CN201277084Y - 改进的排气歧管 - Google Patents
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Abstract
一种改进的排气歧管，包括支管、法兰；每一所述支管的气流中心曲线为一空间曲线，由依次相切而圆滑过渡的直线和圆弧组成，同一支管圆弧和相邻的直线位于同一平面，且相邻圆弧所处平面之间形成一夹角；其特征在于各支管的气流中心曲线长度是等长的，并且，各条支管的尺寸还满足如下条件：①每一支管的气流中心曲线的起点和终点的空间坐标不变；②每一支管的气流中心曲线所包括的圆弧曲率半径不变；并且③同一支管的相邻圆弧所处的平面之间的夹角变换角度范围为±3度之内。与现有技术相比，本实用新型改变歧管各支管的空间组成线条的长度以及相对位置，使得改善后的支管尺寸可以达到歧管长度的等长化效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种岐管结构，特别是涉及一种汽车排气系统中带增压器类的排气歧管结构。
背景技术
汽车排气系统中，排气歧管在设计上最重要的是避免各气缸间的排气脉冲混乱，使废气侧涡轮扇叶受到定量、畅顺和持续的受压。并且，由于受引擎空间位置的限制，目前常见的排气歧管的支管外形一般都呈S形扭转状，这样便于设计支管的尺寸结构，以降低各支管在工作时存在的压力差，令涡轮工作的转速上限、效率、稳定性大幅提高，从而可以提高增压压力。
一般地，汽车发动机在工作时，理论上各气缸的工作次序和时间是一样的，如果排气歧管的各支管长度不一，各气缸的排气效率一定会有偏差，由此会降低气缸的工作效率；另一方面，排气管的排气顺畅程度，可以理解为回压取舍的多寡，也就是排气管内部的排气阻力，而排气阻力的大小和头段的设计角度、中尾段的管径粗细和弯曲角度等都有相当的关系，各条支管之间长度不一致会存在着压力差，最终的结果会导致排气脉冲混乱，发动机的马力与扭力输出就自然低下。因此，需要对现有的排气歧管尺寸结构进行等长化设计和调整，使得支管能够达到相同脉冲供给的效果。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能够使的各支管获得相同脉冲供给的、满足等长化设计效果的排气歧管。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该改进的排气歧管，包括有
至少一条支管，具有进气端和出气端；以及
法兰，设置在所述支管的进气端和出气端，用于排气歧管的连接安装；
其中，每一所述支管的气流中心曲线为一空间曲线，且由依次相切而圆滑过渡的直线和圆弧组成，同一支管的所述圆弧和相邻的直线位于同一平面内，且相邻的两段圆弧所处的平面之间形成有一夹角；
其特征在于：各条所述支管的气流中心曲线长度是等长的，并且，各条支管的尺寸还分别满足如下条件：
①每一支管的气流中心曲线的起点和终点的空间坐标不变；
②每一支管的气流中心曲线所包括的圆弧曲率半径不变；并且
③同一支管的相邻圆弧所处的平面之间的夹角变换角度范围在±3度之内。
所述的歧管由连接的发动机型号决定，常见地，排气歧管连接的为四缸发动机，相应地，所述的歧管具有四条支管，包括有第一支管、第二支管、第三支管和第四支管，
①所述第一支管的气流中心曲线由依次相切而圆滑过渡的第一直线、第一圆弧、第二直线、第二圆弧和第三直线组成；
②所述第二支管的气流中心曲线由依次相切而圆滑过渡的第一直线、第一圆弧、第二直线、第二圆弧、第三直线、第三圆弧和第四直线组成；
③所述第三支管的气流中心曲线由依次相切而圆滑过渡的第一直线、第一圆弧、第二直线、第二圆弧、第三直线、第三圆弧和第四直线组成；以及
