一种基于米勒循环的进气系统、发动机及设计方法与流程

本申请涉及带有米勒循环的发动机，具体涉及一种基于米勒循环的进气系统、发动机及设计方法。

背景技术：

1、汽车发动机是为汽车提供动力的装置，是汽车的心脏，决定着汽车的动力性、经济性和环保性。

2、随着发动机排放标准的升级，米勒循环成为了高排放水平发动机的标配，米勒循环的基本原理是在原发动机循环的基础上通过推迟或提前关闭进气时刻，从而降低发动机的有效压缩比，使膨胀比大于压缩比，降低爆压和泵气损失，同时米勒循环能实现较低的nox排放，结合发动机增压比、几何压缩比等的提高，从而实现提升热效率。

3、相关技术中，米勒循环一般都是通过改变米勒凸轮轴的进气关闭角实现的，使用米勒凸轮轴可以降低泵气损失，有助于提高发动机热效率，但是使用米勒凸轮轴会降低发动机的进气量。常规的发动机中与米勒凸轮轴配合使用的进气管形式分为罩盖式和歧管式，罩盖式结构简单、占用空间小且稳压腔大，但是目前的罩盖式进气管都是开式的，也即稳压腔的出口为一个大的整体开口，不能提升发动机的进气量；而歧管式进气管结构复杂、占用空间大且稳压腔小。

4、因此有必要设计一种新的基于米勒循环的进气系统、发动机及设计方法，以克服上述问题。

技术实现思路

1、本申请提供一种基于米勒循环的进气系统、发动机及设计方法，可以解决相关技术中使用米勒凸轮轴会降低发动机的进气量，罩盖式进气管不能提升发动机的进气量而歧管式进气管结构复杂、占用空间大且稳压腔小的技术问题。

2、第一方面，本申请实施例提供一种基于米勒循环的进气系统，其包括：缸盖，所述缸盖内设有进气道；盖罩式进气管，所述盖罩式进气管与所述缸盖连接，所述盖罩式进气管包括箱体，所述箱体内具有稳压腔，所述箱体的一侧设有进气口，所述进气口与所述稳压腔连通，所述箱体的另一侧具有开口，所述开口与所述稳压腔连通；所述盖罩式进气管还包括封板，所述封板固定于所述箱体且将所述开口封堵，所述封板上开设有间隔设置的多个出气口，每个所述出气口的尺寸小于所述开口的尺寸，且所述出气口与所述稳压腔连通，所述稳压腔通过所述出气口与所述进气道连通。

3、结合第一方面，在一种实施方式中，所述出气口为圆形或者带倒角的方形，多个所述出气口均匀分布于所述封板。本实施例中，圆形的出气口的各个位置均是圆滑相接的，在从出气口流出稳压腔时，气体在出气口处各个位置所受压力均匀，有利于气体从各个出气口均匀流出，并且本实施例中相邻两个出气口之间的距离相等。当然，在其他实施例中，出气口也可以是方形的或者是其他的规则或者不规则的形状。

4、结合第一方面，在一种实施方式中，所述封板与所述缸盖的表面贴合，使所述封板和所述缸盖将所述进气道与所述进气系统的稳压腔隔开。

5、结合第一方面，在一种实施方式中，所述缸盖的表面开设有进口，所述进口与所述进气道连通，所述出气口与所述进口连通，且所述出气口与所述进口一一对应，所述出气口与所述进口的形状及大小相同。

6、结合第一方面，在一种实施方式中，所述稳压腔的横截面尺寸朝向远离所述进气口的方向逐渐减小，且所述出气口的分布密度朝向远离所述进气口的方向逐渐变稀。本实施例中，越靠近进气口的位置稳压腔的横截面尺寸越大，越远离进气口的位置稳压腔的横截面尺寸越小，也即稳压腔越浅，在稳压腔越深的地方气体越多，稳压腔越浅的地方气体相对会少一些，并且在气体分布较多的位置设置更密的出气口，有利于提升发动机的进气量。

7、第二方面，本申请实施例提供了一种发动机，其包括：气缸，所述气缸连接有气门机构，并通过所述气门机构连接上述的进气系统，所述气门机构采用米勒凸轮轴控制其运动；排气系统，所述排气系统连接所述气缸。

8、结合第二方面，在一种实施方式中，所述缸盖内设有进气道，所述进气道与所述气缸的内部连通；所述进气系统的封板与所述缸盖的表面贴合，使所述封板和所述缸盖将所述进气道与所述进气系统的稳压腔隔开，所述稳压腔通过所述封板上的出气口与所述进气道连通。本实施例中，缸盖可以具有与封板贴合的平整板，当封板与该平整板贴合时，封板上的出气口与缸盖内的进气道连通，本实施例的封板和平整板这两块板子可以将稳压腔内的气体与缸盖内的气体分隔开，阻止缸盖内的气体加热盖罩式进气管内的气体。

