一種直噴室柴油機帶過渡引流腔的分層雙重渦旋進氣道的制作方法

本發明涉及一種柴油機，特別是涉及一種直噴室柴油機帶過渡引流腔的分層雙重渦旋進氣道。

背景技術：

直接噴射式燃燒室柴油機(簡稱直噴室柴油機)，其用于燃燒的混合氣，在燃燒室中直接形成。因此直噴室柴油機只能借助進氣道所形成的進氣渦流擾動，來改善混合氣的品質。

傳統的進氣道，對于進氣渦流的組織，主要依賴環氣門導管護套周邊所形成的“鉤狀”腔室，俗稱“上室”，它迫使氣流軸線繞氣門中心渦流，形成渦旋進氣。而對氣門導管護套以下部分，俗稱“下室”，由于進氣門直徑太小，且無氣門導管護套的依托，無法組織與進氣門孔圓相切的曲線流道，致使這部分氣道無法螺旋化，其氣流軸線只能沿氣道直行，構成俗稱的“直氣道”。因此傳統進氣道實質上是：上層的螺旋進氣道+下層的直氣道兩部分構成。

傳統進氣道的缺陷是：上室截面積較小，所組織的渦旋進氣量不足，且由于結構因素，它只能在流道接近氣門中心處才開始組織渦流，致使渦流效果不強。而下室截面積較上室大，但直置而無法利用，且上室已形成的渦流進氣，需通過下室、經氣門口受到擴散和衰減之后，才能進入氣缸，致使渦流效果進一步減弱。這種缺陷在技術上使柴油機的高渦流擾動(技術上以無因次系數渦流比ω表征，即進入氣缸氣體繞氣缸中心軸線旋轉的轉速與柴油機的轉速之比)與高的進氣充量(技術上以無因次的流量系數μ表征)兩者峰值不可兼得，其中渦流比ω值不夠會嚴重影響柴油機低速大扭矩時的性能，流量系數μ不足則會影響柴油機高速大負荷時的性能，顯然ω值提高，對混合氣的改善有利，對發動機的綜合性能的改善有利，然而在傳統進氣道結構的狀況下，它必然導致進氣阻力增大，從而導致流量系數μ降低，使柴油機高速大功率時的性能受到損害。

傳統進氣道的ω值，一般為2.0-2.5，μ值為0.3-0.35，偶爾ω值也能達到3.5-4.0，但此時μ值卻降低至0.3以下，這兩組數據的峰值，不可能同時出現，這兩者不可兼得的矛盾形成了戒律，使現有柴油機低速大扭矩時的高性能，與高速大功率時的高性能，不可能同時具備，這問題長期來，成為追求發動機優良性能的癥結。

技術實現要素：

本發明克服了現有技術中的缺陷，提供了一種能同時獲得高渦流擾動ω值和高進氣充量系數μ值的分層雙重渦旋進氣道，打破了長期以來ω值和μ值的峰值不可兼得的戒律。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：一種直噴室柴油機帶過渡引流腔的分層雙重渦旋進氣道，它位于柴油機的氣缸蓋內，包括進氣流道、過渡引流腔和進氣門。進氣流道在進氣門上端，設置有偏心圓柱狀過渡引流腔，所述流道分兩層，環繞氣門導管護套周邊的部分稱為上層，即上室，也就是傳統組織成螺旋進氣道的腔室。氣門導管護套以下的部分稱為下層，即下室，它與傳統進氣道不同，把傳統的直氣道也組織成螺旋進氣道，即為分層雙重渦旋進氣道。所述的上、下層流道具有各自不同的渦旋流動走向、曲率半徑和流道邊界曲線，流道邊界曲線具有局部為非圓滑過渡的環節。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：帶過渡引流腔的分層雙重渦旋進氣道能獲得的ω值將提升一倍，可達到5.0以上，在此基礎上μ值可提升10-20％，達到0.36以上，且兩組數據可同時出現峰值。這使柴油機最大扭矩時的油耗與最低油耗值重合，大幅度擴展了柴油機經濟運行的區域，從而使配套車輛百公里油耗降低，0-100公里時速的加速時間減少，使柴油機的參數匹配完全引入了一個嶄新的階段。

帶過渡引流腔的分層雙重渦旋進氣道在6110型車用柴油機上應用后，柴油機性能得到了大幅提升，與國產同類產品相比，最大扭矩從46kg-m提升到52.5kg-m，提高了14％，這時的油耗僅160g/psh，排溫550℃，煙度Rb2.6，其平均有效壓力Pe值為8.9kg/cm²(作為自然吸氣的柴油機，已接近低增壓柴油機水平)。

附圖說明

圖1是本發明一種直噴室柴油機帶過渡引流腔的分層雙重渦旋進氣道的缸蓋俯視圖。

圖2是本發明一種直噴室柴油機帶過渡引流腔的分層雙重渦旋進氣道的布置示意圖。

具體實施方案

下面結合附圖與具體實施方案方式，對本發明作進一步詳細描述：帶過渡引流腔的分層雙重渦旋進氣道位于柴油機氣缸蓋內，在圖1中所示為縱向進氣道，它由進氣流道1、過渡引流腔2和進氣門3組成。所述進氣流道1分兩層，如圖2所示，環繞氣門導管護套4周邊的部分稱為上層5，也就是傳統組織成螺旋進氣道的腔室。氣門導管護套4以下部分稱 為下層6，所述的上、下層進氣流道5、6都是螺旋進氣道。所述進氣門3的進氣口7上端，設置有偏心圓柱狀過渡引流腔2，該腔室2為一直徑大于進氣口7約5-15mm以上的圓柱體，其中心與進氣門3中心具有1.5-5mm的偏心度。圓柱體的高度尺寸，則視需要與缸蓋的具體結構而確定。

所述過渡引流腔為本發明之“核心技術”，只因有了它的存在，擴展了空間，才使下層由傳統直氣道改為螺旋進氣道成為可能。它不僅在橫截面中切入角，切入范圍擴大，而且使上、下層流道整流的起始點都向前延伸至氣道中段，從而使渦旋效果有更大的提高。流入強制整流氣道壁面的切入量、切入點和切入方向對ω值具有決定意義，有了過渡引流腔2以后，在氣道設計時，這些因素設計者均可自主調整，而且可按不同缸蓋結構，合理選擇進氣順時針或逆時針旋向。

所述分層進氣道按此分層處理原則，為組織進氣渦旋擾動時能以最小阻尼，創造最大渦旋擾動，上、下層流道5、6具有各自不同的渦旋流動走向、曲率半徑和流道邊界曲線。所述的流道邊界曲線具有局部為非圓滑過渡的環節。