CN211038819U - 激波气流通道段骨架及其骨架基片结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激波气流通道段骨架，其特征在于，包括整体呈环形的固定基础构件，还包括沿周向上均匀分布且固定于固定基础构件的多组激波气流成形结构，所述激波气流成形结构包括一个向内斜向弯曲伸出的激波成形叶片，激波成形叶片内侧面斜向面对涡流旋转方向设置且内侧前端往内前方弯曲延伸，每组激波气流成形结构还包括一个和激波成形叶片相邻设置的激波压缩叶片，激波压缩叶片内侧向内前方弯曲延伸且逐渐向激波成形叶片内前端靠拢。本实用新型还公开了一种激波气流通道段骨架基板结构；本实用新型能够方便在发动机进气管中得到涡旋气流成形段，具有结构简单，支撑稳定可靠，制造安装方便快捷且生产成本低廉等优点。

Description

激波气流通道段骨架及其骨架基片结构

技术领域

本实用新型发动机进气控制技术领域，具体涉及一种主要用于发动机进气管的激波气流通道段骨架及其骨架基片结构。

背景技术

当今世界，能源紧缺和环境污染已成为世界难题，为了节省石油资源和保护环境，还青山绿水于人类生存空间，提高汽车排放标准以降低尾气排放污染成为世界共识。我国近期也准备实施国六排放标准，以降低汽车尾气排放污染。

汽车尾气污染，主要由汽车发动机燃烧室燃烧不充分而造成。目前提高汽车排放标准，一般有发动机前端处理和后端处理两种方式。应用最多的为后端处理方式，即在燃烧室排气到汽车尾气排放之间对尾气有害成分进行处理。这种后端处理的方式治标不治本，尾气产生后处理起来较为麻烦，成本较高，处理效果有限，费力不讨好，不能从根本上解决问题。

现有技术中，还存在部分对发动机进气前端处理的方法，一般思路均是希望对进气中的氮气和氧气能够实现分离，然后过滤处理掉氮气，或者控制氮气和氧气进入发动机燃烧室的比例，使其有利于燃烧。例如CN102383982A所公开的一种发动机双效进气系统，以及CN201210301668所公开的发动机进气控制系统以及控制方法，以及CN201811013782公开的一种发动机供气控制方法及装置等等，这些专利均是采用类似构思的技术。

但目前这些现有的发动机前端处理技术的专利，均存在以下缺陷：1、现有发动机前端处理技术，其思路均是考虑怎样才能实现发动机进气中氮氧成分的分离以及调节控制氮氧成分的比例。但现有的发动机以及汽车整套进排气系统，都是针对现有空气成分进气燃烧的条件设计的，如果贸然改变发动机燃烧室进气成分比例，容易导致汽车发动机燃烧和尾气排放工况和现有汽车进排气系统出现不匹配的问题。例如通常汽车排气系统不仅需要考虑排气，还需要考虑散热的问题，在尾气排放过程中，需要有足够比例的氮气成分带走多余的热量，如果氮气比例降低或者取消氮气进气，就容易导致发动机以及排气系统因为过热而损毁。2、现有的发动机前端处理技术，在分离氮气和氧气时，绝大部分的工作原理都是依靠高分子膜的技术实现氮气和氧气的分离。这种依靠高分子膜实现气体分离的技术，理论上没有问题，但应用于汽车发动机实际使用时，由于空气成分复杂且汽车贴地行驶会导致卷入大量灰尘进入到发动机进气管。而空滤器过滤效果有限，只能满足发动机燃烧进气的过滤要求，无法满足高分子膜长期使用的进气过滤要求，这样空气中夹杂的微固体颗粒，会使得高分子膜在很短的时间内即产生堵塞和污染而导致失去分离效果。这种依靠高分子膜实现氮气和氧气分离的技术，不仅仅成本非常高，而且难以适用于汽车行驶实际使用。目前汽车进气端氮氧分离进气控制技术基本停留在理论研究阶段。且感觉现有的这种发动机进气前端处理的研究方向均走入了思维误区，导致研究的技术难以适于实用，市面上也未见有使用汽车进气氮氧分离技术的汽车产品面世。

故申请人更换思路，设计了一种能够对发动机燃烧室进气进行前端处理，以有利于燃烧，产生节能减排效果，降低排放污染，提高排放标准，同时极大地降低处理成本并使其适于实际应用的发动机进气管。其结构为：一种发动机进气管，包括气道管体，气道管体一端为发动机连接端，另一端为空滤器连接端，所述气道管体内安装有进气结构骨架，进气结构骨架在气道管体内成形出沿进气方向向前依次相连的涡旋气流成形段、激波气流成形段和反弹加强段并形成进气分离结构；所述涡旋气流成形段用于引导空气进气产生涡旋气流，所述激波气流成形段用于对涡旋气流产生局部压迫和改变方向形成斜激波气流，所述反弹加强段用于对斜激波气流形成再次反弹。

具体地说，所述涡旋气流成形段中设置有多个涡旋气流成形叶片，各涡旋气流成形叶片沿周向均匀分布固定在气道管体内腔壁上，所述涡旋气流成形叶片一侧向内前方弯曲伸出使得单片整体呈弯弧形，每片涡旋气流成形叶片伸出一侧伸出的距离和弯曲的角度顺气流前进方向逐渐增大，各涡旋气流成形叶片的弯弧方向布置一致，使得空气流过后能够整体形成涡旋气流；

所述激波气流成形段中，沿气道管体内腔壁周向上均匀分布有多组激波气流成形结构，所述激波气流成形结构包括一个斜向弯曲伸出于气道管体内腔壁的激波成形叶片，激波成形叶片内侧面斜向面对涡流旋转方向设置且内侧前端往气道管体内腔内前方弯曲延伸，每组激波气流成形结构还包括一个和激波成形叶片相邻设置的激波压缩叶片，激波压缩叶片内侧向内前方弯曲延伸且逐渐向激波成形叶片内前端靠拢，使得激波压缩叶片和激波成形叶片之间围成空间整体横截面沿进风方向逐渐变窄的半包围空间结构；

