一种带分隔及引导结构的内燃机进气管道的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种带分隔及引导结构的内燃机进气管道，属于内燃机技术领域。
【背景技术】
[0002]传统发动机的进气管-进气道，作为发动机进气系统的重要组成部分，其基本功能通常是供给足以维持发动机稳定工作的进气流量，并且提供以发动机工况相匹配的进气涡流、滚流或湍流等缸内气体流动形式，不但保证进入燃烧室内的燃料能够有充足的空气进行燃烧反应，还需创造有一定强度的缸内气体运动，以利于燃料与空气的混合，以及加快缸内火焰传播速度，提升燃烧速率。传统发动机进气管-进气道的设计，通常只针对空气作为单一组分的进气加以考虑，因此其设计均为一个单一的进气通道。但是，随着越来越严格的汽车污染物排放法规的实施，传统发动机仅仅依靠的单一空气的进气方式，已经越来越难以满足日益严苛的排放法规，发动机为了达到排放标准，必须采用例如EGR技术(废气再循环)、富氧燃烧(Oxygen Enriched Combust1n-OEC)、气道喷射(PortFuel Inject1n-PFI)、双燃料燃烧(Double Fuel Combust1n-DFC)、活化控制压缩燃烧(Reactivity Controlled Compress1n Ignit1n-RCCI)、预混合压缩燃烧(PremixedCharge Compress1n Ignit1n-PCCI)、低温燃烧(Low Temperature Combust1n-LTC)等燃烧控制技术或新型燃烧模式，而上述技术的采用通常需要在气道内通入不同气体(EGR废气或富氧等辅助燃烧类气体)或喷入不同理化特性的燃料(天然气、液化石油气或二甲醚等气体类或低沸点类燃料)，从而达到改善燃烧抑制污染物排放的目的。但是受传统发动机只考虑单一空气进气的进气管-进气道的限制，不同的助燃类气体或气道喷射的燃料在进气管-进气道内将提前混合，难以对其在缸内的分布及浓度场进行管理和控制，从而导致各进气组分难于发挥最大效用。因此，有必要开发一种带分隔及引导结构的新型内燃机进气管-进气道，对进入发动机气缸的不同组分气体进行有效的分隔、引导以及管理，从而实现新型燃烧模式，以及充分发挥不同组分气体的最大功效，使发动机实现高效低排放的清洁燃烧。
[0003]通过在进气管-进气道内设计分隔和引导装置，并且可根据不同类型发动机的不同进气需求，对进气管-进气道内的不同数量、种类的进气组分进行分隔、引导，在进气门开启的时刻，将各种气体送入气缸内特定的位置，实现不同组分在燃烧室内的浓度梯度分布，从而实现对缸内燃烧路径的控制，达到提升内燃机热效率以及抑制排气污染物的目的。其特点是:在进气管与进气道内设计起始于进气口，末端延伸至进气门的薄壁进气分隔板和空间引导分隔管。通过分隔引导装置，在进气管和进气道内形成各自独立、连续的进气通道，并保证在进气门关闭时刻各个进气通道间密封良好。进气分隔板/管的外形及尺寸需要随进气管-进气道截面形状变化而变化，并使之与进气管-进气道沿气体流向的几何中心空间连线平行，保证进气管-进气道内各个进气通道内的气体流动方向及流动特性不被分隔、引导装置所干扰，且在各个通道内的气体组分将随该通道在进气管-进气道内的位置而被送入缸内的特定位置。根据发动机不同的燃烧模式需求，调整分隔板/管布置形式及分隔进气通道数目，既可形成对缸内特定的燃料或气体分层形式的控制，从而实现对发动机燃烧路径与燃烧模式的控制。
[0004]目前，只在进气管或进气道内简单设置一些简单的分隔板或者导气屏的研究已有报道，这些研究大多是针对改变发动机的进气流动特性，例如加强涡流比、滚流比；也有部分研究是在进气管内简单的加装套管，期望实现对两种进气组分的分隔。但上述的研究和发明均无法完整实现对不同进气从进气管至气道，并一直延伸至进气门后的分隔，更不能实现将进气组分输送至缸内特定位置的进气引导，因此很难实现对不同进气组分的有效分隔及引导的设计目的。