CN102072057A - 内燃机进气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内燃机进气装置，包括：壳体(C)，其具有中空形状，并构成与内燃机的汽缸相连接的进气道，壳体包括进气口(P1)和出气口(P2)；以及，回转阀(V)，其以受驱动可转动方式安装于壳体内部，并包括对从壳体进气口(P1)到出气口(P2)的气流量进行调节的转子(R)。转子包括阀体边缘部(12c)，阀体边缘部改变出气口的开口面积，阀体边缘部由切削部(12A)形成。

Description

内燃机进气装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机进气装置。
背景技术
一种周知的内燃机进气装置包括壳体，壳体具有中空形状，并构成与内燃机汽缸相连接的进气道。进气装置还包括回转阀，回转阀安装于壳体内部，使回转阀在受到驱动时可以转动，以及，回转阀包括转子，转子设置为用于调节从壳体进气口到出气口的气流量。上述周知进气装置可以这样一种方式构造，使转子在关闭进气道的一部分的方向转动，从而将转子的阀体边缘部分置于最大关闭位置。结果，进气道减小而形成窄气道。JP2008-8150A中披露了这种内燃机进气道。因为使进气道减小，当吸进的空气通过出气口的内周壁与阀体的线状边缘部围住的间隙时，进气流速增大，从而，加强了空气与从喷油嘴(设置于进气装置下游侧)所喷出燃油之间的混合。结果，改进燃烧效率。
根据JP2008-8150A中所披露的进气装置，即使借助回转阀的转子形成窄气道，但因为阀体边缘部的直线形状，此时气道截面也形成为大体水平长形(即，扁平形状)。在空气流过大体水平长形截面(即，扁平截面)的窄气道之后，会使气流扩散，从而气流速度趋于减小。为了改进内燃机燃烧效率，周知有效的是在内燃机汽缸处产生强滚动流(tumble flow)。然而，根据JP2008-8150A中所披露的上述进气装置，会使气流扩散而无法产生强气流。
因此，对于内燃机进气装置存在这样的需求，通过利用回转阀以在汽缸处产生强滚动流。
发明内容
根据本发明的一方面，一种内燃机进气装置，包括：壳体，其具有中空形状，并构成与内燃机汽缸相连接的进气道，壳体包括进气口和出气口；以及，回转阀，其以受驱动可转动方式安装于壳体内部，并包括转子，转子调节从壳体的进气口到出气口的气流量。转子包括阀体边缘部，阀体边缘部改变出气口的开口面积，阀体边缘部由切削部形成。
根据上述披露，流经回转阀的空气，趋于集中在切削部附近，而在切削部附近获得一定气流，从而在进气装置下游侧产生更强的滚动流。另外，因为空气聚集在切削部附近，进气道主截面周长可以构造成比周知的进气道(其具有大体水平长形(扁平)截面)周长更短。结果，可以减少空气相对于进气道周壁的表面摩擦损失，因而，空气流经回转阀时获得更高流速。当对例如具有相同截面面积和不同矩形形状的两个进气道(即，一个进气道具有大体水平长矩形截面，而另一个进气道具有方形截面)进行比较时，进气道周长随着截面的大体水平长度的增加而增加，以及，当进气道具有方形时周长减至最小。因此，根据本发明，通过在进气道主截面处产生强气流和表面摩擦损失的减少，能够实现送至内燃机空气流速的提高和强滚动流的产生。结果，提高了内燃机的燃烧效率。
以这样一种方式形成切削部，使得切削部沿转子转动轴的中央部比切削部沿转动轴的两个端部更为凹陷。
此时，使通过回转阀的空气集中于进气道的中央附近，从而，由高速气流在下游侧产生强气流。结果，改善内燃机的燃烧效率。
在切削部边缘处形成引导面以改变气流方向，以及，在相对于出气口将转子布置于最大关闭位置的情况下，引导面设定成楔形状态，引导面与出气口内壁面中面向该引导面的相向表面之间的距离，在朝出气口的方向越来越小。