所述反弹加强段中，沿气道管体内腔壁周向上均匀分布有多组鱼鳃仿生叶片，所述鱼鳃仿生叶片整体呈四边形且一侧向内前方弯曲伸出使得单片整体呈弯弧形，每片鱼鳃仿生叶片伸出一侧伸出的距离和弯曲的角度顺气流前进方向逐渐增大，每片鱼鳃仿生叶片伸出一侧边缘横向设置有多道切缝，相邻切缝之间的部分叶片由于弯曲角度不同而逐渐错开。

这样依靠三个段的进气分离结构撞击进气气流，改变进气气流的流态和各成分物质速度分布情况，使得比重不同的氧气分子和氮气分子因受撞击后的速度和角度产生变化而完成各自的富集。进而使其有利于燃烧。

然后，该发动机进气结构骨架中，怎样设计一个单独的激波气流通道段骨架，使得骨架安装到发动机进气管内后即可得到激波气流成形段的结构且骨架自身具有结构简单，支撑稳定可靠，制造安装方便快捷的特点。成为有待需要进一步解决的问题。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：怎样提供一种能够安装到发动机进气管内后即可得到激波气流成形段且自身具有结构简单，支撑稳定可靠，制造安装方便快捷特点的激波气流通道段骨架及其骨架基片结构。本申请中前后方向定义为顺气流前行的方向为前方，相反方向为后方，并基于此进行方位描述。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种激波气流通道段骨架，其特征在于，包括整体呈环形的固定基础构件，还包括沿周向上均匀分布且固定于固定基础构件的多组激波气流成形结构，所述激波气流成形结构包括一个向内斜向弯曲伸出的激波成形叶片，激波成形叶片内侧面斜向面对涡流旋转方向设置且内侧前端往内前方弯曲延伸，每组激波气流成形结构还包括一个和激波成形叶片相邻设置的激波压缩叶片，激波压缩叶片内侧向内前方弯曲延伸且逐渐向激波成形叶片内前端靠拢，使得激波压缩叶片和激波成形叶片之间围成空间整体横截面沿进风方向逐渐变窄的半包围空间结构。

这样，本实用新型的骨架可以单独制备，然后直接安装到发动机进气管的气道管体内即可在进气管中得到激波气流成形段，使其方便生产制造，降低加工成本。并且得到的激波气流成形段能够实现以下的工作原理：经涡旋气流成形段后形成的涡流从激波压缩叶片和激波成形叶片之间围成空间后端（大截面端）进入，然后受激波压缩叶片的挤压，空间截面逐渐变小产生狭窄效应，风速进一步逐渐增大，使其在经过激波成形叶片后能够更好地形成斜激波，在斜激波的强冲击作用下更好地完成空气中氧气分子和氮气分子因比重不同导致受冲击的作用大小不同并进而导致的相互分离，提高空气中氧气分子和氮气分子的富集效果。

进一步地，激波成形叶片整体呈外端为尖角的三角形（此处指展平后为三角形，实际空间中为曲面形状）。这样能够更好地利用叶片的外形突变而产生斜激波。

进一步地，上述激波压缩叶片整体呈四边形（此处指展平后为四边形，实际空间中为曲面形状）且伸出侧边缘横向设置有多道切缝，相邻切缝之间的部分叶片由于弯曲角度不同而逐渐错开。

这样，首先使得进入到激波压缩叶片和激波成形叶片之间的空间内的一小部分风流能够从切缝处泄出，依靠切缝边缘的转折变化产生更多气流流道的突变转折，以在局部空间形成一些较小的不同空气成分富集的效果。同时更多的风流依靠各切缝之间的不同弯曲角度的部分叶片往激波成形叶片方向压缩，进而产生多层次的压缩叠加的效果，从而更好地保证从激波成形叶片之间流出的风流能够产生斜激波效果。

作为优化，激波气流成形结构的组数数量为4组。

这样，如果数量过少难以产生涡旋效果，数量过多会导致成本增加，同时数量过多或数量为单数均会导致难以建立空气流动的数学模型，导致难以通过模型来计算和优化叶片设置参数。

进一步地，所述激波气流成形段骨架包括位于后端的呈圆环形的激波气流成形段骨架基环和激波气流成形段骨架连接条，所述激波气流成形段骨架基环即固定基础构件，激波气流成形段骨架基环后端和涡旋气流成形段骨架连接条前端固定连接，激波气流成形段骨架连接条数量和涡旋气流成形叶片数量一致，激波气流成形叶片后端一侧斜向连接在激波气流成形段骨架基环前端，激波气流成形叶片后端另一侧通过激波气流成形段骨架连接条后端和激波压缩叶片后端一侧连接为一体，激波气流成形段骨架连接条前端斜向前延伸并和反弹加强段骨架焊接相连为一体。

这样本实用新型的激波气流成形段骨架中，设置了激波气流成形段骨架基环作为支撑基础，再通过激波气流成形段骨架连接条作为前后连接构件，故整体具有结构简单，支撑稳定可靠，制造安装方便快捷特点的优点。而且该激波气流成形段骨架可以单独制造，然后再和其余两个部分骨架焊接构成发动机进气管的进气结构骨架，提高进气结构骨架整体制备的便捷程度和效率。

