專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)的流體渦旋裝置的制作方法
專利說(shuō)明用于內(nèi)燃機(jī)的流體渦旋裝置 本申請(qǐng)要求
公開日為2002年6月5日專利申請(qǐng)?zhí)枮閁S29/161,743和
公開日為2002年12月9日專利申請(qǐng)?zhí)枮閁S10/314,238的優(yōu)先權(quán)，且其全部?jī)?nèi)容在此結(jié)合作為參考。
背景技術(shù)：
概括而言，本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及這樣一種進(jìn)氣系統(tǒng)，其通過(guò)在流體流經(jīng)進(jìn)氣通道時(shí)對(duì)空氣和燃油提供更為完全的混合，而提高燃燒效率。更具體地說(shuō)，本發(fā)明還涉及這樣一種排氣系統(tǒng)，其通過(guò)改進(jìn)流經(jīng)排氣系統(tǒng)的廢氣流而提高燃燒效率。在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中，在接近進(jìn)氣通道等的壁流動(dòng)的流體流，亦即層流中，一般包括大量未被霧化汽油粒子。未被霧化的流體不容易燃燒。從而，流體流中沒(méi)有完全霧化的燃油使流體不能完全燃燒。結(jié)果，這種層流降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率。另外，由于流體流與進(jìn)氣通道之間的摩擦力以及汽油分子和空氣分子之間存在的密度差，經(jīng)過(guò)通道的層流速度比其余流體流要低。該速度差會(huì)阻礙汽油粒子和空氣粒子的混合，從而進(jìn)一步使流體燃燒不充分，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率。經(jīng)過(guò)進(jìn)氣通道的流體的紊亂能減少層流并增進(jìn)空氣和燃油的混合。如果在空氣進(jìn)入化油器(或噴油系統(tǒng))、流體流經(jīng)進(jìn)氣歧管或進(jìn)氣葉輪、或者流體流經(jīng)進(jìn)氣口或在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣閥附近出現(xiàn)紊流，可以實(shí)現(xiàn)這些好處。因此，已有多種不同的裝置和系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用于在進(jìn)氣系統(tǒng)的不同位置產(chǎn)生這種紊流。已設(shè)計(jì)出的一些在空氣進(jìn)入燃油供應(yīng)子系統(tǒng)中時(shí)產(chǎn)生紊流的現(xiàn)有裝置包括葉片，該葉片使流經(jīng)的空氣偏轉(zhuǎn)，以使空氣產(chǎn)生渦旋運(yùn)動(dòng)。某些此類裝置包括一輪轂或中心元件，而葉片連接在該輪轂或中心元件上。該中心元件使葉片具有剛性，這樣它們不吸收偏轉(zhuǎn)能量，而是將能量反回給流體。該中心元件一般為流線型，以及減少對(duì)流體流的阻礙，并減少會(huì)產(chǎn)生不需要的紊流的負(fù)壓區(qū)域?，F(xiàn)有的產(chǎn)生進(jìn)氣紊流的裝置或系統(tǒng)的一個(gè)主要缺點(diǎn)是限制了流經(jīng)系統(tǒng)的空氣流。其降低了進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣和燃油的最大量，從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的最大馬力輸出。現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生進(jìn)氣渦流和紊流的裝置的一個(gè)實(shí)例在基姆(Kim)的美國(guó)專利US 5,947,081中公開。所公開的裝置包括葉片，該葉片具有槽和凹凸部分。葉片的小凹凸表面部分使空氣流的小部分偏轉(zhuǎn)一相對(duì)大的角度。該大角度的偏轉(zhuǎn)可以使空氣流產(chǎn)生紊流。該紊流包括流體流分子的碰撞而不是使流體流平滑地彎曲或混合。該碰撞吸收能量從而降低流體流的速度，結(jié)果減弱了流體流。現(xiàn)有裝置的另一個(gè)重要缺點(diǎn)是很難在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中安裝該裝置，或者安裝費(fèi)用昂貴。一些例如Klomp的美國(guó)專利US 4,424,777公開的現(xiàn)有裝置需要安裝在進(jìn)氣閥附近，這需要購(gòu)買者拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)且要有制造得適用于該裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)部件。但是，這的確是消耗時(shí)間而又耗費(fèi)金錢的勞動(dòng)，從而對(duì)許多機(jī)動(dòng)車車主來(lái)說(shuō)是不實(shí)用的。類似地，需要安裝在進(jìn)氣歧管和進(jìn)氣葉輪的其他現(xiàn)有裝置，購(gòu)買者需要拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部件以安裝這種裝置。但這的確是一種消耗時(shí)間的勞動(dòng)，還需要一定的機(jī)械技術(shù)，從而對(duì)許多機(jī)動(dòng)車車主來(lái)說(shuō)是不實(shí)用的。