CN102852678B - 一种集成中冷器的增压发动机进气歧管 - Google Patents

一种集成中冷器的增压发动机进气歧管 Download PDF

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Abstract

一种集成中冷器的增压发动机进气歧管，用于降低涡轮增压发动机进气温度、提高发动机的进气效率。它包括进气歧管本体、金属衬套和中冷器，所述进气歧管本体设有进气总管、稳压腔和进气支管，所述稳压腔后端与进气支管连接，稳压腔的底部连通进气总管，所述进气总管内部嵌装金属衬套，所述中冷器集成在稳压腔中。本发明将中冷器集成在进气歧管稳压腔中，避免了因连接管路长造成冷却后气体的压力损失，有效地降低了增压后空气温度，提高了发动机充气效率，从而改善了发动机的动力性能和经济性能。

Description

一种集成中冷器的增压发动机进气歧管
技术领域
本发明涉及一种涡轮增压发动机的进气歧管，尤其是一种集成了中冷器的发动机进气歧管，属发动机技术领域。
背景技术
由于涡轮增压发动机的进气方式由自然吸气变成了强制增压进气，气体温度会大幅度上升，过高的进气温度促使气体膨胀，导致进气效率下降，直接影响到发动机的燃烧工况，因此涡轮增压发动机需通过中冷器来降低进气温度。
目前国内大多数增压发动机将增压后的新鲜空气通过管路连接到整车中冷器上，由于连接管路长而且结构复杂，冷却后气体压损较大，还容易再一次受热，使发动机的充气效率降低，进而影响发动机性能。虽然一部分增压发动机采用了进气歧管集成中冷的技术，但其进气歧管的设计存在如下缺陷，一是进气歧管导流设计不合理，不能使气体有效分流后通过中冷器；二是中冷器热交换面积利用不充分，导致冷却管路有部分死区；三是增压后高温气体长期冲击进气歧管总管，缩短了进气歧管的使用寿命；四是大部分中冷器的冷却水流与进气同向，导致气体冷却效率不高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种结构简单、性能稳定、能降低增压后气体温度，减小气体压力损失，提升发动机充气效率的集成中冷器的增压发动机进气歧管。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种集成中冷器的增压发动机进气歧管，它包括进气歧管本体、金属衬套和中冷器，所述进气歧管本体设有进气总管、稳压腔和进气支管，所述稳压腔后端与进气支管连接，稳压腔的底部连通进气总管，所述进气总管内部嵌装金属衬套，所述中冷器集成在稳压腔中。
上述集成中冷器的增压发动机进气歧管，所述稳压腔底面上设有与进气总管连接的进气导向槽，在进气导向槽中设置竖直导流板，所述竖直导流板顶面为弧形空间曲面，在进气歧管本体稳压腔后部设置数量与发动机缸数匹配的弧形导流板，所述弧形导流板进气端弧线开口随进气流向依次增大。
上述集成中冷器的增压发动机进气歧管，所述进气总管进气端设有定位凹槽，在定位凹槽底面上对称设置两个定位销孔，所述定位凹槽和定位销孔与金属衬套相匹配。
上述集成中冷器的增压发动机进气歧管，所述金属衬套进口端设有与进气总管进气端定位凹槽配装的定位凸台，在定位凸台上对称设置两个定位销，所述定位销孔与进气总管进气端定位销孔配装，在金属衬套内腔中还设有金属衬套导流板。
上述集成中冷器的增压发动机进气歧管，所述中冷器设有冷却水进口和冷却水出口，所述冷却水进口和冷却水出口与中冷器的冷却管路连通，所述中冷器冷却管路中水流方向与进气歧管中气流方向相反。
本发明在进气总管中嵌装金属衬套，金属衬套内部的金属衬套导流板使金属衬套出口端气流分成上下两部分，上部气流流向中冷器靠近进气总管一侧，下部气流流向中冷器远离进气总管一侧，在有效利用中冷器热交换面积，改善增压后空气冷却效果的同时，缓解了增压后高温气体的冲击，延长了进气歧管使用寿命；本发明在金属衬套进口端设有定位凸台及定位销，可以有效防止金属衬套在进气总管内的窜动，降低NVH噪声特性，且具有抗击增压后高温气体持续冲击的作用；本发明在进气歧管稳压腔后部设置数量与发动机缸数匹配的弧形导流板，弧形导流板进气端弧线开口随进气流向依次增大，经过CAE优化的弧线形结构，使发动机各缸进气均匀，压力损失减小，工作噪音减弱，降低了燃油的消耗，有利于发动工作的稳定性；本发明在稳压腔底面的进气导向槽中设置竖直导流板，经过CAE优化的竖直导流板，将经金属衬套出口处向下分流的气体分成前后两部分，使气流分别吹向中冷器的两侧，充分利用中冷器热交换面积，增强增压后空气的冷却效果；本发明进气歧管中进气气流方向与中冷器冷却管路中水流方向相反，提高了中冷器的热交换效率；本发明将中冷器集成在进气歧管稳压腔中，避免了因连接管路长造成冷却后气体的压力损失，有效地降低了增压后空气温度，提高了发动机充气效率，从而改善了发动机的动力性能和经济性能。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明总体结构示意图；
