一種低成本進(jìn)氣歧管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

程淵

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一種低成本進(jìn)氣歧管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

程淵

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230000）

為保證進(jìn)氣均勻性，柴油機(jī)進(jìn)氣歧管往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。文章設(shè)計(jì)了一種整體壓鑄成型的進(jìn)氣歧管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。同時(shí)通過(guò)進(jìn)氣歧管內(nèi)部的導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)來(lái)確保進(jìn)氣均勻性滿足要求，并對(duì)此結(jié)構(gòu)進(jìn)行CFD分析，驗(yàn)證了此結(jié)構(gòu)的有效性。

柴油機(jī)；進(jìn)氣歧管；導(dǎo)流板

前言

目前，我國(guó)生態(tài)環(huán)境面臨不少挑戰(zhàn)，為打好“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”，國(guó)家加強(qiáng)了對(duì)生態(tài)文明建設(shè)的管理。其中，最近發(fā)布的國(guó)Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)便是對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣污染的進(jìn)一步限制和規(guī)范[1]。

為滿足國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)紛紛采取措施來(lái)改善缸內(nèi)燃燒以降低污染物的排放，例如提高燃油噴射壓力、改善噴油規(guī)律等[2]。而柴油機(jī)的進(jìn)氣均勻性作為影響柴油機(jī)燃燒一致性的重要影響因素而受到重視。如果各缸進(jìn)氣偏差過(guò)大，標(biāo)定人員很難通過(guò)改變噴油規(guī)律來(lái)保證各缸燃燒的一致性，柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性會(huì)受到不利影響。目前，柴油機(jī)進(jìn)氣均勻性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求各缸進(jìn)氣量偏差在±2.5%內(nèi)。

1 進(jìn)氣歧管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 傳統(tǒng)進(jìn)氣歧管結(jié)構(gòu)

為保證進(jìn)氣均勻性，傳統(tǒng)進(jìn)氣歧管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得較為復(fù)雜，如圖1所示。此類進(jìn)氣歧管往往帶有一個(gè)較大的穩(wěn)壓腔和進(jìn)氣支管，需要采用重力鑄造工藝成型，無(wú)法采用成本較低的壓鑄工藝鑄造。且進(jìn)氣歧管占用空間較大，不利于整機(jī)布置。

圖1

1.2 低成本進(jìn)氣歧管結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的一種低成本柴油機(jī)進(jìn)氣歧管結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中a是進(jìn)氣總管，b是導(dǎo)流板，c是穩(wěn)壓腔。整個(gè)進(jìn)氣歧管通過(guò)進(jìn)氣總管法蘭與外界連接，通過(guò)穩(wěn)壓腔法蘭與缸蓋連接。外界氣流通過(guò)進(jìn)氣總管（a處）后經(jīng)過(guò)導(dǎo)流板（b處）分流再進(jìn)入穩(wěn)壓腔（c處），最后流入缸蓋氣道和氣缸。

圖2

此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）通過(guò)導(dǎo)流板對(duì)氣流的導(dǎo)流作用來(lái)保證進(jìn)氣均勻性，使穩(wěn)壓腔的體積不用設(shè)計(jì)得太大；

（2）導(dǎo)流板可以通過(guò)對(duì)模具芯棒底部形狀的修整從而直接壓鑄成型，降低成本；

（3）可以通過(guò)調(diào)整導(dǎo)流板和進(jìn)氣總管的位置使進(jìn)氣歧管適配不同的整車進(jìn)氣管路；

（4）進(jìn)氣歧管占用空間小，方便布置。

2 CFD分析驗(yàn)證

2.1 分析模型及邊界

圖3

為驗(yàn)證低成本進(jìn)氣歧管結(jié)構(gòu)有效性，對(duì)此結(jié)構(gòu)進(jìn)行了CFD分析[3]。分析模型如圖3所示。本次模擬計(jì)算是穩(wěn)態(tài)計(jì)算，進(jìn)氣口處設(shè)置總壓為1bar，缸蓋氣道出口處設(shè)置靜壓為0.9bar。假設(shè)空氣為理想氣體，具體工況是當(dāng)某一缸進(jìn)氣支管打開(kāi)時(shí)，其它缸進(jìn)氣支管關(guān)閉。分析了四個(gè)缸依次打開(kāi)時(shí)進(jìn)氣流量系數(shù)和流量系數(shù)偏差，即各缸進(jìn)氣均勻性。

2.2 分析結(jié)果

本次計(jì)算進(jìn)氣歧管內(nèi)流場(chǎng)圖如圖4所示。從圖中可以看出，當(dāng)某一缸進(jìn)氣支管打開(kāi)時(shí)，氣流從進(jìn)氣總管進(jìn)入，然后從導(dǎo)流板的兩側(cè)分別進(jìn)入缸蓋氣道。有效避免了從進(jìn)氣總管進(jìn)入的氣流直沖某一氣缸（依據(jù)本文模型，是第三缸），造成此缸進(jìn)氣量偏大的問(wèn)題。

圖4

本次計(jì)算進(jìn)氣歧管流量系數(shù)最大上偏差為1.88%，最大下偏差為-1.58%，各缸進(jìn)氣均勻性在±2.5%的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)論

本文提供了一種柴油機(jī)進(jìn)氣歧管的設(shè)計(jì)方法，在確保進(jìn)氣均勻性的基礎(chǔ)上降低了成本。最后進(jìn)行CFD分析驗(yàn)證此結(jié)構(gòu)的有效性。

[1] GB 17691-2018重型柴油車污染物排放限值及測(cè)量方法.

[2]周龍保.內(nèi)燃機(jī)學(xué)(第二版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007,247-249.

[3] 王福軍.CFD軟件原理與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社.2004.

Design of alow cost intake manifold structure

Cheng Yuan

（Anhui jianghuai automobile group co. ltd., Anhui Hefei 230000 )

In order to ensure the uniformity of intake,the intake manifold of diesel engine is often complicated and costly.This paper designs an intake manifold with integral die casting,which is simple in structure and low cost.At the same time through the guide plate inside the intake manifold to ensure the intake uniformity to meet the requirements,and this structure was analyzed by CFD,to verify the validity of this structure.

Diesel engine; Intake manifold; Guide plate

B

1671-7988(2018)24-158-02

U462

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1671-7988(2018)24-158-02

U462

程淵，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.056