CN110685836A - 一种双滚流进气道及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双滚流进气道，包括第一气道、第二气道和第三气道，第一气道的一端和第二气道的一端均与第三气道的一端连通，第一气道的另一端设有第一出气口,第二气道的另一端设有第二出气口，第三气道的另一端设有进气口；第一出气口和第二出气口与进气口成角度布置；沿第一出气口气流流出的反向延伸出具有中空腔体的第一凸出部；沿第二出气口气流流出的反向延伸出具有中空腔体的第二凸出部，第三气道内设有第三凸出部；气流经第一凸出部、第二凸出部和第三凸出部后能够形成滚流，滚流式的进气方式能够使点燃式发动机的燃料燃烧充分，有效改善失火、缸内零部件磨损及发动机爆震等现象。

Description

一种双滚流进气道及发动机

技术领域

本发明属于发动机气道技术领域，具体涉及一种双滚流进气道及发动机。

背景技术

随着国家国六排放法规的即将实施和我国经济的发展，汽车的尾气排放和能源消耗面临双重压力。根据我国能源结构和市场现状，汽车领域需要通过走能源多元化道路，来缓解能源安全、改善环境质量；其中，甲醇是能源多元化的最佳选择之一。

目前市场上发动机气道多采用涡流进气道，以柴油机为例，气体在进入涡流气道后主要在进气过程中形成绕气缸轴线旋转的气流运动。然而，重型甲醇发动机与柴油机在燃油供给上具有完全不同的燃烧方式，柴油机采用压燃扩散式的燃烧方式，而重型甲醇的燃烧方式是均质点燃式，二者对发动机进气道的性能要求是不一样的。柴油机压燃扩散的燃烧方式适合采用涡流进气道，如图1所示，涡流进气道形成的燃烧混合气在缸内为绕气缸中心作旋转离心运动；涡流进气道的作用主要作用是促进油束发散，加快空气与柴油油粒的掺混、雾化、蒸发，加速混合气的形成和预混气体燃烧的发生和进行，缩短燃烧持续期，使柴油机工作柔和，燃烧完善，减少有害排放物。

对于诸如重型甲醇发动机等采用点燃式燃烧方式的发动机而言；涡流进气道在发动机缸内产生离心力，容易造成燃料和空气的分离，首先，火花塞周围出现混合气过稀，火花塞点火困难；其次，燃料被离心道发动机的缸套内壁，破坏润滑油的油膜，会导致发动机出现缸套/活塞环、缸套/活塞的早期磨损或拉缸，同时也容易造成润滑油失效加快；相比之下，滚流进气道比涡流进气道更适合点燃式发动机，滚流进气道能够从充分混合燃料和空气，从而改善失火、缸内零部件磨损及发动机爆震等现象。然而，现有的滚流进气道滚流比低，火花塞点火率低，发动机爆震频率高，燃烧效果欠佳。

发明内容

针对背景技术中的技术问题，本发明提供了一种适合点燃式发动机的燃料燃烧充分，有效改善失火、缸内零部件磨损及发动机爆震等现象的双滚流进气道及发动机。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种双滚流进气道，包括第一气道、第二气道和第三气道，所述第一气道的一端和所述第二气道的一端均与所述第三气道的一端连通，所述第一气道的另一端和所述第二气道的另一端分别设有第一出气口和第二出气口，所述第三气道的另一端设有进气口；所述第一出气口和所述第二出气口与所述进气口成角度布置；沿所述第一出气口气流流出的反向延伸出具有中空腔体的第一凸出部；沿所述第二出气口气流流出的反向延伸出具有中空腔体的第二凸出部，所述第三气道内设有第三凸出部；气流经所述第一凸出部、所述第二凸出部和所述第三凸出部后能够形成滚流。

进一步地，所述第一气道上包括第四凸出部，所述第二气道上包括第五凸出部，所述第四凸出部和所述第五凸出部为凸起结构，用于改变气流方向，产生滚流导向及流体速度差。。

进一步地，所述第一气道位于所述第二气道的顺时针方向。

进一步地，气流从所述进气口流至所述第一出气口的距离大于气流从所述进气口流至所述第二出气口的距离。

进一步地，所述第四凸出部和所述第五凸出部的顶端分别位于距离所述第一出气口和所述第二出气口的10mm-30mm处。(出入口的高度差)

进一步地，所述第一出气口的端面和所述第二出气口的端面位于同一平面上，所述第一出气口的端面和所述第二出气口的端面与所述进气口的端面垂直，所述第一出气口的端面和所述第二出气口的端面与所述进气口的中心线至少有40cm的高度差。

进一步地，所述第一凸出部和所述第二凸出部延伸侧的端面位于同一平面。

进一步地，所述第一出气口、在气流流出的一侧设有第一延长部、，所述第二出气口、在气流流出的一侧设有第二延长部，所述第一延长部和所述第二延长部能够收紧气流以及让气流通向气缸的预设位置。