图2是进气歧管本体结构示意图（将稳压腔上壁剖开后示意图）；
图3是稳压腔进气导向槽及竖直导流板结构示意图；
图4是弧形导流板结构及其位置示意图；
图5是金属衬套结构图；
图6是图5的俯视图；
图7是中冷器热交换原理图。
图中各标号为：1、进气歧管本体，1-1、稳压腔，1-1-1、进气导流槽，1-1-2、竖直导向板，1-1-3、弧形导向板，1-2、进气总管，1-2-1、定位凹槽，1-2-2、定位销孔，1-3、进气支管，2、金属衬套，2-1、定位凸台，2-2、定位销，2-3、金属衬套导流板，3、中冷器,3-1、冷却水进口，3-2、冷却水出口。
具体实施方式
参看图 1、图2，本发明包括进气歧管本体1、金属衬套2和中冷器3，所述进气歧管本体1设有进气总管1-2、稳压腔1-1和进气支管1-3，所述稳压腔1-1后端连接进气支管1-3，稳压腔1-1的底部与进气总管1-2连通，所述金属衬套2嵌装在进气总管1-2内部，所述中冷器3集成在稳压腔1-1中。
参看图2、图3、图4，本发明的稳压腔1-1底面上设有与进气总管1-2连接的进气导向槽1-1-1，在进气导向槽1-1-1中设置竖直导流板1-1-2，所述竖直导流板1-1-2顶面为弧形空间曲面，在进气歧管本体稳压腔1-1后部设有数量与发动机缸数匹配的弧形导流板1-1-3，所述弧形导流板1-1-3进气端弧线开口随进气流向依次增大。
参看图2、图3、图4，本发明的进气总管1-2进气端设有定位凹槽1-2-1，在定位凹槽1-2-1底面上对称设置两个定位销孔1-2-2，所述定位凹槽1-2-1和定位销孔1-2-2与金属衬套2相匹配。
参看图2、图3、图4，本发明的金属衬套2进口端设有与进气总管1-2进气端定位凹槽1-2-1配装的定位凸台2-1，在定位凸台2-1上对称设置两个定位销2-2，所述定位销2-2与进气总管进气端定位销孔1-2-2配装，在金属衬套2内腔中还设有金属衬套导流板2-3，所述金属衬套导流板2-3将金属衬套出口端分割为上下两部分。
参看图2、图3、图4，本发明的中冷器3设有冷却水进口3-1和冷却水出口3-2，所述冷却水进口3-1和冷却水出口3-2与中冷器的冷却管路连通，所述中冷器冷却管路中水流方向与进气歧管中气流方向相反。
参看图 1～图7，本发明应用在四缸涡轮增压发动机上，在进气总管1-2中嵌装金属衬套2，金属衬套2内部的金属衬套导流板2-3使金属衬套出口端气流分成上下两部分，上部气流流向中冷器3靠近进气总管1-2一侧，下部气流流向中冷器3远离进气总管1-2一侧，在有效利用中冷器热交换面积，改善增压后空气冷却效果的同时，缓解了增压后高温气体的冲击，延长了进气歧管使用寿命；本实施例在金属衬套2进口端设有定位凸台2-1及定位销2-2，可以有效防止金属衬套2在进气总管1-2内的窜动，降低NVH噪声特性，且具有抗击增压后高温气体持续冲击的作用；本实施例在进气歧管稳压腔1-1后部设置三条的弧形导流板1-1-3，弧形导流板1-1-3进气端弧线开口随进气流向依次增大，经过CAE优化的弧线形结构，使发动机各缸进气均匀，压力损失减小，工作噪音减弱，降低了燃油的消耗，有利于发动工作的稳定性；本实施例在稳压腔1-1底面的进气导向槽1-1-1中设置竖直导流板1-1-2，经过CAE优化的竖直导流板1-1-2，将经金属衬套2出口处向下分流的气体分成前后两部分，使气流分别吹向中冷器3的两侧，充分利用中冷器3的热交换面积，增强增压后空气的冷却效果；本实施例进气歧管中进气气流方向与中冷器冷却管路中水流方向相反，提高了中冷器的热交换效率；本实施例将中冷器3集成在进气歧管稳压腔1-1中，避免了因连接管路长造成冷却后气体的压力损失，有效地降低了增压后空气温度，提高了发动机充气效率，从而改善了发动机的动力性能和经济性能。             
本发明的工作过程是：在发动机正常运行时，增压后的新鲜空气通过管路输送到节气门进入进气歧管本体1的进气总管1-2中，通过金属衬套2将气体分成上下两部分，上部气流流向中冷器3靠近进气总管1-2一侧，下部分气体流经顶面为空间弧形曲面的竖向导流板1-1-2后被分流成前后两部分，分别通过中冷器3，气体经过中冷器3冷却后，经三条弧形导流板1-1-3分流后均匀进入发动机各缸，参与燃烧，本发明有效地降低增压后空气的温度，且减少了因管路复杂带来的压力损失，从而增加发动机充气效率。

