專利名稱：車用發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車用發(fā)動機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)重和經(jīng)濟(jì)形式對各企業(yè)的壓力，開發(fā)高能效，低油耗 的小排量發(fā)動機(jī)成為了一種趨勢。 現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)動機(jī)，存在進(jìn)氣管長度與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速配合不好的問題，使得發(fā)動 機(jī)的性能不能充分發(fā)揮。而且，發(fā)動機(jī)的凸輪軸與挺柱的摩擦較大，不僅加劇了機(jī)械損耗和 動力性能，而且還增加了成本。另外，傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道設(shè)計油耗較高，排氣歧管尺寸也 較大。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種能夠更好地發(fā)揮動力性能、減小 機(jī)械摩擦、降低成本、結(jié)構(gòu)緊湊的發(fā)動機(jī)。 本發(fā)明的車用發(fā)動機(jī)包括進(jìn)氣歧管和氣道切換裝置，其中，通過所述氣道切換裝
置的切換，使得進(jìn)氣歧管具有第一氣道和第二氣道，所述第一氣道的長度大于第二氣道的
長度，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于設(shè)定閾值時，氣道切換裝置使空氣沿第一氣道流入發(fā)動機(jī)；當(dāng)發(fā)動
機(jī)轉(zhuǎn)速高于或等于設(shè)定閾值時，氣道切換裝置使空氣沿第二氣道流入發(fā)動機(jī)。優(yōu)選地，所述第一氣道的長度為600mm ;第二氣道的長度為400mm。 優(yōu)選地，所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)定閾值為4000rpm。 優(yōu)選地，所述發(fā)動機(jī)還包括機(jī)械挺柱和與所述機(jī)械挺柱連接的活塞環(huán)，其中，活塞 環(huán)的厚度小于1.2mm，所述機(jī)械挺柱與凸輪軸在90。 -110°的范圍內(nèi)接觸，所述活塞環(huán)的 張力為4-6Nm。 優(yōu)選地，在所述發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管出口處設(shè)置有可變氣道出口蝶閥，用于關(guān)閉其 中一個進(jìn)氣道。 優(yōu)選地，所述發(fā)動機(jī)的前蓋集成有水泵殼體。
優(yōu)選地，所述發(fā)動機(jī)包括獨(dú)立的點(diǎn)火模塊。 優(yōu)選地，發(fā)動機(jī)的排氣道的第一和第四缸排氣口偏向發(fā)動機(jī)中心線。 相對于現(xiàn)有技術(shù)，采用本發(fā)明的車用發(fā)動機(jī)的歧管結(jié)構(gòu)，獲得了更佳的體積效率；
而且采用機(jī)械挺柱，減小了摩擦力，使得本發(fā)明發(fā)動機(jī)的摩擦力可以比傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)降低近
10%。另外，通過可變氣道出口控制閥關(guān)閉一個進(jìn)氣道，利用單進(jìn)氣道形成的高速渦流，加
快了燃燒速率，提高了廢氣循環(huán)率，降低了燃油消耗率。


圖1為反映本發(fā)明發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管工作原理的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2a、2b分別為本發(fā)明發(fā)動機(jī)中的機(jī)械挺柱結(jié)構(gòu)圖和傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的液壓挺柱設(shè)計結(jié)構(gòu)圖； 圖3為本發(fā)明發(fā)動機(jī)可關(guān)閉進(jìn)氣道的原理圖； 圖4為傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的排氣道與本發(fā)明發(fā)動機(jī)的緊湊型排氣道布置對比示意圖；
圖5為本發(fā)明發(fā)動機(jī)的外特性性能圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明一種實(shí)施方式中的車用發(fā)動機(jī)，包括進(jìn)氣歧管1、氣道切換裝置3，還包括 機(jī)械挺柱4、與所述機(jī)械挺柱連接的活塞環(huán)5。 通過所述氣道切換裝置3的切換，使得進(jìn)氣歧管具有第一氣道和第二氣道，所述 第一氣道的長度大于第二氣道的長度，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于設(shè)定閾值時，氣道切換裝置3使 空氣沿第一氣道流入發(fā)動機(jī)的諧振腔2 ;當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高于或等于設(shè)定閾值時，氣道切換 裝置3使空氣沿第二氣道流入發(fā)動機(jī)的諧振腔2。 