CN102322375A - V型多缸发动机左右进气总管连通装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于V型多缸发动机的进气管连通装置。包括用于将新鲜工质导入进气管的进气管入口1和公共进气腔2，用于将新鲜工质分配到各缸的V型多缸发动机左右进气总管3，4，用于连接左右两排进气管的连通管道5，连通管5与公共进气腔2、左右两个进气总管3、4形成一个环形的气腔，并且进气管道5的横截面积和位置存在最佳值。本发明在原有的V型发动机进气管的基础上进行创新，增加了V型多缸发动机左右两排进气总管的连通管道，使得发动机的各缸进气不均匀度大大降低，不同转速工况下的发动机进气量增加，特别是高转速下的进气量增加明显，进气阻力降低，泵气损失减少，提高了发动机输出功率，降低了比油耗。

Description

V型多缸发动机左右进气总管连通装置

技术领域

本发明涉及活塞式内燃发动机领域，具体来说涉及一种用于V型多缸发动机的进气管连通装置。

背景技术

随着对活塞式内燃发动机降低排放和节约能源的要求越来越高，发动机的优化设计和优化控制成为技术发展的必然，而多缸发动机各缸燃烧不均匀性成为发动机性能优化的障碍之一。由于多缸发动机进气管道内的压力波动，在相同的配气相位条件下，会造成各缸进气量的不均匀，这样以来，在喷油参数不变的情况下，进气量多的气缸，其最高燃烧压力大、排气温度低，进气量少的气缸，其最高燃烧压力低、排气温度高。因此，多缸发动机进气的均匀性对发动机的燃烧匹配和燃烧一致性具有很重要的影响。

对于常规的V型发动机进气管道，一般由一个公共进气腔分成两根进气总管，每根进气总管再单独连接两排气缸，分别为两排气缸供气；或者由一个公共进气腔分成多个进气气管支管，分别为每一个气缸供气。由于各缸进气门的入口距离公共进气腔的流道长度有很大差异，另外相邻发火各缸的进气过程又相互影响，使得各缸进气门前的压力波差异很大，进而造成各缸的进气量不均匀，并间接造成各缸燃烧过程的不均匀，燃烧压力、燃烧温度均有差异，最终会造成较大的发动机循环变动和工作状态不稳定。在严重情况下，还会导致发动机震动加剧，噪音升高，输出功率下降，比油耗高，排放污染水平高等问题。

目前国内外关于进气管的研究主要集中在管道材料的选取和流道形式的选择，如CN200510080435.2，US005243933A，WO2005008056A2，WO2007091542A1等，且大部分研究目标主要关注进气噪音最小化，降低进气阻力，提高发动机和整车性能等技术手段上，如CN200610096267.0，CN201010278027.9。

本发明的目的是为解决V型多缸发动机各缸进气不均匀度较大的问题，使得各缸的进气量更接近，减少排气温度和最高燃烧压力对整机性能提高的限制，使得发动机工作状态更加一致和平稳。

本发明涉及的进气管连通装置对原有进气管结构改动不大，只在原有的两排进气总管之间加装一组进气连通装置，因此加工较为方便。加装该连通管后，不仅可以大大降低了各缸进气不均匀度，使得各缸的进气量更均匀，而且可以降低高转速时的进气阻力，增加进气量，同时能够提高发动机的效率和动力性能，具有很大的实用价值。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术所存在的上述问题，提供一种结构合理、工作稳定性高的进气总管连通装置。该发明能够大大降低各缸进气不均匀度，并降低发动机在高转速时的进气阻力，增加进气量，最终提高发动机的工作效率和动力性能，而且工作状态更加稳定。

本发明的目的可以通过下列技术方案来实现：一种用于连通V型多缸发动机上两排进气总管的连通装置，包括用于将新鲜工质引入两排气缸的公共进气腔，V型多缸发动机左右两排进气总管，两个进气总管之间的连通管道。所述的V型多缸发动机两排进气总管通过一定横截面积的管道彼此进行连接，而且该连接管道具有最佳横截面积和布置位置，使发动机能够在进气管道的结构尺寸增加不大的情况下获得最佳的工作性能，尤其能够明显改善发动机工作的进气不均匀度。

