯示了舌狀物212ca的端面227，使用的端面定義了舌狀物212ca與舌狀物212bb之間的間隙226的一側(cè)。應當理解，舌狀物212bb具有與所有其他的舌狀物212da、212cb、212ba和212ab類似的端面。在使用中，實質(zhì)上剛性的圓盤隔片安裝在每個間隔225中以便當排氣歧管221冷卻時在精確形成的大直徑孔231中產(chǎn)生干涉配合。需要注意，大直徑孔231加工至每個法蘭212a、212b、212c和212d的配合面236中，以便當法蘭212a、212b、212c和212d固定在汽缸蓋上時隔片215a、215b和215c將被控制在法蘭212a、212b、212c和212d與墊圈之間。在這種情況中，將隔片的直徑加工成預定直徑，該預定直徑超出大直徑孔231的預定直徑，當隔片處于適當位置并且排氣歧管冷卻時，其超出的量足夠產(chǎn)生所需程度的干涉配合。小直徑孔230僅僅作為導向孔在加工大直徑孔231中使用。在圖6中顯示了可選的布置，其中使用簡單的鉆孔工藝而不是使用圖4A和4B中所示的制造大直徑孔231所使用的锪孔工藝來制造大直徑孔231。這種情況中不使用導向孔，因此不存在小直徑孔。圖6中使用了與圖4A和4B中所使用的具有相同含義的相同的附圖標記。圖4C顯示了可選的實質(zhì)上剛性的隔片250，其為具有小直徑桿251和大直徑端法蘭252的頂帽形狀。在這種情況中，由于端法蘭252僅僅用于控制隔片250，所以小直徑桿251是臨界尺寸。因此在這種情況中將桿251加工成預定直徑，該預定直徑超出小直徑孔230的預定直徑，當隔片250處于適當位置并且排氣歧管211冷卻時，該超出的量足夠產(chǎn)生所需程度的干涉配合。使用這種布局時只有小直徑孔230需要精確地加工，大直徑孔231可以在“鑄造(as cast) ”條件中形成并且大于端法蘭252的直徑，因為端法蘭只用于控制隔片250。應當理解，如果使用頂帽形隔片250，則如圖7中所示，大直徑孔可以由在每對舌狀物212ab、212ba ;212bb、212ca ;和212cb、212da之間延伸的線性凹槽270取代，其中的舌狀物212ca和212bb在圖7中顯示。線性凹槽270定義在分別形成于舌狀物212ca和212bb上的兩個端面270ca與270bb之間。如前文所述，間隙226存在于一對舌狀物212ca與212bb之間并且精確形成的圓柱形孔230用于與頂帽隔片250的小直徑桿251協(xié)作。如前文所述，在使用過程中由于端法蘭252不能穿過圓柱形孔230，因此大直徑端法蘭252將頂帽隔片250控制在適當?shù)奈恢谩斃斫?，大直徑端法蘭不需要是圓柱形的，其可以是例如正方形或長方形的形狀?，F(xiàn)在參考圖5A至5C，其示出了根據(jù)本發(fā)明的排氣歧管311的第三實施例。排氣歧管311包含定義四支廢氣傳輸管313a、313b、313c和313d以及共用排氣出口 316以及以腔室314的形式存在的收集工具的鑄造體，在該收集工具中將來自所有廢氣傳輸管313a、313b、313c和313d的廢氣結(jié)合或融合以便經(jīng)過共用排氣出口 316流出。每個廢氣傳輸管313a、313b、313c和313d都具有分別的法蘭312a、312b、312c和312d以將使用的排氣歧管311固定在發(fā)動機(如圖1中所示的發(fā)動機10)的汽缸蓋310B上，該固定是通過螺紋緊固件(未示出)穿過在法蘭312a、312b、312c、312d中所形成的孔321實現(xiàn)的。將墊圈319插入排放汽缸蓋310B與法蘭312a、312b、312c和312d之間以提供氣密密封。每個法蘭312a、312b、312c和312d都具有用于與墊圈319協(xié)作的加工出的配合面 336。將長方形的實質(zhì)上剛性的隔片315a、315b和315c安裝在相鄰的法蘭312a、312b、312c和312d之間以便當排氣歧管311冷卻時與相鄰的法蘭312a、312b、312c和312d產(chǎn)生
