CN113250868A - 一种进气道结构及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机技术领域，具体公开了一种进气道结构及发动机，该进气道结构包括混合气道和与混合气道连通的中性气道，混合气道与进气口连通，中性气道的侧壁包括沿其进气方向依次连接的第一过渡段和第一入缸段，第一入缸段用于和第一气门座圈连接，沿中性气道的进气方向，第一过渡段沿第一圆弧方向延伸且用于引导气体沿第一圆弧方向流动，第一入缸段沿第一直线方向延伸，第一直线和第一圆弧相切。通过第一过渡段引导气体沿第一圆弧方向流向第一入缸段，并沿第一直线方向直接进入燃烧室，第一过渡段可形成明显的入缸前圆角，能够有效防止气体在改变流向的过程中能量损失，保证进入燃烧室内的气体产生足够的涡流强度。

Description

一种进气道结构及发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种进气道结构及发动机。

背景技术

目前柴油机气道发展趋势是在保证一定涡流比（涡流强度）的前提下，尽量提高气道流通能力（流量系数）。在高压共轨技术的不断助推下，对气道涡流比的需求有所降低，但是对气道流通能力的要求越来越高。

现有的内燃机进气道为常见的切向气道与螺旋气道的组合形式，切向气道具有较小的切向倾角，目的是强迫气流高速冲入气缸，并产生涡流，该结构能够满足产生足够涡流比（涡流强度）的目标，但没有明显的入缸前圆角，会造成气流能量的损失，导致流量系数、特别是高气门升程的下降，导致泵气损失增加，油耗变差。现有的螺旋气道内通常设有螺旋室，气流经过螺旋室会形成旋转气流并进入燃烧室，但在此过程中会导致气流的流通能力下降。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种进气道结构及发动机，以解决相关技术中的切向气道没有明显的入缸前圆角，会导致气流能量损失的问题。

一方面，本发明提供一种进气道结构，该进气道结构设置于气缸盖，所述气缸盖具有进气口和用于密封燃烧室的底面，其特征在于，所述进气道结构包括混合气道和与所述混合气道连通的中性气道，所述混合气道与所述进气口连通，所述中性气道的侧壁包括沿其进气方向依次连接的第一过渡段和第一入缸段，所述第一入缸段用于和第一气门座圈连接；

所述第一过渡段沿第一圆弧方向延伸且用于引导气体沿第一圆弧方向流动；所述第一入缸段沿第一直线方向延伸，且用于引导气体沿第一直线方向流动，所述第一直线和所述第一圆弧相切。

作为进气道结构的优选技术方案，所述第一圆弧对应的圆心角为ω₁，所述第一气门座圈具有密封燃烧室的第一密封面，所述第一密封面的最小直径为D₁，ω₁的数值不小于2D₁且不大于2.8D₁。

作为进气道结构的优选技术方案，所述第一直线方向与所述底面之间的夹角为μ₁，65°≤μ₁≤75°。

作为进气道结构的优选技术方案，所述混合气道的侧壁包括沿其进气方向依次连接的第二过渡段和第二入缸段，所述第二入缸段用于和第二气门座圈连接；

所述第二过渡段沿第二圆弧方向延伸且用于引导气体沿第二圆弧方向流动；所述第二入缸段沿第二直线方向延伸，且用于引导气体沿第二直线方向流动；

所述第二直线方向与所述底面之间的夹角为μ₂，70°≤μ₂≤85°。

作为进气道结构的优选技术方案，所述第二圆弧对应的圆心角为ω₂，所述第二气门座圈具有密封燃烧室的第二密封面，所述第二密封面的最小直径为D₂，ω₂的数值不小于2D₂且不大于2.8D₂。

作为进气道结构的优选技术方案，所述混合气道的侧壁还包括沿其进气方向依次连接的顶部引导面和整流腔壁，所述第二过渡段位于所述混合气道的进气中心线的一侧，所述顶部引导面和所述整流腔壁位于所述混合气道的进气中心线的另一侧，所述整流腔壁围设成整流腔，所述整流腔位于所述第二气门座圈上方，所述整流腔用于接收由所述顶部引导面引导来的气体，且能够使气体沿所述第二直线方向流出。

