CN101666262A - 可控涡流气道 - Google Patents

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吴楚
包维霞
王立新
潘雪伟
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SAIC General Motors Corp Ltd
Pan Asia Technical Automotive Center Co Ltd
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Pan Asia Technical Automotive Center Co Ltd
Shanghai General Motors Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种涡流气道，所述涡流气道包括切向气道、中性气道、进气歧管、气道开关阀、拉杆和控制执行单元，其中，所述切向气道和中性气道独立地与进气歧管连接，气道开关阀安装在所述气道与进气歧管之间或安装在所述进气歧管上，所述气道开关阀通过拉杆与控制执行单元连接。采用本发明的涡流气道，大大降低了系统复杂性，节约了成本。

Description

可控涡流气道
技术领域
本发明涉及一种发动机部件，尤其涉及可控涡流气道。
背景技术
为了提高燃烧速率，现代汽油机设计普遍采用高滚流气道的设计，而为了在全负荷得到满意的扭矩和功率，又需要气道有较高的流量系数，因此气道的设计需要在这两个要求之间取得合理的平衡。
图1是现有汽油机常用的对称式进气道，可以看出，这种气道左、右两个气道完全对称，气道侧面投影主体是直线，气道入口汇合一处。
由于传统进气道的两个分支气道汇合在入口处，因而不能在传统进气道的入口前加装控制阀来实现独立的气道开启或关闭。通常要实现独立的气道开启或关闭，只能通过使用可变气门升程技术来实现。具体地，在一个进气门装配特殊摇臂，在另一个进气门装配普通的滚子摇臂。装配了普通摇臂的进气门始终是正常的开启和关闭；装配了特殊摇臂的气门，ECU(电子控制单元)就可以通过电磁阀来控制液压油进、出摇臂，从而推动摇臂上的滑销插入或是脱开，这样就可以实现可变气门升程。
如上所述，传统的进气道需要复杂的摇臂气门机构和液压控制器才能实现独立的气道开启或关闭，机构复杂，成本也很高。
另外，在部分负荷时，由于节气门体开度较小，气流在缸内产生的滚流的强度很弱，此时的燃烧速率很低；另一方面，也限制了最大的EGR(废气再循环)率。因此，如何提高燃烧速率、增加实际的EGR率、降低部分负荷的比油耗也是气道设计的重要问题。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种结构简单、控制简便的涡流气道。
本发明提供的涡流气道包括：
本发明的涡流气道采用左、右两个独立的切向气道和直气道的布置方式，气道开关阀(PDA-Port De-Action)集成在进气歧管上，通过歧管真空度来提供开启和半闭阀门所需的拉力，并且可以通过控制安装在进气歧管上的蝶阀的开启或关闭来简便地实现独立的进气道的开启或关闭，大大降低了系统复杂性，节约了成本。
而且，采用本发明的涡流气道，缸内气流的湍流强度增加，从而使得汽缸具有更高的EGR率，降低了油耗，减少了排放。
附图说明
图1是现有技术中进气道的示意图；
图2是本发明的涡流气道的进气道示意图；
图3是本发明的涡流气道的示意图；
图4a、4b是采用本发明涡流气道的效能示意图。
具体实施方式
在本发明的一种实施方式中，涡流气道包括切向气道201、中性气道202、进气歧管、气道开关阀203、拉杆204和控制执行单元300。所述涡流气道可以通过在原有气道的结构上增加相应元件来实现。
如图2所示，本发明提供的涡流气道包括独立的切向气道201和中性气道202，不同于现有技术，两个气道单独与进气歧管连接，而不在入口会合。两个气道之间是铝合金形成的气道的分隔壁。
其中，中性气道202可以设计成传统的直气道，中性气道202的出口部分与汽缸中心平面(图2中虚线所示)是平行的或者近似平行，主要用于产生滚流，主要控制参数有进出口截面积、气道角、气道出口中心的位置等，根据具体应用来确定上述参数。切向气道的气流主体方向与气缸壁成一定角度α，气流沿气道进入气缸时，在气缸壁的导向作用下，沿缸壁面将产生涡流。
如图3所示，气道开关阀203可以安装在进气管和相应的进气歧管(未示出)之间，也可以安装在进气歧管上。所述气道开关阀203优选为蝶阀，蝶阀是指关闭件为圆盘，且所述关闭件围绕阀轴旋转来达到开启与关闭的一种阀，在管道上主要起切断和节流用。蝶阀启闭件是一个圆盘形的蝶板，在阀体内绕其自身的轴线旋转，从而达到启闭或调节的目的。蝶阀的蝶板安装于管道的直径方向。在蝶阀阀体圆柱形通道内，圆盘形蝶板绕着轴线旋转，旋转角度在0°-90°之间。蝶阀结构简单、体积小、重量轻，只由少量零件组成，而且只需旋转90°即可快速启闭，操作简单，同时该阀门具有良好的流体控制特性。
控制执行单元300包括控制器和真空执行器，为了更准确的进行控制，优选实施方式采用电子控制执行单元，控制器可以采用ECU、MCU等处理单元，根据预定的控制逻辑，控制器向真空执行器发出指令，以便利用真空执行器带动气道开关阀动作，使得相应的进气管开启或关闭。真空执行器用于根据真空压力值来执行相应的动作。
拉杆204可以是连杆机构，所述拉杆204与气道开关阀203连接，例如与蝶阀的轴连接，从而将真空执行器的动作传递给气道开关阀。进气歧管位于节气门与引擎进气门之间，是本领域技术人员熟知的部件，在此不再赘述。
在所述涡流气道工作过程中：如果在部分负荷时，通过将歧管内的真空引入到真空执行器，拉动拉杆半闭中性气道，可以在气缸内产生很强的涡流，从而可以显著提高EGR率，改善部分负荷时的比油耗，提高发动机的经济性。而在大负荷时，两个进气道全部开启，能够满足大负荷时需要的进气流量。
图4a显示的是2000rpm、平均有效压力2bar时的气缸内平均湍流动能。从图4a可以看出，在应用上述实施方式所示的涡流气道后，湍流动能明显提高，例如，当气道打开时，在曲轴转角460°-480°的区间内，湍流动能可以达到25m2/s2，而同一条件下的原型气道的湍流动能只有12m2/s2，是原型气道湍流动能的两倍。湍流动能的提高可以显著提高EGR率。而在图4b可以看出，改进后的涡流气道的进气阻力也明显减小，流量系数显著增高。
尽管本发明是通过上述的优选实施方式进行描述的，但是其实现形式并不局限于上述的实施方式。应该认识到在不脱离本发明主旨的情况下，本领域技术人员可以对本发明做出不同的变化和修改。

Claims (6)

1、一种涡流气道，其特征在于，包括切向气道、中性气道、进气歧管、气道开关阀、拉杆和控制执行单元，其中，所述切向气道和中性气道独立地与进气歧管连接，气道开关阀安装在所述气道与进气歧管之间或安装在所述进气歧管上，所述气道开关阀通过拉杆与控制执行单元连接。
2、根据权利要求1所述的涡流气道，其特征在于，所述中性气道为直气道。
3、根据权利要求1或2所述的涡流气道，其特征在于，所述气道开关阀是蝶阀。
4、根据权利要求3所述的涡流气道，其特征在于，所述拉杆与蝶阀轴连接。
5、根据权利要求1所述的涡流气道，其特征在于，所述控制执行单元包括控制器和真空执行器，所述控制器与真空执行器电连接。
6、根据权利要求5所述的涡流气道，其特征在于，所述控制器为ECU或MCU。
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