CN108150322B - 用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成 - Google Patents

用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成，包括缸盖法兰、进气歧管、稳压腔及节气门法兰，空气依次经过节气门法兰、稳压腔、进气歧管及缸盖法兰进入发动机的进气道，缸盖法兰设置在稳压腔上方，节气门法兰设置在稳压腔的一侧，进气歧管呈将稳压腔包裹在内的卷曲状，塑料进气歧管总成为尼龙材料制造的第一外片、中下片、中上片和第二外片采用振动摩擦焊接工艺顺次焊接成一体。本发明的用于自然吸气发动的塑料进气歧管总成采用尼龙材料分片制造后采用振动摩擦焊接工艺焊接成一体，密度小、质量轻、内壁光滑，有利于提升发动机动力性和降低燃油消耗，进气阻力小，有利于发动机动力性能的出色发挥，也有助于降低燃油消耗率。

Description

用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成
技术领域
本发明涉及汽车发动机技术领域，具体地指一种用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成。
背景技术
自然吸气发动机工作时，由于低转速时进气量较少，因此难以获得较高的动力输出。如果设计合适的进气歧管管长，根据不同发动机转速下的气门开闭时刻，利用进气在整个进气通道的惯性效应，可以实现某一发动机转速下进气量的最大化，实现较好的发动机动力性。进气歧管的管长可以通过发动机一维性能仿真分析确定。
同时，为了最大程度的降低进气损失，提高发动机的动力性和降低燃油消耗率，要求进气歧管轻量化，并具有良好的内壁粗糙度。而且随着排放法规的持续加严，进气歧管上必须设计用于燃油蒸发系统燃油蒸汽、曲轴箱通风系统机油蒸汽再次进入气缸参与发动机燃烧的通道，最大程度的降低排放污染物。
此外，为了实现机舱零件布置的紧凑和美观，进气歧管上还需集成各种固定结构，为周边零件提供固定位置。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种重量轻并具有良好的内壁粗糙度的用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成。
为实现上述目的，本发明所设计的用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成包括缸盖法兰、进气歧管、稳压腔及节气门法兰，空气依次经过所述节气门法兰、所述稳压腔、所述进气歧管及所述缸盖法兰进入发动机的进气道，所述缸盖法兰设置在所述稳压腔上方，所述节气门法兰设置在所述稳压腔的一侧，所述进气歧管呈将所述稳压腔包裹在内的卷曲状，所述塑料进气歧管总成为尼龙材料制造的第一外片、中下片、中上片和第二外片采用振动摩擦焊接工艺顺次焊接成一体。
作为优选方案，所述第一外片在内侧设有焊接面，所述下片在两侧设有焊接面，所述中上片在两侧设有焊接面，所述第二外片在内侧设有焊接面，所述焊接面上设计有凸起的焊接筋。
作为优选方案，所述第一外片包括所述缸盖法兰、所述稳压腔与所述进气歧管的入口端连接的外侧部分以及所述进气歧管与所述稳压腔连接的入口段的外侧部分；所述中下片包含所述稳压腔的内侧主体部分以及所述进气歧管与所述稳压腔连接的入口段的内侧部分；所述中上片包含所述进气歧管的内侧主体部分以及所述进气歧管与所述缸盖法兰连接的出口端；所述第二外片包括所述进气歧管的外侧主体部分。
作为优选方案，所述缸盖法兰上设有四个安装喷油器的喷油器安装孔，所述缸盖法兰与所述进气歧管接合部设有二个固定喷油器的喷油器固定凸台，所述节气门法兰和所述稳压腔之间设有供EGR系统废气进入所述稳压腔的EGR管路安装座，所述稳压腔上设有用于安装进气温度压力传感器的进气温度压力传感器凸台，所述节气门法兰与所述稳压腔之间设有真空助力管接头和曲轴箱通风管接头，所述稳压腔上靠近所述节气门法兰的位置设有燃油蒸发管接头。
作为优选方案，所述进气歧管上设有三个固定经过管线的的卡槽，所述进气歧管上设有带有与电磁阀上的孔配合的定位销的电磁阀固定凸台，所述电磁阀固定凸台周边设有加强筋。