进一步地，所述第一气道、所述第二气道和所述第三气道为一体式铸件。

一种发动机，其特征在于，应用了上述任一所述的双滚流进气道。

采用上述技术方案，本发明所述的一种双滚流进气道具有如下有益效果：

1、利用有限的空间，对原有发动机的缸盖改动比较小的前提下，设计双滚流进气道，提高气流滚流比，使气流混合更为充分。

2)双滚流气道的设计能够提高压缩行程后燃烧室内的气流运动强度，提高火焰传播速度，减少爆震倾向。

3)产生滚流比，避免了气流在离心力作用下运动到缸壁，从而避免破坏发动机的缸套的润滑油油膜，改善了润滑条件，提高了发动机的寿命。

4)滚流进气道可以促进气体流动，使燃料更容易到达火花塞周围，点火更容易，失火几率降低。

附图说明

图1为现有技术中进气道的气流流向示意图。

图2本发明实施例涉及的双滚流进气道的结构示意图。

图3为气流进入本发明实施例涉及的双滚流进气道后气流方向的示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为本发明实施例中较长气道顶部位置的结构示意图。

图6为本发明实施例涉及的双滚流进气道在实际应用中滚流比随进气门升程变化示意图。

其中，图中附图标记对应为：1-第一气道、2-第二气道、3-第三气道、11-第一出气口、12-第二出气口、31-进气口、12-第一凸出部、22-第二凸出部、32-第三凸出部、12-第四凸出部、23-第五凸出部、14-第一延长部、24-第二延长部。

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作出创造性劳动的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。

本发明实施例公开了一种双滚流进气道，如图2所示，所述双滚流进气道包括第一气道1、第二气道2和第三气道3，所述第一气道1的一端和所述第二气道2的一端均与所述第三气道3的一端连通，所述第一气道1的另一端设有第一出气口11，所述第二气道2的另一端设有第二出气口21，所述第三气道3的另一端设有进气口31；所述第一出气口11和所述第二出气口21与所述进气口31成角度布置；本发明实施例中，所述第一出气口11的端面和所述第二出气口21的端面位于同一平面上，所述第一出气口11的端面和所述第二出气口21的端面与所述进气口31的端面垂直；这种设置方式，在本发明实施例涉及的双滚流进气道应用于重型甲醇发动机时，原机的改动量比较小，且通用性好。沿所述第一出气口11气流流出的反向延伸出具有中空腔体的第一凸出部12；沿所述第二出气口21气流流出的反向延伸出具有中空腔体的第二凸出部22，所述第三气道3内设有第三凸出部32；第一凸出部12、第二凸出部22和第三凸出部32的设置均用于改变气流的方向，当气流经所述第一凸出部12、所述第二凸出部22和所述第三凸出部32后能够形成滚流。气流通常为燃料和空气的混合气，滚流的形式可以使燃料和空气的混合更加充分，尤其适合于点燃式发动机，能够有效改善由于燃料和空气混合不均而引起的失火、缸内零部件磨损及发动机爆震等现象。此外，本发明实施例中，所述第一气道1上还包括第四凸出部13，所述第二气道2上还包括第五凸出部23，所述第四凸出部13和所述第五凸出部23为凸起结构，凸起结构结构的设置能够改变气流方向，使气流产生滚流导向及流体速度差，进一步加大气流的滚流比；具体工作过程中，当将本发明实施例涉及的双滚流气道应用于甲醇发动机时，气流从进气口31进入，流经凸起结构结构，气流经凸起结构结构的导向，被改变了方向，形成向发动机气缸中心的气流(如图3和图4所示)，实现气流的翻滚，以达到甲醇和空气的充分混合；同时甲醇和空气的混合气容易达到火花塞，火花塞容易点火。

本发明实施例中，气流从所述进气口31流至所述第一出气口11的距离大于气流从所述进气口31流至所述第二出气口21的距离；这种设置方式尤其适用于在重型的柴油机或气体机的平台上开发的甲醇发动机，对原有柴油机或气体机的改动量小且解决了空间受限的问题。本发明实施例中，如图4所示，对第一气道1、第二气道2和第三气道3形成的整体向顺时针方向扭曲；在本发明其他实施中，对第一气道1、第二气道2和第三气道3形成的整体向逆时针方向扭曲。同样以应用于甲醇发动机为例，这种设置方式尤其适用于在重型的柴油机或气体机的平台上开发的甲醇发动机，对原有柴油机或气体机的改动量小，且有利于甲醇喷油器的喷射甲醇量的均匀。

本发明实施例中，所述第四凸出部13和所述第五凸出部23的顶端分别位于距离所述第一出气口11和第二出气口20mm-50mm处。所述第一出气口11的端面和所述第二出气口21的端面与所述进气口31的中心线至少有50cm的高度差。此外，如图5所示，第一气道1的顶部A处顶部压平，形成切向导向；以将本发明涉及的双滚流进气道应用于重型甲醇发动机为例，安装后，压平处与水平方向的夹角为20°～60°，这样的角度既有利于气流进入发动机气缸内，又有利于形成翻滚气流，利于甲醇和空气的混合。本发明实施例通过适当的增加第一出气口11和第二出气口21与进气口31的高度差，以及在第一气道1和第二气道2上增加凸起结构，调整较长气道的顶部结构等措施改变气流的流向，达到进气道的滚流效果。

