一种进气歧管、发动机和进气歧管的设计方法
本发明公开了一种进气歧管、发动机和进气歧管的设计方法，包括：进气口；进气支管进气口的气体流向进气支管；稳压腔设置于进气口与进气支管之间，稳压腔相互之间隔离；预稳压腔设置于进气口与稳压腔之间，与稳压腔通过分板隔离，至少两个稳压腔分别通过连通孔与预稳压腔连通，连通孔沿分板的延伸方向布置。通过增加预稳压腔，稳压腔为多个且相互隔离，并将预稳压腔与稳压腔相互隔离，使得气体先填充于预稳压腔内，再通过连通孔分配至对应的稳压腔内，使得各个稳压腔内同时进气，减小了因气体流动的阻力不同以及稳压腔与进气口之间的距离不同，而导致的进气支管的进气量不同的问题，提高了各进气支管进气量的一致性，提高了各气缸进气的均匀性。
发明专利
CN202410838892.6
2024-06-25
CN118375539A
2024-07-22
F02M35/104(2006.01)
潍柴动力股份有限公司
李俊琦;王迎波;王新校
261061 山东省潍坊市高新技术产业开发区福寿东街197号甲
北京集佳知识产权代理有限公司
王娇娇
山东;37
1.一种进气歧管，其特征在于，包括： 进气口（2）； 进气支管，所述进气口（2）的气体流向所述进气支管； 稳压腔，所述稳压腔设置于所述进气口（2）与所述进气支管之间，所述稳压腔为多个，且相互之间隔离，每个所述稳压腔与至少一个所述进气支管连通； 预稳压腔（6），所述预稳压腔（6）设置于所述进气口（2）与所述稳压腔之间，所述预稳压腔（6）与所述稳压腔通过分板（8）隔离，并且至少两个所述稳压腔分别通过连通孔与所述预稳压腔连通，所述连通孔沿所述分板（8）的延伸方向布置，所述分板（8）的延伸方向为所述进气支管的排列方向。 2.根据权利要求1所述的进气歧管，其特征在于，相邻的所述稳压腔通过隔板分隔连接，所述隔板为弧形板； 沿靠近所述进气口（2）的稳压腔向远离所述进气口（2）的稳压腔的方向，所述弧形板向外凸出。 3.根据权利要求2所述的进气歧管，其特征在于，靠近所述进气口（2）的所述隔板与所述分板（8）之间的夹角大于远离所述进气口（2）的所述隔板与所述分板（8）之间的夹角； 或， 所述隔板与所述分板（8）相切布置。 4.根据权利要求3所述的进气歧管，其特征在于，所述隔板靠近所述进气支管的一端为与所述进气支管的轴向平行的平直段。 5.根据权利要求2所述的进气歧管，其特征在于，所有的稳压腔的容积相同，所述预稳压腔（6）的容积小于任一所述稳压腔的容积； 或， 靠近所述进气口（2）的稳压腔的容积小于远离所述进气口（2）的稳压腔的容积，且所述预稳压腔（6）的容积小于所述稳压腔中容积最小的稳压腔的容积。 6.根据权利要求1至5任一项所述的进气歧管，其特征在于，所述进气支管为多个，且两个所述进气支管为一组，每组所述进气支管对应一个所述稳压腔，每个所述稳压腔至少通过一个所述连通孔与所述预稳压腔（6）连通； 所述连通孔位于所述分板（8）上，且位于对应的稳压腔的中心位置。 7.一种发动机，包括进气歧管，其特征在于，所述进气歧管为如权利要求1至6任一项所述的进气歧管。 8.