CN107218150A - 燃烧室气道结构、燃烧室进气系统及内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内燃机技术领域，公开了一种燃烧室气道结构、燃烧室进气系统及内燃机。燃烧室气道结构包括：燃烧室；与燃烧室连通，用于在正常工况下向燃烧室导入气体的进气道；与燃烧室连通，用于导出燃烧室内气体的排气道；与进气道配合的进气门；与排气道配合的排气门；以及旁接于进气道，用于在怠速或低负荷工况下向燃烧室导入气体的旁通通道；其中，旁通通道的横截面积小于进气道的横截面积。本发明提供的燃烧室气道结构能够在不改变进气量的情况下提高怠速和小负荷工况下燃烧室内燃油燃烧速度和燃烧充分性，降低排放物的量。

Description

燃烧室气道结构、燃烧室进气系统及内燃机

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，尤其涉及燃烧室气道结构、燃烧室进气系统及内燃机。

背景技术

现有的内燃机通过进气道向燃烧室供应气体。由于内燃机在怠速工况下和小负荷工况下的进气量小，而进气道流通面积大，导致气体在进入燃烧室后流速很低，无法在燃烧室内形成强滚流。进而导致燃烧室内燃油燃烧缓慢和燃烧不充分，引起排放物和油耗的增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃烧室气道结构，其能够提高怠速和小负荷工况下进入燃烧室的气体流速，提高燃烧室内的滚流比，进而提高怠速和小负荷工况下燃烧室内燃油燃烧速度和燃烧充分性。

本发明的第二个目的在于提供一种具备上述燃烧室气道结构的燃烧室进气系统。

本发明的第三个目的在于提供一种具备上述燃烧室气道结构的内燃机。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：

燃烧室气道结构，包括：燃烧室；与燃烧室连通，用于在正常工况下向燃烧室导入气体的进气道；与燃烧室连通，用于导出燃烧室内气体的排气道；与进气道配合的进气门；与排气道配合的排气门；以及旁接于进气道，用于在怠速或低负荷工况下向燃烧室导入气体的旁通通道；其中，旁通通道的横截面积小于进气道的横截面积。

在本发明的一种实施例中：

旁通通道的出口的轴线与进气门的气门杆的轴线异面。

在本发明的一种实施例中：

旁通通道的出口和进气门的气门杆在预设平面上的投影不重叠；预设平面与旁通通道的出口的轴线垂直。

在本发明的一种实施例中：

旁通通道的出口和进气道的出口在预设平面上的投影重合；预设平面与旁通通道的出口的轴线垂直。

在本发明的一种实施例中：

旁通通道的出口被构造为当进气门打开至预设位置时，旁通通道的出口和进气门的气门头部在预设平面上的投影不重叠；预设平面与旁通通道的出口的轴线垂直。

在本发明的一种实施例中：

进气门和排气门之间的夹角为25°-50°。

在本发明的一种实施例中：

进气门和排气门之间的夹角为30°。

在本发明的一种实施例中：

旁通通道的轴线为直线。

在本发明的一种实施例中：

沿旁通通道的轴线方向，旁通通道各处的横截面积相等。

燃烧室进气系统，包括空滤器、进气管、旁通管、节气门、控制阀以及上述任意一种燃烧室气道结构；进气管的两端分别与空滤器的出口和进气道的进口连接；节气门设置在进气管上；旁通管的两端分别与空滤器的出口和旁通通道的进口连接；控制阀设置在旁通管上。

内燃机，包括上述任意一种燃烧室气道结构。

本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本发明实施例提供的燃烧室气道结构，在怠速或低负荷工况下，气体通过旁通通道被导入燃烧室。由于旁通通道的横截面积小于进气道的横截面积，因此使得进入燃烧室的气体具有较高的流速，进而在燃烧室内形成较强的滚流，提高燃烧室内的滚流比。如此，即可在不改变进气量的情况下提高怠速和小负荷工况下燃烧室内燃油燃烧速度和燃烧充分性，降低排放物的量。

