消音器以改進地聯接至氣缸的方式在內燃機上的配置的製作方法

2023-05-08 20:29:01 1

專利名稱：消音器以改進地聯接至氣缸的方式在內燃機上的配置的製作方法
技術領域：
本發明涉及消音器在內燃機上的配置，其中消音器被設計為具有連接件，該連接件利用端部區域與內燃機的氣缸中的出口鄰接並且形成內燃機的燃燒室與消音器之間的流體連通連接。
背景技術：
根據DE 195 81 467 Tl，已知ー種用於內燃機的消音器，該消音器設計有由鋼製成的金屬套筒形式的連接件，並且該連接件的端部區域與內燃機的氣缸中的出口鄰接，以形成在內燃機的燃燒室與消音器之間的流體連通連接。金屬套筒設計為單件並且在到消音器的入口的區域與消音器的殼體鄰接。金屬部件的伸入到流體連通連接的主體稜邊會干擾排放氣體的流動並且導致渦流形成，該由消音器的特殊設計引起的渦流會導致不期望的破壞(disruption)。
DE 24 23 507 Al示出了氣缸的出口與排氣管之間的連接件，該連接件形成了在內燃機的燃燒室與排氣管之間的流體連通連接，並且排氣管能夠開放到消音器。連接件的形式和形狀適應於氣缸中的出口並且要求將排氣管精確安裝在氣缸上，以便用連接件創建排氣管到氣缸上的平齊配置(flush arrangement)。連接件還具有朝向排氣管方向的開ロ管端，在該開ロ管端也可能在排放氣體流中形成應該避免的渦流。圖2示出了另ー現有技木，並且通過殼體區域示出了消音器100。消音器100用於配置在內燃機上，通過氣缸18的局部描繪示出了內燃機並且在內燃機中形成有燃燒室13。在消音器100上存在具有內徑Dan的連接件25，連接件25具有端部區域27，連接件25通過端部區域27與內燃機的氣缸18中的具有內徑Dau的出口 26鄰接，以在燃燒室13和消音器100之間形成流體連通連接。這樣的連接件25也被命名為「端ロ襯套」(Portliner)，而且連接件局部伸入到出ロ 26內，並且出口 26在連接件25的端部區域27所伸入的區域中加寬。連接件25的內徑Dan和出口的內徑Dau相等，並且形成了在燃燒室13和消音器100之間的連續的流體連通連接。但是，在連接件25的端部區域27與出口 26之間形成過渡區域，該過渡區域可能在排放氣體流中引起渦流形成。更具體地，要求將消音器100非常精確地定位在氣缸18的出ロ26中，並且消音器100在氣缸18上配置得僅略微偏心或者傾斜就可能導致流體連通連接中的稜邊増大，而稜邊增大會導致渦流形成増加。連接件25示出具有對中安裝部30，但在消音器100通過連接件25的端部區域27傾斜的情況中，儘管有對中安裝部30，也可能發生稜邊形成，這在通過連接件25和出ロ 26的排放氣體流中引起渦流形成。內燃機可以是ニ衝程發動機，而消音器能夠允許朝向燃燒室的排放氣體回流，以防止未燃燒的燃料空氣混合物到達消音器。消音器能夠具有特殊設計的室和在消音器入口與所述室之間的相應的流體連通連接，從而在打開氣缸的出口吋，排放氣體能夠最初經由流動通道流出燃燒室，進入所述室，並且在填充所述室之後，排放氣體的大部分能夠朝向消音器入口流回。返回的排放氣體由此形成抵抗燃燒室打開的氣體屏障，並且在負載交變時已經從燃燒室到達消音器入口的未燃燒的燃料空氣混合物能夠受回流的排放氣體作用而回到燃燒室。該原理要求在燃燒室和消音器的第一室之間的流動通道的特殊設計，並且如果可能，排放氣體的流動應該沒有渦流，更特別地，排放氣體從兩個方向流動通過連接件和出口，並且排放氣體在消音器中的回流原理能夠特別有效地加以利用。

發明內容
因此，本發明的目的在於改進消音器在內燃機的氣缸的出口上的配置，使得在氣缸中的燃燒室與消音器之間的流體連通連接能夠不被破壞。更特別地，本發明的目的在於使消音器便於安裝在內燃機的氣缸上。
