一种进气道、发动机及车辆
技术领域
本实用新型涉及汽车发动机技术领域，特别涉及一种进气道、发动机及车辆。
背景技术
随着汽车技术的不断发展，乘用车发动机对流量系数、涡流比等性能参数有着更高的要求。其中，发动机的进气道对发动机的性能参数起着关键性的作用。
目前，发动机多采用双螺旋气道或双切向气道。然而，双螺旋气道在低升程时，涡流比较小，流量系数又相对较高，导致发动机无法满足高功率大负荷的作业要求，双切向气道在高升程时，涡流比相对较高，流量系数又相对较小，进而使发动机进气量不足。基于此，亟需提供一种进气道以使发动机在低升程和高升程时，均可以使发动机的流量系数、涡流比等性能参数满足作业要求。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种进气道、发动机及车辆，以解决现有技术中发动机的流量系数、涡流比等性能参数不能满足作业要求的问题。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种进气道，用于连接发动机的缸筒，所述进气道包括切向气道、螺旋气道和缸筒；
所述切向气道和所述螺旋气道均与所述缸筒连接；
所述螺旋气道靠近所述缸筒的一端设置有螺旋段，其中，所述螺旋段的内腔的横截面积从所述螺旋段的第一端到第二端依次递减，所述螺旋段的第二端为所述螺旋段靠近所述缸筒的一端。
进一步的，所述切向气道包括第一筒体、第一进气口和第二进气口，所述第一进气口和所述第二进气口位于所述第一筒体的两端，所述第二进气口和所述缸筒连接；
所述螺旋气道包括第二筒体、第三进气口和第四进气口，所述第三进气口和所述第四进气口位于所述第二筒体的两端，所述第四进气口和所述缸筒连接，所述第二筒体靠近所述第四进气口的一端设有螺旋段。
进一步的，所述第一筒体的靠近所述缸筒的一端设置有柱状结构，所述第二进气口设置在所述柱状结构与所述缸筒之间。
进一步的，所述第二进气口和所述缸筒的连接部位设置有喉口结构，所述喉口结构的第一端的内径小于所述喉口结构的第二端的内径，所述喉口结构的第二端为靠近所述缸筒的一端。
进一步的，所述喉口结构的高度大于10mm，且小于20mm。
进一步的，所述进气道还包括气门座圈；
所述气门座圈固定在所述喉口结构和所述缸筒之间，所述第一筒体的内壁为弓背型内壁，所述弓背型内壁靠近所述喉口结构的一端和所述气门座圈之间间隔1mm～2.5mm。
进一步的，所述切向进气道还包括导气屏；
所述导气屏位于所述气门座圈和所述缸筒之间，所述导气屏呈扇形结构，；
所述导气屏的第一端和所述气门座圈连接，所述导气屏的第二端和所述缸筒连接，所述导气屏的中心线与所述缸筒进气口的中心线之间的夹角的角度范围为18°～20°，所述导气屏用于引导气流流向所述缸筒。
进一步的，所述螺旋段的起始位置和所述螺旋段的终止位置之间的夹角大于190°，且小于220°。
相对于现有技术，本实用新型所述的进气道具有以下优势：
本实用新型的进气道用于连接发动机的缸筒，该进气道包括切向气道和螺旋气道，切向气道和螺旋气道均与缸筒连接；螺旋气道靠近缸筒的一端设置有螺旋段。螺旋段的内腔的横截面积从螺旋段的第一端到第二端依次递减，螺旋段的第二端为螺旋段靠近缸筒的一端。这样，在小负荷时气体通过切向气道的直筒状筒体进入到发动机的气缸内时，会产生绕发动机的缸筒中心旋转的大涡流，进而增大涡流比，使发动机满足高功率大负荷的作业要求，在大负荷时气体通过两个气道进入到发动机的气缸内，通过螺旋气道的螺旋段时，气流会产生绕螺旋段的中心线的小涡流，进而减小涡流比，提升进气量，由此可见，该进气道在低升程和高升程时，均可以使发动机的流量系数、涡流比等性能参数满足作业要求。
本实用新型的另一目的在于提出一种发动机，以解决现有技术中发动机的流量系数、涡流比等性能参数满足作业要求的问题。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种发动机，发动机包括上述任一所述的进气道。
