产生进气涡流的带螺旋通道的进气门及内燃机制造技术

本发明专利技术公开了一种产生进气涡流的带螺旋通道的进气门及内燃机，属于内燃机的配气机构和进气系统领域，所述进气门包括气门杆和气门盘，所述气门盘的背面设置有多个弧形且弯曲方向相同的使进气气流形成涡流的导流板，所述导流板的上方设置有导流盖，所述导流盖整体呈截圆锥型，或者所述导流盖包括截圆锥型主体和位于所述截圆锥型主体上的弧形导风口。本发明专利技术的产生进气涡流的带螺旋通道的进气门在导流盖与气门盘之间通过导流板形成螺旋通道，既能在进气门小升程时产生较强的进气涡流，又能在进气门大升程时具有较小进气阻力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及内燃机的配气机构和进气系统领域，特别是指一种产生进气涡流的带螺旋通道的进气门及内燃机。
技术介绍
内燃机通过组织进气涡流来改善其经济性、动力性和排放性能。进气涡流产生的方式通常有三种方式：切向气道、螺旋气道和带导气屏的进气门。切向气道形状简单，但进气阻力大且涡流比较小。螺旋气道进气涡流强度较高，但进气道形状复杂。切向气道和螺旋气道是通过气道形状产生进气涡流。当进气门升程较小时，由于气道内的气体流速较低，切向气道和螺旋气道产生的涡流比较小甚至不能产生进气涡流。带导气屏的进气门通过引导进气气流以不同角度流入气缸，在气缸壁面的约束引导下产生涡流。但带导气屏的进气门存在如下缺点：(1)进气阻力很大；(2)为了保证涡流强度，需要设置气门防转机构；(3)增设导气屏，使气门盘刚度不均匀，变形大，使气门容易偏磨，对密封不利。因此，带导气屏的进气门在内燃机上已基本不再采用。近年来，随着可变气门技术尤其是可变气门升程技术的迅速发展，迫切需要在气门小升程时，能够组织较强的进气涡流，改善汽油机或柴油机在低速小负荷工况下的燃烧性能，提高其经济性、动力性和排放性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种既能在进气门小升程时产生较强的进气涡流，又能在进气门大升程时具有较小进气阻力的产生进气涡流的带螺旋通道的进气门及内燃机。为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：一种产生进气涡流的带螺旋通道的进气门，包括气门杆和气门盘，所述气门盘的背面设置有多个弧形且弯曲方向相同的使进气气流形成涡流的导流板，所述导流板的上方设置有导流盖，所述导流盖整体呈截圆锥型，或者所述导流盖包括截圆锥型主体和位于所述截圆锥型主体上的弧形导风口。进一步的，所述导流板的弧形线由阿基米德螺旋线或渐开线绘制。进一步的，各个导流板外缘形成外侧圆，所述外侧圆的直径小于气门座圈内径，任一导流板的中心线与所述外侧圆形成交点，通过所述交点的外侧圆切线和导流板中心线切线之间的夹角为10°～80°。进一步的，通过所述交点的外侧圆切线和导流板中心线切线之间的夹角为15°～60°。进一步的，所述导流板的数量为3-24个，所述导流板均匀设置在所述气门盘的背面。进一步的，相邻两个导流板的弧形长度相等，或者相邻两个导流板的弧形长度不相等，所述导流板整体等厚或者向外厚度逐渐增加。进一步的，所述导流板的弧形长度不大于所述气门盘半径的四分之三，所述导流板的高度不大于所述进气门的最大升程的1/2，所述导流板的厚度不大于所述导流板的高度的1/2，各个导流板外缘形成的外侧圆与气门座圈内孔的间隙不大于1mm。进一步的，所述导流盖的圆锥底角不小于所述气门盘背面的圆锥底角，所述导流盖的底圆直径小于或等于各个导流板外缘形成的外侧圆的直径，所述导流盖的顶圆直径为所述导流盖的底圆直径的1/2～9/10。进一步的，所述导流盖的底圆外侧具有倒角。一种内燃机，包括上述产生进气涡流的带螺旋通道的进气门。本专利技术具有以下有益效果：与现有技术相比，本专利技术的产生进气涡流的带螺旋通道的进气门及内燃机的气门盘的背面设置有多个弧形且弯曲方向相同的导流板，导流板的上方设置有导流盖，在导流盖与气门盘之间通过导流板形成多个螺旋通道。当进气门位于小升程时，进气气流在导流板、导流盖和气门盘的共同约束作用下，形成相对于气门盘具有切向速度和径向速度的进气流线。在切向速度的作用下，进气气流进入气缸后在气缸内形成较强的进气涡流，能够改善内燃机尤其是无节气门汽油机的燃油蒸发、混合和燃烧性能，提高了其燃油经济性和排放性能；当进气门位于大升程时，大部分进气气流不经过导流盖和导流板而直接从导流盖上方阻力很小的空间进入气缸，改善了内燃机大负荷时的进气阻力，满足了内燃机尤其是无节气门汽油机的动力性能。