CN113027647A - 进气道结构及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种进气道结构及发动机，该进气道结构包括第一进气道和第二进气道，第一进气道与燃烧室连通，第一进气道包括第一入口、第一出口和第一曲面，第一曲面设置在第一进气道靠近第一出口处，第二进气道与燃烧室连通，第二进气道包括第二入口、第二出口和第二曲面，第二曲面设置在第二进气道靠近第二出口处，根据本发明实施例的进气道结构，有助于进气道内的气流沿着第一曲面和第二曲面流动，并通过第一曲面和第二曲面被引导至从远离第一曲面和第二曲面的位置进入到燃烧室中以形成滚流，使空气燃气能够充分混合，提高燃烧效率。

Description

进气道结构及发动机

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种进气道结构及发动机。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

随着燃气发动机技术的发展，目前越来越的发动机开始在柴油发动机的基础上上级开发燃气发动机。由于柴油发动机的燃烧方式的特殊性，需要发动机气缸盖中的进气道结构在进气的过程组织气流产生足够的涡流比，但是燃气发动机并不需要涡流，而是需要组织旋转中心轴线和缸套中心轴线垂直的滚流。只有有效的产生滚流，才能达到优化燃烧的目的，现有技术中并未有增强滚流的产生的有效方式。

发明内容

本发明的目的是至少解决现有技术中不能增强滚流的产生的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面提出了一种进气道结构，包括：

第一进气道，所述第一进气道与所述燃烧室连通，所述第一进气道包括第一入口、第一出口和第一曲面，所述第一曲面设置在所述第一进气道靠近所述第一出口处；

第二进气道，所述第二进气道与所述燃烧室连通，所述第二进气道包括第二入口、第二出口和第二曲面，所述第二曲面设置在所述第二进气道靠近所述第二出口处。

根据本发明实施例的进气道结构，气流从第一入口进入到进气道中，经过第一曲面从第一出口进入到燃烧室中，在第一入口至第一曲面进气道内表面为光滑平面，气流的方向不发生变化，经过第一曲面时，气流的方向改变，被引导至远离第一曲面的位置并从第一出口进入燃烧室中，通过气流的方向改变，且流动速度改变，使气流进入到燃烧室中后产生滚流，有助于使空气燃气能够充分混合，提高燃烧效率，同理，通过第二进气道进入的气流在经过第二曲面时，气流的方向改变，被引导至远离第二曲面的位置并从第二出口进入燃烧室中，通过气流的方向改变，且流动速度改变，使气流进入到燃烧室中后产生滚流，有助于使空气燃气能够充分混合，提高燃烧效率。

在本发明的一些实施例中，所述第一曲面为所述第一进气道向所述燃烧室的方向凹陷形成；

所述第二曲面为所述第二进气道向所述燃烧室的方向凹陷形成。

在本发明的一些实施例中，所述第一曲面和所述第二曲面呈鱼肚状。

在本发明的一些实施例中，所述第一出口处设置有第一倒角面和第二倒角面，所述第二倒角面设置在所述第一出口上远离所述第一曲面的一侧；

所述第一倒角面和所述第二倒角面平滑过渡连接，且所述第二倒角面的倒角角度大于所述第一倒角面的倒角角度；

所述第二出口处设置有第三倒角面和第四倒角面，所述第三倒角面设置在所述第二出口上远离所述第二曲面的一侧；

所述第三倒角面和所述第四倒角面平滑过渡连接，且所述第四倒角面的倒角角度大于所述第三倒角面的倒角角度。

在本发明的一些实施例中，所述第一倒角面与所述第一进气道的第一中心平行，所述第二倒角面与所述第一中心的第一夹角为90°-140°；

所述第三倒角面与所述第二进气道的第二中心平行，所述第四倒角面与所述第二中心的第二夹角为90°-140°。

在本发明的一些实施例中，所述第一中心和所述第二倒角面的第三中心的距离为0.5mm-4mm，所述第二中心和所述第四倒角面的第四中心的距离为0.5mm-4mm。

在本发明的一些实施例中，所述第一进气道的中心与所述第二倒角面的回转中心的连线指向所述发动机的缸孔的方向为第一气流抛射方向，所述第一气流抛射方向与所述发动机的曲轴轴线之间的夹角为第一气流抛射角α；