干涉配合。隔片315a安裝在形成于法蘭312a和312b的相對面“F”之間的間隔或間隙326a中；隔片315b安裝在形成于法蘭312b和312c的相對面“F”之間的間隔或間隙326b中；并且隔片315c安裝在形成于法蘭312c和312d的相對面“F”之間的間隔或間隙326c中。加工每個面“F”以產(chǎn)生兩個相對面“F”之間的預定距離，并且隔片315a、315b和315c加工成大于使用的兩個相對面“F”之間(隔片安裝于此)距離的預定的寬度以便當隔片315a、315b和315c被壓入位置時產(chǎn)生所需的干涉配合。在此實施例中，隔片315a、315b和315c由墊圈319控制，它們通過焊接固定在墊圈上并且由適當?shù)慕饘俨牧现瞥?。一種制造排氣歧管311的方法包含鑄造定義與分別的法蘭312a、312b、312c和312d在一起的廢氣傳輸管313a、313b、313c和313d以及共用排氣出口 316的歧管體。接著在通過加工成預定尺寸形成相鄰的法蘭312a、312b ;312b、312c ;和312c、312d之間的間隔或間隙326a、326b和326c之前允許鑄造排氣歧管311冷卻至環(huán)境溫度。該方法還包含通過加工成預定尺寸的大小而制造多個隔片315a、315b和315c以與間隙或間隔326a、326b和326c適配。隔片315a、315b和315c可以在加工之前焊接至墊圈319或者可以在它們已經(jīng)焊接至墊圈319之后加工。該方法還包含將隔片315a、315b和315c壓入它們分別的間隙326a、326b和326c中，以便產(chǎn)生墊圈和排氣歧管總成。應當理解，在這種情況中，在將隔片315a、315b和315c適配到間隙326a、326b和326c中之前加工法蘭312a、312b、312c和312d的配合面面336?，F(xiàn)在參考圖8A至SC，其示出了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的排氣歧管411的第四示例性實施例，該實施例在許多方面與圖3A和3B中所示的實施例相似。此實施例與之前的實施例之間的主要區(qū)別在于相鄰的法蘭各自共享螺紋螺柱450形式的共用緊固件，但是在之前的實施例中每個法蘭使用的是對其來說是獨有的緊固件來將其固定。排氣歧管411包含定義四支廢氣傳輸管413a、413b、413c和413d(圖8A中只有其上的孔可見)以及共用排氣出口以及以腔室的形式存在的收集工具的鑄造體，在該收集工具中將來自所有廢氣傳輸管413a、413b、413c和413d的廢氣結(jié)合或融合以便經(jīng)過共用排氣出口流出。然而應當理解，取代有獨立的腔室以收集廢氣的是，收集工具可以由與兩個內(nèi)廢氣傳輸管以圖4A中所示的相似方式融合的兩個外廢氣傳輸管形成。每個廢氣傳輸管413a、413b、413c和413d都具有分別的法蘭412a、412b、412c和412d以將使用的排氣歧管411固定在發(fā)動機(如圖1中所示的發(fā)動機10)的汽缸蓋上，該固定是通過螺紋緊固件450 (圖8C)穿過在法蘭412a、412b、412c、412d中所形成的孔421a和421b實現(xiàn)的。將墊圈(未示出)插入汽缸蓋與法蘭412a、412b、412c和412d之間以提供氣密密封。每個法蘭412a、412b、412c和412d都具有用于與墊圈協(xié)作的加工出的配合面436。實質(zhì)上剛性的環(huán)形隔片415安裝在相鄰的法蘭412a、412b、412c和412d之間的間隙426中，以便當排氣歧管411冷卻時與相鄰的法蘭412a和412b ；412b和412c ；412c和412d產(chǎn)生干涉配合。使用環(huán)形隔片415允許共享的緊固螺柱450如圖SC中所示穿過環(huán)形隔片415。應當理解，每個環(huán)形隔片415的尺寸都足夠使其抵抗由歧管411的收縮而產(chǎn)生的力，其足夠防止或?qū)嵸|(zhì)上消除歧管411的變形。每個環(huán)形隔片415都安裝在相鄰的法蘭412a和412b ；412b和412c ；412c和412d之間形成的實質(zhì)上圓柱形的間隔或凹槽431中。