CN104279093B - 一种汽油发动机的塑料进气歧管气道 - Google Patents

Abstract

一种汽油发动机的塑料进气歧管气道,克服了现有进气歧管气道长，影响进气效率以及稳压腔呈均匀对称的空间结构，容易使稳压腔造成紊流，使4个支管气道的进气均匀性差，压损大，从而影响发动机的动力性和排放特性的问题，特征是稳压腔呈非对称的不规则形状，支管气道的气流入口直接与稳压腔上壁相连，第一支管气道中心线的长度为78.3mm，第二支管气道中心线的长度为73mm，第三支管气道中心线的长度为73mm，第四支管气道中心线的长度为78.4mm，4个气道中心线均由直线段和圆弧线段构成，有益效果是，气道短，既减小了气道的占用空间，又减小了气流阻力，进气均匀性均满足±3%的要求，且压损小，有利于提高发动机的动力性能。

Description

一种汽油发动机的塑料进气歧管气道

技术领域

本发明属于汽车发动机技术领域，特别涉及一种汽油发动机的塑料进气歧管气道。

背景技术

对于进气歧管而言，影响发动机性能的关键参数是进气歧管长度、气道出口与入口截面积大小和稳压腔体积大小。现有技术中，为了使每一气缸的燃烧状况相同，进气歧管一般采用等长设计原则，每一缸的歧管长度和弯曲度都要尽可能的相同，这样各气缸的进气均匀性就比较好。如重庆长安汽车股份有限公司提出的申请号为CN200710092898.X的发明专利申请公开的发明“一种发动机进气歧管”，由谐振腔和与谐振腔连接的多根气道构成，气道长340mm到440mm，气道为倒S形，以大小两个圆弧R1和R2相切的形式布置，其中大圆弧R1为70－150mm，小圆弧R2为35－65mm，所有气道沿中间线左右对称布置，并且各气道等长。进气歧管气道在接近谐振腔时，采用了相邻气道共壁的结构，在谐振腔前部增加砂芯工艺定位支撑，该发明通过采用上述设计，可以在有限的空间内达到对340mm～440mm的长气道进气歧管的合理布置，增加进气歧管的强度，为发动机在中低转速下提供较大和更平稳的扭矩。但是该进气歧管气道为倒S形，以大小两个圆弧R1和R2相切的形式布置，所以气道很长，且气道有两次转弯，增加了进气阻力，并使气道占用歧管很大空间，进而增加了进气的时间，影响了进气效率；

又如上海奥萨特实业有限公司提出的申请号为CN201120045635.5的实用新型公开了一种汽车发动机塑料进气歧管，它由谐振腔、4个进气弯管以及安装座构成，进气弯管的下端与谐振腔连通，进气弯管的上端与安装座连通，谐振腔上设有进气孔，安装座上设有分别与4个进气弯管相对应的4个出气孔，4个进气弯管长度为400±15mm; 该进气歧管气道从下端与谐振腔连通到上端与安装座连通，气道中心线由一个半圆弧线与一个很长的向上的斜线相切连接，所以气道很长，同样占用歧管很大空间，即增加了进气的时间，又影响了进气效率；

实际上，由于布置等因素的影响，气道中心线（进气歧管气流入口到进气歧管气流出口中心线）的长度并不能做到完全相等，以本申请人关于型号为FF4A9的一种汽油发动机的塑料进气歧管为例，该进气歧管的气道由第一支管气道、第二支管气道、第三支管气道、第四支管气道和进气总管气道以及稳压腔气道组成，各支管气道末端与稳压腔侧壁相连，由涡旋形成长气道，中心线由两段圆弧与两个直线相切连接构成，其中第一支管气道中心线的长度是425mm，第二支管气道中心线的长度是416mm，第三支管气道中心线的长度是420mm，第四支管气道中心线的长度是434mm；长度不是完全相等，但也基本相等，问题是由于气道中心线很长，则气道很长，也存在占用歧管很大空间，即增加了进气的时间，又影响进气效率的问题；此外，FF4A9汽油发动机的塑料进气歧管的第一支管气道中心线的最大曲率是0.022，第二支管气道中心线的最大曲率是0.018，第三支管气道中心线的最大曲率是0.02，第四支管气道中心线的最大曲率是0.022；并且4个支管气道的末端与稳压腔均匀分布联通，FF4A9的汽油发动机的塑料进气歧管稳压腔气道容积为0.78L，且进气歧管稳压腔的纵向切面呈规则形状，属于均匀对称的空间结构，由于稳压腔气道容积较小，气流进入4个支管气道又存在时间差，也容易使稳压腔造成紊流，使4个支管气道的进气均匀性差，压损大；第三，FF4A9汽油发动机的塑料进气歧管的第一支管气道出口的截面积是918.91mm²，第二支管气道出口的截面积是918.73mm²，第三支管气道出口的截面积是920mm²，第四支管气道出口的截面积是919.45mm²；而4个支管气道入口的截面积均是847mm²；存在问题是，由于气道的出口截面积与气道的入口截面积相差较大，所以造成的压损较大，在给定111g/s流量下的平均压损为4183.67Pa，压损过大，造成发动机动力性不足，从而影响发动机的动力性、经济性和排放特性。根据公式α=(mi- m mean)/ m mean 可以计算出进气歧管各气道的进气均匀性系数（式中，mi——各支管流量；m mean——支管平均流量）。现有技术进气歧管气道进气均匀性系数最大值为3.24%，超出工程允许的±3%的限度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑，减少气道占用空间，缩短进气时间，提高进气效率和进气均匀性以及减小压损的一种汽油发动机的塑料进气歧管气道。