本实用新型还公开了一种用于快速制备上述激波气流通道段骨架的激波气流通道段骨架基板结构，其特征在于，激波气流成形段骨架基板整体呈长方形且后侧具有一长条形的激波气流成形段骨架基环条，激波气流成形段骨架基环条前侧等分间隔设置有多个相同的结构单元，每个结构单元包括后端斜向并列设置的一个激波气流成形叶片基片、一个激波气流成形骨架连接条和一个激波压缩叶片基片，所述激波气流成形叶片基片呈三角形，三角形底边的一端和激波气流成形段骨架基环条连接为一体，三角形底边另一端依次和激波气流成形骨架连接条后端以及激波压缩叶片后端一侧斜向连接为一体，激波气流成形骨架连接条前端斜向前延伸且两侧各自和激波气流成形叶片基片以及激波压缩叶片基片留有间隔，激波压缩叶片基片背离激波气流成形骨架连接条方向的侧边上横向开设有多道切缝。

这样，采用上述激波气流通道段骨架基板，只需要将激波气流成形段骨架基环条长度方向的两端弯曲后焊接固定为圆环形并得到激波气流成形段骨架基环，然后再将激波气流成形叶片基片前端向内前方弯曲并得到激波气流成形叶片，将激波压缩叶片基片远离激波气流成形叶片基片方向的端角位置向内前方弯曲并向激波气流成形叶片前端靠拢，使得激波压缩叶片基片在弯曲过程中边缘的切缝依次错开得到激波压缩叶片，在弯曲激波气流成形叶片基片和激波压缩叶片基片过程中，保持激波气流成形骨架连接条处于激波气流成形段骨架基环所在的圆周范围内；进而得到激波气流成形段骨架。故具有制造激波气流通道段骨架时，加工方便快捷，成本低廉等优点。

作为优选，激波气流成形叶片基片三角形一侧边和激波气流成形段骨架基环条垂直，以节省板材。

作为优选，激波压缩叶片基片整体呈四边形且后端边缘和激波气流成形骨架连接条后端边缘以及激波气流成形叶片基片底边边缘构成同一直线，以最大程度利用板材。

作为优选，激波压缩叶片基片背离激波气流成形骨架连接条方向的侧边垂直于激波气流成形段骨架基环条，以更好地利用板材空间。

作为优化，在激波气流成形段骨架基环条后端侧边，在对应每个激波气流成形段骨架连接条所在结构单元的中部位置形成有一个对准用凹槽缺口，使得在弯曲激波气流成形叶片基片以及激波压缩叶片基片的过程中，依靠此对准用凹槽缺口作为基准，能够更好地判断是否弯曲到位。同时在完成涡旋气流成形段骨架和激波气流成形段骨架的焊接相连过程中，也可以依靠该对准用凹槽缺口进行对准以方便保证周向方位上的焊接角度要求。

综上所述，本实用新型能够方便在进气管中得到激波气流成形段，具有结构简单，支撑稳定可靠，制造安装方便快捷且生产成本低廉等优点。

附图说明

图1为一种采用了本实用新型的发动机进气管的结构示意图；（图中为将进气结构骨架设置在气道管体内的示意图）。

图2为图1中进气结构骨架的结构示意图。

图3为图2的俯视示意图。

图4为图2中的涡旋气流成形段骨架的结构示意图。

图5为图4的俯视示意图。

图6为图2中激波气流成形段骨架的结构示意图。

图7为图6的俯视示意图。

图8为图2中反弹加强段骨架的结构示意图。

图9为图8的俯视示意图。

图10为图2中的前端加固环的结构示意图。

图11为图10的俯视图。

图12为涡旋气流成形段骨架基板的结构示意图。

图13为激波气流成形段骨架基板的结构示意图。

图14为反弹加强段骨架基板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1至图14所示，一种采用了本实用新型结构的发动机进气管，包括气道管体1，气道管体一端为发动机连接端，另一端为空滤器连接端，所述气道管体内设置有进气分离结构2（该进气分离结构即本实用新型的结构），进气分离结构包括位于发动机进气管道内腔中向内突起的叶片结构，所述叶片结构能够撞击进气气流，改变进气气流的流态和各成分物质速度分布情况，使得比重不同的氧气分子和氮气分子因受撞击后的速度和角度产生变化而完成各自的富集。

这样，由于动量守恒定律，在发动机进气管道的空气进气时，以相同进气速度进入到进气管道内腔中的氮气分子和氧气分子，在和进气管道内腔中叶片产生撞击后，在相同的撞击作用下，由于氮气分子和氧气分子比重质量的不同，会在受叶片撞击而改变方向的过程中产生不同的速度和角度，进而完成氧气分子和氮气分子各自的富集。进而使其有利于燃烧。

具体地说，上述发动机进气管工作原理，是依靠物理分离的手段对发动机燃烧室进入前的空气进行处理，使得空气在进入发动机前，完成以氮气分子为代表的燃烧不利成分和以氧气分子为代表的燃烧有利成分各自的富集，且使得两部分成分以各自富集的状态进入到发动机燃烧室进行燃烧。

这样，上述发动机进气管属于发动机进气前端处理技术，但和现有技术相比，其并未试图完整分离空气中的氮氧成分以及控制调整其比例，而转为仅仅完成其各自的富集。使其在不改变空气整体成分比例而仅仅完成两大成分各自富集的情况下将其送入发动机燃烧室燃烧。这种思维转变后的处理方式就极大地降低了空气处理的难度以及技术应用的难度，使其成本低廉且适于实用。同时因为未改变进气中氮气的比例，使其尾气排放时能够有足够的氮气带走发动机产生的多余热量，使得整个技术能够更好地和现有成熟的发动机及排气系统匹配，避免发动机和排气系统由于过热而导致损毁。