在相对于出气口将转子布置于最大关闭位置的情况下，即，最大程度地减小进气道的情况下(例如，内燃机转数较小)，将集中于切削部处的空气沿引导面引导至下游侧。此时，引导面设定成楔形状态，使得气流朝向相向表面定向并偏斜引导。结果，流经切削部的空气沿相向表面有力地流向下游侧，从而，在与内燃机相连接的汽缸处产生强滚动流。回转阀阀体外周面构造成相对于形成在壳体处的膛部(bore)具有预定距离，而阀体内周面则作为用于流经回转阀的空气的接触引导面。因此，阀体通常具有适当厚度。通过在阀体厚度方向切削阀体而形成切削部，以及，切削部边缘作为引导面。这样，因为引导面与接触引导面(内周面)连续形成，能够将空气顺畅地引导至下游侧。当阀体形成为薄板情况时，此时通过切削得到切削部，但没有形成引导面，当空气流经切削部时，在切削部附近可能产生扰乱空气流动的涡流。所以，与具有引导面的阀体相比，空气的流动速度较低。
在转子布置于局部打开位置也就是相对于最大关闭位置位于打开侧的情况下，引导面设定成楔形状态。
据此，不仅在转子处于最大关闭位置的情况下，而且在转子处于局部打开位置的情况下，都维持引导面成楔形状态。因此，在相对较小进气量的状态下，不仅内燃机的转数较小时，而且在转数稍大时，都可以提高内燃机的燃烧效率。
引导面形成于切削部边缘，以改变气流方向，以及，在内燃机处于怠速状态情况下，引导面设定成楔形状态，引导面与出气口内壁面中面向引导面的相向表面之间的距离，在朝出气口方向越来越小。
据此，在内燃机怠速状态下(也就是，当内燃机转数较小时)，将聚集于切削部处的空气沿引导面引向下游侧。引导面设定成楔形状态，使得气流朝向相向表面定向并偏斜引导。结果，通过切削部的空气，沿相向表面有力地流向下游侧，从而，在与内燃机相连接的汽缸处产生强滚动流。
进气口包括短进气口和长进气口，长进气口的路径长度大于短进气口的路径长度，以及，通过转子的转动，使短进气口关闭，而切削部则设置于转子处。
即使在阀体处设置切削部，但通过转子转动，也能可靠地关闭短进气口。长进气口和短进气口可以互相独立地用来供给空气，使得在内燃机处实现适度燃烧。
附图说明
根据下文结合附图进行的详细描述，本发明的这些以及其它的目的和优点将更为明了，其中：
图1是图示根据本发明所披露实施例内燃机进气装置的示意图；
图2是示意性图示内燃机进气装置的轴测图；
图3是在回转阀转子的径向观察时设置在内燃机进气装置处的回转阀的剖视图；
图4是转子的局部切除轴测图；
图5是沿回转阀的转动轴观察时图示回转阀操作的剖视图；
图6是沿转动轴观察时图示回转阀另一操作的剖视图；
图7是沿转动轴观察时图示回转阀又一操作的剖视图；
图8是沿转动轴观察时图示回转阀又一操作的剖视图；
图9是包括引导面的阀体主要部分的剖视图；以及
图10是图示根据本发明所披露另一实施例转子的横向正视图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明所披露的实施例。根据本实施例的内燃机进气装置应用于例如装有四缸发动机的车辆。在本实施例中，方向和取向诸如左、右、前、后、顶和底，与由装有内燃机进气装置车辆的乘员观察到的那些方向和取向相对应。
如图1和图2所示，内燃机进气装置(下文简称为进气装置)包括本体A，其具有缓冲罐T和壳体C。缓冲罐T包括储气腔。具有中空形状的壳体C构成与发动机E(其作为内燃机)汽缸相连接的进气道D。进气道D包括与缓冲罐T相连接的第一进气道D1、以及与缓冲罐T相连接的第二进气道D2，且第二进气道D2路径长度大于第一进气道D1路径长度。第一进气道D1和第二进气道D2与本体A的进气口P1相连接。回转阀V设置于本体A的上部，以便控制从第一进气道D1和第二进气道D2吸入的空气(也就是进气)，并将受控的空气供给至发动机E的进气部Ea。进气部Ea经由进气管2与发动机E的汽缸盖相连接。喷油嘴设置于进气管2下游部分。
罐壁3具有中空形状并构成缓冲罐T，通过将树脂模塑产品熔接连接而形成罐壁3。如图2所示，进口1形成于罐壁3外部。经由空气滤清器和节气门将外部空气吸进进口1。如图1所示，形成于罐壁3上部的筒形空腔构成第一进气道D1，而整体形成于罐壁3外表面的管部4则构成第二进气道D2。回转阀V包括转子R，转子R插进形成于筒形壳体C处的膛部，以及，转子R可以绕回转阀V的转动轴X转动。在壳体C处，以开口方式，形成与第一进气道D1相连接的短进气口P1a(进气口P1)、与第二进气道D2相连接的长进气口P1b(进气口P1)、以及与进气部Ea相连接的出气口P2。
