CN107842435A - 缸内直喷汽油机的高滚流进气道 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缸内直喷汽油机的高滚流进气道，与进气门的气门盘配合的气门座为涂覆在基体表面上的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化并快速凝固后形成与基体材料成冶金结合的表面涂层。本发明属于一种无进气门独立座圈的进气道方案。本发明提供的进气道可以更加有效的保证进气道中心线和气门密封斜面角度相近，从而保证气流顺畅进入缸内，增加缸内滚流。
Description
技术领域
本发明属于汽车发动机技术领域，尤其涉及一种缸内直喷汽油机高滚流的进气道。
背景技术
随着环境问题日趋严峻以及汽车保有量的迅猛增加，针对汽车节能减排的相关法规更加严格，与传统的气道喷射汽油机(PFI)相比，缸内直喷汽油机(GDI)可更精确的控制喷油、采用更高的压缩比，与增压技术相结合，配合Down-Sizing和Down-Speeding策略因其具有良好的动力性和经济性及相对较低(和混合动力、电动车技术、HCCI技术相比)的成本优势，且目前相关技术日趋成熟具备量产条件，目前已成为是汽油发动机的主要发展方向。主流的缸内直喷汽油机都是喷油器侧置，对这类直喷机来说，进气道设计尤其重要，进气道采用何种构造才能提供较强的进气滚流来加强对喷雾的引导，以防止油束撞壁，促进油气混合，这是本领域技术人员急需解决的技术难题，并且，目前由于发动机进气道的设计过程中需要考虑气门座圈高度和位置的影响，需要考虑气门座圈压装位置的避让，导致气流在进入缸内过程中导致气体流通速度降低和缸内滚流比受限，因此需要对进气道和燃烧室进行精细的优化匹配设计，保证在各种工况下进气道都能提供足够强的滚流，同时又不损失进气。
发明内容
本发明的目的就是提供一种新型的方便控制进气道滚流比的缸内直喷汽油机高滚流的进气道。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种缸内直喷汽油机的高滚流进气道，与进气门的气门盘配合的气门座为涂覆在基体表面上的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化并快速凝固后形成与基体材料成冶金结合的表面涂层。
上述技术方案就是用表面熔覆的方案在基体上的进气侧的座圈区域构成与气门盘配合的气门座，以替代现有技术中独立加工并需要与缸体上容置区域镶嵌配合为一体的进气门座圈，这样就解决进气门座圈固有的厚度、高度等因素带来的气道构成的各种阻碍，气流通过气门喉口位置时，现有的进气门座圈对气流的阻碍作用，降低气流的流通速度，降低缸内滚流特性，本发明属于一种无进气门独立座圈的进气道方案。本发明提供的进气道可以更加有效的保证进气道中心线和气门密封斜面角度相近，从而保证气流顺畅进入缸内，增加缸内滚流。
附图说明
图1为现有技术中的含独立气门座圈的进气侧结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明激光熔覆气门座尺寸结果示意图；
图4为本发明中的气道的结构示意图。
图中的标记为：进气门10；进气道20；熔覆进气门座22；燃烧室30；气道喉口位置处截面尺寸St；气门密封面与喉口的距离H示意。
具体实施方式
一种缸内直喷汽油机的高滚流进气道，与进气门10的气门盘11配合的气门座为涂覆在基体表面上的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化并快速凝固后形成与基体材料成冶金结合的熔覆进气门座21。作为优选方案，在按照尺寸要求加工完毕的气门落座区域的表面上涂覆一层采用Co基合金，优选Co-Cr-Mo-Si系合金进行激光熔覆构成熔覆进气门座21。
相对于现有技术而言，现有技术属于有独立座圈体的进气道，而本发明则是一种无气门独立座圈的进气道，在气道设计过程中，减少了气门座圈对进气道边界要求，可以将进气道设计成直线型气道，可有效降低气流在气道内的能量损失。另外，由于去除了独立座圈也就无需在缸盖的气门口处设置环形凹台来安装固定座圈了，这样就消除了缸盖上的应力集中区域，加之气门的频繁冲击而造成的疲劳破坏的现象得到显著改善，提高了缸盖的使用寿命。
