一種發(fā)動機及其進氣彎管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種發(fā)動機及其進氣彎管，進氣彎管具有進氣端、出氣端以及進氣接口，且其管體靠近所述進氣端形成進氣彎角、靠近所述出氣端形成出氣彎角，所述出氣彎角橫截面的高度方向尺寸小于橫向尺寸。該結(jié)構(gòu)的進氣彎管可使得氣流自內(nèi)向外擠出，可以增加出氣彎角處內(nèi)側(cè)氣體氣壓、降低流速，從而減少內(nèi)、外側(cè)氣流的流速差及壓力差，保證廢氣和新鮮空氣混合后的氣流平順性，減少了進氣的能量損失；而且，氣流在自內(nèi)側(cè)向外側(cè)擠壓的過程中，在一定程度上加強了氣體的混合效果；另外，進氣彎管出氣彎角處的彎曲半徑可以減小，使得進氣彎管在空間有限的安裝環(huán)境也能夠順利布置。
【專利說明】一種發(fā)動機及其進氣彎管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種發(fā)動機及其進氣彎管。
【背景技術(shù)】
[0002]EGR(exhaust gas recirculation),即廢氣再循環(huán)系統(tǒng),可以將發(fā)動機排出的部分廢氣回送至進氣管，并與新鮮空氣混合后再次進入發(fā)動機氣缸。廢氣中含有大量的二氧化碳，二氧化碳不燃燒卻能夠吸走大量的熱，故可使氣缸中混合氣體的燃燒溫度降低，從而減少氮氧化物的生成量。
[0003]為達該目的，發(fā)動機系統(tǒng)設(shè)置有進氣彎管，進氣彎管具有進氣端、出氣端以及進氣接口，進氣端連通外部環(huán)境；進氣接口則與發(fā)動機的排氣管連通，一般進氣接口與發(fā)動機排氣管按照下述方式連通:排氣管-EGR閥-EGR冷卻器-EGR出氣管-進氣接口 ；出氣端與發(fā)動機的進氣管連通。則排氣管的廢氣與進氣端處進入的新鮮空氣在進氣彎管中混合后，經(jīng)出氣端進入發(fā)動機的進氣管內(nèi)，并最終進入氣缸。
[0004]進氣彎管一般設(shè)有彎角，以適應(yīng)于發(fā)動機的安裝環(huán)境，一種彎角設(shè)置方式是在管體上設(shè)置兩處彎角，一處彎角靠近進氣端，另一處彎角靠近出氣端。另外，進氣彎管的橫截面通常為圓形。
[0005]然而，上述技術(shù)方案存在下述技術(shù)問題:
[0006]第一、進氣彎管為圓形彎管，則其兩處彎角處也均采用規(guī)則的圓形截面設(shè)計，氣體在流經(jīng)彎角處時，基于曲度變化，會產(chǎn)生彎角內(nèi)側(cè)氣體氣壓較低、流速較快，而彎角外側(cè)氣體氣壓較高、流速較慢的現(xiàn)象，這導(dǎo)致進氣彎管在彎角處流速差及壓力差較大，表現(xiàn)于出氣彎角處時，會影響氣流平順性，進氣能量損失較大；
[0007]第二、進氣彎管的管徑較大，需要較大的彎曲半徑，但進氣彎管的布置空間有限，導(dǎo)致進氣彎管難以安裝；
[0008]第三，為了加強新鮮空氣和廢氣的混合，一般采用較長的進氣彎管，或是在進氣接口處增加廢氣導(dǎo)流管。較長的進氣彎管，容易與其他部件干涉，不利于發(fā)動機的整體布置；而設(shè)置廢氣導(dǎo)流管，則會阻礙新鮮空氣的進入，不利于發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。
[0009]有鑒于此，如何改進進氣彎管，保證氣流平順，減少進氣能量損失，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的為提供一種發(fā)動機及其進氣彎管，該進氣彎管能夠保證氣流平順，減少進氣能量損失。
[0011]本發(fā)明提供的進氣彎管，具有進氣端、出氣端以及進氣接口，且其管體靠近所述進氣端形成進氣彎角、靠近所述出氣端形成出氣彎角，所述出氣彎角橫截面的高度方向尺寸小于橫向尺寸。
