CN114738073B - 一种进气门结构及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机技术领域，公开一种进气门结构及发动机。其中进气门结构包括气门杆、气门盘和导流件，气门杆滑动设置于进气道内；气门盘设置于气门杆的一端，气门盘能封堵或导通气缸与进气道；导流件设置于气门盘靠近气门杆的一侧，导流件设置有导流面，当气门盘导通气缸与进气道时，气体能经由导流面由进气道向气缸流通，导流面的延伸方向与气缸的圆周的切线方向相同或呈夹角设置。本发明的气门盘靠近气门杆的一侧设置导流件，在气门盘导通进气道和气缸时，能使得气体沿与气缸的圆周的切线方向相同或呈夹角的方向进入气缸，并在气缸的内壁的约束下形成较强的进气涡流，增强燃料与空气的混合，提高压缩上止点时气缸内的宏观和微观气流运动强度。

Description

一种进气门结构及发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种进气门结构及发动机。

背景技术

发动机通常通过组织进气涡流来改善其经济性、动力性和排放性能。目前提升缸内涡流比的方案，大多结构复杂，不易加工，涡流比提升效果有限，很难投入实际应用。

所以，亟需一种进气门结构及发动机，以解决上述问题。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种进气门结构及发动机，结构简单，能形成较强的进气涡流，使燃料与空气的混合更加充分。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种进气门结构，包括

气门杆，滑动设置于进气道内；

气门盘，设置于所述气门杆的一端，所述气门盘能封堵或导通气缸与所述进气道；

导流件，设置于所述气门盘靠近所述气门杆的一侧，所述导流件设置有导流面，当所述气门盘导通所述气缸与所述进气道时，气体能经由所述导流面由所述进气道向所述气缸流通，所述导流面的延伸方向与所述气缸的圆周的切线方向相同或呈夹角设置。

作为一种进气门结构的优选方案，所述进气门结构还设置有防转组件，所述防转组件设置于所述气门杆和/或所述进气道，且沿所述气门杆的长度方向延伸。

作为一种进气门结构的优选方案，所述防转组件为导向键和与所述导向键一一对应的导向槽，所述导向键和所述导向槽其中一个设置于所述进气道的内壁上，另一个设置于所述气门杆，所述导向键能置于所述导向槽内滑动。

作为一种进气门结构的优选方案，所述导向键的端部设置有倒角。

作为一种进气门结构的优选方案，所述导向键设置有多个，多个所述导向键沿所述气门杆的周向间隔设置。

作为一种进气门结构的优选方案，所述导流件在所述进气道的横截面上的投影与所述进气道的气门座圈形状适配。

作为一种进气门结构的优选方案，所述导流件在所述进气道的横截面上的投影的外径比所述气门座圈的内径小2mm～4mm。

作为一种进气门结构的优选方案，所述导流面为平面或内凹面。

作为一种进气门结构的优选方案，所述导流面与所述气门盘的夹角为导流角，所述导流角设置为15°～30°。

一种发动机，包括多个气缸，至少一个所述气缸上设置有如以上任一方案所述的进气门结构。

本发明的有益效果为：

本发明通过设置与进气道滑动连接的气门杆，用于带动气门盘运动，使得气门盘能封堵或导通气缸与进气道；通过在气门盘靠近气门杆的一侧设置导流件，用于在气门盘导通进气道和气缸时，对经由进气道进入气缸的气体进行导流；具体地，导流面的延伸方向与气缸的圆周的切线方向相同或呈夹角设置，使得气体能沿与气缸的圆周的切线方向相同或呈夹角的方向进入气缸，沿气缸内壁做圆周运动，并在气缸的内壁的约束下形成较强的进气涡流，有利于增强燃料与空气的混合，提高压缩上止点时气缸内的宏观和微观气流运动强度，加快火焰传播速度，缩短燃烧持续期，提高发动机的经济性、动力性和排放性能。同时，进气门结构还具有结构简单的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施方式提供的一种导流角的进气门结构的正视图；

图2是本发明具体实施方式提供的一种导流角的进气门结构的左视图；

图3是本发明具体实施方式提供的一种导流角的进气门结构的俯视图；

图4是本发明具体实施方式提供的另一种导流角的进气门结构的正视图；

图5是本发明具体实施方式提供的另一种导流角的进气门结构的左视图；

图6是本发明具体实施方式提供的另一种导流角的进气门结构的俯视图；

图7是本发明具体实施方式提供的采用进气门结构的气缸的俯视图；

图8是本发明应用于双进气门发动机全部进气道时，缸内涡流比随曲轴转角的变化规律，与原机进气门布置时涡流比的对比；

图9是本发明应用于双进气门发动机全部进气道时，缸内湍动能随曲轴转角的变化规律，与原机进气门布置时湍动能的对比。

图中：

110、进气道；120、气缸；130、气门座圈；

1、气门杆；11、导向键；

2、气门盘；

3、导流件；31、导流面。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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，本领域技术人员在没有作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。

