V型多缸發動機左右進氣總管連通裝置的製作方法

2023-05-31 08:57:51 1

專利名稱：V型多缸發動機左右進氣總管連通裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及活塞式內燃發動機領域，具體來說涉及一種用於V型多缸發動機的進氣管連通裝置。
背景技術：
隨著對活塞式內燃發動機降低排放和節約能源的要求越來越高，發動機的優化設計和優化控制成為技術發展的必然，而多缸發動機各缸燃燒不均勻性成為發動機性能優化的障礙之一。由於多缸發動機進氣管道內的壓力波動，在相同的配氣相位條件下，會造成各缸進氣量的不均勻，這樣以來，在噴油參數不變的情況下，進氣量多的氣缸，其最高燃燒壓力大、排氣溫度低，進氣量少的氣缸，其最高燃燒壓力低、排氣溫度高。因此，多缸發動機進氣的均勻性對發動機的燃燒匹配和燃燒一致性具有很重要的影響。對於常規的V型發動機進氣管道，一般由一個公共進氣腔分成兩根進氣總管，每根進氣總管再單獨連接兩排氣缸，分別為兩排氣缸供氣；或者由一個公共進氣腔分成多個進氣氣管支管，分別為每一個氣缸供氣。由於各缸進氣門的入口距離公共進氣腔的流道長度有很大差異，另外相鄰發火各缸的進氣過程又相互影響，使得各缸進氣門前的壓力波差異很大，進而造成各缸的進氣量不均勻，並間接造成各缸燃燒過程的不均勻，燃燒壓力、燃燒溫度均有差異，最終會造成較大的發動機循環變動和工作狀態不穩定。在嚴重情況下，還會導致發動機震動加劇，噪音升高，輸出功率下降，比油耗高，排放汙染水平高等問題。目前國內外關於進氣管的研究主要集中在管道材料的選取和流道形式的選擇， 如 CN200510080435. 2，US005243933A, W02005008056A2, W02007091542A1 等，且大部分研究目標主要關注進氣噪音最小化，降低進氣阻力，提高發動機和整車性能等技術手段上，如 CN200610096267. 0，CN201010278027. 9。本發明的目的是為解決V型多缸發動機各缸進氣不均勻度較大的問題，使得各缸的進氣量更接近，減少排氣溫度和最高燃燒壓力對整機性能提高的限制，使得發動機工作狀態更加一致和平穩。本發明涉及的進氣管連通裝置對原有進氣管結構改動不大，只在原有的兩排進氣總管之間加裝一組進氣連通裝置，因此加工較為方便。加裝該連通管後，不僅可以大大降低了各缸進氣不均勻度，使得各缸的進氣量更均勻，而且可以降低高轉速時的進氣阻力，增加進氣量，同時能夠提高發動機的效率和動力性能，具有很大的實用價值。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術所存在的上述問題，提供一種結構合理、工作穩定性高的進氣總管連通裝置。該發明能夠大大降低各缸進氣不均勻度，並降低發動機在高轉速時的進氣阻力，增加進氣量，最終提高發動機的工作效率和動力性能，而且工作狀態更加穩定。本發明的目的可以通過下列技術方案來實現一種用於連通V型多缸發動機上兩排進氣總管的連通裝置，包括用於將新鮮工質引入兩排氣缸的公共進氣腔，V型多缸發動機左右兩排進氣總管，兩個進氣總管之間的連通管道。所述的V型多缸發動機兩排進氣總管通過一定橫截面積的管道彼此進行連接，而且該連接管道具有最佳橫截面積和布置位置， 使發動機能夠在進氣管道的結構尺寸增加不大的情況下獲得最佳的工作性能，尤其能夠明顯改善發動機工作的進氣不均勻度。優選的是所述V型多缸發動機兩排進氣總管連通裝置中，連通管的截面積與進氣總管截面積之比在20% 100%之間。優選的是所述V型多缸發動機兩排進氣總管連通裝置中，連接管的安裝位置與公共進氣腔的徑向距離的取值範圍在L/2 L之間，其中L表示V型多缸發動機左右進氣總管的長度。