一种进气歧管的设计方法，应用于权利要求1至6任一项所述的进气歧管，其特征在于，包括： 设定发动机的开发指标，所述开发指标包括发动机的功率Pe、发动机的额定转速n、发动机的过量空气系数、有效燃油消耗量be和发动机的排量V；其中，为常数，根据开发指标确定为1.4-1.9； 确定发动机的曲轴每转动一周的进气量： m=（145×Pe××be）/（1000×3600）， 确定发动机的进气密度： ρ=2m/（×V×n）， 其中，为发动机的充气效率，1L-7L的发动机的取值为0.8-0.95，7L以上发动机的取值为0.95-0.97； 根据发动机的曲轴转动一周的进气量m和进气密度ρ，确定发动机的曲轴转动一周的进气体积Vm：Vm=m/ρ； 计算发动机的曲轴转动一周的时长△t，△t=120/n； 确定体积系数k，并确定稳压腔和预稳压的总容积V总=k×Vm×△t；所述体积系数k仿真得到； 确定预稳压腔的容积系数c，并确定预稳压腔的容积V0，V0= V总/c，所述容积系数c仿真得到； 确定各稳压腔的容积； 根据各稳压腔的容积，绘制各稳压腔的隔板，并在隔板上开设与对应的稳压腔连通的连通孔； 仿真并计算各气缸的进气量偏差，以确定气缸的进气是否满足均匀性要求，若气缸的进气量偏差不满足对应的预设进气量偏差，则调节该气缸对应的稳压腔的连通孔的直径，直至该气缸的进气量偏差满足对应的预设进气量偏差，气缸的进气均匀，且进气支管的进气均匀。 9.根据权利要求8所述的进气歧管的设计方法，其特征在于，所述体积系数k仿真得到，包括： 设定体积系数k的初始值为1，得到V总的初始值； 根据获得的V总的初始值绘制满足设计边界的进气歧管的预稳压腔和稳压腔的总体的外轮廓结构，得到未区分预稳压腔和稳压腔的进气歧管； 对得到的未区分稳压腔和预稳压腔的进气歧管进行CFD仿真计算； 获取进气歧管的各进气支管的气体流速，确定各进气支管的气体流速的平均值是否均满足第一预设值； 若进气支管的气体流速的平均值小于第一预设值，则减小k值；若进气支管的气体流速的平均值大于第一预设值，则增大k值，直至所有的进气支管的气体流速平均值均满足第一预设值，并输出对应的k的值。 10.根据权利要求8所述的进气歧管的设计方法，其特征在于，所述容积系数c仿真得到，包括： 设定容积系数c的初始取值3-5； 根据设定的容积系数c的取值，确定预稳压腔的三维尺寸，并进行CFD仿真计算； 利用CFD仿真软件，计算进气歧管的进气方向的中心线所在平面的压力标准偏差Sp，所述进气歧管的进气方向的中心线所在平面与所述进气支管的排列方向平行； 确定计算得到的压力标准偏差Sp是否满足第二预设值； 若计算得到的压力标准偏差Sp大于第二预设值的范围，则减小容积系数c；若计算得到的压力标准偏差Sp小于第二预设值的范围，则增大容积系数c，直至计算得到的压力标准偏差Sp满足第二预设值的范围，并输出对应的容积系数c的值。 11.根据权利要求8所述的进气歧管的设计方法，其特征在于，所述确定各稳压腔的容积，包括： 当各稳压腔的容积相同时，则每个稳压腔的容积为（V总- V0）/N，N为稳压腔的数量； 或， 当稳压腔的容积不同时，则各个稳压腔的计算公式为： Vi=（1－li/∑li）×∑Vi /（X-1），V总= V0+∑Vi， 其中，li为进气歧管的进气口的中心到第i个稳压腔的连通孔的中心的直线距离，Vi为第i个稳压腔的容积，X为气缸数量。 12.根据权利要求8所述的进气歧管的设计方法，其特征在于，所述若气缸的进气量偏差不满足对应的预设进气量偏差，则调节该气缸对应的稳压腔的连通孔的直径，直至该气缸的进气量偏差满足对应的预设进气量偏差，气缸的进气均匀，包括： 根据公式：λi=（mi-∑mi/N1）/∑mi，计算各气缸的进气量偏差，其中，λi为第i个气缸的进气量偏差，mi为第i缸的进气量，N1为气缸数； 确定该气缸的进气量偏差是否满足该气缸对应的预设进气量偏差； 若气缸的进气量偏差大于该气缸对应的预设进气量偏差，则减小该气缸对应的稳压腔的连通孔的直径；若气缸的进气量偏差小于该气缸对应的预设进气量偏差，则增大该气缸对应的稳压腔的连通孔的直径。