CN115342010B - 进气管导流组件安装结构及布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种进气管导流组件安装结构及布置方法，进气系统的配气结构和缸盖之间设置进气接管，进气接管的第一端和/或第二端可拆卸的安装有导流组件，导流组件包括可拆卸的安装于进气接管端部的法兰安装部，和伸入进气接管的内部，对进气状态进行调整的导流结构。导流组件可通过拆卸的方式布置在进气接管内，且根据进气需求，可在进气接管的两端同时或分别设置，通过对导流组件上导流结构的调整，可进一步进行进气状态调整，提高了进气的适应能力，可拆卸的结构，使得导流组件以独立部件的形式与进气接管连接，降低了导流组件的加工难度，有效降低加工成本。

Description

进气管导流组件安装结构及布置方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，更具体地说，涉及一种进气管导流组件安装结构及布置方法。

背景技术

随着排放法规的逐步严格，发动机排放及经济性开发成为产品是否有竞争力，是否能够在市场上占有一席之地的关键。涡流比、滚流比、流量系数是用来衡量发动机气缸进气能力和空气运动的参数之一，对柴油机、尤其是天然气发动机的功率输出，燃气经济性及排放都有着巨大影响，因为它影响着进气量和缸内气体混合、燃烧过程。保证各缸涡流比、滚流比、流量系数一致性，也就是保证排放和经济性的重要一环。研究表明：如果这三者差异大，会导致各缸工作不一致，直接影响整机排放和经济性。

目前重型发动机多为六缸，结构特点多为中间水平进气，进气入口较小，且气缸较多。发动机管路受限于整机管路布置形式等原因，存在过渡急、长度短、避让多等问题，使得进入各缸的气流状态差异很大。各缸进气量以及缸内的气流运动情况均有很大的差异，对各缸的工作状况造成了很大的影响，排放、油耗恶化严重。

为了改善这一情况，在进气接管内添加导流叶片是提高各缸一致性的一种有效方式，如图1提供的现有技术中进气接管内导流片布置结构示意图，进气接管1`的内腔布置多个导流片2`，对进气进行状态调整。但是现有导流片2`布置方式，导致进气有以下问题，一是导流片随进气接管1`铸造而成，加工困难、耗时长、方案更换难、安装位置无法更换；二是导流片通用性差，对于不同用途、匹配不同整车的变种机型适用性差，需要重开模具、重新开发；三是进气接管的进气状态，只能通过发动机台架进行试验验证，验证周期长、资源浪费大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种进气管导流组件安装结构，以降低对进气接管进气状态的调节难度；本发明还提供了一种进气管导流组件的布置方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种进气管导流组件安装结构，进气系统的配气结构和缸盖之间设置进气接管，所述进气接管的第一端和/或第二端可拆卸的安装有导流组件，所述导流组件包括可拆卸的安装于所述进气接管的端部的法兰安装部，和伸入所述进气接管的内部，对进气状态进行调整的导流结构。

优选地，在上述进气管导流组件安装结构中，所述导流结构包括导流连接部和导流片，所述导流连接部贴附于所述进气接管的内壁面，所述导流片由所述导流连接部上伸出至所述进气接管的中部。

优选地，在上述进气管导流组件安装结构中，所述导流连接部包括均匀分布于所述进气接管周向的多个，所述导流片为连接于多个所述导流连接部之间的弧面导流片。

优选地，在上述进气管导流组件安装结构中，所述弧面导流片的厚度方向上与所述进气接管的进气方向相对布置，所述弧面导流片上贯穿布置有多个对进气进行导流的导流孔。

优选地，在上述进气管导流组件安装结构中，所述弧面导流片的凸面一侧伸入所述进气接管的内部。

优选地，在上述进气管导流组件安装结构中，所述导流组件的导流片为板片状导流片或螺旋状导流片。

一种进气管导流组件的布置方法，用于如上任一项所述的进气管导流组件安装结构的设计，包括：

搭建进气系统仿真模型，并仿真计算，获得气道仿真参数；

将所述气道仿真参数与气道特性参数进行对标，并在误差超出预设范围时，调整所述进气系统仿真模型，直至获得误差满足所述预设范围的气道仿真参数；所述气道特性参数为所述进气系统的各个气缸预定工况下获得的气道特性参数；

判断所述气道仿真参数是否满足相对偏差限值，若不满足，设计所述导流组件的安装位置和数量，构建包含所述导流组件的进气系统的导流仿真模型，计算得到所述进气系统的第二气道仿真参数；

