CN203570471U - 一种发动机及其进气弯管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种发动机及其进气弯管，进气弯管具有进气端、出气端以及进气接口，且其管体靠近所述进气端形成进气弯角、靠近所述出气端形成出气弯角，所述出气弯角横截面的高度方向尺寸小于横向尺寸。该结构的进气弯管可使得气流自内向外挤出，可以增加出气弯角处内侧气体气压、降低流速，从而减少内、外侧气流的流速差及压力差，保证废气和新鲜空气混合后的气流平顺性，减少了进气的能量损失；而且，气流在自内侧向外侧挤压的过程中，在一定程度上加强了气体的混合效果；另外，进气弯管出气弯角处的弯曲半径可以减小，使得进气弯管在空间有限的安装环境也能够顺利布置。

Description

一种发动机及其进气弯管

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，特别涉及一种发动机及其进气弯管。

背景技术

EGR(exhaust gas recirculation)，即废气再循环系统，可以将发动机排出的部分废气回送至进气管，并与新鲜空气混合后再次进入发动机气缸。废气中含有大量的二氧化碳，二氧化碳不燃烧却能够吸走大量的热，故可使气缸中混合气体的燃烧温度降低，从而减少氮氧化物的生成量。

为达该目的，发动机系统设置有进气弯管，进气弯管具有进气端、出气端以及进气接口，进气端连通外部环境；进气接口则与发动机的排气管连通，一般进气接口与发动机排气管按照下述方式连通：排气管-EGR阀-EGR冷却器-EGR出气管-进气接口；出气端与发动机的进气管连通。则排气管的废气与进气端处进入的新鲜空气在进气弯管中混合后，经出气端进入发动机的进气管内，并最终进入气缸。

进气弯管一般设有弯角，以适应于发动机的安装环境，一种弯角设置方式是在管体上设置两处弯角，一处弯角靠近进气端，另一处弯角靠近出气端。另外，进气弯管的横截面通常为圆形。

然而，上述技术方案存在下述技术问题：

第一、进气弯管为圆形弯管，则其两处弯角处也均采用规则的圆形截面设计，气体在流经弯角处时，基于曲度变化，会产生弯角内侧气体气压较低、流速较快，而弯角外侧气体气压较高、流速较慢的现象，这导致进气弯管在弯角处流速差及压力差较大，表现于出气弯角处时，会影响气流平顺性，进气能量损失较大；

第二、进气弯管的管径较大，需要较大的弯曲半径，但进气弯管的布置空间有限，导致进气弯管难以安装；

第三，为了加强新鲜空气和废气的混合，一般采用较长的进气弯管，或是在进气接口处增加废气导流管。较长的进气弯管，容易与其他部件干涉，不利于发动机的整体布置；而设置废气导流管，则会阻碍新鲜空气的进入，不利于发动机的燃油经济性。

有鉴于此，如何改进进气弯管，保证气流平顺，减少进气能量损失，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的为提供一种发动机及其进气弯管，该进气弯管能够保证气流平顺，减少进气能量损失。

本实用新型提供的进气弯管，具有进气端、出气端以及进气接口，且其管体靠近所述进气端形成进气弯角、靠近所述出气端形成出气弯角，所述出气弯角横截面的高度方向尺寸小于横向尺寸。

如此，进气弯管的出气弯角相当于设计为“扁状”结构，则在规则形状管体中流动的气流流经出气弯角处时，出气弯角内侧气流的气压具有升高趋势，而横截面的变化，使得具有升压趋势的内侧气流受到强迫性外挤，向外侧流动。

故该结构的进气弯管可产生如下技术效果：

第一、正是由于扁状设计导致的气流自内向外挤出，可以增加出气弯角处内侧气体气压、降低流速；而且，进气弯管出气弯角处的弯曲半径可以减小，则相应地减小了外侧气体气压、提高流速。相较于背景技术中内侧气体气压较低、流速较快，外侧气体气压较高、流速较慢的现象，本方案显然可以减少内、外侧气流的流速差及压力差，从而保证废气和新鲜空气混合后的气流平顺性，能够平缓地进入发动机的进气管，减少了进气的能量损失；

