一种汽车发动机进气歧管的制作方法

xiaoxiao2020-7-22  4

专利名称:一种汽车发动机进气歧管的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种对汽车发动机进气系统的改进;更具体地说,涉及汽车发动机的进气系统的一种新的方案。
技术背景汽车发动机中的进气系统是发动机燃烧系统的一个重要的组成部分,通常由一个空气滤清器、一个节气门体和一个进气歧管组成。进气歧管包括一个谐振腔、至少两个进气分管以及若干个连接法兰。空气滤清器以及谐振腔与相应的进气分管之间用一个法兰件等方式进行连接,所述的进气分管在另一侧通过另一个连接法兰与发动机的缸头相连。新鲜空气经过空气滤清器后通过节气门体进入谐振腔,再经若干个进气分管后,通过缸头进入发动机的气缸,进行燃烧并输出动力。其中,进气歧管作为连接发动机缸头和节气门体的一个组成部分,进气歧管的主要作用是合理均匀地将空气分配到发动机的各个燃烧室。
在进行发动机进气歧管设计时,需要根据发动机的设计参数以及发动机仓的预留空间等限制条件,对进气分管的长度、中心线、截面形状、各进气分管的空间布置以及这些进气分管与谐振腔等部件的连接等因素做出精确的计算和模拟。
例如,中国专利CN 02545378Y中公开了一种汽车发动机进排气装置,其进气部分由谐振腔和进气歧管组成,各个进气分管分别连接着谐振腔和各个气缸进气口,进气分管的内腔的截面为圆形;并且,各个进气分管为长度相等的圆弧形,并且在谐振腔上等间距地布置,谐振腔的截面形状是布置进气分管的一侧为矩形,另一侧为圆弧形,谐振腔与气缸工作容积之比为0.8-1.2之间,进气歧管的长度和排气管的长度之比为2.3-2.7之间。
所述专利文件中公开的进排气装置的问题在于,所给出的进气歧管的内腔的截面为圆形,这种设计对于利用振动摩擦焊工艺制造发动机的塑料进气歧管的技术方案来说并非很好。因为圆形的横截面不利于分模焊接。
实用新型内容因此,本实用新型的目的是提供一种汽车发动机的进气歧管,使其长度、截面形状等特性更合理,同时占用较小的空间。
根据本实用新型的一个方面,本实用新型提供了一种汽车发动机进气歧管,包括一个谐振腔、朝一个方向排开设置的一个第一进气分管、一个第二进气分管、一个第三进气分管、一个第四进气分管、以及第一连接法兰和一个第二连接法兰,所述的第一连接法兰将所述的谐振腔与一个节气门体连接在一起,所述的第二连接法兰将所述的四个进气分管与发动机的缸头连接在一起;其特征在于1)所述的第二进气分管和第三进气分管相对于二者之间的一个第一平面基本对称,所述的第一进气分管和第四进气分管相对于二者之间的一个第二平面基本对称,且所述的第一平面和第二平面相互平行;2)所述的四个进气分管在所述的第一平面上的投影基本相同;从所述的谐振腔开始,所述的进气分管中心线在所述的第一平面上的投影开始时为一段平滑的弧线,再平滑地过渡到一段直线,直至延伸到所述的缸头处;3)所述的四个进气分管的中心线沿着空气流动的方向,从谐振腔起始的一段距离内彼此平行,然后以所述的第二进气分管和第三进气分管为一组,所述的第一进气分管和第四进气分管为另一组,两组进气分管的中心线同时或陆续地沿着平滑的曲线延伸,直至到达缸头处,4)所述的四根进气分管在各处的横截面的形状为由一条平滑的闭合的环状曲线;5)所述的四根进气分管在所述的第一平面的同一投影处具有相同的等效直径;所述的四根进气分管沿着空气流动方向,从谐振腔开始的一段距离内,其等效直径保持为一个数值;然后,等效直径随进气分管与缸头距离的接近,从上述数值平滑地减小到一个新的数值,直到所述的四个进气分管与所述的缸头相接触。