④所述第四支管的气流中心曲线由依次相切而圆滑过渡的第一圆弧、第一直线、第二圆弧和第二直线组成；
其中，所述第一支管和第四支管汇聚为一脉冲供给，所述第二支管和第三支管汇聚为另一脉冲供给。
为了能够便于歧管连接安装到发动机上，以及排气系统的其他部件上，所述的第一支管、第二支、第三支管和第四支管的进气端均通过一四孔法兰连接到发动机的排气口，而所述的第一支管和第四支管汇集为一路，并通过一双孔法兰的第一出气口排气，所述的第二支管和第三支管汇集为一路，并通过所述的双孔法兰的第二出气口排气。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：对现有的长度不一的排气歧管进行等长化的尺寸结构改进，通过改变歧管各支管的空间组成线条的长度以及相对位置，从而使得在不改变原有支管的始末端定位条件下，使得改善后的支管尺寸可以达到歧管长度的等长化效果，从而能够降低各支管在工作时存在的压力差，能够在排气端达到相同的脉冲供给，令废气侧的涡轮扇叶受到定量、畅顺、持续的受压，令涡轮工作的转速上限、效率、稳定性大幅提高，从而可以提高增压压力。
附图说明
图1为本实用新型实施例的排气歧管结构示意图；
图2为图1所示排气歧管的俯视图；
图3为本实施例排气歧管的支管1立体结构示意图；
图4为图3所示支管1的气流中心曲线的尺寸结构示意图；
图5为本实施例排气歧管的支管2立体结构示意图；
图6为图5所示支管2的气流中心曲线的尺寸结构示意图；
图7为本实施例排气歧管的支管3立体结构示意图；
图8为图7所示支管3的气流中心曲线的尺寸结构示意图；
图9为本实施例排气歧管的支管4立体结构示意图；
图10为图9所示支管4的气流中心曲线的尺寸结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如图1～图10所示，为本实用新型的具体实施例，该排气歧管适用于四缸发动机，包括有四条支管，分别为第一支管1、第二支管2、第三支管3和第四支管4，并且，每一条支管分别具有进气端和出气端，为了便于将排气歧管和发动机以及排气系统的其他部分连接，其中，四条支管的进气端通过一四孔法兰5连接到发动机的排气口，安装时将其四孔法兰5面置于汽车发动机排气管安装位置，用螺栓分别穿入法兰小孔内，固定于汽车发动机上方；支管的排气端接汽车排气系统的其它部分，其中，第一支管1和第四支管4汇集为一路，并通过一双孔法兰6的第一出口A排气，第二支管2和第三支管3汇集为一路，并通过所述的双孔法兰6的第二出气口B排气，参见图1、图2。这样，第一支管和第四支管通过第一出气口A实现一脉冲供给，第二支管2和第三支管3通过第二出气口B实现另一脉冲供给。
在本实施例中，四条支管都可以提取气流中心曲线作为结构尺寸轮廓线，用三坐标可以测量出各支管尺寸数据，具体地为：
a)第一支管1的气流中心曲线由依次相切而圆滑过渡的第一直线A1A2、第一圆弧A2A3、第二直线A3A4、第二圆弧A4A5和第三直线A5A6组成；
b)第二支管2的气流中心曲线由依次相切而圆滑过渡的第一直线B1B2、第一圆弧B2B3、第二直线B3B4、第二圆弧B4B5、第三直线B5B6、第三圆弧B6B7和第四直线B7B8组成；
c)第三支管3的气流中心曲线由依次相切而圆滑过渡的第一直线C1C2、第一圆弧C2C3、第二直线C3C4、第二圆弧C4C5、第三直线C5C6、第三圆弧C6C7和第四直线C7C8组成；
d)第四支管4的气流中心曲线由依次相切而圆滑过渡的第一圆弧D1D2、第一直线D2D3、第二圆弧D3D4和第二直线D4D5组成；
其中，每一支管的原始具体结构尺寸参见图4、图6、图8和图10所示：