更加具体地阐述上述发动机进气管原理如下，空气主要的两大成分为氧气和氮气，但由于气体分子之间间隙较大且分子热运动导致的扩散作用，使得氧气和氮气是以分子级别的比例混杂在一起。由于空气中氮气的比例高出氧气接近四倍且两者处于为分子级别的混杂交合状态，从分子和分子之间静态微观空间结构上来看，会导致一个氧气分子周边会环绕着接近八个数量的氮气分子。申请人考虑这种状态下，空气如果直接进入燃烧室，因为氮气不可燃也不助燃，是属于阻燃气体。同时由于发动机燃烧室的燃烧工况是需要讲究在高温高压的环境实现燃油分子喷入后的瞬时燃烧。在这种瞬时爆发式燃烧工况的要求下，当进入到燃烧室的每个氧气分子周边都环绕着多个氮气分子时，就会极大地阻碍氧气分子和燃油分子的结合，及其不利于燃烧。本实用新型原理是将空气中氮气分子和氧气分子各自富集后进入到发动机，这样使得氧气分子周边不再或者尽量不再环绕有氮气分子时（两大成分各自富集的意义在于尽量降低环绕氧气分子的氮气分子数量），就可以尽量地屏蔽掉氮气分子对氧气分子和燃油结合燃烧的干扰作用。从而极大地利于氧气分子充分参与燃烧，进而提高了燃烧质量和效率。在燃油分子充分燃烧后即降低了尾气排放污染，提高了发动机排放标准。

另外上述发动机进气管的方法原理部分实施时，还可以采用其他的技术手段和方式来实现进气中氧气分子和氮气分子各自的富集。例如利用气体运动的磁效应规律，在进气管道中设置一定条件的磁场，利用氧气和氮气不同的磁特性实现二者分离。因为氧气为顺磁性介质而氮气为逆磁性介质，二者在非均匀磁场中会由于受到的磁场力不同而呈现相互分离的趋势，进而可以完成二者各自的富集。由于申请人随本实用新型同日申请了方法原理的专利保护，故如果其他人采用此种手段实现进气中氧气分子和氮气分子各自的富集以改进燃烧室燃烧效果，应仍然会落入侵权。

本实施方式中，进气分离结构2包括沿进气方向向前依次相连设置的涡旋气流成形段3和激波气流成形段4，所述涡旋气流成形段用于引导空气进气产生涡旋气流，所述激波气流成形段用于对涡旋气流产生局部压迫和改变方向形成斜激波气流。

这样，能够先使进入发动机进气管的空气产生涡旋气流，使进气整体呈涡旋方式前进，然后利用激波气流成形段中设置的激波成形叶片斜向撞击并改变局部涡流的方向，使涡旋气流产生斜向前的斜激波气流，使得氮气分子和氧气分子在斜激波气流的强冲击作用效果下，随斜激波气流改变方向的过程中产生不同的速度和角度而实现分离并完成各自的富集。

故采用上述结构，先对进气产生涡旋气流，依靠涡旋气流，在离心力的作用下，使得比重较大的氧气会产生向外汇聚的趋势，而比重较小的氮气会向内汇聚，进而使二者产生初步的分离富集效果。同时涡旋气流对进气流动速度进行加速，为后续斜激波气流的产生创造条件。高速旋转的涡旋气流撞击到呈一定角度布置的激波成形叶片，涡旋气流受强烈撞击被迫改变方向产生斜激波，促进氮气分子和氧气分子随斜激波气流前进过程中产生分离趋势，进而完成各自的富集。且使得两部分成分以各自富集的状态，随发动机进气管进入到发动机燃烧室进行燃烧。进而提高了燃烧质量和效率，燃油分子充分燃烧后即降低了尾气排放污染，提高了发动机排放标准。

本实施方式中，进气分离结构2还进一步包括有连接于激波气流成形段前方的反弹加强段5，所述反弹加强段用于对斜激波气流形成再次反弹。

这样，在激波气流之后依靠反弹叶片对激波气流进行再次反弹，使得不同速度前行的氮气分子和氧气分子依靠反弹产生不同的反弹角度，进而进一步加大分离效果，更好地实现二者的富集。

其中，进气分离结构2距离发动机连接端5-8cm。该距离可以让进气中两大成分经反弹加强段再次反弹抛出以错开距离完成富集留出足够空间；同时又不会因距离过程而导致空气中各成分重新汇合混杂为一体，使得空气中两大成分能够保持在各自富集状态进入到发动机燃烧室内。

其中，所述涡旋气流成形段3中设置有多个涡旋气流成形叶片6，各涡旋气流成形叶片沿周向均匀分布固定在气道管体内腔壁上，所述涡旋气流成形叶片6一侧向内前方弯曲伸出使得单片整体呈弯弧形，每片涡旋气流成形叶片（单个涡旋气流成形叶片可以包括沿长度方向叠加的多片涡旋气流成形叶片）伸出一侧伸出的距离和弯曲的角度顺气流前进方向逐渐增大，各涡旋气流成形叶片的弯弧方向布置一致，使得空气流过后能够整体形成涡旋气流。

这样，采用设置涡旋气流成形叶片的方式产生涡旋气流，具有结构简单，容易设置，成本低廉，并能够更好地引导进气产生所需要的涡旋，提高涡旋流速等优点。但具体实施时，如果采用在管道内腔设置螺旋形的引流凹槽或者在内腔中部直接安装风扇叶片等方式产生涡旋，应视为仍然落入本申请保护范围。

在涡旋气流成形段中，更好的选择是采用四个或六个涡旋气流成形叶片（本实施方式中为4片）。如果数量过少难以产生涡旋效果，数量过多会导致成本增加，同时数量过多或数量为单数均会导致难以建立空气流动的数学模型，导致难以通过模型来计算和优化叶片设置参数。

