CN113202664A - 一种航空发动机及其进气系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空发动机及其进气系统，包括稳压箱，化油器A、化油器B、进气歧管A和进气歧管B，所述稳压箱的中部设置有进气口，所述稳压箱的两端分设有出气口A和出气口B，所述稳压箱的出气口A与所述化油器A连接，所述化油器A与所述进气歧管A连接；所述稳压箱的出气口B与所述化油器B连接，所述化油器B与所述进气歧管B连接，在所述出气口A和出气口B内均设置有均滤网，在所述进气歧管A和进气歧管B的进气端内壁均设置有凸出的分流片。通过均滤网与分流片的有机结合，可使得航空发动机在有限的空间和轻量化的要求下，保证发动机进气系统的平稳运行。

Description

一种航空发动机及其进气系统

本申请是申请日为“2020年7月8日”，申请号为“202010650782.9”，发明名称为“一种航空发动机及其进气系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种进气系统，尤其涉及一种四缸水平对置的航空发动机的进气系统。

背景技术

现有的四缸发动机，通常是每一缸缸体分别接一个气源。这样的设置适合于具有较大布局空间的机动车行业。

航空发动机进气系统是保证发动机高效稳定进气的核心部件。评价发动机进气效果好坏的一个关键指标是进气系统提供给发动机各缸的气流一致性（进气均匀性）。目前，航空发动机的进气系统为了减小体积和重量，通常采用一个气源给四缸缸体同时供气，或者采用两个气源，分别为两个缸体供气。但是这样的设置就很难保证每个缸体的进气一致性，进而很难保证发动机在不同油门工况均保持稳定的均匀性。常出现高转速低油门工况的排温超标现象，极大影响发动机的运行稳定性和安全性。

在中国专利CN204691937U中公开了一种四缸内燃机油气供给系统，并具体公开了：包括化油器A、化油器B、进气歧管A 和进气歧管B，所述化油器A 与进气歧管A 连接，所述化油器B 与进气歧管B 连接，所述进气歧管A与进气歧管B 之间设置有连通进气歧管A和进气歧管B的平衡管。上述专利中采用了平衡管以平衡四个缸体的供油均衡问题。

但是，上述专利中采用的是左侧两缸采用的是一个气源，右侧两缸采用的是另一个气源，如此一来，不能满足航空发动机的轻量化的需求，以及在空间布局时需要占用太多的空间。在发动机工况变化时，无法满足发动机各缸进气一致性的需求。使用过程中会出现发动机高油门工况时3/4缸进气过浓，低油门工况时3/4缸进气过稀的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保证发动机各缸进气一致性高且气流稳定的进气系统。

为了实现上述目的，本发明是这样实现的：一种航空发动机的进气系统，包括稳压箱，化油器A、化油器B、进气歧管A和进气歧管B，其特征在于：所述稳压箱的中部设置有进气口，所述稳压箱的两端分设有出气口A和出气口B，所述稳压箱的出气口A与所述化油器A连接，所述化油器A与所述进气歧管A连接；所述稳压箱的出气口B与所述化油器B连接，所述化油器B与所述进气歧管B连接，在所述出气口A和出气口B内均设置有均滤网；所述进气歧管A为Y字形，所述进气歧管A包括一个具有进气端和出气端的总管A、一个具有进气端和较远出气端的一缸进气管，一个具有进气端和较近出气端的三缸进气管，所述一缸进气管和三缸进气管的进气端均与所述总管A的出气端连通，所述总管A的进气端与化油器A接通；所述进气歧管B为Y字形，所述进气歧管B包括一个具有进气端和出气端的总管B、一个具有进气端和较远出气端的二缸进气管，一个具有进气端和较近出气端的四缸进气管，所述二缸进气管和四缸进气管的进气端均与所述总管B的出气端连通，所述总管B的进气端与化油器B接通；在所述总管A和总管B的进气端内壁均设置有凸出的分流片，所述分流片分别设置在所述总管A和总管B的上内壁和下内壁上，所述总管A内的分流片朝向一缸进气管的腔内方向延伸，所述总管B内的分流片朝向二缸进气管的腔内方向延伸。采用上述方式，能够通过一个气源稳定地为发动机的四个缸体均匀的输送气流，保证发动机各缸的进气一致性。进而保证航空发动机在不同油门工况下均保持稳定的均匀性，避免出现高转速低油门工况下的排温超标现象，提升发动机的运行平稳性和安全性。

