CN105863868B - 进气道及涡轮增压汽油发动机燃烧系统 - Google Patents

进气道及涡轮增压汽油发动机燃烧系统 Download PDF

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Abstract

一种进气道，包括进气道本体，进气道本体包括进气部及与进气部连接的连接部，进气部内部设第一通道，连接部内部设第二通道，第一通道与第二通道贯通设置，连接部的一侧设向进气道本体的轴线倾斜的连接面，连接面自连接部和进气部的连接处倾斜延伸至连接部的端部，以使第一通道的横截面面积大于第二通道的横截面面积。本发明提供的进气道及涡轮增压汽油发动机燃烧系统，利用该连接面向进气道本体的中心轴向的倾斜设置，从而能够对气流具有挤压作用，以强行改变气流的流向，使得气流在连接部的连接面处形成高滚流比的气流，从而能够提高发动机的燃烧效率。采用上述方式，由于无需额外在进气道或汽缸盖上设部件，结构简单，大大地降低了制作成本。

Description

进气道及涡轮增压汽油发动机燃烧系统
技术领域
本发明涉及涡轮增压汽油发动机领域，尤其涉及一种进气道及涡轮增压汽油发动机燃烧系统。
背景技术
发动机燃烧系统是影响发动机进气量和缸内燃烧的主要因素之一。发动机各缸的进气量是保证发动机最高功率实现的前提，而各缸进气的滚流比又直接影响发动机各缸缸内燃烧性能以及高滚流比，以获得高燃烧速率。
目前，为了获得高滚流比，通常采用的方法有以下两种：
一种是在进气道增加滚流阀翼板，设计关闭时保留一部分空间通下进气道，起到补充进气流量的作用，当滚流阀关闭时，下进气道基本关闭，气流完全由上进气道进入，从而产生强烈的进气滚流。
另一种是在燃烧室远离中心的部分设计一个凸起的遮蔽装置来实现，燃烧室遮蔽装置的凸起高度在1～3mm，用来阻挡从进气道进入燃烧室的气体，强行使进气从燃烧室中心部分进入，从而使气体在燃烧室内形成滚流，提高燃烧效率。
然而，采用上述两种方案，都需要额外增加部件，增加部件间装配并且大大地增加了发动机燃烧系统的制作成本。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于，提供一种无需额外增加部件即可提高燃烧效率的进气道及涡轮增压汽油发动机燃烧系统。
为了实现上述目的，本发明实施方式提供如下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种进气道，其包括进气道本体，所述进气道本体包括进气部以及与所述进气部连接的连接部，所述进气部的内部设有第一通道，所述连接部的内部设有第二通道，并且所述第一通道与所述第二通道贯通设置，所述连接部的一侧设置有向所述进气道本体的轴线倾斜的连接面，所述连接面自所述连接部和进气部的连接处倾斜延伸至所述连接部的端部，以使所述第一通道的横截面面积大于所述第二通道的横截面面积。
作为上述技术方案的改进，所述进气部邻近所述连接部的位置处设置有向所述进气道本体的轴线倾斜的进气面，所述进气面与所述连接面连接。
进一步地，所述进气面为相对所述进气道本体的轴线外凸的连接面；或者
所述进气面为向所述进气道本体的轴线倾斜的斜面。
作为上述技术方案的改进，所述连接面为朝向所述进气道本体的轴线内凹的连接面；或者
所述连接面为朝向所述进气道本体的轴线倾斜的斜面。
第二方面，本发明还提供了一种涡轮增压汽油发动机燃烧系统，所述涡轮增压汽油发动机燃烧系统包括汽缸盖、燃烧室、排气道以及如上述的进气道，所述进气道、燃烧室和排气道均设于所述汽缸盖上，所述进气道与所述燃烧室的进气侧连接，所述燃烧室的排气侧与所述排气道连接。
作为上述技术方案的改进，所述涡轮增压汽油发动机燃烧系统还包括进气门座圈，所述进气门座圈设于所述汽缸盖上，并且所述进气门座圈的一端固定连接于所述进气道的连接部，所述排气门座圈的另一端连接至所述燃烧室的进气侧。
作为上述技术方案的改进，所述涡轮增压汽油发动机燃烧系统还包括设置于所述燃烧室中心的火花塞电极中心以及设置于所述燃烧室进气侧的至少一个燃烧室挤气结构。
