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V型六缸发动机进气歧管结构设计

项目分类:发动机 发布时间:2021-11-27 ID:419400
  • V型六缸发动机进气歧管结构设计
  • V型六缸发动机进气歧管结构设计

  在车用V型六缸动力总成的开发流程中,进气歧管作为连接节气门体与各缸进气道的核心导流部件,其结构设计直接决定各缸充气效率的均匀性、进气谐振效应的利用水平,以及整机动力输出的平顺性表现。不同于直列机型的歧管布局,V6机型的两列气缸呈夹角布置,歧管需要同时兼顾两侧三缸的进气路径长度一致性,避免因气道长度差导致的各缸进气量偏差,这类偏差一旦超过3%,就会引发怠速抖动、部分缸内混合气过浓或过稀、排放超标等一系列实际运行问题。

  从实际装车场景来看,这类进气歧管多用于排量2.5L-3.5L区间的乘用车辆V6动力单元,安装位置处于两列气缸夹角的上方空间,安装边界需要避让气缸盖的螺栓凸台、点火线圈布置空间、燃油轨安装位以及周边的冷却管路、线束走向,其法兰面的螺栓孔位需要与气缸盖进气侧的安装孔完全同轴,密封面的平面度公差需要控制在0.1mm以内,防止负压状态下出现漏气问题,导致进气压力传感器读数失准,影响ECU的喷油量计算逻辑。

  设计过程中首先要确定稳压腔的容积参数,稳压腔容积过小会导致各缸进气时的气流干涉加剧,尤其是在高转速工况下,相邻气缸的进气脉冲会互相干扰,降低充气效率;容积过大则会导致节气门响应速度变慢,加速时进气建压滞后,影响动力响应表现。针对V6机型的点火顺序,需要对各缸的进气支管长度做等长化设计,利用进气谐振效应,在常用的2000-4000rpm转速区间形成进气增压效果,提升中低转速区间的扭矩输出,这也是民用车型动力调校中最看重的转速区间,直接影响日常驾驶的动力跟脚程度。

  气道的内壁粗糙度需要控制在Ra1.6以下,减少气流沿程阻力,转弯位置的圆角半径不能过小,避免出现气流剥离现象形成涡流区,增大气流损失。在支管与稳压腔的连接位置,需要做平滑的过渡倒角,避免截面突变导致的气流流速骤变。同时歧管上需要集成进气温度压力传感器的安装座、曲轴箱通风管路的接嘴、碳罐清洗阀的通气接口,这些附属接口的位置需要布置在稳压腔的低压区,保证各附属系统的功能正常实现,不会因为气流扰动导致传感器读数波动。

  从材质选型来看,目前量产机型多采用改性尼龙材料注塑成型,相比传统的铝合金歧管,内壁更光滑、重量更轻,同时具备更好的隔热性,减少机舱内高温对进气温度的影响,更低的进气温度可以提升充量密度,间接提升动力输出同时降低爆震倾向。设计时还要考虑注塑工艺的拔模角度,以及各气道型芯的成型可行性,避免出现倒扣结构导致模具结构过于复杂,提升量产成本。安装支脚的位置需要布置在靠近气缸盖法兰的位置,同时在支脚与缸体连接位置设置橡胶减震垫,过滤发动机运行过程中的振动传递,避免歧管长期受振动出现开裂漏气的问题。

  在实际台架验证阶段,需要对歧管做流量均匀性测试,保证各缸在全负荷工况下的流量偏差控制在2%以内,同时做爆破压力测试、冷热循环测试,验证其在-40℃到120℃的工作温度区间内的结构可靠性,不会出现变形、开裂、密封失效等问题。还要考虑进气回火工况下的承压能力,避免极端工况下歧管破损引发安全问题。

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