CN101360907B - 用于内燃机的改进气体供应分配器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气体分配器(10)，其包括圆柱管状体(24)，所述管状体上设置有用于供应内燃机的气缸(15-18)的连接通道(45、46)，分支(37-44)以沿所述管状体的母线GA对准的方式开口。所述管状体(24)在所述分支(37，38)的上游延伸为在进气口(32)开口的180°的弯管(30)，所述弯管(30)相对于包含母线GA的管状体(24)的径向面倾斜角α。另外，本发明的分配器包括斜坡(48)，用于部分节流所述主管状体(24)的流动面积，以减小由所述倾斜弯管分配器的结构引起的第一分配气缸(15)中的涡旋下降，所述斜坡被提供在所述第一分配气缸(15)的连接通道(45，46)的分支(37，38)的上游和邻近区域以及弯管(30)倾斜侧上。所述斜坡(48)呈现非对称弧状斜坡的形状，其具有分别逐渐倾斜和急剧地倾斜的上游面(50)和下游面(52)。分配器(10)被安装在具有两个进气管道(19，20)每个气缸(15)的柴油机的气缸头(14)的进气面(12)。

Description

用于内燃机的改进气体供应分配器
技术领域
本发明涉及特别用于汽车的内燃机气缸的气体引入分配器，词语“气体”的意思应该是广义的，并且特别包括引入的混合气体，尤其是空气/燃料混合物。 
背景技术
通常，进行对内燃机的气缸的进气分配，同时，对于在多条进气管道的情况下的给定气缸，以及对于在多个气缸间的分配，试图消除或显著地减少对每个气缸的供给的不平衡。在柴油机中，引入气体的空气动力学至关重要，可以观察到在一些气缸内由分配器的几何形状导致的“涡旋”下降，尤其在第一分配气缸内(在气缸里“涡旋”可以被定义为轴向涡流)。特别是，弯曲180°的气体分配器中是这样的，尤其当由于将被安装在机动车辆的内燃机舱内的内燃机的尺寸和紧凑性，弯管形分配器向管状体的径向参考面倾斜，所述管状体通过气缸进气管道的连接通道的分支的对准线。 
本发明的目的是实现一种关于分配器几何外形改进对第一分配气缸的供给的分配器，并且特别弥补了前面描述的缺陷。 
文献JP2003074357例如公开了一种用于一种内燃机的气体分配器，所述内燃机具有用于每个气缸的两个进气阀，每个气缸具有轴端进气口，其中，连接通道的曲率适于使气缸之间的“涡旋”均匀。文献JP63208616还公开了一种用于具有直列的四个气缸的内燃机的气体分配器，其中每个气缸具有一个进气阀，并且在第二气缸和第三气缸之间具有中央横向入口，以及其中，在第三气缸的连接通道的入口包括导气管用于在气缸头的上游为气流线提供与第二气缸内同样大小的曲率半径。文献JP113509963还公 开一种用于具有直列三个气缸的内燃机的无连接通道的气体分配器，其中所述气缸只具有一个进气阀，以及其中设置了凸起，以调节在第一分配气缸和第二分配气缸之间及第二分配气缸和第三分配气缸之间的恒定分布。可注意到，在这三个日本文献中提出的用于平衡气缸之间的“涡旋”的方案只涉及特殊结构的气体分配器，所述特殊结构与弯曲的气体分配器完全不同，并且对这三个方案来说，与已知的分配器相关或由其引起的内部空气动力学扰动并不存在。 
发明内容
本发明提出一种用于具有直列的至少多个气缸的内燃机的气体分配器，所述分配器具有基本圆柱形的主管状体，其上设置有用于气缸进气的横向连接通道，主管状体的分支以沿所述主管状体的母线基本对准的方式开口，所述主管状体在所述分支的上游延伸为在进气口开口的基本180°的弯管，所述弯管相对于所述主管状体的径向面倾斜α角，所述主管状体包含用于对准分支的母线，其特征在于，其在所述第一分配气缸的连接通道的分支的上游和邻近区域以及弯管倾斜侧上具有用于部分节流所述主管状体的气流面积的斜坡。 