由於兩排進氣管經過連通管道連通，形成了一個環形的進氣腔，對於左右兩排氣缸中的每一個氣缸來說，進氣腔的總容積增加了一倍，在各缸的進氣過程中，環形進氣腔內和進氣門前的壓力波動減小，各缸進氣門前的壓力波動曲線形狀更趨於一致，從而使各缸的進氣量差異減小。在整個發動機工作轉速範圍內，這種進氣壓力波的變化對減小各缸進氣不均勻度都有促進作用，同時發動機的進氣量也有所提高，特別是在高轉速的情況下，採用本發明所述的連通裝置對降低進氣不均勻度和提高進氣量的效果更加明顯。由於採用本發明所述的進氣連通管以後，進氣壓力波動減小，每一個氣缸的進氣流動損失也減小，進而使得各缸的泵氣損失減少，轉速越高時，泵氣損失減小的越多，從而進一步提高了整個工作轉速範圍內的功率、降低了燃油消耗率。另外，左右進氣總管的連接管道存在最優截面積，連接管道的截面積與V型多缸發動機左右進氣總管截面積之比在20% 100%之間時，對於降低進氣不均勻度、提高進氣量、減小泵氣損失均有效，只是當連通管的橫截面積與左右進氣總管的橫截面積相當時， 對發動機的性能促進效果最明顯。連通管道的安裝位置隨著離公共進氣腔的距離越遠，對發動機性能的改善越明顯，當位於左右進氣總管的末端時，對減小進氣不均度、提高進氣量的改善效果最佳，改善動力性能的效果也最明顯。綜上所述，一種用於V型多缸發動機的進氣管連通裝置能夠有效地降低了各缸進氣不均勻度，降低進氣阻力，增加進氣量，使得各缸工作過程變得較為均勻，並且提高發動機的工作效率和動力性能。


圖1顯示了本發明涉及的一種用於V型多缸發動機的進氣管連通裝置原理圖。圖2顯示了發動機在100%負荷下，不同的轉速下，利用本發明給出的V型多缸發動機左右兩排進氣總管連通裝置與傳統進氣管得到的外特性下的不均勻度對比。圖3顯示了發動機在100%負荷下，不同的轉速下，利用本發明給出的V型多缸發動機左右兩排進氣總管連通裝置與傳統進氣管得到的外特性下的進氣量對比。圖4顯示了發動機在100%負荷下，不同的轉速下，利用本發明給出的V型多缸發動機左右兩排進氣總管連通裝置與傳統進氣管得到的發動機泵氣損失對比。圖5顯示了發動機在100%負荷下，不同的轉速下，利用本發明給出的V型多缸發動機左右兩排進氣總管連通裝置與傳統進氣管得到的發動機功率對比。
圖6顯示了發動機在100%負荷下，不同的轉速下，利用本發明給出的V型多缸發動機左右兩排進氣總管連通裝置與傳統進氣歧管得到的發動機有效燃油消耗率對比。
具體實施例方式附圖1所顯示了根據本發明、應用在一款V型八缸發動機上的左右兩排進氣管連通裝置。該裝置包括用於將新鮮工質導入公共進氣腔2的進氣入口 1，用於將新鮮工質分配到各缸進氣歧管的V型多缸發動機左右兩排進氣總管3、4，用於將V型多缸發動機左右進氣總管連通在一起的連通管5。所述V型多缸發動機左右進氣總管通過一定橫截面積的管路5相互連通，管路5的橫截面積與左右兩側進氣總管的橫截面積相同。根據計算分析可知，V型多缸發動機左右進氣總管的連通管道5的與進氣管入口 1之間的距離處為L時，發動機性能可達到最佳，其中L為V型多缸發動機左右進氣總管的長度。整個系統的工作過程是在發動機工作時，空氣從進氣口 1進入公共進氣腔2，然後分成兩路進入左排進氣總管3和右排進氣總管4，並在連通管5中會合，整個氣流充滿了這個環形的氣體流通管道。當左右兩排的氣缸交替的進氣時，如1缸進氣時，不僅從氣流通道2、3將氣體吸入氣缸內，而且也從氣流通道4、5將氣體吸入氣缸；當5缸進氣時，也可以同時將氣流通道2、3、4、5內的氣體吸入氣缸。這樣，對於每個氣缸來說，與沒有進氣連通管 5時的情況相比，總的進氣流動面積和進氣腔體積增加了 1倍，整個進氣管道中的回流和渦流減少了，進氣流通阻力就減少了，不會出現左右兩排的氣缸從公共進氣腔2裡面「搶氣」 的現象，每缸進氣道內的壓力波動就會減小，各缸的進氣量越接近。當轉速越高時，這種環形氣腔的作用越明顯，對進氣不均勻度的減小程度越大。