CN101225779A - 四冲程内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种四冲程内燃机，其中，在该发动机具有多个气缸的情况下不会使气缸盖周围的构造复杂，还进一步提高了燃料消耗，并且减小了氮氧化物(NOx)，还提供一种包括以上所述的四冲程内燃机的车辆。发动机(100)具有已燃气体流经的气缸侧通道(151－154)。此外，发动机(100)包括与气缸侧通道(151－154)连通的气缸间通道(150)。

Description

四冲程内燃机
技术领域
本发明涉及具有排气再循环装置(EGR)的四冲程内燃机和包括这种四冲程内燃机的车辆。
背景技术
传统地，广泛使用具有排气再循环装置(EGR)的四冲程内燃机，该排气再循环装置用于使排气(已燃气体)的一部分返回到燃烧室。EGR使燃烧室中的燃料/空气混合气的燃烧变得缓慢，降低了最高燃烧温度，并减少了氮氧化物(NOx)。
例如，公知一种包括气体储存室的EGR，在其中，辅助排气阀设置在连接到燃烧室的辅助排气口处，并且经由辅助排气口排出的已燃气体(EGR气体)的一部分储存在气体储存室(例如，参见专利文献1)。在这种EGR中，储存在储存室中的EGR气体在预定的正时返回到燃烧室。
专利文献JP-A-Hei 05-086992(第6页，图17和图18)
发明内容
本发明要解决的问题
在专利文献中公开的具有EGR的四冲程内燃机需要主排气口和主排气阀，此外还需要辅助排气口和辅助排气阀。因而，尤其是对于具有多个气缸部分的多缸四冲程内燃机，有这样的问题即气缸盖的结构复杂，生产成本昂贵。
因而，考虑到前述问题进行本发明。本发明的目的是提供一种具有多个气缸部分的四冲程内燃机，还提供一种包括以上所述的四冲程内燃机的车辆，其中在该四冲程内燃机中气缸盖的结构不复杂，燃料消耗得到提高，并且减小了氮氧化物(NOx)。
解决问题的手段
为了解决以上问题，本发明具有以下特征。本发明的第一方面是一种四冲程内燃机(发动机100)，其包括多个气缸部分(例如，第一气缸部分110)，每个气缸部分包括气缸(例如，气缸110S)和与气缸的内部连通的排气通道(例如，排气口110ex)，其中，气缸部分与排气通道连通，并具有与已燃气体流经的排气通道连通的气缸侧通道(例如，气缸侧通道部分151)，发动机还包括与多个气缸侧通道部分连通的气缸间通道(气缸间通道150)。
利用这样的四冲程内燃机，可以使内部EGR量大于传统情况下的内部EGR量，因而减小了泵送损失。此外，四冲程内燃机具有与已燃气体流经的排气通道连通的气缸侧通道、和与多个气缸侧通道部分连通的气缸间通道。因而，与传统的EGR不同，发动机不必具有与气体储存室连通的专用进气或者排气通道或者进气和排气阀。
即，利用这些特征，在发动机具有多个气缸部分的情况下气缸盖周围的结构并不复杂，燃料消耗可以得到提高，并且可以减小氮氧化物(NOx).