每個實質(zhì)上圓柱形的凹槽431都加工在法蘭412a、412b、412c和412d的配合面中，并且如果相鄰的法蘭412a和412b ;412b和412c ;412c和412d之間不存在間隙426，則其將是圓柱形的。實質(zhì)上圓柱形的凹槽431加工成預定的孔徑和深度，并且環(huán)形隔片415制成小于圓柱形的凹槽431的深度的預定的厚度以及大于分別的凹槽431 (隔片安裝于此)的孔徑的直徑，以便在歧管處于冷卻狀態(tài)下環(huán)形隔片415壓入凹槽431中時產(chǎn)生所需的干涉配合?？?21b與凹槽431同軸地對準并且提供將環(huán)形隔片415控制在其位置上的方法?？?21b的直徑小于環(huán)形隔片415的外徑，以至于一旦歧管411被固定在發(fā)動機10上的合適的位置上，環(huán)形隔片415便不能脫離凹槽431。由于環(huán)形隔片415的厚度小于凹槽431的深度，所以來自螺母451的夾緊負載(通過螺母451，該螺母與用于將歧管411固定在發(fā)動機的汽缸蓋上的固定螺柱450螺紋地接合)不會通過環(huán)形隔片415轉(zhuǎn)移至汽缸蓋。也就是說，當螺母451旋緊時環(huán)形隔片415不會夾緊至發(fā)動機10的汽缸蓋。一種制造排氣歧管411的方法包含鑄造定義與分別的法蘭112a至d在一起的廢氣傳輸管413a至d以及共用排氣出口的歧管體。因此間隙426在鑄造工藝的部分中被制造。接著在將孔421a、421b鉆成用于螺柱的預定的間隙直徑以及通過將相鄰的法蘭412a至d之間的凹槽431加工成預定的直徑和預定的深度來成型之前允許鑄造排氣歧管411冷卻至環(huán)境溫度。應當理解，所有的孔421a、421b都具有穿過其以將法蘭412a至412d固定在協(xié)作汽缸蓋上的螺紋緊固件，例如螺柱450。該方法還包含通過加工成預定尺寸的大小而制造多個環(huán)形隔片415以與凹槽431適配，并且通過按壓或推按動作來將分別的隔片415安裝至凹槽431中。該方法還包含加工，每個法蘭412a至412d上的與汽缸蓋墊圈一起協(xié)作使用的配合面。可選地，可以在將環(huán)形隔片415適配至實質(zhì)上圓柱形的凹槽431中之前加工配合面436。如前文所提到的法蘭412a至412d之間的間隙426可以在鑄造工藝的部分中被制造，或者可以在鑄造之后通過加工制造?，F(xiàn)在參考圖9，其示出了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的排氣歧管511的第五實施例，該實施例在許多方面與圖8A至8C中所示的實施例相似。此實施例與之前的實施例之間的主要區(qū)別在于相鄰的法蘭各自共享兩個共用緊固件，而在圖8A至SC中所示的實施例中每個法蘭只共享一個緊固件。與圖SB和SC中所示的隔片415相同的實質(zhì)上剛性的環(huán)形隔片(未示出)如前文所述準確地用于橋接間隙526。排氣歧管511包含定義四支廢氣傳輸管513a至513d (圖9中只有其上的孔可見)以及共用排氣出口以及以腔室(未示出)的形式存在的收集工具的鑄造體，在該收集工具中將來自所有廢氣傳輸管513a至513d的廢氣結(jié)合或融合以便經(jīng)過共用排氣出口流出。每個廢氣傳輸管513a、513b、513c和513d都具有分別的法蘭512a至512d以將使用的排氣歧管511固定在發(fā)動機(如圖1中所示的發(fā)動機10)的汽缸蓋上，該固定是通過螺紋緊固件(未示出)穿過在法蘭512a至512d中所形成的孔521a和521b實現(xiàn)的。將墊圈(未示出)插入汽缸蓋與法蘭512a至312d之間以提供氣密密封。每個法蘭512a至312d都具有用于與墊圈協(xié)作的加工的配合面(背對觀察者因此在圖9上不可見)。如前文關(guān)于圖8A至SC所述，實質(zhì)上剛性的環(huán)形隔片安裝在相鄰的法蘭512a/512b ；512b/512c ；512c/512d之間，以便當排氣歧管511冷卻時與相鄰的法蘭512a/512b ；512b/512c ;512c/512d產(chǎn)生干涉配合。使用環(huán)形隔片允許共享緊固螺柱穿過環(huán)形隔片(如圖8C中所示)。