作为优选方案，所述进气歧管上设有固定线束支架的线束支架固定凸台，最外侧的所述进气歧管上设有发动机装饰罩固定凸台，所述缸盖法兰与所述稳压腔之间通过设置在进气歧管的外表面的加强筋相连。
作为优选方案，所述第一外片还包括所述加强筋、所述燃油蒸发管接头、所述曲轴箱通风管接头及部分所述线束卡扣。
作为优选方案，所述中下片还包括所述EGR管路安装座、所述进气温度压力传感器凸台及所述真空助力管接头。
作为优选方案，所述中上片还包括部分所述线束卡扣。
作为优选方案，所述第二外片包括设置在所述进气歧管上的所述喷油器固定凸台、所述卡槽、所述部分线束卡扣、所述电磁阀固定凸台、所述线束支架固定凸台及所述发动机装饰罩固定凸台。
本发明的有益效果是：本发明的用于自然吸气发动的塑料进气歧管总成采用尼龙材料分片制造后采用振动摩擦焊接工艺焊接成一体，密度小、质量轻、内壁光滑，有利于提升发动机动力性和降低燃油消耗，进气阻力小，有利于发动机动力性能的出色发挥，也有助于降低燃油消耗率；本发明的用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成的进气歧管呈卷曲状，将稳压腔包裹在进气歧管形成的空间内，实现紧凑设计，可以满足较严苛的机舱边界，同时有利于产品实现较高的模态水平；由于进气歧管的特殊形状，使稳压腔和缸盖法兰距离较近，可以通过加强筋连接在一起，大大增强了产品的强度。
附图说明
图1为本发明优选实施例的用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成的结构示意图。
图2为图1中的用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成另一角度的结构示意图。
图3为图1中的用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成的拼接前的片体结构示意图。
图中各部件标号如下：缸盖法兰1、进气歧管2、稳压腔3、节气门法兰4、喷油器安装孔5、喷油器固定凸台6、EGR管路安装座7、进气温度压力传感器凸台8、真空助力管接头9、燃油蒸发管接头10、曲轴箱通风管接头11、卡槽12、线束卡扣13、电磁阀固定凸台14、线束支架固定凸台15、发动机装饰罩固定凸台16、进气歧管支架凸台17、加强筋18；第一外片A、中下片B、中上片C、第二外片D。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请结合参阅图1和图2，本发明优的用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成包括缸盖法兰1、进气歧管2、稳压腔3、节气门法兰4组成。新鲜空气通过节气门法兰4进入稳压腔3，再经由4根进气歧管2通过缸盖法兰1上的进气口流入各进气道。在缸盖法兰1上设计四个喷油器安装孔5，喷油器通过O型圈和喷油器安装孔5的壁面配合，实现有效密封。由于喷油器固定在进气歧管2上，大大降低了缸盖的制造复杂程度。二个喷油器固定凸台6，布置在缸盖法兰1和进气歧管2接合部位，保证喷油器的可靠固定和正常工作。
节气门法兰4和稳压腔3之间设计有EGR管路安装座7，EGR系统废气通过EGR管路安装座7进入稳压腔3，再随新鲜空气进入各气缸燃烧，实现发动机排放和油耗的有效降低。
稳压腔3上设计有进气温度压力传感器凸台8，用于安装进气温度压力传感器，同时保证温度压力传感器探针伸入稳压腔，准确测量歧管内的温度和压力，便于ECU制定合理的喷油策略，实现发动机最佳的空燃比，最大程度的提升动力型和降低燃油消耗。
真空助力管接头9和曲轴箱通风管接头11布置在节气门法兰4和稳压腔3之间，燃油蒸发管接头10布置在稳压腔3上靠近节气门法兰4的位置，管接头的位置和角度便于和对应的管路连接。
进气歧管2上设计有三个卡槽12，用于经过该位置的管线的固定；在线束经过的地方设计不同规格和形状的线束卡扣13，用于线束的固定；卡槽12和卡扣13一方面保证零件的可靠固定，另一方面避免管线之间相对运动造成的磨损和噪声问题。
电磁阀固定凸台14位于进气歧管2上，电磁阀固定凸台14上设计有定位销，与电磁阀上的孔配合，确定电磁阀的装配位置，防止电磁阀转动；电磁阀固定凸台14周边设计加强筋，提高凸台的强度，避免振动或拆装时发生断裂。
