一種可增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣渦流的復(fù)合切向進(jìn)氣道的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣渦流的復(fù)合切向進(jìn)氣道，包括設(shè)置在儲(chǔ)氣室一端的進(jìn)氣口和與儲(chǔ)氣室另一端連通的主氣道，所述儲(chǔ)氣室為圓柱形空腔，所述主氣道為與儲(chǔ)氣室中央位置連通的圓柱形管道，圍繞著主氣道布置有多個(gè)分氣道，所述分氣道是一彎管，所述彎管的一端與所述儲(chǔ)氣室的周邊位置貫通，所述彎管的另一端與所述主氣道通過(guò)切向連接口切向貫通；所述主氣道與所述儲(chǔ)氣室的連通部位設(shè)有主氣道節(jié)氣門(mén)，所述主氣道節(jié)氣門(mén)由一旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)控制。在不同的負(fù)荷工況下，采用不同進(jìn)氣方案，可以改善低負(fù)荷時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒質(zhì)量，降低油耗和排放，同時(shí)又能保證高負(fù)荷時(shí)的功率輸出。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種可増強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣渦流的復(fù)合切向進(jìn)氣道
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，特別是涉及內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程控制，具體的說(shuō)是一種涉及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣狀態(tài)調(diào)節(jié)和改善進(jìn)氣質(zhì)量的新型進(jìn)氣道設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)的工況分為啟動(dòng)、怠速、小負(fù)荷、中負(fù)荷、全負(fù)荷、加減速等工況?；鸹c(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)是量調(diào)節(jié)式的，即通過(guò)改變進(jìn)氣量來(lái)適應(yīng)工況對(duì)輸出扭矩的需求。在城市里，汽車(chē)大部分時(shí)間是運(yùn)行在小負(fù)荷和中等負(fù)荷工況下。發(fā)動(dòng)機(jī)小負(fù)荷工況的特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度小、進(jìn)氣流速低，所以燃料噴霧及油膜的霧化混合條件較差，并且發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)湍流強(qiáng)度較小，導(dǎo)致可燃混合氣燃燒較差，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率低且CO和HC排放較為嚴(yán)重。因此，若在小負(fù)荷時(shí)進(jìn)入氣缸的可燃混合氣湍流強(qiáng)度大，混合的越充分，可燃混合氣的燃燒則越充分，越有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。發(fā)動(dòng)機(jī)多采用組織缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到燃料和空氣充分混合的目的。
[0003]進(jìn)氣系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，負(fù)責(zé)向氣缸提供汽油燃燒做功所必須的新鮮空氣，系統(tǒng)內(nèi)氣流的品質(zhì)和氣道設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性性能及工作可靠性等都有很大的影響。進(jìn)氣道的結(jié)構(gòu)直接影響缸內(nèi)新鮮空氣充量的大小和吸入空氣渦流的強(qiáng)度，而進(jìn)氣過(guò)程進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣量和氣體的速度分布及渦流和湍流狀況等又明顯影響著燃燒過(guò)程，從而直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒完善度、排氣的成分、廢氣可用能量以及發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性等。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道流動(dòng)特性的優(yōu)化，可以增加燃燒室中的渦流強(qiáng)度，提高火焰?zhèn)鞑ニ俾屎腿紵俾?，縮短燃燒持續(xù)期，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)部分負(fù)荷工況下的稀燃過(guò)程，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的排放性能。因此為了改善發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣及燃燒狀態(tài)，有必要設(shè)計(jì)新型結(jié)構(gòu)的氣道，提升發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力表現(xiàn)，使燃燒更有效率。