這種現(xiàn)有的產(chǎn)生進(jìn)氣流紊流的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者已經(jīng)意識(shí)到紊流隨著發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門位置而改變。Tsutsumi的美國(guó)專利US 4,424,598公開了一種響應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的載荷和發(fā)動(dòng)機(jī)的操作條件的機(jī)動(dòng)車渦流產(chǎn)生系統(tǒng)?；旧?，Tsutsumi系統(tǒng)使用一樞軸，其響應(yīng)化油器節(jié)氣門閥位置以改變內(nèi)燃機(jī)中產(chǎn)生的渦流。然而，這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)是很難適當(dāng)?shù)匕惭b。排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者也已經(jīng)意識(shí)到通過(guò)改善從發(fā)動(dòng)機(jī)中排出廢氣的效果可以提高燃燒效率。已經(jīng)存在許多用于提高從排氣系統(tǒng)中排出的廢氣流的速度從而清除燃燒室和排氣口中的廢氣的排氣系統(tǒng)。已經(jīng)設(shè)計(jì)了一些排氣歧管系統(tǒng)，其將排氣管在收集管的內(nèi)邊緣附近布置以使來(lái)自收集管的廢氣渦旋從而產(chǎn)生渦流，增加那里的廢氣流量。這種系統(tǒng)對(duì)改善廢氣和進(jìn)氣流非常有效，從而改進(jìn)了燃燒。然而，這種系統(tǒng)需要重新調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)，更換發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的主要部件，因而對(duì)許多機(jī)動(dòng)車車主來(lái)說(shuō)是不實(shí)用的。對(duì)產(chǎn)生空氣渦旋或空氣紊流裝置和系統(tǒng)的需求，導(dǎo)致在現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了在產(chǎn)生效力的渦流或紊流和空氣流限制之間折衷的系統(tǒng)和裝置。另外，還有許多能非常有效地產(chǎn)生所需的渦流或紊流的現(xiàn)有系統(tǒng)，然而卻需要另外的發(fā)動(dòng)機(jī)部件和勞動(dòng)消耗。因此，需要一種不需要特殊的工具進(jìn)行安裝從而可以容易地進(jìn)行手動(dòng)安裝的進(jìn)氣流和排氣流渦旋裝置。還需要一種可以提高渦流的產(chǎn)生而產(chǎn)生最小的流體流限制的進(jìn)氣和排氣流渦旋裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供一種空氣渦旋裝置，其可以位于進(jìn)氣通道中，空氣通過(guò)該進(jìn)氣通道進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)的燃油供應(yīng)子系統(tǒng)中。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種進(jìn)氣流和排氣流渦旋裝置，其結(jié)構(gòu)部件成角度且具有一定形狀，以增加流體流渦旋。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種進(jìn)氣流和排氣流渦旋裝置，其具有最少的結(jié)構(gòu)部件，該部件對(duì)流經(jīng)那里的流體流產(chǎn)生限制被最小化。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是一種進(jìn)氣流和排氣流渦旋裝置，其結(jié)構(gòu)部件具有一定形狀，從而對(duì)流經(jīng)那里的流體流產(chǎn)生的限制被最小化。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種空氣渦旋裝置，該裝置不需要拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)主要部件即可進(jìn)行安裝。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種空氣渦旋裝置，該裝置可以手動(dòng)安裝在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣通道中。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種空氣渦旋裝置，其結(jié)構(gòu)具有彈性以貼合地容納在內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣通道中。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種廢氣渦旋裝置，其可以減少背壓。
基本而言，本發(fā)明裝置被設(shè)計(jì)位于內(nèi)燃機(jī)的流體流通道中，對(duì)流經(jīng)那里的流體流施加偏轉(zhuǎn)，從而使流體轉(zhuǎn)動(dòng)或渦旋。這種渦旋運(yùn)動(dòng)使流體遠(yuǎn)離通道壁移動(dòng)，從而減少流體與通道壁的連續(xù)接觸，這種接觸會(huì)形成對(duì)流體流產(chǎn)生拖滯作用的摩擦力。當(dāng)裝置位于進(jìn)氣通道中時(shí)，渦流增強(qiáng)了空氣和燃油的混合，這種混合會(huì)使燃油混合物完全燃燒。當(dāng)裝置位于尾管或排氣管中時(shí)，渦流減少?gòu)U氣速度的降低，否則廢氣速度很容易降低，減少背壓，從而增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。