本申请将示出，该配置一方面影响分配器的内部空气动力学，利用第一分配气缸里的“涡旋”上升，使得第一分配气缸中的“涡旋”水平恢复为基本等于没有分配器的“涡旋”水平，并且在根据本发明的具有两个连接通道每个气缸并用于具有两个进气阀每个气缸的内燃机的分配器的情况下，用于调节相同的第一分配气缸的两个连接通道之间的气流。 
根据一种优选实施例，分配器适于安装为与所述内燃机的气缸头的对应进气面平行，所述连接通道被置于与对应于气缸的气缸头进气管相对并且与气缸的对准线平行，使得所述径向面与所述气缸头进气面垂直。这种配置能够改善装有分配器的内燃机的紧凑性。 
根据本发明的第一可选方案，所述部分节流率是所述流动面积的2～10％。
根据本发明的另一可选方案，所述斜坡呈现出非对称弧状斜坡的形状，它的上游和下游面分别逐渐倾斜和急剧地倾斜。有利的是，所述斜坡相对于所述径向面横向倾斜。优选，斜坡的顶部在所述管状体的法平面中的投影具有相对于径向面的、大小为倾角α的1至5倍的倾角β。 
根据本发明的另一可选方案，分配器在基本位于弯管的出口处的位置与所述斜坡相对且在其上游具有凹陷，所述凹陷基本与管状体中的气体流动方向垂直地延伸。有利地是，凹陷沿管状体里气体流动方向具有收敛/发散的轮廓。所述凹陷或凸起能够改善分配器整体的特别是第一分配位的可透过性，可以理解，喷嘴的可透过性对应于其以一定的能量损失使气流通过的容量相关，并且，该凸起用于降低容易导致可透过性下降的对称圆弧状斜坡的高度。 
根据本发明的另一可选方案，柱形主管状体包括具有圆角的基本矩形的截面，它的短边对应于管状体的面向弯管的边，并且承载所述连接通道的对准的分支。 
本发明还涉及特别用于机动车辆的内燃机，其包括至少一个根据在上述全部可选方案中的本发明的气体分配器，其具有用于每个分配气缸的一个或两个进气连接通道，并且被安装到所述内燃机的气缸头的进气面处。本发明特别涉及用于机动车辆的柴油类型的内燃机，其包括至少一个根据上述全部可选方案中的本发明的气体分配器，其具有用于每个分配气缸的一个或两个连接通道，并且被安装到所述内燃机的气缸头的进气面处。 
附图说明
本发明其他的特点和优点将通过阅读下面参考附图的描述而清楚，所述描述只是作为非限定性的实例提供，在所述附图中： 
图1示出了根据本发明的气体分配器的第一实施例的俯视图，所述分配器沿着内燃机的气缸头的进气面放置； 
图2示出了图3的气体分配器沿截线AA的截面放大的示意图； 
图3示出了根据本发明的气体分配器的第二实施例的仰视图，所述分配器沿着内燃机的气缸头的进气面放置； 
图4示出了图3的气体分配器沿截线BB的截面放大的示意图；以及 
图5示出了图3中的气体分配器的部分切除的局部放大图。 
具体实施方式
图1和图2示出的进气分配器10在工作位置固定在内燃机的气缸头14的进气面12上，所述内燃机在线15、16、17和18上具有四个气缸。作为非限定性实例，集成气缸头14的内燃机是特别用于机动车辆的柴油类型的内燃机，但是只要不超出本发明的范围，内燃机可以是不同类型的，例如特别用于机动车辆的四冲程汽油机。 
参考图1和图2，可以观察到，气缸头进气面12在垂直于图1和图2所在平面的平面P1上延伸，因此在图1中，气缸15和18从上方示出每个具有两个不同进气管道，例如对于气缸15，第一分配气缸，具有管道19和20，所述管道的端部在燃烧面22的水平在气缸15的头部上开口，每个都带有用于两个进气阀之一的底座(未示出)。为了图示的清晰，排气阀也未示出。如图2所示，燃烧面22在与图1和图2所在平面以及平面P1都垂直的平面P2上延伸。 
