CN107208569A - 发动机的进气口结构 - Google Patents

Abstract

以不使结构变复杂的方式，强化燃料室内的滚流。一种发动机的进气口结构，在与发动机的进气口(5)的环状的座环(20)的内表面的上游侧连续的进气口(5)的内表面中，在从所述燃烧室(3)侧沿所述座环(20)的轴心方向观察的俯视图中，在远离气缸孔的轴心的后端侧具备内表面一致部(32)，所述内表面一致部(32)和所述座环(20)的内表面位于同一面上；在其他的任意部分，具备突出部(31)，所述突出部(31)向座环(20)的内表面的内侧突出。

Description

发动机的进气口结构

技术领域

本发明涉及能够实现在燃烧室内的良好燃烧的发动机的进气口结构。

背景技术

一直以来，已知有如下各种技术：在发动机的燃烧室内，使沿着气缸孔的轴心方向流动的回旋流——滚流(纵涡)、使沿着气缸孔的内周面的周向流动的回旋流——涡流(横涡)产生的各种技术。

作为使滚流产生的技术，例如有：利用设于进气口内的进气流控制阀，使该进气口内的遮蔽程度变化，从而使滚流生成(例如，参照下述专利文献1)。另外，将空气从设于进气口内的喷嘴沿着阀喉部的壁面向下喷出，从而使滚流生成(例如，参照下述专利文献2)。

此外，为了强化滚流，存在这样的技术：缩小进气口的内径，并在该进气口的远离气缸孔的轴心侧的内表面设边缘部。通过设边缘部，流路截面积变小，谋求流速的增大，从而能够强化滚流(例如，参照下述专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-32560号公报

专利文献2：日本特开2013-122188号公报

专利文献3：日本特开2007-46457号公报(参照第3页说明书第0010段，第8页第6图)

发明概要

所要解决的技术问题

如上所述，若在燃料室内生成进气的滚流，则为了确保良好的燃烧，会有想要进一步强化该滚流的要求。但是，为了强化滚流而增加各种阀装置、喷嘴，会导致装置的复杂化、成本的增大，所以存在界限。

另外，根据专利文献3的技术，在进气口内的边缘部周边，进气通路弯折，因此可以设想：流量系数降低，反而滚流变弱。

发明内容

所以，本发明的技术问题是：以不使结构变复杂的方式，强化燃料室内的滚流。

用于解决技术问题的手段

为了解决上述技术问题，本发明采用这样一种发动机的进气口结构，其具备：进气口，所述进气口与发动机的燃烧室连接；以及环状的座环，所述座环设于所述进气口的面对所述燃烧室的区域，在从所述燃烧室侧沿所述座环的轴心方向观察的俯视图中，在与所述座环的内表面的上游侧连续的所述进气口的内表面中，在远离气缸孔的轴心的后端侧具备与所述座环的内表面位于同一面上的内表面一致部，并在其他的任意部分具备相对于所述座环的内表面向内侧突出的突出部，使突出部所在的部位的流路的截面积小于所述座环的流路的截面积。

此处，能够采用这样的结构：所述突出部设于一侧的侧方部或两侧的侧方部，所述侧方部将与所述座环的内表面的上游侧连续的所述进气口的内表面中的所述后端侧和靠近气缸孔的轴心的前端侧连结起来。

并且，能够采用这样的结构：所述内表面一致部设于与所述座环的内表面的上游侧连续的进气口的内表面中的所述前端侧。

或者，能够采用这样的结构：在所述前端侧具备突出部，所述侧方部的突出部的相对于所述座环的内表面向内侧突出的最大突出长度设定为大于所述前端侧的突出部的相对于所述座环的内表面向内侧突出的最大突出长度。

也能够采用这样的结构：在与所述座环的内表面的上游侧连续的所述进气口的内表面中，连结所述前端侧和所述后端侧的前后方向上的最大径设定为大于与该前后方向上的最大径正交的宽度方向上的最大径。