借助于转子R的转动位置实现进气控制系统，从而控制送至进气部Ea的空气。由进气控制单元确定转子R的转动位置，从而，控制送至进气部Ea的空气，进气控制单元由电控单元(也就是，ECU)等构成。
如上所述，回转阀V布置在缓冲罐T的上部。确定第一进气道D1空气流动路径的形状(也就是路径形状)，以获得相对于回转阀V在斜向上方向的气流。第二进气道D2包括整体为弧形的路径，以使其围住缓冲罐T外侧。确定第二进气道D2的边缘部(即，面向回转阀V的部分)的路径形状，以获得相对于回转阀V在斜向下方向的气流。确定从回转阀V到进气部Ea的路径形状，使得气流呈大致水平。
分别设定传送空气至进气部Ea的第二进气道D2的路径长度、内径和角度的值，使得当发动机E以中速转动时，最大化地发挥空气的惯性增压效果。
如图2至图4所示，回转阀V包括：多个分隔壁11，相对于转动轴X各自具有碟状；阀体12，各自具有翼形，并形成在彼此相邻的一对分隔壁11之间；以及，轴件14，其具有柱状。如图2所示，分隔壁11、阀体12、以及轴件14通过树脂模塑整体形成，从而构成回转阀V。轴件14也可以由金属制成，使其与分隔壁11以及阀体12相结合。各分隔壁11的外径设定为略小于壳体C膛部的内径。
分隔壁11具有限制空气朝转动轴X流动的功能。成对相邻分隔壁11各相向表面之间的距离，设定为略大于各端口P1a、P1b、以及P2在沿转动轴X方向的宽度。如图3所示，在各分隔壁11外表面11a与壳体C之间，布置挠性树脂制成的侧密封件25。
阀体12具有这样的功能，借助转子R绕转动轴X的转动位置来控制进气。如图5至图8所示，各阀体12外周面12a具有沿壳体C的膛部内周面延伸的曲面。另一方面，如图7所示，各阀体12内周面12b具有连接曲面，连接曲面与短进气口P1a内周面和出气口P2内周面的延伸面平滑连接，使得短进气口P1a和出气口P2的内周面互相平滑连接。在图5中，内周面12b形成为左右反转的S形(mirrored S shape)。如图4和图5所示，各阀体12中在阀体12关闭方向位于前端的边缘部，即，作为阀体边缘部的前缘部12c，由切削部12A形成。前缘部12c改变出气口P2的开口面积。各阀体12中在阀体12关闭方向位于后端的边缘部，即，后缘部12d，形成为沿转动轴X的直线形状。以这样一种方式确定阀体12在其周向的长度(也就是，切削部12A与后缘部12d之间的距离L，如图4所示)，使其能可靠地封闭短进气口P1a的开口。切削部12A形成于阀体12前缘部12c在其纵向(也就是，沿转动轴X的方向)的大致中央，以将气流从进气口P1引导至进气道D的中央，从而，提高气流朝进气部Ea的流速。引导面17形成于切削部12A边缘，以改变气流方向。引导面17形成为以这样一种方式倾斜，如图5所示，使得当转子R相对出气口P2布置在最大关闭位置时，在引导面17与出气口P2内壁面18中面对引导面17的相向内壁面18a(相向表面)的延伸面之间限定的垂直距离h(距离)，在朝出气口P2的方向越来越小(参见图9)。也就是，在转子R相对于出气口P2布置在最大关闭位置的情况下，引导面17设定为楔形状态，引导面17与出气口P2内壁面18中面向引导面17的相向内壁面18a之间的垂直距离h，在朝出气口(P2)的方向越来越小。具体而言，如图9所示，由引导面17与关于垂直距离h的方向所形成的角度(θ)设定在大于0(零)度且小于或等于90度的范围内。据此，引导面17使气流聚集并将气流朝向相向内壁面18a偏斜引导。结果，流经引导面17与相向内壁面18a之间间隙的空气，沿相向内壁面18a有力地朝下游侧流动，从而，在与内燃机相连接的气缸内产生强滚动流。也就是，在发动机E进气量较小的怠速状态下，可以改进燃烧效率。不仅在转子R相对于出气口P2布置在最大关闭位置的情况下，而且在转子R布置在局部打开位置(相对于最大关闭位置，使转子R处于打开侧)的情况下，如图6所示，因为引导面17的上述形状，在除发动机E怠速状态之外的极低速转动状态下，也能有效执行气流的上述引导。所以，实现有效燃烧。在短进气口P1a开口的各侧附近，在阀体12外周面12a与壳体C之间布置轴向密封件22。轴向密封件22形成为直线形状，并沿转动轴X布置。
