CN101519036B - 汽车发动机的取气系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车发动机的取气系统。本发明取气系统的进气孔仍布置于车体前端，因而仍具有现有车体前取气方案所能够产生的气流流量大且清洁度高的效果，相比于现有发动机舱内部取气的方式，不会由于气流密度低而降低发动机功率，相比于现有车体外侧取气的方式，不会由于气流清洁度较差而降低发动机功率、也不会提高发动机的寿命损耗。而且，由于现有汽车的车身系统中均具有左右两根车身纵梁，且车身纵梁内部具有封闭腔体，因此，本发明将车身系统中的车身纵梁纳入至取气系统中，作为取气系统的管路，从而无需额外布置其他结构作为取气系统的管路，因而对于发动机中置和后置的车身布局，能够简化取气系统的管路结构、节省车身空间、降低成本。

Description

汽车发动机的取气系统

技术领域

本发明涉及汽车的零部件，特别涉及一种汽车发动机的取气系统。

背景技术

随着汽车工业的发展，如何提高发动机功率、降低发动机寿命损耗日益成为世界各大整车制造企业的关注点。

提高发动机功率、降低发动机寿命损耗主要取决于如下三个方面：

第一，发动机内部零部件制造精度与配合精度。

第二，发动机进气歧管的材质和结构。

第三，发动机的取气方式。

其中，现有技术中对于上述第三点所提及的取气方式通常分为：车体前部取气、发动机舱内部取气、车体外侧取气。

在采用车体前部取气方式的取气系统中，进气孔位于车身的最前端、正对汽车前进方向，一般位于车身前隔栅处，且进气孔通过管路与发动机空滤器相连。这样，在汽车前进的过程中，气流经由进气孔、管路即可流至发动机空滤器。

由于车体前部取气的进气孔位于车身的最前端，因而气流流量大且清洁度高。但是，车体前部取气的取气系统，对于管路和车身空间具有很高的要求，如果发动机位于车身前部，即发动机前置，则由于取气系统的管路较短，适合采用车体前部取气的方案；如果发动机位于车身中部或后部，即发动机中置或后置，则由于取气系统的管路较长，很难满足对于管路和车身空间的要求，因而并不适合采用车体前部取气的方案。

例如，现有一款发动机中置的汽车，为采用车体前部取气的方案，取气口与空滤器之间管路长度达到了约1.5米，成本较高、且为了布置该管路占用了大量的车身空间。

发动机舱内取气的进气孔一般位于发动机附近，且进气孔通过管路与发动机空滤器相连，对于车身空间的要求较低。但不论是发动机前置、中置还是后置，由于发动机舱内取气的进气孔距离发动机太近，所进气流的温度会随着发动机运转发热而升高，从而气流密度会逐渐降低，使得进入发动机的气流利用率较低，造成发动机功率损失。

车体外侧取气的进气孔可位于车体后部、或车体左侧、或车体右侧，且进气孔通过管路与发动机空滤器相连。但不论是发动机前置、中置还是后置，车体后部取气，不可避免的会因为汽车运行时其前轮经过所带起的尘土向车体后部与左右飞扬，造成通过进气孔所进气流的清洁度质量很低，对发动机空滤器与发动机本身的寿命产生较为严重的负面影响。另外，车体左、右侧取气，则对车体侧围的空间位置与管路要求很高，常见的货车较多采用进气孔位于驾驶室与货箱之间、或者位于车体中立柱内的车体外侧取气方案，某些车辆管路长度达到了将近2m。

可见，对于发动机中置和后置的车身布局，取气系统如果采用现有车体前部取气方式，则虽然能够得到较大的气流且气流清洁度高，但其管路结构较为复杂、占用较大的车身空间、且成本也较高；如果采用现有发动机舱内取气方式的取气系统，则由于进气气流密度低，因而会降低发动机功率；而如果采用现有车体外侧取气方式的取气系统，则由于清洁度较差，因而会降低发动机功率、并缩短发动机寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种汽车发动机的取气系统，对于发动机中置和后置的车身布局，能够在不影响发动机功率的前提下，简化取气系统的管路结构、节省车身空间、并降低成本。