該目的基於如下的消音器在內燃機上的配置來實現ー種消音器到內燃機的配置，所述消音器具有連接件，所述連接件利用端部區域與所述內燃機的氣缸中的出口鄰接並且形成所述內燃機的燃燒室與所述消音器之間的流體連通連接，其中，所述端部區域具有比所述出口的內徑大的最大內徑。本發明包括如下技術教導連接件的端部區域的最大內徑大於內燃機的氣缸中的出口的內徑。因此，根據本發明，連接件形成了端部區域，該端部區域的內徑至少與連接件的內徑不相同，並且連接件的端部區域的內徑應至少大於出口的內徑。這帶來的優點是，連接件的端部區域的碰撞區域(impact area)從氣缸上的出ロ處的排放氣體的主流動沿徑向向外一點。通過端部區域的內徑上的増大，端部區域在出口上的碰撞區域並不直接處於流體連通連接中，並且可能在排放氣體中繼續作為渦流阻力的渦流形成能夠顯著地得以避免。已發現，僅通過增大連接件的端部區域的內徑，就能夠很大程度上防止從朝向消音器以及朝向相反方向的來自燃燒室的排放氣體的渦流形成。該優點還被實現為，連接件在內燃機的氣缸上的出口中的略微偏心的安裝沒有對排放氣體的流動行為產生消極的影響，這是因為即使連接件在出口上的配置不重合，也不會在過渡區域形成將伸入到流動區域中的稜邊。下面說明本發明的另外的有利的實施方式。根據實施方式的有利形式，端部區域能夠具有連續増大的內徑、更特別地在直徑上沒有躍變，直到端部區域的最大內徑為止。連接件並且特別地連接件的端部區域能夠以繞通道流動方向旋轉對稱的方式配置，並且端部區域能夠通過連接件的漏鬥狀膨脹形成。例如，連接件能夠由金屬套筒形成，而端部區域能夠通過銷而擴展。如果連接件的內徑朝端部區域連續増大，則形成沒有稜邊和直徑躍變的柔和的輪廓，並且端部區域的外緣能夠接觸抵靠出口，由此端部區域被加寬至比排放氣體所流動穿過的流體連通連接的主直徑大的直徑。根據實施方式的另一有利形式，連接件的內徑和出口的內徑能夠相同。因此，流體連通連接的直徑僅在連接件的端部區域中増大，並且連接件的未被加寬的內徑能夠與出口的內徑匹配。通過在連接件的過渡中出口的內徑是恆定的，排放氣體以恆定的速率流動，而流動不會由於流動的約束而被加速。可選擇地，連接件的內徑能夠小於出口的內徑。這樣實現的優點在幹，由氣缸的壁中的出口的端部形成的稜邊對流體連通連接中排放氣體的流動行為的影響較小。出口的直徑能夠在連接件的內徑和連接件的端部區域的內徑之間。結果，端部區域在徑向上突出超過出口的直徑，並且通過連接件的小直徑，端部區域對排放氣體的流動行為的影響減弱。優選地，氣缸能夠具有圍繞出口延伸的平的連接表面，並且連接件藉助於保持裝置被配置成使得端部區域位於所述連接表面上。保持裝置例如是具有一定彈簧效果的夾具，並且消音器能夠配置成使得連接件略向氣缸上的出ロ偏心而不存在連接件在氣缸的出口中的堵塞或拉伸。結果，通道流動方向(連接件和氣缸中的出口在該通道流動方向上延伸)形成氣缸的外側的連接表面的法線。有利地，外表面能夠具有過渡區域，該過渡區域從連接表面的平的部分延伸到出ロ而形成圓角區域。通過形成圓角區域，避免了在出口和連接表面之間的稜邊，更具體地該稜邊在排放氣體從消音器流回到氣缸的燃燒室時會影響排放氣體流動。如果過渡區域是圓的，例如在連接表面和出口的內壁之間形成半徑，避免了可能伸入到排放氣體的流動區域內的另外的稜邊。通過端部區域，消音器的連接件能夠形成消音器入ロ，該連接件成為流動通道，其中，流動通道延伸到消音器內並且在與消音器入口相反的通道端部處開放到第一室，其中 在消音器入口與第一室之間的流動通道被設計為有利於流動，使得流入消音器入ロ的排放氣體由於質量慣性主要流入第一室，並且在填充該室之後再次流回，由此產生朝向燃燒室的反壓力。採用這種方式形成氣體屏障，通過該氣體屏障防止了未燃燒的燃料空氣混合物從燃燒室流出，或者已經進入消音器入ロ的未燃燒的燃料空氣混合物能夠通過返回的排放氣體被送回到燃燒室。另外，消音器能夠具有第二室，排放氣體通過從流動通道分支出來的主出口流入該第二室，並且排放氣體通過出ロ從該第二室流出，其中，例如第一室能夠被第二室包圍。