作为进气道结构的优选技术方案，所述顶部引导面与所述底面之间的夹角为Γ，10°≤Γ≤25°。

作为进气道结构的优选技术方案，所述整流腔的高度为H，1.5D₂≤H≤2D_2。

作为进气道结构的优选技术方案，所述中性气道具有朝向平面，所述朝向平面垂直于所述底面；

燃烧室具有中心平面，所述中心平面垂直于曲轴的轴线且过气缸的中心，所述朝向平面和所述中心平面的夹角为θ，15°≤θ≤25°。

另一方面，本发明提供一种发动机，包括气缸盖，所述气缸盖设有上述任一方案中的进气道结构。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种进气道结构及发动机，该进气道结构包括混合气道和与混合气道连通的中性气道，混合气道与进气口连通。中性气道的侧壁包括沿其进气方向依次连接的第一过渡段和第一入缸段，第一入缸段用于和第一气门座圈连接。沿中性气道的进气方向，第一过渡段沿第一圆弧方向延伸且用于引导气体沿第一圆弧方向流动；沿中性气道的进气方向，第一入缸段沿第一直线方向延伸，且用于引导气体沿第一直线方向流动，第一直线和第一圆弧相切。通过第一过渡段引导气体沿第一圆弧方向流向第一入缸段，并沿第一直线方向直接进入燃烧室，第一过渡段可形成明显的入缸前圆角，能够有效防止气体在改变流向的过程中能量损失，保证进入燃烧室内的气体产生足够的涡流强度，使气门升程有明显提升。

附图说明

图1为本发明实施例中进气道结构的结构示意图；

图2为本发明实施例中进气道结构于垂直于朝向平面方向的示意图；

图3为本发明实施例中混合气道的结构示意图。

图中：

1、中性气道；11、第一过渡段；12、第一入缸段；

2、混合气道；21、第二过渡段；22、第二入缸段；23、顶部引导面；24、整流腔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1~3所示，本实施例提供一种进气道结构，该进气道结构设置于气缸盖，气缸盖具有进气口和用于密封燃烧室的底面S₁。进气道结构包括混合气道2和与混合气道2连通的中性气道1，混合气道2与进气口连通。中性气道1用于引导气体进入燃烧室，并产生涡流。其中，中性气道1的侧壁包括沿其进气方向依次连接的第一过渡段11和第一入缸段12，第一入缸段12用于和第一气门座圈连接。沿中性气道1的进气方向，第一过渡段11沿第一圆弧方向延伸且用于引导气体沿第一圆弧方向流动；沿中性气道1的进气方向，第一入缸段12沿第一直线方向延伸，且用于引导气体沿第一直线方向流动，第一直线和第一圆弧相切。具体地，第一过渡段11和第一入缸段12位于中性气道1的进气方向的同一侧，以第一过渡段11为例，其位于中性气道1进气中心线靠近第一圆弧圆心的一侧，通过第一过渡段11引导气体沿第一圆弧方向流向第一入缸段12，并沿第一直线方向直接进入燃烧室，第一过渡段11可形成明显的入缸前圆角，能够有效防止气体在改变流向的过程中能量损失，保证进入燃烧室内的气体产生的涡流强度，可使气门升程有明显的提升。

可选地，第一圆弧对应的圆心角为ω₁，第一气门座圈具有密封燃烧室的第一密封面，第一密封面的最小直径为D₁，ω₁的数值不小于2D₁且不大于2.8D₁。第一直线方向与底面S₁之间的夹角为μ₁，65°≤μ₁≤75°。如此设置，可使第一过渡段11足够明显。具体地，如图2所示，第一过渡段11对应的圆心角ω₁呈钝角，本实施例中中性气道1中的气体沿斜向上的方向进入至第一过渡段11，经第一过渡段11后沿第一入缸段12沿斜向下的方向进入燃烧室。在其他的实施例中，ω₁和μ₁的大小还可根据需要进行设置。