本发明实施例提供的燃烧室进气系统,由于具备上述的燃烧室气道结构，因此也具备燃烧室内的滚流比高，燃烧室内燃油燃烧速度和燃烧充分性高，排放物量小的优点。

本发明实施例提供的内燃机，由于具备上述的燃烧室气道结构，因此也具备燃烧室内的滚流比高，燃烧室内燃油燃烧速度和燃烧充分性高，排放物量小的优点。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例中需要使用的附图作简单介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施方式，不应被看作是对本发明范围的限制。对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，能够根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的燃烧室气道结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的燃烧室气道结构中，旁通通道的出口和进气门的气门杆在预设平面上的投影图；

图3为本发明实施例提供的燃烧室气道结构中，旁通通道的出口和进气道的出口在预设平面上的投影图；

图4为本发明实施例提供的燃烧室气道结构中，当进气门打开至预设位置时，旁通通道的出口和进气门的气门头部在预设平面上的投影图；

图5为本发明实施例提供的燃烧室气道结构中，当进气门打开至预设位置时，旁通通道的出口、进气门的气门杆、进气道的出口和进气门的气门头部在预设平面上的投影图；

图6为本发明实施例提供的燃烧室进气系统的结构示意图。

图标：100-燃烧室气道结构；100a-预设平面；101-进气门座圈；102-进气门导管；103-排气门座圈；104-排气门导管；110-燃烧室；120-进气道；121-进口；122-出口；122’-投影；130-排气道；131-进口；132-出口；140-进气门；141-气门杆；141’-投影；141a-轴线；142-气门头部；142’-投影；150-排气门；151-气门杆；151a-轴线；152-气门头部；160-旁通通道；160a-轴线；161-进口；162-出口；162’-投影；010-燃烧室进气系统；200-空滤器；201-滤芯前腔；202-滤芯后腔；210-滤芯；220-进口；230-第一出口；240-第二出口；300-进气管；400-旁通管；500-节气门；600-控制阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1：

请参照图1，图1为本发明实施例提供的燃烧室气道结构100的结构示意图。燃烧室气道结构100包括燃烧室110、进气道120、排气道130、进气门140、排气门150和旁通通道160。

进气道120具备进口121和出口122。进气道120的出口122与燃烧室110的顶部连通。气体通过进气道120的进口121进入进气道120，进气道120中的气体再通过出口122进入燃烧室110。

排气道130具备进口131和出口132。排气道130的进口131与燃烧室110的顶部连通。燃烧室110中的气体通过排气道130的进口131进入排气道130，排气道130中的气体再通过出口132排出。

进气门140是用于控制燃烧室110进气的结构件。进气门140包括气门杆141和气门头部142。气门杆141为细长杆件，气门头部142为盘状件。气门杆141的一端与气门头部142同轴的连接。在进气道120的出口122处设置有进气门座圈101。在进气道120上旁接有进气门导管102。气门杆141与进气门导管102配合，从而沿进气门导管102来回运动。当进气门140向燃烧室110的方向运动时，气门头部142脱离进气门座圈101，从而将进气道120的出口122打开，进气道120内的气体能够进入燃烧室110。当进气门140沿远离燃烧室110的方向运动时，气门头部142与进气门座圈101相配合。进气门座圈101承受气门头部142在工作过程中的高速冲击，并与气门头部142共同起密封进气道120的出口122的作用。

排气门150是用于控制燃烧室110排气的结构件。排气门150包括气门杆151和气门头部152。气门杆151为细长杆件，气门头部152为盘状件。气门杆151的一端与气门头部152同轴的连接。在排气道130的出口132处设置有排气门座圈103。在排气道130上旁接有排气门导管104。气门杆151与排气门导管104配合，从而沿排气门导管104来回运动。当排气门150向燃烧室110的方向运动时，气门头部152脱离排气门座圈103，从而将排气道130的进口131打开，燃烧室110内的气体能够通过排气道130排出。当排气门150沿远离燃烧室110的方向运动时，气门头部152与排气门座圈103相配合。排气门座圈103承受气门头部152在工作过程中的高速冲击，并与气门头部152共同起密封排气道130的进口131的作用。

旁通通道160旁接于进气道120。旁通通道160具备进口161和出口162。旁通通道160的出口162与进气道120连通。气体通过旁通通道160的进口161进入旁通通道160，旁通通道160中的气体再通过出口162进入燃烧室110。旁通通道160的横截面积小于进气道120的横截面积，即是说，气体在旁通通道160中的流通面积要小于气体在进气道120中的流通面积。