如图1-图7所示，本实施方式提供一种用于发动机的进气门结构，该进气门结构包括气门杆1、气门盘2和导流件3，气门杆1滑动设置于进气道110内；气门盘2设置于气门杆1的一端，气门盘2能封堵或导通气缸120与进气道110；导流件3设置于气门盘2靠近气门杆1的一侧，导流件3设置有导流面31，当气门盘2导通气缸120与进气道110时，气体能经由导流面31由进气道110向气缸120流通，导流面31的延伸方向与气缸120的圆周的切线方向相同或呈夹角设置。

通过设置与进气道110滑动连接的气门杆1，用于带动气门盘2运动，使得气门盘2能封堵或导通气缸120与进气道110；通过在气门盘2靠近气门杆1的一侧设置导流件3，用于在气门盘2导通进气道110和气缸120时，对经由进气道110进入气缸120的气体进行导流；具体地，导流面31的延伸方向与气缸120的圆周的切线方向相同或呈夹角设置，使得气体能沿与气缸120的圆周的切线方向相同或呈夹角的方向进入气缸120，沿气缸120内壁做圆周运动，并在气缸120的内壁的约束下形成较强的进气涡流，有利于增强燃料与空气的混合，提高压缩上止点时气缸120内的宏观和微观气流运动强度，加快火焰传播速度，缩短燃烧持续期，提高发动机的经济性、动力性和排放性能。同时，进气门结构还具有结构简单的优点。

优选地，导流面31的延伸方向与气缸120的圆周的切线方向相同，使得进入气缸120的气体的涡流更强，更有利于燃料与空气的混合。

作为一种气门结构的可选方案，进气门结构还设置有防转组件，通过设置防转组件，用于保证导流面31的延伸方向始终是与气缸120的圆周的切线方向相同或呈夹角。具体地，防转组件设置于气门杆1和/或进气道110，且沿气门杆1的长度方向延伸，只要能避免气门杆1相对于进气道110的转动即可。

示例性地，防转组件为导向键11和与导向键11一一对应的导向槽，导向键11和导向槽其中一个设置于进气道110的内壁上，另一个设置于气门杆1，由于导向键11和导向槽均沿气门杆1的长度方向延伸，所以在导向键11置于导向槽内滑动过程中，进气门不会相对于进气道110转动，进而不会影响导流件3的导流作用。

值得说明的是，为保证进气门在开启或关闭时均不能相对于进气道110转动，在进气门开启或关闭的任何时刻，均需要保证导向键11至少有部分位于导向槽内用于防转。

进一步地，导向键11设置有多个，多个导向键11沿气门杆1的周向间隔设置，在保证防转的同时，还能保证进气门开启和关闭的顺畅。示例性地，导向键11设置有3～6个。导向键11沿气门杆1的周向均匀间隔设置，使每个导向键11的受力更加均匀。

优选地，为便于气门杆1相对于进气道110的装配，导向键11的端部设置有倒角，为导向键11置于导向槽内起到定位和导向作用。

本实施例中，气门杆1上设置有导向键11，进气道110的内壁设置有导向槽。导向键11设置有四个。导向键11的上端距离气门杆1的顶端15mm～30mm，导向键11的整体长度25mm～35mm，高度为1.5mm～2.5mm，宽度为1.5mm～2.5mm，以保证进气门开启和关闭到最大升程时，导向键11依旧有部分长度留在导向槽内，起到防止进气门旋转的作用。

作为一种气门结构的可选方案，导流件3在进气道110的横截面上的投影与进气道110的气门座圈130形状适配，以起到更好的导流效果。示例性地，气门座圈130的形状为圆形，相应地，导流件3在进气道110的横截面上的投影为圆形。

进一步地，导流件3在进气道110的横截面上的投影的外径比气门座圈130的内径小2mm～4mm，如此设置，在保证较好的导流效果的前提下，可以有效地避免进气门关闭时，导流件3与气门座圈130的干涉。

