專利名稱：內(nèi)燃機及其可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及內(nèi)燃機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種內(nèi)燃機及其可變進氣結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
缸內(nèi)氣體的宏觀運動可以用來改善發(fā)動機的燃燒過程。在柴油機中，通常利用渦流運動和擠流運動促進燃油霧化及其與空氣的混合。在汽油機中，經(jīng)常采用渦流、滾流和擠流等宏觀運動，它們的作用有促進混合氣的形成，提高燃燒時的湍流強度等。渦流和滾流運動二者有機結(jié)合，形成斜軸渦流，它的主要作用在于加快早期階段的燃燒，穩(wěn)定點燃過程，加速整個沖量的后續(xù)燃燒，擴大稀燃極限。另外，分層稀薄燃燒技術(shù)的發(fā)展也顯示宏觀氣流運動對分層混合氣的形成及稀薄燃燒過程的改善有較為明顯的促進作用。充量系數(shù)是影響內(nèi)燃機性能的另一個重要因素，然而，缸內(nèi)氣體宏觀運動強度與內(nèi)燃機充量系數(shù)卻是反比關(guān)系。這就是說，不能同時保證內(nèi)燃機既有較強的缸內(nèi)氣體宏觀運動，又有較高的充量系數(shù)。實踐表明，內(nèi)燃機在不同運轉(zhuǎn)工況下，尤其是不同轉(zhuǎn)速工況下， 對這兩者的要求不同——低速運轉(zhuǎn)時，宏觀氣體運動強度是影響內(nèi)燃機性能的主要因素； 高速運轉(zhuǎn)時，流通系數(shù)又成了影響發(fā)動機性能的主要因素。可變進氣結(jié)構(gòu)就是針對發(fā)動機對氣體運動和流通系數(shù)的不同要求而產(chǎn)生的。目前采用的可變進氣結(jié)構(gòu)具有如下技術(shù)特征1.采用分體雙進氣道結(jié)構(gòu)，兩個進氣道的結(jié)構(gòu)形式互不相同，一個具有較高的流通系數(shù)，一般為直氣道；另外，一個具有較高的產(chǎn)生缸內(nèi)宏觀氣流運動的能力，一般為切向氣道或螺旋氣道。具有可變進氣功能的閥片一般安裝于直氣道中。這樣，較低轉(zhuǎn)速時，閥片關(guān)閉，進氣系統(tǒng)產(chǎn)生較高強度的流通系數(shù)；較高轉(zhuǎn)速時，閥片打開，進氣系統(tǒng)具有較高的流通系數(shù)，保證發(fā)動機的功率輸出。2.通過對進氣門最大升程進行調(diào)整，實現(xiàn)對進氣過程的調(diào)節(jié)。具體說，在轉(zhuǎn)速較低時，采用較小的最大氣門升程，以保證一定強度的宏觀氣流運動強度；在轉(zhuǎn)速較高時，采用較大的氣門升程，以保證足夠的充量系數(shù)。3.通過對進氣門開啟/關(guān)閉正時進行調(diào)整，實現(xiàn)對進氣過程的調(diào)節(jié)。具體說，在轉(zhuǎn)速較低時，采用進氣門早開/早關(guān)正時；在轉(zhuǎn)速較高時，采用晚開/晚關(guān)正時。采用這一技術(shù)的出發(fā)點在于保證內(nèi)燃機不同轉(zhuǎn)速工況的功率輸出。4.綜合考慮2和3的有關(guān)因素，既調(diào)整進氣門的最大氣門升程，又調(diào)整進氣門的正時。5.另外，還有一些可變進氣結(jié)構(gòu)，如橫向滑動的可變渦流進氣結(jié)構(gòu)、縱向滑動的可變滾流結(jié)構(gòu)，以及直接在氣道中設(shè)置可調(diào)節(jié)閥片的可變滾流結(jié)構(gòu)等。歸納起來，以上這些可變進氣結(jié)構(gòu)具有以下技術(shù)局限性方案1-4不能對缸內(nèi)氣體宏觀運動的強度和形式進行連續(xù)的調(diào)節(jié)，屬于兩狀態(tài)調(diào)節(jié)方案，且結(jié)構(gòu)一般較為復(fù)雜；方案5雖然能夠一定程度對缸內(nèi)氣體宏觀運動實施連續(xù)調(diào)節(jié)，但只對單一運動-渦流或滾流-具有連續(xù)調(diào)節(jié)功能，不能對斜軸渦流運動的強度與組成實施按需調(diào)節(jié)。而可變斜軸渦流系統(tǒng)就是對斜軸渦流運動的強度與組成進行調(diào)節(jié)，使發(fā)動機的進氣系統(tǒng)能更好的滿足發(fā)動機不同轉(zhuǎn)速不同負荷的要求，改善發(fā)動機的燃燒性能，提高發(fā)動機性能。