附图说明图1为本专利技术的产生进气涡流的带螺旋通道的进气门及内燃机的进气门在小升程位置时的主视图；图2为本专利技术的产生进气涡流的带螺旋通道的进气门及内燃机的进气门在大升程位置时的主视图；图3为本专利技术的产生进气涡流的带螺旋通道的进气门及内燃机的进气门的俯视图，其中导流板的数量为6个，且导流板的弧形长度相等；图4为本专利技术的产生进气涡流的带螺旋通道的进气门及内燃机的进气门的俯视图，其中导流板的数量为12个，且相邻的两个导流板的弧形长度不相等；图5为本专利技术的产生进气涡流的带螺旋通道的进气门及内燃机的导流盖的结构示意图，其中导流盖整体呈截圆锥型；图6为本专利技术的产生进气涡流的带螺旋通道的进气门及内燃机的导流盖的结构示意图，其中导流盖包括截圆锥型主体和位于该截圆锥型主体上的弧形导风口。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。一方面，本专利技术提供一种产生进气涡流的带螺旋通道的进气门1，如图1至图6所示，包括气门杆11和气门盘12，气门盘12的背面设置有多个弧形且弯曲方向相同的使进气气流形成涡流的导流板2，导流板2的上方设置有导流盖3，导流盖3整体呈截圆锥型，或者导流盖3包括截圆锥型主体和位于所述截圆锥型主体上的弧形导风口。本专利技术的产生进气涡流的带螺旋通道的进气门1的气门盘12的背面设置有多个弧形且弯曲方向相同的导流板2，导流板2的上方设置有导流盖3，导流盖3与气门盘12之间通过导流板2形成多个螺旋通道。当进气门1位于小升程时，进气气流在导流板2、导流盖3和气门盘12的共同约束作用下，形成相对于气门盘12具有切向速度τ和径向速度n的进气流线，在切向速度τ的作用下，进气气流在气缸内形成涡流，并且导流盖3的截圆锥型结构使得进气气流在螺旋通道内流过时速度逐渐增大，在气缸内形成较强的涡流，能够改善内燃机尤其是无节气门汽油机的燃油蒸发、混合和燃烧性能，提高了燃油经济性和排放性能；当进气门1位于大升程时，大部分进气气流不经过导流盖3和导流板2而直接从导流盖3上方阻力很小的空间进入气缸，改善了内燃机大负荷时的进气阻力，满足了内燃机尤其是无节气门汽油机的动力性能。作为本专利技术的一种改进，导流板2的弧形线优选由阿基米德螺旋线或渐开线绘制。使用阿基米德螺旋线或渐开线绘制导流板2的弧形线使进气气流有较小的流动阻力并形成较强的进气涡流。优选的，各个导流板2外缘形成外侧圆，该外侧圆的直径φ可以小于气门座圈4的内径，任一导流板2的中心线与该外侧圆交点通过该交点的外侧圆切线与导流板2中心线切线之间的夹角为β，β的值可以为10°～80°。外侧圆直径φ小于气门座圈4的内径能够保证进气门1在往复移动过程中不与气门座圈4发生摩擦，延长进气门1和气门座圈4的使用寿命；β的值在10°～80°范围内时，在导流盖3与气门盘12之间通过导流板2形成螺旋通道。当进气门1位于小升程时，进气气流在导流板2、导流盖3和气门盘12的共同约束作用下，形成相对于气门盘12具有切向速度τ和径向速度n的进气流线，在切向速度τ的作用下，进气气流进入气缸后在气缸内形成涡流。进一步的，该两条切线之间的夹角β的值优选为15°～60°。当β的值在15°～60°范围内时，进气气流进入气缸后在气缸内形成的涡流更强，效果更好。优选的，导流板2的数量可以为3-24个，导流板2可以均匀设置在气门盘12的背面。导流板2的数量与气门盘直径大小和所需涡流的强度有关，气门盘12直径越大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生进气涡流的带螺旋通道的进气门，包括气门杆和气门盘，其特征在于，所述气门盘的背面设置有多个弧形且弯曲方向相同的使进气气流形成涡流的导流板，所述导流板的上方设置有导流盖，所述导流盖整体呈截圆锥型，或者所述导流盖包括截圆锥型主体和位于所述截圆锥型主体上的弧形导风口。

【技术特征摘要】
1.一种产生进气涡流的带螺旋通道的进气门，包括气门杆和气门盘，其特征在于，所述气门盘的背面设置有多个弧形且弯曲方向相同的使进气气流形成涡流的导流板，所述导流板的上方设置有导流盖，所述导流盖整体呈截圆锥型，或者所述导流盖包括截圆锥型主体和位于所述截圆锥型主体上的弧形导风口。2.根据权利要求1所述的产生进气涡流的带螺旋通道的进气门，其特征在于，所述导流板的弧形线由阿基米德螺旋线或渐开线绘制。3.根据权利要求1所述的产生进气涡流的带螺旋通道的进气门，其特征在于，各个导流板外缘形成外侧圆，所述外侧圆的直径小于气门座圈内径，任一导流板的中心线与所述外侧圆形成交点，通过所述交点的外侧圆切线和导流板中心线切线之间的夹角为10°～80°。4.根据权利要求3所述的产生进气涡流的带螺旋通道的进气门，其特征在于，通过所述交点的外侧圆切线和导流板中心线切线之间的夹角为15°～60°。5.根据权利要求1所述的产生进气涡流的带螺旋通道的进气门，其特征在于，所述导流板的数量为3-24个，所述导流板均匀设置在所述气门盘的背面。...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢宗法，常英杰，房佩鸽，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37