CN110094259A - 一种增强进气涡流的柴油机进气阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种增强进气涡流的柴油机进气阀，包括阀杆、阀面，阀杆上设置阀杆导流叶片，阀面上设置阀面导流叶片，阀杆导流叶片与阀杆表面曲面切向贴合，阀面导流叶片与阀面表面曲面切向贴合，阀杆导流叶片沿阀杆竖直向下且具有扭转角度，阀面导流叶片具有弧度，阀杆导流叶片与阀面导流叶片刚性连接。本发明不需要多余的控制机构，可以适配大多数四冲程柴油机，让进气过程缸内流场更加稳定，有利于喷油过程的油气混合，在保证柴油机进气量的同时增加了缸内平均涡流比。

Description

一种增强进气涡流的柴油机进气阀

技术领域

本发明涉及的是一种进气阀，具体地说是柴油机进气阀。

背景技术

在现代内燃机中，特别是在中小型高速柴油机的工作过程中，涡流运动占有十分重要的地位。各种不同的内燃机燃烧过程的品质，都在不同程度上、甚至在很大程度上与空气、油气和燃气的运动状态有关。而借助进气、压缩和燃烧过程中各种类型的气流运动，是改善燃烧、提高热效率和空气利用率的有效途径之一。压缩过程终了、点火之前的缸内涡流主要是在进气过程形成的，而进气过程所形成的涡流对于组织缸内流动有着很重要的作用。所以，提高柴油机进气涡流对组织燃烧，提高柴油机效率，提升柴油机的经济性以及降低排放方面有着重大意义。

现阶段提升柴油机缸内涡流比的主要方式为改变螺旋进气道蜗壳结构或可变进气道技术，这些方式都会在一定程度上减小柴油机进气量，而且部分螺旋进气道并不能较好的提供大尺度涡流，而是会在缸内形成两个对称的涡流，减小缸内涡流比。

发明内容

本发明的目的在于提供对进气量影响较小的一种增强进气涡流的柴油机进气阀。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种增强进气涡流的柴油机进气阀，其特征是：包括阀杆、阀面，阀杆上设置阀杆导流叶片，阀面上设置阀面导流叶片，阀杆导流叶片与阀杆表面曲面切向贴合，阀面导流叶片与阀面表面曲面切向贴合，阀杆导流叶片沿阀杆竖直向下且具有扭转角度，阀面导流叶片具有弧度，阀杆导流叶片与阀面导流叶片刚性连接。

本发明还可以包括：

1、每个阀杆导流叶片和其对应的阀面导流叶片构成一组导流叶片单元，所述导流叶片单元包括四组，根据气阀中心线中心对称布置。

2、阀杆导流叶片的扭转角度在30°和60°之间。

3、阀杆导流叶片最高点处于阀杆在气道内运动区域的下1/3-1/2之间。

4、阀面导流叶片的宽度不超过气阀运动区域的1/2，阀面导流叶片从阀面与阀杆连接处开始，延伸到阀面距阀面外侧边缘3/4-4/5处，阀面导流叶片的曲率半径范围在进气阀半径的0.8-1.4倍之间。

本发明的优势在于：

1、本发明所设计的可以增加柴油机进气涡流的气阀较为简单，不需要多余的控制机构。

2、本发明所设计的可以增加柴油机进气涡流的气阀结构可以适配大多数四冲程柴油机。

3、本发明所设计的可以增加柴油机进气涡流的气阀上的叶片可以根据不同的燃烧室匹配不同的叶形。

4、本发明所设计的可以增加柴油机进气涡流的气阀可以让进气过程缸内流场更加稳定，有利于喷油过程的油气混合。

5、本发明在增大缸内平均涡流比的同时并未改变原有的进气道形式，在保证柴油机进气量的同时增加了缸内平均涡流比。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为传统气阀的柴油机进气过程结束时缸内横截面的流场，流场中形成了两个对置的涡流，严重影响了缸内平均涡流比。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-3，本发明进气阀由两部分组成，即有导流叶片的阀面和带有导流叶片的阀杆。处于阀面和阀杆上的导流叶片薄壁A、B与气阀表面的曲面切向贴合且导流叶片根据气阀中心线中心对称布置。阀面和阀杆上的导流叶片A、B刚性连接，阀杆部分的导流叶片B带有一定角度的扭转值。阀杆部分叶片B的布置方向沿阀杆竖直向下，阀面部分叶片A带有一定弧度。

阀杆部分的导流叶片B布置方向沿阀杆竖直向下且需要带有一定的扭转角度，这可以降低阀面上导流叶片A对直接冲击的气流造成的进气阻力影响，同时增强导流效果。扭转角度在30°和60°之间。阀杆部分导流叶片B沿阀杆竖直向下布置，其最高点处于阀杆在气道内运动区域的下1/3-1/2之间，避免对空气在进气道内的传播造成阻碍。阀面部分导流叶片A的宽度不应超过气阀运动区域的1/2，以免在空气流经气阀时造成过大空气阻力。阀面部分每个导流叶片A从阀面与阀杆连接处开始，延伸到阀面距阀面外侧边缘3/4-4/5处。阀面部分每个导流叶片A都有一定的弧度，其曲率半径范围在进气阀半径的0.8-1.4倍之间。

