一种分流导向式柴油机进气道的制作方法

文档序号:15579028发布日期:2018-09-29 06:21

本发明涉及内燃机领域,更具体的说,是涉及一种分流导向式柴油机进气道。



背景技术:

现代柴油机都采用高压共轨喷射系统,ω型燃烧室,生成混合气的质量主要通过油气室三者的合理匹配进行控制,其中油指的是喷油参数,气指的是缸内的流场分布,室指的是燃烧室的结构。如图1所示,通过数值模拟研究发现,采用ω型燃烧室的燃烧系统形成的浓混合气主要集中于燃烧室的凹坑区域,因此在燃烧过程中形成高温过浓区和高温富氧区,导致燃烧过程中形成大量NOx、PM等排放物。研究表明,进气过程中组织的气体宏观运动能在气缸内持续到燃烧过程结束,柴油机的燃油喷射过程主要在压缩冲程,此时的缸内流场分布影响燃油的雾化、蒸发、与空气的混合等过程,从而影响缸内的燃料当量比分布,此外,缸内的流场也同时影响着燃烧过程中的传热、传质过程,从而对燃烧过程产生影响。因此进气过程组织的气体流动对燃烧过程有重要的影响。

进气冲程的气体流动主要受进气道结构,气门结构,燃烧室结构等因素影响,现有柴油机进气道形式如图2所示主要有两种:螺旋式和切向式。如图2(a)所示,切向气道形状比较平直,在气门座前强烈收缩,引导气流以单边切线方式进入气缸,依靠缸壁的约束形成空气的旋转运动。如图2(b)所示,螺旋气道,在气门座上方的气门腔内做成螺旋形,使气流在螺旋气道内就形成一定强度的旋转。而两种气道在都只能使新鲜空气在气缸中形成的一定强度的进气涡流,气流运动形式单一,无法满足现代柴油机高效清洁燃烧过程对混合气质量的要求。因此有必要构造一个新型进气道结构,增强燃烧室中心区域空气与燃油的混合,提高燃烧室中心区域的空气利用率,改善燃烧室内混合气的质量。



技术实现要素:

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足,提供一种分流导向式柴油机进气道,组织一定的进气流动,在进气道的出口处射出不同方向和速度的气流,其中分流导管的出口对准燃烧室的中心区域,在燃烧室中心形成滚流运动,增强燃烧室中心区域空气与燃油的混合,提高燃烧室中心区域的空气利用率,改善燃烧室内混合气的质量,能够提高燃烧效率的同时,降低NOx、PM等排放物,实现高效清洁燃烧。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的分流导向式柴油机进气道,由渐缩型进气道主体构成,所述进气道主体由一体结构的入口渐缩圆管段、圆滑过渡弯管段和出口渐缩圆管段构成,所述进气道主体内沿其长度方向设置有渐缩型气道分流圆弧曲板,气道分流圆弧曲板将进气道主体内部分隔为主进气道和分流气道,所述主进气道和分流气道的出口端设置有气门座圈,所述气门座圈的形状与气门的形状相契合,所述进气道主体管壁设置有气门导管,所述气门的导杆穿过气门座圈和气门导管设置;所述分流气道出口与气门座圈位于同一水平面,所述分流气道出口设置于气门座圈靠近气缸中心的一侧。

所述气道分流圆弧曲板和进气道主体设置为一体结构,所述气道分流圆弧曲板由一体结构的入口渐缩段、圆滑过渡弯曲段和出口渐缩段构成。

所述分流气道的气道壁由两部分壁面闭合而成,一部分为气道分流圆弧曲板,另一部分为进气道主体的部分曲面。

所述主进气道入口和分流气道入口均呈椭圆形,所述主进气道入口和分流气道入口是通过竖直纵切进气道主体的入口渐缩圆管段形成的,截面呈椭圆形。

所述主进气道的入口渐缩圆管段顶端轮廓线和分流气道的入口渐缩圆管段顶端轮廓线的倾角均设置为35°~45°,且所述主进气道的入口渐缩圆管段顶端轮廓线的倾角大于或等于分流气道的入口渐缩圆管段顶端轮廓线的倾角;所述主进气道的入口渐缩圆管段底端轮廓线和分流气道的入口渐缩圆管段底端轮廓线的倾角均设置为10°~25°,且所述主进气道的入口渐缩圆管段底端轮廓线的倾角小于或等于分流气道的入口渐缩圆管段底端轮廓线的倾角。

所述主进气道出口和分流气道出口的气流方向和速度均不一致,利用气道分流圆弧曲板的结构和分流气道出口的位置将出口气流导向燃烧室中心部位,在气缸内部形成滚流运动,以促进燃烧。

与现有技术相比,本发明的技术方案所带来的有益效果是:

本发明中进气道主体内设置渐缩型气道分流圆弧曲板,将进气道主体内部分隔为主进气道和分流气道,分流气道出口设置于气门靠近气缸中心的一侧,在不影响流量系数的前提下,发动机进气量不受影响,利用气道分流圆弧曲板的结构和分流气道出口的位置能够使得气道出口出射出多股不同方向和不同速度的气流,其中一股来自于主进气道,另外一股或者几股来自于分流气道。主进气道射流通过与壁面的配合,形成缸内的涡流,促进混合气混合。

来自于分流气道的射流对准燃烧室中心或者与燃烧室结构合理匹配,在燃烧室中心位置形成一定的滚流运动。在压缩冲程中喷油器喷油时,燃烧室中心部分的气体滚流运动仍然存在,能够促进燃烧室中心部分的空气更好的与燃油进行混合,使得燃烧室中心部分空气利用率提高,燃烧室凹坑部分的浓混合气减少。在燃烧过程加快,燃烧效率提高的同时,改善NOx、PM等排放。