具體的如圖l所示，本發(fā)明的發(fā)動機(jī)針對新的進(jìn)氣道重新進(jìn)行了匹配，設(shè)計了長 度不同的兩種歧管長度，在本實(shí)施方式中優(yōu)選為400mm、600mm兩種歧管長度，并且優(yōu)選地 將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的閾值設(shè)定為4000rpm。氣道切換裝置3采用異形蝶閥，通過切換所述蝶閥來 關(guān)閉長短氣道。 根據(jù)進(jìn)氣諧振原理，發(fā)動機(jī)氣門開啟和活塞運(yùn)動是一種擾動，會在進(jìn)氣系統(tǒng)產(chǎn)生 膨脹波。這個膨脹波從進(jìn)氣門出發(fā)，以音速傳播到管端。因?yàn)檫M(jìn)氣系統(tǒng)的管端是敞開的，膨 脹波在此膨脹變成壓縮波反向傳回進(jìn)氣門。如果這時進(jìn)氣門剛好開啟著，則可以增強(qiáng)進(jìn)氣 氣流，提高發(fā)動機(jī)的扭矩。由此可見，為獲得最佳的體積效率，應(yīng)使進(jìn)氣管的長度與發(fā)動機(jī) 轉(zhuǎn)速相匹配。 在本發(fā)明的實(shí)施方式中，低速時進(jìn)氣選用長進(jìn)氣歧管l，高速時選用短進(jìn)氣歧管 2。例如，當(dāng)本發(fā)明的發(fā)動機(jī)低于4000rpm時，通過可變氣道長度控制閥關(guān)閉長短氣道切換 異型蝶閥3，使新鮮空氣沿著長600mm的進(jìn)氣歧管1吸入發(fā)動機(jī)；在本發(fā)明的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高 于4000rpm后，打開切換異形蝶閥，使新鮮空氣沿長400mm的短進(jìn)氣歧管2吸入發(fā)動機(jī)。
如圖2a、2b所示，針對降低燃油耗的設(shè)計要求，本發(fā)明的發(fā)動機(jī)從減小摩擦的角 度出發(fā)，縮短了活塞壓縮高度，采用了包括低張力活塞環(huán)5和機(jī)械挺柱4的設(shè)計。例如，傳 統(tǒng)發(fā)動機(jī)的活塞壓縮高度為29. 5mm，而在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，活塞壓縮高度縮短了 5.4mm。由于本發(fā)明發(fā)動機(jī)降低了活塞壓縮高度，因此縮短了整個活塞的長度，也減小了活 塞與缸筒壁面的摩擦。 優(yōu)選地，本發(fā)明還運(yùn)用了低張力的活塞環(huán)，傳統(tǒng)活塞環(huán)的平均張力達(dá)到了 20Nm，而 在不影響活塞竄氣量的情況下，本發(fā)明將活塞環(huán)5的厚度減小到1. 2mm以下，并且將開口間 隙減小到0. 2mm以下，整個環(huán)的張力降低到了 5Nm，大大減小了活塞環(huán)與缸筒壁面的摩擦。
如圖2a、2b所示，在本發(fā)明中，機(jī)械挺柱4的使用，既降低了發(fā)動機(jī)凸輪軸與挺 柱4的摩擦，同時也降低了成本。傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)采用的是液壓挺柱，通過液壓作用力，調(diào) 整挺柱高度，在凸輪軸旋轉(zhuǎn)的360。區(qū)間內(nèi)都與凸輪桃子相接觸。而采用本發(fā)明的機(jī)械 挺柱設(shè)計后，在360。區(qū)間內(nèi)，僅僅只有10(T左右的工作區(qū)間是接觸的，優(yōu)選接觸區(qū)間為 90° -110° 。由于在基圓區(qū)域都是非接觸設(shè)計，不會產(chǎn)生摩擦力，因此本發(fā)明發(fā)動機(jī)的摩擦 力可以比傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)降低近10%。
而且，采用機(jī)械挺柱設(shè)計，成本僅為傳統(tǒng)液壓挺柱的一半，大大節(jié)省了整個發(fā)動機(jī) 的物料成本。 其次，降低燃油耗還需要從燃燒出發(fā)。參考圖l，本發(fā)明的發(fā)動機(jī)增加了可關(guān)閉進(jìn) 氣道設(shè)計，本發(fā)明的發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管出口處設(shè)置了一個可變氣道出口蝶閥6，通過所述可 變氣道出口蝶閥6可以關(guān)閉其中一個進(jìn)氣道。例如圖3所示，關(guān)閉進(jìn)氣道B后，單進(jìn)氣道A 進(jìn)氣時，由于非對稱性，會在氣缸內(nèi)會形成很強(qiáng)的渦流，從而穩(wěn)定地燃燒，這樣即使在很大 的廢氣再循環(huán)條件下也能維持發(fā)動機(jī)的穩(wěn)定。本發(fā)明的發(fā)動機(jī)在低速低負(fù)荷工況下通過可 變氣道出口控制閥關(guān)閉其中一個進(jìn)氣道，利用單進(jìn)氣道形成的高速渦流，加快了燃燒速率， 提高了廢氣循環(huán)率，降低了燃油消耗率。 優(yōu)選地，本發(fā)明的發(fā)動機(jī)包括獨(dú)立的點(diǎn)火模塊。通過ECU直接控制，獨(dú)立點(diǎn)火模塊 直接點(diǎn)火，與傳統(tǒng)分電式點(diǎn)火系統(tǒng)相比，本發(fā)明點(diǎn)火更直接，迅速，能量損失更小，降低了油耗。 針對降低發(fā)發(fā)動機(jī)成本的設(shè)計目標(biāo)，設(shè)計了多功能前蓋，本發(fā)明發(fā)動機(jī)的前蓋不 僅集成了機(jī)油油泵，又集成了水泵殼體，與傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)相比，既縮短空間又降低成本，成本 價格又有所下降。 