气体分配器10是由轻合金制成的弯曲喷嘴的形式，其通过模制为单件或适当组装的分离元件而获得。分配器10主要由以XX’为轴的柱形主管状体24组成，当分配器被以有效的方式安装到气缸头14上时，其与进气面12和燃烧面22平行。主管状体24在最后一个分配气缸气缸18处具有第一闭合端26，所述主管状体24在另一端28延长为180°的弯管30，所述弯管30向适当连接到管道和内燃机供给装置(未示出)的气体入口或进气口32开口。如图2所示，以非限定性示例示出，柱形管状体24具有截面34，其为具有圆角的基本矩形的形状，其对应于与弯管32相对的体24的边的短边36承载分配器10的连接通道的分支37、38、39、40、41、42、43、44，并用于接合到四个气缸的进气管上，例如对于第一个分配气缸15，分支37和38分别和连接通道45和46成对地连接，后者适当地连接到在 气缸头14中提供的进气管19和20上。如图1和图2所示，前后成对的分支37至44，基本上沿圆柱形管状体24的与轴XX’平行的母线GA对准，并且如同轴XX’被包含在主管状体24的径向面P3中，当分配器10被安装到气缸头上，径向面P3和燃烧面22所在平面P2平行。 
参考图2，可以观察到，弯管30相对于径向面P3倾斜倾角α，所述倾角α在平面P3和弯管30的中间面P4之间限定，中间面P4以非限定性示例定义为垂直于图2所在平面并且经过弯管30沿气体流动方向入口段和出口段中心CE和CS的平面。角α通常选得非常小，优选在10°和25°之间，本例中为从平面P3朝图2的左边约20°。 
根据本发明，如图1和2所示，设置节流斜坡48，其在弯管相对于径向面P3倾斜的一侧被置于与第一分配气缸15的连接通道45的分支37邻近的弯管30的出口处，并基本与弯管相对并位于弯管的外部(也就是说，位于对应于弯管外部并且设置连接分支37-44的一侧)。斜坡48呈现非对称弧状斜坡的形状，前上游50和下游52面分别逐渐地倾斜和急剧地倾斜，在该例中如图1所示，面52较陡峭并且位于分支37的边界处。此外如图2所示，斜坡48相对于径向面P3横向倾斜。优选和非限定性地，斜坡48的顶部54在所述管状体28的法平面(截线AA或图2所在平面)中的投影具有相对于径向面P3的、大小为倾角α的1至5倍的倾角β，本例中为约40°。通常，管状体的内部管道25中的凹陷节流斜坡48直接通过浇铸所述体形成或通过内部添加的部件实现(或在焊接分配器的情况下，在弯管/管状体边界处适当穿透分配器壁实现)。部分节流比率优选在流动通道的5％和10％之间(本例中如图2所示为10％左右)。 
当然，只要不超出本发明的范围，气体分配器的弯管可以例如相对于平面P3对称地在朝向图2的右边的另一个方向倾斜，可以理解，对应的部分节流斜坡也关于该平面P3与所述斜坡28对称设置。 
斜坡28的存在对第一分配气缸15的气体供给的空气动力学有双重作用，一方面是恢复与在没有分配器时基本相同的水平的“涡旋”，因此补偿了气缸15中由弯管30的倾斜导致的“涡旋”下降，另一方面，调节用于供 应同一个气缸15的两个进气管道19和20之间的气流。 
根据本发明的气体分配器10’与分配器10基本相同。从而，两种分配器的相同元件不再描述，并用相同的标号表示。特别是，图3中示出了具有由虚线表示的部分节流斜坡48的分配器10’。两种分配器的区别在于，在分配器10’中，在弯管30的出口和斜坡48的上游以及所述斜坡的相对侧设置基本垂直于轴XX’也就是相对于在管状体24的内部管道25中的气流延伸的凹陷60。如图4和图5所示，凹陷60在管状体24的侧面62上(关于斜坡48与侧面61相对)与平面P3平行地横向延伸在管状体24的整个宽度上(截面34的长边)并且具有收敛/发散的轮廓(上游区61/下游区63)。凹陷60通常从浇注气体分配器的材料获得(其也可以以一个添加的部件的形式，或在焊接制造的分配器的情况下通过弯管出口壁的变形来实现)。凹陷60主要用于改善分配器10’的第一个分配位(气缸15)的可透过性(以一定的能量损失增加气体流量)，而不妨碍通过斜坡或弧状斜坡48获得的气体分配器的空气动力学增益。因此可以至少补偿由部分节流斜坡48的存在导致的气体流量的略微下降。凹陷60具有改善部分节流斜坡48的动力学效果，从而降低其高度并从而改善可透过性。 