①第一支管1的第一直线A1A2长度h11＝17.8mm，第二直线A3A4长度h12＝65.7mm，第三直线A5A6长度h13＝7.6mm，第一圆弧A2A3的圆心角a1＝100°，第二圆弧A4A5的圆心角a2＝96°；
②第二支管2的第一直线B1B2长度h21＝25.2mm，第二直线B3B4长度h22＝5.4mm，第三直线B5B6长度h23＝56.6mm，第四直线B7B8长度h24＝49.6mm，第一圆弧B2B3的圆心角b1＝64°，第二圆弧B4B5的圆心角b2＝109°，第三圆弧B6B7的圆心角b3＝62°；
③第三支管3的第一直线C1C2长度h31＝15.6mm，第二直线C3C4长度h32＝17.4mm，第三直线C5C6长度h33＝7.4mm，第四直线C7C8的长度h34＝59.6mm，第一圆弧C2C3的圆心角c1＝87°，第二圆弧C4C5的圆心角c2＝108°，第三圆弧C6C7的圆心角c3＝95°；
④第四支管4的第一直线D2D3长度h41＝39.8mm，第二直线D4D5长度h42＝4.6mm，第一圆弧D1D2的圆心角d1＝78°，第二圆弧D3D4的圆心角d2＝85°；
上述各支管的气流中心曲线依次由各段相切而圆滑过渡的直线和圆弧组成，同一支管上的圆弧和相邻的直线位于同一平面内，且相邻的两端圆弧所处的平面之间形成有一空间夹角：具体地，
第一支管1的第一圆弧A2A3和第二圆弧A4A5的空间夹角为+111°；
第二支管2的第一圆弧B2B3和第二圆弧B4B5的空间夹角为+140°、第二支管2的第二圆弧B4B5和第三圆弧B6B7的空间夹角为-22°；
第三支管3的第一圆弧C2C3和第二圆弧C4C5的空间夹角为+110°、第三支管3的第二圆弧C4C5和第三圆弧C6C7的空间夹角为+54°；
第四支管4的第一圆弧D1D2和第二圆弧D3D4的空间夹角为-107°，因此，每一所述支管的气流中心曲线形成一空间曲线。
为使歧管达到等长化效果，对原来的各个支管尺寸进行等长化设计，并通过CAE流体分析进行气流测试，使得成型后的各条支管的尺寸分别满足如下条件：
(1)支管的气流中心曲线长度L′＝(L1+L2+L3+L4)/4，其中，L′为等长化设计后的每一支管的气流中心曲线长度，L1、L2、L3和L4分别为等长化设计之前各条支管的气流中心曲线长度；
(2)每一支管的气流中心曲线的起点和终点的空间坐标不变；
(3)每一支管的气流中心曲线所包括的圆弧曲率半径(R＝47.25mm)不变；并且
(4)同一支管的相邻圆弧所处的平面之间的空间夹角变换角度为±3度。
于是，可以根据上述第(1)～(4)的条件来限定各个支管的尺寸修改范围，可以得到修改后的气流中心曲线的数据调整范围：
①第一支管1的第一直线A1A2长度h′11＝17～18mm，第二直线A3A4长度h′12＝63.9～65.1mm，第三直线A5A6长度h′13＝6.2～7mm，第一圆弧A2A3的圆心角a′1＝98°～101°，第二圆弧A4A5的圆心角a′2＝93°-97°；
②第二支管2的第一直线B1B2长度h′21＝24.8～25.9mm，第二直线B3B4长度h′22＝5～6mm，第三直线B5B6长度h′23＝56～58mm，第四直线B7B8长度h′24＝48～50mm，第一圆弧B2B3的圆心角b′1＝63°～64.4°，第二圆弧B4B5的圆心角b′2＝108°～109°，第三圆弧B6B7的圆心角b′3＝61°～62.5°；
③第三支管3的第一直线C1C2长度h′31＝14～16mm，第二直线C3C4长度h′32＝16.8～18.2mm，第三直线C5C6长度h′33＝7～8mm，第四直线C7C8的长度h′34＝59～61mm，第一圆弧C2C3的圆心角c′1＝85.5°～88°，第二圆弧C4C5的圆心角c′2＝107°～109°，第三圆弧C6C7的圆心角c′3＝93.8°～95°；
