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CN101356357B - 内燃发动机的进气口 - Google Patents

内燃发动机的进气口 Download PDF

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Abstract

一种内燃发动机，其中进气口(4)的进气流入通道部(8)的顶壁面(14)由第一顶壁面(14a)和低于第一顶壁面(14a)的第二顶壁面(14b)形成，并且在作为分界线的第二顶壁面(14b)的高度位置处形成下层流动通道(X)和上层流动通道(Y)。当进气门(6)打开时，流经下层流动通道(X)内侧的下层流动穿过进气门开口区域(Z)沿燃烧室(3)的周向流动并产生涡流，而流经上层流动通道(Y)内侧的上层流动穿过螺旋部(7)并流入燃烧室(3)。

Description

内燃发动机的进气口
技术领域
本发明涉及一种内燃发动机的进气口。
背景技术
本领域已知一种螺旋型进气口，其包括绕进气门轴线形成的螺旋部和从所述螺旋部切向延伸的进气流入通道部，所述进气流入通道部具有与所述螺旋部的周向壁面切向连接的第一侧壁面和朝向进气门的气门杆向上延伸至所述螺旋部的周向壁面的第二侧壁面，其中所述进气流入通道的顶壁面包括位于上述第一侧壁面侧并与所述螺旋部的顶壁面平滑连接的第一顶壁面和位于上述第二侧壁面侧并且高度低于第一顶壁面的第二顶壁面，在作为分界线的该第二顶壁面的高度位置处形成沿进气流入通道部的底壁面流动的下层流动和沿第一顶壁面流动的上层流动，并且该上层流动在燃烧室内产生涡流(见日本实用新型公报(A)No.2-147830)。
在这种螺旋型进气口中，当进气量大时，所述螺旋部中的上层流动的回旋动作被下层流动所减弱，因此防止在发动机高运转区域产生过量涡流。
然而，在这种螺旋型进气口中，以与常规螺旋型进气口相同的方式通过使进气在螺旋部中回旋而在燃烧室中产生涡流。在这种情况下，为了增强所述涡流，有必要在所述螺旋部中增强回旋动作。然而，如果增强了螺旋部中的回旋动作，进气阻力会增加，因此进气效率下降并且导致最大负荷运转时的输出下降。
这样，如果只是增强螺旋部中的回旋动作来增强涡流，则难以同时保证强劲的涡流和高的进气效率。为了同时保证强劲的涡流和高的进气效率，需要彻底转换思路。
发明人长时间研究进气流动的方法并最终发现了一种能同时保证强劲的涡流和高的进气效率的进气口。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种能同时保证强劲的涡流和高的进气效率的内燃发动机的进气口。
根据本发明，提供了一种内燃发动机的进气口，其包括绕进气门的轴线形成的螺旋部和从所述螺旋部切向延伸的进气流入通道部，所述螺旋部由绕所述进气门轴线延伸的周向壁面、顶壁面和由所述进气门打开及关闭的底端出口限定，所述进气流入通道部由与所述螺旋部的周向壁面切向连接的第一侧壁面、朝向所述进气门的气门杆延伸到所述螺旋部的周向壁面的第二侧壁面、顶壁面和底壁面限定，其中所述螺旋部的底端出口布置在燃烧室顶面的周缘部分，所述进气流入通道部布置成使得所述第一侧壁面相对于所述燃烧室的周缘部分切向延伸，当所述进气门完全打开时在所述进气门和所述进气门的气门座之间形成的环形进气门开口中，相对于包括气缸轴线和进气门本体的中心部分的平面在所述进气流入通道部的相对侧形成有进气门开口区域，在所述进气流入通道部中产生流经所述进气流入通道部下部的下层流动和流经所述进气流入通道部上部的上层流动，所述下层流动朝向所述进气门开口区域流动然后当所述进气门打开时从所述进气门开口区域沿所述燃烧室的周向流入所述燃烧室内侧以在所述燃烧室中产生涡流，并且所述上层流动当所述进气门打开时在所述螺旋部中回旋然后在扩散同时从整个进气门开口流入所述燃烧室。
附图说明
图1是进气口的俯视图，图2是进气口沿图1的线II-II观察的截面图，图3是图1所示的进气口的截面图，其中(A)、(B)和(C)是沿图1的线A-A、B-B和C-C观察的截面图，图4是图1的放大视图，图5是示意性地示出了进气口的立体图，并且图6是示出下层流动通道X和上层流动通道Y的视图。
具体实施方式
参照图1至图3，1表示气缸体，2表示气缸盖，并且3表示燃烧室。在图1所示的实施方式中，气缸盖2内侧形成有一对进气口4和5。此外，尽管在图1中未示出，但是在气缸盖2内侧还形成有一对排气口。本发明涉及该对进气口4和5中的在图1中用实线示出的进气口4。因此，以下仅解释该进气口4。
参照图1至图3，进气口4包括绕进气门6的轴线形成的螺旋部7和从该螺旋部7切向延伸的进气流入通道部8。如图1、图2和图3(C)所示，螺旋部7由绕进气门6的轴线延伸的周向壁面9、顶壁面10和由进气门10打开和关闭的底端出口11限定。如图1和图2所示，进气流入通道部8由与螺旋部7的周向壁面9切向连接的第一侧壁面12、朝向进气门6的气门杆6a向上延伸至螺旋部7的周向壁面9的第二侧壁面13、顶壁面14和底壁面15限定。
从图1可以理解的是，螺旋部7的底端出口11(图2)布置在燃烧室3的顶面16的周缘部分上(图2)。进气流入通道部8设置成使得第一侧壁面12相对于燃烧室3的周缘部分切向延伸。亦即，如图1所示，进气流入通道部8的下游侧相对于燃烧室3的周缘部分切向延伸，而进气流入通道部8的上游侧由于布局的原因相对于进气流入通道部8的下游侧沿离开燃烧室3的方向稍微弯曲。