本发明提供的一种汽车发动机的取气系统，包括：车身前横梁、车身后横梁、车身纵梁、软管、以及位于所述车身纵梁上方的地板；

所述车身纵梁为开口向上的U型槽，所述U型槽与所述地板构成封闭腔；

所述封闭腔在所述车身纵梁的两端分别具有第一开口和第二开口；

所述车身纵梁具有所述第一开口的一端安装在所述车身前横梁，所述车身前横梁在对应所述第一开口的位置具有进气孔；

所述车身纵梁具有第二开口的一端安装在车身后横梁，所述第二开口被所述车身后横梁封闭；

所述封闭腔的上表面具有出气孔，所述出气孔开设于所述地板；所述地板具有一空心凸台，所述出气孔位于所述空心凸台上表面；

所述软管的一端接自所述出气孔、另一端连接至发动机空滤器。

所述软管接自所述出气孔的一端外侧具有朝向另一端的翻边，所述翻边的外径大于所述出气孔、且穿过所述出气孔并位于所述空心凸台上表面的下方。

所述软管连接至所述发动机空滤器的一端，通过卡箍卡紧密封于所述发动机空滤器。

所述封闭腔内部在平行于所述车身纵梁延伸的方向上具有隔断；

所述隔断将所述封闭腔体隔断为上下两个腔体。

所述隔断在对应所述出气孔的位置具有一通孔。

所述隔断由多段不连续的隔断面构成。

任意两段所述隔断面之间的间隙构成对应所述出气孔的通孔。

所述通孔为直径为40mm的圆孔。

所述车身纵梁具有工艺孔，所述工艺孔被贴片贴封。

所述进气孔为55.5mm×49.5mm的长方孔。

所述出气孔为直径为40mm的圆孔。

由上述技术方案可见，本发明取气系统的进气孔布置于车体前横梁，因而仍具有现有车体前取气方案所能够产生的气流流量大且清洁度高的效果；本发明还利用车身纵梁内部的封闭腔作为取气系统的管路，从而无需额外布置其他结构作为取气系统的管路，因而对于发动机中置和后置的车身布局，能够简化取气系统的管路结构、节省车身空间、并降低成本。

而且，由于无需布置其他结构作为取气系统的管路，还简化了车身的装配和安装。

附图说明

图1为本发明中汽车车身纵梁内部封闭腔的示例性剖视图。

图2为本发明实施例中汽车车身纵梁的结构示意图。

图3为本发明实施例中汽车发动机的取气系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明取气系统的进气孔仍布置于车体最前端，因而仍具有现有车体前取气方案所能够产生的气流流量大且清洁度高的效果，相比于现有发动机舱内部取气的方式，不会由于气流密度低而降低发动机功率，相比于现有车体外侧取气的方式，不会由于气流清洁度较差而降低发动机功率、也不会提高发动机的寿命损耗。而且，由于现有汽车的车身系统中均具有左右两根车身纵梁，且车身纵梁内部具有封闭腔体，因此，本发明将车身系统中必备的车身纵梁纳入至取气系统中，作为取气系统的管路，从而无需额外布置其他结构作为取气系统的管路，因而对于发动机中置和后置的车身布局，能够简化取气系统的管路结构、节省车身空间、并降低成本。

现有车身系统共包括两根车身纵梁，即左侧一根、右侧一根，每根车身纵梁的两端分别安装于汽车的车身前横梁和车身后横梁，且每根车身纵梁的上表面与地板的下表面相接触、安装于地板下方。

本发明只用到两根车身纵梁中的一根，具体利用左侧车身纵梁还是右侧的车身纵梁，主要取决于发动机空滤器所在位置及其进气口朝向。而且，本发明需要对所用到的一根车身纵梁进行适当的改造。

首先，先对本发明中的汽车车身纵梁的结构进行说明。

图1为本发明汽车车身纵梁内部封闭腔的示例性剖视图。如图1所示，汽车车身纵梁1为一开口朝上的U型槽，与位于其上部的地板3共同构成了车身纵梁1内部的封闭腔10，即封闭腔10的侧面均为封闭面，但封闭腔10在车身纵梁1的两端则分别开口11和开口12。

实际应用中，车身纵梁1本体具有上表面、且上下表面和左右侧面均为封闭面，即也可以仅由车身纵梁1本体的上下表面和左右侧面构成封闭腔10。

车身纵梁1具有开口11的一端用于安装在车身前横梁，开口11对应于设置在车体前端的进气孔，以便于经进气孔流入的气流能够流入至封闭腔10；而车身纵梁1具有开口12的一端用于安装在车身后横梁。

封闭腔10的上表面具有出气孔14，以便于流经封闭腔10的气流能够从出气孔14流出。需要说明的是，由于开口12所在的一端用于安装在车身后横梁，因而开口12被车身后纵梁封闭，流经封闭腔10的气流仅能够自出气孔14流出。当然，开口12也可以通过其他方式被封闭。