該裝置通過(guò)設(shè)置在流體流中的葉片實(shí)現(xiàn)使流體流渦旋的目的。葉片成角度從而使流體橫向偏轉(zhuǎn)以產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
該裝置包括一殼體，葉片安裝在該殼體中。殼體的兩個(gè)縱向端打開，使流體流可以流經(jīng)該殼體。殼體的尺寸和形狀適用于容納在不同機(jī)動(dòng)車的進(jìn)氣道或通道和排氣管中。這對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，可以相對(duì)簡(jiǎn)單地將裝置插入到進(jìn)氣道或排氣管中，裝置可以被貼合地安裝就位，不需要用連接裝置進(jìn)行固定。
葉片被特別地彎曲(在其邊緣)和造型，從而可以最大效率地產(chǎn)生渦流效應(yīng)，且具有最小的流體流限制。在縱向方向，葉片的位于殼體內(nèi)邊緣的部分長(zhǎng)于其位于殼體中心區(qū)域的部分。因此葉片的邊緣部分比較大，與較小的葉片中心部分相比可以使更多的流體偏轉(zhuǎn)。這個(gè)是有利的，因?yàn)槠淇梢愿行У禺a(chǎn)生所需的渦流。由于實(shí)際上是通過(guò)使空氣繞著一中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生渦流的，所以在通道邊緣區(qū)域有比中心區(qū)域多的空氣轉(zhuǎn)動(dòng)。因而，殼體邊緣部分的流體偏轉(zhuǎn)對(duì)產(chǎn)生所需的流體繞殼體中心軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)更為有效。類似地，在殼體中心區(qū)域附近，葉片部分較小，產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)較小，且因而在產(chǎn)生較少渦流的殼體部分具有較少的流體流限制。
葉片的下邊緣或后邊緣也被彎曲以使葉片成流線型，減少對(duì)流體流的阻力。彎曲方向?yàn)閺臍んw的邊緣到中心。由于主葉片的邊緣端比中心端(或內(nèi)端)要大，下邊緣或后邊緣在流體流方向成一角度，且也在該方向彎曲。
另外，葉片的下端部和下中端部在偏轉(zhuǎn)流體流的方向上被彎曲。該下端部和下中端部從而橫向成一角度以增強(qiáng)流體流的偏轉(zhuǎn)。這些下部提供的偏轉(zhuǎn)也非常有效，因?yàn)榱黧w流事先已經(jīng)被主葉片的上部偏轉(zhuǎn)、且已經(jīng)沿著葉片向下被移動(dòng)直到到達(dá)這些下部，流體流在這些下部進(jìn)一步被偏轉(zhuǎn)，從而增強(qiáng)了橫向移動(dòng)，并產(chǎn)生更多的流體流轉(zhuǎn)動(dòng)。
該裝置還包括副葉片，用于最大效率地產(chǎn)生渦流效應(yīng)，且具有最小流體流限制。副葉片安裝在殼體中且連接在殼體壁上。副葉片與主葉片一樣也成角度，以產(chǎn)生所需的流體流偏轉(zhuǎn)。但是副葉片寬度較短，其朝中心處以及殼體內(nèi)部區(qū)域內(nèi)僅僅延伸一段短距離，這樣副葉片僅僅位于殼體的內(nèi)邊緣區(qū)域，在該區(qū)域最大效率地使流體流轉(zhuǎn)動(dòng)。
雖然現(xiàn)有的渦旋裝置使用一中心元件或中心轂來(lái)連接葉片，本發(fā)明不需要這樣一種中心元件，而是將位于裝置中心區(qū)域的葉片的橫向內(nèi)端互連。從而殼體中心區(qū)域是打開的，不會(huì)阻礙流體流流經(jīng)裝置的中心。因而，與現(xiàn)有可比的裝置相比，本發(fā)明改善了氣流。而且，中心元件的消除不會(huì)減少裝置產(chǎn)生氣流渦流的效力，因?yàn)闇u流的產(chǎn)生實(shí)際上是空氣繞著殼體中心的一中心軸線等的轉(zhuǎn)動(dòng)，而在通道邊緣區(qū)域有比中心區(qū)域更多的空氣轉(zhuǎn)動(dòng)。從而在流經(jīng)通道時(shí)，整個(gè)流體移動(dòng)成螺旋形。因此，渦流并非是通過(guò)裝置中心部分的結(jié)構(gòu)而有效地實(shí)現(xiàn)的，而是通過(guò)裝置邊緣部分的結(jié)構(gòu)有效地實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際上，扭轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)流體流是通過(guò)例如副葉片的結(jié)構(gòu)和主葉片的較大邊緣部分的結(jié)構(gòu)而最大程度地實(shí)現(xiàn)的，該兩種結(jié)構(gòu)都位于裝置的內(nèi)邊緣區(qū)域。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是包括本發(fā)明裝置的進(jìn)氣流子系統(tǒng)的截面圖，且表示出了子系統(tǒng)的化油器和進(jìn)氣道。
圖2A是包括本發(fā)明裝置的排氣流子系統(tǒng)的截面圖，且表示出了子系統(tǒng)的催化轉(zhuǎn)化器和排氣尾管。
圖2B是包括本發(fā)明裝置的排氣流子系統(tǒng)的截面圖，且表示出了子系統(tǒng)的排氣歧管和排氣管。