[0012]如此，進氣彎管的出氣彎角相當于設(shè)計為“扁狀”結(jié)構(gòu)，則在規(guī)則形狀管體中流動的氣流流經(jīng)出氣彎角處時，出氣彎角內(nèi)側(cè)氣流的氣壓具有升高趨勢，而橫截面的變化，使得具有升壓趨勢的內(nèi)側(cè)氣流受到強迫性外擠，向外側(cè)流動。
[0013]故該結(jié)構(gòu)的進氣彎管可產(chǎn)生如下技術(shù)效果:
[0014]第一、正是由于扁狀設(shè)計導(dǎo)致的氣流自內(nèi)向外擠出，可以增加出氣彎角處內(nèi)側(cè)氣體氣壓、降低流速；而且，進氣彎管出氣彎角處的彎曲半徑可以減小，則相應(yīng)地減小了外側(cè)氣體氣壓、提高流速。相較于【背景技術(shù)】中內(nèi)側(cè)氣體氣壓較低、流速較快，外側(cè)氣體氣壓較高、流速較慢的現(xiàn)象，本方案顯然可以減少內(nèi)、外側(cè)氣流的流速差及壓力差，從而保證廢氣和新鮮空氣混合后的氣流平順性，能夠平緩地進入發(fā)動機的進氣管，減少了進氣的能量損失；
[0015]第二、氣流在自內(nèi)側(cè)向外側(cè)擠壓的過程中，在一定程度上加強了氣體的混合效果;
[0016]第三、出氣彎角處彎曲半徑的減小除了可以減小外側(cè)氣體氣壓、提高流速，還使得進氣彎管在空間有限的安裝環(huán)境也能夠順利布置；另外，“扁狀”設(shè)計相當于使出氣彎角處的內(nèi)側(cè)部分外擠，相對地擴大了安裝空間，便于其他零部件布置。
[0017]優(yōu)選地，所述出氣彎角橫截面對應(yīng)的內(nèi)側(cè)部分尺寸小于對應(yīng)的外側(cè)部分尺寸。
[0018]優(yōu)選地，所述出氣彎角的橫截面呈梯形狀，所述梯形的頂部處于所述出氣彎角的內(nèi)側(cè)，所述梯形的底部處于所述出氣彎角的外側(cè)。
[0019]優(yōu)選地，所述梯形的頂角、底角均具有倒圓角。
[0020]優(yōu)選地，所述進氣接口設(shè)置于所述進氣彎角處。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述進氣接口設(shè)置于所述進氣彎角的側(cè)壁。
[0022]優(yōu)選地，所述進氣端設(shè)有進氣流量閥，和/或壓力、溫度傳感器。
[0023]優(yōu)選地，所述出氣端設(shè)有加熱格柵，和/或壓力、溫度傳感器。
[0024]優(yōu)選地，所述進氣端至所述出氣端，橫截面漸縮。
[0025]本發(fā)明還提供一種發(fā)動機，包括排氣管、進氣管以及進氣彎管，所述進氣彎管為上述任一項所述的進氣彎管，所述進氣彎管的所述進氣端連通外部空氣，所述進氣接口連通所述排氣管，所述出氣端連通所述進氣管。由于上述進氣彎管具有上述技術(shù)效果，具有該進氣彎管發(fā)動機也具有相同的技術(shù)效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明所提供進氣彎管一種具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為圖1中進氣彎管另一角度的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為圖1中進氣彎管進氣端至出氣彎角的結(jié)構(gòu)示意圖，該圖示出出氣彎角處的橫截面；
[0029]圖4為圖3中出氣彎角處的橫截面示意圖，箭頭部分表示氣流向外側(cè)的擠壓趨勢。
[0030]圖1-4 中:
[0031]10進氣彎管、11進氣端、12進氣彎角、13進氣接口、14出氣彎角、15出氣端【具體實施方式】