[0004]在進(jìn)氣過(guò)程中形成的繞氣缸軸線(xiàn)有組織的氣流運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為進(jìn)氣渦流，而進(jìn)氣渦流對(duì)于組織良好的燃燒過(guò)程具有重要意義。進(jìn)氣渦流的大小主要由進(jìn)氣道形狀和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而決定。在產(chǎn)生進(jìn)氣渦流的方法中，其中采用帶導(dǎo)氣屏的進(jìn)氣門(mén)強(qiáng)制空氣從導(dǎo)氣屏的前面流出，依靠氣缸壁面約束，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流，提高進(jìn)氣氣流的渦流強(qiáng)度。而使用切向氣道產(chǎn)生進(jìn)氣渦流時(shí)，切向氣道形狀比較平直，在氣門(mén)座前強(qiáng)烈收縮，引導(dǎo)氣流以切線(xiàn)方向進(jìn)入氣缸，從而造成氣門(mén)口速度分布的不均勻性，相當(dāng)于在均勻速度分布的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)沿切向氣道方向的速度，增加了氣流的周向擾動(dòng)，但是由于氣門(mén)流通面積得不到充分利用，僅適用于要求進(jìn)氣渦流強(qiáng)度不高的發(fā)動(dòng)機(jī)。而采用螺旋氣道的方法將氣門(mén)座上方的氣門(mén)腔內(nèi)做成螺旋形，使氣流在螺旋形進(jìn)氣道內(nèi)就形成一定強(qiáng)度的旋轉(zhuǎn)，在氣門(mén)口處氣流的情況相當(dāng)于在均勻速度分布的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)切向速度，從而影響進(jìn)氣氣流的流動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而影響缸內(nèi)的混合氣分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的問(wèn)題是實(shí)際運(yùn)行中低負(fù)荷下發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣渦流的產(chǎn)生及對(duì)其強(qiáng)度的增強(qiáng)，通過(guò)進(jìn)氣道獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，四個(gè)分氣道切向連接在主氣道上，使最終進(jìn)入氣缸的空氣具有較強(qiáng)的渦流，促進(jìn)油氣的混合，改善混合氣分布，使燃燒更充分，提高燃燒效率，降低排放。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的一種可增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣渦流的復(fù)合切向進(jìn)氣道，包括設(shè)置在儲(chǔ)氣室一端的進(jìn)氣口和與儲(chǔ)氣室另一端連通的主氣道，所述儲(chǔ)氣室為圓柱形空腔，所述主氣道為與儲(chǔ)氣室中央位置連通的圓柱形管道，圍繞著主氣道布置有多個(gè)分氣道，所述分氣道是一彎管，所述彎管的一端與所述儲(chǔ)氣室的周邊位置貫通，所述彎管的另一端與所述主氣道通過(guò)切向連接口切向貫通;所述主氣道與所述儲(chǔ)氣室的連通部位設(shè)有主氣道節(jié)氣門(mén)，所述主氣道節(jié)氣門(mén)由一旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)控制。
[0007]本發(fā)明中，所述分氣道的個(gè)數(shù)為3?5個(gè)，優(yōu)選為4個(gè)，多個(gè)分氣道在圓周方向均布。所述主氣道節(jié)氣門(mén)為一可繞旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形板，所述圓形板的外徑與所述主氣道的內(nèi)徑配合。所述進(jìn)氣口與所述儲(chǔ)氣室的連接處、所述主氣道與所述儲(chǔ)氣室的連接處、所述分氣道與所述儲(chǔ)氣室的連接處均為圓角設(shè)計(jì)。