为进一步提高各缸进气的一致性，所述分流片朝延伸方向的截面为翼形。

优选的，所述分流片与所述进气歧管本体一体铸造成型。

优选的，所述分流片包括设置在总管A和总管B下内壁的下分流片以及设置在上内壁的上分流片，所述下分流片与上分流片分别具有安装凸台以及翼形片，所述总管A和总管B的进气端均设置有安装法兰面，所述安装凸台与所述安装法兰面贴合并连接。

优选的，所述分流片包括安装环形凸台，所述安装环形凸台的上侧设置有朝向内延伸的上分流片，所述安装环形凸台的下侧设置有朝向内延伸的下分流片，所述总管A和总管B的进气端均设置有安装法兰面，所述安装环形凸台与所述安装法兰盘过盈配合。

优选的，所述分流片为冲压件，具有向内延伸的翼形片以及紧贴片，所述总管A和总管B的进气端均设置有安装法兰面，所述紧贴片夹设在所述安装法兰面与化油器A和化油器B之间。

所述出气口A处设置有出气管A，所述出气口B处设置有出气管B，所述均滤网分别设置在所述出气管A和出气管B内。

为进一步提高气流稳定性，所述均滤网上具有均布的滤孔，所述均滤网安装在所述出气管A或出气管B内且所述滤孔方向与出气管A或出气管B的轴向一致。

为进一步提高气流稳定性，所述均滤网具有外筒壁，所述外筒壁内设置多个均布的滤孔，所述滤孔方向沿所述外筒壁的轴向设置，所述均滤网分别与所述进气管A和进气管B焊接；所述均滤网的轴向长度为20-45mm。

一种航空发动机，采用上述任一项权利要求所述的进气系统，包括水平对置的四个缸体，分别为一缸体、二缸体、三缸体和四缸体，所述一缸进气管与所述一缸体连接，所述二缸进气管与所述二缸体连接，所述三缸进气管与所述三缸体连接，所述四缸进气管与所述四缸体连接。

有益效果：

本发明的航空发动机以及进气系统，采用一个稳压箱一个气源，同时为4个缸体供气。并且通过中间进气、两端出气的方式，以及通过设置在稳压箱内的均滤网，能够促进气流均匀且平稳地被分配进气歧管A和进气歧管B之中。同时再辅以进气歧管A和进气歧管B处设置分流片，将气流进行引导。在低油门工况时，引导气流由发动机的1/2缸进入到3/4缸。平衡各缸的进气量，保证4个缸体的进气一致性。

原因在于，在进气系统之中，当位于进气歧管前段的化油器阀门开度较大时，也就是高油门工况下，气流基本从进气歧管的总管的中部进入再均匀分布到两个进气管中，进而均匀分布到两个缸体之中。而当化油器阀门开度较小时，也就是低油门的工况时，气流通常从进气歧管总管的上下两侧进流入，并且气流会更多的流入到一缸进气管和二缸进气管中。相对于发动机上，气流会更多的流入到一缸体和二缸体之中。而通过本发明中设置的分流片，分流片将在横截面上占据一缸进气管和二缸进气管的气流流动的截面空间，且延伸方向设计成翼形可将气流更多地导入到三缸和四缸之中并减小风阻。因此，采用本发明的进气歧管，可达到在任何工况下保证各个缸体内的进气量一致，有效平衡发动机各缸进气量，提升各缸进气的一致性。进而保证航空发动机在不同油门工况下均保持稳定的均匀性，避免出现高转速低油门工况下的排温超标现象，提升发动机的运行平稳性和安全性。

而本发明中的均滤网上设置的均滤孔，均滤孔的方向与出气管A和出气管B分别平行。这样一来，通过均滤孔对气流进行引导并且将气流分割成平行的小束，可以避免气流在稳压器端部因方向改变形成涡流，使得气流能够平稳且均匀地由稳压箱进入到化油器之中。