[0032]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。[0033]請參考圖1-2，圖1為本發(fā)明所提供進氣彎管一種具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中進氣彎管另一角度的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]該進氣彎管10，具有進氣端11、出氣端15以及進氣接口 13，進氣端11用于連通外部空氣，出氣端15用于連接發(fā)動機的進氣管，進氣接口 13則連接發(fā)動機的排氣管，則新鮮空氣與排氣管排出的廢氣可在進氣彎管10內(nèi)混合后送入發(fā)動機氣缸內(nèi)。另外，進氣彎管10管體在靠近進氣端11處形成進氣彎角12、靠近出氣端15處形成出氣彎角14，可參考【背景技術(shù)】理解。如圖1所示，進氣彎管10的出氣彎角14、進氣彎角12的彎曲方向大致相反。
[0035]該繼續(xù)參考圖3和圖4，圖3為圖1中進氣彎管進氣端至出氣彎角的結(jié)構(gòu)示意圖，該圖示出出氣彎角處的橫截面；圖4為圖3中出氣彎角處的橫截面示意圖，箭頭部分表示氣流向外側(cè)的擠壓趨勢。
[0036]本實施例中，出氣彎角14橫截面設(shè)計為:橫截面高度方向的尺寸小于寬度方向的尺寸。此處，高度方向即出氣彎角14內(nèi)側(cè)至外側(cè)的方向，橫向即與高度方向垂直的方向，如圖4所示，A表示高度方向，B表示橫向。
[0037]另外需要說明的是，文中所述的“內(nèi)側(cè)”、“外側(cè)”是基于彎角的彎曲方向而言，朝向彎曲方向即內(nèi)側(cè)，背離彎曲方向即外側(cè)。以圖4為視角，上側(cè)為內(nèi)側(cè)，下側(cè)為外側(cè)。
[0038]如此設(shè)計，進氣彎管10的出氣彎角14設(shè)計為“扁狀”結(jié)構(gòu)，則在規(guī)則形狀管體(如圖1所示的圓形)中流動的氣流流經(jīng)出氣彎角14處時，出氣彎角14內(nèi)側(cè)氣流的氣壓具有升高趨勢，而此處橫截面的獨特設(shè)計，使得具有升壓趨勢的內(nèi)側(cè)氣流受到強迫性外擠，向外側(cè)流動，如圖4所述的擠壓趨勢。圖中的箭頭部分主要體現(xiàn)內(nèi)側(cè)向外側(cè)擠壓的趨勢，氣流方向主要還是沿管體軸線方向。
[0039]該結(jié)構(gòu)的進氣彎管10可產(chǎn)生如下技術(shù)效果:
[0040]第一、正是由于扁狀設(shè)計導(dǎo)致的氣流自內(nèi)向外擠出，可以增加出氣彎角14處內(nèi)側(cè)氣體氣壓、降低流速；而且，進氣彎管出氣彎角處的彎曲半徑可以減小，則相應(yīng)地減小了外側(cè)氣體氣壓、提高流速。相較于【背景技術(shù)】中內(nèi)側(cè)氣體氣壓較低、流速較快，外側(cè)氣體氣壓較高、流速較慢的現(xiàn)象，本方案顯然可以減少內(nèi)、外側(cè)氣流的流速差及壓力差，從而保證廢氣和新鮮空氣混合后的氣流平順性，能夠平緩地進入發(fā)動機的進氣管，減少了進氣的能量損失;
[0041]第二、氣流在自內(nèi)側(cè)向外側(cè)擠壓的過程中，在一定程度上加強了氣體的混合效果;
[0042]第三、出氣彎角14處彎曲半徑的減小除了可以減小外側(cè)氣體氣壓、提高流速，還使得進氣彎管10在空間有限的安裝環(huán)境也能夠順利布置；另外，“扁狀”設(shè)計相當于使出氣彎角14處的內(nèi)側(cè)部分外擠，相對地擴大了安裝空間，便于其他零部件布置。
[0043]由上述描述可知，只要將出氣彎角14設(shè)計為“扁狀”，使其內(nèi)側(cè)氣流能夠向外側(cè)擠壓，即可實現(xiàn)減小內(nèi)、外側(cè)壓力差和流速差的目的。而“扁狀”截面具體有多種，比如橢圓形截面、長圓形截面(具有倒圓角的矩形)、腰形截面等，此處不再一一例舉。