圖3是根據(jù)本發(fā)明裝置的立體圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明裝置的俯視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明裝置的側(cè)視圖，表示了本發(fā)明殼體部件的橫向開口部分。
圖6是根據(jù)本發(fā)明裝置的沿著圖4中線6-6的縱向截面圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明裝置的一典型葉片的側(cè)平面圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明裝置的一典型葉片的俯視圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明裝置的一典型葉片的后端視圖，表示了放大的下端部分和與葉片接近的流體流。
圖10是根據(jù)本發(fā)明裝置的一典型副葉片的側(cè)平面圖。
圖11是是根據(jù)本發(fā)明裝置的一典型副葉片的俯視圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明裝置的一典型副葉片的后端視圖，表示了放大的下端部分和與葉片接近的流體流。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述 參考附圖，本發(fā)明的渦流裝置總體用標(biāo)記10表示。裝置10的大小正好可以容納在內(nèi)燃機(jī)(未示出)的進(jìn)氣子系統(tǒng)14的進(jìn)氣通道或進(jìn)氣道12中。通道12通向燃油供應(yīng)子系統(tǒng)16，其可以是如圖所示的一個(gè)燃油噴射子系統(tǒng)或一個(gè)化油器。該通道用于從空氣濾清器88輸送進(jìn)氣到燃油噴射子系統(tǒng)16中。
圖2A表示了安裝在排氣通道或排氣管90中的裝置10。尾管90與一個(gè)催化轉(zhuǎn)化器相連，該催化轉(zhuǎn)化器接收來(lái)自消聲器(未示出)和發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的廢氣。該裝置使廢氣渦旋以產(chǎn)生渦流，從而從排氣系統(tǒng)中抽出廢氣。
圖2B表示了安裝在另一種形式的排氣通道或排氣管18中的裝置10。排氣管18與一個(gè)排氣歧管20相連，該排氣歧管接收來(lái)自排氣口(未示出)和發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室(未示出)的廢氣。
裝置10優(yōu)選地制造成不同的尺寸以適應(yīng)機(jī)動(dòng)車的不同構(gòu)造和樣式的不同大小的進(jìn)氣道和通道。該裝置包括一殼體22，該殼體優(yōu)選地為圓柱形以適應(yīng)近似為圓柱形的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣道。然而，也可以使用其他形狀的殼體以適用其他形狀的進(jìn)氣道。
裝置10使用一組主葉片24和一組副葉片26，通過(guò)這些葉片來(lái)實(shí)現(xiàn)使流經(jīng)通道12、通道90或通道18的進(jìn)氣流和廢氣流28產(chǎn)生渦流的目的。葉片24和26優(yōu)選地為剛性的且安裝在殼體22中。更具體地說(shuō)，葉片24和26連接在殼體22的壁30上，這樣它們朝殼體22的中心區(qū)域突出。葉片24和26優(yōu)選地通過(guò)位于壁30上的孔34連接在壁30上且從那延伸?？?4容納位于葉片24后端部38的突出部36。類似地，葉片26優(yōu)選地通過(guò)位于壁30上的孔40連接在壁30上且從那延伸。類似地，孔40容納位于葉片26后端部44的突出部42。突出部36和42連接在殼體22的外表面46上且焊接在那里。然而如果需要，也可以使用另一種將突出部24和26連接在殼體22上的適用方式。這樣，葉片24和26就位于殼體22中且位于流經(jīng)通道12或18的流體流28中。
如圖9和12所示，葉片24具有上邊緣52和66，其與葉片24的下邊緣68錯(cuò)開布置，葉片26具有上邊緣72，其與葉片26的下邊緣92也錯(cuò)開布置。該錯(cuò)開布置是在流體流28的方向(或殼體22的縱向)確定的。
葉片24的取向角度優(yōu)選為使其成平面的外表面46面向流體流28。葉片26的取向角度基本上使其成平面的外表面74面向流體流28。從而，撞擊表面48和74的流體流28被橫向轉(zhuǎn)向。葉片24和26優(yōu)選相對(duì)于殼體22的軸線50成二十五度。更具體地說(shuō)，葉片24的取向角度是相對(duì)于包括軸線50和一特定葉片24的上邊緣52的平面的。類似地，葉片26的取向角度是相對(duì)于包括軸線50和一特定葉片26的上邊緣72的平面的。由于軸線50優(yōu)選為與流體流28方向一致，該取向角度也是相對(duì)于進(jìn)入殼體22中的流體流28方向的。葉片24和26從進(jìn)入殼體22的流體流28的視點(diǎn)(vantage point)朝橫向順時(shí)針?lè)较蜻€具有一個(gè)取向角度。從而，葉片24和26的該特定方向?qū)α黧w流28施加橫向偏轉(zhuǎn)，從而順時(shí)針地轉(zhuǎn)動(dòng)流體流。流體流的該順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致從殼體22中流出的流體流28呈螺旋形運(yùn)動(dòng)。
