CN106481425A - 拖拉机柴油机的排气管结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种拖拉机四缸柴油机的排气管结构，包括：四个排气管法兰，其根据拖拉机四缸柴油机的排气口的位置确定；增压器法兰，其设置在拖拉机四缸柴油机的第一缸和第二缸的中心线位置上；第三缸排气歧管和第四缸排气歧管，其中心曲线相切于排气管中心线，第三缸排气歧管和第四缸排气歧管的外轮廓曲线均连接于增压器接口的四个拐角处；以及第一缸排气歧管和第二缸排气歧管，第一缸排气歧管和第二缸排气歧管的外轮廓曲线均连接于增压器接口的四边中心位置。该排气管结构可以组织合理的气流运动，减小排气的流动阻力，增加流量系数，使流动更畅通，加强增压器的响应性。

Description

拖拉机柴油机的排气管结构
技术领域
本发明涉及柴油机领域，特别涉及一种拖拉机柴油机的排气管结构。
背景技术
排气管作为柴油机的一个外围零件，其设计的好坏对发动机性能有很大的影响，特别是对增压发动机，它直接影响着排气能量的利用，而且还会影响到发动机在整车上的布置。目前，非道路发动机整车布置空间紧凑，特别是拖拉机布置。这对柴油机的总体尺寸有了更高的要求，必须对柴油机外围件进行必要的调整，才能满足整车厂的配套需求。由于拖拉机机罩的限制，以及紧凑的外形趋势，加大了柴油机排气管、增压器等零件的布置难度，使得排气管的设计越来越短。同时，由于流体具有粘性且管壁也具有粗糙度，使排气管的实际流量小于理论流量。为此，柴油机的排气管布置必须充分考虑整车空间以及排气管结构等因素，充分利用每一个空间，尽量提高排气管的流量系数，使排气更畅通。然而，传统配套拖拉机的排气管主要存在两个问题：
1、传统排气管各个歧管弯曲半径以及歧管的结构均相同，而且由于每个细分市场柴油机增压器的位置不同，致使各缸排气管入口到排气管出口长度不一，容易导致各缸排气阻力不同，最终导致各缸排气流量系数不均匀，进而会对于各缸工作均匀性产生影响。此外，各缸排气流量不均匀，使柴油机在低速段的循环周期内产生波动，转速越低，波动越明显，使增压器的效率下降，同时，增压器在反复的冲击下，其可靠性也会下降。
2、为了避开和机罩的干涉，很多拖拉机的排气管都是贴身设计，取消了排气歧管，这样会导致转弯处气体流动的分离，各缸的实际流量都会减少，导致废气能量损失，增压器的响应性变差，直接影响柴油机的性能，使燃油经济性差。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种拖拉机柴油机的排气管结构，通过设计不同转弯角度、不同弯曲半径的排气歧管，增大转弯半径，可以组织合理的气流运动，减小排气的流动阻力，增加流量系数，使流动更畅通，加强增压器的响应性。
为实现上述目的，本发明提供了一种拖拉机四缸柴油机的排气管结构，包括：四个排气管法兰，其根据拖拉机四缸柴油机的排气口的位置确定；增压器法兰，其设置在拖拉机四缸柴油机的第一缸和第二缸的中心线位置上；第三缸排气歧管和第四缸排气歧管，第三缸排气歧管的中心曲线和第四缸排气歧管的中心曲线均相切于排气管中心线，排气管中心线位于气缸盖端面至增压器的中间且排气管中心线平行气缸盖端面，第三缸排气歧管和第四缸排气歧管的外轮廓曲线均连接于增压器接口的四个拐角处；以及第一缸排气歧管和第二缸排气歧管，第一缸排气歧管的中心曲线和第二缸排气歧管的中心曲线与中心线呈轴对称，第一缸排气歧管和第二缸排气歧管的外轮廓曲线均连接于增压器接口的四边中心位置。
优选地，第三缸排气歧管的中心曲线与排气管中心线的切角为从20°-30°。
优选地，第四缸排气歧管的中心曲线与排气管中心线的切角为从30°-40°。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：根据排气管法兰和增压器法兰的位置，结合排气管中心线的距离，对于各缸排气歧管曲线进行拟合，使得各个排气歧管的结构都不一样，该排气管结构具有空间小，流量系数高，流速好等特点，可以组织合理的气流运动，减少排气背压，降低排气温度；同时可以提高中低速时增压器的响应性能，使发动机在中低速段进气流量增加，燃料得以充分的燃烧，降低燃油消耗，提高发动机排放等级。
附图说明
图1是根据本发明的拖拉机四缸柴油机的排气管结构的主视图；
图2是根据本发明的拖拉机四缸柴油机的排气管结构的仰视图；
图3是根据本发明的拖拉机四缸柴油机的排气管结构的曲线示意图；
图4是根据本发明的拖拉机四缸柴油机的排气管结构的各缸排气歧管中心曲线的位置关系图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1至图4所示，根据本发明具体实施方式的一种拖拉机四缸柴油机的排气管结构，包括四个排气管法兰(12，22，32，42)、增压器法兰51、第三缸排气歧管3和第四缸排气歧管4、及第一缸排气歧管1和第二缸排气歧管2，四个排气管法兰分别为第一缸排气管法兰12、第二缸排气管法兰22、第三缸排气管法兰32和第四缸排气管法兰42，该四个排气管法兰根据拖拉机四缸柴油机的排气口的位置确定，增压器法兰51设置在拖拉机四缸柴油机的第一缸和第二缸的中心线位置上，第三缸排气歧管3的中心曲线31和第四缸排气歧管4的中心曲线41均相切于排气管中心线6，排气管中心线6位于气缸盖端面至增压器的中间且排气管中心线6平行气缸盖端面，第三缸排气歧管3和第四缸排气歧管4的外轮廓曲线均连接于增压器接口的四个拐角处(参加图3)，第一缸排气歧管1和第二缸排气歧管2的中心曲线与第一缸和第二缸的中心线呈对称位置，第一缸排气歧管1和第二缸排气歧管2的外轮廓曲线均连接于增压器接口的四边中心位置。
上述方案中，排气管结构是为了配套拖拉机机型，受到其空间以及消声器安装的位置限制，排气歧管过短，增压器的位置只能布置在第二缸上。为了避免这种结构影响增压器的响应以及发动机的性能，必须对传统的排气管进行优化，充分考虑各个排气口与增压器进口的距离，优化进气歧管的长度和弯曲半径，保证各缸排气的均匀性以及流量系数。
本实施例的排气管结构，结合图3，首先确定四个排气管法兰(12，22，32，42)和增压器法兰51的位置。接着，确定排气管中心线6的位置。排气管中心线6的位置为气缸盖端面至增压器的中间且排气管中心线6平行气缸盖端面，也可以根据各个细分市场的整车空间决定它与气缸盖端面的距离。根据第四缸排气管法兰42和增压器法兰51的位置设计第四缸排气歧管4，结合排气管中心线6的距离，通过调整第四缸排气歧管4的中心曲线41与排气管中心线6的角度α，选择尽量大的弯曲半径，确定第四缸排气歧管的中心曲线41，保证其平滑过渡，再根据中心曲线41调整拟合截面8的位置，最后拟合出第四缸排气歧管曲线。作为一种优选实施例，根据CFD分析，该α角度介于30°-40°对排气的导流效果最好。再根据第三缸排气法兰32及增压器法兰51的位置设计第三缸排气歧管3，通过调整第三缸排气歧管3的中心曲线32与排气管中心线6的夹角β，来保证排气歧管的平缓性，并确定拟合截面的位置，最后拟合出第三缸排气歧管曲线。作为一种优选实施例，根据CFD分析，该β角度介于20°-30°之间对排气的导流效果最好。用同样的方法设计第一、第二缸排气歧管。
从图3中可以看到，各个排气歧管的结构都不一样，第三缸排气歧管3和第四缸排气歧管4的外轮廓曲线均连接于增压器接口的四个拐角处，而第一缸排气歧管1和第二缸排气歧管2的外轮廓曲线均直接连接于增压器接口的四边中心位置。这是考虑了排气歧管和增压器的位置，使让拟合出来的排气管更加的光顺平滑，适应了柴油机对于紧凑性、可靠性、装配性和美观的需求。
综上，本实施例的拖拉机四缸柴油机的排气管结构，具有空间小，流量系数高，流速好等特点，可以组织合理的气流运动，减少排气背压，降低排气温度；同时可以提高中低速时增压器的响应性能，使发动机在中低速段进气流量增加，燃料得以充分的燃烧，降低燃油消耗，提高发动机排放等级。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (3)