本具体实施方式中，所述激波气流成形段4中，沿气道管体内腔壁周向上均匀分布有多组激波气流成形结构7，所述激波气流成形结构包括一个斜向弯曲伸出于气道管体内腔壁的激波成形叶片8，激波成形叶片内侧面斜向面对涡流旋转方向设置且内侧前端往气道管体内腔内前方弯曲延伸，每组激波气流成形结构7还包括一个和激波成形叶片8相邻设置的激波压缩叶片9，激波压缩叶片内侧向内前方弯曲延伸且逐渐向激波成形叶片内前端靠拢，使得激波压缩叶片和激波成形叶片之间围成空间整体横截面沿进风方向逐渐变窄的半包围空间结构。

这样，经涡旋气流成形段后形成的涡流从激波压缩叶片和激波成形叶片之间围成空间后端（大截面端）进入，然后受激波压缩叶片的挤压，空间截面逐渐变小产生狭窄效应，风速进一步逐渐增大，使其在经过激波成形叶片后能够更好地形成斜激波，在斜激波的强冲击作用下更好地完成空气中氧气分子和氮气分子因比重不同导致受冲击的作用大小不同并进而导致的相互分离，提高空气中氧气分子和氮气分子的富集效果。

本具体实施方式中，激波成形叶片8整体呈外端为尖角的三角形（此处指展平后为三角形，实际空间中为曲面形状）。这样能够更好地利用叶片的外形突变而产生斜激波。

本具体实施方式中，激波压缩叶片9整体呈四边形（此处指展平后为四边形，实际空间中为曲面形状）且伸出侧边缘横向设置有多道切缝，相邻切缝之间的部分叶片由于弯曲角度不同而逐渐错开。

这样，首先使得进入到激波压缩叶片和激波成形叶片之间的空间内的一小部分风流能够从切缝处泄出，依靠切缝边缘的转折变化产生更多气流流道的突变转折，以在局部空间形成一些较小的不同空气成分富集的效果。同时更多的风流依靠各切缝之间的不同弯曲角度的部分叶片往激波成形叶片方向压缩，进而产生多层次的压缩叠加的效果，从而更好地保证从激波成形叶片之间流出的风流能够产生斜激波效果。

本具体实施方式中，激波气流成形结构7的组数和涡旋气流成形叶片6数量（指单个叶片数量，单个叶片可以包括多片叶片）一致，且激波气流成形结构位置对应位于涡旋气流成形叶片引导的单股涡旋气流的前行通道上。

这样使得涡旋气流成形叶片引导的单股涡旋气流能够从激波气流成形结构上端进入到激波成形叶片和激波压缩叶片之间。使得激波气流成形段的结构能够更好地和涡旋气流成形段对应衔接，更好地使得涡旋气流成形段生成的涡流能够在激波气流成形段中生成斜激波。

本实施方式中，所述反弹加强段5中，沿气道管体内腔壁周向上均匀分布有多组鱼鳃仿生叶片10，所述鱼鳃仿生叶片整体呈四边形（指展平后为四边形）且一侧向内前方弯曲伸出使得单片整体呈弯弧形，每片鱼鳃仿生叶片10伸出一侧伸出的距离和弯曲的角度顺气流前进方向逐渐增大，每片鱼鳃仿生叶片伸出一侧边缘横向设置有多道切缝，相邻切缝之间的部分叶片由于弯曲角度不同而逐渐错开。

这样，鱼鳃仿生叶片能够将空气中受斜激波作用而产生分离富集的氧气分子和氮气分子再次实现多角度的逐级反弹，并依靠反弹角度的不同而进一步提高二者分离的效果，更加有利于两大成分各自的富集。

本实施方式中，鱼鳃仿生叶片10两两成对设置且总对数和涡旋气流成形叶片数量一致，每对鱼鳃仿生叶片伸出一侧顺气流前进方向的前端逐渐相互靠拢，使得每对鱼鳃仿生叶片之间围成空间整体横截面沿进风方向逐渐向前变窄的半包围空间结构。

这样能够使得流经每对鱼鳃仿生叶片之间的气流在狭窄效应作用下进一步被压缩而提高流速，使得气流经鱼鳃仿生叶片产生正面反弹以及流经叶片边缘折向等流态变化均会更加激烈，进而更加有利于氧气分子和氮气分子的进一步分离富集。

本实施方式中，相邻两对鱼鳃仿生叶片10中相邻两片鱼鳃仿生叶片的后端靠斜横向的连接部连接为一体。

这样更加方便生产制造。

故具体地说，上述发动机进气管中设置有三个通道段构成进气分离结构，三个通道段中，第一个通道段（涡旋气流成形段）用于产生涡流，采用四片或六片弯弧形叶片设计，使空气通过时产生转向能、涡心速度能、在涡层末端卷成具有涡核的漩涡湍流通过，用于为空气进入第二通道段产生激波气流提供基础条件。第二个通道段（激波气流成形段）作用于涡流在此段产生激波气流，采用产生斜激波流的三角翼弧形叶片（即涡旋气流成形叶片）的波阵面与来流指向夹角位置相对应的半横切多层切口并折弯成弧面呈半扇面叶片（即激波压缩叶片）的设计，此设计利用激波气流密度突变、转折变化的特性，使产生的斜向激波气流多层次的压缩叠加通过进入第三通道。第三个通道段（反弹加强段）利用鱼鳃仿生学原理的弯弧形状并呈多层切口的半扇面叶片（即鱼鳃仿生叶片）设计，利用空气分子质量、体积的差异特性、进一步完成空气中氧气分子和氮气分子各自的富集。

