[发明专利]与进气管道相交的气体进气设备和相对于火焰面倾斜的阀校准

说明书

本发明涉及一种用于内燃机的气缸的进气设备(1)。进气设备(1)包括进气管道(2)、进气阀(3)、进气阀(3)的校准部分(4)、用于形成气缸中的气体围绕基本上垂直于所述气缸的轴线的一轴线的空气动力学运动的装置。此外，进气管道(2)与校准部分(4)之间的相交(7)是沿着不平行于火焰面(FF)的平面的直线。

技术领域

本发明涉及用于内燃机的气体进气设备领域。具体地，本发明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设备。

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、燃烧室和用于喷射燃料的喷射装置。

众所周知，在设计发动机时，性能和污染物排放限制越来越高，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。

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。

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。

这种高湍流水平可以借助已知为涡滚(le swumble)的特别的进气空气动力学来达到。这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(气缸中的气体围绕垂直的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的旋转运动)的组合。

涡旋是燃料混合物围绕与气缸轴线共线的一根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，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。

滚流也是燃料混合物的宏观旋转运动，但是围绕一根总体上垂直于气缸轴线的轴线。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。

由于在进气阶段的湍流程度高于当前最好的火花点火式发动机所观察到的湍流程度，因此使用湍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。

背景技术

已经发展了各种技术方案来实现气缸中的这些湍流流动。

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。该专利还提到了在低负载下的涡滚的概念。这种解决方案复杂，并且不利于气缸填充。

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，这种解决方案需要对进气阀的打开进行相移，这在高负荷时是不利的。

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，使得解决方案更复杂。

为了克服这些缺点，本发明涉及一种用于内燃机的气缸的进气设备。该进气设备包括进气管、进气阀、进气阀校准部分和用于产生气缸中气体的空气动力学滚流型运动的装置。此外，进气管与校准部分之间的相交出现在不平行于火焰面的平面的线上。这种倾斜允许在气缸中产生空气动力学涡旋型运动，该运动与滚流结合以产生空气动力学涡滚型运动。

发明内容