主葉片24具有主部54、內(nèi)下中端部82、外下中端部84、內(nèi)下端部56和外下端部58，它們都是平面。下中端部82和84分別沿著彎曲線86和88彎曲，從而部分82和84從進(jìn)入殼體22的流體流28的視點(diǎn)在順時(shí)針?lè)较蛏铣梢凰浇嵌?，該角度是相?duì)于包括上邊緣52和軸線50(或殼體中流體流28的方向)的平面的。從而下端部82和84與葉片24的主部54朝向相同的方向。然而，除了相對(duì)于上邊緣52和軸線50的平面成十二度，這些下端部在與主部54相同的方向上成一角度，這在下面將詳細(xì)說(shuō)明。相似地，下端部56和58分別沿著彎曲線60和62彎曲，從而部分56和58從進(jìn)入殼體22的流體流的視點(diǎn)在順時(shí)針?lè)较蛏铣梢凰浇嵌?，該角度是相?duì)于包括上邊緣52和軸線50(或殼體中流體流28的方向)的平面的。從而，如下中端部82和84，下端部56和58與葉片24的主部54朝向相同的方向。下端部56和58相對(duì)于上邊緣52和軸線50的平面成二十四度，而且在與主部54的相同方向彎曲。這樣，被主部54水平偏轉(zhuǎn)的流體流又被下中端部82和84水平偏轉(zhuǎn)，然后又被下端部56和58偏轉(zhuǎn)。沿著主部54流動(dòng)且從其先前移動(dòng)的縱向方向被偏轉(zhuǎn)到水平方向上的流體流28，通過(guò)成角度的主部54所提供的支撐，而獲得某種程度上的方向穩(wěn)定性。通過(guò)下中端部82和84和下端部56和58使流體流在相同的水平方向上的偏轉(zhuǎn)，其增強(qiáng)了流體流28的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以相對(duì)容易地改變流體流的這個(gè)方向穩(wěn)定性。從而由于成角度的部分82、84、56和58，從殼體22中排出的流體流28比其他方式渦旋的程度更大。與在與下端部56和58的同一角度方向上簡(jiǎn)單地使整個(gè)葉片24成角度相比，流體流28在這三個(gè)階段持續(xù)進(jìn)行的偏轉(zhuǎn)更加有效。彎曲線62優(yōu)選地垂直于流體流28的方向線。彎曲線60優(yōu)選地在流體流28的方向上成四十五度，而彎曲線86優(yōu)選地在流體流28的方向上成六十度。
葉片24的前或內(nèi)端部78優(yōu)選通過(guò)互連元件76互連。從而葉片24形成一對(duì)葉片24?；ミB元件76優(yōu)選地橫向彎曲而縱向筆直，這樣就形成半圓柱形。優(yōu)選地元件76相對(duì)于包括上邊緣52和軸線50的平面成二十五度，與葉片24和26一樣。由于互連元件76將葉片24互連而提供了結(jié)構(gòu)剛性，就不需要在殼體22中心提供一支撐結(jié)構(gòu)來(lái)連接葉片24以提供支撐。從而殼體22的中心是開放的，可以使流體流自由地通過(guò)。由于殼體中心不能包含使流體流渦旋的結(jié)構(gòu)，缺少該中心結(jié)構(gòu)不會(huì)減少裝置10對(duì)流體流的渦旋，相反減少了裝置10的流體流限制。
在縱向方向上，優(yōu)選為葉片24的殼體邊緣區(qū)域的長(zhǎng)度大于其在中心區(qū)域32的長(zhǎng)度。從而，葉片24的后端部38比前端部78要長(zhǎng)。更具體地說(shuō)，前端部78的長(zhǎng)度是后端部38的25％。基本上，這種長(zhǎng)度的差異減小了葉片在其不能有效地產(chǎn)生渦流的中心區(qū)域的縱向長(zhǎng)度。另外，葉片24的前上邊緣66在流體流28的方向上彎曲，葉片24的下邊緣68也在流體流28的方向上彎曲。邊緣66和68朝彼此集中的方向彎曲，從而在中心區(qū)域32的葉片大大地小于周圍區(qū)域。前和后上邊緣或?qū)蜻吘?2首先接觸流體流28，從而后導(dǎo)向邊緣52成直線以在周邊區(qū)域64提供大的葉片24區(qū)域，在該區(qū)域葉片24可以有效地使流體流渦旋，而前導(dǎo)向邊緣66向下彎曲以在中心區(qū)域32提供小的葉片24表面區(qū)域，在該區(qū)域葉片24不能有效地使流體流渦旋。
在進(jìn)氣道12中使用的裝置10使從該裝置中流出的空氣流渦旋，但是該裝置還可以在進(jìn)氣歧管或進(jìn)氣葉輪中使用，以使流體流渦旋，該流體流包括空氣和燃油。然而當(dāng)在尾管、排氣管或排氣系統(tǒng)的其他部分中使用該裝置時(shí)，裝置10還可以使從該裝置中排出的流體流渦旋，但是該申請(qǐng)的最終目的不是使流體的元件混合，而是簡(jiǎn)單地改進(jìn)廢氣流?；旧?，裝置10的功能是從排氣系統(tǒng)中抽出廢氣。
優(yōu)選地殼體22由不銹鋼組成，但是也可以使用其他適當(dāng)?shù)膭傂曰蛉嵝圆牧稀?yōu)選地葉片還由不銹鋼組成，但是也可以使用其他適當(dāng)?shù)娜嵝圆牧稀?br> 優(yōu)選地殼體22包括橫向端70，其在殼體22的橫向部分局部地限定了一個(gè)開口區(qū)域80。從而殼體22在橫向端具有一個(gè)開口以使殼體22具有彈性或彈力。該彈性特性可以使殼體更貼合地容納在通道中，且減少在通道中從適當(dāng)位置滑動(dòng)的可能性。
從而根據(jù)本發(fā)明，提供了一種裝置，可以使流經(jīng)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣通道或排氣系統(tǒng)的流體流渦旋，滿足前面所述的目的?？梢岳斫膺@里使用的所有術(shù)語(yǔ)只是為了解釋說(shuō)明而不會(huì)限制本發(fā)明。雖然通過(guò)前面所述的一具體實(shí)施方案說(shuō)明本發(fā)明，但是根據(jù)上面所述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很明顯地想到許多可替換的實(shí)施方案、變形和改進(jìn)。