CN117145667A - 一种提高发动机充气效率的进气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高发动机充气效率的进气系统，包括：进气系统，所述进气系统包括增压器、涡流管、中冷器、节流阀和进气歧管，所述涡流管由进气喷嘴、冷端管、涡流室、热端管和调节阀组成，所述涡流管的热端管与中冷器之间相连接且冷端管与进气歧管的总管相连接，所述进气喷嘴的内部设置有冷端管且冷端管的侧面设置有热端管，所述冷端管与热端管之间设置有涡流室。本发明将涡流管与发动机中冷器并联，气体经增压器增压后，一部分高压气体流过涡流管，另一部分高压气体流过中冷器，经过涡流管的气体分成两部分，热空气进入中冷器冷却；冷空气进入总管，与中冷器冷却后的气体混合，由于温度低，可以进一步降低节气门体前的进气温度。
Description
技术领域
本发明涉及发动机进气系统技术领域，更具体为一种提高发动机充气效率的进气系统。
背景技术
发动机充气效率是指在进气过程中，发动机将空气压缩并注入燃料的能力。这个过程需要足够的气流和压力才能实现，所以发动机充气效率对于发动机性能至关重要。
一般来说，发动机充气效率越高，就意味着发动机能够将更多的空气和燃料混合起来，从而产生更大的动力输出。提高充气效率的方法包括增加进气道面积、改善进气道设计、采用涡轮增压器等。
同时，发动机充气效率也直接影响到发动机的油耗和排放水平。如果发动机充气效率低下，就会导致燃烧不完全、燃料浪费和污染物排放增加。因此，优化发动机的充气效率对于提高燃油经济性和降低污染物排放都非常重要。
现有技术中的发动机充气大都依赖增压器进行增压，但由于空气压缩容，造成进气温度过高，从而增加了发动机的温度。因此，需要提供一种新的技术方案给予解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高发动机充气效率的进气系统，解决了现有技术中的发动机充气大都依赖增压器进行增压，但由于空气压缩容，造成进气温度过高，从而增加了发动机的温度的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高发动机充气效率的进气系统，包括：进气系统，所述进气系统包括增压器、涡流管、中冷器、节流阀和进气歧管，所述涡流管由进气喷嘴、冷端管、涡流室、热端管和调节阀组成，所述涡流管的热端管与中冷器之间相连接且冷端管与进气歧管的总管相连接，所述进气喷嘴的内部设置有冷端管且冷端管的侧面设置有热端管，所述冷端管与热端管之间设置有涡流室，所述热端管的尾端设置有调节阀。
作为本发明的一种优选实施方式，所述涡流管采用逆流式涡流管。
作为本发明的一种优选实施方式，在小冷流率时，涡流室直径为1.5～1.6倍热端管直径，在大冷流率时，涡流室直径取1.9～2.0倍热端管直径。
作为本发明的一种优选实施方式，所述进气喷嘴的内部设置有六组流道且进气喷嘴采用渐缩型进气喷嘴。
作为本发明的一种优选实施方式，所述调节阀的锥角为40°～60°。
作为本发明的一种优选实施方式，所述冷端管的出口直径与涡流室直径间的比值在0.4～0.6。
作为本发明的一种优选实施方式，所述涡流管的制冷制热效应随涡流室的内径增大而增强。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明将涡流管与发动机中冷器并联，气体经增压器增压后，一部分高压气体流过涡流管，另一部分高压气体流过中冷器，经过涡流管的气体分成两部分，热空气进入中冷器冷却；冷空气进入总管，与中冷器冷却后的气体混合，由于温度低，可以进一步降低节气门体前的进气温度；在增压器与中冷器之间设置一个节流阀，根据发动机的运行工况和负荷用节流阀的开度控制流经中冷器和涡流管的空气流量分配；涡流管中的高温气体进入中冷器后，会提高中冷器中气体与冷却液的温差，从而提高散热量，涡流管包括进气喷嘴、冷端管、涡流室、热端管和调节阀，当压缩气体由进气喷嘴高速喷出时，外围区域流体的角速度低于核心区域流体的角速度，在喷嘴出口附近形成自由涡流，在内摩擦的作用下，使得同一轴向位置截面上的不同径向位置的流体趋于以相同的角速度旋转而形成强制涡，在这个过程中，机械能从内层流体转移到外层流体，而扩散能则以相反的方向流动，由于外围区域流体获得的动能大于损失的内能，因此外围区域流体的温度会升高而核心区域流体的温度会降低。
附图说明
图1为本发明进气系统结构示意图；
图2为本发明涡流管结构示意图；
图3为本发明进气喷嘴结构示意图。
图中：1、进气喷嘴；2、冷端管；3、涡流室；4、热端管；5、调节阀；6、流道。
具体实施方式