本发明主要解决了传统柴油机ω型燃烧室内,燃烧室中心空气利用不充分,浓混合气主要位于凹坑部分的问题。

附图说明

图1为ω型燃烧室内混合气的当量比分布图;

图2为切向气道与螺旋气道的结构示意图;

图3为本发明分流导向式柴油机进气道的剖面图;

图4为图3中气道入口B-B处的右视图;

图5为图3中未装配气门的气道出口A-A处的仰视图;

图6为气缸与气道的俯视透视图。

附图标记:1主进气道入口;2分流气道入口;3分流气道;4主进气道;5进气道主体;6气道分流圆弧曲板;7气门座圈;8主进气道出口;9分流气道出口;10气门;11气门导管;12导杆;13燃烧室。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图3至图6所示,本发明的分流导向式柴油机进气道,由渐缩型进气道主体5构成,所述进气道主体5由一体结构的入口渐缩圆管段、圆滑过渡弯管段和出口渐缩圆管段构成,所述圆滑过渡弯管段用于连接入口渐缩圆管段和出口渐缩圆管段,起到圆滑过渡作用。所述进气道主体5内沿其长度方向设置有渐缩型气道分流圆弧曲板6,所述气道分流圆弧曲板6和进气道主体5设置为一体结构,所述气道分流圆弧曲板6由一体结构的入口渐缩段、圆滑过渡弯曲段和出口渐缩段构成。

所述气道分流圆弧曲板6将进气道主体内部分隔为主进气道4和分流气道3,所述分流气道3的气道壁由两部分壁面闭合而成,一部分为气道分流圆弧曲板6,另一部分为进气道主体5的部分曲面。所述主进气道入口1和分流气道入口2均呈椭圆形,所述主进气道入口1和分流气道入口2是通过竖直纵切进气道主体5的入口渐缩圆管段形成的,截面呈椭圆形。

所述主进气道4和分流气道3的出口端设置有气门座圈7,所述气门座圈7的形状与气门10的形状相契合,所述进气道主体5管壁设置有气门导管11,所述气门10的导杆12穿过气门座圈7和气门导管11设置,分流气道出口9与气门10的导杆12之间不存在干涉,通过导杆12的上、下移动,带动气门10关闭、打开主进气道4和分流气道3。所述分流气道出口9与气门座圈7位于同一水平面,所述分流气道出口9设置于气门座圈7靠近气缸中心的一侧,利用气道分流圆弧曲板6的结构和分流气道出口9的位置将出口气流导向燃烧室13中心部位,主进气道出口8和分流气道出口9的气流方向和速度均不一致,在气缸内部形成一定强度的滚流运动。

所述主进气道4的入口渐缩圆管段顶端轮廓线和分流气道3的入口渐缩圆管段顶端轮廓线的倾角均设置为35°~45°,且所述主进气道4的入口渐缩圆管段顶端轮廓线的倾角大于或等于分流气道3的入口渐缩圆管段顶端轮廓线的倾角。所述主进气道4的入口渐缩圆管段底端轮廓线和分流气道3的入口渐缩圆管段底端轮廓线的倾角均设置为10°~25°,且所述主进气道4的入口渐缩圆管段底端轮廓线的倾角小于或等于分流气道3的入口渐缩圆管段底端轮廓线的倾角。以此来调节两个不同气道的分流比。例如以下结构:

结构一:主进气道4的入口渐缩圆管段顶端轮廓线和分流气道3的入口渐缩圆管段顶端轮廓线的倾角相同,倾角均为35°;主进气道4的入口渐缩圆管段底端轮廓线和分流气道3的入口渐缩圆管段底端轮廓线的倾角均相同,倾角均为10°。

结构二:主进气道4的入口渐缩圆管段顶端轮廓线和分流气道3的入口渐缩圆管段顶端轮廓线的倾角相同,倾角均为45°;主进气道4的入口渐缩圆管段底端轮廓线和分流气道3的入口渐缩圆管段底端轮廓线的倾角均相同,倾角均为25°。

结构三:主进气道4的入口渐缩圆管段顶端轮廓线大于分流气道3的入口渐缩圆管段顶端轮廓线的倾角,倾角分别为45°和35°;主进气道4的入口渐缩圆管段底端轮廓线小于分流气道3的入口渐缩圆管段底端轮廓线的倾角,倾角分别为15°和20°。

本发明中,所述进气道主体5的入口渐缩圆管段和出口渐缩圆管段的内径均由各自的顶端轮廓线和底端轮廓线之间的距离决定,内径分别为D2和D4,内径取值时,顶端轮廓线和底端轮廓线的夹角平分线是与内径垂直的。本发明中,所述气道分流圆弧曲板6的弧度设置为小于或等于90°,所述气道分流圆弧曲板6的入口渐缩段和出口渐缩段的弦长均由各自的顶端轮廓线和底端轮廓线之间的距离决定,弦长分别为D1和D3,弦长取值时,顶端轮廓线和底端轮廓线的夹角平分线是与弦长垂直的。本发明中,所述进气道主体5的入口渐缩圆管段和出口渐缩圆管段,以及气道分流圆弧曲板6的入口渐缩段和出口渐缩段的渐缩程度,分别由其各自的顶端、底端两条轮廓线的角度决定。

另外,根据气缸内进气气流组织的需要,本发明中所述分流气道3可以设置为一个或多个,将进气道主体5内部分隔为两各部分或两个部分以上。

尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述,但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可以做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。

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