《一種進氣歧管及汽車發動機》是廣州汽車集團股份有限公司於2013年4月11日申請的專利，該專利的公布號為CN104100423A，授權公布日為2014年10月15日，發明人是黃英銘、孫凡嘉、朱宏飛、黃初華。
《一種進氣歧管及汽車發動機》提供一種進氣歧管及包括該進氣歧管的汽車發動機，該進氣歧管包括穩壓腔和至少兩個與穩壓腔連通的氣道，穩壓腔上設有用於與節氣門連線的進氣口，其中，氣道與穩壓腔接合處採用使氣體通過進氣口在穩壓腔中穩壓後均勻地分配到各個氣道的不等倒圓角結構。優選地，在氣道與穩壓腔接合處，單個氣道垂直於進氣方向的倒圓角大於沿著進氣方向的倒圓角；在氣道與穩壓腔接合處，沿著進氣方向的首氣道的倒圓角大於尾氣道的倒圓角，且中間氣道的倒圓角小於首氣道和尾氣道的倒圓角。該結構能有效地減少進氣壓損，降低各缸氣道壓損的差異，在增加各缸進氣量的同時，也保證各缸進氣量的均勻性，以此提高發動機的動力性及經濟性。
2020年7月14日，《一種進氣歧管及汽車發動機》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種進氣歧管及汽車發動機》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種進氣歧管及汽車發動機
- 申請人：廣州汽車集團股份有限公司
- 申請日：2013年4月11日
- 申請號：2013101260995
- 公布號：CN104100423A
- 公布日：2014年10月15日
- 發明人：黃英銘、孫凡嘉、朱宏飛、黃初華
- 地址：廣東省廣州市越秀區東風中路448-458號成悅大廈23樓
- Int. Cl.：F02M35/104(2006.01)I
- 代理機構：深圳眾鼎專利商標代理事務所
- 代理人：朱業剛
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
進氣歧管氣道結構是影響發動機進氣量和進氣均勻性的主要因素之一。發動機各缸的最大進氣量是保證發動機最高功率實現的前提；而各缸進氣均勻性又直接影響發動機各缸做功能力的均勻性，均勻性差會產生扭矩輸出不穩定、發動機振動大等問題，同時為限制個彆氣缸爆振大的現象，又會整體減小發動機點火提前角，降低發動機的整體輸出能力。因此，合理進氣歧管的氣道結構的設計，通過降低進氣壓損和增加進氣壓損的均勻性，可以保證發動機所需進氣量和進氣均勻性，以滿足發動機設計目標對功率和扭矩的要求。
如圖1所示為2013年之前的技術中一種進氣歧管的結構示意圖，該進氣歧管氣道結構設計不合理，採用等穩壓腔截面結構，不利於減少進氣壓損；同時採用等倒圓角結構，不利於避免由於氣道空間結構的弊端而產生的各缸氣道壓損不均勻的特點，即各氣道壓損的均勻性差，從而影響發動機各缸進氣量的均勻性。因此，不合理的氣道結構設計，會增大進氣壓損和降低壓損均勻性，影響發動機最高功率和最大扭矩，以及各缸做功的均勻性，最終影響發動機的性能。
發明內容
專利目的
《一種進氣歧管及汽車發動機》提供一種進氣歧管，採用不等倒圓角結構，同時可結合採用遞減穩壓腔橫截面積的結構，該結構能有效地減少進氣壓損，降低各缸氣道壓損的差異，在增加各缸進氣量的同時，也保證各缸進氣量的均勻性，以此提高發動機的動力性及經濟性。