實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置，能夠?qū)?nèi)燃機缸內(nèi)氣體宏觀運動、 斜軸渦流運動的強度與組成實施連續(xù)調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便。一種用于內(nèi)燃機的可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置，包括位于內(nèi)燃機進氣歧管與缸蓋進氣道之間的閥片及其旋轉(zhuǎn)軸，所述的旋轉(zhuǎn)軸的軸線與內(nèi)燃機的曲軸軸線之間帶有傾角。經(jīng)過實驗測量，該傾角一般設(shè)定為40° 80°，作為優(yōu)選所述的傾角為45° 65°，作為進一步的優(yōu)選所述的傾角為60°左右效果更好。內(nèi)燃機進氣歧管與缸蓋進氣道之間設(shè)有過渡管路，所述的閥片位于該過渡管路中。所述的過渡管路的兩個端口與內(nèi)燃機進氣歧管和缸蓋通過法蘭連接。所述的閥片的旋轉(zhuǎn)軸沿過渡管路的徑向貫穿過渡管路，其中至少一端延伸出過渡管路的管壁，該延伸部位連接有執(zhí)行機構(gòu)，該執(zhí)行機構(gòu)受控于內(nèi)燃機中央控制單元，用于控制閥片的翻轉(zhuǎn)角度。本實用新型還提供了一種內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機的進氣歧管與缸蓋進氣道之間設(shè)有所述的可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置。本實用新型可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置主要結(jié)構(gòu)特點如下1、閥片的旋轉(zhuǎn)軸線與水平面或曲軸軸線之間存在一定角度，以下稱之為av_axis， 不同的內(nèi)燃機機型應(yīng)具有不同的α v_axis，可以通過穩(wěn)流氣道實驗對不同機型或型號的內(nèi)燃機的α v-axis進行測定和優(yōu)化，這正是結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新之處。在現(xiàn)有可變進氣結(jié)構(gòu)中，閥片的旋轉(zhuǎn)軸線一般與水平面或曲軸軸線平行；在滑動式可變進氣結(jié)構(gòu)中，閥片的滑動方向與水平面或曲軸軸線平行，或垂直。2、適用于具有連體進氣道結(jié)構(gòu)的多氣門發(fā)動機，機構(gòu)在連體氣道分開處對進入氣缸的氣流實施導(dǎo)流，實現(xiàn)對缸內(nèi)氣體宏觀運動、斜軸渦流運動的組成與強度的調(diào)節(jié)。3、安裝在內(nèi)燃機的進氣歧管與缸蓋進氣道之間，閥體厚度較小，不用對發(fā)動機的既有結(jié)構(gòu)進行任何改動，只需適當(dāng)加長進氣歧管與缸蓋之間的連接螺栓，改裝成本低廉。4、用于現(xiàn)代內(nèi)燃機時，需要事先利用臺架實驗找出該機構(gòu)的調(diào)節(jié)參數(shù)與內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)參數(shù)之間的優(yōu)化關(guān)系，也就是脈譜圖。5、在內(nèi)燃機中的執(zhí)行機構(gòu)建議采用比例閥，并受控于發(fā)動機的中央控制單元，即 ECU。本實用新型可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置能夠?qū)?nèi)燃機缸內(nèi)氣體宏觀運動、斜軸渦流運動的強度與組成實施連續(xù)調(diào)節(jié)，可以滿足不同工況及燃燒過程，例如分層稀薄燃燒，對缸內(nèi)氣體宏觀運動與充量系數(shù)的優(yōu)化要求，具有結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，易于實現(xiàn)，成本低廉的特
點ο
[0027]圖1為本實用新型可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置的俯視圖；圖3為圖1中可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置的左視圖逆時針旋轉(zhuǎn)90度后的視圖。圖中1.斜軸渦流控制閥軸 2.連接螺釘 3.斜軸渦流控制閥片4.與缸蓋連接的法蘭 5.過渡氣道 6.與進氣歧管連接的法蘭。
具體實施方式