通过均滤网与分流片的有机结合，可使得航空发动机在有限的空间和轻量化的要求下，保证发动机进气系统的平稳运行。

附图说明

图1为实施例中稳压箱的轴测图；

图2为实施例中稳压箱的主视图；

图3为实施例中稳压箱的右视图；

图4为实施例中稳压箱的俯视图；

图5为实施例中一三缸进气歧管的轴测图；

图6为实施例中一三缸进气歧管的正视图；

图7为实施例中一三缸进气歧管的俯视图；

图8为实施例中一三缸进气歧管的左视图；

图9为图8的A-A剖视图；

图10为图8的B-B剖视图；

图11为实施例中二四缸进气歧管的轴测图；

图12为实施例中进气系统的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。

实施例：如图1-12所示，本实施例提供一种用于航空发动机的进气系统。当然本实施例中的进气系统也可用于其他领域的发动机，如汽车发动机、三轮车发动机等。

另外，本实施例中的进气系统适用于四缸水平对置的航空发动机。具体为：一种航空发动机的进气系统，包括稳压箱1，化油器A3、化油器B4、进气歧管A5和进气歧管B6，所述稳压箱的中部设置有进气口，所述稳压箱的两端分设有出气口A和出气口B，所述稳压箱的出气口A与所述化油器A连接，所述化油器A与所述进气歧管A连接；所述稳压箱的出气口B与所述化油器B连接，所述化油器B与所述进气歧管B连接，在所述出气口A和出气口B内均设置有均滤网2。所述进气歧管A和进气歧管B之间还连接有平衡管8。

本实施例中采用一个稳压箱，一个气源同时为发动机的四个缸体供气。作为本实施例中的另一实施方式，所述进气口处设置有进气管11，所述进气管上端壁上设置有负压嘴安装座12。所述出气口A处设置有出气管A13，所述化油器A与所述出气管A连接，所述出气口B处设置有出气管B14，所述化油器B与所述出气管B连接。而在所述出气管A和出气管B内均设置有均滤网2。当然，也可选择仅在一侧设置，而在另一侧不设置。本实施例中，在出气管A和出气管B中均设置。

由于本实施例中的稳压箱采用中间进气、两端出气的方式，因此气流流到两端的时候会发生方向的变化，有可能再次形成涡流，影响气流的稳定性。因此，本实施例中在稳压箱的出气管A和出气管B内设置均滤网，所述均滤网的作用就是避免气流在此处产生涡流、产生方向紊乱，引导气流的方向，使得气流可以流速稳定地流入到化油器之中。

具体的，本实施例中的均滤网为具有与出气管A和出气管B的轴向一致的多个均滤孔。所述均滤孔的形成可采用多个钣金横向、纵向、斜向等交错焊接形成，也可在制造中一体形成。且所述均滤孔的截面形状可选择但不限于圆形、三角形、四边形、多边形、异形、蜂窝形等。本实施例中采用蜂窝形。

另外，本实施例中的均滤网可采用与出气管A、出气管B在制造时一体设置、可采用将均滤网焊接在所述出气管A和出气管B内，也可采用将均滤网可拆卸地安装在所述出气管A和出气管B之中。

本实施例中，所述均滤网2具有外筒壁21，所述外筒壁内设置多个均匀布置的均滤孔22，所述均滤孔为多个且均匀设置，所述滤孔方向沿所述外筒壁的轴向。本实施例中，在所述出气管A和出气管B处分别设置有焊点（孔），当均滤网安装到所述出气管A和出气管B处时，采用焊接方式在焊点处将出气管A和出气管B分别与均滤网焊接连接。然后，再安装化油器之前将所述均滤网分别安装到所述出气管A和出气管B之中。

本实施例之中的均滤网在轴向上具有一定的长度，比如说20-45mm等，可选择单不限于20mm、25mm、30mm、35mm、40mm或45mm。当然也可根据出气管A和出气管B的具体长度进行设定。但是，均滤网的轴向长度设计得过短会导致导流效果差，设计得过长会导致风阻变大，本实施例中，将所述均滤网的轴向长度设计为30mm。

由于，采用了本实施例之中的稳压箱，均滤网上的均滤孔的方向与出气管A和出气管B的轴向一致。这样一来，可以避免气流在稳压器端部因方向改变形成涡流。通过均滤孔对气流进行引导，并且通过多个相互平行的、具有一定长度的均滤孔将气流分割成平行的小束，使得气流能够平稳且均匀地由稳压箱进入到化油器之中。

在本实施例中，所述进气歧管A5为Y字形，所述进气歧管A包括一个具有进气端和出气端的总管A51、一个具有进气端和较远出气端的一缸进气管52，一个具有进气端和较近出气端的三缸进气管53，所述一缸进气管和三缸进气管的进气端均与所述总管A的出气端连通，所述总管A的进气端设置有安装法兰面A54，并通过所述安装法兰面A与所述化油器A接通。

所述进气歧管B6为Y字形，所述进气歧管B6包括一个具有进气端和出气端的总管B61、一个具有进气端和较远出气端的二缸进气管62，一个具有进气端和较近出气端的四缸进气管63，所述二缸进气管和四缸进气管的进气端均与所述总管B的出气端连通，所述总管B的进气端设置有安装法兰面B64，并通过所述安装法兰面与所述化油器B接通。