进一步地，所述燃烧室挤气结构为形成于所述燃烧室上的凹弧面，并且所述燃烧室挤气结构朝向所述火花塞电极中心凹陷设置；或者
所述燃烧室挤气结构为形成于所述燃烧室上的弦切面。
进一步地，所述燃烧室挤气结构与所述燃烧室一体成型。
作为上述技术方案的改进，所述涡轮增压汽油发动机燃烧系统还包括排气门座圈，所述排气门座圈的一端固定连接于所述排气道的排气口，所述排气门座圈的另一端连接至所述燃烧室的排气侧。
本发明提供的进气道及涡轮增压汽油发动机燃烧系统，通过设置进气部的第一通道与连接部的第二通道贯通设置，然后在连接部上设有向进气道本体的轴线倾斜的连接面，从而使得该进气部的横截面面积大于该连接部的横截面面积，从而当气流在进气道内时，利用该连接面的挤压作用，能够强行改变气流的流向，使得气流在连接部的连接面处形成高滚流比的气流，从而能够提高发动机的燃烧效率。采用上述方式，由于无需额外在进气道或者是汽缸盖上设置部件，结构简单，并且大大地降低了制作成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1时本发明实施例提供的进气道的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的涡轮增压汽油发动机燃烧系统的结构示意图；
图3是图2的另一方向的结构示意图。
其中，100、涡轮增压汽油发动机燃烧系统；10、进气道；11、进气道本体；111、进气部；111a、进气面；112、连接部；112a、连接面；L、轴线；20、气缸盖；30、进气门座圈；40、燃烧室；41、燃烧室挤气结构；50、火花塞电极中心；60、排气道；70、排气门座圈。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于描述，这里可以使用诸如“在…之下”、“在…下面”、“下”、“在…之上”、“上”等空间相对性术语来描述如图中所示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的关系。可以理解，当一个元件或层被称为在另一元件或层“上”、“连接到”或“耦接到”另一元件或层时，它可以直接在另一元件或层上、直接连接到或耦接到另一元件或层，或者可以存在居间元件或层。
可以理解，这里所用的术语仅是为了描述特定实施例，并非要限制本发明。在这里使用时，除非上下文另有明确表述，否则单数形式“一”和“该”也旨在包括复数形式。进一步地，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”表明所述特征、整体、步骤、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、元件、组件和/或其组合的存在或增加。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
请参阅图1，本发明提供的一种进气道10，其包括进气道本体11，所述进气道本体11包括进气部111以及与所述进气部111连接的连接部112，所述进气部111的内部设有第一通道(图未示)，所述连接部112的内部设有第二通道(图未示)，并且所述第二通道与所述第一通道贯通设置。所述连接部112的一侧设置有向所述进气道本体11的轴线L倾斜设置的连接面112a，并且所述连接面112a自所述连接部112和所述进气部111的连接处倾斜延伸至所述连接部112的端部，以使所述第一通道的横截面面积大于所述第二通道的横截面面积。本实施例中，本发明提供的进气道10应用于涡轮增压气道多点顺序喷射汽油发动机燃烧系统。
本发明实施例提供的进气道10，采用在与进气部111贯通的连接部112上设置连接面112a，并使得该连接面112a向该进气部本体11的轴线L倾斜设置，以使第一通道的横截面面积大于第二通道的横截面面积，从而当气流在所述进气道本体11内时，利用该连接面112a的挤压作用，使得气流聚集在所述连接部112的连接面112a处，从而增加气体的滚流比，进而能够提高发动机的燃烧效率。