本发明的第二方面是根据第一方面的四冲程内燃机，其中，从气缸的轴向观察，已燃气体引入到气缸侧通道的方向是沿着气缸的外周(外周110p)的方向。
本发明的第三方面是根据第一方面的四冲程内燃机，其中，气缸部分包括用于打开或者关闭排气通道的排气阀(例如，排气阀112)；并且一个气缸部分(例如，第一气缸部分110)的排气阀打开的时段至少部分地与另一气缸部分(第三气缸部分130)的排气阀(排气阀132)打开的时段重叠。
本发明的第四方面是根据第三方面的四冲程内燃机，其包括：曲轴(曲轴160)，以及阀致动机构(链轮170和凸轮链180)，其用于在曲轴旋转的情况下以预定的时段打开或者关闭排气阀。
本发明的第五方面是根据第二方面的四冲程内燃机，其中，气缸部分包括与气缸的内部连通的进气通道(例如，进气口部分110in)；从气缸的轴向观察，流体经由进气通道进入到气缸的内部中的方向是沿着气缸的外周的方向；引入已燃气体的方向对应于流体绕气缸的中心轴线涡旋的方向。
本发明第六方面是根据第三方面的四冲程内燃机，其中，气缸部分包括与气缸(例如，气缸110S)的内部连通的进气通道(例如，进气口110in)，和用于打开或者关闭进气通道的进气阀(进气阀111)；并且排气阀打开的时段与进气阀打开时段重叠。
本发明第七方面是根据第一方面的四冲程内燃机，其中，气缸间通道沿着多个气缸部分的布置延伸，并且气缸侧通道部分从气缸间通道分叉，并朝向排气通道延伸。
本发明的第八方面是根据第一方面的四冲程内燃机，其中，将气缸侧通道部分导向到开口到气缸的内部的排气通道开口(排气阀座112S内部的空气间隙)。
本发明的第九方面是根据第一方面的四冲程内燃机，其中，排气通道形成在气缸盖(气缸盖110sh)中；并且气缸间通道和气缸侧通道部分形成在气缸盖的排气通道侧。
本发明第十方面是根据第九方面的四冲程内燃机，其中，气缸盖具有与形成气缸的气缸体(气缸体110sb)配合的面(接触垫圈190的平表面)；以及气缸间通道具有朝着配合面打开的开口部分。
本发明第十一方面是根据第十方面的四冲程内燃机，其中，以将气缸盖和气缸体组装在一起的方式将开口部分阻挡住。
本发明的第十二方面是一种车辆，其包括根据第一至第十一方面中任一方面所述的四冲程内燃机。
本发明的效果
根据本发明的这些方面，提供一种具有多个气缸的四冲程内燃机，其在气缸盖的结构不复杂的情况下进一步提高燃料消耗，并减小氮氧化物(NOx)，还提供一种包括这种四冲程内燃机的车辆。
附图说明
图1是根据本发明实施例的摩托车的左侧视图。
图2是根据本发明实施例的四冲程内燃机的平面视图。
图3是沿着图2所示的F3-F3方向所取的横截面视图。
图4是示例性图，说明在根据本发明实施例的四冲程内燃机的进气阀和排气阀工作的情况下发生的已燃气体的流动。
具体实施方式
车辆的构造
接下来，将参照附图描述根据本发明的车辆的实施例。在描述以下附图时，相同或者类似的参考标号和符号赋予相同或者相似的部分。然而，应该注意附图是示意图，物体的比例与现实不同。
因而，具体的尺寸等应该参考以下附图来判断。此外，当然，在附图之间，尺寸之间的关系或者物体的比例互相不同。
(1)整体大致构造
图1是作为本实施例的车辆的摩托车10的左侧视图。如图1所示，摩托车1包括前轮20和后轮70。发动机100产生驱动力，并驱动后轮70。
发动机100是四冲程发动机。与凸轮轴(未示出)一起旋转的链轮170设置在发动机100的气缸盖110sh(在图1中未示出，参见图3)的上方。在本实施例中，发动机100构成四冲程内燃机。
凸轮链180与曲轴160(实际上是与曲轴160一起旋转的未示出的链轮)和链轮170啮合。
与进气口110in至140in(在图1中未示出，参见图2)连通的进气管30连结到发动机100。此外，与排气口110ex到140ex连通的排气管40连结到发动机100。
(2)四冲程内燃机的构造
图2是构成本实施例中的四冲程内燃机的发动机100的平面视图。具体而言，图2是沿着图1所示的F2-F2线的位置的发动机100的平面视图。图3是沿着图2所示的F3-F3线所取的横截面视图。
