CN115324764A - 气缸盖进气道结构及气体机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气缸盖进气道结构及气体机，沿进气方向上，进气道的横断面由上端至下端呈渐扩结构；并且，沿进气方向上，进气道的截面面积逐步减小。进气道截面面积逐步减小的趋势，进气流入进气道后，气流首先被逐步压缩，气流不断加速，气流流速增加；并结合进气道的横断面设置为上端设置为窄口结构，将进气道的下端设置为宽口结构，气流经进气门进入气缸室，在滚流侧，在进气方向上，进气外侧流速高于进气内侧气流流速，气流呈俯冲形式进入气缸室，有利于滚流的产生，提高滚流能量。

Description

气缸盖进气道结构及气体机

技术领域

本发明涉及气体机技术领域，更具体地说，涉及一种气缸盖进气道结构及气体机。

背景技术

随着石油价格的提升以及对环境保护意识的加强，越来越多的天然气发动机开始投入使用。由于气体机的燃烧方式的特殊性，需要发动机气缸盖中的进气道在进气的过程组织气流产生足够的滚流比。只有有效的产生滚流，才能达到优化燃烧的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种气缸盖进气道结构，以提高气缸内进气滚流效果；本发明还提供一种气体机。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种气缸盖进气道结构，沿进气方向上，进气道的横断面由上端至下端呈渐扩结构；并且，沿所述进气方向上，所述进气道的截面面积逐步减小。

优选地，在上述气缸盖进气道结构中，所述进气道的上端面为由进气入口至进气出口圆弧过渡的弧面导流面，所述弧面导流面的宽度由进气入口至进气出口逐步变窄。

优选地，在上述气缸盖进气道结构中，所述进气道在进气方向的横断面为梯形断面结构，所述梯形断面结构的进气道在尖角位置圆弧过渡。

优选地，在上述气缸盖进气道结构中，所述进气道的进气出口具有第一流通面积，所述进气入口具有第二流通面积，所述进气道靠近进气出口的进气后端具有第三流通面积；

所述第一流通面积和所述第二流通面积均大于所述第三流通面积；所述第一流通面积小于所述第二流通面积。

优选地，在上述气缸盖进气道结构中，所述第三流通面积与所述第一流通面积的比值为0.5~0.6；所述第一流通面积与所述第二流通面积的比值为0.4~0.5。

优选地，在上述气缸盖进气道结构中，所述进气道的内壁面具有靠近所述第三流通面积位置的上端面和下端面，所述上端面和所述下端面的延伸方向均朝向所述进气道的进气出口的滚流侧延伸。

优选地，在上述气缸盖进气道结构中，所述进气出口布置于气缸盖顶面，所述气缸盖顶面伸出有对所述进气道的阻流侧排出气流进行阻挡的挡气台阶。

一种气体机，包括缸体和气缸盖，所述气缸盖上设置进气道，所述气缸盖的进气道具有如上任意一项所述的气缸盖进气道结构。

优选地，在上述气体机中，所述气缸盖的顶面为由中部倾斜伸出第一斜面和第二斜面的篷顶结构，所述气缸盖的进气道和排气道分别布置于所述第一斜面和所述第二斜面上。

优选地，在上述气体机中，所述缸体和所述气缸盖之间围成气缸室，所述进气道和所述排气道沿气缸室的中心轴线对称布置。

本发明提供的气缸盖进气道结构，沿进气方向上，进气道的横断面由上端至下端呈渐扩结构；并且，沿进气方向上，进气道的截面面积逐步减小。进气道截面面积逐步减小的趋势，进气流入进气道后，气流首先被逐步压缩，气流不断加速，气流流速增加；并结合进气道的横断面的上端设置为窄口结构，将进气道的下端设置为宽口结构，气流经进气门进入气缸室，在滚流侧，在进气方向上，进气外侧流速高于进气内侧气流流速，气流呈俯冲形式进入气缸室，有利于滚流的产生，提高滚流能量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为气体机的气缸进气结构示意图；

图2为汽油机的气缸进气结构示意图；

图3为本发明提供的气缸盖进气道结构的进气结构示意图；

图4为本发明提供的气缸盖进气道结构的进气道结构示意图；

图5为图4中进气道的上端端面结构示意图；

图6为本发明提供的气缸盖进气道结构沿进气方向的断面结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种气缸盖进气道结构，以提高气缸内进气滚流效果；本发明还提供一种气体机；本发明还提供了一种气体机。

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、完整的描述，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。

如图1和图2所示，图1为气体机的气缸进气结构示意图；图2为汽油机的气缸进气结构示意图。

相较于现有的气体机大都是利用现有的柴油机结构的现状，本发明提供一种气缸盖进气道结构，应用于气体机，气缸盖的顶板具有顶部中间高，两侧低的篷顶结构，使气流通入沿篷顶结构形成气流翻滚的滚流形式，产生强滚流气流。