技術方案
根據《一種進氣歧管及汽車發動機》的一個方面，提供一種進氣歧管，包括穩壓腔和至少兩個與穩壓腔連通的氣道，穩壓腔上設有用於與節氣門連線的進氣口，其中，氣道與穩壓腔接合處採用使氣體通過進氣口在穩壓腔中穩壓後均勻地分配到各個氣道的不等倒圓角結構。
根據《一種進氣歧管及汽車發動機》的一個實施例，在氣道與穩壓腔接合處，單個氣道垂直於進氣方向的倒圓角大於沿著進氣方向的倒圓角。
根據《一種進氣歧管及汽車發動機》的一個實施例，在氣道與穩壓腔接合處，沿著進氣方向的首氣道的倒圓角大於尾氣道的倒圓角，且中間氣道的倒圓角小於首氣道和尾氣道的倒圓角。
根據《一種進氣歧管及汽車發動機》的一個實施例，在首氣道與穩壓腔接合處，沿著進氣方向靠近進氣口的首氣道的倒圓角大於遠離進氣口的首氣道的倒圓角。
根據《一種進氣歧管及汽車發動機》的一個實施例，在尾氣道與穩壓腔接合處，沿著進氣方向遠離進氣口的尾氣道的倒圓角大於靠近進氣口的尾氣道的倒圓角。
根據《一種進氣歧管及汽車發動機》的一個實施例，穩壓腔的橫截面積沿進氣方向遞減。
根據《一種進氣歧管及汽車發動機》的一個實施例，氣道的數量為四個，四個氣道與穩壓腔接合處沿著進氣方向採用不等倒圓角結構。
根據《一種進氣歧管及汽車發動機》的一個實施例，不等倒圓角結構是在氣道與穩壓腔過渡接合處採用不相等的倒角半徑。
根據《一種進氣歧管及汽車發動機》的一個實施例，氣道從穩壓腔中部直接引出。
根據《一種進氣歧管及汽車發動機》的一個實施例，進氣口設定在穩壓腔的端部。
根據《一種進氣歧管及汽車發動機》的一個實施例，進氣歧管採用塑膠進氣歧管。
根據《一種進氣歧管及汽車發動機》的一個實施例，穩壓腔截面為非規則矩形。
根據《一種進氣歧管及汽車發動機》的另一個方面，提供一種汽車發動機，包括如上述任一技術方案所述的進氣歧管。
改善效果
《一種進氣歧管及汽車發動機》提供了一種進氣歧管及包括該進氣歧管的汽車發動機，針對2013年之前的技術中不合理的氣道結構設計進行改進，具體而言，該進氣歧管的改進點在於：1、各條氣道與穩壓腔連線處採用不等倒圓角結構；2、單條氣道與穩壓腔連線處在不同的方向上採用不等倒圓角結構；3、穩壓腔的橫截面遞減。採用遞減穩壓腔橫截面積和不等倒圓角結構，能有效地降低進氣阻力，減小壓損差異，在增加進氣量的同時，也保證各缸進氣量的均勻性，以此提高發動機的動力性及經濟性。其主要通過合理的進氣歧管氣道結構設計，提供一種能滿足發動機所需進氣量和保證各缸進氣均勻性的進氣歧管，以滿足發動機設計目標對功率和扭矩的要求。該發明的進氣歧管能降低進氣壓損，增加進氣量，因而增加發動機做功能力，同時有效提高各缸壓損的均勻性，增加進氣均勻性，有效地減少振動和各缸不同的爆震趨勢。該氣道結構設計合理，保證了所搭載的增壓發動機的最大功率和扭矩達到設計目標。
附圖說明
圖1為2013年之前的技術中一種進氣歧管的結構示意圖；
圖2為《一種進氣歧管及汽車發動機》實施例進氣歧管的結構示意圖；
圖3為《一種進氣歧管及汽車發動機》實施例進氣歧管的立體結構示意圖；
圖4為《一種進氣歧管及汽車發動機》實施例進氣歧管不等倒圓角結構示意圖；
圖5為《一種進氣歧管及汽車發動機》實施例進氣歧管不等倒圓角結構截面示意圖；