如图2所示，发动机100包括四个气缸部分，具体地，第一气缸部分110、第二气缸部分120、第三气缸部分130和第四气缸部分140。第一气缸部分110、第二气缸部分120、第三气缸部分130和第四气缸部分140沿着曲轴160布置。即，发动机100是直列四冲程发动机。
第一气缸部分110具有气缸110S。具体地，气缸110S形成有气缸体110sb(参见图3)。活塞113布置在气缸110S内。
第一气缸部分110具有进气口110in和排气口110ex。具体地，进气口110in和排气口110ex形成有气缸盖110sh(参见图3)。
进气口110in与气缸110S的内部连通。在本实施例中，进气口110in构成进气通道。
类似于进气口110in，排气口110ex与气缸110S的内部连通。在本实施例中，排气口110ex构成排气通道。
如图3所示，进气口110in和排气口110ex形成在气缸盖110sh中。进气阀111设置在进气口110in处。进气阀111以预定的时段打开或者关闭进气口110in。
排气阀112设置在排气口110ex处。排气阀112以预定的时段打开或者关闭排气口110ex。
螺旋弹簧(未示出)安装在进气阀111上，并用于沿着其关闭进气口110in的方向驱动进气阀111。类似地，螺旋弹簧(未示出)安装在排气阀112上，并用于在其关闭排气口110ex的方向上驱动排气阀112。
即，通过凸轮轴与链轮170一起旋转，进气阀111以预定的时段打开或者关闭进气阀110in。类似地，通过凸轮轴与链轮170一起旋转，排气阀112以预定的时段打开或者关闭排气口110ex。在本实施例中，链轮170和凸轮链180(参见图1)构成阀致动机构。
第二气缸部分120、第三气缸部分130和第四气缸部分140中的每个具有类似于第一气缸部分110的构造。
即，第二气缸部分120具有气缸120S、进气口129in和排气口120ex。进气阀121设置在进气口120in处。排气阀122设置在排气口120ex处。
第三气缸部分130具有气缸130S、进气口130in和排气口130ex。进气阀131设置在进气口130in处。排气阀132设置在排气口130ex处。类似地，第四气缸部分140具有气缸140S、进气口140in和排气口140ex。进气阀141设置在进气口140in处。排气阀142设置在排气口140ex处。
第一气缸部分110、第二气缸部分120、第三气缸部分130和第四气缸部分140的每个具有已燃气体(EGR气体)流动通过的、与排气口连通的气缸侧通道。例如，第一气缸部分110具有气缸侧通道151。类似地，第二气缸部分120、第三气缸部分130和第四气缸部分140分别具有气缸侧通道152、153和154。
气缸侧通道151至154与气缸间通道150连通。即，气缸间通道150与多个气缸侧通道连通。气缸间通道150沿着凸轮轴160的轴向方向形成。即，气缸间通道150沿着多个气缸布置的方向延伸。
如图2所示，在发动机100的平面视图中，气缸侧通道151至154倾斜地连结到沿着曲轴160的轴向方向形成的气缸间通道150。气缸侧通道151至154从气缸间通道150分叉，并朝向排气口110ex至140ex延伸。
如图3所示，气缸侧通道151的开口151a与环形排气阀座112S的顶端相邻。从开口151a朝向气缸侧通道151排出的已燃气体经由气缸侧通道151和气缸间通道150供应到另一个气缸(具体地，第三气缸部分130)。气缸侧通道151被导向到排气口110ex开口到气缸110S的开口部分，具体地导向排气阀座112S内侧的空隙。
气缸间通道150和气缸侧通道151形成在气缸盖110sh的形成排气口110ex一侧上。
从另一气缸部分(具体地，第二气缸部分120)经由气缸间通道150和气缸侧通道151供应的已燃气体通过开口151a引入到气缸110S的内部。气缸侧通道151的方向(具体地，已燃气体通过开口151a引入到气缸110S中的方向)是在气缸110S的轴向方向观察气缸110S时沿着气缸110S的外周110p(参见图2)的方向(图2所示的方向)。
气缸盖110sh和气缸体110sb通过垫圈连结在一起。即，气缸盖110sh具有与气缸体110sb配合的面，该面在本实施例中为与垫圈190接触的平表面。
