一種帶分隔及引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管道的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種帶分隔及引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管道，屬于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管-進(jìn)氣道，作為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的重要組成部分，其基本功能通常是供給足以維持發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作的進(jìn)氣流量，并且提供以發(fā)動(dòng)機(jī)工況相匹配的進(jìn)氣渦流、滾流或湍流等缸內(nèi)氣體流動(dòng)形式，不但保證進(jìn)入燃燒室內(nèi)的燃料能夠有充足的空氣進(jìn)行燃燒反應(yīng)，還需創(chuàng)造有一定強(qiáng)度的缸內(nèi)氣體運(yùn)動(dòng)，以利于燃料與空氣的混合，以及加快缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣?，提升燃燒速率。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管-進(jìn)氣道的設(shè)計(jì)，通常只針對(duì)空氣作為單一組分的進(jìn)氣加以考慮，因此其設(shè)計(jì)均為一個(gè)單一的進(jìn)氣通道。但是，隨著越來(lái)越嚴(yán)格的汽車污染物排放法規(guī)的實(shí)施，傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)僅僅依靠的單一空氣的進(jìn)氣方式，已經(jīng)越來(lái)越難以滿足日益嚴(yán)苛的排放法規(guī)，發(fā)動(dòng)機(jī)為了達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，必須采用例如EGR技術(shù)(廢氣再循環(huán))、富氧燃燒(Oxygen Enriched Combust1n-OEC)、氣道噴射(PortFuel Inject1n-PFI)、雙燃料燃燒(Double Fuel Combust1n-DFC)、活化控制壓縮燃燒(Reactivity Controlled Compress1n Ignit1n-RCCI)、預(yù)混合壓縮燃燒(PremixedCharge Compress1n Ignit1n-PCCI)、低溫燃燒(Low Temperature Combust1n-LTC)等燃燒控制技術(shù)或新型燃燒模式，而上述技術(shù)的采用通常需要在氣道內(nèi)通入不同氣體(EGR廢氣或富氧等輔助燃燒類氣體)或噴入不同理化特性的燃料(天然氣、液化石油氣或二甲醚等氣體類或低沸點(diǎn)類燃料)，從而達(dá)到改善燃燒抑制污染物排放的目的。但是受傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)只考慮單一空氣進(jìn)氣的進(jìn)氣管-進(jìn)氣道的限制，不同的助燃類氣體或氣道噴射的燃料在進(jìn)氣管-進(jìn)氣道內(nèi)將提前混合，難以對(duì)其在缸內(nèi)的分布及濃度場(chǎng)進(jìn)行管理和控制，從而導(dǎo)致各進(jìn)氣組分難于發(fā)揮最大效用。因此，有必要開發(fā)一種帶分隔及引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的新型內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管-進(jìn)氣道，對(duì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的不同組分氣體進(jìn)行有效的分隔、引導(dǎo)以及管理，從而實(shí)現(xiàn)新型燃燒模式，以及充分發(fā)揮不同組分氣體的最大功效，使發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)高效低排放的清潔燃燒。