第二、气流在自内侧向外侧挤压的过程中，在一定程度上加强了气体的混合效果；

第三、出气弯角处弯曲半径的减小除了可以减小外侧气体气压、提高流速，还使得进气弯管在空间有限的安装环境也能够顺利布置；另外，“扁状”设计相当于使出气弯角处的内侧部分外挤，相对地扩大了安装空间，便于其他零部件布置。

优选地，所述出气弯角横截面对应的内侧部分尺寸小于对应的外侧部分尺寸。

优选地，所述出气弯角的横截面呈梯形状，所述梯形的顶部处于所述出气弯角的内侧，所述梯形的底部处于所述出气弯角的外侧。

优选地，所述梯形的顶角、底角均具有倒圆角。

优选地，所述进气接口设置于所述进气弯角处。

优选地，所述进气接口设置于所述进气弯角的侧壁。

优选地，所述进气端设有进气流量阀，和/或压力、温度传感器。

优选地，所述出气端设有加热格栅，和/或压力、温度传感器。

优选地，所述进气端至所述出气端，横截面渐缩。

本实用新型还提供一种发动机，包括排气管、进气管以及进气弯管，所述进气弯管为上述任一项所述的进气弯管，所述进气弯管的所述进气端连通外部空气，所述进气接口连通所述排气管，所述出气端连通所述进气管。由于上述进气弯管具有上述技术效果，具有该进气弯管发动机也具有相同的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型所提供进气弯管一种具体实施例的结构示意图；

图2为图1中进气弯管另一角度的结构示意图；

图3为图1中进气弯管进气端至出气弯角的结构示意图，该图示出出气弯角处的横截面；

图4为图3中出气弯角处的横截面示意图，箭头部分表示气流向外侧的挤压趋势。

图1-4中：

10进气弯管、11进气端、12进气弯角、13进气接口、14出气弯角、15出气端

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1-2，图1为本实用新型所提供进气弯管一种具体实施例的结构示意图；图2为图1中进气弯管另一角度的结构示意图。

该进气弯管10，具有进气端11、出气端15以及进气接口13，进气端11用于连通外部空气，出气端15用于连接发动机的进气管，进气接口13则连接发动机的排气管，则新鲜空气与排气管排出的废气可在进气弯管10内混合后送入发动机气缸内。另外，进气弯管10管体在靠近进气端11处形成进气弯角12、靠近出气端15处形成出气弯角14，可参考背景技术理解。如图1所示，进气弯管10的出气弯角14、进气弯角12的弯曲方向大致相反。

该继续参考图3和图4，图3为图1中进气弯管进气端至出气弯角的结构示意图，该图示出出气弯角处的横截面；图4为图3中出气弯角处的横截面示意图，箭头部分表示气流向外侧的挤压趋势。

本实施例中，出气弯角14横截面设计为：横截面高度方向的尺寸小于宽度方向的尺寸。此处，高度方向即出气弯角14内侧至外侧的方向，横向即与高度方向垂直的方向，如图4所示，A表示高度方向，B表示横向。

另外需要说明的是，文中所述的“内侧”、“外侧”是基于弯角的弯曲方向而言，朝向弯曲方向即内侧，背离弯曲方向即外侧。以图4为视角，上侧为内侧，下侧为外侧。

如此设计，进气弯管10的出气弯角14设计为“扁状”结构，则在规则形状管体(如图1所示的圆形)中流动的气流流经出气弯角14处时，出气弯角14内侧气流的气压具有升高趋势，而此处横截面的独特设计，使得具有升压趋势的内侧气流受到强迫性外挤，向外侧流动，如图4所述的挤压趋势。图中的箭头部分主要体现内侧向外侧挤压的趋势，气流方向主要还是沿管体轴线方向。