所述发动机与上述进气道相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本实用新型的另一目的在于提出一种车辆，以解决现有技术中发动机的流量系数、涡流比等性能参数不能满足作业要求的问题。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种车辆，所述车辆包括上述实施例中的发动机。
所述车辆与上述进气道相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例所述的进气道的结构示意图；
图2为本实用新型实施例所述的一种螺旋气道的结构示意图；
图3为本实用新型实施例所述的另一种螺旋气道的结构示意图；
图4为本实用新型实施例所述的切向气道的结构示意图；
图5为本实用新型实施例所述的另一种切向气道的结构示意图；
图6为本实用新型实施例所述的一种切向气道的局部结构示意图；
图7为本实用新型实施例所述的另一种切向气道的局部结构示意图。附图标记说明：
1-切向气道，2-螺旋气道，3-缸筒，11-第一筒体，12-第一进气口，13-第二进气口，14-喉口结构，15-导气屏，16-弓背型内壁，21-第二筒体，22-第三进气口，23-第四进气口，24-螺旋段。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
图1是本实用新型实施例提供的一种进气道的结构示意图及其位置示意图。如图1所示，该进气道用于连接发动机的缸筒3，该进气道包括切向气道1和螺旋气道2，切向气道1和螺旋气道2均与缸筒3连接；螺旋气道靠近缸筒的一端设置有螺旋段24。螺旋段24的内腔的横截面积从螺旋段24的第一端到第二端依次递减，螺旋段24的第二端为螺旋段24靠近缸筒的一端。
其中，进气道的流量系数表示在不同气门升程下气流通过气道的能力，涡流比为测试设备中风速仪转速与发动机转速之间的比值。示例性的，当发动机处于低负荷时，发动机的三根摇臂处于分离状态，发动机的凸轮驱动两侧的摇臂来控制气门的开闭，气门升程量小，涡流比减小，流量系数增大，当发动机处于高负荷时，发动机的三根摇臂结合为一体，发动机的凸轮驱动中间摇臂，气门升程量增大，涡流比增大，流量系数减小。
需要说明的是，切向气道1为内径相等的直筒状筒体，该筒体的材料为具有一定厚度的铝合金，以使切向气道1可以满足一定的屈服强度，该类铝合金的屈服强度可以为295MPa～345MPa，例如310MPa、320MPa、330MPa、340MPa等，保证了本实用新型实施例中的切向气道1能够承受较高的屈服强度，从而使切向气道1具有一定的强度和韧性。需要说明的是，切向气道1的内腔各处的截面尺寸可以相等，这样，可保证切向气道1的流量系数不变，而使切向气道1的气体具有一定的气体流通能力。此外，切向气道1的内腔各处的截面尺寸依据切向气道1的流量系数和涡流比确定。进而使气流在切向气道1的第一筒体11的内腔流动的过程中气流的方向不变。还需要说明的是，由于切向气道1的内腔各处的截面尺寸相等，气体在单位时间的流通量及气体的流速等在流动过程中也不发生改变。由此可见，在小负荷时，气体通过切向气道1的直筒状筒体进入到发动机的气缸的过程中气流的方向、气体在单位时间的流通量及气体的流速等均不发生改变，最终使气体产生绕发动机的缸筒3中心旋转的大涡流，进而增大涡流比，使发动机满足高功率大负荷的作业要求。