优选的是所述V型多缸发动机两排进气总管连通装置中，连通管的截面积与进气总管截面积之比在20％～100％之间。

优选的是所述V型多缸发动机两排进气总管连通装置中，连接管的安装位置与公共进气腔的径向距离的取值范围在L/2～L之间，其中L表示V型多缸发动机左右进气总管的长度。

由于两排进气管经过连通管道连通，形成了一个环形的进气腔，对于左右两排气缸中的每一个气缸来说，进气腔的总容积增加了一倍，在各缸的进气过程中，环形进气腔内和进气门前的压力波动减小，各缸进气门前的压力波动曲线形状更趋于一致，从而使各缸的进气量差异减小。在整个发动机工作转速范围内，这种进气压力波的变化对减小各缸进气不均匀度都有促进作用，同时发动机的进气量也有所提高，特别是在高转速的情况下，采用本发明所述的连通装置对降低进气不均匀度和提高进气量的效果更加明显。

由于采用本发明所述的进气连通管以后，进气压力波动减小，每一个气缸的进气流动损失也减小，进而使得各缸的泵气损失减少，转速越高时，泵气损失减小的越多，从而进一步提高了整个工作转速范围内的功率、降低了燃油消耗率。

另外，左右进气总管的连接管道存在最优截面积，连接管道的截面积与V型多缸发动机左右进气总管截面积之比在20％～100％之间时，对于降低进气不均匀度、提高进气量、减小泵气损失均有效，只是当连通管的横截面积与左右进气总管的横截面积相当时，对发动机的性能促进效果最明显。连通管道的安装位置随着离公共进气腔的距离越远，对发动机性能的改善越明显，当位于左右进气总管的末端时，对减小进气不均度、提高进气量的改善效果最佳，改善动力性能的效果也最明显。

综上所述，一种用于V型多缸发动机的进气管连通装置能够有效地降低了各缸进气不均匀度，降低进气阻力，增加进气量，使得各缸工作过程变得较为均匀，并且提高发动机的工作效率和动力性能。

附图说明

图1显示了本发明涉及的一种用于V型多缸发动机的进气管连通装置原理图。

图2显示了发动机在100％负荷下，不同的转速下，利用本发明给出的V型多缸发动机左右两排进气总管连通装置与传统进气管得到的外特性下的不均匀度对比。

图3显示了发动机在100％负荷下，不同的转速下，利用本发明给出的V型多缸发动机左右两排进气总管连通装置与传统进气管得到的外特性下的进气量对比。

图4显示了发动机在100％负荷下，不同的转速下，利用本发明给出的V型多缸发动机左右两排进气总管连通装置与传统进气管得到的发动机泵气损失对比。

图5显示了发动机在100％负荷下，不同的转速下，利用本发明给出的V型多缸发动机左右两排进气总管连通装置与传统进气管得到的发动机功率对比。

图6显示了发动机在100％负荷下，不同的转速下，利用本发明给出的V型多缸发动机左右两排进气总管连通装置与传统进气歧管得到的发动机有效燃油消耗率对比。

具体实施方式

附图1所显示了根据本发明、应用在一款V型八缸发动机上的左右两排进气管连通装置。该装置包括用于将新鲜工质导入公共进气腔2的进气入口1，用于将新鲜工质分配到各缸进气歧管的V型多缸发动机左右两排进气总管3、4，用于将V型多缸发动机左右进气总管连通在一起的连通管5。所述V型多缸发动机左右进气总管通过一定横截面积的管路5相互连通，管路5的横截面积与左右两侧进气总管的横截面积相同。根据计算分析可知，V型多缸发动机左右进气总管的连通管道5的与进气管入口1之间的距离处为L时，发动机性能可达到最佳，其中L为V型多缸发动机左右进气总管的长度。