如前文所述，每個環(huán)形隔片都安裝在相鄰的法蘭512a和512b ;512b和512c ；512c和512d之間的實質(zhì)上圓柱形的間隔或凹槽中，并且每個實質(zhì)上圓柱形的凹槽都加工在法蘭512a至512d的配合面中，并且如果相鄰的法蘭512a和512b ；512b和512c ；512c和512d之間不存在間隙526，則其將是完全圓柱形的。將實質(zhì)上圓柱形的凹槽加工成預定的孔徑和深度，并且將環(huán)形隔片制成小于圓柱形凹槽的深度的預定的厚度以及大于分別的凹槽(隔片安裝于此)的孔徑的直徑，以便在歧管處于冷卻狀態(tài)下環(huán)形隔片被壓入凹槽中時產(chǎn)生所需的干涉配合?？?21b與凹槽同軸地對準并且提供將環(huán)形隔片控制在其位置上的方法?？?21b(用于緊固螺柱或螺栓的間隙孔)的直徑小于環(huán)形隔片的外徑，以至于一旦歧管511被固定在發(fā)動機10上的合適的位置上，環(huán)形隔片便不能脫離凹槽。由于環(huán)形隔片的厚度小于凹槽的深度，所以用于將歧管511固定在發(fā)動機的汽缸蓋上的夾緊負載不會通過環(huán)形隔片轉(zhuǎn)移至汽缸蓋。也就是說，當歧管511固定在汽缸蓋上時環(huán)形隔片不會夾緊至發(fā)動機的汽缸蓋。所有的孔521a、521b都具有穿過其將法蘭512a至512d固定在協(xié)作汽缸蓋上的螺紋緊固件，例如螺柱450?？梢允褂糜糜谥圃炱绻?11的類似的方法來制造歧管511，因此將不再重復詳細說明。該方法的主要特征是制造法蘭512a至512d之間的精確加工的凹槽、制造預定的尺寸的多個環(huán)形隔片以適配至精確加工的凹槽以便當每個環(huán)形隔片通過壓入分別的凹槽中來安裝時產(chǎn)生干涉配合、以及將環(huán)形隔片壓入凹槽中?，F(xiàn)在參考圖10，其示出了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的排氣歧管611的第六實施例，該實施例在許多方面與圖8A至8C中所示的實施例相似。此實施例與圖8A至8C中所示的實施例之間的主要區(qū)別在于此實施例中相鄰的法蘭各自共享兩個共用緊固件，而在圖8A至SC中所示的實施例中每個法蘭只共享一個緊固件；兩個端法蘭只具有一個獨有的緊固件，而在圖8A至SC中外法蘭都使用兩個獨有的緊固件；并且在此實施例中兩個內(nèi)法蘭只具有共享緊固件，而在圖8A至SC中所示的實施例中所有的法蘭都具有至少一個獨有的緊固件。完全如前文所述地使用與圖8B和8C中所示的隔片415相同的實質(zhì)上剛性的環(huán)形隔片(未示出)，以便橋接間隙626。排氣歧管611包含定義四支廢氣傳輸管613a至613d (圖9中只有其上的孔可見)以及共用排氣出口以及以腔室(未示出)的形式存在的收集工具的鑄造體，在該收集工具中將來自所有廢氣傳輸管613a至613d的廢氣結(jié)合或融合以便經(jīng)過共用排氣出口流出。每個廢氣傳輸管613a、613b、613c和613d都具有分別的法蘭612a至612d以將使用的排氣歧管611固定在發(fā)動機(如圖1中所示的發(fā)動機10)的汽缸蓋上，該固定是通過螺紋緊固件(未示出)穿過在法蘭612a至612d中所形成的孔621a和621b實現(xiàn)的。將墊圈(未示出)插入汽缸蓋與法蘭612a至612d之間以提供氣密密封。每個法蘭612a至612d都具有用于與墊圈協(xié)作的加工的配合面(背對觀察者因此在圖9上不可見)。如前文關(guān)于圖8A至8C所述，環(huán)形隔片安裝在相鄰的法蘭612a/612b ；612b/612c ；612c/612d之間，以便當排氣歧管611冷卻時與相鄰的法蘭612a/612b ；612b/612c ；612c/612d產(chǎn)生干涉配合。使用環(huán)形隔片允許共享緊固螺柱穿過環(huán)形隔片(如圖SC中所示)。如前文所述，每個環(huán)形隔片都安裝在相鄰的法蘭612a和612b ;612b和612c ；612c和612d之間的實質(zhì)上圓柱形的間隔或凹槽中，并且每個實質(zhì)上圓柱形的凹槽都加工在法蘭612a至612d的配合面中，并且如果相鄰的法蘭612a和612b ；612b和612c ；612c和612d之間不存在間隙626，則其將是完全圓柱形的。