在正常工况下，气体从进气道120进入燃烧室110。在怠速工况下和小负荷工况下，气体通过旁通通道160进入燃烧室110。相比于正常工况，在怠速工况下和小负荷工况下的进气量小。而进气道120流通面积大，导致气体在进入燃烧室110后流速很低，无法在燃烧室110内形成强滚流。进而导致燃烧室110内燃油燃烧缓慢和燃烧不充分，引起排放物和油耗的增加。本实施例提供的燃烧室气道结构100，在怠速工况下和小负荷工况下，气体通过旁通通道160进入燃烧室110，由于旁通通道160的横截面积小于进气道120的横截面积，因此等量的气体在旁通通道160中的流速更快。通过旁通通道160进入燃烧室110的气体能够具备较高的流速，进而在燃烧室110内形成较强的滚流，提高燃烧室110内的滚流比。如此，即可在不改变进气量的情况下提高怠速和小负荷工况下燃烧室110内燃油燃烧速度和燃烧充分性，降低排放物的量。

在本实施例中，旁通通道160的轴线160a为直线，这样在旁通通道160内流动的气体沿着旁通通道160做直线运动，进而能够避免旁通通道160弯曲导致的气体流速损失，进一步提高通过旁通通道160进入燃烧室110的气体的流速，进而在燃烧室110内形成更强的滚流。

在本实施例中，沿旁通通道160的轴线160a方向，旁通通道160各处的横截面积相等。这样能够避免气体在旁通通道160中流动时，由于旁通通道160的内径变化导致的流速损失，进一步提高通过旁通通道160进入燃烧室110的气体的流速，进而在燃烧室110内形成更强的滚流。

发明人在实现本实施例的过程中发现，如果旁通通道160的出口162正对进气门140的气门杆141，即旁通通道160的轴线160a与气门杆141的轴线141a相交，这会导致从旁通通道160的出口162流出的气体直接与气门杆141碰撞，进而降低了对从旁通通道160的出口162流出的气体的流速。同时气门杆141还会对从旁通通道160的出口162流出的气体起到分流作用，导致进入燃烧室110的气流不集中。这使得进入燃烧室110的气体难以形成很强的滚流。为了进一步提高燃烧室110内的滚流比，在本实施例中，旁通通道160的出口162的轴线(在本实施例中，即为轴线160a)与进气门140的气门杆141的轴线141a异面。这样，能够避免从旁通通道160的出口162流出的气体直接与气门杆141碰撞，降低气门杆141对气体流速的影响，降低气门杆141对气体的分流作用，从而提高燃烧室110内的滚流比。

进一步的，请参照图2，图2为本发明实施例提供的燃烧室气道结构100中，旁通通道160的出口162和进气门140的气门杆141在预设平面100a上的投影图。预设平面100a是与旁通通道160的出口162的轴线(在本实施例中，即为轴线160a)垂直的平面。在本实施例中，旁通通道160的出口162在预设平面100a上形成投影162’。进气门140的气门杆141在预设平面100a上形成投影141’。投影162’与投影141’不重叠。也即是说，旁通通道160的出口162与进气门140的气门杆141完全错开。这样，能够避免旁通通道160的出口162流出的气体与气门杆141发生碰撞，消除了降低气门杆141对气体流速的影响，消除了气门杆141对气体的分流作用，使从旁通通道160的出口162流出的气体能够以更高的流速且更集中的进入燃烧室110，从而进一步提高燃烧室110内的滚流比。

发明人在实现本实施例的过程中发现，如果从旁通通道160的出口162流出的气体与进气道120的内壁发生碰撞，会导致气体流速损失，这使得进入燃烧室110的气体难以形成很强的滚流。请参照图3，图3为本发明实施例提供的燃烧室气道结构100中，旁通通道160的出口162和进气道120的出口122在预设平面100a上的投影图。在本实施例中，旁通通道160的出口162在预设平面100a上形成投影162’，进气道120的出口122在预设平面100a上形成投影122’。投影162’与投影122’重合。这样，从旁通通道160的出口162流出的气体能够直接通过进气道120的出口122进入燃烧室110，气体不与进气道120的内壁发生碰撞。如此，避免了因气体与进气道120的内壁发生碰撞导致的气体流速损失，使从旁通通道160的出口162流出的气体能够以更高的流速进入燃烧室110，进而进一步提高燃烧室110内的滚流比。