也能够采用这样的结构：在与所述座环的内表面的上游侧连续的所述进气口的内表面中，在所述后端侧和所述前端侧分别具备绕所述座环的轴心的圆弧状部，将所述后端侧的圆弧状部的半径设定为大于所述前端侧的圆弧状部的半径。

发明效果

本发明中，在和座环的内表面的上游侧连续的进气口的内表面，在从燃烧室侧沿座环的轴心方向观察的俯视图中，在远离气缸孔的轴心的后端侧具备和座环的内表面位于同一面上的内表面一致部，在其他的任意部分具备相对于座环的内表面向内侧突出的突出部，因能够使进气的流量维持或增加，并能够提高滚流比，即，能够使活塞做一个往复运动时间内的滚流的转速增加。因此，能够以不使结构变复杂的方式，强化燃料室内的滚流。

附图说明

图1A是表示本发明的实施方式的进气口的主要部分放大图。

图1B是图1A的变形例。

图2是表示本发明的效果的图表。

图3A是表示其他的实施方式的主要部分放大图。

图3B是表示其他的实施方式的主要部分放大图。

图4A是表示进气口的加工方法的说明图。

图4B是表示进气口的加工方法的说明图。

图4C是表示进气口完成时的说明图。

图5A是示意性地表示发动机的内部的纵剖视图。

图5B是进气口的详细图。

图5C是进气口的详细图。

具体实施方式

基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1A是表示本实施方式的发动机的进气口附近的主要部分放大图。图1B是图1A的变形例。

在图5A-图5C表示发动机的燃烧室3的配置和进气口5的形状。本实施方式的发动机是汽车用的柴油发动机。在发动机的气缸1内收容有活塞2。燃烧室3由气缸1的内周面以及活塞3的上表面等形成。具备：将进气送入到各气缸的燃烧室3内的进气通路5；从燃烧室3伸出的排气口7；以及将燃料向燃烧室3内喷射的燃料喷射装置9等。

在这些附图中，以和本发明直接相关的部件、单元为中心进行表示，省略其他的部件等的图示。另外，虽然在附图中仅表示了一个气缸1，但发动机可以是单气缸，也可以是具备多个气缸在内的多气缸。

如图5C所示，在本实施方式中，进气口5在燃烧室3的跟前分支为两个通路。另外，虽未图示，排气口7也在燃烧室3的跟前分支为两个通路。

各进气口5的向燃烧室3开口的开口部即进气阀孔5a由进气阀6开闭。另外，各排气口7的向燃烧室3开口的开口部即排气阀孔7a由排气阀8开闭。此时，进气阀6以及排气阀8靠近或离开环状的座环20，座环20分别设于进气口5和排气口7的面对燃烧室3的区域。

该进气阀6以及排气阀8利用设于气缸盖4侧的凸轮轴的旋转而在规定的时刻对进气阀孔5a、排气阀孔7a进行开闭。进气阀6以及排气阀8的轴部从向进气口5、排气口7的内表面开口的轴插通部5b向气缸盖4内的凸轮轴侧伸出。如图5B所示，进气口5的轴插通部5b向弯折部5c开口，或者向紧接着该弯折部5c的上游侧开口，弯折部5c位于进气口5中的进气阀孔5a的上游侧。

如图1A所示，与座环20的内表面的上游侧连续的进气口5的内表面中，在从燃烧室3侧俯视，即从燃烧室3侧沿座环20的轴心方向的俯视下，对进气阀6的轴部进行支承的轴插通部5b的下游侧的位于座环20的正上方的部分(以下，称为座环上游部30)，在远离气缸孔的轴心X的后端侧，具备与座环20的内表面位于同一面上的内表面一致部32。在该实施方式中，图1A的后端部31d相当于内表面一致部32。