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0009]本發(fā)明通過(guò)新型氣道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在發(fā)動(dòng)機(jī)不同負(fù)荷時(shí)分別采取不同的進(jìn)氣:低負(fù)荷時(shí)進(jìn)氣主要從分氣道間接進(jìn)入主氣道，對(duì)進(jìn)氣氣流附加旋轉(zhuǎn)角動(dòng)量，增加進(jìn)氣渦流的強(qiáng)度，促進(jìn)油氣的良好混合，改善燃燒質(zhì)量，降低燃油消耗率，降低排放，同時(shí)在氣缸外促使氣流旋轉(zhuǎn)，避免了原來(lái)切向氣道設(shè)計(jì)中氣門(mén)流通截面得不到充分利用的問(wèn)題；中等負(fù)荷時(shí)通過(guò)控制旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)來(lái)逐漸增大主氣道的流通面積，使進(jìn)氣同時(shí)從主氣道和分氣道進(jìn)入燃燒室，既能滿(mǎn)足進(jìn)氣量增大的需要，又能提高進(jìn)氣渦流強(qiáng)度;高負(fù)荷時(shí)大部分空氣直接從主氣道進(jìn)入，減小進(jìn)氣阻力，保證空氣供給量，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。兩種不同進(jìn)氣方案的實(shí)施，可以改善低負(fù)荷時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒質(zhì)量，降低油耗和排放，同時(shí)又能保證高負(fù)荷時(shí)的功率輸出。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明一種可增強(qiáng)進(jìn)氣渦流的復(fù)合切向進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2(a)是圖1所示結(jié)構(gòu)上橫向剖切平面A的位置示意圖；
[0012]圖2(b)是圖2(a)中A剖切位置的剖視圖；
[0013]圖3(a)是圖1所示結(jié)構(gòu)上縱向剖切平面B和縱向剖切平面C的位置示意圖；
[0014]圖3(b)是圖3(a)中B剖切位置的剖視圖；
[0015]圖3(c)是圖3(a)中C剖切位置的剖視圖；
[0016]圖4(a)是圖1所示結(jié)構(gòu)上橫向剖切平面D的位置示意圖；
[0017]圖4(b)是圖4(a)中D剖切位置的剖視圖。
[0018]圖中:1-主氣道，2-分氣道，3-旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，4-儲(chǔ)氣室，5-進(jìn)氣口，6_主氣道節(jié)氣門(mén)，7_切向連接口。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實(shí)施例僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋說(shuō)明，并不用以限制本發(fā)明。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明一種可增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣渦流的復(fù)合切向進(jìn)氣道，包括設(shè)置在儲(chǔ)氣室4一端的進(jìn)氣口5和與儲(chǔ)氣室4另一端連通的主氣道I，主氣道I可以采用發(fā)動(dòng)機(jī)常用的普通進(jìn)氣管道。
[0021]所述儲(chǔ)氣室4為圓柱形空腔，所述主氣道I為與儲(chǔ)氣室4中央位置連通的圓柱形管道，圍繞著主氣道I布置有多個(gè)分氣道2，所述分氣道2的個(gè)數(shù)為3?5個(gè)，圖2(a)和圖2(b)示出了所述分氣道2的個(gè)數(shù)為4個(gè)，多個(gè)分氣道2在圓周方向均布。
[0022]所述分氣道2是一彎管，所述彎管的一端與所述儲(chǔ)氣室4的周邊位置貫通，所述彎管的另一端與所述主氣道I通過(guò)切向連接口 7切向貫通，如圖3(b)、圖4(a)和圖4(b)所示，由于分氣道2和主氣道I之間的連接是切向連接，因而，通過(guò)分氣道2進(jìn)入主氣道I的空氣具有切向旋轉(zhuǎn)速度，即空氣從分氣道2進(jìn)入主氣道I后會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而形成旋轉(zhuǎn)氣流。
[0023]所述進(jìn)氣口5與所述儲(chǔ)氣室4的連接處、所述主氣道I與所述儲(chǔ)氣室4的連接處、所述分氣道2與所述儲(chǔ)氣室4的連接處均為圓角設(shè)計(jì)，以減小由于流通截面突變?cè)斐傻淖枇υ龃蠛蜌饬鳑_擊。
[0024]所述主氣道I與所述儲(chǔ)氣室4的連通部位(即主氣道I中靠近儲(chǔ)氣室4的位置，如圖2
(a)所示)設(shè)有主氣道節(jié)氣門(mén)6，所述主氣道節(jié)氣門(mén)6由一旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)3控制。如圖3(a)、圖3(b)和圖3(c)所示，所述主氣道節(jié)氣門(mén)6為一可繞旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)3轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形板，所述圓形板的外徑與所述主氣道I的內(nèi)徑配合。主氣道節(jié)氣門(mén)6固定安裝在主氣道I內(nèi)部，通過(guò)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)3可轉(zhuǎn)動(dòng)主氣道節(jié)氣門(mén)6沿著旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)3所在軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，從而能夠打開(kāi)或關(guān)閉主氣道I通向儲(chǔ)氣室6的部分管道，并可靈活的控制其開(kāi)度。如圖2(b)所示，在關(guān)閉主氣道節(jié)氣門(mén)6的時(shí)候，空氣將主要從四個(gè)分氣道2間接進(jìn)入主氣道I，進(jìn)而進(jìn)入氣缸，而在打開(kāi)主氣道節(jié)氣門(mén)6的時(shí)候，大部分空氣將直接進(jìn)入主氣道I。