④第四支管4的第一直线D2D3长度h′41＝39.8～40.3mm，第二直线D4D5长度h′42＝4.6～5.2mm，第一圆弧D1D2的圆心角d′1＝78°～79.4°，第二圆弧D3D4的圆心角d′2＝85°～86.6°；
歧管长度的等长化对于马力提高有正面的影响，设计过程对原有弯管尺寸进行重新设计，使其达到相同脉冲供给，能令废气侧涡轮扇叶受到定量、畅顺、持续的受压，令涡轮工作的转速上限、效率、稳定性大幅提高，从而可以提高增压压力，解决了歧管不等长对引擎的不良影响。
Claims (3)
1、一种改进的排气歧管，包括有
至少一条支管，具有进气端和出气端；以及
法兰，设置在所述支管的进气端和出气端，用于排气歧管的连接安装；
其中，每一所述支管的气流中心曲线为一空间曲线，且由依次相切而圆滑过渡的直线和圆弧组成，同一支管的所述圆弧和相邻的直线位于同一平面内，且相邻的两段圆弧所处的平面之间形成有一夹角；
其特征在于：各条所述支管的气流中心曲线长度是等长的，并且，各条支管的尺寸还分别满足如下条件：
①每一支管的气流中心曲线的起点和终点的空间坐标不变；
②每一支管的气流中心曲线所包括的圆弧曲率半径不变；并且
③同一支管的相邻圆弧所处的平面之间的夹角变换角度范围在±3度之内。
2、根据权利要求1所述的改进的排气歧管，其特征在于：所述的歧管连接四缸发动机，包括有第一支管(1)、第二支管(2)、第三支管(3)和第四支管(4)，
①所述第一支管(1)的气流中心曲线由依次相切而圆滑过渡的第一直线(A1A2)、第一圆弧(A2A3)、第二直线(A3A4)、第二圆弧(A4A5)和第三直线(A5A6)组成；
②所述第二支管(2)的气流中心曲线由依次相切而圆滑过渡的第一直线(B1B2)、第一圆弧(B2B3)、第二直线(B3B4)、第二圆弧(B4B5)、第三直线(B5B6)、第三圆弧(B6B7)和第四直线(B7B8)组成；
③所述第三支管(3)的气流中心曲线由依次相切而圆滑过渡的第一直线(C1C2)、第一圆弧(C2C3)、第二直线(C3C4)、第二圆弧(C4C5)、第三直线(C5C6)、第三圆弧(C6C7)和第四直线(C7C8)组成；以及
④所述第四支管(4)的气流中心曲线由依次相切而圆滑过渡的第一圆弧(D1D2)、第一直线(D2D3)、第二圆弧(D3D4)和第二直线(D4D5)组成；
其中，所述第一支管(1)和第四支管(4)为同一脉冲供给，所述第二支管(2)和第三支管(3)为另一同一脉冲供给。
3、根据权利要求2所述的改进的排气歧管，其特征在于：所述的第一支管(1)、第二支管(2)、第三支管(3)和第四支管(4)的进气端均通过一四孔法兰(5)连接到发动机的排气口，而所述的第一支管(1)和第四支管(4)汇集为一路，并通过一双孔法兰(6)的第一出气口(A)排气，所述的第二支管(2)和第三支管(3)汇集为一路，并通过所述的双孔法兰(6)的第二出气口(B)排气。
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|---|---|---|---|---|
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- 2008-10-23 CN CNU2008201668513U patent/CN201277084Y/zh not_active Expired - Lifetime
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