另外，座环上游部30中的其他部分，即，在所述俯视下，在离气缸孔的轴心X较近的前端侧、和将该前端侧和后端侧连结起来的两侧的侧方部，具备向座环20的内表面的内侧突出的突出部31。在该实施方式中，图1A的前端部31c和侧方部31a、31b相当于突出部31。于是，座环上游部30整体的截面形状是所谓的椭圆形状：连结前端侧和后端侧的前后方向上的最大径设定为大于与其正交的宽度方向上的最大径。

另外，在后端部31d和前端部31c，分别具备绕座环20的轴心的圆弧状部。侧方部31a、31b是连结后端部31d和前端部31c的直线状的内表面。也可以使侧方部31a、31b为较缓的圆弧状。

通过该突出部31，座环上游部30的流路的截面积小于座环20的流路的截面积。由此，能够提高进气的向燃烧室3内流入的流速。

此处，在座环上游部30中的远离气缸孔的轴心X的后端部31d，未设有突出部31。突出部31设于除该后端部31d以外的部位。由此，能够在靠近气缸1的内周面的一侧确保进气的流量，并且能够在其他部分，即在设有突出部31的一侧，使流路变狭窄从而提高进气的流速。通过实验已确认：通过这样的在后端部31d的流量确保和在后端部31d以外侧的流速提高，能够提高滚流比。

此处，座环上游部30，即，和座环20的内表面的上游侧连续的进气口5的内表面，是表示由铸件等金属构成的进气口的内表面中的，位于座环20的正上方的部分。另外，突出部31是为了缩小进气口5内的流路的截面积而设的。

因此，对进气阀6的轴部进行支承的轴插通部5b即使具有向进气口5的内表面突出的部分，也并不相当于突出部31。另外，弯折部5c的内表面在所述俯视下，从座环20的内表面看起来像是内侧，但该弯折部5c的内表面不是用于缩小流路的截面积的部位，因此并不相当于突出部31。座环上游部30位于座环20的正上方，通常是进气口5的流路的截面积朝着燃烧室3而逐渐扩大的部分。

在图1B表示变形例。在图1B中，在座环上游部30中，在后端部31d具备内表面一致部32，在前端部31c和侧方部31a、31b具备突出部31，这一点和前述的实施例一样。

另外，在后端部31d和前端部31c，分别具备绕座环20的轴心的圆弧状部，这一点也一样。侧方部31a、31b是连结后端部31d和前端部31c的直线状的内表面，这一点也一样。

在该例中，将后端部31d的圆弧状部的半径rd设定为大于前端部31c的圆弧状部的半径rc。这样，使后端部31d侧的半径相对较大能有效地确保在后端侧的流量，另外，使前端部31c侧的半径相对较小能有效地确保在前端侧的流速。

这样，在前端部31c具备突出部31的情况下，优选的是：将侧方部31a、31b的突出部31的相对于座环20的内表面向内侧突出的最大突出长度a、b设定为大于前端部31c的突出部31的相对于座环20的内表面向内侧突出的最大突出长度c。能够确保在侧方部31a、31b的用于提高流速的流路截面积的缩小量大于在前端部31c的用于提高流速的流路截面积的缩小量。

在图2表示该发明的滚流比提高的效果。在以往的发动机中，有这样的问题：流量和滚流比为折中关系，若使流量增大，则滚流比减少。然而，根据本发明，能够一边增加流量，一边增加滚流比，因此能够改善以往的流量和滚流比之间的折中关系。

在图3A表示其他的实施方式。在该方式中，在所述俯视下，在后端部31d侧具备内表面一致部32。另外，在前端部31c和两侧的侧方部31a、31b具备突出部31。不过，侧方部31a、31b的突出部31不是直线状，而是仅在比座环20的轴心更靠前端的部分设有和前端部31c的圆弧状的突出部31连接的相同的圆弧状的突出部31。侧方部31a、31b的圆弧状的突出部31和前端部31c的圆弧状的突出部31为同心且以相同半径rc形成的连续的圆，但也可以使它们为互相半径不同的圆弧。另外，也可以使突出部31的半径rc小于后端部31d侧的圆弧状的内表面的半径rd，从而使突出部31的面积增大。