本发明不限于上述具有两个进气管道每个气缸的气体分配器，而是覆盖具有单个连接通道和单个进气管道每个分配气缸的可选方案。

Claims (14)

1.一种用于具有直列的多个气缸(15、16、17、18)的内燃机的气体分配器(10、10’)，所述分配器包括基本圆柱形的主管状体(24)，所述主管状体上设置有用于向气缸供应的横向连接通道(45、46)，以及其中，所述主管状体的分支(37、38、39、40、41、42、43、44)以沿所述主管状体的母线GA基本对准的方式开口，所述主管状体(24)在所述分支的上游延伸为在进气口(32)开口的基本180°的弯管(30)，所述弯管相对于包含用于对准分支的母线GA的所述主管状体的径向面P3倾斜α角，其特征在于，所述气体分配器在所述第一分配气缸(15)的连接通道(45，46)的分支(37，38)的上游和邻近区域以及弯管倾斜侧上具有斜坡(48)，用于部分节流所述主管状体(24)的流动面积。
2.根据权利要求1的气体分配器(10、10’)，其特征在于，所述气体分配器(10、10’)适于平行于所述内燃机的气缸头的进气面(12)被安装，其中，所述连接通道(45、46)被设置为与所述气缸头的进气管道(19、20)相对，并且分别对应于气缸且与所述母线GA平行，使得所述径向面P3与所述气缸头进气面(12)垂直。
3.根据权利要求1或2的气体分配器(10、10’)，其特征在于，部分节流率是所述流动面积的2～10％。
4.根据权利要求1或2的气体分配器(10、10’)，其特征在于，所述斜坡(48)呈现出非对称弧状斜坡的形状，它的上游面(50)和下游面(52)分别逐渐倾斜和急剧地倾斜。
5.根据权利要求1或2的气体分配器(10、10’)，其特征在于，所述斜坡(48)相对于所述径向面(P3)横向倾斜。
6.根据权利要求5中的气体分配器(10，10’)，其特征在于，所述斜坡(48)的顶部(54)在所述管状体(24)的法平面中的投影具有相对于径向面的、大小为倾角α的1至2倍的倾角β。
7.根据权利要求1或2的气体分配器(10’)，其特征在于，所述分配器在基本位于弯管(30)的出口处的位置具有与所述斜坡(48)相对的且在所述斜坡(48)上游的凹陷(60)，所述凹陷基本与管状体(24)中的气体流动方向垂直地延伸。
8.根据权利要求7的气体分配器(10’)，其特征在于，所述凹陷(60)沿所述管状体(24)中的气流方向具有收敛和发散的轮廓(61，63)。
9.根据权利要求1或2的气体分配器(10，10’)，其特征在于，所述柱状主管状体(24)具有含圆角的基本矩形的截面(34)，其中，短边(36)对应于所述管状体的面向弯管(30)的边并且承载所述连接通道(45、46)的所述对准的分支(37、38、39、40、41、42、43、44)。
10.根据权利要求1或2的气体分配器(10、10’)，其特征在于，所述气体分配器(10、10’)的每个分配气缸(15)包括两个连接进气通道(19，20)。
11.一种内燃机，其包括根据权利要求1至9中一项的至少一种气体分配器，所述气体分配器的每个分配气缸包括一个或两个连接进气通道，并且所述连接进气通道被安装在所述内燃机的气缸头的进气面处。
12.根据权利要求11的内燃机，其中所述内燃机是用于机动车辆的内燃机。
13.一种柴油类型的内燃机，其包括根据权利要求1至9中一项的至少一种气体分配器，所述气体分配器的每个分配气缸包括一个或两个连接通道，并且所述连接通道被安装在所述内燃机的气缸头的进气面处。
14.根据权利要求13的内燃机，其中所述内燃机是用于机动车辆的内燃机。
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