CN104234888A - 一种汽油发动机进气歧管与一种汽油发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽油发动机进气歧管，包括长度可变机构以及设有长管入口和短管入口的进气歧管，长度可变机构包括电磁阀、执行器、转轴以及多个阀片，阀片固连在转轴上并且分别位于每个短管入口处，执行器连接转轴并且可带动转轴转动，电磁阀可接受发动机控制单元的信号并控制执行器动作，进气歧管的稳压腔依次通过第三真空软管、三通阀以及第一真空软管连通于进气歧管的真空腔，真空腔依次通过三通阀、第二真空软管、电磁阀以及第四真空软管连通于执行器。本方案可根据发动机的转速切换进气歧管的工作长度，保证发动机在中低速的扭矩以及高转速时的功率输出。本发明还公开了一种包括上述汽油发动机进气歧管的汽油发动机。
Description
技术领域
本发明涉及汽油发动机技术领域，尤其涉及一种汽油发动机进气歧管与一种汽油发动机。
背景技术
现有的小排量汽车发动机，其进气歧管根据发动机的缸数，多采用3或4个进气管道，且每个进气管道为固定长度，如此难以保证发动机在不同转速和不同工况下的充气效率，使得发动机不能兼顾低转速和高转速性能的输出。
因此，如何使发动机兼顾低转速和高转速性能的输出，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种汽油发动机进气歧管，该进气歧管可以根据发动机转速进行工作长度的切换，可保证发动机在中低速的扭矩以及高转速时的功率输出。
为了解决上述问题，本发明提供了一种汽油发动机进气歧管，包括进气歧管和长度可变机构，所述进气歧管设有出气口、长管入口以及短管入口，所述长管入口距离所述出气口的通道长度大于所述短管入口距离所述出气口的通道长度，所述长度可变机构包括电磁阀、执行器、转轴以及多个阀片，所述阀片固连在所述转轴上并且分别位于每个短管入口处，所述执行器连接所述转轴并且可带动所述转轴转动，所述电磁阀可接受发动机控制单元的信号并控制所述执行器动作，所述进气歧管的稳压腔依次通过第三真空软管、三通阀以及第一真空软管连通于所述进气歧管的真空腔，所述真空腔依次通过所述三通阀、第二真空软管、所述电磁阀以及第四真空软管连通于所述执行器。
优选地，在上述汽油发动机进气歧管中，所述阀片的最大打开角度范围为50°～60°。
优选地，在上述汽油发动机进气歧管中，所述阀片的横截面积为670～680mm2。
优选地，在上述汽油发动机进气歧管中，所述转轴从所述阀片的2/3位置穿过，且所述阀片两侧的流量系数分配比例为8:2。
优选地，在上述汽油发动机进气歧管中，当所述阀片处于关闭状态时，所述进气歧管的长管处于工作通道，此时最大流量系数为0.75；当所述阀片处于打开状态时，所述进气歧管的短管处于主要工作通道，流量系数不低于0.8。
优选地，在上述汽油发动机进气歧管中，所述稳压腔的容积为800～1200ml。
优选地，在上述汽油发动机进气歧管中，所述进气歧管的每个进气通道的长度为560～620mm，且每个所述进气通道的当量直径为30～32mm。
优选地，在上述汽油发动机进气歧管中，所述进气歧管的长管入口的曲率半径为60mm，所述进气歧管的短管入口的曲率半径为36mm。
本发明提供的汽油发动机进气歧管的工作过程如下：
该进气歧管本体上布置有稳压腔，与第三真空软管相通，用于输出一定的真空力，该真空力通过三通阀和第一真空软管到达进气歧管上设置的真空腔，且使该真空腔内始终保持一定的真空度。当电磁阀接受到来自发动机控制单元的信号后，会驱动电磁阀动作，接通真空腔与执行器之间的通路，同时真空力会依次通过第一真空软管、三通阀、第二真空软管、电磁阀以及第四真空软管到达执行器处，执行器在真空力的作用下产生轴向运动，且通过传动机构将直线运动转化为转轴连同阀片的旋转运动，阀片在旋转过程中转过不同的角度，从而实现对进气歧管短管入口的打开和关闭，进而实现进气歧管的长管和短管两种工作气道的切换。