气体机1`与汽油机2`相比，进气形式有着一定的重合度，比如气流的运动形式都是滚流，缸盖可以均采用篷顶等。相较于汽油机，气体机又有很多不同点，主要体现在：

1、气体机1`转速低，行程L/缸径B大于1，是一个在竖直方向上细长的气缸；汽油机2`转速高，行程L/缸径B小于1，在竖直方向上是一个短粗的气缸。这使得气体机1`的进气方向不同于汽油机2`，需要在竖直方向上产生一个细长的滚流。

2、气体机1`为当量燃烧，汽油机2`多为稀薄燃烧，在相同的燃料下，汽油机2`可以进入足够多的空气，而气体机1`则只能进入与燃料相当的空气，这就使得气体机的进气量相对汽油机要少。

为提高气体机内进气进入气缸室内的滚流强度，本发明通过对气缸盖进气道进行结构调整，提高进气道对气流的导流能力，具体地，对于双进气道和双排气道的气缸结构，进气道和排气道可沿气缸室的中心轴线对称布置，以一个进气道的进气为例。

如图3-图6所示，图3为本发明提供的气缸盖进气道结构的进气结构示意图；图4为本发明提供的气缸盖进气道结构的进气道结构示意图；图5为图4中进气道的上端端面结构示意图；图6为本发明提供的气缸盖进气道结构沿进气方向的断面结构示意图。

本实施例提供的气缸盖进气道结构应用于具有篷顶结构的气缸盖，气缸盖1与缸体9之间围成气缸室，经进气道2进入的气流在气缸室内进行翻滚，为提高滚流8效果，气缸盖1的顶面设置为篷顶结构，即气缸盖1的顶面中部向上内凹，由中部向边缘伸出第一斜面和第二斜面，进气道2和排气道12分别位于第一斜面和第二斜面上。通过篷顶结构的气缸盖1顶面结构，对于气体机，在进气时，利用气缸盖1顶面结构对进气方向进行调整，并对进气翻滚进行导流。

气流由进气道2进入气缸室，进气道2具有一定的进气倾角，为保证进气方向的流畅性，应控制气流主要由靠近排气道12的一侧挤入，并减少远离排气道12一侧的气流挤入量。将进气道2靠近排气道12的一侧作为滚流侧7，将进气道2远离排气道12的一侧作为阻流侧6。对于给定的进气门结构，在阻流侧6，气缸盖1顶面与进气口之间具有第一挡气台阶4，在滚流侧7，气缸盖1顶面与进气口之间具有第二挡气台阶5，对于同一进气门3对进气道2的封堵结构，调节气流主要由滚流侧7挤入将利于在气缸室内形成滚流8。

同时，篷顶结构的中心轴线与气缸盖的中心轴线可设置为相同，也可以设置具有一定偏移量，对于二者轴线重合的情况，进气门3和排气门11呈对称布置；也可以将蓬顶结构的中心轴线与气缸盖的中心轴线设置一定偏移，优选向进气侧偏移，增加排气侧的长度，从而利用篷顶结构增加对滚流侧导流长度，进一步调节进气量和排气量比例。

本实施例中，提供一种气缸盖进气道，沿进气方向上，进气道2的横断面由上端201至下端202呈渐扩结构；并且，沿进气入口203至进气出口204的进气方向上，进气道2的截面面积呈逐步减小的趋势。进气道2截面面积逐步减小的趋势，进气流入进气道2后，由进气入口203至进气出口204方向上，气流首先被逐步压缩，气流不断加速，气流流速增加；并结合进气道2的横断面的上端201设置为窄口结构，将进气道2的下端202设置为宽口结构，在进气道2内，进气道2上端201的气流流速高于进气道2下端202的气流流速，气流经进气门3进入气缸室，在滚流侧7，一方面，受进气门3和气缸盖1顶面的气流导向，气流与气缸室内壁进行导流发生翻滚，另一方面，进入气缸室内气流，其贴近气缸室内壁的气流流速高于气缸室中部气流流速，即，在进气方向上，气流在进气外侧流速高于进气内侧流速，气流呈俯冲形式进入气缸室，有利于滚流8的产生，提高滚流能量。

在本案一具体实施例中，进气道2的上端端面205为由进气入口203至进气出口204圆弧过渡的弧面导流面，弧面导流面的宽度由进气入口203至进气出口204逐步变窄。

进气道2连接进气管，其由进气入口203至进气出口204具有一定的折弯变向，将进气道2的上端设置为弧面导流面，提高气流流通过程中均匀性，同时进气道2变向过程中进气道2逐步变窄，气流进一步加速，气流与进气道2的上端端面205产生冲击，弧面导流面降低气流流通损失。

在本案一具体实施例中，进气道2在进气方向上，为横断面为梯形断面结构。且梯形断面的进气道在尖角位置θ圆弧过渡。

在本案一具体实施例中，进气道2的进气出口204具有第一流通面积S1，进气入口203具有第二流通面积S2，进气道靠近进气出口204的进气后端具有第三流通面积S3，第三流通面积S3分别小于第一流通面积S1和第二流通面积S2；第一流通面积S1小于第二流通面积S2，优选地，S3＜S1＜S2。