[0003]通過(guò)在進(jìn)氣管-進(jìn)氣道內(nèi)設(shè)計(jì)分隔和引導(dǎo)裝置，并且可根據(jù)不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)的不同進(jìn)氣需求，對(duì)進(jìn)氣管-進(jìn)氣道內(nèi)的不同數(shù)量、種類的進(jìn)氣組分進(jìn)行分隔、引導(dǎo)，在進(jìn)氣門開啟的時(shí)刻，將各種氣體送入氣缸內(nèi)特定的位置，實(shí)現(xiàn)不同組分在燃燒室內(nèi)的濃度梯度分布，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)缸內(nèi)燃燒路徑的控制，達(dá)到提升內(nèi)燃機(jī)熱效率以及抑制排氣污染物的目的。其特點(diǎn)是:在進(jìn)氣管與進(jìn)氣道內(nèi)設(shè)計(jì)起始于進(jìn)氣口，末端延伸至進(jìn)氣門的薄壁進(jìn)氣分隔板和空間引導(dǎo)分隔管。通過(guò)分隔引導(dǎo)裝置，在進(jìn)氣管和進(jìn)氣道內(nèi)形成各自獨(dú)立、連續(xù)的進(jìn)氣通道，并保證在進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)刻各個(gè)進(jìn)氣通道間密封良好。進(jìn)氣分隔板/管的外形及尺寸需要隨進(jìn)氣管-進(jìn)氣道截面形狀變化而變化，并使之與進(jìn)氣管-進(jìn)氣道沿氣體流向的幾何中心空間連線平行，保證進(jìn)氣管-進(jìn)氣道內(nèi)各個(gè)進(jìn)氣通道內(nèi)的氣體流動(dòng)方向及流動(dòng)特性不被分隔、引導(dǎo)裝置所干擾，且在各個(gè)通道內(nèi)的氣體組分將隨該通道在進(jìn)氣管-進(jìn)氣道內(nèi)的位置而被送入缸內(nèi)的特定位置。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同的燃燒模式需求，調(diào)整分隔板/管布置形式及分隔進(jìn)氣通道數(shù)目，既可形成對(duì)缸內(nèi)特定的燃料或氣體分層形式的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒路徑與燃燒模式的控制。
[0004]目前，只在進(jìn)氣管或進(jìn)氣道內(nèi)簡(jiǎn)單設(shè)置一些簡(jiǎn)單的分隔板或者導(dǎo)氣屏的研究已有報(bào)道，這些研究大多是針對(duì)改變發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣流動(dòng)特性，例如加強(qiáng)渦流比、滾流比；也有部分研究是在進(jìn)氣管內(nèi)簡(jiǎn)單的加裝套管，期望實(shí)現(xiàn)對(duì)兩種進(jìn)氣組分的分隔。但上述的研究和發(fā)明均無(wú)法完整實(shí)現(xiàn)對(duì)不同進(jìn)氣從進(jìn)氣管至氣道，并一直延伸至進(jìn)氣門后的分隔，更不能實(shí)現(xiàn)將進(jìn)氣組分輸送至缸內(nèi)特定位置的進(jìn)氣引導(dǎo)，因此很難實(shí)現(xiàn)對(duì)不同進(jìn)氣組分的有效分隔及引導(dǎo)的設(shè)計(jì)目的。發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)氣門的開啟及關(guān)閉與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速存在固定的頻率關(guān)系，但是由于氣體本身的慣性，會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣存在相對(duì)較為穩(wěn)定的連續(xù)性，如果只對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同進(jìn)氣組分，在進(jìn)氣管或進(jìn)氣道內(nèi)單獨(dú)進(jìn)行分隔，而對(duì)不同組分的進(jìn)氣從進(jìn)氣口開始一直到進(jìn)氣門后的整個(gè)流通通道不加以區(qū)隔的話，不同組分的進(jìn)氣會(huì)在進(jìn)氣門關(guān)閉的時(shí)刻持續(xù)匯聚在沒(méi)有進(jìn)氣分隔裝置的進(jìn)氣管或者進(jìn)氣道內(nèi)，從而在這些區(qū)域形成預(yù)混合區(qū)，使不同組分氣體在這些區(qū)域內(nèi)形成均值或準(zhǔn)均值的混合氣體，這將導(dǎo)致在其他位置進(jìn)行分隔的效果大打折扣或基本喪失。因此，需要針對(duì)上述的情況，發(fā)明設(shè)計(jì)一種能將不同組分的進(jìn)氣從發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口開始，并且在氣體所經(jīng)過(guò)的進(jìn)氣總管、進(jìn)氣歧管、進(jìn)氣道，一直延伸至進(jìn)氣門后，在整個(gè)進(jìn)氣通道內(nèi)都能對(duì)不同進(jìn)氣組分加以分隔、引導(dǎo)的進(jìn)氣管-進(jìn)氣道，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同進(jìn)氣組分的有效分隔，并最終將其準(zhǔn)確送入缸內(nèi)特定位置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是:本實(shí)用新型提供一種帶分隔及引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管道，用于實(shí)現(xiàn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多組分進(jìn)氣的高效低排放的清潔燃燒，不但有效的提升燃油利用率，還能大幅度降低汽車尾氣對(duì)大氣環(huán)境的污染。