在进气歧管2上无法直接固定线束的位置(如两根进气歧管2之间)，设有线束支架固定凸台15，将线束支架固定在进气歧管2上。
在最外侧的两根进气歧管2上，还设有发动机装饰罩固定凸台16，保证发动机装饰罩的可靠固定，实现发动机整体外观美观，并可以起到一定的保护和降噪效果。
为了保证进气歧管总成模态水平满足设计要求，塑料进气歧管总成由固定在进气歧管支架凸台17上的支架来支撑。
进一步地，为了提升产品的整体强度和模态水平，缸盖法兰1和稳压腔3之间通过加强筋18相连，加强筋18设置在进气歧管2的外表面，使稳压腔3与进气歧管2形成一个完整的闭合体。即，进气歧管2为类“C”形的卷曲结构，稳压腔3包覆在进气歧管2的卷曲结构内。
经过以上描述可知，塑料进气歧管总成的整体结构比较紧凑，为了保证制造模具的可行性和结构简单，请参阅图3，塑料进气歧管总成制造时按顺序可分成四片，即：第一外片A、中下片B、中上片C和第二外片D。
第一外片A包含缸盖法兰1、加强筋18、稳压腔3与进气歧管2的入口端连接的外侧部分以及进气歧管2与稳压腔3连接的入口段的外侧部分，燃油蒸发管接头10、曲轴箱通风管接头11及部分线束卡扣13也设置在第一外片A上。第一外片A在内侧设有焊接面，焊接面上设计有凸起的焊接筋。
中下片B包含稳压腔3的内侧主体部分以及进气歧管2与稳压腔3连接的入口段的内侧部分，EGR管路安装座7、进气温度压力传感器凸台8及真空助力管接头9也设置在中下片B上。中下片B在两侧设有焊接面，焊接面上设计有凸起的焊接筋。
中上片C包含进气歧管2的内侧主体部分以及进气歧管2与缸盖法兰1连接的出口端，部分线束卡扣13也设置在中上片C上。中上片C在两侧设有焊接面，焊接面上设计有凸起的焊接筋。
第二外片D包括进气歧管2的外侧主体部分以及设置在进气歧管2上的喷油器固定凸台6、卡槽12、部分线束卡扣13、电磁阀固定凸台14、线束支架固定凸台15、发动机装饰罩固定凸台16。第二外片D在内侧设有焊接面，焊接面上设计有凸起的焊接筋。
第一外片A、中下片B、中上片C和第二外片D分别制造完成后，按照中下片B一侧与第一外片A的内侧中间下部焊接连接，中下片B的另一侧与中上片C的一侧下端焊接连接，中上片C一侧的上端与第一外片A的上端焊接连接，中上片C的另一侧与第二外片D的内侧焊接连接。
由于产品结构设计的独特性，中下片B与第一外片A焊接后，中上片C的二个焊接部位分别与第一外片A、中下片B焊接。如此，塑料进气歧管总成一方面可以有效的减少多次焊接造成的公差累计；另一方面减少了进气歧管2的气道内壁的错位，有利于降低进气阻力。
塑料进气歧管总成分成四片，采用振动摩擦焊接工艺焊接成一体；每一片在焊接面上设计有凸起的焊接筋。振动摩擦焊接时，每两片之间的焊接筋受热熔化，冷却后粘接在一起，形成具有良好密封性的完整进气歧管。
由以上叙述可以看出，与现有后技术相比较，本发明的用于自然吸气发动的塑料进气歧管总成的优势在于以下方面：
(1)本发明的用于自然吸气发动的塑料进气歧管总成采用尼龙材料分片制造后采用振动摩擦焊接工艺焊接成一体，密度小、质量轻、内壁光滑，有利于提升发动机动力性和降低燃油消耗，进气阻力小，有利于发动机动力性能的出色发挥，也有助于降低燃油消耗率。
(2)本发明的用于自然吸气发动的塑料进气歧管总成的四根进气歧管呈卷曲状，将稳压腔包裹在进气歧管形成的空间内，实现紧凑设计，可以满足较严苛的机舱边界，同时有利于产品实现较高的模态水平。
(3)由于进气歧管的特殊形状，使稳压腔和缸盖法兰距离较近，可以通过加强筋连接在一起，大大增强了产品的强度，使进气歧管在只有二个支架支撑的条件下，仍然达到模态目标要求。
(4)进气歧管上集成多种卡扣、卡槽和固定凸台，保证固定零件的功能正常和使用可靠性，同时可以避免固定零件的非正常振动和噪声，降低发动机辐射噪声。
(5)曲轴箱通风管接头、燃油蒸发管接头布置在接近节气门法兰入口位置，油气污染物通过管接头进入进气歧管后，可以均匀的进入各气缸，不仅可以降低排放水平，还有利于各缸的燃烧一致性和稳定性。