本实施例中，为了进一步增加气体的滚流比，所述进气部111邻近所述连接部112的位置处设置有向所述进气道本体11的轴线L倾斜进气面111a，并且所述进气面111a与所述连接面112a连接。即，所述第一通道在所述进气面111a的位置处的横截面面积大于所述第二通道在所述连接面112a的位置处的横截面面积。具体地，所述进气面111a为相对所述进气道本体11的轴线L外凸的凸弧面，或者是所述进气面111a为向所述进气道本体11的轴线L倾斜的斜面，以使所述进气部111邻近所述连接部112位置处的管径较大，以便于能够聚集较多的气流。具体地，所述进气面111a可在成型所述进气道本体11时一体成型。
本实施例中，所述连接面112a为朝向所述进气道本体11的轴线L内凹的凹弧面，或者是所述连接面112a为朝向所述进气道本体11的轴线L倾斜的斜面，以使所述连接部112相较于所述进气部111的管径小，从而使得气流在聚集到所述进气面111a并经过所述连接面112a时，由于此处的管径较小，因此，大量的气流被聚集在所述连接部112的连接面112a处，从而形成燃烧需要滚流比高的气流形状，以便于后续进入气缸时，能够形成湍动能，进而提高燃烧效率。
请一并参阅图2至图3，为本发明实施例提供的一种涡轮增压汽油发动机燃烧系统100，所述涡轮增压汽油发动机燃烧系统100包括汽缸盖20、燃烧室40、排气道60以及前述的进气道10，所述进气道10、燃烧室40以及所述排气道60均设于所述汽缸盖20上。所述进气道10与所述燃烧室40的进气侧连接，所述燃烧室40的排气侧与所述排气道60连接。本实施例中，所述进气道10嵌设于所述汽缸盖20上，并且所述进气道10可为一个或多个。
本实施例中，所述涡轮增压汽油发动机燃烧系统100还包括进气门座圈30，所述进气门座圈30设于所述气缸盖20上，并且所述进气门座圈30的一端固定连接于所述进气道10的连接部112，所述进气门座圈30的另一端连接至所述燃烧室40的进气侧，以使聚集于所述连接部112处的气流能够经由所述进气门座圈30导出至所述燃烧室40内进行燃烧。具体地，所述进气门座圈30通过压装的方式安装于所述气缸盖20上。
进一步地，所述涡轮增压汽油发动机燃烧系统100还包括设于所述燃烧室40中心的火花塞电极中心50以及设于所述燃烧室40的进气侧的至少一个燃烧室挤气结构41。具体地，所述燃烧室40嵌设于所述气缸盖20上，所述至少一个燃烧室挤气结构41用以将所述燃烧室40进气侧的气体进行挤压，以实现将大量气流挤压至所述火花塞电极中心50附近，以提高燃烧效率，进而实现提高发动机燃烧性能的效果。具体地，所述至少一个燃烧室挤气结构41为形成于所述燃烧室40上的凹弧面，并且所述至少一个燃烧室挤气结构41朝向所述火花塞电极中心50凹陷设置，以将所述燃烧室40内的大量气体挤压至所述火花塞电极中心50附近，从而能够使得经由所述进气道10通入所述燃烧室40内的高滚流比的气流能够挤压在所述火花塞电极中心50附近形成湍动能，以提高燃烧效率。优选地，所述燃烧室挤气结构41与所述燃烧室一体成型，以节省加工工序。可以理解的是，所述燃烧室挤气结构41可为一个、两个或者更多个等，根据燃烧室气40气流偏离所述火花塞电极中心50的位置的具体情况设置。
此外，在其他实施例中，所述至少一个燃烧室挤气结构41还可为形成于所述燃烧室40上的弦切面，同样能够实现将偏离所述火花塞电极中心50的气流挤压至所述火花塞电极中心附近。
本实施例中，所述涡轮增压汽油发动机燃烧系统100还包括排气门座圈70，所述排气门座圈70的一端固定连接于所述排气道60的排气口，所述排气门座圈70的另一端连接至所述燃烧室40的排气侧。具体地，所述排气道60嵌设于所述气缸盖20上，将所述排气门座圈70连接至所述燃烧室40的排气侧，从而能够将燃烧完成的气体经由所述排气道60排出。可以理解的是，所述排气道60可为一个、两个或者多个。所述排气道60可与所述进气道10相对设置，所述排气门座圈70的个数对应所述排气道60的个数设置。
本发明实施例的涡轮增压汽油发动机燃烧系统100的工作过程如下：