所以本發(fā)明包括所有在本發(fā)明范圍和構(gòu)思內(nèi)以及下面的權(quán)利要求中的可替換方案、實(shí)施方案、變形和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種使內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣產(chǎn)生渦旋的裝置，包括一殼體，其安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣通道中；多個(gè)主葉片，其布置在所述殼體中且其端部固定在所述殼體的壁上；多個(gè)副葉片，其布置在所述殼體中且其端部固定在所述殼體的壁上。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述多個(gè)主葉片和所述多個(gè)副葉片是平面型的。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述多個(gè)主葉片包括一組主葉片對(duì)，每個(gè)主葉片對(duì)在殼體的中心區(qū)域互連，這樣所述殼體的中心區(qū)域是開放的，從而加強(qiáng)流經(jīng)所述殼體的空氣流。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，還包括一組互連元件，用于將所述一組主葉片對(duì)的橫向端部互連，所述一組互連元件橫向彎曲且縱向成直線。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述多個(gè)葉片的每一個(gè)都有一個(gè)下端部，其朝殼體中心和空氣流流經(jīng)所述殼體的方向彎曲。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中在空氣流進(jìn)入所述殼體的方向和從空氣流進(jìn)入所述殼體的視點(diǎn)順時(shí)針?lè)较?，所述多個(gè)葉片的每一個(gè)的下邊緣都與上邊緣錯(cuò)開布置，從而所述多個(gè)葉片的每個(gè)成一取向角度，以對(duì)流經(jīng)那里并隨后流出殼體的空氣流施加順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述多個(gè)葉片包括主部和底端部，該底端部相對(duì)于所述主部在水平方向上、以及在從空氣流進(jìn)入所述殼體的視點(diǎn)順時(shí)針?lè)较蛏铣梢唤嵌取?br> 8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述殼體是圓柱形的，且其縱向端部和橫向部分開放，所述橫向部分在整個(gè)縱向長(zhǎng)度上開放。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述多個(gè)副葉片的每個(gè)都相對(duì)于包括所述多個(gè)副葉片的每個(gè)上邊緣和空氣流流經(jīng)所述殼體方向線的平面成角度。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述多個(gè)副葉片的每個(gè)的寬度都大大短于所述多個(gè)主葉片，并且其長(zhǎng)度都大大短于所述殼體，并且其中所述多個(gè)副葉片位于所述多個(gè)主葉片之間。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述殼體包括一組第一孔和一組第二孔，并且其中所述主葉片包括一組第一突出部，所述副葉片包括一組第二突出部，所述一組第一孔用于容納所述一組第一突出部，所述一組第二孔用于容納所述一組第二突出部，從而將主葉片和副葉片固定到所述殼體上。
12.一種使內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣產(chǎn)生渦旋的裝置，包括一殼體，其安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣通道中；多個(gè)主葉片，其布置在所述殼體中且其端部固定在所述殼體的壁上，每個(gè)所述主葉片都具有一個(gè)下端部，其朝殼體中心和空氣流方向彎曲，每個(gè)所述主葉片都具有一個(gè)內(nèi)端部和一個(gè)外端部，所述內(nèi)端部縱向短于所述外端部。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述多個(gè)主葉片和所述多個(gè)副葉片是平面型的。
14.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述多個(gè)主葉片包括一組主葉片對(duì)，每個(gè)主葉片對(duì)在殼體的中心區(qū)域互連，這樣所述殼體的中心區(qū)域是開放的，從而加強(qiáng)流經(jīng)所述殼體的空氣流。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，還包括互連元件，用于將所述一組主葉片對(duì)的橫向端部互連，所述互連元件橫向彎曲且縱向成直線。
16.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中在空氣流進(jìn)入所述殼體的方向和從空氣流進(jìn)入所述殼體的視點(diǎn)順時(shí)針?lè)较颍龆鄠€(gè)葉片的每一個(gè)的下邊緣都與上邊緣錯(cuò)開布置，從而所述多個(gè)葉片的每個(gè)成一取向角度，以對(duì)流經(jīng)那里并隨后流出殼體的空氣流施加順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
17.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述多個(gè)葉片包括主部和下端部，該下端部相對(duì)于所述主部在水平方向上、以及在從空氣流進(jìn)入所述殼體的視點(diǎn)順時(shí)針?lè)较蛏铣梢唤嵌取?br> 18.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述殼體是圓柱形的，且其縱向端部和橫向部分開放，所述橫向部分在整個(gè)縱向長(zhǎng)度上開放。