作为一种气门结构的可选方案，导流面31为平面或内凹面，只要能对进入气缸120的气体起到导流作用，使得进入气缸120的气体能产生涡流即可。

作为一种气门结构的可选方案，导流面31与气门盘2的夹角为导流角，导流角设置为15°～30°，导流角影响导流件3的最高高度和最低高度。其中，导流件3的最高高度的最佳值应保证进气门在最大开启行程时，导流件3的最高端处于气门座圈130附近，以保证对进气气流仍有导流作用。示例性地，导流角可以设置为如图1-图3所示的15°或如图4-图7所示的22°。

本实施方式还公开一种发动机，包括多个气缸120，至少一个气缸120上设置有如上任一方案所述的进气门结构。

值得说明的是，对于多缸发动机，应该在每个气缸120上都设置有相同的进气门结构。对于每一个气缸120来说，特别是有2～3个进气门的情况，可以根据增压器能力强弱，选择1～3个进气道进行本进气结构的布置。

具体地，对于增压系统能力较强的发动机，有足够的增压压力来补充进气量，满足发动机全负荷要求，则可以将气缸120的每个进气门均布置为本发明所述的进气门结构，以达到改善发动机性能的最佳效果；如果发动机全负荷工况对进气量要求较高，增压系统难以满足，则可以选择将气缸120的其中一个进气门布置为本发明所述的进气门结构，在满足进气量要求的条件下，增强缸内宏观和微观气流运动强度，改善发动机性能。

进一步地，当本发明所述的可以产生较强进气涡流的进气门结构应用于发动机所有气缸120时，气缸120内的涡流比与湍动能随曲轴转角的变化，与原机布置方案下的涡流比和湍动能的对比，如图8和图9所示。其中，本发明进气门结构在压缩上止点(720deg)时的涡流比可以提高95％，湍动能可以提高75％，可以加快燃烧速度，改善发动机的经济性、动力性和排放性能。

综上，本发明所述的可以产生较强进气涡流的进气门结构及发动机具有以下优势：可以极大幅度的提高气缸120内宏观和微观气流运动强度，进而在很大程度上改善发动机性能；相比原发动机进气门质量增幅小，往复惯性力增幅小，对原发动机配气机构影响较小；与原发动机进气道110匹配性较好，不需要复杂的进气道110结构，几乎适配所有形状的进气道110；应用起来较为灵活，可以根据增压系统能力选择单个或全部气缸120进行本发明的布置，取得进气量与气流运动强度的最佳平衡效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

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。

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，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。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。

Claims (3)

1.一种发动机，其特征在于，包括多个气缸(120)，至少一个所述气缸(120)上设置有进气门结构；

其特征在于，进气门结构包括：

气门杆(1)，滑动设置于进气道(110)内；

气门盘(2)，设置于所述气门杆(1)的一端，所述气门盘(2)能封堵或导通气缸(120)与所述进气道(110)；

导流件(3)，设置于所述气门盘(2)靠近所述气门杆(1)的一侧，所述导流件(3)设置有导流面(31)，当所述气门盘(2)导通所述气缸(120)与所述进气道(110)时，气体能经由所述导流面(31)由所述进气道(110)向所述气缸(120)流通，所述导流面(31)的延伸方向与所述气缸(120)的圆周的切线方向相同或呈夹角设置，使得气体能沿与所述气缸(120)的圆周的切线方向相同或呈夹角的方向进入所述气缸(120)，沿所述气缸(120)内壁做圆周运动，并在所述气缸(120)的内壁的约束下形成进气涡流；

所述导流面(31)为平面；所述导流面(31)与所述气门盘(2)的夹角为导流角，所述导流角设置为15°～30°；所述导流件(3)在所述进气道(110)的横截面上的投影与所述进气道(110)的气门座圈(130)形状适配；所述导流件(3)在所述进气道(110)的横截面上的投影的外径比所述气门座圈(130)的内径小2mm～4mm；

所述进气门结构还设置有防转组件，所述防转组件设置于所述气门杆(1)和所述进气道(110)，且沿所述气门杆(1)的长度方向延伸；

所述防转组件为导向键(11)和与所述导向键(11)一一对应的导向槽，所述导向键(11)和所述导向槽其中一个设置于所述进气道(110)的内壁上，另一个设置于所述气门杆(1)，所述导向键(11)能置于所述导向槽内滑动。

2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述导向键(11)的端部设置有倒角。

3.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述导向键(11)设置有多个，多个所述导向键(11)沿所述气门杆(1)的周向间隔设置。