CN205559126U - 一种负荷可变的汽油机进气歧管 - Google Patents

Abstract

一种负荷可变的汽油机进气歧管，克服了现有技术通过改变气道的长度或截面积提高发动机的动力性，但不能实现发动机负荷调整，不能降低发动机泵气损失，节油效果和降低污染物排放效果差的问题，特征是在进气支管外壁一侧设有集气腔，在构成集气腔的进气支管出口外壁上设有集气口，在集气口安装有负荷阀，所述集气腔在稳压腔外壁与进气支管外壁之间设置，有益效果是，充分利用了稳压腔外壁与进气支管外壁之间的间隙设置集气腔，在发动机工作过程中，集气腔与发动机各个气缸相互配合实现各个气缸的“抢气”效应，提高了发动机的热效率，降低了发动机在部分负荷工况状态下的油耗，节能减排效果好，且结构简单、紧凑，负荷阀片密封效果好，运行平稳。

Description

一种负荷可变的汽油机进气歧管

技术领域

本实用新型属于汽车发动机技术领域，特别涉及一种负荷可变的汽油机进气歧管。

背景技术

随着汽车工业的发展，节能降耗、保护环境、提高安全性能等已成为汽车发展的新趋势。

现有技术中，汽油发动机的进气歧管被广泛应用。汽油发动机的进气歧管由进气总管、进气支管和稳压腔组成，各支进气支管一端与进气门相连，一端与进气总管后的稳压腔相连，每个气缸都有一支进气支管，对应引擎气缸的数量，如四缸引擎就有四支进气支管，五缸引擎则有五支进气支管，将空气分别导入各气缸中。为更好的提高发动机在整个转速范围内的输出性能，现有技术通常是通过改变气道的长度或截面积，提高燃烧效率，使发动机在低转速时更平稳、扭矩更充足，高转速时更顺畅、功率更高。

通过改变进气歧管长度的结构，是在进气支管上通过打开或关闭短气道的路径实现短气道或长气道2种进气状态的切换，当发动机低转速运转时，关闭短气道，气流被迫从长气道进入气缸，此时，进气歧管内气柱共振频率得以降低，以适应气流的低转速；当发动机高转速运转时，进气频率上升，此时打开短气道，气流绕开下部导管通过短气道直接注入气缸，这样提高了进气歧管的气柱共振频率，利于高速进气。

通过改变进气歧管长度的结构有2种情况：一种情况是采用滚筒结构的，如本申请人提出的申请号为201410175917.5、名称为“一种汽油发动机的可变进气系统”的发明专利，在滚筒上沿轴向方向设有4个滚筒上部过流通孔和4个滚筒侧部过流通孔，在进气歧管总成的内部通过轴承安装滚筒，滚筒通过滚筒左轴与真空执行器连接，在稳压腔下部设有真空腔和滚筒安装腔，在稳压腔下壁上开通有与滚筒上的4个滚筒上部过流通孔相互对应的4个稳压腔下壁过流通孔，在进气歧管中片侧壁上开通有与滚筒上的4个滚筒侧部过流通孔相互对应的4个进气歧管中片侧壁过流通孔。通过控制滚筒转动角度，使滚筒中的各个过流通孔远离短气道入口，此时短气道处于关闭状态，这样，空气从节气门进入进气歧管中后只能从长气道进入发动机各缸内，从而实现低速长气道进气的目的； 或者，使滚筒中的各个过流通孔对准短气道入口，此时短气道处于开启状态，这样，空气从节气门进入到进气歧管中后，空气就会沿着短气道进入发动机各缸内，从而实现高速短气道的目的。通过改变进气歧管的长度的结构另一种情况是采用阀片结构，如申请号为201020135780.8，名称为“一种可变进气歧管切换控制装置”的实用新型，由阀座、阀片、旋转轴、真空阀以及电磁阀构成，阀座上开设有与阀片数量以及形状相适应的阀孔，阀片固装在旋转轴上，旋转轴由固装在阀座一端的真空阀驱动，真空阀由固装在同侧下方阀座上的电磁阀驱动。该实用新型固装在可变进气歧管中，通过阀片的打开以及闭合来控制进气歧管中气流的进气路径，当阀片打开时，气流可以从可变进气歧管的短而粗的气道中通过直达汽车发动机缸内，当阀片闭合后，气流可以从可变进气歧管细而长的气道中通过，到达汽车发动机缸内。