整个系统的工作过程是：在发动机工作时，空气从进气口1进入公共进气腔2，然后分成两路进入左排进气总管3和右排进气总管4，并在连通管5中会合，整个气流充满了这个环形的气体流通管道。当左右两排的气缸交替的进气时，如1缸进气时，不仅从气流通道2、3将气体吸入气缸内，而且也从气流通道4、5将气体吸入气缸；当5缸进气时，也可以同时将气流通道2、3、4、5内的气体吸入气缸。这样，对于每个气缸来说，与没有进气连通管5时的情况相比，总的进气流动面积和进气腔体积增加了1倍，整个进气管道中的回流和涡流减少了，进气流通阻力就减少了，不会出现左右两排的气缸从公共进气腔2里面“抢气”的现象，每缸进气道内的压力波动就会减小，各缸的进气量越接近。当转速越高时，这种环形气腔的作用越明显，对进气不均匀度的减小程度越大。

从图2中可以看出，在转速从1100r/min到2500r/min的范围内，与原来的进气管路相比，采用了本发明涉及进气管连通装置的V型8缸发动机的各缸进气不均匀度改善很多，在转速为2500r/min时进气不均匀度从原来的9.63％降低到4.59％，进气不均匀度改善了52.4％。而1100r/min时进气不均匀度由原来的4.51％降低到1.51％，进气不均匀度改善了66.6％。

从图3中可以看出，与原来的进气管路相比，采用了本发明涉及进气管连通装置的V型8缸发动机的进气量在整个工作转速范围内均有一定的增加，尤其是在高转速工况下，以2500r/min为例，进气量上升幅度为4.4％。

从图4中可以看出，与原来的进气管路相比，采用了本发明涉及的进气管连通装置的V型8缸发动机的泵气损失在不同转速范围内有不同程度的改善，在高转速工况下明显改善，以2500r/min为例，泵气损失降低幅度为5.15％。

从图5中可以看出，与原来的进气管路相比，采用了本发明涉及的进气管连通装置的V型8缸发动机的输出功率在不同转速范围内有不同程度的提高，以1500r/min为例，功率提升幅度为2.7％。

从图6中可以看出，与原来的进气管路相比，采用了本发明涉及的进气管连通装置的V型8缸发动机的有效燃油消耗率较传统进气管的有效燃油消耗率有了较大下降，特别是在中低转速工况效果更加明显，以1500r/min为例，有效油耗率降低幅度为2.7％。

从上述的数据对比中可以发现本发明的优点在于：在原机进气管道基础上进行较小的改动，在左右两排进气总管之间再加装上一段连通管道，不影响发动机其余部件的布局，会大大的降低各缸的进气不均匀度，提高了发动机的总进气量，降低了泵气损失功，改善了发动机的动力性和经济性，特别是高速时的性能有很大的改善。

尽管结合上述实施例来描述了本发明，但是应该知道，本发明不局限于所公开的V型八缸发动机用的进气总管连通装置例，本发明还可以覆盖各种改进和落入本发明要求保护的精神实质和范围内(各种形式的V型多缸往复式发动机)的等同布置。

附图标记说明：

1.进气管入口，2.公共进气腔，3-4.左、右进气总管，5.左右进气总管的连通管，C1-C8.各缸进气歧管。

Claims (3)

1.一种用于V型多缸发动机的进气管连通装置，包括：连通装置，所述连通装置包括用于将连接左右两排进气总管联通在一起的连通管道，该连通管道能够与公共进气腔、左右进气总管形成环形气腔。

2.根据权利要求1所述的一种V型多缸机的进气管连接装置，其特征在于左右两排进气总管的连通管道的截面积与进气总管截面积之比在20％～100％之间。

3.根据权利要求1所述的一种V型多缸机进气管连接装置，其特征在于左右两排进气总管的连通管道的安装位置与公共进气腔的径向距离的取值范围在L/2～L之间，其中L表示V型多缸发动机左右进气总管的长度。

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