专利名称：带有翼片的内燃机涡流进气道的制作方法
技术领域：
本发明属于内燃机结构，具体涉及一种用于产生进气涡流的内燃机进气装置。
背景技术：
涡流是内燃机汽缸内空气运动的主要方式之一，因为它对缸内混合气的形成和燃 烧过程造成重要的影响。对柴油机而言，涡流可以促进燃烧过程中空气与未燃燃料的混合， 提高燃烧速率；对汽油机而言，涡流可以提高的火焰传播速率，降低燃烧循环变动。目前产生进气涡流的方式主要有三种⑴采用带有导气屏的进气门；⑵采用切 向气道；(3)采用螺旋气道。然而对于带有导气屏的进气门必须安装导向装置，以防止进气 门工作时转动，除了结构复杂外，制造成本增加，气门容易偏磨，而且对密封不利。切向气 道结构简单，可以实现较小的进气涡流，但当涡流要求高时，由于气门口速度分布非常不均 勻，气门流通面积得不到充分利用，气道阻力将很快增加。螺旋气道可以使进气产生涡流， 对工件的铸造和加工精度要求比较高，这样使得制造成本增加而且加工也较为困难。本发 明的提出可以弥补上述三种(产生进气涡流)方式所带来的缺陷，能够产生较为理想的进 气涡流。
发明内容
本发明的目的是，提供一种带有翼片的内燃机涡流进气道结构，使内燃机缸内混 合气的形成和燃烧过程达到理想的效果。为实现上述目的本发明的技术方案是，在进气道内直线段的中心线位置嵌入流线 型翼片或平板型翼片，根据不同进气道的特征尺寸，其翼片的线型、迎风角度和翼片长度可 以改变。所述进气道内直线段是进气道的前部；或者是进气道的中部；或者是靠近进气门 的后部。所述流线型翼片或平板型翼片嵌入进气道的方向是在进气道的左侧；或者是在进 气道的右侧；或者是与进气道水平线呈有角度，翼片顶端均位于进气道直线段的中心线上。所述流线型翼片或平板型翼片与缸盖一体铸造成型，或者是翼片单独制造再与缸 盖进行组装。所述流线型翼片或平板型翼片组装于内燃机直线型进气道，或者组装于切向型气 道；或者组装于螺旋型气道。翼片嵌入进气道的方向可以改变，因为翼片设定安装位置要考虑加工制造和装配 的方便。根据翼顶端产生涡旋的原理，利用高速气流在翼片上下产生的压差，使一部分气流 由翼片下方的高压区绕过翼顶端流向翼片上方的低压区从而产生涡旋。将翼片放入进气道 中的直线段部分，从而在翼顶端处生成绕进气道中轴线旋转的翼尖涡旋(图2左视图中逆 时针方向箭头)，该连续的涡旋沿进气道向后流动，经进气门到达缸内，即可产生进气涡流。本发明的特点及有益效果是，利用翼片上下区域的压差使气流产生涡流；而且翼 片可以在进气道的任一直线段位置嵌入。基于本发明产生涡流的机理，翼片既可以单独使用以产生进气涡流，也可以与切向气道或螺旋气道组合使用。
图1为带有流线型翼片的涡流进气道结构剖面示意图。图2为图1的左视结构示意图。图3为图1的俯视剖面结构示意图。图4为带有平板型翼片的涡流进气道结构剖面示意图。图5为图4的左视结构示意图。图6为图4的俯视结构剖面示意图。图7为流线型翼片放大图。
具体实施例方式以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步的说明。需要说明的是本实 施例是叙述性而非限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。带有翼片的内燃机涡流进气道的结构特征是，在进气道1内直线段的中心线位置 嵌入流线型翼片2或平板型翼片3，根据不同进气道的特征尺寸，其翼片的线型、迎风角度 和翼片的长度可以改变。进气道直线段可以是进气道的前部；或者是在进气道的中部；或 者是靠近进气门的后部。在翼片设定安装位置上流线型翼片2或平板型翼片3嵌入进气 道的方向是在进气道的左侧；或者是在进气道的右侧；或者是与进气道水平线呈有角度， 呈有角度时其翼片顶端均位于直线段的中心线上。在制造或组装工艺上流线型翼片2或平板型翼片3与缸盖可以一体铸造成型，或 者是翼片单独制造再与缸盖进行组装。