下面藉助附圖結合本發明的實施方式的優選示例的說明更為詳細地闡述用於改進本發明的進ー步措施。圖I示出了以改進地聯接至內燃機的氣缸的方式配置於內燃機的消音器的實施方式的示例，圖2示出了根據現有技術的消音器在氣缸的出口上的連接件的配置，圖3示出了在氣缸的出口上的連接件的根據本發明的配置的實施方式的第一示例，圖4示出了在氣缸的出口上的連接件的配置的實施方式的第二示例，和圖5示出了在氣缸的出口上的連接件的配置的實施方式的第三示例。附圖標記列表100消音器10內燃機11消音器入口12流動通道12'通道流動方向13燃燒室14通道端部
15 第一室16 第二室17 主出口18 氣缸19 出口2O輔助出口21 活塞
22 曲軸23 連杆24曲軸箱25連接件26 出口27端部區域28連接表面29圓角區域30對中安裝部Dan連接件的內徑D旭出口的內徑De端部區域的內徑
具體實施例方式圖I示出了在設計為二衝程馬達的內燃機10上配置的消音器100。內燃機10具有氣缸18，在氣缸18中有燃燒室13。燃燒室13被活塞21活動地限定，活塞21在氣缸18中被行程引導(stroke-guided)並且經由連杆23連接到曲軸22以形成曲柄組件。氣缸18以已知的方式配置於曲軸箱24，曲軸22被支承在曲軸箱24中。出口在氣缸18的壁中，消音器100經由連接件25附接到該出口。出口和連接件25由此形成消音器入口 11，所述消音器入口 11在活塞21的下止點的區域中打開氣缸18中的燃燒室13與消音器100之間的流體連通連接，並且排放氣體能夠通過消音器入口 11流入消音器100。流動通道12連接至消音器入口 11，該流動通道12在與消音器入口 11相反的通道端部14開放到第一室15。消音器100還具有第二室16，該例如大於第一室15的第二室16能夠完全包圍第一室15以及部分流動通道12。流入消音器入口 11的排放氣體在初始時能夠至少部分地流入第一室15，其中，主出口 17配置於流動通道12並且排放氣體能夠通過主出口 17從流動通道12流入第二室16。此外，第一室15具有輔助出口 20，使得排放氣體也能夠從第一室15直接流入第二室16。排放氣體能夠通過第二室16的壁中的出口 19離開消音器100並且釋放到開放環境中。流動通道12和連接件25以有益於流動的方式被聯合設計，使得通過氣缸18的出口流入消音器入口 11的排放氣體由於質量慣性主要流入第一室15並且在填充第一室15後朝向消音器入口 11流回以形成朝向燃燒室13的出口的反壓力。這使得在內燃機10的活塞21處於下止點位置以及在燃燒室13中發生負載變化時，未燃燒的燃料空氣混合物不能以不受控的方式到達流動通道12。由於流動通道12的有益於流動的設計，排放氣體最初通過消音器入口 11流入第一室15並填充第一室15。然後排放氣體通過第一室15中的超壓朝向消音器入口 11流回，從而排放氣體在兩個方向上流過流動通道12和連接件25。圖2示出了根據現有技術的在氣缸18的出口 26上的連接件25的配置的細節圖。連接件25繞通道流動方向12'同心地延伸，並且成為流動通道12。連接件25與氣缸18中的出口 26平齊，使得出口 26也繞通道流動方向12'同心地配置。以部分殼體作為示例示出了消音器100，並且連接件25具有對中安裝部30，該對中安裝部30用於以同心的方式使連接件25與氣缸18的出口 26上的通道流動方向12'對中。連接件25與流動通道12形成為一件，而「埠襯套」已知用於形成消音器100與 內燃機10的氣缸18之間的中間件。該中間件的目的在於使得離開燃燒室13並進入消音器100的熱的排放氣體不直接影響氣缸18的材料。