通过改变进气歧管的截面积的结构，如申请号为201120497444.2，名称为“一种应用于发动机进气系统技术领域的可变进气歧管结构”的实用新型，所述可变进气歧管结构包括进气歧管本体，进气歧管进气道，每个进气歧管进气道均设置两个以上的进气口，所述的两个以上的进气口中至少有一个进气口设置有能够调节进气口截面积的阀片，控制阀片开合的阀片开合控制部件与ECU连接，两个进气口中一个是通过阀片控制关闭，另一个是一直开着的，这样，通过阀片的转动，即可通过控制进气歧管进气道的进气口的关闭程度来达到可变进气歧管进气道的截面积的变化，从而实现进气歧管可变。

上述可变进气歧管只能够通过切换进气路径实现高速进气或低速进气，或者通过切换进气的截面积控制进气歧管的流速，目的都是实现发动机低速高扭矩，高速大功率的效果，从而达到改善发动机经济性及动力性的目的。 尤其是传统的进气歧管通过阀片的转动来实现长进气气道和短进气气道之间的切换，或者调节进气口截面积的阀片，阀片的转轴设置在阀片的中部，因此，阀片在转动后，其本身还会处于气道中，增加了进气阻力，降低了进气效率，进而降低了发动机的性能。

申请号为201320003329.4的 实用新型公开了“一种可变进气歧管气道结构”，包括气道出口、长进气气道、短进气气道以及可转动的阀片，所述长进气气道的一端以及短进气气道的一端均与进气歧管的入气口连通，所述长进气气道的另一端与短进气气道的另一端汇聚至所述气道出口，两者在汇聚处具有公共壁体，所述阀片呈舌状，其具有头端以及尾端，头端通过转轴紧贴设于所述公共壁体旁。该实用新型将阀片的转轴设置在阀片头端，转动后其本身不会处于气道中，降低了进气阻力，提高了气流的进气效率，从而提高了发动机的性能。但是分析可知，该实用新型只是使阀片在转动后可以作为公共壁体的一部分，不会在气道中增加进气阻力和影响进气效率，技术实质仍然是通过改变进气歧管的长度的结构，是在进气歧管上通过打开或关闭短气道的路径实现短气道或长气道2种进气状态切换。当发动机高速运转时，阀片尾端转动至长进气气道的气道壁，短进气气道导通，长进气气道关闭，以满足高速时的进气要求；当发动机低速运转时，阀片尾端转动至短进气气道的气道壁，长进气气道导通，短进气气道关闭。特别是，该实用新型阀片呈舌状，在转动后作为公共壁体的一部分，起到切换长进气气道和短进气气道的作用，为了使得阀片的尾端与长进气气道或短进气气道是一个面接触，以增加密封性，阀片尾端设计为四棱台状，阀片还要与长进气气道或短进气气道匹配，使长进气气道或短进气气道形成圆滑气道而不至于增加进气阻力，所以，阀片从其头端至尾端呈逐渐变薄状，其两侧不对称，所以，阀片形状复杂。

申请号为 200920187340.4的实用新型公开了应用于汽车发动机的二级可变进气歧管。进气歧管的气道中设有可在其内旋转的阀片一和阀片二，阀片一设置在进气歧管的气道与气缸盖相连的接口处，阀片二设置在进气歧管的气道与谐振腔的交接处，阀片一和阀片二的形状分别与其设置处的进气歧管的气道形状相吻合。该实用新型的技术实质是将改变气道的长度和截面积结合在一起应用，通过进气歧管的气道与气缸盖相连的接口处的阀片一的旋转所形成的倾斜角度来控制进气气流的大小，改善了发动机的燃烧性能，提高了燃油经济性；通过进气歧管的气道与谐振腔的交接处的阀片二的旋转所形成的倾斜角度来改变气流经过进气歧管气道时所走路径的长短，使其可以在不同的工况下运转，提高了扭矩和功率。

然而，综上所述可变进气歧管的目的都是为了提高发动机的动力性，不能实现发动机负荷的调整，不能降低发动机泵气损失，对节油效果和降低污染物排放的贡献有限，节油效果和降低污染物排放不明显。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，在不牺牲发动机全速全负荷动力性的前提下，提供一种负荷可变的汽油机进气歧管，通过改变发动机节气门开度、降低发动机泵气损失，提高发动机热效率，从而降低发动机在部分负荷工况下的油耗。