實施例1參見附圖1、2和3，本實用新型可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置位于內(nèi)燃機進氣歧管與缸蓋進氣道之間的過渡管路，過渡管路圍成了過渡氣道5，過渡管路中設(shè)有斜軸渦流控制閥片 3及其旋轉(zhuǎn)軸即斜軸渦流控制閥軸1，斜軸渦流控制閥片3通過連接螺釘2固定在斜軸渦流控制閥軸1上，過渡管路一端為與進氣歧管連接的法蘭6另一端為與缸蓋連接的法蘭4。圖中可見斜軸渦流控制閥軸1與內(nèi)燃機的曲軸軸線(圖1中的水平方向)之間夾有45°的傾角。實施例2本實施例為一種具有連體氣道的CA4GB四氣門汽油機，其進氣歧管與缸蓋進氣道之間設(shè)有實施例1中的可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置。實施例1中的可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置用于本發(fā)動機中，需按以下步驟進行1)設(shè)計包含實施例1中機構(gòu)的實驗裝置。實驗裝置中，閥片的旋轉(zhuǎn)軸線必須可以沿過渡管路周向連續(xù)變化。2)在穩(wěn)流氣道實驗臺上，將該實驗裝置安裝到發(fā)動機氣缸蓋上單獨進行氣道實驗。通過穩(wěn)流氣道實驗找到了適合該發(fā)動機的av_axis為60°，使得可變斜軸渦流系統(tǒng)的斜軸渦流比調(diào)節(jié)范圍為0 1. 53，斜軸渦流傾角調(diào)節(jié)范圍為46. 2° 80. 2°。3)按照實驗所得α v_axis加工斜軸渦流調(diào)節(jié)機構(gòu)。4)將裝置安裝于發(fā)動機進行臺架實驗，得出主要結(jié)論有a.低轉(zhuǎn)速、低負荷時，指示熱效率和平均指示壓力隨著斜軸渦流比和斜軸渦流傾角的增加先增加后減小，當(dāng)斜軸渦流比為0.76、斜軸渦流傾角為55. 7°時，指示熱效率和平均指示壓力最大。中等轉(zhuǎn)速、低負荷時，指示熱效率隨著斜軸渦流比和斜軸渦流傾角的增加單調(diào)增加。b.中低轉(zhuǎn)速時，都是在斜軸渦流比最小、斜軸渦流傾角接近45°時平均指示壓力和最高燃燒壓力循環(huán)變動率最5)通過實驗結(jié)論修改現(xiàn)有發(fā)動機的E⑶程序。6)裝機使用。
權(quán)利要求1.一種用于內(nèi)燃機的可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置，包括位于內(nèi)燃機進氣歧管與缸蓋進氣道之間的閥片及其旋轉(zhuǎn)軸，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)軸的軸線與內(nèi)燃機的曲軸軸線之間帶有傾角。
2.如權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機的可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述的內(nèi)燃機進氣歧管與缸蓋進氣道之間設(shè)有過渡管路，所述的閥片位于該過渡管路中。
3.如權(quán)利要求2所述的用于內(nèi)燃機的可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述的過渡管路的兩個端口與內(nèi)燃機進氣歧管和缸蓋通過法蘭連接。
4.如權(quán)利要求3所述的用于內(nèi)燃機的可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述的傾角為40° 80°。
5.如權(quán)利要求4所述的用于內(nèi)燃機的可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述的所述的傾角為45° 65°。
6.一種內(nèi)燃機，包括相互連通的進氣歧管與缸蓋進氣道，其特征在于，進氣歧管與缸蓋進氣道之間設(shè)有權(quán)利要求1 5任一項所述的可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種內(nèi)燃機及其可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置，可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置，包括位于內(nèi)燃機進氣歧管與缸蓋進氣道之間的閥片及其旋轉(zhuǎn)軸，所述的旋轉(zhuǎn)軸的軸線與內(nèi)燃機的曲軸軸線之間帶有傾角。可變斜軸渦流調(diào)節(jié)裝置能夠?qū)?nèi)燃機缸內(nèi)氣體宏觀運動、斜軸渦流運動的強度與組成實施連續(xù)調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便。
文檔編號F02D9/10GK202081982SQ20102068468
公開日2011年12月21日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者劉剛, 劉瑞林, 吳曉, 周廣猛, 董素榮, 許翔 申請人:中國人民解放軍軍事交通學(xué)院