在本发明的更优实施例中，所述第一气道1、所述第二气道2和所述第三气道3为一体式铸件；从空间布置的角度考虑，所述第一凸出部12和所述第二凸出部22延伸侧的端面位于同一平面；为了根据需要使气流到达气缸内预设的位置，所述第一出气口11在气流流出的一侧设有第一延长部14，所述第二出气口21在气流流出的一侧设有第二延长部24，所述第一延长部14和所述第二延长部24能够收紧气流以及让气流通向气缸的预设位置，所述第一延长部14和所述第二延长部24的长度可以是根据该预设位置定制的。

以将本发明实施例涉及的双滚流气道应用于重型甲醇发动机(发动机活塞直径≥110mm)四气门结构的缸盖为例，如图6所示，双滚流气道的性能参数包括流量系数和滚流比，进气道的流量系数满足发动机的进气要求，发动机的滚流比随着发动机进气门的升程增加而增大。

本发明实施例还公开了一种发动机，应用了上述的双滚流进气道本发明实施例涉及的一种双滚流进气道利用有限的空间，对原有发动机的缸盖改动比较小的前提下，设计双滚流进气道，提高气流滚流比，使气流混合更为充分；双滚流气道的设计能够提高压缩行程后燃烧室内的气流运动强度，提高火焰传播速度，减少爆震倾向；产生滚流比，避免了气流在离心力作用下运动到缸壁，从而避免破坏发动机的缸套的润滑油油膜，改善了润滑条件，提高了发动机的寿命；滚流进气道可以促进气体流动，使燃料更容易到达火花塞周围，点火更容易，失火几率降低。

以上所揭露的仅为本发明的其中的两种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双滚流进气道，其特征在于，包括第一气道(1)、第二气道(2)和第三气道(3)，所述第一气道(1)的一端和所述第二气道(2)的一端均与所述第三气道(3)的一端连通，所述第一气道(1)的另一端设有第一出气口(11),所述第二气道(2)的另一端设有第二出气口(21)，所述第三气道(3)的另一端设有进气口(31)；所述第一出气口(11)和所述第二出气口(21)与所述进气口(31)成角度布置；沿所述第一出气口(11)气流流出的反向延伸出具有中空腔体的第一凸出部(12)；沿所述第二出气口(21)气流流出的反向延伸出具有中空腔体的第二凸出部(22)，所述第三气道(3)内设有第三凸出部(32)；气流经所述第一凸出部(12)、所述第二凸出部(22)和所述第三凸出部(32)后能够形成滚流。

2.根据权利要求1所述的双滚流进气道，其特征在于，所述第一气道(1)上包括第四凸出部(13)，所述第二气道(2)上包括第五凸出部(23)，所述第四凸出部(13)和所述第五凸出部(23)为凸起结构，用于改变气流方向，产生滚流导向及流体速度差。

3.根据权利要求2所述的双滚流进气道，其特征在于，所述第一气道(1)位于所述第二气道(2)的顺时针方向。

4.根据权利要求3所述的双滚流进气道，其特征在于，气流从所述进气口(31)流至所述第一出气口(11)的距离大于气流从所述进气口(31)流至所述第二出气口(21)的距离。

5.根据权利要求2至4任一所述的双滚流进气道，所述第四凸出部(13)和所述第五凸出部(23)的顶端分别位于距离所述第一出气口(11)和所述第二出气口(21)的10mm-30mm处。

6.根据权利要求5所述的双滚流进气道，其特征在于，所述第一出气口(11)的端面和所述第二出气口(21)的端面位于同一平面上，所述第一出气口(11)的端面和所述第二出气口(21)的端面与所述进气口(31)的端面垂直，所述第一出气口(11)的端面和所述第二出气口(21)的端面与所述进气口(31)的中心线至少有40cm的高度差。

7.根据权利要求6所述的双滚流进气道，其特征在于，所述第一凸出部(12)和所述第二凸出部22延伸侧的端面位于同一平面。

8.根据权利要求4所述的双滚流进气道，其特征在于，所述第一出气口(11)在气流流出的一侧设有第一延长部(14)，所述第二出气口(21)在气流流出的一侧设有第二延长部(24)，所述第一延长部(14)和所述第二延长部(24)能够收紧气流以及让气流通向气缸的预设位置。

9.根据权利要求1所述的一种双滚流进气道，其特征在于，所述第一气道(1)、所述第二气道(2)和所述第三气道(3)为一体式铸件。

10.一种发动机，其特征在于，应用了如权利要求1至9任一所述的双滚流进气道。

Images