本发明采用的技术方案包括第一支管气道、第二支管气道、第三支管气道、第四支管气道、进气总管气道和稳压腔，所述稳压腔呈非对称的不规则形状，该稳压腔由稳压腔左侧壁、稳压腔左下壁、稳压腔过渡圆弧下壁、稳压腔右下壁、稳压腔右侧壁和稳压腔上壁构成，稳压腔左下壁为一相对较陡的斜面，稳压腔左下壁的斜面与水平面的夹角为34°，稳压腔右下壁为一相对较平缓的斜面，稳压腔右下壁的斜面与水平面的夹角是10.5°，稳压腔左下壁与稳压腔右下壁两者之间由稳压腔过渡圆弧下壁过渡连接，所述第一支管气道、第二支管气道、第三支管气道和第四支管气道的气流入口直接与稳压腔上壁相连。

所述第一支管气道的第一支管气道中心线由第一支管气道中心直线段和第一支管气道中心圆弧线段构成，第一支管气道中心线的长度为78.3mm，第一支管气道中心线的最小曲率半径为23mm，所述第二支管气道的第二支管气道中心线由第二支管气道中心直线段和第二支管气道中心圆弧线段构成，第二支管气道中心线的长度为73mm，第二支管气道中心线的最小曲率半径为11mm，所述第三支管气道的第三支管气道中心线由第三支管气道中心直线段和第三支管气道中心圆弧线段构成，第三支管气道中心线的长度为73mm，第三支管气道中心线的的最小曲率半径为25mm，所述第四支管气道的第四支管气道中心线由第四支管气道中心直线段和第四支管气道中心圆弧线段构成，第四支管气道中心线的长度为78.4mm，第四支管气道中心线的最小曲率半径为16mm。

所述第一支管气道、第二支管气道、第三支管气道和第四支管气道的出口截面与入口截面均为近似椭圆形状，第一支管气道的出口截面积是916.48mm²，第一支管气道的入口截面积是1154.33mm²；第二支管气道的出口截面积是916.57 mm²，第二支管气道的入口截面积是917.13mm²；第三支管气道的出口截面积是916.57 mm²，第三支管气道3的入口截面积是916.99mm²；第四支管气道的出口截面积是916.5 mm²，第四支管气道的入口截面积是1155.25mm²。

所述稳压腔左下壁与稳压腔右下壁两者之间由稳压腔过渡圆弧下壁相切连接，所述稳压腔过渡圆弧下壁的圆弧半径为80mm。

所述稳压腔的容积为0.89L。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）由于本发明第一支管气道、第二支管气道、第三支管气道和第四支管气道的气道入口直接与稳压腔上壁相连，且4个支管气道的中心线均由一段直线段和一段圆弧线段构成，所以支管气道的中心线长度明显小于现有技术，第一支管气道中心线的长度为78.3mm，第二支管气道中心线和第三支管气道中心线的长度均为73mm，第四支管气道中心线的长度为78.4mm，这样可以使气道很短，既减小了歧管的占用空间，又减小了气流阻力，从而减少了进气有效时间，增加了进气效率。

（2）本发明稳压腔由稳压腔左侧壁、稳压腔左下壁、稳压腔过渡圆弧下壁、稳压腔右下壁、稳压腔右侧壁和稳压腔上壁构成，呈非对称的不规则形状，稳压腔左下壁为一相对较陡的斜面，稳压腔左下壁的斜面与水平面的夹角为34°～36°，稳压腔右下壁为一相对较平缓的斜面，稳压腔右下壁的斜面与水平面的夹角是10.5°～12°，稳压腔左下壁与稳压腔右下壁两者之间由稳压腔过渡圆弧下壁过渡连接，且均属于相切连接，这样构成的稳压腔考虑了气流进入4个支管气道存在的时间差，改善了4个支管气道的进气均匀性，且可以避免紊流，进入到稳压腔的气体能量损耗小，进气均匀性更好，压损更小。

