[發(fā)明專利]具有高渦流與滾流比的內(nèi)燃機(jī)缸蓋

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310667658.3
• 申請(qǐng)日: 2013-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN103696868A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王天友;崔磊;魯?shù)?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): F02F1/42
• 分類號(hào): F02F1/42
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 董一寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種內(nèi)燃機(jī)技術(shù)，具體涉及到內(nèi)燃機(jī)缸蓋內(nèi)進(jìn)氣道的結(jié)構(gòu)。

技術(shù)背景

隨著石油能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，降低內(nèi)燃機(jī)能源消耗和排放成為國(guó)際內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域重要的研究?jī)?nèi)容。內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)氣體流動(dòng)狀態(tài)是影響內(nèi)燃機(jī)燃燒性能的決定性因素之一，直接影響到動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排放指標(biāo)。氣道作為內(nèi)燃機(jī)的“咽喉”，決定著內(nèi)燃機(jī)充氣效率和缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)的流態(tài)，從而影響燃油與空氣的混合以及燃燒過程。因此提高氣道的流動(dòng)性能對(duì)于提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性和其它性能指標(biāo)顯得非常重要。對(duì)柴油機(jī)而言，良好的氣流組織分布可以促進(jìn)燃燒過程中的熱混合作用，提高燃燒速率，對(duì)節(jié)能減排有著重要意義。

進(jìn)氣道的流動(dòng)性能主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是流通能力，通常用平均流量系數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)；二是氣道在缸內(nèi)產(chǎn)生氣流宏觀運(yùn)動(dòng)能力的大小，包括進(jìn)氣過程中形成的繞氣缸軸線旋轉(zhuǎn)的渦流（柴油機(jī)），以及繞汽缸軸線垂直線旋轉(zhuǎn)的滾流（汽油機(jī)），進(jìn)氣道流動(dòng)性能一般用渦流比或滾流比進(jìn)行評(píng)價(jià)。所以平均流量系數(shù)與渦流比或滾流比是評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)缸蓋進(jìn)氣道優(yōu)劣的兩個(gè)重要指標(biāo)，一般呈此消彼漲的關(guān)系。為了獲得合適的渦流比或滾流比，往往以犧牲流量系數(shù)為代價(jià)。

國(guó)外在進(jìn)氣道性能研究上提出，進(jìn)氣道出口中心軸線與氣門座圈中心軸線的偏移能夠影響進(jìn)氣道性能，但是在論述中未對(duì)上述兩軸線如何偏移可使進(jìn)氣道性能提高進(jìn)行說明。本發(fā)明提出，偏移角度改變時(shí)，會(huì)引起渦流比或滾流比的較大幅度波動(dòng)，當(dāng)偏移角度處于某一特定范圍時(shí)，可以使進(jìn)氣道的平均流量系數(shù)和渦流比或滾流比向有益的方向發(fā)展。因此，本發(fā)明提出的一種進(jìn)氣道出口中心軸線與氣門座圈中心軸線偏移的缸蓋結(jié)構(gòu)，在平均流量系數(shù)略微提升的基礎(chǔ)上，可大幅度提高進(jìn)氣道的渦流比或滾流比。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，在不影響平均流量系數(shù)的前提下，提出一種高渦流比或高滾流比內(nèi)燃機(jī)缸蓋，以滿足節(jié)能減排的需求。

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)原理予以說明。具有高渦流與滾流比的內(nèi)燃機(jī)缸蓋，缸蓋為雙進(jìn)氣門結(jié)構(gòu)，兩個(gè)氣門座圈分別設(shè)置在缸蓋進(jìn)氣道的兩個(gè)出口位置，兩個(gè)進(jìn)氣門的中心軸線分別與各自氣門座圈的中心軸線對(duì)中。可以實(shí)現(xiàn)氣流高渦流與滾流比而采取的技術(shù)方案是：氣道出口中心軸與各自對(duì)應(yīng)的氣門座圈中心軸線均向內(nèi)偏移0.5～1.5mm，氣門座圈的中心軸線A與進(jìn)氣道出口中心軸線B的連線與進(jìn)氣道出口截面的夾角α在±30°之內(nèi)。

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的缸蓋，進(jìn)氣道出口中心軸線與氣門座圈(或氣門)中心軸線是重合的。在進(jìn)氣過程中，進(jìn)氣道氣流經(jīng)氣門座圈時(shí)，在進(jìn)氣門上表面（內(nèi)弧形）的導(dǎo)向作用下，總的進(jìn)氣流被分成多股進(jìn)入氣缸，其中氣門桿兩側(cè)的氣流對(duì)于燃燒性能的影響非常大。對(duì)于汽油機(jī)來說：在低氣門升程下，進(jìn)氣道左側(cè)氣流（在缸內(nèi)滾流形成過程中）占主導(dǎo)作用，隨著氣門升程的增大，右側(cè)氣流（在缸內(nèi)滾流形成過程中）逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。由于這兩股氣流分別形成的滾流旋轉(zhuǎn)方向相反，所以汽油機(jī)缸蓋的滾流比在低氣門升程時(shí)，上升比較遲緩。對(duì)于柴油機(jī)來說：在進(jìn)氣過程中，右側(cè)氣流（在缸內(nèi)渦流形成過程中）一直占主導(dǎo)地位。

本發(fā)明提出的缸蓋結(jié)構(gòu)其進(jìn)氣道兩個(gè)出口的中心軸線與氣門座圈的中心軸線平行但不重合，缸蓋內(nèi)進(jìn)氣道的出口相對(duì)氣門座圈入口平面偏移一定的角度和距離，使進(jìn)氣道出口與氣門座圈入口形成錯(cuò)位。利用氣門上表面內(nèi)弧的導(dǎo)向作用，可以誘導(dǎo)進(jìn)氣道出口左側(cè)氣流的一部分匯入右側(cè)氣流，進(jìn)而提高右側(cè)氣流的流速。最終達(dá)到提高柴油機(jī)渦流比及汽油機(jī)滾流比的目的。

本發(fā)明的特點(diǎn)及產(chǎn)生的有益效果是：在不影響平均流量系數(shù)的基礎(chǔ)上，能夠較大幅度提高缸蓋中氣道的渦流比或滾流比，滿足內(nèi)燃機(jī)高效清潔燃燒的需求，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。

附圖說明

圖1為內(nèi)燃機(jī)缸蓋進(jìn)氣道出口截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為進(jìn)氣道出口與氣門座圈入口錯(cuò)位結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為內(nèi)燃機(jī)缸蓋進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步的說明。

具有高渦流與滾流比的內(nèi)燃機(jī)缸蓋，缸蓋為雙進(jìn)氣門結(jié)構(gòu)，兩個(gè)氣門座圈1分別設(shè)置在缸蓋進(jìn)氣道2的兩個(gè)出口位置，兩個(gè)進(jìn)氣門3的中心軸線分別與各自氣門座圈的中心軸線對(duì)齊（如圖1圖3），其結(jié)構(gòu)特征是：氣道出口中心軸線B與各自對(duì)應(yīng)的氣門座圈中心軸線A均向內(nèi)偏移0.5～1.5mm，或者說進(jìn)氣道兩個(gè)出口的中心軸線分別與各自對(duì)應(yīng)氣門的中心軸線形成錯(cuò)位（如圖1）。氣門座圈中心軸線A與進(jìn)氣道出口中心軸線B的連線與進(jìn)氣道出口截面的夾角α在±30°之內(nèi)。（如圖2）。