圖6為《一種進氣歧管及汽車發動機》實施例進氣歧管遞減截面積結構示意圖；
圖7為圖6中A-A截面與D-D截面的對比示意圖。
技術領域
《一種進氣歧管及汽車發動機》涉及汽車發動機技術領域，具體涉及一種進氣歧管及包括該進氣歧管的汽車發動機。
權利要求
1.一種進氣歧管，其特徵在於，包括穩壓腔和至少兩個與所述穩壓腔連通的氣道，所述穩壓腔上設有用於與節氣門連線的進氣口，其中，所述氣道與所述穩壓腔接合處採用使氣體通過所述進氣口在所述穩壓腔中穩壓後均勻地分配到各個所述氣道的不等倒圓角結構。
2.根據權利要求1所述的進氣歧管，其特徵在於，在所述氣道與所述穩壓腔接合處，單個氣道垂直於進氣方向的倒圓角大於沿著進氣方向的倒圓角。
3.根據權利要求1所述的進氣歧管，其特徵在於，在所述氣道與所述穩壓腔接合處，沿著進氣方向的首氣道的倒圓角大於尾氣道的倒圓角，且中間氣道的倒圓角小於所述首氣道和所述尾氣道的倒圓角。
4.根據權利要求3所述的進氣歧管，其特徵在於，在所述首氣道與所述穩壓腔接合處，沿著進氣方向靠近所述進氣口的首氣道的倒圓角大於遠離所述進氣口的首氣道的倒圓角。
5.根據權利要求3所述的進氣歧管，其特徵在於，在所述尾氣道與所述穩壓腔接合處，沿著進氣方向遠離所述進氣口的尾氣道的倒圓角大於靠近所述進氣口的尾氣道的倒圓角。
6.根據權利要求1所述的進氣歧管，其特徵在於，所述穩壓腔的橫截面積沿進氣方向遞減。
7.根據權利要求1所述的進氣歧管，其特徵在於，所述氣道的數量為四個，所述四個氣道與所述穩壓腔接合處沿著進氣方向採用不等倒圓角結構。
8.根據權利要求1所述的進氣歧管，其特徵在於，所述氣道從所述穩壓腔中部直接引出。
9.根據權利要求1所述的進氣歧管，其特徵在於，所述穩壓腔截面為非規則矩形。
10.一種汽車發動機，其特徵在於，包括如權利要求1-9中任一項所述的進氣歧管。
實施方式
如圖2至圖7所示，為解決2013年之前的技術中進氣歧管氣道結構設計不合理，進氣壓損較大和進氣均勻性差的問題，《一種進氣歧管及汽車發動機》實施例提供一種進氣歧管，包括穩壓腔10和至少兩個與穩壓腔10連通的氣道（例如氣道21、22、23、24），穩壓腔10上設有用於與節氣門連線的進氣口11，其中，氣道與穩壓腔10接合處採用使氣體通過進氣口在穩壓腔中穩壓後均勻地分配到各個氣道的不等倒圓角結構。不等倒圓角結構是在氣道與穩壓腔10過渡接合處採用不相等的倒角半徑。該氣道結構通過不等倒圓角結構設計，加大壓損較大氣道的倒圓角，以降低各缸氣道壓損的差異，有效地降低了進氣壓損和同時增加各缸壓損的均勻性，保證各缸所需的進氣量和進氣均勻性，以滿足發動機設計目標對功率和扭矩的要求。
如圖2所示，《一種進氣歧管及汽車發動機》實施例進氣歧管的實體結構包括穩壓腔10、各缸氣道21、22、23、24，以及兩者相接處的倒圓角。上述氣道的數量為四個，進氣口設定在穩壓腔10的端部（例如右端），氣道21、22、23、24從穩壓腔10中部直接引出，可減少進氣拐角，降低壓降。該進氣歧管的四個氣道一字排開與穩壓腔10連線，穩壓腔10採用遞減橫截面積結構，同時在連線處有不同倒圓角結構。進氣歧管通過合理的氣道結構設計，將通過節氣門後的氣體在穩壓腔10穩壓後，均勻地分配到各缸進氣道，有效地降低了進氣壓損和增加壓損的均勻性，保證各缸所需的進氣量和進氣均勻性。