19.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述殼體包括一組第一孔和一組第二孔，并且其中所述多個(gè)主葉片包括一組第一突出部，所述多個(gè)副葉片包括一組第二突出部，所述一組第一孔用于容納所述一組第一突出部，所述一組第二孔用于容納所述一組第二突出部，從而將所述多個(gè)主葉片和所述多個(gè)副葉片固定到所述殼體上。
20.一種使內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣產(chǎn)生渦旋的裝置，包括一殼體，其安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣通道中；多個(gè)主葉片，其布置在所述殼體中且其端部固定在所述殼體的壁上，所述多個(gè)主葉片包括主部和底端部，該底端部相對(duì)于所述主部在從空氣流進(jìn)入所述殼體的視點(diǎn)的水平順時(shí)針?lè)较蛏铣山嵌取?br> 21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述多個(gè)主葉片的每個(gè)都具有底端部的彎曲線，所述彎曲線相對(duì)于空氣流流經(jīng)所述殼體的方向成四十五度。
22.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述多個(gè)主葉片包括一組主葉片對(duì)，每個(gè)主葉片對(duì)在殼體的中心區(qū)域互連，這樣所述殼體的中心區(qū)域是開放的，從而加強(qiáng)流經(jīng)所述殼體的空氣流。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，還包括互連元件，用于將所述一組主葉片對(duì)的橫向端部互連，所述互連元件橫向彎曲且縱向成直線。
24.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述多個(gè)葉片的每個(gè)都具有一個(gè)下端部，其朝殼體中心和空氣流流經(jīng)所述殼體的方向彎曲。
25.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中在空氣流進(jìn)入所述殼體的方向和從空氣流進(jìn)入所述殼體的視點(diǎn)順時(shí)針?lè)较?，所述多個(gè)葉片的每一個(gè)的下邊緣都與上邊緣錯(cuò)開布置，從而所述多個(gè)葉片的每個(gè)成一取向角度，以對(duì)流經(jīng)那里并隨后流出殼體的空氣流施加順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
26.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述殼體是圓柱形的，且其縱向端部和橫向部分開放，所述橫向部分在整個(gè)縱向長(zhǎng)度上開放。
27.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述殼體包括一組第一孔和一組第二孔，并且其中所述多個(gè)主葉片包括一組第一突出部，所述副多個(gè)葉片包括一組第二突出部，所述一組第一孔用于容納所述一組第一突出部，所述一組第二孔用于容納所述一組第二突出部，從而將所述多個(gè)主葉片和所述多個(gè)副葉片固定到所述殼體上。
28.一種使內(nèi)燃機(jī)廢氣流產(chǎn)生渦旋的裝置，包括一殼體，其安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中；多個(gè)主葉片，其布置在所述殼體中且其端部固定在所述殼體的壁上，每個(gè)所述主葉片都具有一個(gè)下端部，其朝殼體中心和流體流方向彎曲，每個(gè)所述主葉片都具有一個(gè)內(nèi)端部和一個(gè)外端部，所述內(nèi)端部縱向短于所述外端部，所述多個(gè)主葉片包括主部和底端部，該底端部相對(duì)于所述主部在從流體流流進(jìn)所述殼體的視點(diǎn)的水平順時(shí)針?lè)较蛏铣山嵌?；多個(gè)第二葉片，其布置在所述殼體中且其端部固定在所述殼體壁上。
29.如權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述多個(gè)主葉片是平面型的，且包括一組主葉片對(duì)，每個(gè)所述主葉片對(duì)在所述殼體中心區(qū)域互連，這樣所述殼體的中心區(qū)域是開放的，從而加強(qiáng)流經(jīng)所述殼體的空氣流。
30.如權(quán)利要求29所述的裝置，還包括一組互連元件，用于將所述一組主葉片對(duì)的每個(gè)的橫向端部互連，所述一組互連元件橫向彎曲且縱向成直線。
31.如權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述多個(gè)葉片的每個(gè)都具有一個(gè)下端部，其朝殼體中心和流體流流經(jīng)所述殼體的方向彎曲。
32.如權(quán)利要求28所述的裝置，其中在流體流進(jìn)入所述殼體的方向和從流體流進(jìn)入所述殼體的視點(diǎn)順時(shí)針?lè)较?，所述多個(gè)主和副葉片的每一個(gè)的下邊緣與上邊緣都錯(cuò)開布置，從而所述多個(gè)葉片的每個(gè)成一取向角度，以對(duì)流經(jīng)那里并隨后流出殼體的空氣流施加順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