[0006]本實(shí)用新型技術(shù)方案是:一種帶分隔及引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管道，包括進(jìn)氣門2、氣門座圈3、進(jìn)氣歧管4、進(jìn)氣總管5、主進(jìn)氣管6、單組分進(jìn)氣管7、分隔板、進(jìn)氣道12、單組分進(jìn)氣口 14、主進(jìn)氣口 16 ；
[0007]所述進(jìn)氣總管5、進(jìn)氣歧管4、進(jìn)氣道12依次首尾相連組成總的進(jìn)氣通道，進(jìn)氣總管5、進(jìn)氣歧管4、進(jìn)氣道12組成的總的進(jìn)氣通道中設(shè)有分隔板，分隔板把進(jìn)氣總管5、進(jìn)氣歧管4、進(jìn)氣道12組成的總的進(jìn)氣通道分割成兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)氣通道10，分割成的進(jìn)氣通道10被作為主進(jìn)氣管6、單組分進(jìn)氣管7 ;
[0008]所述主進(jìn)氣管6 —端設(shè)有主進(jìn)氣口 16，單組分進(jìn)氣管7 —端設(shè)有單組分進(jìn)氣口14，在內(nèi)燃機(jī)的缸蓋1上安裝有氣門座圈3，氣門座圈3上安裝有進(jìn)氣門2，進(jìn)氣門2 —端與進(jìn)氣道12的一端聯(lián)通，進(jìn)氣道12的另一端與進(jìn)氣歧管4的一端連接，進(jìn)氣歧管4的另一端與進(jìn)氣總管5的一端相連，進(jìn)氣總管5的另一端外接進(jìn)氣管；
[0009]所述分隔板的前端起始于主進(jìn)氣口 16、單組分進(jìn)氣口 14處，分隔板末端延伸至關(guān)閉時(shí)的進(jìn)氣門2上。
[0010]所述單組分進(jìn)氣管7上設(shè)置有燃料噴射器8。
[0011]所述單組分進(jìn)氣管7的數(shù)量為一個(gè)時(shí)，分隔板把進(jìn)氣總管5、進(jìn)氣歧管4及進(jìn)氣道12的內(nèi)部分割成兩個(gè)進(jìn)氣通道10，分割成的兩個(gè)進(jìn)氣通道10 —個(gè)被作為主進(jìn)氣管6，另一個(gè)被作為單組分進(jìn)氣管7，那么單組分進(jìn)氣口 14的數(shù)量為一個(gè)，主進(jìn)氣口 16的數(shù)量為一個(gè)，單組分進(jìn)氣口 14的入口與單組分進(jìn)氣管7相連接，主進(jìn)氣口 16的入口與主進(jìn)氣管6相連接。
[0012]所述單組分進(jìn)氣管7的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，分隔板把進(jìn)氣總管5、進(jìn)氣歧管4及進(jìn)氣道12的內(nèi)部分割成多個(gè)進(jìn)氣通道10，單組分進(jìn)氣口 14的數(shù)量為與單組分進(jìn)氣管7數(shù)量相對(duì)應(yīng)的多個(gè)，主進(jìn)氣口 16的數(shù)量為一個(gè)，其中每一個(gè)單組分進(jìn)氣口 14的入口都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的單組分進(jìn)氣管7相連接，而主進(jìn)氣口 16的入口則與主進(jìn)氣管6相連接。
[0013]所述分隔板分成的兩個(gè)進(jìn)氣通道10，其中一個(gè)在進(jìn)氣總管5、進(jìn)氣歧管4及進(jìn)氣道12的內(nèi)部的一側(cè)或在中間。
[0014]所述分隔板由縱向分隔板9、橫向分隔板11組成，縱向分隔板9、橫向分隔板11與進(jìn)氣總管5、進(jìn)氣歧管4、進(jìn)氣道12沿氣體流向的幾何中心空間連線保持平行。保證進(jìn)氣管道內(nèi)各個(gè)進(jìn)氣通道10內(nèi)的氣體流動(dòng)方向及流動(dòng)特性不被分隔、引導(dǎo)裝置所干擾。
[0015]所述進(jìn)氣通道10的數(shù)量為九個(gè)時(shí)，分隔板采用三等分隔板，三等分隔板包括兩條縱向分隔板9、兩條橫向分隔板11，兩條縱向分隔板9和兩條橫向分隔板11兩兩相連接組成三等分隔板，三等分隔板的前端起始于主進(jìn)氣口 16、單組分進(jìn)氣口 14處，三等分隔板末端延伸至關(guān)閉時(shí)的進(jìn)氣門2上。
[0016]所述分隔板的末端形狀根據(jù)進(jìn)氣門2、氣門座圈3的外形曲面進(jìn)行加工。
[0017]所述縱向分隔板9、橫向分隔板11在進(jìn)氣管道內(nèi)的形狀及尺寸要隨進(jìn)氣管道截面形狀變化而變化如圖6、7、8所示在截面1、I1、III的等比例變化。
[0018]本實(shí)用新型的縱向分隔板9、橫向分隔板11，可根據(jù)不同發(fā)動(dòng)機(jī)的不同進(jìn)氣道12形式切向進(jìn)氣道、螺旋進(jìn)氣道，加工與進(jìn)氣道12形狀相匹配的