6)所述的四根进气分管中心线彼此之间的长度差不大于各进气分管中心线平均长度的4%。
本实用新型进气分管所述的“中心线”指所述进气分管的截面的几何重心沿着空气流动方向的延伸线;当进气分管的截面呈对称结构时,所述的中心线指在有关的中心对称线。
一般地说,所述的第一平面和第二平面为两个相互平行的平面。
根据本实用新型的一个进一步的方面,所述的第一平面和第二平面为一个重合的平面。
四个进气分管中心线在所述的第一平面上的投影从所述的谐振腔处始,为一段平滑的弧线,再平滑地过渡到一段直线,直至延伸到所述的缸头处。此处所述的“平滑的弧线”可以为一段圆弧线,但并不仅于圆弧线,只要是一个平滑的弧线部分即可。当然,所述的平滑的弧线部分需要满足一定的气动力学条件,以使空气的流阻、噪声以及进气分管的震动等特性达到一个满意的水平。
根据本实用新型的一个进一步的方面,所述的四根进气分管在各处的横截面形状为被平滑地倒圆了的矩形。
本实用新型的四根进气分管由于在与谐振腔处需要满足焊接工艺以及制造要求等原因,其长度有着细小的差别,并非精确地相等,因此有关的四根进气分管中第二和第三进气分管之间的对称关系,以及第一和第四进气分管之间的对称关系是一个近似的对称关系。同理,所述的它们在第一平面上的投影相同,也是指其主要部分基本上相同,而不是精确意义上的完全相同。
根据本发明的一个进一步的方面,所述的四根进气分管的长度约为273±30mm,彼此之间的长度差在4%以内。如进气分管的长度短至243mm以下时,发动机扭矩会出现明显的下降(例如根据一种同比工况下的模拟,发动机的扭矩下降了10牛顿米);如进气分管的长度长至273mm以上时,发动机的功率会出现一定程度的下降(例如根据一种同比工况下的模拟,发动机的功率下降了近3千瓦)。
根据本实用新型的一个具体的方面,所述的第一进气分管的长度为275.2mm,第二进气分管的长度为270.4mm,第三进气分管的长度为270.9mm,第四进气分管的长度为276.5mm。
所述的四根进气分管在各处的横截面的截面大小可以用“等效直径”来描述。所述的“等效直径”等同于与该横截面的面积相同的一个圆形区域的直径。
根据本发明的一个进一步的方面,所述的四根进气分管沿着进气方向,从谐振腔开始直到离缸头60mm的之前一段距离其等效直径保持为34mm,之后其等效直径随着中心线延伸距离递增线性地从34mm递减到所述的缸头处的等效直径为29.75mm。
根据本实用新型的一个进一步的方面,所述的四个进气分管的中心线沿着进气方向,从所述的谐振腔开始的弧线部分的曲率半径为83.7mm,然后平滑地过渡为一段长为63.6mm的直线段。
根据本实用新型的一个进一步的、具体的方面,所述的汽车发动机进气歧管的特征在于(1)所述的第一平面和第二平面为一个重合的平面;(2)所述的四根进气分管在各处的横截面形状为被平滑地倒圆了的矩形;(3)所述的第一进气分管的长度为275.2mm,第二进气分管的长度为270.4mm,第三进气分管的长度为270.9mm,第四进气分管的长度为276.5mm;(4)所述的四根进气分管沿着进气方向,从谐振腔开始直到离缸头60mm的之前一段距离其等效直径保持为34mm,之后其等效直径随着中心线行走距离递增线性地从34mm递减到所述的缸头处的等效直径为29.75mm。
(5)所述的四个进气分管的中心线沿着进气方向,从所述的谐振腔5按照本实用新型,所述的进气分管中没有对空气流动产生剧烈扰动的突出物。所述的等效直径平滑地增加的方式例如可以用一段或若干段曲率相同或不同的平滑曲线(例如包括至少一个圆弧)来进行描述。