并且本发明提供的方案使气门密封面与缸盖本体直接接触，此方案可减少一道气门独立座圈的压装工序，有效提高生产节拍，提升效率。
本发明提供的熔覆进气门座21显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器等特性，从而具备替代原有气门座圈的耐磨、耐蚀、耐热的特性。
正是由于本发明的上述无气门独立座圈的熔覆进气门座结构，给气道的优化设计提供可能，即本发明的进气道采用一种与无气门座圈机构匹配的直线型气道，更有利于提升气流通过气门的速度，通过调节对滚流比影响较大的局部关键参数，方便控制进气道滚流比，简化进气道设计程序。具体气道的优选方案如下：
所述进气道20的下壁面22与进气道20中心线有一个夹角α角为0°～10°；更优选的方案是所述进气道20的下壁面22与进气道20中心线有一个夹角α角为2°～5°。
进气道20中心线与进气门杆中心线夹角为β，β角为30°～60°；更优选的方案是进气道20中心线与进气门杆中心线夹角为β为40°～50°
进气道20整体呈直线型。所述的一种无气门座圈的进气道，在气道设计过程中，减少了气门座圈对进气道边界要求，可以将进气道设计成直线型气道，可有效降低气流在气道内的能量损失。
燃烧室30为斜屋顶式燃烧室。
本发明从性能上完全能满足传统气门座圈的功用，激光熔覆气门座的引入与原有气门座圈相比，在气道喉口St与气门密封面的高度H上能减少1.5-2.5mm的距离，正因为此高度H的减小，可通过调节夹角α，改变进气道20出口段的气流运动，从而方便的调节滚流比，将滚流比在同等流量系数的情况下提升20％左右。例如直喷发动机若需要进一步提高气道的滚流比，加强对喷雾的引导，预防喷雾撞壁，可在设计时增大α角，即可减小进气道20出口段的流通面积，在进气过程中提高气流速度，并引导更多气流从进气门上侧23进入燃烧室30，形成顺时针转动的更强劲的滚流。反之，若需要减少滚流比，提高流量系数，减小α角即可。因此可直接、高效、灵活的调节进气道20滚流比。
另外，增大β角亦可增加气流从进气门上侧23进入燃烧室30的比例，从而增加滚流比，不过β角一般受气道和气门布置约束，可根据需求设计，但可调节的范围不大。
Claims (8)
1.一种缸内直喷汽油机的高滚流进气道，其特征在于：与进气门(10)的气门盘(11)配合的进气道(20)上的气门座为涂覆在基体表面上的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化并快速凝固后形成与基体材料成冶金结合的熔覆进气门座(21)。
2.根据权利要求1所述的缸内直喷汽油机的高滚流进气道，其特征在于：所述进气道(20)的下壁面(22)与进气道(20)中心线有一个夹角α角为0°～10°。
3.根据权利要求1或2所述的缸内直喷汽油机的高滚流进气道，其特征在于：进气道(20)中心线与进气门杆中心线夹角为β，β角为30°～60°。
4.根据权利要求1或2所述的缸内直喷汽油机的高滚流进气道，其特征在于：所述进气道(20)的下壁面(22)与进气道(20)中心线有一个夹角α角为2°～5°。
5.根据权利要求1或2所述的缸内直喷汽油机的高滚流进气道，其特征在于：进气道(20)中心线与进气门杆中心线夹角为β为40°～50°。
6.根据权利要求1所述的缸内直喷汽油机的高滚流进气道，其特征在于：进气道(20)整体呈直线型。
7.根据权利要求1所述的缸内直喷汽油机的高滚流进气道，其特征在于：燃烧室(30)为斜屋顶式燃烧室。
8.根据权利要求1所述的缸内直喷汽油机的高滚流进气道，其特征在于：在按照尺寸要求加工完毕的气门落座区域的表面上涂覆一层采用Co基合金，优选Co-Cr-Mo-Si系合金进行激光熔覆构成熔覆进气门座(21)。
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