对所述第二气道仿真参数依次进行相对偏差限值判断及满足混合均匀性判断，若不满足相对偏差限值要求，则对所述导流组件的形貌进行调整，若不满足混合均匀性要求，则对进气接管的形貌进行调整；直至所述第二气道仿真参数满足所述相对偏差限值要求及混合均匀性要求；

将所述导流组件和进气接管的形貌对应的参数作为设计参数。

优选地，在上述进气管导流组件的布置方法中，所述气道特性参数包括进气系统的涡流比、滚流比和流量系数。

优选地，在上述进气管导流组件的布置方法中，所述涡流比/滚流比的相对偏差限位为±10%，所述流量系数的相对偏差限位为±5%。

优选地，在上述进气管导流组件的布置方法中，所述导流组件的形貌包括导流孔的布置位置、布置密度、开孔方向和开孔大小。

优选地，在上述进气管导流组件的布置方法中，所述进气接管的形貌包括折弯弧度、接管内径和接管截面积大小。

本发明提供的进气管导流组件安装结构，进气系统的配气结构和缸盖之间设置进气接管，进气接管的第一端和/或第二端可拆卸的安装有导流组件，导流组件包括可拆卸的安装于进气接管端部的法兰安装部，和伸入进气接管的内部，对进气状态进行调整的导流结构。导流组件可通过拆卸的方式布置在进气接管内，且根据进气需求，可在进气接管的两端同时或分别设置，通过对导流组件上导流结构的调整，可进一步进行进气状态调整，提高了进气的适应能力，可拆卸的结构，使得导流组件以独立部件的形式与进气接管连接，降低了导流组件的加工难度，有效降低加工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中进气接管内导流片布置结构示意图；

图2为本发明提供的进气管导流组件安装结构中导流组件结构示意图；

图3为本发明提供的进气管导流组件安装结构布置图；

图4为本发明提供的进气管导流组件安装结构的布置方法流程图。

具体实施方式

本发明公开了一种进气管导流组件安装结构，降低了对进气接管进气状态的调节难度；本发明还提供了一种进气管导流组件的布置方法。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2-图4所示，图2为本发明提供的进气管导流组件安装结构中导流组件结构示意图；图3为本发明提供的进气管导流组件安装结构布置图；图4为本发明提供的进气管导流组件安装结构的布置方法流程图。

本实施例提供一种进气管导流组件安装结构，进气系统的配气结构1和缸盖之间设置进气接管2，进气接管2的第一端21和/或第二端22可拆卸的安装有导流组件3，导流组件3包括可拆卸的安装于进气接管端部的法兰安装部31，和伸入进气接管2的内部，对进气状态进行调整的导流结构。导流组件3可通过拆卸的方式布置在进气接管2内，且根据进气需求，进气接管2的两端各安装一个导流组件3，或者仅在进气接管2的第一端21安装导流组件3，或者仅在进气接管2的第二端22安装导流组件，通过对导流组件3上导流结构的调整，可进一步进行进气状态调整，提高了进气的适应能力，可拆卸的结构，使得导流组件以独立部件的形式与进气接管连接，降低了导流组件的加工难度，有效降低加工成本。导流组件3可以安装两个，也可以安装仅安装一个，即，根据进气系统的进行要求，对配气结构1排出的气流进行扰流，或者对进入缸盖的气流进行扰流，或者对两端同时进行扰流，满足不同进气状态调整。

在本案一具体实施例中，导流结构包括贴附于进气接管的内壁面的导流连接部33，和由导流连接部上伸出至进气接管中部的导流片32。

导流连接部33包括均匀分布于进气接管周向的多个，导流片32为连接于多个导流连接部33之间的弧面导流片32。

进一步地，弧面导流片32的表面与进气接管2的进气方向相对布置，弧面导流片32上贯穿布置有多个对进气进行导流的导流孔34。

优选地，弧面导流片32的凸面一侧伸入进气接管2的内部。

导流组件3包括法兰结构的法兰安装部31，其由进气接管2的端部压紧，能够独立安装在进气接管2和配气结构1之间，或者进气接管2和缸盖之间。

配气结构1和缸盖内受空间限制，导流组件3的弧面导流片32在两端或任一端布置时，弧面导流片32均伸入到进气接管2内部，可将进气接管2的两端设置为通用安装结构，以实现导流结构的安装通配型。