本实用新型的进气歧管的设计减小了空气在其中的阻力,增加了同比情况下的进气量,改善了噪声特性。


图1为本实用新型的进气歧管示意图;图2至图5示出了本实用新型一个实施例中的进气歧管;其中图2示出了该进气歧管四根进气分管中心走线的一个俯视图;图3示出该进气歧管的四根进气分管在整个中心走线上的等效直径值分布;
图4示出了该进气歧管的一个前视图;图5示出了所述的四根进气分管中心走线在以X轴为法向的平面上的投影图。
具体实施方式
图1为本实用新型的进气歧管示意图。如图1所示,所述的进气歧管包括一个谐振腔5、四个进气分管(第一进气分管1、第二进气分管2、第三进气分管3以及第四进气分管4)以及连接法兰6和7组成。所述的空气滤清器与谐振腔5之间通过连接法兰6相连,所述的四个进气分管通过连接法兰7与发动机的缸头(图中未示出)相连。所述的四个进气分管在一端(空气的来端)分别与所述的谐振腔5、第一连接法兰6、一个节气门体与一个空气滤清器连接(图中未示出)连接,在相对的另一端通过连接法兰7与发动机的缸头连接。
这样,发动机在工作时,空气被吸进一个空气滤清器(图中未示出),并通过所述的节气门体到达一个第一法兰件6,随后进入所述的谐振腔,再进入四根进气分管1,2,3,4;再通过所述的第二法兰件7后进入发动机气缸内的气缸(图中未示出)后,与另外进入所述的燃烧室的燃油蒸气混合后被点火燃烧,进而输出功率。
图2至图5示出了本实用新型进气歧管的一个实施例。
其中,图2示出了图1所示实施例中进气歧管的一个视图。在图2中所规定的坐标轴为,纸面横向为X轴正向,纸向纵向为Y轴正向,垂直于纸面方向为Z轴正向。与本实施例的进气歧管相对应,所述的第二进气分管2与第三进气分管3之间有一个第一对称平面,第一进气分管1和第四进气分管4之间有一个第二对称平面。在图2中,所述的第一对称平面与第二对称平面相重合,同为该图正中用虚实线所标注的平面,该平面的法向为X轴方向。所述的四根进气分管从起始处开始,沿空气所注流动方向的方向上互相平行,其在图2中的投影均为Y轴正向。所述的这四根进气分管的中心线从谐振腔5一侧起,沿空气流动的方向行进,在开始时彼此平行;然后第一进气分管和第四进气分管开始向两侧延伸,各自经过一个平滑曲线(该曲线可近似地用一个曲率半径为333mm的弧线,加上一个和上述弧线平滑相连且反方向弯曲的、曲率半径为63mm的弧线来表示)延伸到缸头处。在所述的第一进气分管1和第四进气分管4开始向图中的两侧延伸后,中间的第二进气分管和第三进气分管也开始各自经一条平滑曲线(该曲线的曲率半径近似于133mm)向两侧延伸一段距离,再平滑地过渡到一条直线段(所述直线段的方向与四个中心线与缸头处相接触的四个接触点所形成的延长线之间成一个约为88.2°的夹角),直至缸头处。这四个中心线形状的设计,考虑到了气动工具以及节气门体等边界条件对曲线的约束,以及平滑过渡所能带来的流阻和噪声等方面的益处等多方面的因素。
如上所述,在图2中,所述的第二进气分管2和第三进气分管3相对于居于二者正中的第一平面(AA’平面)对称,而所述的第一进气分管1和第四进气分管4也相对于第二平面(AA’平面)对称,而所述的第一平面和第二平面是重合的同一个平面(AA’平面)。这是由于在本实施例的四根进气分管中,相邻的两根进气分管的间距都相等。(当然,在本实用新型中,一般地来说,相邻的两根进气分管的间距不必相等)。不过,由于四根进气分管中相邻的进气分管之间的间距不是影响发动机进气性能的决定因素,当所述的间距不相等时,这两个对称平面不一定是重合的。