（3）本发明第一支管气道、第二支管气道、第三支管气道和第四支管气道的出口截面与入口截面均为近似椭圆形状，各支管气道的出口截面积与入口截面积相差较小，压损较小。

通过一系列的结构改进，在进气均匀性方面本发明要明显优于现有技术。通过三维CFD软件分析计算得出压力边界条件下进气均匀性计算结果。

如图10所示，现有技术进气歧管均匀性系数绝对值最大值为3.24%，本发明的进气均匀性系数绝对值最大值为1.83%，各气道的进气均匀性均优于现有技术，且进气均匀性均满足±3%的要求。

通过一系列的结构改进，在压损方面本发明也明显优于现有技术。

通过三维CFD软件分析计算得出流量边界条件下压损计算结果。

如图11所示，现有技术进气歧管在给定111g/s流量下的平均压损为4183.67Pa，本发明的平均压损为2248Pa，优于现有技术进气歧管，本发明的各个气道的压损均小于现有技术的，所以，本发明在综合性能上面都要优于现有技术，这样就直接提高发动机的动力性能。附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的左视图；

图4是图1的右视图；

图5是图2的A-A剖视图；

图6是图1的B-B剖视图；

图7是图1的C-C剖视图；

图8是图1的D-D剖视图；

图9是图1的E-E剖视图；

图10是本发明与现有技术进气均匀性对比柱状图；

图11是本发明与现有技术进气压损对比柱状图。

图中：

1.第一支管气道，

2.第二支管气道，

3.第三支管气道，

4.第四支管气道，

5.进气总管气道，

6. 稳压腔左侧壁，

7. 稳压腔左下壁，

8.稳压腔过渡圆弧下壁，

9. 稳压腔，

10.稳压腔右下壁；

11. 稳压腔右侧壁；

12．稳压腔上壁；

L1第一支管气道中心线；

L1-1. 第一支管气道中心直线段

L1-2. 第一支管气道中心圆弧线段

L2第二支管气道中心线；

L2-1. 第二支管气道中心直线段

L2-2. 第二支管气道中心圆弧线段

L3.第三支管气道中心线；

L3-1. 第三支管气道中心直线段

L3-2. 第三支管气道中心圆弧线段

L4.第四支管气道中心线；

L4-1. 第四支管气道中心直线段

L4-2. 第四支管气道中心圆弧线段

R1第一支管气道中心线最小曲率半径；

R2第二支管气道中心线最小曲率半径；

R3.第三支管气道中心线最小曲率半径；

R4.第四支管气道中心线最小曲率半径。

具体实施方式

如图1～图5所示，本发明包括第一支管气道1、第二支管气道2、第三支管气道3、第四支管气道4、进气总管气道5和稳压腔9，为了使各支管气道的进气均匀性更好，以保证各缸进气的均匀性，所述稳压腔9呈非对称的不规则形状，该稳压腔9由稳压腔左侧壁6、稳压腔左下壁7、稳压腔过渡圆弧下壁8、稳压腔右下壁10、稳压腔右侧壁11和稳压腔上壁12构成，稳压腔左下壁7与水平面的夹角为34°～36°，相对较陡，稳压腔右下壁10与水平面的夹角是10.5°～12°，相对较平缓，稳压腔左下壁7与稳压腔右下壁10两者之间用半径为80mm的过渡圆弧下壁8连接起来，稳压腔左下壁7与过渡圆弧下壁8和稳压腔右下壁10与过渡圆弧下壁8均属于相切连接，纵截面上看，除稳压腔左下壁7外，过渡圆弧下壁8和稳压腔右下壁10都呈U形下壁，各U形下壁的底面为底平面，稳压腔左下壁7为侧平面，本发明稳压腔有利于气体的流动，避免气流紊流，进入到稳压腔的气体能量损耗小，进气均匀性更好，压损更小，稳压腔9的容积为0.89L；所述第一支管气道1、第二支管气道2、第三支管气道3和第四支管气道4的气流入口直接与稳压腔上壁12相连；

如图1和图9所示，所述第一支管气道中心线L1由第一支管气道中心直线段L1-1和第一支管气道中心圆弧线段L1-2构成，出口截面与入口截面均近似椭圆形状，第一支管气道中心线L1长度为78.3mm，第一支管气道中心线的最小曲率半径R1为23mm，第一支管气道1的出口截面积是916.48mm²，第一支管气道1的入口截面积是1154.33mm²；