將實質(zhì)上圓柱形的凹槽加工成預定的孔徑和深度，并且將環(huán)形隔片制成小于圓柱形凹槽的深度的預定的厚度以及大于分別的凹槽(隔片安裝于此)的孔徑的直徑，以便在歧管處于冷卻狀態(tài)下當環(huán)形隔片被壓入凹槽中時產(chǎn)生所需的干涉配合?？?21b與凹槽同軸地對準并且提供將環(huán)形隔片控制在其位置上的方法?？?21b的直徑小于環(huán)形隔片的外徑，以至于一旦歧管611被固定在發(fā)動機上的合適的位置上，環(huán)形隔片便不能脫離凹槽。因為環(huán)形隔片的厚度小于凹槽的深度，所以用于將歧管611固定在發(fā)動機的汽缸蓋上的夾緊負載不會通過環(huán)形隔片轉(zhuǎn)移至汽缸蓋。也就是說，當歧管611固定在汽缸蓋上時環(huán)形隔片不會夾緊至發(fā)動機的汽缸蓋。
所有的孔徑621a、621b都穿過其以將法蘭612a至612d固定在協(xié)作汽缸蓋上的螺紋緊固件，例如螺柱450?？梢允褂糜糜谥圃炱绻?11的類似的方法來制造歧管611，因此將不再重復詳細說明。該方法的主要特征是制造法蘭612a至612d之間的精確加工的凹槽、制造預定的尺寸的多個環(huán)形隔片以適配至精確加工的凹槽以便當每個環(huán)形隔片通過壓入分別的凹槽中來安裝時產(chǎn)生干涉配合、以及將環(huán)形隔片壓入凹槽中。因此總的來說，本發(fā)明提供了一種用于發(fā)動機的鑄造排氣歧管，該排氣歧管由多個獨立法蘭固定在發(fā)動機上，隔片位于每對獨立法蘭之間，以便當排氣歧管處于環(huán)境溫度時產(chǎn)生干涉配合。獨立法蘭的使用允許排氣歧管受熱時膨脹而不產(chǎn)生高水平的內(nèi)應力，并且當排氣歧管冷卻時，隔片阻礙法蘭過度變形。盡管本發(fā)明已經(jīng)對關(guān)于四缸發(fā)動機上的使用作了說明，但應當理解，其可以用于任何具有兩個或更多連接至發(fā)動機的廢氣傳輸管的鑄造排氣歧管。盡管本發(fā)明已經(jīng)對關(guān)于使用螺柱和螺母螺紋的緊固方法做了說明，但應當理解，本發(fā)明并不限于這種螺紋的緊固方法，并且可以使用其他形式的螺紋緊固件。應當理解隔片和凹槽并不限于上文所述的形狀，而可以使用其他的形狀。還應當理解，隔片必須由足夠剛性以抵抗作用力并且可以在與排氣歧管有關(guān)的相對高溫的條件下運行的材料制成。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應當理解，盡管已經(jīng)就一個或多個實施例的實例對本發(fā)明進行了說明，但本發(fā)明并不限于公開的實施例，并且在不背離權(quán)利要求限定的本發(fā)明的保護范圍的情況下，可以構(gòu)建不同的實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)動機的排氣歧管，其特征在于，包含定義至少兩個廢氣傳輸管和共用排氣出口的鑄造體，每個廢氣傳輸管都具有用于將使用的排氣歧管固定在發(fā)動機上的分別的法蘭，其中在相鄰的法蘭之間插入實質(zhì)上剛性的隔片，以便當排氣歧管冷卻時與相鄰的法蘭產(chǎn)生干涉配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的排氣歧管，其特征在于，每個隔片都被控制在相鄰的法蘭之間的位置上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的排氣歧管，其特征在于，每個法蘭都具有用于將連接物密封至發(fā)動機的配合面，并且每個配合面都具有在其中所形成的凹槽部分，其中隔片安裝在該凹槽中以便控制隔片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的排氣歧管，其特征在于，將間隙定義在相鄰的法蘭之間，并且每個隔片都被控制，以便投入定義在相鄰的法蘭之間的間隙 