所述第二进气道的中心与所述第四倒角面的回转中心的连线指向所述发动机的缸孔的方向为第二气流抛射方向，所述第二气流抛射方向与所述发动机的曲轴轴线之间的夹角为第二气流抛射角β，α＝β±30°。

本发明的第二方面提出了一种发动机，包括曲轴、第一排气道、第二排气道和上述任意一项实施例所述的进气道结构。

根据本发明实施例的发动机与上述进气道结构具有相同的优势，在此不再赘述。

在本发明的一些实施例中，所述第一排气道的中心与所述第二进气道的中心连线与所述发动机的曲轴轴线的第三夹角为δ，所述第二排气道的中心与所述第一进气道的中心连线与所述曲轴轴线的第四夹角为μ，δ＝μ±30°。

在本发明的一些实施例中，所述第一进气道的第一气流抛射角α与第三夹角δ，α＝δ±30°，所述第二进气道的第二气流抛射角β与第四夹角μ，β＝μ±30°。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例的进气道结构的俯视图；

图2为本发明实施例的进气道结构的俯视图；

图3为图1所示的第一进气道的剖面结构示意图；

图4为通过本发明实施例的进气道结构所产生的滚流的示意图。

附图中各标记表示如下：

1、第一进气道；11、第一曲面；12、第一气流抛射方向；13、第一气流抛射角；111、第一倒角面；112、第二倒角面；113、第三中心；114、第一夹角；130、第一中心；

2、第二进气道；21、第二气流抛射方向；22、第二气流抛射角；

3、第一排气道；

4、第二排气道；

5、缸孔中心；

6、第一排气道的中心与第二进气道的中心连线；61、第三夹角；

7、第二排气道的中心与第一进气道的中心连线；71、第四夹角；

8、曲轴轴线；

9、滚流。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1-图4所示，根据本发明一个实施例的进气道结构，包括：

第一进气道1，第一进气道1与燃烧室连通，第一进气道1包括第一入口、第一出口和第一曲面11，第一曲面11设置在第一进气道1靠近第一出口处；

第二进气道2，第二进气道2与燃烧室连通，第二进气道2包括第二入口、第二出口和第二曲面，第二曲面设置在第二进气道2靠近第二出口处。

根据本发明实施例的进气道结构，气流从第一入口进入到进气道中，经过第一曲面11从第一出口进入到燃烧室中，在第一入口至第一曲面11进气道内表面为光滑平面，气流的方向不发生变化，经过第一曲面11时，气流的方向改变，被引导至远离第一曲面11的位置并从第一出口进入燃烧室中，通过气流的方向改变，且流动速度改变，使气流进入到燃烧室中后产生滚流9，有助于使空气燃气能够充分混合，提高燃烧效率，同理，通过第二进气道2进入的气流在经过第二曲面时，气流的方向改变，被引导至远离第二曲面的位置并从第二出口进入燃烧室中，通过气流的方向改变，且流动速度改变，使气流进入到燃烧室中后产生滚流9，有助于使空气燃气能够充分混合，提高燃烧效率。

在本发明的一些实施例中，第一进气道1与第二进气道2的结构相同，第一曲面11与第二曲面的结构相同，第一曲面11为第一进气道1向燃烧室的方向凹陷形成，根据图示3为向下凹陷形成，通过设置第一曲面11将进气道分割为第一进气段、与第一进气段平滑连接的第一滚流段和与第一滚流段平滑连接的第一出气段，第一滚流段的横截面积大于第一进气段的横截面积，第一滚流段的横截面积大于第一出气段的横截面积，但对于第一进气段的横截面积和第一出气段的横截面积的大小关系不做限定，从第一进气段至第一滚流段面积逐渐增大，使气流的流速降低，在经过第一曲面11时被均匀改变流动方向，提高滚流9的效果，从第一滚流段至第一出气段面积逐渐减小，使气流的流速增加，快速形成滚流9，进一步提高滚流9的效果，同理，第二曲面为第二进气道2向燃烧室的方向凹陷形成，向下凹陷形成，通过设置第二曲面将进气道分割为第二进气段、与第二进气段平滑连接的第二滚流段和与第二滚流段平滑连接的第二出气段，第二滚流段的横截面积大于第二进气段的横截面积，第二滚流段的横截面积大于第二出气段的横截面积，但对于第二进气段的横截面积和第二出气段的横截面积的大小关系不做限定，从第二进气段至第二滚流段面积逐渐增大，使气流的流速降低，在经过第二曲面时被均匀更改流动方向，提高滚流9的效果，从第二滚流段至第二出气段面积逐渐减小，使气流的流速增加，快速形成滚流9，提高滚流9的效果。