优选地，第三流通面积/第一流通面积（S3:S1）的比值为0.5~0.6；第一流通面积/第二流通面积（S1:S2）的比值为0.4~0.5。

将进气道2在进气方向上，设置为进气流通面积先渐缩后渐扩的缩口结构，气流在进气道2的前段逐步加速，在到达后段的第三流通面积S3位置，进气速度达到最大，此时将第三流通面积S3位置至第一流通面积S1位置设置为渐扩结构，该段距离设置位于进气道后端，进气道的渐扩结构对气流的整体流速影响不大，渐扩的结构用于调整进气道2内壁与进气门3之间围成的滚流侧7的进气方向，通过设置第一流通面积大于第三流通面积，使得俯冲变向向下的气流在进入气缸室产生一定角度上扬，调整进气角度和进气量。

进一步地，进气道2的内壁面靠近第三流通面积S3位置的上端面和下端面的延伸方向均朝向滚流侧延伸。如图6所示的进气道上端面延长线61，下端面延长线62，利用进气道2的内表面导流，一方面通过渐缩的缩口结构对气流进行压缩加速，另一方面通过第一流通面积S1、第二流通面积S2和第三流通面积S3的面积比例控制，对进气在进气出口位置的进气方向进行调整，整体上提高滚流强度。

本实施例中，进气出口布置于气缸盖顶面，气缸盖顶面伸出有对进气道2的阻流侧6排出气流进行阻挡的第一挡气台阶4。通过对进气道2设为梯形进行截面的导流结构，提高了气流朝向滚流侧7的流通量，由于气体排出过程中，气流由进气门的阻挡，部分气流会沿进气门背侧的锥形结构向周向扩散，在阻流侧6部分气流流出，与燃烧室内的滚流8会形成反方向的进气气流，通过在阻流侧6的第一挡气台阶4，第一挡气台阶4伸出气缸盖顶面，第一挡气台阶4可设置在小升程时，第一挡气台阶4的内壁面与进气门3之间围成挡气间隙，则进气门进气时，由阻流侧排出的气流受第一挡气台阶4的阻挡，气流流速有效降低，减少对滚流8的阻流。滚流侧7设置第二挡气台阶5，第二挡气台阶5的高度小于第一挡气台阶4的高度，提高滚流侧7进气量。一种优选结构中，第一挡气台阶4由进气口向下伸出，第二挡气台阶5由进气口向进气道2内侧偏移，以进一步增大阻流侧6的高度，降低滚流侧7的高度。

基于上述实施例中提供的气缸盖进气道结构，本发明还提供了一种气体机，包括缸体和气缸盖，所述气缸盖上设置进气道，该气体机上设有的气缸盖具有上述实施例中提供的气缸盖进气道结构。

由于该气体机采用了上述实施例的气缸盖进气道结构，所以该气体机由气缸盖进气道结构带来的有益效果请参考上述实施例。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种气缸盖进气道结构，其特征在于，沿进气方向上，进气道的横断面由上端至下端呈渐扩结构；并且，沿所述进气方向上，所述进气道的截面面积逐步减小。

2.根据权利要求1所述的气缸盖进气道结构，其特征在于，所述进气道的上端面为由进气入口至进气出口圆弧过渡的弧面导流面，所述弧面导流面的宽度由进气入口至进气出口逐步变窄。

3.根据权利要求2所述的气缸盖进气道结构，其特征在于，所述进气道在进气方向的横断面为梯形断面结构，所述梯形断面结构的进气道在尖角位置圆弧过渡。

4.根据权利要求1-3任一项所述的气缸盖进气道结构，其特征在于，所述进气道的进气出口具有第一流通面积，所述进气道的进气入口具有第二流通面积，所述进气道靠近进气出口的进气后端具有第三流通面积；

所述第一流通面积和所述第二流通面积均大于所述第三流通面积；所述第一流通面积小于所述第二流通面积。

5.根据权利要求4所述的气缸盖进气道结构，其特征在于，所述第三流通面积与所述第一流通面积的比值为0.5~0.6；所述第一流通面积与所述第二流通面积的比值为0.4~0.5。

6.根据权利要求5所述的气缸盖进气道结构，其特征在于，所述进气道的内壁面具有靠近所述第三流通面积位置的上端面和下端面，所述上端面和所述下端面的延伸方向均朝向所述进气道的进气出口的滚流侧延伸。

7.根据权利要求6所述的气缸盖进气道结构，其特征在于，所述进气出口布置于气缸盖顶面，所述气缸盖顶面伸出有对所述进气道的阻流侧排出气流进行阻挡的挡气台阶。

8.一种气体机，包括缸体和气缸盖，所述气缸盖上设置进气道，其特征在于，所述气缸盖的进气道具有如权利要求1-7中任意一项所述的气缸盖进气道结构。

9.根据权利要求8所述的气体机，其特征在于，所述气缸盖的顶面为由中部向两侧倾斜伸出第一斜面和第二斜面的篷顶结构，所述气缸盖的进气道和排气道分别布置于所述第一斜面和所述第二斜面上。

10.根据权利要求9所述的气体机，其特征在于，所述缸体和所述气缸盖之间围成气缸室，所述进气道和所述排气道沿气缸室的中心轴线对称布置。

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