(6)进气歧管上集成EGR系统管路安装座，通过部分已燃烧废气的循环使用，达到降低发动机排放污染物(主要是NOx)和燃油消耗的目的。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成，包括缸盖法兰(1)、进气歧管(2)、稳压腔(3)及节气门法兰(4)，空气依次经过所述节气门法兰(4)、所述稳压腔(3)、所述进气歧管(2)及所述缸盖法兰(1)进入发动机的进气道，其特征在于：所述缸盖法兰(1)设置在所述稳压腔(3)上方，所述节气门法兰(4)设置在所述稳压腔(3)的一侧，所述进气歧管(2)呈将所述稳压腔(3)包裹在内的卷曲状，所述缸盖法兰(1)与所述稳压腔(3)之间通过设置在进气歧管(2)的外表面的加强筋(18)相连，所述塑料进气歧管总成为尼龙材料制造的第一外片(A)、中下片(B)、中上片(C)和第二外片(D)采用振动摩擦焊接工艺顺次焊接成一体；所述第一外片(A)包括所述缸盖法兰(1)、所述稳压腔(3)与所述进气歧管(2)的入口端连接的外侧部分以及所述进气歧管(2)与所述稳压腔(3)连接的入口段的外侧部分；所述中下片(B)包含所述稳压腔(3)的内侧主体部分以及所述进气歧管(2)与所述稳压腔(3)连接的入口段的内侧部分；所述中上片(C)包含所述进气歧管(2)的内侧主体部分以及所述进气歧管(2)与所述缸盖法兰(1)连接的出口端；所述第二外片(D)包括所述进气歧管(2)的外侧主体部分。
2.根据权利要求1所述的用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成，其特征在于：所述第一外片(A)在内侧设有焊接面，所述下片(B)在两侧设有焊接面，所述中上片(C)在两侧设有焊接面，所述第二外片(D)在内侧设有焊接面，所述焊接面上设计有凸起的焊接筋。
3.根据权利要求2所述的用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成，其特征在于：所述缸盖法兰(1)上设有四个安装喷油器的喷油器安装孔(5)，所述缸盖法兰(1)与所述进气歧管(2)接合部设有二个固定喷油器的喷油器固定凸台(6)，所述节气门法兰(4)和所述稳压腔(3)之间设有供EGR系统废气进入所述稳压腔(3)的EGR管路安装座(7)，所述稳压腔(3)上设有用于安装进气温度压力传感器的进气温度压力传感器凸台(8)，所述节气门法兰(4)与所述稳压腔(3)之间设有真空助力管接头(9)和曲轴箱通风管接头(11)，所述稳压腔(3)上靠近所述节气门法兰(4)的位置设有燃油蒸发管接头(10)。
4.根据权利要求3所述的用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成，其特征在于：所述进气歧管(2)上设有三个固定经过管线的的卡槽(12)，所述进气歧管(2)上设有带有与电磁阀上的孔配合的定位销的电磁阀固定凸台(14)，所述电磁阀固定凸台(14)周边设有加强筋。
5.根据权利要求4所述的用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成，其特征在于：所述进气歧管(2)上设有固定线束支架的线束支架固定凸台(15)，最外侧的所述进气歧管(2)上设有发动机装饰罩固定凸台(16)。
6.根据权利要求5所述的用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成，其特征在于：所述第一外片(A)还包括所述加强筋(18)、所述燃油蒸发管接头(10)、所述曲轴箱通风管接头(11)及部分线束卡扣(13)。
7.根据权利要求6所述的用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成，其特征在于：所述中下片(B)还包括所述EGR管路安装座(7)、所述进气温度压力传感器凸台(8)及所述真空助力管接头(9)。
8.根据权利要求7所述的用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成，其特征在于：所述中上片(C)还包括部分所述线束卡扣(13)。
9.根据权利要求5所述的用于自然吸气发动机的塑料进气歧管总成，其特征在于：所述第二外片(D)包括设置在所述进气歧管(2)上的所述喷油器固定凸台(6)、所述卡槽(12)、部分线束卡扣(13)、所述电磁阀固定凸台(14)、所述线束支架固定凸台(15)及所述发动机装饰罩固定凸台(16)。
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