在本发明的一些实施例中，第一曲面11和第二曲面凹陷时，可为任意形状，如半球状、半椭球状或鱼肚状，在一个实施例中，为鱼肚状，所谓“鱼肚状”也就是与鱼肚子底部形状相似的形状，以使气体流入燃烧室时更利于形成滚流9。

在本发明的一些实施例中，第一出口处设置有第一倒角面111和第二倒角面112，第一倒角面111和第二倒角面112平滑过渡连接，二者在第一出口处形成异形倒角，且第二倒角面112设置在第一出口上远离第一曲面11的一侧，第一倒角面111设置在第一出口上靠近第一曲面11的一侧，经过第一曲面11改变流向的气流运动至第一出口处时，由于第二倒角面112的倒角角度大于第一倒角面111的倒角角度，使气流沿着第二倒角面112进入燃烧室中，对气流的方向进行二次改变，提高其滚流9的效果，同理，第二出口处设置有第三倒角面和第四倒角面，第三倒角面和第四倒角面平滑过渡连接，二者在第二出口处形成异形倒角，且第四倒角面设置在第二出口上远离第二曲面的一侧，第三倒角面设置在第二出口上靠近第二曲面的一侧，经过第二曲面改变流向的气流运动至第二出口处时，由于第四倒角面的倒角角度大于第三倒角面的倒角角度，使气流沿着第四倒角面进入燃烧室中，对气流的方向进行二次改变，提高其滚流9的效果。

在本发明的一些实施例中，第二倒角面112的倒角角度大于第一倒角面111的倒角角度，因此设置第一倒角面111与第一进气道1的第一中心130平行，即第一倒角面111的倒角角度为0°，第二倒角面112与第一中心130的第一夹角114ω1为90°-140°，第一夹角114的范围通过实验获得，在该范围内，能够使气流进入燃烧室后产生较强的滚流9以优化燃烧，对于第二倒角面112的具体数据根据发动机的参数而定，同理，第四倒角面的倒角角度大于第三倒角面的倒角角度，因此设置第三倒角面与第二进气道2的第二中心平行，即第三倒角面的倒角角度为0°，第四倒角面与第二中心的第二夹角ω2为90°-140°，对于第二倒角面112的具体数据根据发动机的参数而定，根据上述倒角角度的设置，第一中心130和第二倒角面112的第三中心113的距离为0.5mm-4mm，第一中心130是第一进气道1的中心也是第一倒角面111的中心，第二中心和第四倒角面的第四中心的距离为0.5mm-4mm，第二中心是第二进气道2的中心也是第三倒角面的中心，距离的大小根据发动机的参数而定，参数包括发动机的尺寸、型号、缸数等。

在本发明的一些实施例中，根据上述实施例，第一进气道1的中心与第二倒角面112的回转中心即第三中心113的连线指向发动机的缸孔中心5的方向为第一气流抛射方向12，第一气流抛射方向12与发动机的曲轴轴线8之间的夹角为第一气流抛射角13α，第二进气道2的中心与第四倒角面的回转中心即第四中心的连线指向发动机的缸孔中心5的方向为第二气流抛射方向21，第二气流抛射方向21与发动机的曲轴轴线8之间的夹角为第二气流抛射角22β，α＝β±30°，对于α和β的具体数据根据发动机的参数而定。