在图3B进一步表示其他的实施方式。在该方式中，内表面一致部32设于后端部31d和前端部31c。突出部31设于两侧的侧方部31a、31b。该实施方式中，座环上游部30的截面形状也是所谓的椭圆形状：连结前端侧和后端侧的前后方向上的最大径设定为大于与其正交的宽度方向上的最大径。

在各实施方式中，在两个侧方部31a、31b设置突出部31，但也可以仅在任一方的侧方部设置突出部31，并使另一方的侧方部为内表面一致部32。

接着，对用于各实施方式的进气口结构的制造方法(加工方法)进行说明。

包含座环上游部30的进气口5通过铸造而和气缸盖4一起制造。座环上游部30的截面形状因突出部31和内表面一致部32存在而不是正圆，因此，使铸造时的铸件的模具为这种形状，或者，用三维加工中心等对铸造后的部件进行切削加工。

接着，进行进气阀孔5a中的与进气阀6抵接的部分的加工。加工前的座环20预先压入进气口5的面对燃烧室3的部分，并固定于该进气口5。

首先，在第一工序中，在进气阀孔5a的内部内表面，对喉部22进行加工，喉部22随着朝向燃烧室3侧而逐渐扩大。如图4A所示，使喉部刀具A沿着和进气阀6的中心线一致的轴心向进气口5内进入规定量。通过使喉部刀具A绕轴心旋转，从而进行座环20的内表面以及座环上游部30的切削加工。通过喉部刀具A的加工，形成由从座环20的内表面到座环上游部30的内表面的连续的圆锥面或球面构成的喉部22。因此，此时，突出部31、内表面一致部32的一部分也被切削加工。

接着，在第二工序中，取下喉部刀具A后，对与进气阀6抵接的部分，即对阀抵接部21进行加工。如图4B所示，使座部刀具B沿着和进气阀6的中心线一致的轴心向座环20内进入规定量。通过使座部刀具B绕轴心旋转，从而进行座环20的内表面的切削加工。通过座部刀具B的加工，在座环20的内表面形成由圆锥面或球面等构成的阀抵接部21。

如图4C所示，喉部22和阀抵接部21平滑地连接，因此，从突出部31、内表面一致部32到座环20的内表面，形成平滑的内表面。

另外，有时喉部22比阀抵接部21先被加工，有时阀抵接部21比喉部22先被加工。

在这些实施方式中，以汽车用的柴油发动机为例，对本发明的结构进行了说明，但本发明也适用于汽车用的四冲程汽油发动机、其他各种用途、各种使用的发动机。

符号说明

1 气缸

2 活塞

3 燃烧室

4 气缸盖

5 进气口

6 进气阀

7 排气口

8 排气阀

9 燃料喷射装置

20 座环

21 阀抵接部

22 喉部

30 气缸上游部

31 突出部

32 内表面一致部

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种发动机的进气口结构，其特征在于，具备：

进气口，所述进气口与发动机的燃烧室连接；以及

环状的座环，所述座环设于所述进气口的面对所述燃烧室的区域，

在从所述燃烧室侧沿所述座环的轴心方向观察的俯视图中，在与所述座环的内表面的上游侧连续的所述进气口的内表面中，在远离气缸孔的轴心的后端侧具备与所述座环的内表面位于同一面上的内表面一致部，并在其他的任意部分具备相对于所述座环的内表面向内侧突出的突出部，使突出部所在的部位的流路的截面积小于所述座环的流路的截面积，所述突出部设于一侧的侧方部或两侧的侧方部，所述侧方部将与所述座环的内表面的上游侧连续的所述进气口的内表面中的所述后端侧和靠近气缸孔的轴心的前端侧连结起来，