[0044]對于上述實施例還可以作出進一步改進，即可將出氣彎角14橫截面設(shè)計為:橫截面對應(yīng)的內(nèi)側(cè)部分尺寸小于對應(yīng)的外側(cè)部分尺寸。如此設(shè)計，自內(nèi)側(cè)向外側(cè)具有擴張趨勢。
[0045]以圖3為例，此實施例中，出氣彎角14的橫截面大致呈梯形狀，且梯形的頂部處于出氣彎角14的內(nèi)側(cè)，梯形的底部相應(yīng)地處于出氣彎角14的外側(cè)。如此設(shè)計，便于進氣彎管10整體彎制形成具有該種截面的出氣彎角14。而且，如上所述，氣流經(jīng)梯形截面的頂部時，會向外側(cè)流動，設(shè)計為梯形狀時，氣流向外側(cè)流動時可沿梯形的腰邊向底部(即外側(cè))運行，即增強了氣流自內(nèi)側(cè)向外側(cè)流動的趨勢，從而進一步降低內(nèi)、外側(cè)的壓力差和速度差。
[0046]進一步地，梯形的頂角、底角可以均加工出倒圓角，如圖3、4所示。倒圓角一方面使得出氣彎角14的結(jié)構(gòu)較為平滑,可以避免應(yīng)力集中，另一方面,有助于氣流在出氣彎角14處的平順流動，減少氣流能量損失。
[0047]針對上述各實施例，進氣彎管10的進氣接口 13可設(shè)置于其進氣彎角12處，如圖
1、2所示。如【背景技術(shù)】部分所述，進氣彎管10橫截面的徑向尺寸大致相當，比如通常設(shè)計為圓形(少數(shù)情況下也可設(shè)置為方形)，則在進氣彎角12處也存在內(nèi)側(cè)氣壓低、流速快，外側(cè)氣壓高、流速慢的現(xiàn)象，將進氣接口 13設(shè)置于進氣彎角12處恰好可以利用進氣彎角12處較大的內(nèi)、外側(cè)壓力差和流速差。因為，內(nèi)、外側(cè)壓力差和流速差可以加快氣流擾動，這使得排氣管內(nèi)的廢氣能夠順利地進入進氣彎管10內(nèi)。
[0048]另一方面，基于氣流擾動，廢氣自進氣接口 13進入時，可以在進氣彎角12處與自進氣端11進入的廢氣充分混合，從而提供混合均勻的廢氣和新鮮空氣。也正因此，該結(jié)構(gòu)的進氣彎管10無需設(shè)置較長，或是增加導(dǎo)流管，也就消除了【背景技術(shù)】中所述的不易布置、阻礙新鮮空氣進入等技術(shù)問題。
[0049]可見，該實施例中，由于較大的壓力差、流速差，廢氣能夠順利進入進氣彎管10，并和新鮮空氣在進氣彎角12處充分混合，混合均勻后的混合氣體流經(jīng)“扁狀”的出氣彎角14時，由于氣流受到擠壓，可以進一步提高混合效果，而且也消除了氣流運行過程中遇到彎角時壓力差、流速差帶來的不利影響，進入平順流動狀態(tài)，減少進氣能量損失。故，進氣接口 13設(shè)置于進氣彎角12，并將出氣彎角14設(shè)計為“扁狀”結(jié)構(gòu)，使得該進氣彎管10的性能得以最優(yōu)化。
[0050]具體地，進氣接口 13可以設(shè)置于進氣彎角12的側(cè)壁，如圖1所示，進氣彎角12除了內(nèi)側(cè)、外側(cè)，還包括兩側(cè)側(cè)壁。如此設(shè)置進氣接口 13，便于實際加工，且不易于其他零部件發(fā)生干涉。當然，進氣接口 13設(shè)置于進氣彎角12處的其他位置也是可行的，比如設(shè)置于進氣彎角12的內(nèi)側(cè)或外側(cè)。
[0051]針對上述各實施例，還可以在進氣彎管10的進氣端11設(shè)置進氣流量閥。進氣流量閥可以檢測進入進氣彎管10內(nèi)的新鮮空氣流量，并輸出至總控制器，以便根據(jù)實際工況控制新鮮空氣進入量。可以想到，也可以在進氣接口 13處設(shè)置EGR閥，以控制廢氣進入量。
[0052]還可以在進氣端11處設(shè)置壓力和/或溫度傳感器，以檢測新鮮空氣的壓力和/或溫度，同樣輸出至總控制器，參與整個系統(tǒng)的分析。