根据本发明一个实施例的发动机，包括曲轴、第一排气道3、第二排气道4和上述实施例的进气道结构。

根据本发明实施例的发动机与上述进气道结构具有相同的优势，在此不再赘述。

在本发明的一些实施例中，根据上述实施例，第一排气道的中心与第二进气道的中心连线6与曲轴轴线8的第三夹角61为δ，第二排气道的中心与第一进气道的中心连线7与曲轴轴线8的第四夹角71为μ，δ＝μ±30°，进一步的，第一进气道1的第一气流抛射角13α与第三夹角61δ，α＝δ±30°，第二进气道2的第二气流抛射角22β与第四夹角71μ，β＝μ±30°，对于δ和μ的具体数据根据发动机的参数而定，在一个实施例中，为α＝δ，β＝μ。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种进气道结构，用于具有燃烧室的发动机，其特征在于，包括：

第一进气道，所述第一进气道与所述燃烧室连通，所述第一进气道包括第一入口、第一出口和第一曲面，所述第一曲面设置在所述第一进气道靠近所述第一出口处；

第二进气道，所述第二进气道与所述燃烧室连通，所述第二进气道包括第二入口、第二出口和第二曲面，所述第二曲面设置在所述第二进气道靠近所述第二出口处。

2.根据权利要求1所述的进气道结构，其特征在于，所述第一曲面为所述第一进气道向所述燃烧室的方向凹陷形成；

所述第二曲面为所述第二进气道向所述燃烧室的方向凹陷形成。

3.根据权利要求2所述的进气道结构，其特征在于，所述第一曲面和所述第二曲面呈鱼肚状。

4.根据权利要求1所述的进气道结构，其特征在于，所述第一出口处设置有第一倒角面和第二倒角面，所述第二倒角面设置在所述第一出口上远离所述第一曲面的一侧；

所述第一倒角面和所述第二倒角面平滑过渡连接，且所述第二倒角面的倒角角度大于所述第一倒角面的倒角角度；

所述第二出口处设置有第三倒角面和第四倒角面，所述第三倒角面设置在所述第二出口上远离所述第二曲面的一侧；

所述第三倒角面和所述第四倒角面平滑过渡连接，且所述第四倒角面的倒角角度大于所述第三倒角面的倒角角度。

5.根据权利要求4所述的进气道结构，其特征在于，所述第一倒角面与所述第一进气道的第一中心平行，所述第二倒角面与所述第一中心的第一夹角为90°-140°；

所述第三倒角面与所述第二进气道的第二中心平行，所述第四倒角面与所述第二中心的第二夹角为90°-140°。

6.根据权利要求5所述的进气道结构，其特征在于，所述第一中心和所述第二倒角面的第三中心的距离为0.5mm-4mm，所述第二中心和所述第四倒角面的第四中心的距离为0.5mm-4mm。

7.根据权利要求4所述的进气道结构，其特征在于，所述第一进气道的中心与所述第二倒角面的回转中心的连线指向所述发动机的缸孔的方向为第一气流抛射方向，所述第一气流抛射方向与所述发动机的曲轴轴线之间的夹角为第一气流抛射角α；

所述第二进气道的中心与所述第四倒角面的回转中心的连线指向所述发动机的缸孔的方向为第二气流抛射方向，所述第二气流抛射方向与所述发动机的曲轴轴线之间的夹角为第二气流抛射角β，α＝β±30°。

8.一种发动机，其特征在于，包括曲轴、第一排气道、第二排气道和权利要求1至7任意一项所述的进气道结构。

9.根据权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述第一排气道的中心与所述第二进气道的中心连线与所述发动机的曲轴轴线的第三夹角为δ，所述第二排气道的中心与所述第一进气道的中心连线与所述曲轴轴线的第四夹角为μ，δ＝μ±30°。

10.根据权利要求9所述的发动机，其特征在于，所述第一进气道的第一气流抛射角α与第三夹角δ，α＝δ±30°，所述第二进气道的第二气流抛射角β与第四夹角μ，β＝μ±30°。

Images