在所述前端侧具备突出部，

所述侧方部的突出部的相对于所述座环的内表面向内侧突出的最大突出长度设定为大于所述前端侧的突出部的相对于所述座环的内表面向内侧突出的最大突出长度。

2.(修改后)如权利要求1所述的发动机的进气口结构，其特征在于，

在与所述座环的内表面的上游侧连续的所述进气口的内表面中，连结所述前端侧和所述后端侧的前后方向上的最大径设定为大于与该前后方向上的最大径正交的宽度方向上的最大径。

3.(修改后)如权利要求1或2所述的发动机的进气口结构，其特征在于，

在与所述座环的内表面的上游侧连续的所述进气口的内表面中，在所述后端侧和所述前端侧分别具备绕所述座环的轴心的圆弧状部，

将所述后端侧的圆弧状部的半径设定为大于所述前端侧的圆弧状部的半径。

4.(修改后)一种发动机的进气口结构，其特征在于，具备：

进气口，所述进气口与发动机的燃烧室连接；以及

环状的座环，所述座环设于所述进气口的面对所述燃烧室的区域，

在从所述燃烧室侧沿所述座环的轴心方向观察的俯视图中，在与所述座环的内表面的上游侧连续的所述进气口的内表面中，在远离气缸孔的轴心的后端侧具备与所述座环的内表面位于同一面上的内表面一致部，并在其他的任意部分具备相对于所述座环的内表面向内侧突出的突出部，使突出部所在的部位的流路的截面积小于所述座环的流路的截面积，

在与所述座环的内表面的上游侧连续的所述进气口的内表面中，在所述后端侧和所述前端侧分别具备绕所述座环的轴心的圆弧状部，

将所述后端侧的圆弧状部的半径设定为大于所述前端侧的圆弧状部的半径。

5.(删除)

6.(删除)

Claims (6)

1.一种发动机的进气口结构，其特征在于，具备：

进气口，所述进气口与发动机的燃烧室连接；以及

环状的座环，所述座环设于所述进气口的面对所述燃烧室的区域，

在从所述燃烧室侧沿所述座环的轴心方向观察的俯视图中，在与所述座环的内表面的上游侧连续的所述进气口的内表面中，在远离气缸孔的轴心的后端侧具备与所述座环的内表面位于同一面上的内表面一致部，并在其他的任意部分具备相对于所述座环的内表面向内侧突出的突出部，使突出部所在的部位的流路的截面积小于所述座环的流路的截面积。

2.如权利要求1所述的发动机的进气口结构，其特征在于，

所述突出部设于一侧的侧方部或两侧的侧方部，所述侧方部将与所述座环的内表面的上游侧连续的所述进气口的内表面中的所述后端侧和靠近气缸孔的轴心的前端侧连结起来。

3.如权利要求2所述的发动机的进气口结构，其特征在于，

所述内表面一致部设于与所述座环的内表面的上游侧连续的进气口的内表面中的所述前端侧。

4.如权利要求2所述的发动机的进气口结构，其特征在于，

在所述前端侧具备突出部，

所述侧方部的突出部的相对于所述座环的内表面向内侧突出的最大突出长度设定为大于所述前端侧的突出部的相对于所述座环的内表面向内侧突出的最大突出长度。

5.如权利要求1至4中任一项所述的发动机的进气口结构，其特征在于，

在与所述座环的内表面的上游侧连续的所述进气口的内表面中，连结所述前端侧和所述后端侧的前后方向上的最大径设定为大于与该前后方向上的最大径正交的宽度方向上的最大径。

6.如权利要求1至5中任一项所述的发动机的进气口结构，其特征在于，

在与所述座环的内表面的上游侧连续的所述进气口的内表面中，在所述后端侧和所述前端侧分别具备绕所述座环的轴心的圆弧状部，

将所述后端侧的圆弧状部的半径设定为大于所述前端侧的圆弧状部的半径。