根据本实用新型的方案,所述的四根进气分管彼此之间的长度差不大于它们平均长度的4%。如所述的长度差显著地大于4%,会造成发动机进气的不均匀性,影响发动机的正常工作。
在本实施例中,所述的四根进气分管的长度分别为,第一进气分管的长度为275.2mm,第二进气分管的长度为270.4mm,第三进气分管的长度为270.9mm,第四进气分管的长度为276.5mm。谐振腔5的容积为1.3L。
如图3所示,根据本发明的一个具体的方面,所述的四根进气分管沿着进气方向,从谐振腔开始直到离缸头60mm的之前一段距离其等效直径保持为34mm,之后其等效直径随着中心线延伸距离递增线性地从34mm递减到所述的缸头处的等效直径为29.75mm。图3中,由于四个进气分管虽然长度有细小的差别,但它们在缸头处是齐平的,因此有关的中心的延伸距离是从缸头逆向起算,这点与本实用新型中其它地方关于中心线延伸距离的描述是不同的。
根据本实用新型的方案,等效直径随进气分管延伸距离的变化是平滑的。这种平滑可以用线性关系来描述,也可以用至少一段二次以上的平滑曲线来描述。
图4示出了本实用新型进气歧管中四个进气分管的局部正视图。从该图中可较清晰地看出所述的四个进气分管的对称关系。由于在本实施例中的四个进气分管在与缸头接触之处,由四个进气分管的中心点的形成的相邻的三个间距彼此相等,因此所述的第二进气分管2与第三进气分管3相对于二者之中的一个虚拟的平面对称,同时所述的第一进气分管1与第四进气分管4也相对于所述的虚拟平面对称。
图5中示出了该实施例的每个进气分管在以X轴为法向的平面上的投影。从图5中可见,所述的四个进气分管的中心线沿着进气方向,从所述的谐振腔5开始的圆弧部分的曲率半径为83.7mm,然后平滑地过渡为一段长为63.6mm的直线段。
如上所述,四根进气分管中相邻的进气分管之间的间距不是影响发动机进气性能的决定因素,但所述间距不能太小,否则会影响所述的进气分管与缸头之间的连接,特别是所述的连接需要用到气动工具等机械连接手段时,需要为这些部件留下足够大的空间,同时也必须要足够的焊接边宽度来保证歧管能够满足产品所要求的爆破压力。
加大进气分管的壁厚可以加强其抗振动噪声的能力,且对内部的气体流动没有影响,但过大的壁厚会不适当地加大进气歧管装置的成本。
本实用新型的进气歧管的四根进气分管在缸头上中的安装例如可由5个M8螺栓来固定,螺栓位置主要有缸头上的空位尺寸来决定。连接法兰(6)及连接法兰(7)上都预留有给密封条的密封槽。
权利要求1.一种汽车发动机进气歧管,包括一个谐振腔(5)、朝一个方向排开设置的一个第一进气分管(1)、一个第二进气分管(2)、一个第三进气分管(3)、一个第四进气分管(4)、以及第一连接法兰(6)和一个第二连接法兰(7),所述的第一连接法兰(6)将所述的谐振腔(5)与一个节气门体连接在一起,所述的第二连接法兰(7)将所述的四个进气分管与发动机的缸头连接在一起;其特征在于1)所述的第二进气分管(2)和第三进气分管(3)相对于二者之间的一个第一平面基本对称,所述的第一进气分管(1)和第四进气分管(4)相对于二者之间的一个第二平面基本对称,且所述的第一平面和第二平面相互平行;2)所述的四个进气分管在所述的第一平面上的投影基本相同;从所述的谐振腔(5)开始,所述的进气分管中心线在所述的第一平面上的投影开始时为一段平滑的弧线,再平滑地过渡到一段直线,直至延伸到所述的缸头处;3)所述的四个进气分管的中心线沿着空气流动的方向,从谐振腔(5)起始的一段距离内彼此平行,然后以所述