弧面导流片32伸入进气接管2的内部，应对由进气接管2流出的气流进行导流，保证进入缸盖内气流的一致性。设置法兰安装部31上导流连接部33，导流连接部33贴紧于进气接管2的内壁布置，优选地，适应进气接管2的法兰结构，将导流连接部33的外形结构适应进气接管2的端口内壁面结构，弧面导流片32的厚度方向与进气接管2的气流方向相对布置，并在其上开设多个导流孔34，对进气接管2内气流进行流向和流量导流。弧面导流片32的由其弧面结构的外侧伸入进气接管内部，保证导流效果。

进一步地，导流组件3的导流片为板片状或螺旋状导流片。导流组件3由法兰安装部31在进气接管2上进行安装。导流连接部33贴附于进气接管2的内壁，以将导流片送入进气接管2的中部位置，同时导流连接部33贴附于进气接管2，也避免对进气或排气产生干扰。上述弧面导流片32结构，由弧面导流片32的周圈与导流连接部33连接。本实施例中，导流片也可以采用板片状或螺旋状结构，在一种实施例中，板片状导流片可以设置为平面导流片，平面导流片长度方向的一端连接导流连接部33，长度方向的另一端伸入进气接管2的中部；在另一种实施例中，螺旋状导流片的型线为螺旋线，同样的，螺旋状导流片长度方向一端与导流连接部33连接，另一端伸入进气接管2的中部。即，导流片整体上呈由进气接管的内壁向中部伸出的扰流结构。当然，导流片的形状不限于上述结构。

由于本实施例提供的具有弧面导流片的导流结构，即可以安装在配气结构1，即空气与燃气的混合器，跟进气接管2的法兰面，也可以安装在进气接管2跟缸盖的法兰面，也可以两者都安装，摆脱了单一的安装位置限制，灵活性大大提升。同时，在面对不同用途的改型发动机机型时，可以灵活的调整导流结构，包括数量和弧面导流片的导流孔结构，为满足在零部件试验台进行快速选型，满足各机型的适配要求搭配，本实施例还提出了测量评价方法及评价标准。

具体地，提供一种进气管导流组件的布置方法，用于如上确定的导流组件的形貌设计，包括，

分析获得进气系统的各个气缸预定工况的气道特性参数。具体实施为，首先将发动机进气系统的缸盖、进气稳压腔、进气弯管、配气机构等部件安装至吹风试验台进行试验，测得各缸最大升程下的涡流比、滚流比、流量系数。

S1：搭建进气系统仿真模型

搭建进气系统仿真模型，并仿真计算获得与气道特性参数对应的气道仿真参数。依据发动机进气系统的缸盖、进气稳压腔、进气弯管、配气机构等部件安装结构，搭建进气系统的仿真模型。

S2：CFD分析流量系数、涡流比、滚流比

气道采用CFD分析，通过建立进气系统仿真模型，通过仿真计算得到涡流比、滚流比和流量系数，以获得与气道稳流试验台一致的气道仿真参数。

S3：判断是否符合标定的吻合范围

将气道仿真参数与气道特性参数进行对标，并在标定误差超出限值时，调整进气系统仿真模型，直至获得满足标定误差的气道仿真参数。

具体地，将气道仿真参数与气道特性参数进行对标，并在标定误差超出限值时，调整仿真模型，直至获得满足标定误差的气道仿真参数。

S4：判断是否符合一致性要求

确定相对偏差限值，作为仿真计算的评价公式，对进气导流片的仿真结果进行评价，若不满足一致性要求，则通过安装导流组件导流片的方式进行调整，并构建包含导流组件的导流仿真模型。若满足一致性要求，则可以直接进行混合均匀性评价，通过仅对进气接管的形貌进行调整的方式，获得优化的进气接管结构，作为最后的进气接管结构数据。

具体地，对于导流组件的调整包括调整导流组件的数量，安装位置，弧面结构的外貌结构。

S5：搭建增加导流组件的进气系统仿真模型

仿真计算获得增加导流组件后，进气系统的第二气道仿真参数，并在第二气道仿真参数不满足相对偏差限值时，对导流组件的形貌进行调整，进行导流仿真模型计算，得到满足相对偏差限值的第二气道仿真参数。

相对偏差限值用于对仿真模型中起到仿真参数和气道特性参数的一致性评价，增加导流组件前后的进气系统采用同样的评价方式，具体地，一致性具体评价标准为：涡流比相对偏差与滚流比相对偏差在±10%以内，流量系数相对偏差在±5%以内。涡流比、滚流比和流量系数的相对偏差限值，通过以下公式进行计算：