首先，在氣道與穩壓腔10接合處，單個氣道垂直於進氣方向的倒圓角大於沿著進氣方向的倒圓角。各個氣道與穩壓腔10接合處具有倒圓角，包括了沿著從穩壓腔進入各個氣道的進氣方向的倒圓角和垂直於該進氣方向的倒圓角，該實施例中加大各個氣道垂直於進氣方向的倒圓角，使其大於沿著進氣方向的倒圓角，這樣充分利用了空間，降低了各缸氣道壓損，減少了進氣阻力，增加了進氣量。
此外，如圖4所示，進氣歧管的氣道21、22、23、24為四分管結構，四個氣道與穩壓腔10接合處沿著進氣方向採用不等倒圓角結構。在各氣道與穩壓腔10接合處，沿著進氣方向的首氣道21的倒圓角大於尾氣道24的倒圓角，且中間氣道22、23的倒圓角小於首氣道21和尾氣道24的倒圓角。具體地，在首氣道21與穩壓腔10接合處，沿著進氣方向靠近進氣口的首氣道的倒圓角（即a1處的倒圓角）大於遠離進氣口的首氣道的倒圓角（即a2處的倒圓角）。在尾氣道24與穩壓腔10接合處，沿著進氣方向遠離進氣口的尾氣道的倒圓角（即d2處的倒圓角）大於靠近進氣口的尾氣道的倒圓角（即d1處的倒圓角）。採用各缸氣道不等倒圓角的結構設計（a1處的倒圓角＞d2處的倒圓角＞d1處的倒圓角＞a2、b1、b2、c1、c2處的倒圓角），加大壓損較大氣道（如氣道21、24）的倒圓角，提高各缸進氣的均勻性。該進氣歧管的氣道結構設計有效地降低了進氣壓損和增加壓損的均勻性，保證了各缸所需的進氣量和進氣均勻性，提高了發動機的動力性及經濟性。
圖5為《一種進氣歧管及汽車發動機》實施例進氣歧管不等倒圓角結構截面示意圖，倒角半徑δ1>γ2>γ1>δ2、α1、α2、β1、β2，其中，α1與α2可以相等也可以不等，採用相等的結構可以使加工工藝簡單。同樣，β1與β2可以相等也可以不等，此外，α1、β1、γ1可以相等也可以不等，採用相等的結構可以使加工工藝簡單。上述倒圓角的值可以由三維CFD（計算流體動力學）仿真計算得出。
如圖6和圖7所示，進氣歧管穩壓腔10的橫截面積沿進氣方向遞減（即A-A橫截面積＜B-B橫截面積＜C-C橫截面積＜D-D橫截面積），且穩壓腔截面為非規則矩形，根據進氣氣流走向，選擇不同倒圓角值，以降低進氣壓損。通過遞減穩壓腔10橫截面防止穩壓腔10內渦流的發生，以減少進氣阻力。該結構能有效地減少穩壓腔10內的無效空間的容積，避免不必要的渦流產生，因此能有效地減少穩壓腔10內的進氣壓損，增加發動機的進氣量。此外，《一種進氣歧管及汽車發動機》實施例的進氣歧管可採用塑膠進氣歧管。
採用《一種進氣歧管及汽車發動機》實施例的技術方案，與2013年之前的技術相比，1.8T進氣歧管通過上述的方案最佳化，進氣壓損下降5.1%，壓損均勻性提高4.8%。
該實施例的進氣歧管通過合理的氣道結構設計，通過遞減穩壓腔橫截面防止穩壓腔內渦流的發生，以減少進氣阻力；通過各缸氣道不等倒圓角結構，加大壓損較大氣道的倒圓角，以降低各缸氣道壓損的差異，保證各缸進氣量的均勻性。通過降低進氣壓損，增加進氣量，因而增加發動機做功能力，同時有效提高各缸壓損的均勻性，增加進氣均勻性，有效的減少振動和各缸不同的爆震趨勢。該氣道結構設計合理，保證了所搭載的增壓發動機的最大功率和扭矩達到設計目標。