此外，气缸间通道150具有开口到与气缸体110sb配合的面的开口150a。气缸间通道150以气缸盖110sh和气缸体110sb组合在一起阻挡开口150a的方式形成闭合的空间。
气缸间通道150的体积(直径更小方向上的横截面积)大于气缸侧通道151(152、153或者154)的体积。此外，气缸侧通道152、153、154的每个具有类似于气缸侧通道151的形状。
四冲程内燃机的运行
接着，将描述在本实施例中构成四冲程内燃机的发动机100的运行。具体地，将描述在发动机100的进气阀和排气阀工作的情况下发生的已燃气体的流动。
图4示出了发动机100的进气阀和排气阀的工作正时。如图4所示，发动机100以第一气缸部分110、第二气缸部分120、第四气缸部分140和第三气缸部分130的顺序重复地进行爆破(参见图中的“排气阀打开”和“进气阀打开”正时)。
在图4中，箭头示出了已燃气体的流动。例如，当第一气缸部分110的排气阀112打开时，从气缸110S流入气缸侧通道151中的已燃气体经由气缸间通道150和气缸侧通道153供应到第三气缸部分130的气缸130S。此外，在图4中，如朝向第一气缸部分110的排气阀112导向的箭头一样，从气缸110S流入气缸侧通道151中的已燃气体的一部分从气缸侧通道151返回到气缸110S。
任何一个的气缸部分的排气阀打开(例如，第一气缸部分110中的排气阀112打开)时段至少部分地与非第一气缸部分110的气缸部分的排气阀(具体地，第三气缸部分130的排气阀132)的打开时段重叠。
即，发动机100包括四个气缸部分(第一气缸部分110、第二气缸部分120、第三气缸部分130和第四气缸部分140)。任何一个气缸部分(例如，第一气缸部分110)中的排气阀(排气阀112)打开的时段至少部分地与排气阀(排气阀132)打开的时段重叠。
此外，在每个气缸部分中，排气阀打开时段与进气阀打开时段重叠。
作用和效果
利用发动机100，可以使内部EGR的量比传统的排气再循环装置(EGR)中的大，因而，可以减小泵送损失。因而，可以将发动机100的节气门(未示出)设定得更开，由此提高了燃料消耗。
发动机100具有与已燃气体流经的排气口连通的气缸侧通道151至154、和与气缸侧通道151至154连通的气缸间通道150。因而，与传统的EGR不同，发动机不需要具有与气体储存室连通的专用进气和排气通道，或者进气和排气阀。
即，对于发动机100，在该发动机具有多个气缸(气缸110S、120S、130S、140S)的情况下，气缸盖110sh的构造不复杂，燃料消耗可以得到提高，并且可以减少氮氧化物(NOx)。
在本实施例中，已燃气体从气缸侧通道排入到气缸内部的方向是沿着气缸的外周(例如，外周110p)的方向。因而，可以将已燃气体排出以沿着气缸的外周涡旋。即，在发动机100中，通过已燃气体减少了熄火区域(quenching area，未示出)中的未燃气体，因而，可以减小HC产生量。此外，在发动机100中，已燃气体排出(回流)并在气缸内部涡旋，因而在外周附近流动的已燃气体和从进气口流动的新鲜燃料/空气混合气能够被分层。
即，它提高了EGR率(通过将回流到气缸内部中的已燃气体的量除以进气量获得的值)。因而，这有助于进一步提高燃料消耗和排气的净化。
在本实施例中，某个气缸部分的排气阀(例如，第一气缸部分110的排气阀112)打开时段与非第一气缸部分110的气缸部分的排气阀(具体地，第三气缸部分130的排气阀132)打开的时段重叠。即，在某个气缸部分中产生的已燃气体立即供应到另一个气缸部分。因而，这有助于进一步提高燃料消耗和排气净化。
其它实施例
如前所述，本发明的内容是以本发明的实施例来公开的。然而，应该认识到，构成本公开的一部分的描述和附图并不限制本发明。本领域的技术人员可以理解到从本公开中明显地可以进行各种可选的实施例。
例如，将流体(具体地，燃料/空气混合物)经由进气口引入到气缸的内部的方向在气缸110S的轴向方向观察气缸110S时是沿着气缸110S的外周。在气缸110S的轴是旋转中心的情况下，引入已燃气体的方向可以与燃料/空气混合气的涡旋方向相同。例如，在图2所示的第一气缸部分110中，进气口110in的形状可以修改成单点划线所示的形状，使得将燃料/空气混合气经由进气口110in引入到气缸110S的内部的方向与引入已燃气体的方向大致相同。