本实用新型采用的技术方案包括进气歧管总管、稳压腔和进气支管，在所述进气支管外壁一侧设有集气腔，在构成集气腔的集气口安装负荷阀。

所述集气腔设置在稳压腔外壁与进气支管外壁之间。

所述集气腔由底封板、左封板、前封板、后封板，以及每支进气支管的外壁和每支支管之间的连接板形成的上封板和右封板构成。

所述负荷阀由旋转轴与焊接在旋转轴上的负荷阀片组成，在位于集气口一侧的进气支管管壁上设有旋转轴安装槽，在旋转轴安装槽中安装旋转轴。

在所述负荷阀片表面硫化有橡胶涂层。

所述负荷阀片开启后，负荷阀片与进气支管内壁之间有3~5mm的节气间隙。

在所述稳压腔的一侧设有真空腔，在稳压腔与进气支管之间还设有滚筒安装腔，并在其中安装用于长气道与短气道切换的滚筒。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型利用稳压腔外壁与进气支管外壁之间的间隙设置集气腔，在发动机工作过程中，负荷阀片在开启状态下的节气作用实现了发动机负荷可变，集气腔与发动机各个气缸相互配合实现“抢气”效应，提高了发动机的热效率，降低了发动机在部分负荷工况状态下的油耗，试验表明，在部分负荷工况状态下的平均油耗降低了2%，实现了节能降耗和减少排放的效果。

（2）本实用新型的集气腔上封板和右封板由进气支管的外壁和连接各支管之间的连接板构成，合理地利用了进气支管的外壁作为上封板和右封板的一部分，节省了进气歧管的空间，因而结构简单、紧凑。

（3）本实用新型在集气口设有集气口凹槽，负荷阀片关闭时与该集气口凹槽配合，密封面积大，同时集气口凹槽对负荷阀片起到了限位作用，相对增加了负荷阀片的刚度，加上负荷阀片表面硫化有橡胶涂层，所以负荷阀片关闭时的密封效果好。

附图说明

图1 是 本实用新型的主剖视图，

图2 是图1的B-B剖视图，

图3是图2的A-A剖视图,

图4是本实用新型负荷阀片总成示意图，

图5是图4的右视放大图，

图6是本实用新型四缸发动机“抢气”效应示意图。

图中：

1.进气歧管总管，

2. 稳压腔，

2-1. 稳压腔外壁，

3. 进气支管，

3-1.第一进气支管，3-2. 第二进气支管,

3-3.第三进气支管，3-4.第四进气支管，

3-5.进气支管外壁，3-6.连接板，

3-7. 进气支管内壁,3-8. 集气口凹槽，3-9. 旋转轴安装槽，

4.集气腔，

4-1.底封板,4-2.左封板,4-3.前封板,4-4.后封板,4-5.集气口，

5.负荷阀，

5-1. 旋转轴,5-2. 负荷阀片，5-3. 橡胶涂层，

6.真空腔，

7.滚筒，

8.节气间隙。

具体实施方式

如图1~图6所示，本实用新型采用的技术方案包括进气歧管总管1、稳压腔2和至少一个进气支管3，本具体实施方式包括第一进气支管3-1、第二进气支管3-2、第三进气支管3-3和第四进气支管3-4，在所述进气支管外壁（3-5）一侧设有集气腔（4），具体在稳压腔外壁2-1与进气支管外壁3-5之间设有集气腔4，所述集气腔4由底封板4-1、左封板4-2、前封板4-3、后封板4-4，以及每支进气支管的外壁3-5和每支支管之间的连接板3-6形成的上封板和右封板构成，其中左封板4-2在稳压腔外壁2-1与进气支管外壁3-5之间位置根据集气腔的容积需求确定，在构成集气腔4的进气支管出口外壁3-5上设有集气口4-5，在集气口4-5安装负荷阀5，所述负荷阀5由旋转轴5-1与焊接在旋转轴5-1上的负荷阀片5-2组成，在位于集气口4-5一侧的进气支管3管壁上设有旋转轴安装槽3-9，在旋转轴安装槽3-9中安装旋转轴5-1，旋转轴5-1上焊接的负荷阀片5-2与集气口4-5对应；所述负荷阀片5-2为矩形阀片，并在阀片的底部和左右两侧设有圆角，在所述负荷阀片5-2的表面硫化有橡胶涂层5-3，在集气口4-5处的进气支管内壁3-7上设有集气口凹槽3-8，负荷阀片5-2关闭时与集气口凹槽3-8配合，起到密封作用，开启时旋转角度β为50°~60°，开启后，负荷阀片5-2在进气支管3中，负荷阀片5-2与进气支管内壁3-7之间有3~5mm的节气间隙8，让新鲜空气通过，但通过面积小于负荷阀片5-2关闭时的面积，从而起到节气作用。旋转轴5-1后端安装在第四进气支管3-4外壁盲孔的轴承中，旋转轴5-1前端穿过第一进气支管3-1外壁的通孔与真空执行器连接。

