在气缸内产生气体的空气动力学运动的进气管件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于内燃机的气缸的进气管件(2)。管件包括用于使气体转向的装置，从而产生气体在气缸内的滚流型空气动力学运动。转向装置至少包括在管件的下部轮廓(12)上的“跃变”形状(6)和在进气管件(2)的上部轮廓(10)上的凹入区域。的凹入区域。的凹入区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在气缸内产生气体的空气动力学运动的进气管件


[0001]本专利技术涉及用于内燃机的气体进气管的领域。具体地，本专利技术涉及允许在发动机气缸中产生空气动力学气体运动的气体进气管。
[0002]这类发动机一般包括至少一个气缸、活塞、以往复直线运动在该气缸内滑动的活塞、用于氧化剂的进气设备、经燃烧气体排气装置、燃烧室和用于注射燃料的注射装置。
[0003]众所周知，在设计发动机时，性能与污染物排放的相互约束越来越高，因此需要找到新的解决方案来提高最终的发动机效率。因此，提高燃烧效率对于限制排放以达到相同或更高的性能是关键的。因此，非常重要的是，燃烧室中存在的所有燃料都被氧化剂使用，其包括例如环境压力下的空气、增压空气或空气(无论是否增压)与再循环的经燃烧气体的混合物。
[0004]实际上，燃烧室内的燃料混合物(氧化剂/燃料)需要尽可能均匀。
[0005]此外，为了确保良好的效率和燃烧率，期望在燃料混合物点火时以及在随后的燃烧期间具有高湍流水平，并且更具体是具有高湍流动能水平。
[0006]这种高湍流水平可以通过特定的进气空气动力学、滚流(气缸中的气体围绕纵向发动机轴线的旋转运动)或涡滚(swumble)来获得。后一种类型的空气动力学特征在于，燃料混合物的宏观运动是涡旋(气缸中的气体围绕气缸轴线的旋转运动)和滚流(气缸中的气体围绕纵向发动机轴线、通常垂直于气缸轴线的旋转运动)的组合。
[0007]涡旋是燃料混合物围绕与气缸轴线共线的轴线的宏观旋转运动，其特征在于在进气过程中、并且更具体是在活塞上升期间的良好的运动保持性。这是一种通常用于压燃式内燃机的空气动力学宏观运动，它是一种使燃料混合物均匀化的良好的方法。
[0008]滚流也是燃料混合物的宏观旋转运动，但是围绕的轴线总体上垂直于气缸轴线。它的具体特征是转变成微观空气动力学运动，该空气动力学运动随着活塞上升而产生湍流。这是一种通常用于火花点火式内燃机的空气动力学宏观运动，它是一种获得合适燃烧率的良好方法。此外，该运动在扩散以及最大升程高度方面对燃烧室的几何形状和升程定律非常敏感。
[0009]由于在压缩阶段的湍流程度高于用当前最好的火花点火式发动机所观察到的湍流程度，因此使用涡滚可以从上面详述的两个空气动力学结构的优点中受益，并因此而受益于出色的均质化和更好的燃烧率。

技术介绍

[0010]已经发展了各种技术方案来实现气缸中的这些湍流流动。
[0011]特别地，US
‑
6,606,975中描述了第一种解决方案。该解决方案在于控制设置在进气管中的瓣片从而产生湍流。该专利还提到了低负载涡滚的概念。这种解决方案复杂，并且不利于气缸填充。
[0012]特别地，US
‑
5,056,486中描述了第二种解决方案。该解决方案提供了允许产生复杂空气动力学的不对称进气管的定义。然而，这种解决方案需要进气阀的打开的相移，这在
高负荷时是不利的。
[0013]特别地，在专利申请DE
‑
10,128,500和EP
‑
1,783,341中描述了第三种解决方案。这种解决方案允许借助于进气管中的被动(无源)或主动(有源)附件来产生复杂的空气动力学。在这两种情况下，这些附件均限制了气缸填充气体。此外，主动附件需要控制系统，使得解决方案更为复杂。