[0053]同理，也可以在進氣彎管10的出氣端15設(shè)置壓力和/或溫度傳感器，以便檢測出口處混合氣體的壓力和/或溫度，以供系統(tǒng)分析。另外，也可以在進氣彎管10的出氣端15設(shè)置加熱格柵，加熱格柵可以加熱自出氣端15流出的混合氣體，以使具備一定溫度的混合氣體進入發(fā)動機氣缸，滿足工況需求。尤其是冷啟動時，加熱格柵的預(yù)熱功能有助于發(fā)動機的快速啟動。
[0054]針對上述各實施例，進氣彎管10可設(shè)計為:進氣端11至出氣端15，橫截面漸縮。如圖1、2所示，進氣端11的橫截面積不小于出氣彎角14的橫截面積，出氣彎角14的橫截面積不小于出氣端15的橫截面積。如此設(shè)計，一方面有利于廢氣和新鮮空氣順利進入進氣彎管10，并增強向出氣端15流動的趨勢，另一方面，有助于廢氣和新鮮空氣的進氣彎管10內(nèi)的混合效果。
[0055]除了上述進氣彎管10，本發(fā)明還提供一種發(fā)動機，包括排氣管、進氣管以及進氣彎管10，所述進氣彎管10為上述任一實施例所述的進氣彎管10，其進氣接口 13連通排氣管，進氣端11連通外部空氣，出氣端15連通進氣管。由于上述進氣彎管10具有上述技術(shù)效果，具有該進氣彎管10的發(fā)動機也具有相同的技術(shù)效果，此處不再贅述。
[0056]以上對本發(fā)明所提供的一種發(fā)動機及其進氣彎管均進行了詳細介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種進氣彎管，具有進氣端(11)、出氣端(15)以及進氣接口(13)，且其管體靠近所述進氣端(11)形成進氣彎角(12)、靠近所述出氣端(15)形成出氣彎角(14)，其特征在于，所述出氣彎角(14)橫截面的高度方向尺寸小于橫向尺寸。
2.如權(quán)利要求1所述的進氣彎管，其特征在于，所述出氣彎角(14)橫截面對應(yīng)的內(nèi)側(cè)部分尺寸小于對應(yīng)的外側(cè)部分尺寸。
3.如權(quán)利要求2所述的進氣彎管，其特征在于，所述出氣彎角(14)的橫截面呈梯形狀，所述梯形的頂部處于所述出氣彎角(14)的內(nèi)側(cè)，所述梯形的底部處于所述出氣彎角(14)的外側(cè)。
4.如權(quán)利要求3所述的進氣彎管，其特征在于，所述梯形的頂角、底角均具有倒圓角。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的進氣彎管，其特征在于，所述進氣接口(13)設(shè)置于所述進氣彎角(12)處。
6.如權(quán)利要求5所述的進氣彎管，其特征在于，所述進氣接口(13)設(shè)置于所述進氣彎角(12)的側(cè)壁。
7.如權(quán)利要求1-4任一項所述的進氣彎管，其特征在于，所述進氣端(11)設(shè)有進氣流量閥，和/或壓力、溫度傳感器。
8.如權(quán)利要求1-4任一項所述的進氣彎管，其特征在于，所述出氣端(15)設(shè)有加熱格柵，和/或壓力、溫度傳感器。
9.如權(quán)利要求1-4任一項所述的進氣彎管，其特征在于，所述進氣端(11)至所述出氣端(15)，橫截面漸縮。
10.一種發(fā)動機，包括排氣管、進氣管以及進氣彎管(10)，其特征在于，所述進氣彎管(10)為權(quán)利要求1-9任一項所述的進氣彎管(10)，所述進氣彎管(10)的所述進氣接口(13)連通所述排氣管，所述進氣端(11)連通外部空氣，所述出氣端(15)連通所述進氣管。
【文檔編號】F02M35/104GK103527358SQ201310450995
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】楊棟, 冀麗琴, 張飛飛, 劉麗華, 張少杰 申請人:濰柴動力股份有限公司