发明人在实现本实施例的过程中发现，在怠速工况下和小负荷工况下，进气门140的开度较小，这会导致从旁通通道160的出口162流出的气体与进气门140的气门头部142靠近气门杆141的端面发生碰撞，进而降低了对从旁通通道160的出口162流出的气体的流速。同时气门头部142还会对从旁通通道160的出口162流出的气体起到分流作用，导致进入燃烧室110的气流不集中。这使得进入燃烧室110的气体难以形成很强的滚流。请参照图4，图4为本发明实施例提供的燃烧室气道结构100中，当进气门140打开至预设位置时，旁通通道160的出口162和进气门140的气门头部142在预设平面100a上的投影图。需要说明的是，预设位置是指在怠速工况下和小负荷工况下，进气门140的打开位置。在本实施例中，旁通通道160的出口162在预设平面100a上形成投影162’，进气门140的气门头部142在预设平面100a上形成投影142’。投影162’与投影142’不重叠。这样，能够避免从旁通通道160的出口162流出的气体与气门头部142碰撞，消除气门头部142对气体流速的影响，消除气门头部142对气体的分流作用，使从旁通通道160的出口162流出的气体能够以更高的流速且更集中的进入燃烧室110，进而进一步提高燃烧室110内的滚流比。

图2、图3和图4中示出的结构，都有利于进一步提高燃烧室110内的滚流比。为了更大程度上提高燃烧室110内的滚流比，在本实施例提供的燃烧室气道结构100中，图2、图3和图4中示出的结构同时存在。请参照图5，图5为本发明实施例提供的燃烧室气道结构100中，当进气门140打开至预设位置时，旁通通道160的出口162、进气门140的气门杆141、进气道120的出口122和进气门140的气门头部142在预设平面100a上的投影图。从图5中可以看出：旁通通道160的出口162在预设平面100a上形成的投影162’与进气门140的气门杆141在预设平面100a上形成的投影141’不重叠；旁通通道160的出口162在预设平面100a上形成的投影162’与进气道120的出口122在预设平面100a上形成的投影122’重合；旁通通道160的出口162在预设平面100a上形成的投影162’与进气门140的气门头部142在预设平面100a形成的投影142’不重叠。这样一来，使从旁通通道160的出口162流出的气体能够不受阻挡地，直接进入燃烧室110，使从旁通通道160的出口162流出的气体能够以更高的流速且更集中的进入燃烧室110，进而更大程度上提高燃烧室110内的滚流比。

请再次参照图1，发明人在实现本实施例的过程中发现，排气门150也会对燃烧室110内的滚流比产生影响。如果进气门140与排气门150之间的夹角α过大(即进气门140的气门杆141的轴线141a和排气门150的气门杆151的轴线151a之间的夹紧α)，旁通通道160的出口162流出的气体在进入燃烧室110后，当排气门150打开时，气体会部分与排气门150的气门头部152的侧壁碰撞，进而影响气体在燃烧室110内形的滚流的强度。为此，在本实施例提供的燃烧室气道结构100中，进气门140与排气门150之间的夹角α被适当缩小，使进气门140与排气门150之间的夹角α为25°-50°。这样，能够降低气体与排气门150的气门头部152的侧壁碰撞的量，使绝大部分气体能够沿气门头部152远离排气门150的端面流动，减少气体与排气门150的气门头部152的侧壁碰撞产生的能量损失，进一步增大滚流强度。进一步的，在本实施例中，进气门140与排气门150之间的夹角α为30°，这样能够更大程度上提高气门头部152远离排气门150的端面对气体流动的引导作用，使有助于气体在燃烧室110内形成滚流，从而进一步增大滚流强度。

