某集成中冷结构进气歧管的设计开发

王秀云 刘家昕 张治国

摘 要：文章在某1.5T发动机基础上，开发集成中冷结构的进气歧管，通过CFD分析，压力损失和均匀性符合要求，通过台架试验结果验证分析，采用集成中冷的进气歧管相对于空气冷却，进气系统压力降低了64.7mbar，台架试验通过采用功率15kw的水泵，能够将进气温度保持在35℃～45℃，发动机性能有所提升，扭矩最大提升2.5%，功率最大提升2%。

关键词：CFD；集成中冷结构的进气歧管；设计开发

中图分类号：U462.3 文献标识码：B 文章编号：1671-7988（2018）17-188-03

Abstract： This paper indicates the intake manifold with cooler design base on a 1.5T engine， The pressure loss and the uniform meet the requirement by CFD analyzing . The pressure loss of intake system with cooler reduce 64.7mbar compare with air cooler in front of vehicle by verified on bench test， The temperature was controlled between 35℃～45℃when the 15kw power of water pump was used， the test results indicate the torque is increased 2.5% and power is increased 2%.

Keywords： CFD； Intake manifold with cooler； Design development

CLC NO.： U462.3 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）17-188-03

前言

进气歧管是发动机进气的主要通道，为发动机提供均匀的进气，是发动机的重要零件之一。

进气歧管的新技术越来越多，越来越成熟，现行较普遍的是可变进气歧管（可变长度、可变截面积），集成中冷结构的进气歧管，可控燃烧速率，可变涡流控制；可变谐振效应。

根据华晨汽车的发动机平台规划，1.5T进气歧管已经设计开发完成，需要在此基础上进行优化升级，在满足发动机和整车布置的前提下，开发设计集成中冷结构的进气歧管。

1 集成中冷进气歧管

目前，最普遍的中冷器是安装在车辆前端，采用空气冷却。这种中冷器布置起来管路较长，零件较多，空气经过空滤后进入增压器涡端进气口，压缩后的气体从压缩机端进入中冷器，降低温度后进入节气门体，整个系统中，零件之间用胶管连接，管路相对较长，空间占用相对大。

集成中冷后的进气歧管将中冷器安装在歧管上，用密封垫密封，螺栓紧固，结构非常紧凑，空间布置体积大大减少，进气系统管路缩短，进气压力损失降低，建立增压压力更快，改善增压器在低速时的工作特性和提高发动机的整体效率。

但相对于空气冷却来说，冷却系统复杂得多，需要有一套独立的冷却系统对其进行供应。

2 某1.5T集成中冷结构进气歧管的设计开发

某1.5T集成中冷结构的进气歧管是在原有1.5T发动机基础上进行，在满足发动机和整车布置情况下，进行集成中冷结构进气歧管的设计开发。

2.1 集成中冷结构进气歧管的设计

参考原有1.5T发动机进气歧管气道长度参数，进气长度保持不变，从一缸到四缸，气道长度依次为117.3mm；114.2mm；114.2mm；114.2mm，气道长度基本保证尽可能相等，相差3.1mm，参考竞品机型的中冷器结构，按照空间布置进行歧管设计，节气门口开口方向和位置发生变化。

2.2 带有中冷歧管的CFD分析

参数输入，质量流量0.120511kg/s，温度298K，出口压力0.67011 bar，对中冷器采用多孔介质来处理。

经过分析后的计算结果见表1。

气体压力损失最大2637.53pa，在标准值小于3000pa范围内。

四缸最大不均匀度3.8%，在标准值在小于5%范围内。

通过CFD分析，设计满足目标要求。

2.3 中冷器的性能曲线

中冷器的流量与压损具体数值见表2。

中冷器的流量与压损关系见图7。

2.4 中冷结构进气歧管的试验验证

将原机进气歧管与中冷结构进气歧管的发动机在同一台架，进行性能试验对比。 用大众1.4TSI電子水泵试验，流量6L/min，5500rpm时进气温度超出要求，达48°～50°，进水温度 23°，出水温度45°，扭矩低，其它转速温度同样控制不下，试验停止。采用大流量15kw的电子水泵重新进行试验，能够有效控制进气温度在45度以下，满足进气温度要求在35℃～45℃范围内的要求。

2.5 集成中冷结构进气歧管的试验性能对比

集成中冷结构进气歧管与原机歧管相比，性能有所提升，在3000rpm时扭矩提升最大2.5%，在4500rpm时功率提升最大2%。

2.6 更改成集成中冷结构进气歧管后零件变更清单，见表3

3 结论

采用集成中冷结构的进气歧管，通过CFD分析，均匀性及流场符合要求，经过台架试验验证，能够有效控制进气温度在35℃～45℃，进气系统的压力损失相对空冷降低了64.7mbar，发动机性能有所提升，扭矩最大提升2.5%，功率最大提升2%。

参考文献

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