可选地，中性气道1具有朝向平面S₂，朝向平面S₂垂直于底面S₁，朝向平面S₂过中性气道1的输出端的中心A₁和中性气道1的输出端轮廓线上的第一点（附图中未示出）和第二点（附图中未示出），第一点和第二点的连线为L₁（附图中未示出），L₁的垂线为L₂（附图中未示出），且L₂平行于底面S₁，L₂垂直于中性气道1的进气中心线且L₂经过中性气道1的输出端的中心A₁；燃烧室具有中心平面S₃，中心平面S₃垂直于曲轴的轴线且过气缸的中心，如图1所示，气缸的中心和气缸的缸心O₁在底面S₁中的投影重合，朝向平面S₂和中心平面S₃的夹角为θ，15°≤θ≤25°。具体地，中性气道1的输出端为中性气道1和第一气门座圈的连接端，L₂的方向为相对于中性气道1进气方向的左右方向，L₁为相对于中性气道1进气方向的前后方向，中性气道1还有左侧控制线和右侧控制线，其中，左侧控制线为中性气道1左侧边界的样条曲线，右侧控制线为中性气道1右侧边界的样条曲线，在中性气道1的输出端，左侧控制线和右侧控制线在中性气道1的输出端两个交点分别为第一点和第二点。

可选地，如图2所示，第一直线方向和第一圆弧方向均与朝向平面S₂重合，具体地，朝向平面S₂经过第一过渡段11和第一入缸段12。

可选地，混合气道2的侧壁包括沿其进气方向依次连接的第二过渡段21和第二入缸段22，第二入缸段22用于和第二气门座圈连接；沿混合气道2的进气方向，第二过渡段21沿第二圆弧方向延伸且用于引导气体沿第二圆弧方向流动；沿混合气道2的进气方向，第二入缸段22沿第二直线方向延伸，且用于引导气体沿第二直线方向流动；第二直线方向与底面S₁之间的夹角为μ₂，70°≤μ₂≤85°。优选地，第二圆弧和第二直线相切。通过设置第二过渡段21，可引导气体于混合气道2中改变气体流向，且能够有效减小气体能量的损失，第二入缸段22则可引导气体接近垂直的进入至燃烧室，便于促使气体在燃烧室内进一步增强涡流强度。在其他的实施例中，μ₂的大小可根据实际需要进行设置。优选地，第二圆弧对应的圆心角为ω₂，第二气门座圈具有密封燃烧室的第二密封面，第二密封面的最小直径为D₂，ω₂的数值不小于2D₂且不大于2.8D₂。具体地，本实施例中，第一气门座圈形成的第一密封面和第二气门座圈形成的第二密封面的直径相等。在其他的实施例中，ω₂的大小可根据实际需要进行设置。

可选地，如图1所示，第一气门座圈和第二气门座圈均位于中心平面S₃的同一侧，且均与中心平面S₃间隔设置。可选地，中性气道1的输出端的中心A₁和混合气道2的输出端的中心B₁之间的连线为L，L与中心平面S₃之间的夹角为β。

可选地，混合气道2的侧壁还包括沿其进气方向依次连接的顶部引导面23和整流腔壁，第二过渡段21位于混合气道2的进气中心线的一侧，顶部引导面23和整流腔壁位于混合气道2的进气中心线的另一侧，整流腔壁围设成整流腔24，整流腔24位于第二气门座圈上方，顶部引导面23用于引导气体进入至整流腔24，整流腔24用于接收由顶部引导面23引导来的气体，且能够使气体沿第二直线方向流出。具体地，如图3所示，顶部引导面23为平面，本实施例中整流腔24能够使气体流向改变的角度不超过180°，相比于现有技术中的螺旋气道，整流腔24能够有效减小气体的动能损失，配合第二过渡段21和第二入缸段22，可保证气体具有足够大的动能进入至燃烧室，配合中性气道1，气体可在燃烧室内实现不弱于现有技术中螺旋气道和切向气道的涡流强度。优选地，顶部引导面23与底面S₁之间的夹角为Γ，10°≤Γ≤25°，在其他的实施例中，Γ的大小还可根据需要进行设置。进一步优选地，整流腔24的高度为H，1.5D₂≤H≤2D_2。