的第二进气分管和第三进气分管为一组,所述的第一进气分管和第四进气分管为另一组,两组进气分管的中心线同时或陆续地沿着平滑的曲线延伸,直至到达缸头处,4)所述的四根进气分管在各处的横截面的形状为由一条平滑的闭合的环状曲线;5)所述的四根进气分管在所述的第一平面的同一投影处具有相同的等效直径;所述的四根进气分管沿着空气流动方向,从谐振腔开始的一段距离内,其等效直径保持为一个数值;然后,等效直径随进气分管与缸头距离的接近,从上述数值平滑地减小到一个新的数值,直到所述的四个进气分管与所述的缸头相接触;6)所述的四根进气分管中心线彼此之间的长度差不大于各进气分管中心线平均长度的4%。
2.如权利要求1所述的汽车发动机进气歧管,其特征在于所述的第一平面和第二平面为一个重合的平面。
3.如权利要求1所述的汽车发动机进气歧管,其特征在于所述的四根进气分管在各处的横截面形状为被平滑地倒圆了的矩形。
4.如权利要求1所述的汽车发动机进气歧管,其特征在于所述的第一进气分管的长度为275.2mm,第二进气分管的长度为270.4mm,第三进气分管的长度为270.9mm,第四进气分管的长度为276.5mm。
5.如权利要求1所述的汽车发动机进气歧管,其特征在于所述的四根进气分管沿着进气方向,从谐振腔开始直到离缸头60mm的之前一段距离其等效直径保持为34mm,之后其等效直径随着中心线行走距离递增线性地从34mm递减到所述的缸头处的等效直径为29.75mm。
6.如权利要求1所述的汽车发动机进气歧管,其特征在于所述的四根进气分管沿着进气方向,从谐振腔开始直到离缸头60mm的之前一段距离其等效直径保持为34mm,之后其等效直径随着中心线延伸距离递增线性地从34mm递减到所述的缸头处的等效直径为29.75mm。
7.如权利要求1所述的汽车发动机进气歧管,其特征在于(1)所述的第一平面和第二平面为一个重合的平面;(2)所述的四根进气分管在各处的横截面形状为被平滑地倒圆了的矩形;(3)所述的第一进气分管的长度为275.2mm,第二进气分管的长度为270.4mm,第三进气分管的长度为270.9mm,第四进气分管的长度为276.5mm;(4)所述的四根进气分管沿着进气方向,从谐振腔开始直到离缸头60mm的之前一段距离其等效直径保持为34mm,之后其等效直径随着中心线行走距离递增线性地从34mm递减到所述的缸头处的等效直径为29.75mm。(5)所述的四个进气分管的中心线沿着进气方向,从所述的谐振腔5开始的圆弧部分的曲率半径为83.7mm,然后平滑地过渡为一段长为63.6mm的直线段。
专利摘要一种汽车发动机进气歧管,包括四个进气分管和一个谐振腔,四个进气分管具有两两之间的对称关系。进气分管的截面为一条平滑的闭合环状曲线,在一个投影平面具有相同的投影处的等效直径彼此相同。四根进气分管在一平面上的同一投影处具有相同的等效直径;并且沿着空气流动方向,从谐振腔开始的一段距度内,其等效直径随进气分管中心线延伸距离的增大而平滑地增加,直至一个稳定值,然后所述的四根进气分管的等效直径保持在所述的稳定值,直至缸头相接触;并且其彼此之间的长度差不大于各进气分管中心线平均长度的4%。
文档编号F02M35/10GK2869354SQ20052012936
公开日2007年2月14日 申请日期2005年10月24日 优先权日2005年10月24日
发明者李经道, 胡伯特·林伯, 托尼·李珀, 克劳斯·逖敬 申请人:西门子公司

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