综上，本实施例提供的燃烧室气道结构100能够在不改变进气量的情况下提高怠速和小负荷工况下燃烧室110内燃油燃烧速度和燃烧充分性，降低排放物的量。

实施例2：

本实施例提供一种内燃机(图未示出)，具体的该内燃机为往复活塞式内燃机，其具备本实施例提供的燃烧室气道结构100。

实施例3：

请参照图6，图6为本发明实施例提供的燃烧室进气系统010的结构示意图。燃烧室进气系统010包括空滤器200、进气管300、旁通管400、节气门500、控制阀600以及实施例1中记载的燃烧室气道结构100。

空滤器200内设置的滤芯210将空滤器200的内部空间分隔为滤芯前腔201和滤芯后腔202。空滤器200的进口220与滤芯前腔201连通。空滤器200具备两个出口，分别为第一出口230和第二出口240。第一出口230和第二出口240均与滤芯后腔202连通。气体通过进口220进入滤芯前腔201，被滤芯210过滤后进入滤芯后腔202，然后从第一出口230和第二出口240流出空滤器200。

进气管300的两端分别与第一出口230和燃烧室气道结构100的进气道120的进口121连接。节气门500设置在进气管300上。旁通管400的两端分别与第二出口240和燃烧室气道结构100的旁通通道160的进口161连接。控制阀600设置在旁通管400上。

在正常工况下，控制阀600关闭，节气门500打开，气体通过进气管300进入燃烧室气道结构100的进气道120。在怠速和小负荷工况下，节气门500关闭，控制阀600打开，气体通过旁通管400进入燃烧室气道结构100的旁通通道160。

这样，在怠速和小负荷工况下，由于气体通过旁通管400进入燃烧室气道结构100的旁通通道160，气体再通过旁通通道160进入燃烧室110，从而能够在不改变进气量的情况下提高怠速和小负荷工况下燃烧室110内燃油燃烧速度和燃烧充分性，降低排放物的量。

在本实施例中，旁通管400为软管，使得旁通管400能够更加容易地被布置。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (11)

1.燃烧室气道结构，其特征在于，包括：

燃烧室；

与所述燃烧室连通，用于在正常工况下向所述燃烧室导入气体的进气道；

与所述燃烧室连通，用于导出所述燃烧室内气体的排气道；

与所述进气道配合的进气门；

与所述排气道配合的排气门；

以及旁接于所述进气道，用于在怠速或低负荷工况下向所述燃烧室导入气体的旁通通道；

其中，所述旁通通道的横截面积小于所述进气道的横截面积。

2.根据权利要求1所述的燃烧室气道结构，其特征在于：

所述旁通通道的出口的轴线与所述进气门的气门杆的轴线异面。

3.根据权利要求2所述的燃烧室气道结构，其特征在于：

所述旁通通道的出口和所述进气门的气门杆在预设平面上的投影不重叠；

所述预设平面与所述旁通通道的出口的轴线垂直。

4.根据权利要求1所述的燃烧室气道结构，其特征在于：

所述旁通通道的出口和所述进气道的出口在预设平面上的投影重合；

所述预设平面与所述旁通通道的出口的轴线垂直。

5.根据权利要求1所述的燃烧室气道结构，其特征在于：

所述旁通通道的出口被构造为当所述进气门打开至预设位置时，所述旁通通道的出口和所述进气门的气门头部在预设平面上的投影不重叠；

所述预设平面与所述旁通通道的出口的轴线垂直。

6.根据权利要求1所述的燃烧室气道结构，其特征在于：

所述进气门和所述排气门之间的夹角为25°-50°。

7.根据权利要求6所述的燃烧室气道结构，其特征在于：

所述进气门和所述排气门之间的夹角为30°。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的燃烧室气道结构，其特征在于：

所述旁通通道的轴线为直线。

9.根据权利要求8所述的燃烧室气道结构，其特征在于：

沿所述旁通通道的轴线方向，所述旁通通道各处的横截面积相等。

10.燃烧室进气系统，其特征在于：

包括空滤器、进气管、旁通管、节气门、控制阀以及权利要求1-9中任意一项所述的燃烧室气道结构；

所述进气管的两端分别与所述空滤器的出口和所述进气道的进口连接；所述节气门设置在所述进气管上；

所述旁通管的两端分别与所述空滤器的出口和所述旁通通道的进口连接；所述控制阀设置在所述旁通管上。

11.内燃机，其特征在于：

所述内燃机包括权利要求1-9中任意一项所述的燃烧室气道结构。