Claims (1)

1.一种集成中冷器的增压发动机进气歧管，其特征是，它包括进气歧管本体（1）、金属衬套（2）和中冷器（3），所述进气歧管本体（1）设有进气总管（1-2）、稳压腔（1-1）和进气支管（1-3），所述稳压腔（1-1）后端与进气支管（1-3）连接，稳压腔（1-1）的底部连通进气总管（1-2），所述进气总管（1-2）内部嵌装金属衬套（2），所述中冷器（3）集成在稳压腔（1-1）中；
所述稳压腔（1-1）底面上设有与进气总管（1-2）连接的进气导向槽（1-1-1），在进气导向槽（1-1-1）中设置竖直导流板（1-1-2），所述竖直导流板（1-1-2）顶面为弧形空间曲面，在进气歧管本体稳压腔（1-1）后部设有数量与发动机缸数匹配的弧形导流板（1-1-3），所述弧形导流板（1-1-3）进气端弧线开口随进气流向依次增大；
所述进气总管（1-2）进气端设有定位凹槽（1-2-1），在定位凹槽（1-2-1）底面上对称设置两个定位销孔（1-2-2），所述定位凹槽（1-2-1）和定位销孔（1-2-2）与金属衬套（2）相匹配；
所述金属衬套（2）进口端设有与进气总管（1-2）进气端定位凹槽（1-2-1）配装的定位凸台（2-1），在定位凸台（2-1）上对称设置两个定位销（2-2），所述定位销（2-2）与进气总管进气端定位销孔（1-2-2）配装，在金属衬套（2）内腔中还设有金属衬套导流板（2-3）；所述金属衬套导流板（2-3）使金属衬套出口端气流分成上下两部分，上部气流流向中冷器靠近进气总管（1-2）一侧，下部气流流向中冷器远离进气总管（1-2）一侧；
所述中冷器（3）设有冷却水进口（3-1）和冷却水出口（3-2），所述冷却水进口（3-1）和冷却水出口（3-2）与中冷器的冷却管路连通，所述中冷器冷却管路中水流方向与进气歧管中气流方向相反。
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