其中，在图1中，封闭腔10由车身纵梁1和地板3共同构成，因而封闭腔10的上表面即为地板3；如果封闭腔10仅由车身纵梁1本体构成，则封闭腔10的上表面即为车身纵梁1的上表面，此时，为了避免地板3将出气孔14封闭而使得气流无法流出，则还需要在地板3设置一对应出气孔14的通孔。

为了增加车身纵梁1的强度及其他工艺需要，车身纵梁1的封闭腔10内部，在车身纵梁1延伸方向上还可以具有一隔断15。该隔断15在增加车身纵梁1强度的同时，还将车身纵梁1内的封闭腔10隔断为上腔体16和下腔体17。

这种情况下，只有流入上腔体16的气流才会从封闭腔10上表面的出气孔14流出，即仅利用车身纵梁1的上腔体16作为取气系统的管路。

如果需要将车身纵梁1的上腔体16和下腔体17均用作取气系统的管路，则可以在隔断15开设一通孔18。为了使得流经上腔体16和下腔体17的气流能够在对应出气孔14的位置汇合，以便于发动机空滤器能够同时吸入流经上腔体16和下腔体17的气流，较佳地应在对应封闭腔10上表面出气孔14的位置设置通孔18。

某些情况下，车身纵梁1的下表面和/或左右侧面会具有工艺孔，此时，如果需要将车身纵梁1的上腔体16和下腔体17均用作取气系统的管路，则可由贴片将工艺孔贴封。

图2为本发明实施例中汽车车身纵梁的结构示意图。如图2所示，本实施例中基于如图1所示原理的车身纵梁1为形状不规则的U型槽。

图2中还示出了开口11、开口12、出气孔14、隔断15。在图2中，隔断15由多段不连续的隔断面构成，而非一完整的连续平面或曲面。

这种情况下，较佳地，仍应当保证流经上腔体16和下腔体17的气流能够在对应出气孔14的位置汇合。如果开设于地板3的通孔14对应任意两段隔断面之间的间隙，则该间隙即可直接用作隔断15的通孔18；如果开设于地板3的通孔14对应任意一段隔断面，则需在该隔断面开设通孔18。

当然，在实际应用中，隔断15也有可能为一连续的完整平面或曲面，这主要取决于车身纵梁的加工工艺需要。

下面，再对如何利用上述车身纵梁1的封闭腔10作为取气系统的管路进行详细说明。

图3为本发明实施例中汽车发动机的取气系统结构示意图。如图3所示，本实施例中汽车发动机的取气系统包括：车身前横梁2、如图2所示的车身纵梁1、地板3、以及软管4。

如图2所示的车身纵梁1内部具有封闭腔体10，车身纵梁1的前端具有朝向车身前横梁2的开口11，车身前横梁2在对应该开口11的位置具有进气孔20。

位于车身纵梁1上方、并与车身纵梁1构成封闭腔10的地板3，则具有一出气孔14。

需要说明的是，由于地板3的存在，因而在图3中，封闭腔10、隔断15、以及上腔体16和下腔体17均不可见。

软管4的一端接自地板3的出气孔14、另一端连接至位于地板3上方的发动机空滤器5。

需要说明的是，发动机可整体位于地板3之上，也可整体位于地板3之下，还可部分位于地板3之上、部分位于地板3之下，但无论哪一种情况，由于发动机空滤器5通常为塑料件，因此，为了保护发动机空滤器5不受到外部损坏，因而发动机空滤器5均是设置于地板3之上的。

这样，基于如图3所示的进气系统，气流由车身前横梁2的进气孔20流入车身纵梁1的封闭腔10，流经封闭腔10的气流再由地板3的出气孔14流出至软管4，再经软管4流入至发动机空滤器5。

具体来说，如果车身纵梁1的封闭腔10内部具有如图2所示的隔断15，则对于即仅利用车身纵梁1的上腔体16作为取气系统的管路情况，气流由车身前横梁2的进气孔20流入车身纵梁1的上腔体16，流经上腔体16的气流再由地板3的出气孔14流出至软管4，再经软管4流入至发动机空滤器5。

而如果隔断15对应开设于地板3的出气孔14的位置设置一如前所述的通孔18，则由车身前横梁2的进气孔20流入的气流，先分为两路分别流入至车身纵梁1的上腔体16和下腔体17，流经下腔体17的气流经隔断15的通孔18与流经上腔体16的气流汇合，汇合后的气流再由地板3的出气孔14流出至软管4，再经软管4流入至发动机空滤器5。