技术实现思路

[0014]为了克服这些缺点，本专利技术涉及一种用于热学发动机的气缸的进气设备。管包括用于使气体转向的装置，从而使气体在气缸内产生滚流式空气动力学运动。转向装置至少包括在管的下部轮廓(内弧面)上的“斜坡”形状和在管的上部轮廓(外弧面)上的凹入区。本专利技术的目的是在管中不设置瓣片、没有进气管开口相移并且进气管中没有被动(无源)或主动(有源)附件的情况下，使气缸中的气体产生滚流型空气动力学运动。“斜坡”被理解为促进气流从下部轮廓脱开的元件。这种斜坡形状和这种凹入区的尺寸确定为从而产生高速气体流，这实现了随后产生无缺陷的滚流型湍流。根据本专利技术的管还在滚流型空气动力学气体运动和气缸填充之间提供了值得关注的折衷。
[0015]本专利技术还涉及这样的进气管，它具有还用于产生涡旋(并因此产生涡滚)的装置。
[0016]本专利技术涉及一种用于内燃机的气缸的气体进气管，所述进气管包括用于使所述气体转向的装置，从而产生所述气体在所述气缸内围绕基本垂直于所述气缸轴线的轴线的空气动力学运动，所述转向装置包括在所述进气管的下部轮廓上的斜坡形状，以及在所述进气管的上部轮廓上的凹入形状，所述进气管的所述下部轮廓和上部轮廓在所述进气管的使用位置中进行定义。形成所述斜坡的下部轮廓的曲率半径小于40mm，而所述上部轮廓的所述凹入形状包括中间区以及最终区，中间区的曲率半径在50至150mm之间，最终区的曲率半径在10至100mm之间，所述最终区面向所述下部轮廓的所述斜坡形状。
[0017]根据一实施例，形成所述斜坡的所述下部轮廓的曲率半径范围在20至30mm之间、优选地在25至27mm之间。
[0018]根据一实施形式，所述中间区的所述曲率半径范围在100至130mm之间。
[0019]根据一方面，所述最终区的所述曲率半径范围在60至70mm之间。
[0020]根据一实施形式，所述下部轮廓包括具有凹入形状的初始区，其曲率半径范围在200至350mm之间，优选在230至300mm之间，更优选在270至280mm之间。
[0021]有利地，所述斜坡形状的弧长范围在所述下部轮廓的所述初始区的所述凹入形状的弧长的6％至9％之间，优选地，其基本上对应于所述下部轮廓的所述初始区的所述凹入形状的弧长的十三分之一。
[0022]根据一实施形式，所述上部轮廓包括凸出形状的初始区，并且优选地所述上部轮廓的所述初始区的曲率半径大于或等于400mm。
[0023]优选地，所述上部轮廓的所述初始区的弧长基本上等于所述上部轮廓的所述中间区和最终区的弧长之和。
[0024]有利地，所述进气管的最大横截面积与最小横截面积之比的范围在1至2之间，优选为1.5。
[0025]根据一方面，用于使所述气体转向的所述装置还具有所述进气管的倾斜，所述倾
斜由所述进气管与所述进气管的出口的相交点的切线的角度β定义，所述角度的范围在0
°
至45
°
之间，优选在5
°
至45
°
之间。
[0026]根据一特征，所述进气管包括用于产生在所述气缸内所述气体围绕一轴线的空气动力学运动，该轴线平行于所述气缸的轴线。
[0027]本专利技术还涉及一种用于内燃机的气缸的进气设备，所述进气设备包括根据上述特征中的一项的进气管；设置在所述进气管内的至少一个进气阀；设置在所述进气管的一端处并且指向所述气缸的火焰面的所述进气阀的至少一个校准部分。在所述进气管的所述下部轮廓处，所述进气管与所述进气阀的所述校准部分之间的相交部位于相对于与所述气缸的所述火焰面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于内燃机的气缸的气体进气管，所述进气管(2)包括用于使所述气体转向的装置，从而产生所述气体在所述气缸内围绕基本垂直于所述气缸轴线的轴线的空气动力学运动，所述转向装置包括在所述进气管(2)的下部轮廓(12)上的斜坡形状，以及在所述进气管(2)的上部轮廓(10)上的凹入形状，所述进气管(2)的所述下部轮廓(12)和所述上部轮廓(10)在所述进气管(2)的使用的位置中进行界定，其特征在于，形成所述斜坡(6)的所述下部轮廓(12)的曲率半径R1小于40mm，并且所述上部轮廓的所述凹入形状包括中间区(8)以及最终区(5)，所述中间区的曲率半径R3范围在50至150mm之间，所述最终区的曲率半径R2范围在10至100mm之间，所述最终区(5)面向所述下部轮廓(12)的所述斜坡形状。2.如权利要求1所述的进气管，其特征在于，形成所述斜坡的所述下部轮廓的曲率半径R1范围在20至30mm之间、优选在25至27mm之间。3.如前述权利要求中任一项所述的进气管，其特征在于，所述中间区(8)的所述曲率半径R3范围在100至130mm之间。4.如前述权利要求中任一项所述的进气管，其特征在于，所述最终区(5)的所述曲率半径R2范围在60至70mm之间。5.如前述权利要求中任一项所述的进气管，其特征在于，所述下部轮廓(12)包括具有凹入形状的初始区(11)，所述初始区曲率半径R5范围在200至350mm之间，优选在230至300mm之间，更优选在270至280mm之间。6.如权利要求5所述的进气管，其特征在于，所述斜坡形状(6)的弧长范围在所述下部轮廓(12)的所述初始区(11)的所述凹入形状的弧长的6％至9％之间，优选地，它基本上对应于所述下部轮廓(12)的所述初始区(11)的所述凹入形状的弧长的十三分之一。7.如前述权利要求中任一项所述的进气管，其特征在于，所述上部轮廓(10)包括凸出形状的初始区(9)，并且优选地所述上部轮廓(10)的所述初始区(9)的曲率半径R4大于或等于400mm。8.如权利要求7所述的进气管，其特征在于，所述上部轮廓(10)的所述初始区(9)的弧长基本上等于所述上部轮廓(10)的所述中间区(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：X，
申请(专利权)人：IFP新能源公司，
类型：发明
国别省市：