该结构的进气弯管10可产生如下技术效果：

第一、正是由于扁状设计导致的气流自内向外挤出，可以增加出气弯角14处内侧气体气压、降低流速；而且，进气弯管出气弯角处的弯曲半径可以减小，则相应地减小了外侧气体气压、提高流速。相较于背景技术中内侧气体气压较低、流速较快，外侧气体气压较高、流速较慢的现象，本方案显然可以减少内、外侧气流的流速差及压力差，从而保证废气和新鲜空气混合后的气流平顺性，能够平缓地进入发动机的进气管，减少了进气的能量损失；

第二、气流在自内侧向外侧挤压的过程中，在一定程度上加强了气体的混合效果；

第三、出气弯角14处弯曲半径的减小除了可以减小外侧气体气压、提高流速，还使得进气弯管10在空间有限的安装环境也能够顺利布置；另外，“扁状”设计相当于使出气弯角14处的内侧部分外挤，相对地扩大了安装空间，便于其他零部件布置。

由上述描述可知，只要将出气弯角14设计为“扁状”，使其内侧气流能够向外侧挤压，即可实现减小内、外侧压力差和流速差的目的。而“扁状”截面具体有多种，比如椭圆形截面、长圆形截面(具有倒圆角的矩形)、腰形截面等，此处不再一一例举。

对于上述实施例还可以作出进一步改进，即可将出气弯角14横截面设计为：横截面对应的内侧部分尺寸小于对应的外侧部分尺寸。如此设计，自内侧向外侧具有扩张趋势。

以图3为例，此实施例中，出气弯角14的横截面大致呈梯形状，且梯形的顶部处于出气弯角14的内侧，梯形的底部相应地处于出气弯角14的外侧。如此设计，便于进气弯管10整体弯制形成具有该种截面的出气弯角14。而且，如上所述，气流经梯形截面的顶部时，会向外侧流动，设计为梯形状时，气流向外侧流动时可沿梯形的腰边向底部(即外侧)运行，即增强了气流自内侧向外侧流动的趋势，从而进一步降低内、外侧的压力差和速度差。

进一步地，梯形的顶角、底角可以均加工出倒圆角，如图3、4所示。倒圆角一方面使得出气弯角14的结构较为平滑，可以避免应力集中，另一方面，有助于气流在出气弯角14处的平顺流动，减少气流能量损失。

针对上述各实施例，进气弯管10的进气接口13可设置于其进气弯角12处，如图1、2所示。如背景技术部分所述，进气弯管10横截面的径向尺寸大致相当，比如通常设计为圆形(少数情况下也可设置为方形)，则在进气弯角12处也存在内侧气压低、流速快，外侧气压高、流速慢的现象，将进气接口13设置于进气弯角12处恰好可以利用进气弯角12处较大的内、外侧压力差和流速差。因为，内、外侧压力差和流速差可以加快气流扰动，这使得排气管内的废气能够顺利地进入进气弯管10内。

另一方面，基于气流扰动，废气自进气接口13进入时，可以在进气弯角12处与自进气端11进入的废气充分混合，从而提供混合均匀的废气和新鲜空气。也正因此，该结构的进气弯管10无需设置较长，或是增加导流管，也就消除了背景技术中所述的不易布置、阻碍新鲜空气进入等技术问题。

可见，该实施例中，由于较大的压力差、流速差，废气能够顺利进入进气弯管10，并和新鲜空气在进气弯角12处充分混合，混合均匀后的混合气体流经“扁状”的出气弯角14时，由于气流受到挤压，可以进一步提高混合效果，而且也消除了气流运行过程中遇到弯角时压力差、流速差带来的不利影响，进入平顺流动状态，减少进气能量损失。故，进气接口13设置于进气弯角12，并将出气弯角14设计为“扁状”结构，使得该进气弯管10的性能得以最优化。