在此情况下，优选地，排气阀打开的时段与进气阀打开时段重叠。对于以这样的方式进行的修改，可以提高排出的已燃气体在气缸内的涡旋流动。
尽管在以上实施例中，某个气缸部分的排气阀打开的时段与除了该气缸以外的气缸的排气阀打开时段重叠，但是两个时段不是必须重叠。
在以上实施例中，将已燃气体从气缸侧通道排出到气缸内部中的方向是沿着气缸的外周(例如，外周110p)。然而，排出已燃气体的方向不是必须沿着气缸的外周。
在以上实施例中，发动机100是直列四缸发动机。然而，发动机100不限于直列四缸发动机，而是可以是直列六缸发动机或者V型八缸发动机。此外，发动机100不是必须具有偶数数量气缸的直列发动机。例如，发动机100可以是三缸发动机或者五缸发动机。
在以上实施例中，以摩托车10作为示例进行描述。当然，本发明可以应用到除了摩托车以外的车辆，例如，包含在四轮机动车上的发动机(四冲程内燃机)。
因而，当然，本发明包括在此文件中没有描述的各种实施例。因而，本发明的范围意在仅仅由在以上描述中根据权利要求有效的特定发明元素限制。

Claims (12)

1.一种四冲程内燃机，其包括多个气缸部分，每个所述气缸部分包括气缸和与所述气缸的内部连通的排气通道，
其中，所述气缸部分与所述排气通道连通，并具有与已燃气体流经的所述排气通道连通的气缸侧通道；以及
所述发动机还包括与多个所述气缸侧通道部分连通的气缸间通道。
2.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其中，从所述气缸的轴向观察，所述已燃气体引入到所述气缸侧通道的方向是沿着所述气缸的外周的方向。
3.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其中，所述气缸部分包括用于打开或者关闭所述排气通道的排气阀；以及
一个气缸部分的所述排气阀打开的时段至少部分地与另一气缸部分的所述排气阀打开的时段重叠。
4.根据权利要求3所述的四冲程内燃机，还包括：
曲轴，以及
阀致动机构，其用于在所述曲轴旋转的情况下以预定的时段打开或者关闭所述排气阀。
5.根据权利要求2所述的四冲程内燃机，其中，所述气缸部分包括与所述气缸的内部连通的进气通道；
从所述气缸的轴向观察，流体经由所述进气通道进入到所述气缸的内部的方向是沿着所述气缸的外周的方向；以及
引入所述已燃气体的方向对应于所述流体绕所述气缸的中心轴线涡旋的方向。
6.根据权利要求3所述的四冲程内燃机，其中，所述气缸部分包括与所述气缸的内部连通的进气通道、和用于打开或者关闭所述进气通道的进气阀；以及
所述排气阀打开的时段与所述进气阀打开时段重叠。
7.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其中，所述气缸间通道沿着多个所述气缸部分的布置延伸，以及
所述气缸侧通道部分从所述气缸间通道分叉，并朝向所述排气通道延伸。
8.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其中，将所述气缸侧通道部分导向到开口到所述气缸的内部的排气通道开口。
9.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其中，所述排气通道形成在气缸盖中；以及
所述气缸间通道和所述气缸侧通道部分形成在所述气缸盖的排气通道侧。
10.根据权利要求9所述的四冲程内燃机，其中，所述气缸盖具有与形成所述气缸的气缸体配合的面；以及
所述气缸间通道具有朝着配合的面打开的开口部分。
11.根据权利要求10所述的四冲程内燃机，其中，以将所述气缸盖和所述气缸体组装在一起的方式将所述开口部分阻挡住。
12.一种车辆，其包括根据权利要求1至11中任一项所述的四冲程内燃机。
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