由翼片产生涡流的机理可以知道，其实施方式与未 安装翼片的进气道不相互冲突，因此，流线型翼片2或平板型翼片3可单独组装于内燃机直 线型进气道，或者组装于切向型气道，或者组装于螺旋型气道。当然也可以与切向气道或螺 旋气道组合使用。本发明利用扰流件(翼片)产生涡流的原理实施于内燃机进气道。内燃机进气冲 程中，空气以较高的速度流入进气道，气流在流线型翼片的前端发生分离。流线型翼片采用 凹凸式，即翼片的上下弧长线型不等，上型线略长(图7)。因此，流过翼片上方的气流速度 较大、压力相对较低，在该处形成低压区；相对而言，气流在翼片下方形成高压区。在翼片上 下两侧压差的作用下，一部分气体由翼片下方的高压区绕过位于进气道中心线的翼尖流向 翼片上方的低压区，从而在翼顶端处生成绕进气道中轴线旋转的翼顶端涡旋(图2中逆时 针方向箭头)，该连续的翼顶端涡旋沿进气道向后流动，经进气门到达缸内，即所需的进气 涡流。为了验证加入翼片以及翼片的形状对内燃机进气道产生进气涡流的效果，使用UG 软件(三维设计软件)对图1所示的气道进行建模，并使用STAR-CD (流体计算软件)对 该气道速度场做了数值模拟。具体参数为气道直径30mm，流线型翼片长度30mm，翼片宽度 15mm，翼片最厚处厚度3mm，翼片后掠角与水平线呈40°，翼片迎风角0°，气道入口风速 lOm/s。数值计算结果为流线型翼片后端点截面内涡流强度为0. 43，翼片后端点后方50mm 处涡流结构趋于稳定，该处涡流强度为0. 32。通过改变翼片的型线、迎风角和长度等参数可以调节涡流强度的大小。翼片嵌入进气道的位置和方向并不影响进气涡流的产生，而主要 是基于加工制造和装配方面的考虑。采用流线型翼片的涡流进气道对气流的阻力较小，充 量系数相对较高；采用平板型翼片的涡流进气道结构简单，制造加工及装配过程相对比较容易。
权利要求
1.带有翼片的内燃机涡流进气道，其特征是在进气道(1)内直线段的中心线位置嵌入 流线型翼片(2)或平板型翼片(3)，翼片的线型、迎风角度和翼片的长度可以改变。
2.按照权利要求1所述的带有翼片的内燃机涡流进气道，其特征是所述进气道(1)内 直线段是进气道的前部；或者是进气道的中部；或者是靠近进气门的后部。
3.按照权利要求1所述的带有翼片的内燃机涡流进气道，其特征是所述流线型翼片 (2)或平板型翼片( 嵌入进气道的方向是在所述进气道(1)的左侧；或者是在进气道的 右侧；或者是与进气道水平线呈有角度，翼片顶端均位于进气道直线段的中心线上。
4.按权利要求1或3所述的带有翼片的内燃机涡流进气道，其特征是所述流线型翼片 (2)或平板型翼片( 与缸盖一体铸造成型，或者是翼片单独制造再与缸盖进行组装。
5.按权利要求1或3所述的带有翼片的内燃机涡流进气道，其特征是所述流线型翼片 (2)或平板型翼片(3)组装于内燃机直线型进气道，或者组装于切向型气道；或者组装于螺 旋型气道。
全文摘要
本发明公开了一种带有翼片的内燃机涡流进气道，结构特征是在进气道内直线段的中心线位置嵌入流线型或平板型翼片，根据不同进气道的特征尺寸，翼片的线型、迎风角度和翼片的长度可以改变。在翼片设定安装位置上流线型或平板型翼片嵌入进气道的方向可在进气道的左侧、右侧或者是与进气道水平线呈有角度，呈有角度时其翼片顶端均位于直线段的中心线上。根据翼尖涡旋的原理，利用高速气流在翼片上下两侧产生的压差，在翼顶端后方生成绕进气道中轴线旋转的进气涡流，以满足内燃机燃料混合和燃烧过程的需要。相对于传统进气道产生涡流的方式来说，具有结构简单，不易磨损，充量系数高等优点。翼片可以单独使用，也可以与切向气道或螺旋气道组合使用。
文档编号F02M35/104GK102102582SQ20111006180
公开日2011年6月22日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者刘大明, 杨晟华, 王天友 申请人:天津大学