图5是示意性示出进气口4的立体图。参照图1至图3和图5，进气流入通道部8的顶壁面14至少在进气流入通道部8的下游侧包括位于第一侧壁面12侧并与螺旋部7的顶壁面10平滑连接的第一顶壁面14a和位于第二侧壁面13侧并且定位成比第一顶壁面14a更靠近底壁面15侧的第二顶壁面14b。在图5中用阴影示出了进气流入通道部8中第二顶壁面14b相对于第一顶壁面14a形成在较低位置的部分的横截面形状。
从图3(A)至3(C)和图5可以理解的是，第一顶壁面14a朝向螺旋部7向下倾斜同时水平宽度逐渐变窄，然后如上所述与螺旋部7的顶壁面10平滑连接。该螺旋部7的顶壁面10沿螺旋部7的周缘部分逐渐向下倾斜并延伸越过螺旋部7的整个圆周的约3/4。另一方面，第二顶壁面14b在进气流入通道部8的下游侧其宽度被固定为底壁面15的宽度的约1/3并且在进气流入通道部8的上游侧其宽度逐渐减小，越向上游侧减小得越多。
另一方面，如图3(A)至3(C)和图5所示，第一顶壁面14a和第二顶壁面14b在进气流入通道部8的水平横截面中沿基本平行的方向延伸。位于第一顶壁面14a和第二顶壁面14b之间的壁面17包括取向下向的斜面。该斜面17朝向螺旋部7宽度逐渐增加。另一方面，如图2所示，第二顶壁面14b也朝向螺旋部7向下倾斜。在这种情况下，第二顶壁面14b的倾角大于第一顶壁面14a的倾角。
如果以这种方式形成阶梯形状的第一顶壁面14a和第二顶壁面14b，则在进气流入通道部8的内侧形成了如图5中用阴影X表示的由第一侧壁面12的下部、第二侧壁面13、第二顶壁面14b和底壁面15限定的下层流动通道以及如阴影Y表示的位于所述下层流动通道之上并且位于所述下层流动通道和第一顶壁面14a之间的上层流动通道。亦即，在进气流入通道部8的内侧产生两种流动，即流经下层流动通道X内部的下层流动和流经上层流动通道Y内部的上层流动。图6(A)示出了仅选取与图5的下层流动通道X相关部分的情况，而图6(B)示出了仅选取与图5的上层流动通道Y相关部分的情况。
图4是图1的放大视图。如图2和图3(C)所示，如果进气门6打开，则在进气门6和进气门6的气门座18之间形成环形进气门开口19。在这种情况下，在进气门6完全打开时在进气门6和进气门6的气门座18之间形成的环形进气门开口19中，相对于如图4所示包括气缸轴线O和进气门6本体的中心部分的平面K在进气流入通道部8的相对侧形成有进气门开口区域。
该进气门开口区域在图4、图5和图6(A)中用Z表示。
该进气门开口区域Z为从图4中的平面K与燃烧室3周缘侧的进气门开口19的交叉部分沿螺旋部7中进气流动的回旋方向的约90度的范围。在本发明中，从图5和图6(A)可以理解的是，第一侧壁面12的下部、第二侧壁面13、第二顶壁面14b和底壁面15形成为使得下层流动通道X直接朝向进气门开口区域Z延伸。
如图2所示，第二顶壁面14b朝向相对于平面K位于第二顶壁面14b相对侧的进气门开口19的顶端边缘延伸，使得下层流动通道X直接朝向进气门开口区域Z延伸。如果以这种方式形成下层流动通道X，则当进气门6打开时，流经下层流动通道X内部的下层流动在下层流动通道X内直接前进，然后，如图4中箭头S所示，从进气门开口区域Z朝向燃烧室3的周向流入燃烧室3中，由此在燃烧室3中产生绕气缸轴线O的强劲的涡流。
另一方面，当进气门6打开时，流经上层流动通道Y的上层流动在上层流动通道Y内前进，然后在螺旋部7内回旋并且如图4中箭头T所示在扩散的同时从整个进气门开口19流入燃烧室3。这样，通过使进气从整个进气门开口19流入，可增加进气量。亦即，如果使上层流动在不回旋的情况下流入燃烧室3，则上层流动的大部分仅在进气流入通道部8相对侧的进气门开口流入燃烧室3。这基本上与进气门开口的通道面积变得更小的情况相同，因此不能期望进气量增加。
与此相反，如果在螺旋部7中使上层流动进行回旋流动，则如上所述上层流动从整个进气门开口19分散并流入燃烧室3。这与进气门开口19的通道面积变得更大的情况相同，因此增加了进气量并且提高了进气效率。这样，在本发明中，在螺旋部7中产生回旋流动以提高进气效率并且不产生类似以往的涡流。
另一方面，如果使进气在流入燃烧室3时在螺旋部7中回旋，看起来似乎进气的回旋流动整体转换为涡流流动。然而，有助于产生涡流的部分是在进气回旋流动中朝向燃烧室周向前进的那部分进气流动，因此即使使进气在流入燃烧室3的同时回旋，实际上仅仅部分进气有助于产生涡流。亦即，为了产生涡流，如本发明所述产生朝向燃烧室3的周向前进的强劲的进气流动是最有效的。
这样，在本发明中，直接从进气口4的内侧朝向燃烧室3的周向流入燃烧室3内侧的下层流动用于在燃烧室3内产生强劲的涡流，并且通过在螺旋部7内侧回旋然后流入燃烧室3的上层流动增加了进气量。从而获得高的进气效率并产生了强劲的涡流。附图标'记列表：
3       燃烧室
4、5    进气口
6       进气门
7       螺旋部
8       进气流入通道部
9       周向壁面
10      顶壁面
11      底端出口
12      第一侧壁面
13   第二侧壁面
14a  第一顶壁面
14b  第二顶壁面
15   底壁面
18   气门座
19   进气门开口
X    上层流动通道
Y    下层流动通道
Z    进气门开口区域