從圖2中可以看出，在轉速從llOOr/min到2500r/min的範圍內，與原來的進氣管路相比，採用了本發明涉及進氣管連通裝置的V型8缸發動機的各缸進氣不均勻度改善很多，在轉速為2500r/min時進氣不均勻度從原來的9. 63%降低到4. 59%，進氣不均勻度改善了 52. 4%。而llOOr/min時進氣不均勻度由原來的4. 51%降低到1. 51%，進氣不均勻度改善了 66. 6%。從圖3中可以看出，與原來的進氣管路相比，採用了本發明涉及進氣管連通裝置的V型8缸發動機的進氣量在整個工作轉速範圍內均有一定的增加，尤其是在高轉速工況下，以2500r/min為例，進氣量上升幅度為4. 4%。從圖4中可以看出，與原來的進氣管路相比，採用了本發明涉及的進氣管連通裝置的V型8缸發動機的泵氣損失在不同轉速範圍內有不同程度的改善，在高轉速工況下明顯改善，以2500r/min為例，泵氣損失降低幅度為5. 15%。從圖5中可以看出，與原來的進氣管路相比，採用了本發明涉及的進氣管連通裝置的V型8缸發動機的輸出功率在不同轉速範圍內有不同程度的提高，以1500r/min為例， 功率提升幅度為2.7%。從圖6中可以看出，與原來的進氣管路相比，採用了本發明涉及的進氣管連通裝置的V型8缸發動機的有效燃油消耗率較傳統進氣管的有效燃油消耗率有了較大下降，特別是在中低轉速工況效果更加明顯，以1500r/min為例，有效油耗率降低幅度為2. 7%。從上述的數據對比中可以發現本發明的優點在於在原機進氣管道基礎上進行較小的改動，在左右兩排進氣總管之間再加裝上一段連通管道，不影響發動機其餘部件的布局，會大大的降低各缸的進氣不均勻度，提高了發動機的總進氣量，降低了泵氣損失功，改善了發動機的動力性和經濟性，特別是高速時的性能有很大的改善。儘管結合上述實施例來描述了本發明，但是應該知道，本發明不局限於所公開的V 型八缸發動機用的進氣總管連通裝置例，本發明還可以覆蓋各種改進和落入本發明要求保護的精神實質和範圍內(各種形式的V型多缸往復式發動機)的等同布置。附圖標記說明1.進氣管入口，2.公共進氣腔，3-4.左、右進氣總管，5.左右進氣總管的連通管， C1-C8.各缸進氣歧管。
權利要求
1.一種用於V型多缸發動機的進氣管連通裝置，包括連通裝置，所述連通裝置包括用於將連接左右兩排進氣總管聯通在一起的連通管道，該連通管道能夠與公共進氣腔、左右進氣總管形成環形氣腔。
2.根據權利要求1所述的一種V型多缸機的進氣管連接裝置，其特徵在於左右兩排進氣總管的連通管道的截面積與進氣總管截面積之比在20% 100%之間。
3.根據權利要求1所述的一種V型多缸機進氣管連接裝置，其特徵在於左右兩排進氣總管的連通管道的安裝位置與公共進氣腔的徑向距離的取值範圍在L/2 L之間，其中L 表示V型多缸發動機左右進氣總管的長度。
全文摘要
本發明涉及一種用於V型多缸發動機的進氣管連通裝置。包括用於將新鮮工質導入進氣管的進氣管入口1和公共進氣腔2，用於將新鮮工質分配到各缸的V型多缸發動機左右進氣總管3，4，用於連接左右兩排進氣管的連通管道5，連通管5與公共進氣腔2、左右兩個進氣總管3、4形成一個環形的氣腔，並且進氣管道5的橫截面積和位置存在最佳值。本發明在原有的V型發動機進氣管的基礎上進行創新，增加了V型多缸發動機左右兩排進氣總管的連通管道，使得發動機的各缸進氣不均勻度大大降低，不同轉速工況下的發動機進氣量增加，特別是高轉速下的進氣量增加明顯，進氣阻力降低，泵氣損失減少，提高了發動機輸出功率，降低了比油耗。
文檔編號F02M35/10GK102322375SQ20111024255
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月23日 優先權日2011年8月23日
發明者單文詣, 姜玲, 杜巍 申請人:北京理工大學