另外，在所述总管A和总管B的进气端内壁均设置有凸出的分流片7，所述分流片分别设置在所述总管A和总管B的上内壁和下内壁上，所述总管A内的分流片朝向一缸进气管的腔内方向延伸，所述总管B内的分流片朝向二缸进气管的腔内方向延伸。

由于在进气系统之中，当位于进气歧管前端的化油器阀门开度较大时，也就是高油门工况下，气流基本从进气歧管的总管的中部进入再均匀分配到两个进气管中，进而均匀分布到发动机的两个缸体之中。而当化油器阀门开度较小时，也就是低油门的工况时，气流通常从进气歧管总管的上下两侧流入，并且气流会更多的流入到出气端较远的进气管之中。对应于发动机上，气流会更多的流入到一缸和二缸之中，而三缸和四缸的进气会过稀。由此带来的缺陷是: 航空发动机的进气系统很难保证发动机在不同油门工况均保持稳定的均匀性，常出现高转速低油门工况的排温超标现象，极大影响发动机的运行稳定性和安全性。

本实施例中，在总管A和总管B的进口端的上内壁和下内壁均设置分流片，所述进气歧管A内的分流片朝向出气端更远的一缸延伸，所述进气歧管B内的分流片朝向出气端更远的二缸延伸，以占据一缸进气管和二缸进气管的气流流动的空间，将更多的气流导向三缸进气管和四缸进气管内，以此来保证发动机四个缸体内的进气量基本一致。

在本实施例中，所述分流片朝延伸方向的截面为翼形。这样一来，能够即实现导流的效果，还能够减小风阻。

本实施例中的分流片在设计时，通过软件模拟，设定分流片的延伸长度、截面厚度和高度。一个标准是，保证气流在任何工况下可均匀地进入到四个缸体内，提升各缸进气的一致性。

本实施例中，所述分流片的截面厚度设计为2mm，所述分流片的截面高度根据软件模拟得到。

由于本实施例之中的总管A和总管B的下内壁是向上凸的，而上内壁是向上凹的。因此，设置在下内壁的分流片的截面高度低于上内壁的截面高度。因为下内壁向上凸，分流片通过较低的高度即可实现导流的效果，而上内壁向上凹，分流片需通过较高的截面高度才能达到好的导流效果。

另外，本实施例的分流片与进气歧管（包括进气歧管A和进气歧管B）的安装配合方式可以采用以下任意一种：

第一种；所述分流片与所述进气歧管一体铸造成型。这样一来，所述分流片必须垂直于所述进气歧管的管内壁设置，便于拔模。本方式设置的分流片可有效降低使用成本，可用于量产阶段的使用；

第二种：所述分流片采用3D打印技术成型，并镶嵌到所述进气歧管上。本方式的分流片包括分体的下分流片与上分流片。所述下分流片与上分流片分别具有安装凸台以及翼形片，所述进气歧管本体的总管的进气端设置有安装法兰面14，所述安装凸台与所述安装法兰面贴合并连接。本实施例中，可采用螺钉将安装凸台与安装法兰面锁紧。本方式的分流片可用于进气管进气均匀性的优化验证，具有可拆装的分流片形式，可进行分流片组合，有利于快速原型优化。

第三种：所述分流片采用3D打印技术成型。且分流片包括安装环形凸台，所述安装环形凸台的上侧设置有朝向内延伸的上分流片，所述安装环形凸台的下侧设置有朝向内延伸的下分流片，安装环形凸台与上分流片和下分流片一体打印成型。所述进气歧管本体的总管的进气端设置有安装法兰面，所述安装环形凸台与所述安装法兰盘的入口端过盈配合。作为本实施例中的另一实施结构，所述安装法兰盘的内环壁上设置有周向限位件，避免安装环形凸台产生周向旋转，进而影响导流效果。本方式的分流片能精确保证分流片的相对位置，采用整体镶嵌结构，其分流片安装环形凸台可采用3D打印件形式，整体镶嵌的结构一致性较好，可用于优化验证和量产交货使用。

第四种：本实施例中的分流片采用冲压成型。并且具有向内延伸的翼形片以及与安装法兰盘贴合的紧贴片，所述紧贴片被夹设在所述安装法兰面与化油器之间。本方式的分流片采用钢片折弯形式，安装在进气管前端，与进气管本身独立使用，可采用不同结构形式，用于优化进气管进气均匀性。