新鲜空气通入所述进气道10内，在所述进气道10内部与喷油器喷出的油雾形成油气混合物。此时，进气门打开，活塞下行，油气混合物经过进气喉口前通过所述进气部111的进气面111a的位置以及所述连接部112的连接面112a的位置处，并在所述连接部112的连接面112a的位置处形成燃烧需要的滚流比高的气流形状，然后经由所述进气门座圈30导入至所燃烧室40内。该上述高滚流比的气流能够在所述燃烧室40内形成高湍动能，此时，活塞上行压缩高滚流比的气流，在压缩末端，通过所述燃烧室40中的燃烧室挤气结构41的挤压作用，使得上述形成的湍动能中心在所述火花塞电极中心50附近，然后火花塞发火，点燃高滚流比的气流，该气流燃烧膨胀推动所述活塞做功，所述活塞再次上行，最后通过所述排气道60排出燃烧的废气，从而实现发动机的一次燃烧过程。
本发明提供的进气道10及涡轮增压汽油发动机燃烧系统100，通过在与进气部111贯通设置的连接部112上设有靠近进气道本体11的轴线L的连接面112a，从而使得该进气部111的横截面面积大于该连接部112的横截面面积，从而当气流在进气道10内时，利用该连接面112a的挤压作用，能够强行改变气流的流向，使得气流在连接部112的连接面112a处形成高滚流比的气流，从而能够提高汽油发动机的燃烧效率。采用上述方式，由于无需额外在进气道10或者是汽缸盖20上设置部件，结构简单，并且大大地降低了制作成本。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“一些示例”或类似“第一实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种进气道，其特征在于，其包括进气道本体，所述进气道本体包括进气部以及与所述进气部连接的连接部，所述连接部背离所述进气部的一端用于与进气门座圈相连，所述进气部的内部设有第一通道，所述连接部的内部设有第二通道，并且所述第一通道与所述第二通道贯通设置，所述连接部的一侧设置有向所述进气道本体的轴线倾斜的连接面，所述连接面自所述连接部和进气部的连接处倾斜延伸至所述连接部的端部，且所述连接面自所述连接部和进气部的连接处的一端至另一端逐渐靠近所述进气道本体的轴线，所述第一通道的横截面面积大于所述第二通道的横截面面积；
所述连接面为朝向所述进气道本体的轴线内凹的凹弧面；或者
所述连接面为朝向所述进气道本体的轴线倾斜的斜面；
所述进气部邻近所述连接部的位置处设置有向所述进气道本体的轴线倾斜的进气面，所述进气面与所述连接面连接。
2.如权利要求1所述的进气道，其特征在于，所述进气面为相对所述进气道本体的轴线外凸的凸弧面；或者
所述进气面为向所述进气道本体的轴线倾斜的斜面。
3.一种涡轮增压汽油发动机燃烧系统，其特征在于，所述涡轮增压汽油发动机燃烧系统包括汽缸盖、燃烧室、排气道以及如权利要求1或2所述的进气道，所述进气道、燃烧室和排气道均设于所述汽缸盖上，所述进气道与所述燃烧室的进气侧连接，所述排气道与所述燃烧室的排气侧连接；
所述涡轮增压汽油发动机燃烧系统还包括进气门座圈，所述进气门座圈设于所述汽缸盖上，并且所述进气门座圈的一端固定连接于所述进气道的连接部，所述进气门座圈的另一端连接至所述燃烧室的进气侧。
4.如权利要求3所述的涡轮增压汽油发动机燃烧系统，其特征在于，所述涡轮增压汽油发动机燃烧系统还包括设置于所述燃烧室中心的火花塞电极中心以及设置于所述燃烧室进气侧的至少一个燃烧室挤气结构。
5.如权利要求4所述的涡轮增压汽油发动机燃烧系统，其特征在于，所述燃烧室挤气结构为形成于所述燃烧室上的凹弧面，并且所述燃烧室挤气结构朝向所述火花塞电极中心凹陷设置；或者
所述燃烧室挤气结构为形成于所述燃烧室上的弦切面。
6.如权利要求4或5所述的涡轮增压汽油发动机燃烧系统，其特征在于，所述燃烧室挤气结构与所述燃烧室一体成型。
7.如权利要求3所述的涡轮增压汽油发动机燃烧系统，其特征在于，所述涡轮增压汽油发动机燃烧系统还包括排气门座圈，所述排气门座圈的一端固定连接于所述排气道的排气口，所述排气门座圈的另一端连接至所述燃烧室的排气侧。
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