1.一种拖拉机四缸柴油机的排气管结构，其特征在于，包括：
四个排气管法兰，其根据拖拉机四缸柴油机的排气口的位置确定；
增压器法兰，其设置在所述拖拉机四缸柴油机的第一缸和第二缸的中心线位置上；
第三缸排气歧管和第四缸排气歧管，所述第三缸排气歧管的中心曲线和所述第四缸排气歧管的中心曲线均相切于排气管中心线，所述排气管中心线位于气缸盖端面至增压器的中间且所述排气管中心线平行所述气缸盖端面，所述第三缸排气歧管和所述第四缸排气歧管的外轮廓曲线均连接于所述增压器接口的四个拐角处；以及
第一缸排气歧管和第二缸排气歧管，所述第一缸排气歧管的中心曲线和所述第二缸排气歧管的中心曲线与所述中心线呈轴对称，所述第一缸排气歧管和所述第二缸排气歧管的外轮廓曲线均连接于所述增压器接口的四边中心位置。
2.根据权利要求1所述的拖拉机四缸柴油机的排气管结构，其特征在于，所述第三缸排气歧管的中心曲线与所述排气管中心线的切角为从20°-30°。
3.根据权利要求1所述的拖拉机四缸柴油机的排气管结构，其特征在于，所述第四缸排气歧管的中心曲线与所述排气管中心线的切角为从30°-40°。
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