如附图1所示，本增强进气涡流的柴油机进气阀装置包含具有多组切向贴合进气阀上壁面的导流叶片的阀盘A，以及具有带有一定扭转值的导流叶片的阀杆B。处于阀面和阀杆上的导流叶片薄壁与气阀表面的曲面切向贴合且导流叶片根据气阀中心线中心对称布置。阀面和阀杆上的导流叶片刚性连接，阀杆部分的导流叶片带有30-60度的扭转值。阀杆部分叶片的布置方向沿阀杆竖直向下，阀面部分叶片带有一定弧度，其曲率半径范围为气阀半径的0.8-1.4倍。

将带有导流叶片的进气阀代替现有的气阀应用于四冲程柴油机进气道内，这会让进气呈现出较大的角速度，这个效果由两个阶段完成。如图2所示，第一阶段气体由进气阀入口流入两个进气歧管，在进入进气歧管时，空气较为无序，这时位于阀杆上沿阀杆竖直向下布置的导流叶片会先对气流产生引导作用，使气流更有序的流经带有导流叶片的阀面A。阀杆上的导流叶片具有30-60度的扭转角度，目的是在引导气流流经阀面A时，避免进气直接冲击阀面上的导流叶片造成流速不均，且阀杆上的导流叶片位置设置不宜过高或过低，过高会对进气道气流造成阻碍，过低会导致叶片长度过短，单位长度内扭转角度过大，无法达到理想的导流效果，同时也会增加加工难度。第二阶段气流流经阀面B，经过阀面导流叶片的导流作用进入柴油机气缸中。对于B部分导流叶片的布置，叶片宽度不宜过宽或过窄，叶片过宽会增大进气阻力，过窄则会影响导流效果，同时叶片的曲率可以根据不同的柴油机进气道进行调整：对于有螺旋进气道的柴油机，平均曲率半径可在0.8-1.4倍进气阀半径范围内相对较大，叶片也可布置的相对稀疏，而对于全为切向进气道的柴油机，曲率可在在0.8-1.4倍进气阀半径范围内相对较小，叶片布置应相对紧凑。

对于大部分柴油机，刚刚进入缸内的气流在两进气阀之间具有相同方向速度，其中一部分气流流向排气阀方向，另一部分流向排气阀反方向的缸壁，这部分气流贴近缸壁时初速度较大。两股气流遇到缸壁后均沿着缸壁发展，从而形成了两股对置的，旋转方向相反的涡流(如图3)，两个大涡中各点角速度相对气缸中心线不同，所以在速度相互抵消的情况下出现了缸内平均涡流比较小的情况，这对缸内的平均涡流比有着很不利的影响。而经过气阀上导流叶片导流之后的气流会在两进气阀之间产生相反的速度，削弱缸内对称的涡流，于此同时引导进气气体沿着缸壁发展，从而形成一个在缸内尺度较大的充满气缸的涡流，使气缸内的始稳面提高，从而提高进气过程气缸内的涡流比。

Claims (9)

1.一种增强进气涡流的柴油机进气阀，其特征是：包括阀杆、阀面，阀杆上设置阀杆导流叶片，阀面上设置阀面导流叶片，阀杆导流叶片与阀杆表面曲面切向贴合，阀面导流叶片与阀面表面曲面切向贴合，阀杆导流叶片沿阀杆竖直向下且具有扭转角度，阀面导流叶片具有弧度，阀杆导流叶片与阀面导流叶片刚性连接。

2.根据权利要求1所述的一种增强进气涡流的柴油机进气阀，其特征是：每个阀杆导流叶片和其对应的阀面导流叶片构成一组导流叶片单元，所述导流叶片单元包括四组，根据气阀中心线中心对称布置。

3.根据权利要求1或2所述的一种增强进气涡流的柴油机进气阀，其特征是：阀杆导流叶片的扭转角度在30°和60°之间。

4.根据权利要求1或2所述的一种增强进气涡流的柴油机进气阀，其特征是：阀杆导流叶片最高点处于阀杆在气道内运动区域的下1/3-1/2之间。

5.根据权利要求3所述的一种增强进气涡流的柴油机进气阀，其特征是：阀杆导流叶片最高点处于阀杆在气道内运动区域的下1/3-1/2之间。

6.根据权利要求1或2所述的一种增强进气涡流的柴油机进气阀，其特征是：阀面导流叶片的宽度不超过气阀运动区域的1/2，阀面导流叶片从阀面与阀杆连接处开始，延伸到阀面距阀面外侧边缘3/4-4/5处，阀面导流叶片的曲率半径范围在进气阀半径的0.8-1.4倍之间。

7.根据权利要求3所述的一种增强进气涡流的柴油机进气阀，其特征是：阀面导流叶片的宽度不超过气阀运动区域的1/2，阀面导流叶片从阀面与阀杆连接处开始，延伸到阀面距阀面外侧边缘3/4-4/5处，阀面导流叶片的曲率半径范围在进气阀半径的0.8-1.4倍之间。

8.根据权利要求4所述的一种增强进气涡流的柴油机进气阀，其特征是：阀面导流叶片的宽度不超过气阀运动区域的1/2，阀面导流叶片从阀面与阀杆连接处开始，延伸到阀面距阀面外侧边缘3/4-4/5处，阀面导流叶片的曲率半径范围在进气阀半径的0.8-1.4倍之间。

9.根据权利要求5所述的一种增强进气涡流的柴油机进气阀，其特征是：阀面导流叶片的宽度不超过气阀运动区域的1/2，阀面导流叶片从阀面与阀杆连接处开始，延伸到阀面距阀面外侧边缘3/4-4/5处，阀面导流叶片的曲率半径范围在进气阀半径的0.8-1.4倍之间。