如圖4所示，圖中下面一排的本發(fā)明發(fā)動機(jī)的排氣歧管更緊湊，而且，與傳統(tǒng)排氣 道布置相對比，本發(fā)明的發(fā)動機(jī)的排氣道的第一和第四缸排氣口偏向發(fā)動機(jī)中心線，從而 使得發(fā)動機(jī)排氣歧管在水平方向尺寸減小，重量和成本都有下降。 圖5示出了本發(fā)明發(fā)動機(jī)的外特性，圖中，曲線51表示本發(fā)明的發(fā)動機(jī)性能曲線， 曲線52表示S200型傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的性能曲線?？梢钥闯?，本發(fā)明發(fā)動機(jī)的輸出扭矩、功率均 大于所示的現(xiàn)有技術(shù)，具有明顯的技術(shù)效果。 盡管本發(fā)明是通過上述的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述的，但是其實(shí)現(xiàn)形式并不局限于 上述的實(shí)施方式。應(yīng)該認(rèn)識到在不脫離本發(fā)明主旨的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā) 明做出不同的變化和修改。
權(quán)利要求
一種車用發(fā)動機(jī)，其特征在于，包括進(jìn)氣歧管和氣道切換裝置，其中，通過所述氣道切換裝置的切換，使得進(jìn)氣歧管具有第一氣道和第二氣道，所述第一氣道的長度大于第二氣道的長度，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于設(shè)定閾值時，氣道切換裝置使空氣沿第一氣道流入發(fā)動機(jī)；當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高于或等于設(shè)定閾值時，氣道切換裝置使空氣沿第二氣道流入發(fā)動機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述第一氣道的長度為600mm ;第 二氣道的長度為400mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的車用發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)定閾值為 4000rpm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)還包括機(jī)械挺柱和 與所述機(jī)械挺柱連接的活塞環(huán)，其中，活塞環(huán)的厚度小于1. 2mm，所述機(jī)械挺柱與凸輪軸在 90° -110°的范圍內(nèi)接觸，所述活塞環(huán)的張力為4-6Nm。
5. 根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用發(fā)動機(jī)，其特征在于，在所述發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管出 口處設(shè)置有可變氣道出口蝶閥，用于關(guān)閉其中一個進(jìn)氣道。
6. 根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)的前蓋集成有水 泵殼體。
7. 根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)包括獨(dú)立的點(diǎn)火 模塊。
8. 根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用發(fā)動機(jī)，其特征在于，發(fā)動機(jī)的排氣道的第一和第 四缸排氣口偏向發(fā)動機(jī)中心線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車用發(fā)動機(jī)，所述車用發(fā)動機(jī)包括進(jìn)氣歧管和氣道切換裝置，其中，通過所述氣道切換裝置的切換，使得進(jìn)氣歧管具有第一氣道和第二氣道，所述第一氣道的長度大于第二氣道的長度，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于設(shè)定閾值時，氣道切換裝置使空氣沿第一氣道流入發(fā)動機(jī)；當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高于或等于設(shè)定閾值時，氣道切換裝置使空氣沿第二氣道流入發(fā)動機(jī)。采用本發(fā)明的車用發(fā)動機(jī)的歧管結(jié)構(gòu)，獲得了更佳的體積效率；而且采用機(jī)械挺柱，減小了摩擦力，使得本發(fā)明發(fā)動機(jī)的摩擦力可以比傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)降低近10％。另外，通過可變氣道出口控制閥關(guān)閉一個進(jìn)氣道，利用單進(jìn)氣道形成的高速渦流，加快了燃燒速率，提高了廢氣循環(huán)率，降低了燃油消耗率。
文檔編號F02B23/08GK101769205SQ20081020528
公開日2010年7月7日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者包維霞, 單炯毅, 吳文琦, 吳楚, 宋小軍, 尹建民, 張斌, 李蓉, 潘雪偉, 王立新, 許昆朋, 鄭有能, 陳凱, 陶鴻瑩, 顧潔, 黃春生 申請人:上海通用汽車有限公司;泛亞汽車技術(shù)中心有限公司