這些埠襯套優選由鋼板製成並且形成氣缸18中的燃燒室13的出口 26與消音器100之間的連接件25。如前面所描述的，在燃燒室13與消音器100之間的流體連通連接中的稜邊或突起能夠導致對排放氣流的幹擾(disturbance),這種幹擾必須避免以便不會消極影響上述類型有利的排放氣體流的效果。圖3示出了連接件25的實施方式的第一示例，連接件25與氣缸18的出口 26 —起繞氣缸18的通道流動方向12'同心地配置。該實施方式的示例示出了一種連接件25，該連接件25具有與出口 26的內徑Dau相同的內徑Dan。根據本發明，連接件25具有端部區域27，連接件25通過端部區域27與氣缸18上的接觸表面28鄰接。端部區域27具有比連接件25的內徑Dan大的(最大)內徑De。這導致了端部區域27的漏鬥狀或鬱金香狀加寬，從而氣缸18中的燃燒室13與消音器100之間的與連接件25鄰接的流體連通連接不具有稜邊或突起，而稜邊或突起會導致在排放氣體流中形成潤流。圖4示出了連接件25在氣缸18的出口 26上的配置的實施方式的另一示例。連接件25具有比出口 26的內徑Dau小的內徑Dffi。但是，連接件25的端部區域27被加寬使得端部區域27的內徑De大於出口 26的內徑Dau。這形成了流動約束，但該流動約束對於排放氣體流不具有破壞性影響，具體地在排放氣體流通過出口 26流出並通過鄰接的連接件25流入消音器100時對排放氣體流不具有破壞性影響。連接件25以及出口以繞通道流動方向12'旋轉對稱的方式延伸。在連接件25偏心配置的情況中，如例如由于振動、不正確的組裝等可能發生的那樣，排放氣體流仍不會受到消極影響，因為僅端部區域27的位置在鄰接配置於連接表面28的過程中移動，而不會形成破壞排放氣體流的稜邊。圖5示出了連接件25在氣缸18的出口 26上的配置的實施方式的另一示例。連接件25相應地具有端部區域27，並且端部區域27的(最大)內徑De大於連接件25的內徑Dan。在該實施方式的示例中，連接件25的內徑Dan對應於出口 26的內徑Dau。圓角區域29被設置為形成從出口 26至連接表面28的圓角過渡。連接表面28是平的表面並且繞出口 26沿徑向延伸使得通道流動方向12'形成連接表面28的法線。端部區域27的內徑De使得端部區域27以環狀線性接觸的方式與已經變平的連接表面28鄰接。這在燃燒室13和消音器100之間產生排放氣體流，該排放氣體流在第一流動方向上即從燃燒室13向消音器100的方向上不具有破壞性稜邊，並且從消音器100到燃燒室13的回流也不會受到稜邊的消極影響。
通過在上述實施方式的示例中闡述的根據本發明的措施，排放氣體回流的積極效果能夠進一步提高。如果排放氣體從消音器100到內燃機10的燃燒室13的流動未受到突起部的稜邊的消極影響而形成渦流，則能夠積極地利用該效果，即朝向燃燒室13流回的排放氣體形成氣體屏障，其中排放氣體流能夠甚至達到音速。此外，利用這裡未更具體示出的組裝裝置而簡化的組件是有利的，只是允許將具有端部區域27的連接件25更簡單地壓靠氣缸18的連接表面28。本發明並不局限於上面的實施方式的優選形式。相反，可構思出利用與所示方案顯著不同的實施方式的若干變形例。從權利要求書、說明書和附圖中顯而易見的包括結構細節或空間配置在內的所有特徵和/或優點就其本身和在各種組合中對於本發明均可以是重要的。例如，圖5中所示的圓角區域29也能夠用在圖4的實施方式的示例中，圖4示 出了直徑與出口 26的直徑不同的連接件25。連接件25的直徑也可以大於出口 26的直徑。
權利要求