33.如權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述多個(gè)主和副葉片的每個(gè)相對(duì)于流體流流經(jīng)所述殼體的方向都成二十五度縱向角。
34.如權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述多個(gè)主葉片包括主部和底端部，該底端部相對(duì)于所述主部在水平方向上、以及在從空氣流進(jìn)入所述殼體的視點(diǎn)順時(shí)針?lè)较蛏铣墒?，所述多個(gè)主葉片具有底端部的彎曲線，所述彎曲線相對(duì)于流體流流經(jīng)所述殼體的方向成四十五度。
35.如權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述殼體是圓柱形的，且其縱向端部和橫向部分開放，所述橫向部分在整個(gè)縱向長(zhǎng)度上開放。
36.如權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述副葉片的每個(gè)相對(duì)于包括所述副葉片的每個(gè)上邊緣和流體流經(jīng)所述殼體的方向線的平面成角度。
37.如權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述多個(gè)副葉片的寬度都大大短于所述多個(gè)主葉片，并且其長(zhǎng)度都大大短于所述殼體，其中所述多個(gè)副葉片位于所述多個(gè)主葉片之間。
38.如權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述殼體包括一組第一孔和一組第二孔，并且其中所述主葉片包括一組第一突出部，所述副葉片包括一組第二突出部，所述一組第一孔用于容納所述一組第一突出部，所述一組第二孔用于容納所述一組第二突出部，從而將所述多個(gè)主葉片和所述多個(gè)副葉片固定到所述殼體上。
39.一種使內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣產(chǎn)生渦旋的裝置，包括一殼體，其安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣通道中；所述殼體是圓柱形的，且其縱向端部和橫向部分開放，所述橫向部分在整個(gè)縱向長(zhǎng)度上開放；一組主葉片對(duì)，其布置在所述殼體中且其端部固定在所述殼體的壁上，所述一組主葉片對(duì)的每個(gè)都具有一個(gè)下端部，其朝相對(duì)于所述殼體徑向和軸向彎曲，所述一組主葉片對(duì)是平面型的，且包括主部和底端部，該底端部相對(duì)于所述主部在水平方向和從空氣流進(jìn)入所述殼體的視點(diǎn)的順時(shí)針?lè)较蛏铣晌宥?，所述一組主葉片對(duì)具有所述底端部的彎曲線，所述彎曲線相對(duì)于空氣流流經(jīng)所述殼體的方向成四十五度，所述一組主葉片對(duì)的每個(gè)在從空氣流進(jìn)入所述殼體的順時(shí)針?lè)较蛏舷鄬?duì)于一平面成水平二十五度，該平面包括所述一組主葉片對(duì)的每個(gè)上邊緣和空氣流流經(jīng)所述殼體的方向線，所述一組主葉片對(duì)的每個(gè)下邊緣在水平方向上從空氣流進(jìn)入所述殼體的視點(diǎn)遠(yuǎn)離該平面；一組互連元件，其在接近所述殼體的中間區(qū)域?qū)⒅魅~片對(duì)的每個(gè)的內(nèi)橫向端互連，這樣殼體的中間區(qū)域開放，可以使更多的空氣流流經(jīng)所述殼體，所述一組互連元件橫向?yàn)閺澢那铱v向?yàn)橹本€的；多個(gè)副葉片，其布置在所述殼體中且其端部固定在所述殼體壁上，所述多個(gè)副葉片是平面型的且位于所述主葉片之間，每個(gè)所述副葉片在從空氣流進(jìn)入所述殼體的順時(shí)針?lè)较蛏舷鄬?duì)于一平面成水平成一角度，該平面包括每個(gè)所述副葉片的上邊緣和流體流流經(jīng)所述殼體的方向線，每個(gè)所述副葉片的下邊緣在水平方向上從流體流進(jìn)入所述殼體的視點(diǎn)遠(yuǎn)離該平面。
全文摘要
一種用于使內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣流或廢氣流渦旋的裝置，當(dāng)用于使進(jìn)氣流渦旋時(shí)，該裝置位于使空氣進(jìn)入化油器或燃油噴射子系統(tǒng)的進(jìn)氣通道中?？諝獾臏u旋可以使進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中的空氣和燃油更好地完全混合，從而使燃油混合物更好地完全燃燒。當(dāng)用于使廢氣流渦旋時(shí)，該裝置位于排氣通道中，通過(guò)該排氣通道廢氣從排氣歧管中排出。廢氣的渦旋可以流經(jīng)排氣系統(tǒng)的廢氣流速度的降低，減少背壓，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)更好地完全燃燒。該裝置包括一組安裝在一殼體中的平面型葉片。該葉片成角度以使流經(jīng)殼體的進(jìn)氣或廢氣渦旋。該葉片還具有曲線形的后邊緣，以減少對(duì)流經(jīng)殼體的流體流的阻礙，具有成角度的后端部分，以提高葉片使流體流渦旋的效率。
文檔編號(hào)F02M29/04GK1659369SQ03813078
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2003年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月5日
發(fā)明者J·基姆 申請(qǐng)人:美國(guó)旋風(fēng)公司