可见，本方案中的进气歧管主体上集成有长度可变机构，且能够根据发动机的转速进行进气歧管长管和短管两种工作长度的切换，可保证发动机在中低速的扭矩以及高转速时的功率输出，同时会改善发动机的排放水平和降低发动机的油耗，从而达到高性能、低排放和低油耗的目的。
本发明还提供了一种汽油发动机，包括上述任一项所述的汽油发动机进气歧管。该汽油发动机产生的有益效果的推导过程与上述汽油发动机进气歧管带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施例方案中的汽油发动机进气歧管局部剖视图；
图2为本发明具体实施例方案中的长度可变机构结构示意图；
图3为本发明具体实施例方案中的进气歧管通道剖面结构图；
图4为本发明具体实施例方案中的汽油发动机进气歧管侧视图；
图5为图4的左视图；
图6为图4的右视图；
图7为本发明具体实施例方案中的进气歧管的通道曲率示意图；
图1至图7中：
长度可变机构-1、电磁阀-2、执行器-4、阀片-5、轴承-6、转轴-7、进气压力传感器接口-8、EGR接口和管路-9、真空助力管接口-10、碳管控制阀接口-11、PCV阀接口-12、稳压腔-13、真空腔-14、三通阀-15、进气通道-16、传动机构-17、第一真空软管-31、第二真空软管-32、第三真空软管-33、第四真空软管-34、长管入口-161、短管入口-162、出气口-163。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1至图7，图1为本发明具体实施例方案中的汽油发动机进气歧管局部剖视图；图2为本发明具体实施例方案中的长度可变机构结构示意图；图3为本发明具体实施例方案中的进气歧管通道剖面结构图；图4为本发明具体实施例方案中的汽油发动机进气歧管侧视图；图5为图4的左视图；图6为图4的右视图；图7为本发明具体实施例方案中的进气歧管的通道曲率示意图。
在一种具体实施例方案中，本发明提供了一种汽油发动机进气歧管，包括进气歧管和长度可变机构1。其中，进气歧管设有出气口163、长管入口161以及短管入口162，长管入口161距离出气口163的通道长度大于短管入口162距离出气口163的通道长度。长度可变机构1包括电磁阀2、执行器4、转轴7以及多个阀片5，阀片5固连在转轴7上并且分别位于每个进气歧管的短管入口162处，执行器4连接转轴7并且可带动转轴7转动，电磁阀2可接受发动机控制单元的信号并控制执行器4动作，进气歧管的稳压腔13依次通过第三真空软管33、三通阀15以及第一真空软管31连通于进气歧管的真空腔14，真空腔14依次通过三通阀15、第二真空软32管、电磁阀2以及第四真空软管34连通于执行器4。
具体的，该长度可变机构1还包括轴承6，轴承6套设于转轴7上并安装于进气歧管的两侧，用于支撑转轴7进行旋转。阀片5固连在转轴7上，并且保持预设的安装角度，以便使用时控制进气歧管的短管入口162的开闭，并且可以随同转轴7旋转一定的角度实现阀片5两侧的流量系数的调整。执行器4通过传动机构17与转轴7相连，其作用是在真空力的作用下带动转轴7和阀片5发生转动。电磁阀2的作用是接收发动机控制单元的信号，并且根据信号执行通断操作，以使真空腔14与执行器4之间的通路连通或断开，从而控制真空力对执行器4的作用。