[0025]具有本發(fā)明復(fù)合切向進(jìn)氣道發(fā)動(dòng)機(jī)，低負(fù)荷時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)3將主氣道節(jié)氣門(mén)6關(guān)閉，利用四個(gè)分氣道2將新鮮空氣通過(guò)切向連接口7送入主氣道I，從而使進(jìn)入氣缸的氣流具有旋轉(zhuǎn)速度，附加沿進(jìn)氣道軸線(xiàn)的旋轉(zhuǎn)角動(dòng)量，形成旋轉(zhuǎn)氣流，從而提高渦流強(qiáng)度，且氣流旋轉(zhuǎn)的產(chǎn)生是在氣缸外也避免了原來(lái)切向氣道設(shè)計(jì)中氣門(mén)流通截面得不到充分利用的問(wèn)題；中等負(fù)荷時(shí)通過(guò)控制旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)3來(lái)逐漸增大主氣道I的流通面積，使進(jìn)氣同時(shí)從主氣道I和分氣道2進(jìn)入燃燒室，既能滿(mǎn)足進(jìn)氣量增大的需要，又能提高進(jìn)氣渦流強(qiáng)度；高負(fù)荷時(shí)，需要的空氣較多，進(jìn)氣阻力較大，只依靠分氣道2進(jìn)氣會(huì)造成更大的進(jìn)氣阻力，減小充氣效率，利用旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)3完全打開(kāi)主氣道節(jié)氣門(mén)6，提高流通截面積，保證空氣量的供給。
[0026]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣渦流的復(fù)合切向進(jìn)氣道，包括設(shè)置在儲(chǔ)氣室(4) 一端的進(jìn)氣口(5)和與儲(chǔ)氣室(4)另一端連通的主氣道(I)，其特征在于: 所述儲(chǔ)氣室(4)為圓柱形空腔，所述主氣道(I)為與儲(chǔ)氣室(4)中央位置連通的圓柱形管道，圍繞著主氣道(I)布置有多個(gè)分氣道(2)，所述分氣道(2)是一彎管，所述彎管的一端與所述儲(chǔ)氣室(4)的周邊位置貫通，所述彎管的另一端與所述主氣道(I)通過(guò)切向連接口(7)切向貫通； 所述主氣道(I)與所述儲(chǔ)氣室(4)的連通部位設(shè)有主氣道節(jié)氣門(mén)(6)，所述主氣道節(jié)氣門(mén)(6)由一旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)(3)控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣渦流的復(fù)合切向進(jìn)氣道，其特征在于:所述分氣道(2)的個(gè)數(shù)為3?5個(gè)，多個(gè)分氣道(2)在圓周方向均布。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述可增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣渦流的復(fù)合切向進(jìn)氣道，其特征在于:所述分氣道(2)的個(gè)數(shù)為4個(gè)。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述可增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣渦流的復(fù)合切向進(jìn)氣道，其特征在于:所述主氣道節(jié)氣門(mén)(6)為一可繞旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)(3)轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形板，所述圓形板的外徑與所述主氣道(I)的內(nèi)徑配合。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述可增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣渦流的復(fù)合切向進(jìn)氣道，其特征在于:所述進(jìn)氣口(5)與所述儲(chǔ)氣室(4)的連接處、所述主氣道(I)與所述儲(chǔ)氣室(4)的連接處、所述分氣道(2)與所述儲(chǔ)氣室(4)的連接處均為圓角設(shè)計(jì)。
【文檔編號(hào)】F02M35/104GK106065808SQ201610633421
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年8月3日
【發(fā)明人】衛(wèi)海橋, 裴自剛, 潘明章, 高東志, 馮登全, 趙萬(wàn)輝, 陳曦
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)