上述发动机进气管，生产时优选采用以下加工方法制备，加工方法包括以下步骤：

A单独制备进气结构骨架21，将上述进气分离结构2设置于进气结构骨架内；

B单独生产制备气道管体1，并将进气结构骨架21安装于气道管体1内。

这样，和直接在生产加工气道管体过程中即加工出内部的进气分离结构的方法相比，采用二者分别加工再完成装配的方式，使得加工更加简单可靠，成本更加低廉。

上述B步骤有具体以下两种安装方式，一种是先完成气体管道1的独立生产制备（即依靠传统加工方式加工完成的发动机进气管的气道管体），再将进气结构骨架21外周直径设置和气道管体内径匹配（匹配指相同或略小于使其能够实现卡接为准），然后将进气结构骨架塞入卡接于气道管体内。

上述安装方式方便快捷，特别适用于已经生产或销售的汽车发动机，在改造升级时安装使用。

上述B步骤第二种安装方式为，在生产制备气道管体的过程中实现进气结构骨架的封装，即先采用模具制备对称的两个半槽形的气道管体的半体结构；再将两个半体结构对接扣合且将进气结构骨架封装于其内，使得进气结构骨架外周和半体结构内壁贴合，然后再采用热合的方式完成两个半体结构的密封连接，得到封装有进气结构骨架的气道管体。

这种安装方式简单易行，能够使得进气结构骨架和气道管体更加贴合，不留空隙以提高装置对空气的进气分离富集处理效果。尤其适合在新车发动机生产过程中实施使用。

其中，A步骤中单独制备进气结构骨架时，可以采用以下制备方法：a将进气结构骨架21分为涡旋气流成形段骨架22、激波气流成形段骨架23和反弹加强段骨架24三个部分，所述涡旋气流成形段3形成于涡旋气流成形段骨架22内，所述激波气流成形段4形成于激波气流成形段骨架23内，所述反弹加强段5形成于反弹加强段骨架24内；并先单独完成三个部分骨架各自的加工制造；

b再将三个部分的骨架按顺序焊接固定为一体，得到所述进气结构骨架。

具体地说，进气结构骨架21包括顺序连接的涡旋气流成形段骨架22、激波气流成形段骨架23和反弹加强段骨架24；

所述涡旋气流成形段骨架22包括位于后端的呈圆环形的涡旋气流成形段骨架基环25，涡旋气流成形段骨架基环前侧沿轴向向前延伸形成有多个涡旋气流成形段骨架连接条26，涡旋气流成形段骨架连接条的数量和涡旋气流成形叶片6对应匹配（单个涡旋气流成形段骨架连接条上可以设置一块叶片或者顺长度方向叠加多块叶片）且沿周向均匀分布，涡旋气流成形段骨架连接条的后端和涡旋气流成形段骨架基环以及对应涡旋气流成形叶片后端一侧连接于一体，涡旋气流成形段骨架连接条26前端和激波气流成形段骨架23焊接相连为一体；

所述激波气流成形段骨架23包括位于后端的呈圆环形的激波气流成形段骨架基环27和激波气流成形段骨架连接条28，激波气流成形段骨架基环27后端和涡旋气流成形段骨架连接条26前端固定连接，激波气流成形段骨架连接条28数量和涡旋气流成形叶片6数量一致，激波气流成形叶片后端一侧斜向连接在激波气流成形段骨架基环27前端，激波气流成形叶片8后端另一侧通过激波气流成形段骨架连接条28后端和激波压缩叶片9后端一侧连接为一体，激波气流成形段骨架连接条28前端斜向前延伸并和反弹加强段骨架24焊接相连为一体；

所述反弹加强段骨架24包括位于后端的呈圆环形的反弹加强段骨架基环29，反弹加强段骨架基环29后端和激波气流成形段骨架连接条28前端固定连接，反弹加强段骨架基环前端向前延伸形成有多个反弹加强段骨架连接条30，反弹加强段骨架连接条30后端一侧和反弹加强段骨架基环29固定，反弹加强段骨架连接条后端另一侧依靠斜横向的连接部依次和两个鱼鳃仿生叶片10后端连接为一体。

这样，由于三个部分骨架内部叶片结构完全不同，故分别单独制造后再焊接为一体，降低加工难度，提高加工效率，使得加工更加简单可行。同时三个部分骨架自身具有结构简单，连接可靠，加工方便，不占据多余流道空间，能够很好地完成各自对应通道段的功能等优点。

其中，在反弹加强段骨架前端还设置有一个环形结构的前端加固环31，反弹加强段骨架中的反弹加强段骨架连接条前端和前端加固环焊接为一体。这样可以进一步提高进气结构骨架的整体性和结构强度。

其中，可以优选采用以下方法加工制造涡旋气流成形段骨架：1）先制备涡旋气流成形段骨架基板41，涡旋气流成形段骨架基板整体呈长方形且在后侧边缘具有一长条形的涡旋气流成形段骨架基环条42，涡旋气流成形段骨架基环条前侧分隔形成有多个单元，每个单元包括一个沿涡旋气流成形段骨架基环条向前延伸的涡旋气流成形段骨架连接条26（更好的选择是涡旋气流成形段骨架连接条和涡旋气流成形段骨架基环条垂直相接，以更加利于冲切成形以及节省材料）；涡旋气流成形段骨架连接条侧边连接有涡旋气流成形叶片基片43（更好的选择是涡旋气流成形叶片基片呈平行四边形，以充分利用板材，提高成形后叶片对气流引导效果），涡旋气流成形叶片基片43远离涡旋气流成形段骨架连接条一侧往远离涡旋气流成形段骨架基环条42方向倾斜，使得涡旋气流成形叶片基片和涡旋气流成形段骨架基环条相邻一侧相隔离出一个三角形的间隙，涡旋气流成形叶片基片43和涡旋气流成形段骨架连接条26相接一侧在背离涡旋气流成形段骨架基环条42的方向上设置有切缝，使得涡旋气流成形叶片基片仅仅在靠近涡旋气流成形段骨架基环条的一角端部位置和涡旋气流成形段骨架连接条26相连；