中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的排氣歧管，其特征在于，每個法蘭都具有用于將連接物密封至發(fā)動機的配合面，在每個配合面與發(fā)動機之間插入墊圈，并且每個隔片都連接至墊圈以便控制隔片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至2中的任何一項的排氣歧管，其特征在于，排氣歧管的相鄰的法蘭共享至少一個共用緊固工具，并且每個實質(zhì)上剛性的隔片都是環(huán)形隔片，其中分別的共用緊固工具穿過該環(huán)形隔片以將排氣歧管固定在發(fā)動機上。
7.一種具有汽缸蓋的內(nèi)燃發(fā)動機，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任何一項所述的排氣歧管密封地固定在汽缸蓋上，以將廢氣從發(fā)動機傳遞至排氣系統(tǒng)。
8.一種具有權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃發(fā)動機的機動車輛，其特征在于，該機動車輛具有連接至排氣歧管上的出口以將廢氣從發(fā)動機運送至空氣中的排氣系統(tǒng)。
9.一種制造用于發(fā)動機的排氣歧管的方法，其特征在于，該方法包含鑄造定義至少兩個廢氣傳輸管和共用排氣出口的歧管體、允許歧管體冷卻至環(huán)境溫度、形成相鄰的廢氣傳輸管之間的預定尺寸的間隔、制成預定尺寸的多個實質(zhì)上剛性的隔片以與間隔適配、以及將分別的實質(zhì)上剛性的隔片安裝在每個間隔中以便當排氣歧管冷卻時在實質(zhì)上剛性的隔片與法蘭之間產(chǎn)生干涉配合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于，每個廢氣傳輸管都具有分別的法蘭以將排氣歧管固定在發(fā)動機上，并且每個間隔都部分地形成在相鄰的廢氣傳輸管的每個獨立法蘭中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于，獨立法蘭是在鑄造工藝的部分中形成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于，通過鑄造一個作為歧管體的一部分的單法蘭并且在單法蘭的相鄰的廢氣傳輸管之間加工出間隙以形成獨立法蘭。
13.一種用于發(fā)動機的排氣歧管，其特征在于，其實質(zhì)上符合本發(fā)明參照附圖1至10闡明的技術(shù)特征。
14.一種具有汽缸蓋的內(nèi)燃發(fā)動機，其特征在于，其實質(zhì)上符合本發(fā)明參照附圖1至10 闡明的技術(shù)特征。
15.一種機動車輛，其特征在于，其實質(zhì)上符合本發(fā)明參照附圖1至10闡明的技術(shù)特征。
16.一種制造用于發(fā)動機的排氣歧管的方法，其特征在于，其實質(zhì)上符合本發(fā)明參照附圖1至 10闡明的技術(shù)特征。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于發(fā)動機(10)的鑄造排氣歧管(11)，該排氣歧管通過多個獨立法蘭(12a)、(12b)、(12c)、(12d)固定在發(fā)動機(10)上，其中實質(zhì)上的剛性隔片(15a)、(15b)和(15c)位于每對法蘭之間以便當排氣歧管(11)處于環(huán)境溫度時產(chǎn)生干涉配合。使用獨立法蘭(12a)、(12b)、(12c)、(12d)允許排氣歧管(11)受熱時膨脹而不產(chǎn)生高水平的內(nèi)應力，并且當排氣歧管(11)冷卻時，隔片(15a)、(15b)和(15c)阻礙排氣歧管(11)的過度變形。
文檔編號F01N13/10GK102996214SQ20121033996
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者安東尼·伯納德·德莫茨, 羅伯特·安德魯·韋德, 史蒂文·約翰遜, 邁克爾·約翰·凱德 申請人:福特全球技術(shù)公司