具体地，进气接口13可以设置于进气弯角12的侧壁，如图1所示，进气弯角12除了内侧、外侧，还包括两侧侧壁。如此设置进气接口13，便于实际加工，且不易于其他零部件发生干涉。当然，进气接口13设置于进气弯角12处的其他位置也是可行的，比如设置于进气弯角12的内侧或外侧。

针对上述各实施例，还可以在进气弯管10的进气端11设置进气流量阀。进气流量阀可以检测进入进气弯管10内的新鲜空气流量，并输出至总控制器，以便根据实际工况控制新鲜空气进入量。可以想到，也可以在进气接口13处设置EGR阀，以控制废气进入量。

还可以在进气端11处设置压力和/或温度传感器，以检测新鲜空气的压力和/或温度，同样输出至总控制器，参与整个系统的分析。

同理，也可以在进气弯管10的出气端15设置压力和/或温度传感器，以便检测出口处混合气体的压力和/或温度，以供系统分析。另外，也可以在进气弯管10的出气端15设置加热格栅，加热格栅可以加热自出气端15流出的混合气体，以使具备一定温度的混合气体进入发动机气缸，满足工况需求。尤其是冷启动时，加热格栅的预热功能有助于发动机的快速启动。

针对上述各实施例，进气弯管10可设计为：进气端11至出气端15，横截面渐缩。如图1、2所示，进气端11的横截面积不小于出气弯角14的横截面积，出气弯角14的横截面积不小于出气端15的横截面积。如此设计，一方面有利于废气和新鲜空气顺利进入进气弯管10，并增强向出气端15流动的趋势，另一方面，有助于废气和新鲜空气的进气弯管10内的混合效果。

除了上述进气弯管10，本实用新型还提供一种发动机，包括排气管、进气管以及进气弯管10，所述进气弯管10为上述任一实施例所述的进气弯管10，其进气接口13连通排气管，进气端11连通外部空气，出气端15连通进气管。由于上述进气弯管10具有上述技术效果，具有该进气弯管10的发动机也具有相同的技术效果，此处不再赘述。

以上对本实用新型所提供的一种发动机及其进气弯管均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种进气弯管，具有进气端(11)、出气端(15)以及进气接口(13)，且其管体靠近所述进气端(11)形成进气弯角(12)、靠近所述出气端(15)形成出气弯角(14)，其特征在于，所述出气弯角(14)横截面的高度方向尺寸小于横向尺寸。

2.如权利要求1所述的进气弯管，其特征在于，所述出气弯角(14)横截面对应的内侧部分尺寸小于对应的外侧部分尺寸。

3.如权利要求2所述的进气弯管，其特征在于，所述出气弯角(14)的横截面呈梯形状，所述梯形的顶部处于所述出气弯角(14)的内侧，所述梯形的底部处于所述出气弯角(14)的外侧。

4.如权利要求3所述的进气弯管，其特征在于，所述梯形的顶角、底角均具有倒圆角。

5.如权利要求1-4任一项所述的进气弯管，其特征在于，所述进气接口(13)设置于所述进气弯角(12)处。

6.如权利要求5所述的进气弯管，其特征在于，所述进气接口(13)设置于所述进气弯角(12)的侧壁。

7.如权利要求1-4任一项所述的进气弯管，其特征在于，所述进气端(11)设有进气流量阀，和/或压力、温度传感器。

8.如权利要求1-4任一项所述的进气弯管，其特征在于，所述出气端(15)设有加热格栅，和/或压力、温度传感器。

9.如权利要求1-4任一项所述的进气弯管，其特征在于，所述进气端(11)至所述出气端(15)，横截面渐缩。

10.一种发动机，包括排气管、进气管以及进气弯管(10)，其特征在于，所述进气弯管(10)为权利要求1-9任一项所述的进气弯管(10)，所述进气弯管(10)的所述进气接口(13)连通所述排气管，所述进气端(11)连通外部空气，所述出气端(15)连通所述进气管。

Images