一种低成本进气歧管结构设计

程渊



一种低成本进气歧管结构设计

程渊

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230000）

为保证进气均匀性，柴油机进气歧管往往结构复杂，成本较高。文章设计了一种整体压铸成型的进气歧管，结构简单，成本较低。同时通过进气歧管内部的导流板结构来确保进气均匀性满足要求，并对此结构进行CFD分析，验证了此结构的有效性。

柴油机；进气歧管；导流板

前言

目前，我国生态环境面临不少挑战，为打好“蓝天保卫战”，国家加强了对生态文明建设的管理。其中，最近发布的国Ⅵ排放标准法规便是对机动车尾气污染的进一步限制和规范[1]。

为满足国六排放标准，企业纷纷采取措施来改善缸内燃烧以降低污染物的排放，例如提高燃油喷射压力、改善喷油规律等[2]。而柴油机的进气均匀性作为影响柴油机燃烧一致性的重要影响因素而受到重视。如果各缸进气偏差过大，标定人员很难通过改变喷油规律来保证各缸燃烧的一致性，柴油机的经济性和动力性会受到不利影响。目前，柴油机进气均匀性的评价标准要求各缸进气量偏差在±2.5%内。

1 进气歧管结构设计

1.1 传统进气歧管结构

为保证进气均匀性，传统进气歧管结构设计得较为复杂，如图1所示。此类进气歧管往往带有一个较大的稳压腔和进气支管，需要采用重力铸造工艺成型，无法采用成本较低的压铸工艺铸造。且进气歧管占用空间较大，不利于整机布置。

图1

1.2 低成本进气歧管结构

本文设计的一种低成本柴油机进气歧管结构如图2所示。其中a是进气总管，b是导流板，c是稳压腔。整个进气歧管通过进气总管法兰与外界连接，通过稳压腔法兰与缸盖连接。外界气流通过进气总管（a处）后经过导流板（b处）分流再进入稳压腔（c处），最后流入缸盖气道和气缸。

图2

此种结构的优点如下：

（1）通过导流板对气流的导流作用来保证进气均匀性，使稳压腔的体积不用设计得太大；

（2）导流板可以通过对模具芯棒底部形状的修整从而直接压铸成型，降低成本；

（3）可以通过调整导流板和进气总管的位置使进气歧管适配不同的整车进气管路；

（4）进气歧管占用空间小，方便布置。

2 CFD分析验证

2.1 分析模型及边界

图3

为验证低成本进气歧管结构有效性，对此结构进行了CFD分析[3]。分析模型如图3所示。本次模拟计算是稳态计算，进气口处设置总压为1bar，缸盖气道出口处设置静压为0.9bar。假设空气为理想气体，具体工况是当某一缸进气支管打开时，其它缸进气支管关闭。分析了四个缸依次打开时进气流量系数和流量系数偏差，即各缸进气均匀性。

2.2 分析结果

本次计算进气歧管内流场图如图4所示。从图中可以看出，当某一缸进气支管打开时，气流从进气总管进入，然后从导流板的两侧分别进入缸盖气道。有效避免了从进气总管进入的气流直冲某一气缸（依据本文模型，是第三缸），造成此缸进气量偏大的问题。

图4

本次计算进气歧管流量系数最大上偏差为1.88%，最大下偏差为-1.58%，各缸进气均匀性在±2.5%的评价标准内，满足设计要求。

3 结论

本文提供了一种柴油机进气歧管的设计方法，在确保进气均匀性的基础上降低了成本。最后进行CFD分析验证此结构的有效性。

[1] GB 17691-2018重型柴油车污染物排放限值及测量方法.

[2]周龙保.内燃机学(第二版)[M].北京:机械工业出版社,2007,247-249.

[3] 王福军.CFD软件原理与应用[M].北京:清华大学出版社.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

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程渊，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.056