[发明专利]柴油机低涡流比螺旋进气道

说明书

技术领域

本发明属于内燃机结构技术，具体涉及一种柴油机的进气道装置。

背景技术

直喷式柴油机的燃烧过程，其燃油与空气混合的质量将直接影响发动机的性能，而混合气的质量主要由进气涡流、燃油喷射以及燃烧室结构所决定，三者的合理匹配是提高发动机性能的关键。随着排放法规的日益严格以及燃油喷射系统的技术进步，使发动机性能不断提高。其中，涡流比、流量系数对发动机性能和排放有决定性的影响，因此优化设计和改进缸盖进气道结构对提高燃烧效果是一个关键环节。目前我国对内燃机最低排放标准都在欧Ⅲ以上，要达到此排放标准，就必须采用多于两气门的结构。但是多于两气门的结构将增加许多部件，使配气结构也变的相对复杂，而且也增加故障频率和维修上的困难。现代高速柴油机的燃油系统、都向着高喷射压力、共轨电控、多孔喷射和细孔喷射等方向发展，由于以往的螺旋气道涡流比过大，所以不能与现代燃油喷射系统相匹配。气道涡流强度过大将导致相临喷雾油束在气流冲击下产生重叠和干涉现象，使油雾贯穿度减小，油束打不到燃烧室壁面，在燃烧室壁面附近出现气多油少，空气利用率也低，而同时重叠部分又会造成燃油浓度过高，使周围空气相对稀少。由于燃油过量燃烧，造成因高温裂解而产生大量的碳烟和碳氢化合物，使发动机排气度温升高。而且过大的涡流比，也增加进气的阻力引起充气效率下降。本发明在两气门结构的基础上，提出了一种新的低涡流比螺旋气道。该气道能够与现代燃油喷射系统相匹配，在较高的流量系数最佳平均涡流比配合下，经过优化匹配使空气与燃油达到优质混合，通过这些参数的协调配合，使对于发动机排放以及性能的提高，具有显著的作用。

发明内容

本发明目的是在原有两气门结构的基础上，提供一种柴油发动机低涡流比螺旋进气道，使排放标准达到欧Ⅳ或更高。

以下结合附图对本发明的原理及结构予以说明。低涡流比螺旋进气道柴油机，其特征结构是：进气道涡流室的高度为29~30mm，进气道最小截面积为42×34mm，蜗壳包角为175~180度，副螺旋室包角为29~31度，蜗壳偏心距为24~25mm，拐角为17.5~18.5mm，喉口直径为0.41mm，引导管长度为80~80.5mm，进气口长为50~50.5mm，进气口宽为42~42.5mm。螺旋气道在气门座上方的腔内做成螺旋形，使气流在气道内形成一定角度的旋转。由于在气缸盖上布置气道时，螺旋室高度不能很大，气体流入气缸时必然会含有一部分切向气流的成分，因此气体在螺旋气道内被分成两部分气流：一部分主要是螺旋气流，另一部分是切向气流，它们在缸内各自发展。由蜗壳流出的气流具有一定的切向速度，绕气门轴线旋转，一部分沿气缸壁面得到充分发展形成一螺旋状的旋涡，绕气缸轴线方向发展，旋转半径逐渐增大；另一部分切向气流不经过蜗壳直接沿缸壁面向气缸出口处流动，直到遇到一围绕气缸轴线旋转的气流后，开始沿缸壁面旋转流动，两股气流汇合一处开始沿缸壁面旋转流动。不同形式的螺旋气道其两股气流的比例和它们之间的配合是各不相同的。合理地选择分流点与汇合点是保证螺旋气道具有良好性能的重要条件之一。使进气阻力尽可能的小，涡流强度达到合理数值。

本发明的特点及有益效果：在两气门结构上，使柴油机达到欧Ⅳ以上排放标准。该形式进气道能够很好的与现代燃油喷射系统和燃烧室结构进行合理匹配，因为降低涡流强度，减少了进气阻力，所以充气效率有很大提高，使油气混合比达到最佳。合理的控制涡流强度和形态消除死区容积使燃烧更加充分，提高了柴油机的动力性和降低排放。

附图说明

图1是螺旋进气道内两股气流流向主视图。

图2是螺旋进气道内两股气流流向俯视图。

图3是螺旋进气道结构特征主视图

图4是螺旋进气道结构特俯视视图

具体实施方式

以下结合附图并通过实施例对本发明的原理与结构作进一步的解释。需要说明的是，本实施例是叙述性的，而非是限定性的，不以此限定本发明的保护范围。

柴油机螺旋进气道其技术方案是：进气道涡流室的高度H=30mm，进气道最小截面积a×b=42×34mm，蜗壳包角∮1=180度，副螺旋室包角∮2=30度，蜗壳偏心距e=25mm，拐角R=17.5，喉口直径d=0.41mm，引导管长度L=80mm，进气口长50mm，进气口宽42mm。

本发明在原有气道模型基础上改变螺旋气道的构形，使螺旋气流和切相气流的比例合理分配，由此降低平均涡流比，使平均流量系数有很大程度的提高。该气道流形的改变并非通过有限次试验来获得，需要有详细的计算及实验。不同的气道有不同的特征结构（敏感区），对于本发明而言，其部位特征结构主要有：涡流室高度H；最小截面积a×b；蜗壳包角∮1；副螺旋室包角∮2；以及蜗壳偏心距e等。低涡流比螺旋进气道要求管内流动平滑，主螺旋气流和切向气流配合得好，气门口速度分布合理。气道试验与评价方法为里卡多R_S，本实施例气道测定结果平均涡流比为1.6；平均流量系数0.4665。