2）将涡旋气流成形段骨架基环条42沿长度方向的两端弯曲后焊接固定为圆环形并得到涡旋气流成形段骨架基环25，然后再将涡旋气流成形叶片基片43远离涡旋气流成形段骨架基环的一端向内前方弯曲并得到涡旋气流成形叶片6；进而得到涡旋气流成形段骨架。

这样制造涡旋气流成形段骨架，具有加工方便快捷，成本低廉等优点。

其中，制备涡旋气流成形段骨架基板41时，先获取一个长方形的涡旋气流成形段骨架制备用金属板，然后再采用冲切或者激光切割或者线切割的方法制备得到涡旋气流成形段骨架基板结构。使其加工简单便捷高效且成本低廉。

其中，在涡旋气流成形段骨架基环条42后端侧边，在对应每个涡旋气流成形段骨架连接条所在单元的中部位置形成有一个对准用凹槽缺口44，使得在弯曲涡旋气流成形叶片基片的过程中，依靠此对准用凹槽缺口作为基准，能够更好地判断是否弯曲到位。

其中，可以优选采用以下方法加工制造激波气流成形段骨架：1）先制备激波气流成形段骨架基板51，激波气流成形段骨架基板整体呈长方形且后侧具有一长条形的激波气流成形段骨架基环条52，激波气流成形段骨架基环条前侧等分间隔设置有多个相同的结构单元，每个结构单元包括后端斜向并列设置的一个激波气流成形叶片基片53、一个激波气流成形骨架连接条54和一个激波压缩叶片基片55，所述激波气流成形叶片基片呈三角形（且作为优选三角形一侧边和激波气流成形段骨架基环条垂直，以节省板材），三角形底边的一端和激波气流成形段骨架基环条连接为一体，三角形底边另一端依次和激波气流成形骨架连接条后端以及激波压缩叶片后端一侧斜向连接为一体，激波气流成形骨架连接条54前端斜向前延伸且两侧各自和激波气流成形叶片基片53以及激波压缩叶片基片55留有间隔，（作为优选激波压缩叶片基片整体呈四边形且后端边缘和激波气流成形骨架连接条后端边缘以及激波气流成形叶片基片底边边缘构成同一直线，以最大程度利用板材），激波压缩叶片基片55背离激波气流成形骨架连接条方向的侧边上横向开设有多道切缝（作为优选激波压缩叶片基片背离激波气流成形骨架连接条方向的侧边垂直于激波气流成形段骨架基环条，以更好地利用板材空间）；

2）将激波气流成形段骨架基环条52长度方向的两端弯曲后焊接固定为圆环形并得到激波气流成形段骨架基环27，然后再将激波气流成形叶片基片53前端向内前方弯曲并得到激波气流成形叶片8，将激波压缩叶片基片55远离激波气流成形叶片基片方向的端角位置向内前方弯曲并向激波气流成形叶片前端靠拢，使得激波压缩叶片基片在弯曲过程中边缘的切缝依次错开得到激波压缩叶片9，在弯曲激波气流成形叶片基片和激波压缩叶片基片过程中，保持激波气流成形骨架连接条处于激波气流成形段骨架基环所在的圆周范围内；进而得到激波气流成形段骨架。

这样制造激波气流成形段骨架，具有加工方便快捷，成本低廉等优点。

其中，制备激波气流成形段骨架基板51时，先获取一个长方形的激波气流成形段骨架制备用金属板，然后再采用冲切或者激光切割或者线切割的方法制备得到激波气流成形段骨架基板结构。使其加工简单便捷高效且成本低廉。

其中，在激波气流成形段骨架基环条后端侧边，在对应每个激波气流成形段骨架连接条所在结构单元的中部位置形成有一个对准用凹槽缺口，使得在弯曲激波气流成形叶片基片以及激波压缩叶片基片的过程中，依靠此对准用凹槽缺口作为基准，能够更好地判断是否弯曲到位。同时在完成涡旋气流成形段骨架和激波气流成形段骨架的焊接相连过程中，也可以依靠该对准用凹槽缺口进行对准以方便保证周向方位上的焊接角度要求。

其中，可以优选采用以下方法加工制造反弹加强段骨架：1）先制备反弹加强段骨架基板61，反弹加强段骨架基板整体呈长方形且后侧边缘具有一长条形的反弹加强段骨架基环条62，反弹加强段骨架基环条的前侧等分间隔设置有多个相同的单元结构，每个单元结构包括后端斜向并列为一体的一个反弹加强段骨架连接条30和两个鱼鳃仿生叶片基片63，（作为优选，反弹加强段骨架连接条背离鱼鳃仿生叶片基片的一侧和反弹加强段骨架基环条垂直，以节省板材切割空间）反弹加强段骨架连接条30和鱼鳃仿生叶片基片63之间以及两个相邻的鱼鳃仿生叶片基片之间留有间隙，（作为优选，最外侧的鱼鳃仿生叶片基片外侧边垂直于反弹加强骨架基环条62设置，以节省板材切割空间）每个鱼鳃仿生叶片基片背离反弹加强段骨架连接条一侧侧边横向开设有多道切缝；

2）将反弹加强段骨架基环条62长度方向的两端弯曲后焊接固定为圆环形并得到反弹加强段骨架基环29，然后再将两个鱼鳃仿生叶片基片各自设置有切缝的一侧前端向内前方弯曲，使得鱼鳃仿生叶片基片在弯曲过程中边缘的切缝依次错开得到鱼鳃仿生叶片，并使得相邻两个单元结构中相邻的两个鱼鳃仿生叶片基片的内前端相互靠拢成对；进而得到反弹加强段骨架。