在稳压腔2的左侧设有真空腔6，在稳压腔2的上侧设有滚筒安装腔，并在其中安装滚筒7。

使用时，将本实用新型通过旋转轴5-1前端与真空执行器连接，在发动机全速全负荷的工况状态下，负荷阀片5-2在旋转轴5-1的带动下与集气口凹槽3-8配合，将集气口4-5关闭，通过控制滚筒7的转动角度，实现长气道和短气道的切换，实现发动机在全速全负荷工况状态下扭矩和功率的提升。

在发动机部分负荷工况状态下，负荷阀片5-2在旋转轴5-1的带动下开启，由于四缸发动机进气门按照1-3-4-2的顺序依次打开，以发动机的第一气缸的工作过程为例：

当发动机第一气缸处于吸气冲程时，第一进气支管3-1内的新鲜空气开始流向发动机第一气缸，由于负荷阀片5-2在开启状态下的节气作用，进入发动机第一气缸内的新鲜空气比负荷阀片5-2关闭时的进气量要少，会导致发动机的输出扭矩下降，为保证发动机的输出扭矩不变，就必须增加发动机节气门的开度以增加进气量，实现发动机负荷可变，从而减少发动机在吸气过程中因节气门的开度小而产生的节气损失，减小发动机的泵气损失，提高发动机的热效率，最终实现发动机在部分负荷工况状态下降低油耗的目的；

当发动机第一气缸处于压缩冲程时，由于发动机配气正时的原因，发动机进气门会延迟关闭，在吸气冲程中吸入发动机第一气缸的油气混合气被推出气缸，流向第一进气支管3-1，由于负荷阀片5-2处于开启状态，集气口4-5的流通截面积大于第一进气支管3-1的有效流通面积，从而引导被推出的油气混合气进入集气腔4，并存储起来，在发动机第一气缸处于压缩冲程同时，发动机第三气缸开始进气冲程，由于集气腔4联通各支进气支管，被发动机第一气缸推出并存储在集气腔4中的部分油气混合气正好被吸入发动机第三气缸，形成了发动机第三气缸“抢气”效应，此时发动机第三气缸中的气体由经第三支管3-3的新鲜空气和被第一气缸推出的部分油气混合气组成，减少了从第三支管3-3吸入的新鲜空气的量，也就减少了因节气门节气效果带来的发动机泵气损失，在发动机工作过程中，各个气缸相互实现“抢气”效应，提高了发动机的热效率，最终实现降低发动机在部分负荷工况状态下油耗的目的。

Claims (7)

1.一种负荷可变的汽油机进气歧管，包括进气歧管总管（1）、稳压腔（2）和进气支管（3），其特征在于，在所述进气支管外壁（3-5）一侧设有集气腔（4），在集气腔（4）的集气口（4-5）安装有负荷阀（5）。

2.根据权利要求1所述一种负荷可变的汽油机进气歧管，其特征在于，所述集气腔(4)设置在稳压腔外壁（2-1）与进气支管外壁（3-5）之间。

3.根据权利要求1或2所述一种负荷可变的汽油机进气歧管，其特征在于，所述集气腔(4)由底封板(4-1)、左封板(4-2)、前封板(4-3)、后封板（4-4），以及每支进气支管的外壁（3-5）和每支支管之间的连接板（3-6）形成的上封板和右封板构成。

4.根据权利要求1或2所述一种负荷可变的汽油机进气歧管，其特征在于，所述负荷阀（5）由旋转轴（5-1）与焊接在旋转轴（5-1）上的负荷阀片（5-2）组成，在位于集气口（4-5）一侧的进气支管（3）管壁上设有旋转轴安装槽（3-9），在旋转轴安装槽（3-9）中安装旋转轴（5-1）。

5.根据权利要求4所述一种负荷可变的汽油机进气歧管，其特征在于，在所述负荷阀片（5-2）表面硫化有橡胶涂层（5-3）。

6. 根据权利要求4所述一种负荷可变的汽油机进气歧管，其特征在于，所述负荷阀片（5-2）开启后，负荷阀片（5-2）与进气支管内壁（3-7）之间有3~5mm的节气间隙（8）。

7.根据权利要求1或2所述一种负荷可变的汽油机进气歧管，其特征在于，在所述稳压腔（2）的一侧设有真空腔（6），在稳压腔（2）与进气支管（3）之间还设有滚筒安装腔，并在其中安装用于长气道与短气道切换的滚筒（7）。