专利名称：一种用于发动机的进气歧管垫片装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机动车辆发动机领域，具体来说涉及一种用于发动机的进气歧管垫片 装置
背景技术：
众所周知，发动机的进气歧管垫片安装在进气歧管与缸盖之间，用于密封进气系 统。垫片具有与进气道数目相同的垫片内腔，用于连通进气歧管进气道和缸盖进气道。传 统的进气歧管垫片只为满足密封进气道的作用，针对垫片的研究也只是根据发动机的类型 以及缸盖进气道端面的结构特点选用不同的材质以实现最佳的密封效果。在发动机设计过程中，以自然进气汽油机为例，为匹配高转速、大负荷工况下发动 机的工作性能，进气门关闭角(intake valve closing，以下简称IVC)较大，导致发动机低 速工况对应的进气门关闭角过大，存在缸内混合气回流至进气道中的现象，这在一定程度 上导致了进气充量的下降，另外由于发动机小负荷工况下进气道内的真空度较高，会导致 进气行程中泵气损失较大，而传统进气歧管垫片的结构形式无法避免上述问题。本发明提出的一种用于发动机的进气歧管垫片装置，能够有效利用进气回流效果 提高发动机的效率及动力性能，同时能够改善发动机的燃油经济性，具有重大实用价值。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术所存在的上述问题，提供一种结构简单、可靠性高 和使用寿命长的进气歧管垫片装置。该发明能够有效提高发动机的工作效率，同时在部分 负荷，特别是小负荷工况下能够显著降低发动机的燃油消耗率。本发明的目的可以通过下列技术方案来实现一种用于发动机的进气歧管垫片装 置，包括垫片本体，以及用于将进气歧管进气道和缸盖进气道连通的垫片内腔，以及连通 垫片各腔的通道，能够使发动机获得最佳的动力性能和经济性能。优选的是，所述进气歧管垫片装置中，由于连通进气歧管进气道和缸盖进气道的 垫片内腔彼此间通过一定直径的通道相连，从而使每缸的进气过程都能够得到相邻缸进气 道的协同。优选的是，所述进气歧管垫片装置中，连接通道的截面积与进气道截面积的比值 在5% 60%之间，能够得到最佳的发动机燃油经济性和动力性能。优选的是，所述进气歧管垫片装置中，连接通道位于垫片内腔之间，以内部通孔的 方式实现。发动机工作在低速工况下，进气行程后期会存在进气回流现象，利用本发明所述 的进气歧管垫片装置，缸内回流气体能够借助垫片内腔之间的连接通道流入其它缸进气道 中，从而最大限度的利用进气回流增大了发动机进气量。发动机工作在部分负荷，特别是小负荷工况下，本发明所述的进气歧管垫片装置 能够利用进气回流现象降低相邻气缸进气道的真空度，从而在一定程度上降低了泵气损
3失，提高了发动机的效率。发动机工作在高转速、大负荷工况下，利用本发明所述的进气歧管垫片装置能够 通过垫片内腔之间的连接通道增加每缸的进气流通面积，从而增加进气流量，提高发动机 的动力性能。另外进气歧管垫片内腔之间的连接通道存在最优直径，连接通道的截面积与进气 道截面积的比值在5% 60%之间，通过匹配合适的管径能够获得最佳的发动机扭矩水 平，从而获得最佳的动力性能。综上所述，一种用于发动机的进气歧管垫片装置能够有效降低发动机部分负荷， 特别是小负荷工况下的燃油消耗率，同时能够提高发动机的效率及动力性能。
图1是本发明的纵剖结构示意图。图2显示了在发动机转速为2000r/min，缸内平均有效压力为0. 2MPa时，不同的 IVC下，利用本发明给出的进气道连通型缸盖装置得到的扭矩的变化规律与传统缸盖的对 比。图3显示了在发动机转速为2000r/min，平均有效压力为0. 2MPa时，不同的IVC 下，利用本发明给出的进气道连通型缸盖装置得到的有效燃油消耗率的变化规律与传统缸 盖的对比。图4显示了通过匹配不同的连接管直径，在不同转速下发动机扭矩的变化规律。