1.一種消音器(100)到內燃機(10)的配置，所述消音器具有連接件(25)，所述連接件(25)利用端部區域(27)與所述內燃機(10)的氣缸(18)中的出口(26)鄰接並且形成所述內燃機(10)的燃燒室(13)與所述消音器之間的流體連通連接，其特徵在於，所述端部區域(27)具有比所述出口 (26)的內徑(Dau)大的最大內徑(De)。
2.根據權利要求I所述的配置，其特徵在於，所述端部區域(27)的內徑連續增大並且以直徑沒有躍變的方式直到所述端部區域(27)的所述最大內徑(De)為止。
3.根據權利要求I或2所述的配置，其特徵在於，所述連接件(25)的內徑(Dan)和所述出口 (26)的內徑(Dau)具有相同的值。
4.根據權利要求I或2所述的配置，其特徵在於，所述連接件(25)的內徑(Dan)小於所述出口 (26)的內徑(Dau)。
5.根據前述權利要求中的任一項所述的配置，其特徵在於，所述氣缸(18)具有平的連接表面(28)，所述連接表面(28)優選地圍繞所述出口(26)延伸，由此所述連接件(25)由保持裝置保持為所述端部區域(27)與所述連接表面(28)鄰接。
6.根據前述權利要求中的任一項所述的配置，其特徵在於，所述連接表面(28)具有過渡區域，所述過渡區域從所述連接表面(28)的平的區域延伸至所述出口(26)而形成圓角區域(29)。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的配置，其特徵在於，在徑向上圍繞所述出口(26)的所述連接表面(28)具有平的延伸部，使得在所述內燃機(10)的所述燃燒室(13)與所述消音器之間的流體連通連接保持沒有稜邊的情況下，所述連接件(25)關於所述出口(26)的偏心成為可能。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的配置，其特徵在於，所述連接件(25)、更特別地所述連接件(25)的所述端部區域(27)以繞通道流動方向(12')旋轉對稱的方式配置，其中所述端部區域(27)通過對所述連接件(25)進行漏鬥狀加寬而形成。
9.根據前述權利要求中的任一項所述的配置，其特徵在於，具有所述端部區域(27)的所述連接件(25)形成消音器入口(11)，所述消音器入口(11)成為流動通道(12)，其中，所述流動通道(12)在與所述消音器入口(11)相反的通道端部(14)處開放到第一室(15)，所述消音器入口(11)與所述第一室(15)之間的所述流動通道(12)以有益於流動的方式被設計，使得流入所述消音器入口(11)的排放氣體由於質量慣性主要流入所述第一室(15)中並且在填充所述第一室(15)後再次流回，由此形成朝向所述燃燒室(13)的反壓力。
10.根據前述權利要求中的任一項所述的配置，其特徵在於，設置有第二室(16)，排放氣體通過從所述流動通道(12)分支出來的主出口(17)流入所述第二室(16)，並且排放氣體從所述第二室(16)通過出口(19)流出，其中所述第一室(15)優選地被所述第二室(16)包圍。
全文摘要
本發明涉及消音器以改進地聯接至氣缸的方式在內燃機上的配置。為了改進消音器(100)在內燃機(10)上的配置，其中消音器具有連接件(25)，連接件(25)利用端部區域(27)與內燃機(10)的氣缸(18)中的出口(26)鄰接，形成在內燃機(10)的燃燒室(13)與消音器之間的流體連通連接，使得氣缸中的燃燒室與消音器之間的流體連通連接能夠不受到幹擾，並且更特別地，本發明的目的在於簡化消音器在內燃機的氣缸上的安裝，建議端部區域(27)的最大內徑(DE)製成為大於出口(26)的內徑(DAU)。
文檔編號F01N13/00GK102678244SQ20121006219
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月9日 優先權日2011年3月9日
發明者麥可·肖恩菲爾德 申請人:株式會社牧田