其次，螺旋气道2靠近第四进气口的一端设有螺旋段24，螺旋段24的横截面为不等面积的圆形或者椭圆形。螺旋气道2的材料为具有一定厚度的铝合金，以使螺旋气道2可以满足一定的屈服强度，该类铝合金的屈服强度可以为295MPa～345MPa，例如310MPa、320MPa、330MPa、340MPa等，保证了本实用新型实施例中的螺旋气道2能够承受较高的屈服强度，从而使螺旋气道2具有一定的强度和韧性。需要说明的是，如图2所示，螺旋段24的第一端的宽度D1可以为6.5mm，螺旋段24的第二端的宽度D2可以为4mm，螺旋段24的第一端到第二端之间的宽度可以为6.5mm～4mm。如图3所示。螺旋段24的第一端的到螺旋段24的第二端的之间的距离H大于0mm且小于12mm。这样，气流在通过变截面的第二筒体21时，气流加速，进而增加螺旋气道2的涡流比。这样，在大负荷时气体通过两个气道进入到发动机的气缸内，通过螺旋气道2的螺旋段时，气体的流动方向会发生改变，气体在单位时间的流通量减小，最终使气体在缸筒内产生绕螺旋段14的中心线的小涡流，测试设备中风速仪转速减小，而发动机的转速不变，进而减小涡流比，提升进气量。
相对于现有技术，本实用新型所述的进气道至少具有以下优势：
本实用新型的进气道包括切向气道1和螺旋气道，切向气道1和螺旋气道2均与缸筒3连接；螺旋气道靠近缸筒的一端设置有螺旋段24。所述螺旋段24的内腔的横截面积从所述螺旋段24的第一端到第二端依次递减，所述螺旋段24的第二端为所述螺旋段24靠近所述缸筒的一端。这样，在小负荷时气体通过切向气道1的直筒状筒体进入到发动机的气缸内时，会产生绕发动机的缸筒3中心旋转的大涡流，进而增大涡流比，使发动机满足高功率大负荷的作业要求，在大负荷时气体通过两个气道进入到发动机的气缸内，通过螺旋气道2的螺旋段14时，气流会产生绕螺旋段14的中心线的小涡流，进而减小涡流比，提升进气量，由此可见，该进气道在低升程和高升程时，均可以使发动机的流量系数、涡流比等性能参数满足作业要求。
进一步的，所述切向气道1包括第一筒体11、第一进气口12和第二进气口13，所述第一进气口11和所述第二进气口12位于所述第一筒体11的两端，所述第二进气口13和所述缸筒3连接；
所述螺旋气道2包括第二筒体21、第三进气口22和第四进气口23，所述第三进气口22和所述第四进气口23位于所述第二筒体21的两端，所述第四进气口23和所述缸筒3连接，所述第二筒体21靠近所述第四进气口23的一端设有螺旋段24。
具体的，切向气道1可以包括第一筒体11、第一进气口12和第二进气口13。第一筒体11的横截面为圆形、矩形或者椭圆形，且第一筒体11的横截面的大小由切向气道1的流量系数和涡流比确定，本实用新型实施例对此不做限定。需要说明的是，流量系数表示在不同气门升程下气流通过气道的能力，涡流比为测试设备中风速仪转速与发动机转速之间的比值。示例性的，当发动机的发动机处于低负荷时，发动机的三根摇臂处于分离状态，发动机的凸轮驱动两侧的摇臂来控制气门的开闭，气门升程量小，涡流比减小，流量系数增大，当发动机处于高负荷时，发动机的三根摇臂结合为一体，发动机的凸轮驱动中间摇臂，气门升程量增大，涡流比增大，流量系数减小。
需要说明的是，第一进气口12的口径和第二进气口13的口径相等，且第一进气口12的口径和第二进气口13的口径依据切向气道1的流量系数和涡流比确定。第一进气口12和第二进气口13相对，进而使气流在切向气道1的第一筒体11的内腔流动的过程中气流的方向不变。还需要说明的是，由于第一进气口12的口径和第二进气口13的口径相等且第一筒体11的内腔的截面尺寸不变，气体在单位时间的流通量及气体的流速等在流动过程中也不发生改变。由此可见，在小负荷时，气体通过切向气道1的直筒状筒体进入到发动机的气缸的过程中气流的方向、气体在单位时间的流通量及气体的流速等均不发生改变，最终使气体产生绕发动机的缸筒3中心旋转的大涡流，进而增大涡流比，使发动机满足高功率大负荷的作业要求。