需要说明的是，本方案中的长度可变机构1还包括四个真空软管和一个三通阀15，分别为第一真空软管31、第二真空软管32、第三真空软管33和第四真空软管34，第三真空软管33的一端连通于进气歧管的稳压腔13，另一端连接到三通阀15，三通阀15再通过第一真空软管31连通于进气歧管的真空腔14，三通阀15还通过第二真空软管32连通于电磁阀2，电磁阀2通过第四真空软管34连通于执行器4。四个真空软管连同三通阀15以及电磁阀2的共同作用下可以将真空腔14的真空力传递至执行器4处，从而驱动执行器4工作。
其中，执行器4具体的结构为现有技术中本领域技术人员已知的常用机构，能够实现接收真空力并产生轴向直线往复运动，如图2所示，经过传动机构17的传动，利用连杆加曲轴式传动机构可以把执行器4的直线运动转化为转轴7的转动，实现阀片5的开启和关闭。
本发明提供的汽油发动机进气歧管的工作过程如下：
该进气歧管本体上布置有稳压腔13，与第三真空软管33相通，用于输出一定的真空力，该真空力通过三通阀15和第一真空软管31到达进气歧管上设置的真空腔14，且使该真空腔14内始终保持一定的真空度。
当电磁阀2接受到来自发动机控制单元的信号后，会驱动电磁阀2动作，接通真空腔14与执行器4之间的通路，同时真空力会依次通过第一真空软管31、三通阀15、第二真空软管32、电磁阀2以及第四真空软管34到达执行器4处，执行器4在真空力的作用下产生轴向运动，且通过传动机构17将直线运动转化为转轴7连同阀片5的旋转运动，阀片5在旋转过程中转过不同的角度，从而实现对进气歧管短管入口162的打开和关闭，进而实现进气歧管的长管和短管两种工作气道的切换。具体的，当发动机控制单元发出信号需要切换到短管进气时，阀片5打开短管入口162，稳压腔13内的空气就可以直接从短管入口162进入到进气通道16中；当发动机控制单元发出信号需要切换到长管进气时，阀片5关闭短管入口162，稳压腔13内的空气就从长管入口161进入到进气通道16中。
需要说明的是，在设计发动机时，应根据整车的需求，对发动机的中低转速和高转速的性能进行平衡和兼顾。为此，进气歧管各通道的流量系数与进气压损这对矛盾也会根据发动机性能的需求进行平衡。在此，本方案根据发动机动力性能的要求，将阀片5的最大打开角度范围设计在50°～60°之间，阀片5的横截面积为670～680mm2，转轴7从阀片5的2/3的位置穿过，且阀片5两侧的流量系数分配比例为A:B＝8:2(图3中示出了阀片5两侧的A侧和B侧)。当阀片5处于关闭状态时，进气歧管的长管处于工作通道，此时最大流量系数为0.75；当阀片5处于打开状态时，进气歧管的短管处于主要工作通道，其流量系数不低于0.8。如此设置，短管入口162处的流量系数分配将更加合理。
需要说明的是，为了避免气缸间进气的相互干扰，在燃料喷射式发动机中通常设置有稳压腔13，稳压腔13的大小对于气流在进气歧管中的波动频率有很大的影响。本方案优选将稳压腔13的容积设计为800～1200ml，以保证进气歧管各通道的进气均匀性。
需要说明的是，本方案中的进气歧管设置有多个进气通道，具体的，本实施例中设置有4个进气通道。本发明根据配气机构的匹配理论计算(主要根据进气压力波的反射原理以及配气机构凸轮型线的工作长度进行计算)，将各个进气通道的长度设计为560～620mm之间，通道采用不等截面设计，当量直径的设计要求在Φ30～32mm之间，如此设置，可充分利用进气歧管中的波动效应来提高发动机的充气效率，最终实现发动机高性能的输出。
具体的，本实施例方案中的进气歧管的截面形状请参见图3，进气歧管的通道的曲率半径请参见图7，优选地，本实施例方案中进气歧管的长管入口161的曲率半径为R＝60mm，进气歧管的短管入口162的曲率半径为R＝36mm。长管和短管汇合后，依次通过R55.6、R491.9、R200.6的通道，到达气缸盖入口。
另外，该进气歧管本体上还布置有进气压力传感器接口8、EGR接口和管路9、真空助力管接口10、碳管控制阀接口11以及PCV阀接口12，各个接口的位置请参见图4至图6。这些接口和管路与原有进气歧管的布置类似，故此处不再赘述。