此外，为了增大发动机空滤器5所能够吸收的气流量，本发明的地板3开设出气孔14的位置，可具有一空心凸台，而出气孔14则位于该空心凸台的上表面。

这样，由于发动机空滤器5是周期性地吸收气流，因此，在发动机空滤器5停止吸收气流的周期内，流经车身纵梁1的气流可以滞留并汇聚于空心凸台的内部，使得发动机空滤器5每一次从空心凸台内部吸收的气流量，相比于直接自车身纵梁1吸收的气流量要大，从而能够进一步满足大功率发动机的需要。

实际应用中，软管4连接自地板3的出气孔14的一端外侧具有朝向该软管4另一端的翻边，翻边的外径大于地板3空心凸台上表面的出气孔14内径、且穿过地板3空心凸台上表面的出气孔14、位于地板3空心凸台上表面的下方，从而将软管4的该端卡紧于出气孔14。而软管4连接至发动机空滤器5的一端，则可通过卡箍卡紧密封。

对于进气孔20、出气孔14、通孔18的尺寸，则可以依据发动机所需气流流量来确定，对于小型货车来说，如果进气孔20为长方孔，则其尺寸可确定为55.5毫米(mm)×49.5mm；如果出气孔14、通孔18均为圆孔，则其直径可分别定为40mm左右、40mm左右。

如下所示的表1中，分别示出了基于本发明如图3所示的方案、基于现有车体前取气方案、以及基于现有发动机舱内取气方案，采用发动机中置的车身布局情况下的发动机功率试验数据。

表1

由表1可见，针对发动机中置的车身布局，基于本发明如图3所示的方案的发动机功率，与基于现有车体前取气方案、以及基于现有发动机舱内取气方案基本持平。而且，在本发明中，同时利用上腔体和下腔体作为取气系统的管路的发动机，略高于仅利用上腔体作为取气系统的管路的发动机功率。

因此，对于发动机中置和后置的车身布局，本发明从车体前端取气并未降低发动机功率，且无需额外布置其他结构作为取气系统的管路，因而对于发动机中置和后置的车身布局，能够简化取气系统的管路结构、节省车身空间、并降低成本。

需要说明的是，表3所示的发动机功率仅为某一速度下的平均功率值，而实验中基于本发明如图3所示的方案的发动机功率最大值，相比于基于现有车体前取气方案、以及基于现有发动机舱内取气方案，则高出了约1kW。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种汽车发动机的取气系统，其特征在于，该系统包括：车身前横梁、车身后横梁、车身纵梁、软管、以及位于所述车身纵梁上方的地板；

所述车身纵梁为开口向上的U型槽，所述U型槽与所述地板构成封闭腔；

所述封闭腔在所述车身纵梁的两端分别具有第一开口和第二开口；

所述车身纵梁具有所述第一开口的一端安装在所述车身前横梁，所述车身前横梁在对应所述第一开口的位置具有进气孔；

所述车身纵梁具有第二开口的一端安装在车身后横梁，所述第二开口被所述车身后横梁封闭；

所述封闭腔的上表面具有出气孔，所述出气孔开设于所述地板；所述地板具有一空心凸台，所述出气孔位于所述空心凸台上表面；

所述软管的一端接自所述出气孔、另一端连接至发动机空滤器。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述软管接自所述出气孔的一端外侧具有朝向另一端的翻边，所述翻边的外径大于所述出气孔、且穿过所述出气孔并位于所述空心凸台上表面的下方。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述软管连接至所述发动机空滤器的一端，通过卡箍卡紧密封于所述发动机空滤器。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的系统，其特征在于，

所述封闭腔内部在平行于所述车身纵梁延伸的方向上具有隔断；

所述隔断将所述封闭腔体隔断为上下两个腔体。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述隔断在对应所述出气孔的位置具有一通孔。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述隔断由多段不连续的隔断面构成。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，任意两段所述隔断面之间的间隙构成对应所述出气孔的通孔。

8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述通孔为直径为40mm的圆孔。

9.如权利要求1至3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述车身纵梁具有工艺孔，所述工艺孔被贴片贴封。

10.如权利要求1至3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述进气孔为55.5mm×49.5mm的长方孔。

11.如权利要求1至3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述出气孔为直径为40mm的圆孔。

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