其次，螺旋气道2可以包括第二筒体21、第三进气口22和第四进气口23。螺旋气道靠近第四进气口的一端设有螺旋段24，螺旋段24的横截面为不等面积的圆形或者椭圆形。第二筒体21的材料为具有一定厚度的铝合金，以使第二筒体21可以满足一定的屈服强度，该类铝合金的屈服强度可以为295MPa～345MPa，例如310MPa、320MPa、330MPa、340MPa等，保证了本实用新型实施例中的第二筒体21能够承受较高的屈服强度，从而使第二筒体21具有一定的强度和韧性。需要说明的是，第二筒体21的内壁为螺旋状，第三进气口22和第四进气口23位于第二筒体21的两端，第四进气口23和缸筒3连接，且第三进气口22第四进气口23错位相对。这样，在大负荷时气体通过两个气道进入到发动机的气缸内，通过螺旋气道2的螺旋段时，由于第三进气口22第四进气口23错位相对，气体的流动方向发生了改变，气体在单位时间的流通量减小，最终使气体在缸筒内产生绕螺旋段14的中心线的小涡流，测试设备中风速仪转速减小，而发动机的转速不变，进而减小涡流比，提升进气量。
进一步的，所述第一筒体11靠近所述缸筒3的一端设置有柱状结构，所述第二进气口12设置在所述柱状结构与所述缸筒3之间。
需要说明的是，如图4所示，第一筒体11靠近缸筒3的一端设置有柱状结构，该柱状结构沿第一筒体11轴线垂直的方向剖面的形状为矩形，该形状的长度和宽度依据切向气道1的流量系数和涡流比确定，本实用新型实施例对此不做限定。示例性的，该柱状结构沿第一筒体11轴线垂直的方向剖面的形状可以为长度和宽度比为2的矩形，这样，该柱状结构沿第一筒体11轴线垂直的方向剖面的形状的长度和宽度成比例，第一筒体11处形成的腔体也即为规则的长方体，进而需要对第一筒体11形成的腔体的大小进行修正时，可以按比例进行修正，使修正量更加的精确，同时长方体的腔体也方便统计第一筒体11的进气情况。
进一步的，如图5所示，所述第二进气口13和所述缸筒3的连接部位设置有喉口结构14，所述喉口结构14的第一端的内径小于所述喉口结构14的第二端的内径，所述喉口结构14的第二端为靠近所述缸筒3的一端。
需要说明的是，该喉口结构14可以为半球状壳体或者内径不等的圆筒状，且该喉口结构14的材料为具有一定厚度的铝合金，以使喉口结构14可以满足一定的屈服强度，满足正常的进气工作。还需要说明的是，由于喉口结构14的第一端的内径小于喉口结构14的第二端的内径，因此，喉口结构14的气道流通截面积由小到大，进而使切向气道1流入的气流在经过喉口结构14时，气体在单位时间的流通量逐渐增大，测试设备中风速仪转速也随之增大，而发动机的转速不变，进而使进气的涡流比也逐渐增大，进而有利于在小负荷时气体通过切向气道1的直筒状筒体进入到喉口结构14时，进一步增大涡流比，使发动机满足高功率大负荷的作业要求。
进一步的，所述喉口结构14的高度大于10mm，，且小于20mm。
需要说明的是，可以利用球刀对喉口结构14进行修正，以使喉口结构14的高度大于10mm，且小于20mm。这样，通过改变喉口结构14的高度可以对涡流比、流量系数等参数进行调整，进而可以使该进气道可以适应不同机型的发动机。
进一步的，所述进气道还包括气门座圈，所述气门座圈固定在所述喉口结构14和所述缸筒3之间；所述第一筒体11的内壁为弓背型内壁16，所述弓背型内壁16靠近所述喉口结构14的一端和所述气门座圈之间间隔1mm～2.5mm。
需要说明的是，如图5所示，第一筒体11的内壁为弓背型内壁16，该弓背型内壁16为弧形内壁，该弧形结构的弧线延伸方向和气流流通的方向一致，该弓背型内壁16可以凸向远离气门座圈的一端，这样，切向气道1内的气流在流入缸筒时，可以随着该弓背型内壁16的从缸筒3的上方流入，进而保证切向气道1的进气能力。还需要说明的是，弓背型内壁16靠近喉口结构14的一端和气门座圈之间间隔1mm～2.5mm，弓背型内壁16的一端和气门座圈之间的间隔可以通过机加或者铸造的方式保证，进而使气体在经过使喉口结构14之后，有一定的缓冲空间，有利于保证切向气道1的进气能力，且使气体在喉口结构14和缸筒3之间的部分的涡流比稳定。