Claims (4)

1. 一种内燃发动机的进气口，其包括绕进气门的轴线形成的螺旋部和从所述螺旋部切向延伸的进气流入通道部，所述螺旋部由绕所述进气门轴线延伸的周向壁面、顶壁面和由所述进气门打开及关闭的底端出口限定，所述进气流入通道部由与所述螺旋部的周向壁面切向连接的第一侧壁面、朝向所述进气门的气门杆延伸到所述螺旋部的周向壁面的第二侧壁面、顶壁面和底壁面限定，其中所述螺旋部的底端出口布置在燃烧室顶面的周缘部分，所述进气流入通道部布置成使得所述第一侧壁面相对于所述燃烧室的周缘部分切向延伸，当所述进气门完全打开时在所述进气门和所述进气门的气门座之间形成的环形进气门开口中，相对于包括气缸轴线和进气门本体的中心部分的平面在所述进气流入通道部的相对侧形成有进气门开口区域，在所述进气流入通道部中产生流经所述进气流入通道部下部的下层流动和流经所述进气流入通道部上部的上层流动，所述下层流动朝向所述进气门开口区域流动然后当所述进气门打开时从所述进气门开口区域沿所述燃烧室的周向流入所述燃烧室内部以在所述燃烧室中产生涡流，并且所述上层流动当所述进气门打开时在所述螺旋部中回旋然后在扩散的同时从整个进气门开口流入所述燃烧室。
2. 如权利要求1所述的内燃发动机的进气口，其中所述进气流入通道部的顶壁面至少在所述进气流入通道部的下游侧包括位于所述第一侧壁面侧并平滑地连接至所述螺旋部的顶壁面的第一顶壁面和位于第二侧壁面侧并且定位成比所述第一顶壁面更接近所述底壁面侧的第二顶壁面，下层流动所流过的下层流动通道由所述第一侧壁面的下部、所述第二侧壁面、所述第二顶壁面和所述底壁面限定，上层流动所流过的上层流动通道形成在所述下层流动通道之上并且位于所述下层流动通道和所述第一顶壁面之间，并且所述第一侧壁面的下部、所述第二侧壁面、所述第二顶壁面和所述底壁面形成为使得所述下层流动通道直接朝向所述进气门开口区域延伸。
3. 如权利要求1所述的内燃发动机的进气口，其中所述进气门开口区域为从所述平面与所述燃烧室周缘侧的所述进气门开口的交叉部分沿所述螺旋部中进气流动的回旋方向约90度的范围。
4. 如权利要求1所述的内燃发动机的进气口，其中所述第二顶壁面朝向相对于所述平面位于所述第二顶壁面相对侧的所述进气门开口的顶端边缘延伸。
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