发动机在运行过程中进气门的开启及关闭与发动机的转速存在固定的频率关系，但是由于气体本身的惯性，会使发动机的进气存在相对较为稳定的连续性，如果只对发动机的不同进气组分，在进气管或进气道内单独进行分隔，而对不同组分的进气从进气口开始一直到进气门后的整个流通通道不加以区隔的话，不同组分的进气会在进气门关闭的时刻持续汇聚在没有进气分隔装置的进气管或者进气道内，从而在这些区域形成预混合区，使不同组分气体在这些区域内形成均值或准均值的混合气体，这将导致在其他位置进行分隔的效果大打折扣或基本丧失。因此，需要针对上述的情况，发明设计一种能将不同组分的进气从发动机的进气口开始，并且在气体所经过的进气总管、进气歧管、进气道，一直延伸至进气门后，在整个进气通道内都能对不同进气组分加以分隔、引导的进气管-进气道，从而实现对不同进气组分的有效分隔，并最终将其准确送入缸内特定位置。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:本发明提供一种带分隔及引导结构的内燃机进气管道，用于实现汽车发动机多组分进气的高效低排放的清洁燃烧，不但有效的提升燃油利用率，还能大幅度降低汽车尾气对大气环境的污染。
[0006]本发明技术方案是:一种带分隔及引导结构的内燃机进气管道，包括进气门2、气门座圈3、进气歧管4、进气总管5、主进气管6、单组分进气管7、分隔板、进气道12、单组分进气口 14、主进气口 16 ；
所述进气总管5、进气歧管4、进气道12依次首尾相连组成总的进气通道，进气总管5、进气歧管4、进气道12组成的总的进气通道中设有分隔板，分隔板把进气总管5、进气歧管4、进气道12组成的总的进气通道分割成两个或两个以上的进气通道10，分割成的进气通道10被作为主进气管6、单组分进气管7 ;
所述主进气管6 —端设有主进气口 16，单组分进气管7 —端设有单组分进气口 14，在内燃机的缸盖I上安装有气门座圈3，气门座圈3上安装有进气门2，进气门2 —端与进气道12的一端联通，进气道12的另一端与进气歧管4的一端连接，进气歧管4的另一端与进气总管5的一端相连，进气总管5的另一端外接进气管；
所述分隔板的前端起始于主进气口 16、单组分进气口 14处，分隔板末端延伸至关闭时的进气门2上。
[0007]所述单组分进气管7上设置有燃料喷射器8。
[0008]所述单组分进气管7的数量为一个时，分隔板把进气总管5、进气歧管4及进气道12的内部分割成两个进气通道10，分割成的两个进气通道10 —个被作为主进气管6，另一个被作为单组分进气管7，那么单组分进气口 14的数量为一个，主进气口 16的数量为一个，单组分进气口 14的入口与单组分进气管7相连接，主进气口 16的入口与主进气管6相连接。
所述单组分进气管7的数量为多个时，分隔板把进气总管5、进气歧管4及进气道12的内部分割成多个进气通道10，单组分进气口 14的数量为与单组分进气管7数量相对应的多个，主进气口 16的数量为一个，其中每一个单组分进气口 14的入口都与一个对应的单组分进气管7相连接，而主进气口 16的入口则与主进气管6相连接。
[0009]所述分隔板分成的两个进气通道10，其中一个在进气总管5、进气歧管4及进气道12的内部的一侧或在中间。
[0010]所述分隔板由纵向分隔板9、横向分隔板11组成，纵向分隔板9、横向分隔板11与进气总管5、进气歧管4、进气道12沿气体流向的几何中心空间连线保持平行。保证进气管道内各个进气通道10内的气体流动方向及流动特性不被分隔、引导装置所干扰。
[0011]所述进气通道10的数量为九个时，分隔板采用三等分隔板，三等分隔板包括两条纵向分隔板9、两条横向分隔板11，两条纵向分隔板9和两条横向分隔板11两两相连接组成三等分隔板，三等分隔板的前端起始于主进气口 16、单组分进气口 14处，三等分隔板末端延伸至关闭时的进气门2上。
[0012]所述分隔板的末端形状根据进气门2、气门座圈3的外形曲面进行加工。
[0013]所述纵向分隔板9、横向分隔板11在进气管道内的形状及尺寸要随进气管道截面形状变化而变化如图6、7、8所示在截面1、I1、III的等比例变化。
[0014]本发明的纵向分隔板9、横向分隔板11，可根据不同发动机的不同进气道12形式切向进气道、螺