本方案是通过理论计算、软件分析以及台架试验的方法进行设计得出的，即先通过理论计算得到一些参数，比如长度、管径以及稳压腔容积等，再根据分析软件进行验证，最后进行台架试验的结果定型。
通过与其他***的匹配设计，使得所搭载该进气歧管的1.206L发动机拥有升扭矩97.8N·m/L、升功率56Kw/L的性能指标，同时具有105.5N·m/2000r/min，118N·m/3200r/min、114～118N·m/3200～4800r/min和67.5Kw/6000r/min的性能水平。
可见，本方案中的进气歧管主体上集成有长度可变机构1，且能够根据发动机的转速进行进气歧管长管和短管两种工作长度的切换，可保证发动机在中低速的扭矩以及高转速时的功率输出，同时会改善发动机的排放水平和降低发动机的油耗，从而达到高性能、低排放和低油耗的目的。
本发明还提供了一种汽油发动机，包括上述任一项所述的汽油发动机进气歧管。该汽油发动机产生的有益效果的推导过程与上述汽油发动机进气歧管带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种汽油发动机进气歧管，其特征在于，包括进气歧管和长度可变机构(1)，所述进气歧管设有出气口(163)、长管入口(161)以及短管入口(162)，所述长管入口(161)距离所述出气口(163)的通道长度大于所述短管入口(162)距离所述出气口(163)的通道长度，所述长度可变机构(1)包括电磁阀(2)、执行器(4)、转轴(7)以及多个阀片(5)，所述阀片(5)固连在所述转轴(7)上并且分别位于每个短管入口(162)处，所述执行器(4)连接所述转轴(7)并且可带动所述转轴(7)转动，所述电磁阀(2)可接受发动机控制单元的信号并控制所述执行器(4)动作，所述进气歧管的稳压腔(13)依次通过第三真空软管(33)、三通阀(15)以及第一真空软管(31)连通于所述进气歧管的真空腔(14)，所述真空腔(14)依次通过所述三通阀(15)、第二真空软管(32)、所述电磁阀(2)以及第四真空软管(34)连通于所述执行器(4)。
2.根据权利要求1所述的汽油发动机进气歧管，其特征在于，所述阀片(5)的最大打开角度范围为50°～60°。
3.根据权利要求1所述的汽油发动机进气歧管，其特征在于，所述阀片(5)的横截面积为670～680mm2。
4.根据权利要求1所述的汽油发动机进气歧管，其特征在于，所述转轴(7)从所述阀片(5)的2/3位置穿过，且所述阀片(5)两侧的流量系数分配比例为8:2。
5.根据权利要求1所述的汽油发动机进气歧管，其特征在于，当所述阀片(5)处于关闭状态时，所述进气歧管的长管处于工作通道，此时最大流量系数为0.75；当所述阀片(5)处于打开状态时，所述进气歧管的短管处于主要工作通道，流量系数不低于0.8。
6.根据权利要求1所述的汽油发动机进气歧管，其特征在于，所述稳压腔(13)的容积为800～1200ml。
7.根据权利要求1所述的汽油发动机进气歧管，其特征在于，所述进气歧管的每个进气通道(16)的长度为560～620mm，且每个所述进气通道(16)的当量直径为30～32mm。
8.根据权利要求1所述的汽油发动机进气歧管，其特征在于，所述进气歧管的长管入口(161)的曲率半径为60mm，所述进气歧管的短管入口(162)的曲率半径为36mm。
9.一种汽油发动机，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的汽油发动机进气歧管。
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