将相对偏差限值作为导流组件评价的一致性标准，如此，通过仿真计算进行导流组件选型，相比试验选型，时间更短，成本更低，且整体布置形式紧凑，对于不同用途的机型，进气系统方面只需要改动导流组件，就可以快速、低成本的进行整机改造。

S6：判断是否符合混合均匀性要求

判断第二气道仿真参数是否符合混合均匀性要求，并在不满足时，对进气接管的形貌进行调整，进行导流仿真模型计算，得到满足混合均匀性要求的所述第二气道仿真参数；

将导流组件的形貌参数和进气接管形貌参数作为设计参数，并将导流组件的设计参数的计算结果进行输出。

混合均匀性要求同样通过测量计算某一缸的相对偏差限值方式进行判断。具体标准参考一致性评价标准，不再赘述。

在本案一具体实施例中，导流组件的形貌包括导流孔的布置位置，布置密度，开孔方向和开孔大小。进气接管的形貌包括折弯弧度，接管内径和接管截面积大小。

本实施例提供的对导流组件的仿真计算方法，首先构建进气接管连通配气结构、缸盖的进气系统模型，并与产品试验结果对比验证，以获得在标定吻合范围内的进气系统模型。再以此为基础，设计增加导流组件的安装位置和数量，重新构建增加导流组件的优化后的进气系统模型，通过一致性评价和混合均匀性评价对导流组件和进气接管均作为优化目标，最后输出目标数据，获得导流组件和进气接管目标参数的优化结构。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种进气管导流组件的布置方法，其特征在于，用于进气管导流组件安装结构的设计，包括：

搭建进气系统仿真模型，并仿真计算，获得气道仿真参数；

将所述气道仿真参数与气道特性参数进行对标，并在误差超出预设范围时，调整所述进气系统仿真模型，直至获得误差满足所述预设范围的气道仿真参数；所述气道特性参数为所述进气系统的各个气缸预定工况下获得的气道特性参数；

判断所述气道仿真参数是否满足相对偏差限值，若不满足，设计所述导流组件的安装位置和数量，构建包含所述导流组件的进气系统的导流仿真模型，计算得到所述进气系统的第二气道仿真参数；

对所述第二气道仿真参数依次进行相对偏差限值判断及满足混合均匀性判断，若不满足相对偏差限值要求，则对所述导流组件的形貌进行调整，若不满足混合均匀性要求，则对进气接管的形貌进行调整；直至所述第二气道仿真参数满足所述相对偏差限值要求及混合均匀性要求；

将所述导流组件和进气接管的形貌对应的参数作为设计参数。

2.根据权利要求1所述的进气管导流组件的布置方法，其特征在于，所述气道特性参数包括进气系统的涡流比、滚流比和流量系数。

3.根据权利要求2所述的进气管导流组件的布置方法，其特征在于，所述涡流比/滚流比的相对偏差限值为±10%，所述流量系数的相对偏差限值为±5%。

4.根据权利要求1所述的进气管导流组件的布置方法，其特征在于，所述导流组件的形貌包括导流孔的布置位置、布置密度、开孔方向和开孔大小。

5.根据权利要求1所述的进气管导流组件的布置方法，其特征在于，所述进气接管的形貌包括折弯弧度、接管内径和接管截面积大小。

6.根据权利要求1所述的进气管导流组件的布置方法，所述导流组件包括可拆卸的安装于所述进气接管的端部的法兰安装部，和伸入所述进气接管的内部，对进气状态进行调整的导流结构；

所述导流结构对流经所述进气接管内的气流进行流量和流向的调整进行扰流。

7.根据权利要求6所述的进气管导流组件的 布置方法 ，其特征在于，所述导流结构包括导流连接部和导流片，所述导流连接部贴附于所述进气接管的内壁面，所述导流片由所述导流连接部上伸出至所述进气接管的中部。

8.根据权利要求7所述的进气管导流组件的布置方法 ，其特征在于，所述导流连接部包括均匀分布于所述进气接管周向的多个，所述导流片为连接于多个所述导流连接部之间的弧面导流片。

9.根据权利要求8所述的进气管导流组件的布置方法 ，其特征在于，所述弧面导流片的厚度方向上与所述进气接管的进气方向相对布置，所述弧面导流片上贯穿布置有多个对进气进行导流的导流孔。

10.根据权利要求9所述的进气管导流组件的布置方法 ，其特征在于，所述弧面导流片的凸面一侧伸入所述进气接管的内部。

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