这样制造反弹加强段骨架，具有加工方便快捷，成本低廉等优点。

其中，制备反弹加强段骨架基板61时，先获取一个长方形的反弹加强段骨架制备用金属板，然后再采用冲切或者激光切割或者线切割的方法制备得到反弹加强段骨架基板结构。使其加工简单便捷高效且成本低廉。

其中，在反弹加强段骨架基环条后端侧边，在对应每个单元结构的中部位置形成有一个对准用凹槽缺口，使得在弯曲鱼鳃仿生叶片基片的过程中，依靠此对准用凹槽缺口作为基准，能够更好地判断是否弯曲到位。同时在完成激波气流成形段骨架和反弹加强段骨架的焊接相连过程中，也可以依靠该对准用凹槽缺口进行对准以方便保证周向方位上的焊接角度要求。

综上所述，采用设置有本实用新型结构的发动机进气管，对燃烧室进气进行前端处理时，将现有技术对空气中氮氧进行分离后控制进气成分比例的进气控制思路，更换为不需要实现氧氮成分的彻底分离而仅仅使其保持氮气和氧气两大成分各自富集的状态进入到燃烧室，进而使其有利于燃烧室充分燃烧，产生节能减排效果，降低排放污染，提高排放标准，这样就极大地降低处理成本并使其适于实际应用。

为了进一步验证设置了本实用新型结构的发动机的尾气排放污染防治效果，申请人在十堰进行了用车检验。检验车辆为轿车，车辆型号为海马牌/HMC7168E5S0，检验日期为20190904，检验机构名称为十堰如通机动车安全技术检测有限公司，检测方法为稳态工况法，检测时采用未安装本实用新型结构的发动机进气管的汽车检测，检测报告编号为420303191909041034500108，在稳态工况法检测下，NO含量NO/10^-6为259。再采用安装了本实用新型结构的发动机进气管后的汽车检测，检测报告编号为420303191909040957010106，检测其NO含量降低至NO/10^-6为15。故能够进一步辅助证明本实用新型可以极大地提高燃烧室燃烧效率，以及降低污染排放废弃物的效果。

Claims (10)

1.一种激波气流通道段骨架，其特征在于，包括整体呈环形的固定基础构件，还包括沿周向上均匀分布且固定于固定基础构件的多组激波气流成形结构，所述激波气流成形结构包括一个向内斜向弯曲伸出的激波成形叶片，激波成形叶片内侧面斜向面对涡流旋转方向设置且内侧前端往内前方弯曲延伸，每组激波气流成形结构还包括一个和激波成形叶片相邻设置的激波压缩叶片，激波压缩叶片内侧向内前方弯曲延伸且逐渐向激波成形叶片内前端靠拢，使得激波压缩叶片和激波成形叶片之间围成空间整体横截面沿进风方向逐渐变窄的半包围空间结构。

2.如权利要求1所述的激波气流通道段骨架，其特征在于，激波成形叶片整体呈外端为尖角的三角形。

3.如权利要求1所述的激波气流通道段骨架，其特征在于，激波压缩叶片整体呈四边形且伸出侧边缘横向设置有多道切缝，相邻切缝之间的部分叶片由于弯曲角度不同而逐渐错开。

4.如权利要求1所述的激波气流通道段骨架，其特征在于，激波气流成形结构的组数数量为4组。

5.如权利要求1所述的激波气流通道段骨架，其特征在于，所述激波气流成形段骨架包括位于后端的呈圆环形的激波气流成形段骨架基环和激波气流成形段骨架连接条，所述激波气流成形段骨架基环即固定基础构件，激波气流成形段骨架基环后端和涡旋气流成形段骨架连接条前端固定连接，激波气流成形段骨架连接条数量和涡旋气流成形叶片数量一致，激波气流成形叶片后端一侧斜向连接在激波气流成形段骨架基环前端，激波气流成形叶片后端另一侧通过激波气流成形段骨架连接条后端和激波压缩叶片后端一侧连接为一体，激波气流成形段骨架连接条前端斜向前延伸并和反弹加强段骨架焊接相连为一体。

6.一种用于制备权利要求5所述的激波气流通道段骨架的激波气流通道段骨架基板结构，其特征在于，激波气流成形段骨架基板整体呈长方形且后侧具有一长条形的激波气流成形段骨架基环条，激波气流成形段骨架基环条前侧等分间隔设置有多个相同的结构单元，每个结构单元包括后端斜向并列设置的一个激波气流成形叶片基片、一个激波气流成形骨架连接条和一个激波压缩叶片基片，所述激波气流成形叶片基片呈三角形，三角形底边的一端和激波气流成形段骨架基环条连接为一体，三角形底边另一端依次和激波气流成形骨架连接条后端以及激波压缩叶片后端一侧斜向连接为一体，激波气流成形骨架连接条前端斜向前延伸且两侧各自和激波气流成形叶片基片以及激波压缩叶片基片留有间隔，激波压缩叶片基片背离激波气流成形骨架连接条方向的侧边上横向开设有多道切缝。

7.如权利要求6所述的激波气流通道段骨架基板结构，其特征在于，激波气流成形叶片基片三角形一侧边和激波气流成形段骨架基环条垂直。

8.如权利要求6所述的激波气流通道段骨架基板结构，其特征在于，激波压缩叶片基片整体呈四边形且后端边缘和激波气流成形骨架连接条后端边缘以及激波气流成形叶片基片底边边缘构成同一直线。

9.如权利要求6所述的激波气流通道段骨架基板结构，其特征在于，激波压缩叶片基片背离激波气流成形骨架连接条方向的侧边垂直于激波气流成形段骨架基环条。

10.如权利要求6所述的激波气流通道段骨架基板结构，其特征在于，在激波气流成形段骨架基环条后端侧边，在对应每个激波气流成形段骨架连接条所在结构单元的中部位置形成有一个对准用凹槽缺口。

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