如图1和图8所示，所述第二支管气道中心线L2由第二支管气道中心直线段L2-1和第二支管气道中心圆弧线段L2-2构成，出口截面与入口截面均近似椭圆形状，第二支管气道中心线L2长度为73mm，第一支管气道中心线的最小曲率半径R2为11mm，第一支管气道1的出口截面积是916.57mm²，第一支管气道1的入口截面积是917.13mm²；

如图1和图7所示，所述第三支管气道中心线L3由第三支管气道中心直线段L3-1和第三支管气道中心圆弧线段L3-2构成，出口截面与入口截面均近似椭圆形状，第三支管气道中心线L3长度为73mm，第一支管气道中心线的最小曲率半径R3为25mm，第三支管气道3的出口截面积是916.57mm²，第三支管气道1的入口截面积是916.99mm²；

如图1和图6所示，所述第四支管气道中心线L4由第四支管气道中心直线段L4-1和第四支管气道中心圆弧线段L4-2构成，出口截面与入口截面均近似椭圆形状，第四支管气道中心线L4长度为78.4mm，第一支管气道中心线的最小曲率半径R4为16mm，第四支管气道4的出口截面积是916.5 mm²，第四支管气道4的入口截面积是1155.25mm²。

使用时，进气总管气道5与节气门结合面相连，4个支管气道出口与缸盖法兰相连，空气由4个气道出口流进发动机气缸内。

Claims (5)

1.一种汽油发动机的塑料进气歧管气道，包括第一支管气道（1）、第二支管气道（2）、第三支管气道（3）、第四支管气道（4）、进气总管气道（5）和稳压腔（9），其特征在于，所述稳压腔（9）呈非对称的不规则形状，该稳压腔（9）由稳压腔左侧壁（6）、稳压腔左下壁（7）、稳压腔过渡圆弧下壁（8）、稳压腔右下壁（10）、稳压腔右侧壁（11）和稳压腔上壁（12）构成，稳压腔左下壁（7）为一相对较陡的斜面，稳压腔左下壁（7）的斜面与水平面的夹角为34°～36°，稳压腔右下壁（10）为一相对较平缓的斜面，稳压腔右下壁（10）的斜面与水平面的夹角是10.5°～12°，稳压腔左下壁（7）与稳压腔右下壁（10）两者之间由稳压腔过渡圆弧下壁（8）过渡连接，所述第一支管气道（1）、第二支管气道（2）、第三支管气道（3）和第四支管气道（4）的气流入口直接与稳压腔上壁（12）相连。

2.根据权利要求1所述一种汽油发动机的塑料进气歧管气道，其特征在于，所述第一支管气道（1）的第一支管气道中心线（L1）由第一支管气道中心直线段（L1-1）和第一支管气道中心圆弧线段（L1-2）构成，第一支管气道中心线（L1）的长度为78.3mm，第一支管气道中心线的最小曲率半径(R1)为23mm，所述第二支管气道（2）的第二支管气道中心线（L2）由第二支管气道中心直线段（L2-1）和第二支管气道中心圆弧线段（L2-2）构成，第二支管气道中心线（L2）的长度为73mm，第二支管气道中心线的最小曲率半径(R2)为11mm，所述第三支管气道（3）的第三支管气道中心线（L3）由第三支管气道中心直线段（L3-1）和第三支管气道中心圆弧线段（L3-2）构成，第三支管气道中心线（L3）的长度为73mm，第三支管气道中心线的的最小曲率半径(R3)为25mm，所述第四支管气道（4）的第四支管气道中心线（L4）由第四支管气道中心直线段（L4-1）和第四支管气道中心圆弧线段（L4-2）构成，第四支管气道中心线（L4）的长度为78.4mm，第四支管气道中心线的最小曲率半径（R4）为16mm。

3.根据权利要求1所述一种汽油发动机的塑料进气歧管气道，其特征在于，所述第一支管气道（1）、第二支管气道（2）、第三支管气道（3）和第四支管气道（4）的出口面与入口截面均为近似椭圆形状，第一支管气道（1）的出口截面积是916.48mm²，第一支管气道（1）的入口截面积是1154.33mm²；第二支管气道（2）的出口截面积是916.57 mm²，第二支管气道（2）的入口截面积是917.13mm²；第三支管气道（3）的出口截面积是916.57mm²，第三支管气道3的入口截面积是916.99mm²；第四支管气道（4）的出口截面积是916.5mm²，第四支管气道（4）的入口截面积是1155.25mm²。

4.根据权利要求1所述一种汽油发动机的塑料进气歧管气道，其特征在于，所述稳压腔左下壁（7）与稳压腔右下壁（10）两者之间由稳压腔过渡圆弧下壁（8）相切连接，所述稳压腔过渡圆弧下壁（8）的圆弧半径为80mm。

5.根据权利要求1所述一种汽油发动机的塑料进气歧管气道，其特征在于，所述稳压腔（9）的容积为0.89L。