9、结合第二方面，在一种实施方式中，所述缸盖的表面开设有进口，所述进口与所述进气道连通，所述出气口与所述进口连通，且所述出气口与所述进口一一对应，所述出气口与所述进口的形状及大小相同。本实施例中，缸盖上设置的进口的数量与封板上设置出气口的数量相等，比如缸盖上设置6个进口，封板上也设置6个出气口，且每个出气口对应与一个进口连通，并且出气口与其连通的进口的形状及大小均相同，保证出气口与缸盖上的进口完美衔接。

10、结合第二方面，在一种实施方式中，所述发动机还包括：压气机，所述压气机连接有中冷器，所述中冷器连接所述进气系统的盖罩式进气管；以及涡轮机，所述涡轮机连接所述排气系统。

11、第三方面，本申请实施例提供了一种进气系统的设计方法，其包括以下步骤：

12、对上述的基于米勒循环的进气系统进行三维cfd分析；

13、根据分析结果提出改进方向，并根据改进建议修改进气系统的方案；

14、对修改后的进气系统再次进行三维cfd分析及改进，直至进气系统满足低流阻的要求。

15、结合第三方面，在一种实施方式中，所述对上述的基于米勒循环的进气系统进行三维cfd分析，包括但不限于对进气系统进行压力分析、流速分析和流线分析。

16、第四方面，本申请实施例提供了一种发动机的设计方法，其包括以下步骤：

17、搭建上述的发动机的一维性能仿真模型；

18、对一维性能仿真模型进行米勒度扫描，并筛选出爆压不超限的油耗或排放最优的工况。

19、本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

20、通过在盖罩式进气管上设置封板，封板能够将盖罩式进气管内的气体与发动机缸盖中的气体分隔开，进而降低盖罩式进气管内气体的温度和密度，可以提升发动机的进气量，同时，通过设置封板将盖罩式进气管的开口封堵，并在封板上设置小的出气口可以将盖罩式进气管内的气体归拢至出气口处，起到导流的作用，进气阻力低，进一步增加进气充量，并且本申请采用的进气管是盖罩式进气管，结构比歧管式进气管简单、占用空间小且稳压腔大，解决了相关技术中使用米勒凸轮轴会降低发动机的进气量，罩盖式进气管不能提升发动机的进气量而歧管式进气管结构复杂、占用空间大且稳压腔小的技术问题。

技术特征：

1.一种基于米勒循环的进气系统，其特征在于，其包括：

2.如权利要求1所述的基于米勒循环的进气系统，其特征在于，所述出气口(1141)为圆形或者带倒角的方形，多个所述出气口(1141)均匀分布于所述封板(114)。

3.如权利要求1所述的基于米勒循环的进气系统，其特征在于，

4.如权利要求3所述的基于米勒循环的进气系统，其特征在于，

5.如权利要求1所述的基于米勒循环的进气系统，其特征在于，

6.一种发动机，其特征在于，其包括：

7.如权利要求6所述的发动机，其特征在于，所述发动机还包括：

8.一种进气系统的设计方法，其特征在于，其包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的设计方法，其特征在于，

10.一种发动机的设计方法，其特征在于，其包括以下步骤：

技术总结
本申请涉及一种基于米勒循环的进气系统、发动机及设计方法，进气系统包括：缸盖，其内设有进气道；盖罩式进气管，其与缸盖连接，盖罩式进气管包括箱体，箱体内具有稳压腔，箱体的一侧设有进气口，进气口与稳压腔连通，箱体的另一侧具有开口，开口与稳压腔连通；盖罩式进气管还包括封板，封板固定于箱体且将开口封堵，封板上开设有间隔设置的多个出气口，每个出气口的尺寸小于开口的尺寸，且出气口与稳压腔连通，且稳压腔通过出气口与进气道连通。本申请通过在盖罩式进气管上设置封板，能够将稳压腔内的气体与缸盖中的气体分隔开，进而降低盖罩式进气管内气体的温度和密度，可以提升发动机的进气量，且出气口可以将盖罩式进气管内的气体进行归拢。

技术研发人员：赵艳婷,郑懿铭,潘泰任,黄世宏,罗亚妮,魏国龙,米娇,胡崴,刘子豪
受保护的技术使用者：东风商用车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8