具体实施例方式附图1显示了根据本发明的、应用在一款四缸汽油发动机上的进气歧管垫片装 置。该装置包括垫片本体1，以及用于将进气歧管进气道和缸盖进气道连通的垫片内腔，以 及将各腔2a_2d相互连通的通道3a_3c。连接通道位于各垫片内腔之间，以内部通孔的方式 实现，能够使发动机能够获得最佳的动力性能和经济性能。整个系统的工作过程是当发动机工作在小负荷工况时，由于节气门开度较小，进 气道的真空度较高，在某一缸的进气过程中，相邻缸的进气道能够通过垫片内腔之间的连 接通道向该气缸输送工质，从而在很大程度上提高了进气缸的进气压力，减小了泵气损失， 提高了发动机的效率。当发动机工作在低转速工况时，由于存在缸内混合气回流至进气道中的现象，特 别是按高速匹配的发动机配气相位会造成低速对应的IVC更大，缸内混合气回流量增加。 利用本发明提供的进气歧管垫片装置，回流气体能够及时补充至其它缸的进气道中，提高 了发动机低速工况下的进气充量，增大了发动机的低速动力性能。当发动机工作在高转速、大负荷工况时，由于进气流通截面积成为限制发动机进 气流量的主要因素，本发明所述的进气歧管垫片装置能够利用垫片内腔之间的连接管增加 每缸的进气流通面积，从而能够有效增加进气流量，提高发动机的动力性能。利用本发明给出的进气歧管垫片装置，在发动机转速为2000r/min，缸内平均有效 压力为0. 2MPa时，不同的IVC下，能够获得较高的发动机扭矩水平，如附图2所示，因此本 发明给出的进进气歧管垫片装置能够使发动机获得较高的动力性能。
利用本发明给出的进气歧管垫片装置，通过计算可以得到不同缸内平均有效压力 时发动机有效燃油消耗率的变化规律，如附图3所示，可以看出利用本发明给出的进气歧 管垫片装置能够有效降低发动机的有效燃油消耗率，提高发动机的燃油经济性。另外，通过选取不同进气道间连接通道直径，如附图4，可以发现，当连接管直径为 b时，发动机的扭矩水平最高，发动机的动力性能最佳。因此针对不同发动机采用本发明的 进气歧管垫片装置时需要匹配最佳的连接管直径。通过计算可知，连通垫片内腔的连接通道的最优直径需要满足连接通道的截面积 与进气道截面积的比在5% 60%之间，能够获得最佳的发动机的扭矩水平，发动机的动 力性能最佳。本发明的优点在于本发明提出的进气歧管垫片装置具有简单的加工工艺，可靠 性较高，能够有效提高发动机在部分负荷，特别是小负荷工况时的燃油经济性及效率，同时 能够提高发动机在低速工况和高速、大负荷工况时的动力性能，具有重大实用价值。另外， 通过匹配最佳的垫片内腔之间的连接管直径，发动机能够获得最佳的动力性能和经济性 能。尽管结合上述优选实施例来描述了本发明，但是应该知道，本发明不局限于所公 开的四缸汽油机用进气歧管垫片装置例，本发明还可以覆盖各种改进和落入本发明要求保 护的精神实质和范围内(各种形式的自然进气、四冲程往复式汽油机)的等同布置。附图标记说明1.垫片本体，2.进气道腔，3.连接通道。
权利要求
一种用于发动机的进气歧管垫片装置，包括垫片本体，用于将进气歧管进气道和缸盖进气道连通的垫片内腔，以及将各腔相互连通的通道。
2.根据权利要求1所述的进气歧管垫片装置，其特征是该连接通道的截面积与进气 道截面积的比值在5 % 60 %之间。
3.根据权利要求1所述的进气歧管垫片装置，其特征在于该连接通道位于垫片内腔 之间，以内部通孔的方式实现。
全文摘要
本发明涉及一种用于发动机的进气歧管垫片装置，包括垫片本体1，用于将进气歧管和缸盖进气道连通的垫片内腔，以及将各腔2a-2d相互连通的通道3a-3c。本发明可以实现发动机部分负荷工况，特别是小负荷工况下，能够有效降低泵气损失，提高发动机的燃油经济性；低速工况下，能够充分利用进气行程后期缸内回流气体来增加发动机的进气量，从而提高发动机的低速动力性能；高速、大负荷工况下，由于各缸进气道之间通过连接通道相互连通，增大了进气流通截面，因此发动机的动力性及燃油经济性可得到进一步的改善。
文档编号F02F11/00GK101975120SQ201010558199
公开日2011年2月16日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者孙柏刚, 张冬生 申请人:北京理工大学