进一步的，所述切向进气道还包括导气屏15，所述导气屏15位于所述气门座圈和所述缸筒之间，所述导气屏15呈扇形结构；
所述导气屏15的第一端和所述气门座圈连接，所述导气屏15的第二端和所述缸筒3连接，所述导气屏15的中心线与所述缸筒33进气口的中心线之间的夹角的角度范围为18°～20°，所述导气屏15用于引导气流流向所述缸筒3。
需要说明的是，由于导气屏15为扇形结构，导气屏15的第一端的内径大于导气屏15的第二端的内径，因此，通过该导气屏15可以增加缸筒3的切向分量，进而进一步提升涡流比，强化缸筒3内气体流动，增加进气量，使发动机满足高功率大负荷的作业要求。
还需要说明的是，如图6所示，该导气屏15的中心线与缸筒3进气口的中心线之间的第一夹角A的角度范围为18°～20°，如图7所示，导气屏15与缸筒3底面之间的倾角B为37°，导气屏15的第二端的半径大于18mm，第二端的半径小于20mm，这样，导气屏15形成一个扇形结构，且可以保证导气屏15的第一端的内径大于所述导气屏15的第二端的内径，因此，通过该导气屏15增加缸筒3的切向分量，进而进一步提升涡流比，强化缸筒3内气体流动，增加进气量，使发动机满足高功率大负荷的作业要求。
进一步的，所述螺旋段24的起始位置和所述螺旋段24的终止位置之间的夹角大于190°值且小于220°。
需要说明的是，如图2所示，螺旋段24的起始位置和螺旋段24的终止位置之间的夹角C大于190°值且小于220，这样，气流在通过第二筒体21的螺旋段24后，急剧加速并转向，形成强烈涡流，进一步增大螺旋气道2的涡流比。
本实用新型还提供了一种发动机，该发动机包括上述任一实施例中的进气道。
由于该进气道包括切向气道1和螺旋气道2，这样，在小负荷时气体通过切向气道1的直筒状筒体进入到发动机的气缸内时，会产生绕发动机的缸筒3中心旋转的大涡流，进而增大涡流比，使发动机满足高功率大负荷的作业要求，在大负荷时气体通过两个气道进入到发动机的气缸内，通过螺旋气道2的螺旋段14时，气流会产生绕螺旋段14的中心线的小涡流，进而减小涡流比，提升进气量，由此可见，该进气道在低升程和高升程时，均可以使发动机的流量系数、涡流比等性能参数满足作业要求。需要说明的是，该发动机可以为柴油机的一种，柴油机的有益效果和上述发动机的有益效果一致，本实用新型实施例对此不再赘述。
本实用新型还提供了一种车辆，该车辆包括上述实施例中的发动机。
相对于现有技术，本实用新型所述的进气道、发动机及车辆还具有以下优势：
该切向气道1包括的第二进气口13和缸筒3的连接部位设置有喉口结构14，喉口结构14的第一端的内径小于喉口结构14的第二端的内径，喉口结构14的第二端为靠近缸筒3的一端，因此，喉口结构14的气道流通截面积由小到大，进而使切向气道1流入的气流在经过喉口结构14时，进气的涡流比也逐渐增大，进而有利于在小负荷时气体通过切向气道1的直筒状筒体进入到喉口结构14时，进一步增大涡流比，使发动机满足高功率大负荷的作业要求。其次，喉口结构14高度大于10mm，且小于20mm，通过改变喉口结构14的高度可以对涡流比、流量系数等参数进行调整，进而可以使该进气道可以适应不同机型的发动机。
除此之外，螺旋段24的内腔的横截面积从螺旋段24的第一端到第二端依次递减，螺旋段24的起始位置和螺旋段24的终止位置之间的夹角大于190°且小于220°，这样，气流在通过第二筒体21的螺旋段24后，急剧加速并转向，形成强烈涡流，进一步增大螺旋气道2的涡流比，进而使该发动机在大负荷时，气体可以通过两个气道进入到发动机的气缸内，通过螺旋气道2的螺旋段14时，气流会产生绕螺旋段14的中心线的小涡流，进而减小涡流比，提升进气量，使发动机满足高功率大负荷的作业要求。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