可选地，如图1所示，混合气道2的输出端的中心B₁和气缸的缸心O₁之间的连线为L₃，混合气道2的左侧引导面和整流腔壁的交点与混合气道2输出端的中心B₁之间的连线为L₄，L₃和L₄与底面S₁的投影之间的夹角为δ，55°≤δ≤85°。其中，混合气道2的左侧引导面为混合气道2左侧控制边界的平面，混合气道2的左右方向垂直于混合气道2进气中心线，且平行于底面S₁。

本实施例还提供一种发动机，包括气缸盖，气缸盖设有上述方案中的进气道结构。

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 (10)

1.一种进气道结构，设置于气缸盖，所述气缸盖具有进气口和用于密封燃烧室的底面，其特征在于，所述进气道结构包括混合气道（2）和与所述混合气道（2）连通的中性气道（1），所述混合气道（2）与所述进气口连通，所述中性气道（1）的侧壁包括沿其进气方向依次连接的第一过渡段（11）和第一入缸段（12），所述第一入缸段（12）用于和第一气门座圈连接；

所述第一过渡段（11）沿第一圆弧方向延伸且用于引导气体沿第一圆弧方向流动；所述第一入缸段（12）沿第一直线方向延伸，且用于引导气体沿第一直线方向流动，所述第一直线和所述第一圆弧相切。

2.根据权利要求1所述的进气道结构，其特征在于，所述第一圆弧对应的圆心角为ω₁，所述第一气门座圈具有密封燃烧室的第一密封面，所述第一密封面的最小直径为D₁，ω₁的数值不小于2D₁且不大于2.8D₁。

3.根据权利要求1所述的进气道结构，其特征在于，所述第一直线方向与所述底面之间的夹角为μ₁，65°≤μ₁≤75°。

4.根据权利要求1所述的进气道结构，其特征在于，所述混合气道（2）的侧壁包括沿其进气方向依次连接的第二过渡段（21）和第二入缸段（22），所述第二入缸段（22）用于和第二气门座圈连接；

所述第二过渡段（21）沿第二圆弧方向延伸且用于引导气体沿第二圆弧方向流动；所述第二入缸段（22）沿第二直线方向延伸，且用于引导气体沿第二直线方向流动；

所述第二直线方向与所述底面之间的夹角为μ₂，70°≤μ₂≤85°。

5.根据权利要求4所述的进气道结构，其特征在于，所述第二圆弧对应的圆心角为ω₂，所述第二气门座圈具有密封燃烧室的第二密封面，所述第二密封面的最小直径为D₂，ω₂的数值不小于2D₂且不大于2.8D₂。

6.根据权利要求5所述的进气道结构，其特征在于，所述混合气道（2）的侧壁还包括沿其进气方向依次连接的顶部引导面（23）和整流腔壁，所述第二过渡段（21）位于所述混合气道（2）的进气中心线的一侧，所述顶部引导面（23）和所述整流腔壁位于所述混合气道（2）的进气中心线的另一侧，所述整流腔壁围设成整流腔（24），所述整流腔（24）位于所述第二气门座圈上方，所述整流腔（24）用于接收由所述顶部引导面（23）引导来的气体，且能够使气体沿所述第二直线方向流出。

7.根据权利要求6所述的进气道结构，其特征在于，所述顶部引导面（23）与所述底面之间的夹角为Γ，10°≤Γ≤25°。

8.根据权利要求6所述的进气道结构，其特征在于，所述整流腔（24）的高度为H，1.5D₂≤H≤2D_2。

9.根据权利要求1所述的进气道结构，其特征在于，所述中性气道（1）具有朝向平面，所述朝向平面垂直于所述底面；

燃烧室具有中心平面，所述中心平面垂直于曲轴的轴线且过气缸的中心，所述朝向平面和所述中心平面的夹角为θ，15°≤θ≤25°。

10.一种发动机，其特征在于，包括气缸盖，所述气缸盖设有如权利要求1-9任一项所述的进气道结构。

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