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、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，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。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种提高发动机充气效率的进气系统，包括：进气系统，所述进气系统包括增压器、涡流管、中冷器、节流阀和进气歧管，所述涡流管由进气喷嘴1、冷端管2、涡流室3、热端管4和调节阀5组成，所述涡流管的热端管4与中冷器之间相连接且冷端管2与进气歧管的总管相连接，所述进气喷嘴1的内部设置有冷端管2且冷端管2的侧面设置有热端管4，所述冷端管2与热端管4之间设置有涡流室3，所述热端管4的尾端设置有调节阀5，将涡流管与发动机中冷器并联，气体经增压器增压后，一部分高压气体流过涡流管，另一部分高压气体流过中冷器，经过涡流管的气体分成两部分，热空气进入中冷器冷却；冷空气进入总管，与中冷器冷却后的气体混合，由于温度低，可以进一步降低节气门体前的进气温度；在增压器与中冷器之间设置一个节流阀，根据发动机的运行工况和负荷用节流阀的开度控制流经中冷器和涡流管的空气流量分配；涡流管中的高温气体进入中冷器后，会提高中冷器中气体与冷却液的温差，从而提高散热量，涡流管包括进气喷嘴1、冷端管2、涡流室3、热端管4和调节阀5，当压缩气体由进气喷嘴1高速喷出时，外围区域流体的角速度低于核心区域流体的角速度，在喷嘴出口附近形成自由涡流，在内摩擦的作用下，使得同一轴向位置截面上的不同径向位置的流体趋于以相同的角速度旋转而形成强制涡，在这个过程中，机械能从内层流体转移到外层流体，而扩散能则以相反的方向流动，由于外围区域流体获得的动能大于损失的内能，因此外围区域流体的温度会升高而核心区域流体的温度会降低。
进一步改进的，如图1所示：所述涡流管采用逆流式涡流管，冷热气流出口位于涡流管异侧，重量轻，体积小，工作可靠且几乎不需要维护工作。
进一步改进的，如图2所示：在小冷流率时，涡流室3直径为1.5～1.6倍热端管4直径，在大冷流率时，涡流室3直径取1.9～2.0倍热端管4直径。
进一步改进的，如图3所示：所述进气喷嘴1的内部设置有六组流道6且进气喷嘴1采用渐缩型进气喷嘴1，流道6数选择六流道6为最佳。
进一步改进的，如图2所示：所述调节阀5的锥角为40°～60°，当调节阀5锥角等于60°时，能达到最佳分离效果，当调节阀5锥角小于等于40°时，热温降变化迟缓，当调节阀5锥角大于40°时，热温降变换迅速。
进一步改进的，如图2所示：所述冷端管2的出口直径与涡流室3直径间的比值在0.4～0.6，冷端出口直径与涡流室3直径间的比值在0.4-0.6之间时，涡流管可以获得最佳制冷效果。
进一步改进的，如图1所示：所述涡流管的制冷制热效应随涡流室3的内径增大而增强。
工作原理：将涡流管与发动机中冷器并联，气体经增压器增压后，一部分高压气体流过涡流管，另一部分高压气体流过中冷器，经过涡流管的气体分成两部分，热空气进入中冷器冷却；冷空气进入总管，与中冷器冷却后的气体混合，由于温度低，可以进一步降低节气门体前的进气温度；在增压器与中冷器之间设置一个节流阀，根据发动机的运行工况和负荷用节流阀的开度控制流经中冷器和涡流管的空气流量分配；涡流管中的高温气体进入中冷器后，会提高中冷器中气体与冷却液的温差，从而提高散热量，涡流管包括进气喷嘴1、冷端管2、涡流室3、热端管4和调节阀5，当压缩气体由进气喷嘴1高速喷出时，外围区域流体的角速度低于核心区域流体的角速度，在喷嘴出口附近形成自由涡流，在内摩擦的作用下，使得同一轴向位置截面上的不同径向位置的流体趋于以相同的角速度旋转而形成强制涡，在这个过程中，机械能从内层流体转移到外层流体，而扩散能则以相反的方向流动，由于外围区域流体获得的动能大于损失的内能，因此外围区域流体的温度会升高而核心区域流体的温度会降低。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种提高发动机充气效率的进气系统，其特征在于：包括：进气系统，所述进气系统包括增压器、涡流管、中冷器、节流阀和进气歧管，所述涡流管由进气喷嘴(1)、冷端管(2)、涡流室(3)、热端管(4)和调节阀(5)组成，所述涡流管的热端管(4)与中冷器之间相连接且冷端管(2)与进气歧管的总管相连接，所述进气喷嘴(1)的内部设置有冷端管(2)且冷端管(2)的侧面设置有热端管(4)，所述冷端管(2)与热端管(4)之间设置有涡流室(3)，所述热端管(4)的尾端设置有调节阀(5)。
2.根据权利要求1所述的一种提高发动机充气效率的进气系统，其特征在于：所述涡流管采用逆流式涡流管。
3.根据权利要求1所述的一种提高发动机充气效率的进气系统，其特征在于：在小冷流率时，涡流室(3)直径为1.5～1.6倍热端管(4)直径，在大冷流率时，涡流室(3)直径取1.9～2.0倍热端管(4)直径。
4.根据权利要求1所述的一种提高发动机充气效率的进气系统，其特征在于：所述进气喷嘴(1)的内部设置有六组流道(6)且进气喷嘴(1)采用渐缩型进气喷嘴(1)。
5.根据权利要求1所述的一种提高发动机充气效率的进气系统，其特征在于：所述调节阀(5)的锥角为40°～60°。
6.根据权利要求1所述的一种提高发动机充气效率的进气系统，其特征在于：所述冷端管(2)的出口直径与涡流室(3)直径间的比值在0.4～0.6。
7.根据权利要求1所述的一种提高发动机充气效率的进气系统，其特征在于：所述涡流管的制冷制热效应随涡流室(3)的内径增大而增强。
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