本实施例还提供一种四缸水平对置式航空发动机，采用上述任一项权利要求所述的进气系统，包括一缸体、二缸体、三缸体和四缸体，所述一缸进气管与所述一缸体连接，所述二缸进气管与所述二缸体连接，所述三缸进气管与所述三缸体连接，所述四缸进气管与所述四缸体连接。

采用本实施例的进气系统，一通过个稳压箱一个气源，同时为航空发动机的4个缸体供气。并且通过中间进气、两端出气的稳压箱，以及通过设置在稳压箱内的均滤网，能够促进气流均匀且平稳地被分配进气歧管A和进气歧管B之中。而采用在进气歧管处设置分流片，将气流进行引导，由出口端较远的进气管引流到出口端较近的进气管之中。可达到在任何工况下保证各个缸体内的进气量一致，有效平衡发动机各缸进气量，提升各缸进气的一致性。进而保证航空发动机在不同油门工况下均保持稳定的均匀性，避免出现高转速低油门工况下的排温超标现象，提升发动机的运行平稳性和安全性。

Claims (9)

1.一种航空发动机的进气系统，包括稳压箱，化油器A、化油器B、进气歧管A和进气歧管B，其特征在于：所述稳压箱的中部设置有进气口，所述稳压箱的两端分设有出气口A和出气口B，所述稳压箱的出气口A与所述化油器A连接，所述化油器A与所述进气歧管A连接；所述稳压箱的出气口B与所述化油器B连接，所述化油器B与所述进气歧管B连接，在所述出气口A和出气口B内均设置有均滤网，

所述进气歧管A为Y字形，所述进气歧管A包括一个具有进气端和出气端的总管A、一个具有进气端和较远出气端的一缸进气管，一个具有进气端和较近出气端的三缸进气管，所述一缸进气管和三缸进气管的进气端均与所述总管A的出气端连通，所述总管A的进气端与化油器A接通；所述进气歧管B为Y字形，所述进气歧管B包括一个具有进气端和出气端的总管B、一个具有进气端和较远出气端的二缸进气管，一个具有进气端和较近出气端的四缸进气管，所述二缸进气管和四缸进气管的进气端均与所述总管B的出气端连通，所述总管B的进气端与化油器B接通；在所述总管A和总管B的进气端内壁均设置有凸出的分流片，所述分流片分别设置在所述总管A和总管B的上内壁和下内壁上，所述总管A内的分流片朝向一缸进气管的腔内方向延伸，所述总管B内的分流片朝向二缸进气管的腔内方向延伸。

2.如权利要求1所述的进气系统，其特征在于：所述分流片朝延伸方向的截面为翼形。

3.如权利要求2所述的进气系统，其特征在于：所述分流片分别与所述进气歧管A和进气歧管B一体铸造成型。

4.如权利要求2所述的进气系统，其特征在于：所述分流片包括安装环形凸台，所述安装环形凸台的上侧设置有朝向内延伸的上分流片，所述安装环形凸台的下侧设置有朝向内延伸的下分流片，所述总管A和总管B的进气端均设置有安装法兰面，所述安装环形凸台与所述安装法兰面过盈配合。

5.如权利要求2所述的进气系统，其特征在于：所述分流片为冲压件，具有向内延伸的翼形片以及紧贴片，所述总管A和总管B的进气端均设置有安装法兰面，所述紧贴片夹设在所述安装法兰面与化油器A和化油器B之间。

6.如上述任一项权利要求所述的进气系统，其特征在于：所述出气口A处设置有出气管A，所述出气口B处设置有出气管B，所述均滤网分别设置在所述出气管A和出气管B内。

7.如权利要求6所述的进气系统，其特征在于：所述均滤网上具有均布的滤孔，所述均滤网安装在所述出气管A或出气管B内且所述滤孔方向与出气管A或出气管B的轴向一致。

8.如权利要求7所述的进气系统，其特征在于：所述均滤网具有外筒壁，所述外筒壁内设置多个均布的滤孔，所述滤孔方向沿所述外筒壁的轴向设置，所述均滤网分别与所述进气管A和进气管B焊接；所述均滤网的轴向长度为20-45mm。

9.一种航空发动机，采用上述任一项权利要求所述的进气系统，其特征在于：包括水平对置的四个缸体，分别为一缸体、二缸体、三缸体和四缸体，所述一缸进气管与所述一缸体连接，所述二缸进气管与所述二缸体连接，所述三缸进气管与所述三缸体连接，所述四缸进气管与所述四缸体连接。

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