相对于转动轴X，轴件14同轴方式布置，从而，相对于壳体C可转动方式支撑转子R。另外，如图2所示，轴件14连接彼此相邻的分隔壁11。轴件14的两个外端自各分隔壁11伸出到外部。轴件14一个外端与作为致动器的电动机M输出轴相连接，而另一外端则与角度传感器16如旋转编码器相连接。在将来自角度传感器16的检测信号反馈至进气控制单元的状态下，当进气控制单元控制电动机M在正向或反向转动时，将转子R设置在目标转动位置。
在本实施例的进气装置中，在发动机E怠速转动情况下，如图5所示确定转子R转动位置。也就是，使阀体12布置在这样的位置，经由切削部12A实现进气，而出气口P2开口面积则由阀体12大体完全关闭。据此，在出气口P2和进气部Ea的各上部范围，流经切削部12A的少量进气实现相对高速进气，这是由切削部12A和引导面17导致的，切削部12A聚集大体朝进气道D中央的气流，而引导面17则引导气流。这样能够使空气与燃油迅速或充分混合，从而实现有效燃烧。
在发动机E极低速转动情况下，如图6所示确定转子R转动位置。也就是，使阀体12布置在这样的位置，使阀体12的上端相对于出气口P2略朝下移置，而出气口P2开口面积则大部分由阀体12关闭。经由形成于阀体12上部的空隙，将空气供给至发动机E的燃烧室。当这样进气时，在发动机E汽缸内产生滚动流，以便促进空气与供自喷油嘴的燃油混合。结果，实现适度燃烧。
在发动机E低速转动情况下，如图7所示确定转子R的转动位置。也就是，阀体12布置在这样的位置，防止阀体12阻挡任何端口P1a、P1b和P2。据此，将从短进气口P1a和长进气口P1b二者吸进的空气都供给至进气部Ea。
在发动机E中速转动情况下，如图8所示确定转子R转动位置。也就是，将转子R布置在关闭短进气口P1a开口的位置。此时，通过转子R转动使短进气口P1a关闭，而切削部12A设置于转子R。据此，从长进气口P1b吸入的空气直线方式供给至发动机E燃烧室。在发动机E中速转动时，沿直线路径获得进气，这样能够利用空气动态惯性，导致最有效惯性增压。
在发动机E高速转动情况下，按照与发动机E低速转动情况相同的方式，如图7所示确定转子R的转动位置。也就是，将阀体12布置在这样的位置，防止阀体12阻挡任何端口P1a、P1b以及P2。据此，将从短进气口P1a和长进气口P1b二者吸进的空气都供给至进气部Ea。
基于发动机转数(即，发动机速度)，由进气控制单元对电动机M进行控制，以实现转子R转动位置的上述控制。在本实施例的进气控制单元中，在从发动机E怠速转动换挡至极低速转动、从发动机E极低速转动换挡至低速转动、以及从发动机E低速转动换挡至中速转动的情况下，控制转子R使其在正向转动(即图5至图8中的逆时针转动)。另外，在从发动机E中速转动换挡至高速转动情况下，控制转子R使其在反向转动(即图5至图8中的顺时针转动)。
下面，说明根据另一实施例的进气装置。
内燃机进气装置不仅可以应用于四缸发动机，而且可以应用于其他类型的内燃机。另外，回转阀V不局限于具有上述结构，而是可以具有其他形状、尺度、和/或材料。在上述实施例中，切削部12A的边缘形成为直线形状，如图3所示。可选择地，切削部12A的边缘也可以形成为弧形，如图10所示。具体而言，切削部12A沿转子R转动轴X的中央部比切削部12A沿转动轴X的两个端部更为凹陷。在这种情况下，通过回转阀V的空气聚集在通道中央附近，从而由高速气流在下游侧产生强气流。结果，提高了燃烧效率。

Claims (6)

1.一种内燃机进气装置，包括：
壳体(C)，其具有中空形状，并构成与内燃机汽缸相连接的进气道，所述壳体包括进气口(P1)和出气口(P2)；以及
回转阀(V)，其以受驱动可转动方式安装于所述壳体的内部，并包括转子(R)，所述转子调节从所述壳体的所述进气口(P1)到所述出气口(P2)的气流量；
所述转子包括阀体边缘部(12c)，所述阀体边缘部改变所述出气口的开口面积，所述阀体边缘部由切削部(12A)形成。
2.根据权利要求1所述的进气装置，其中，以这样一种方式形成所述切削部(12A)，使得所述切削部沿所述转子(R)的转动轴(X)的中央部比所述切削部沿所述转动轴(X)的两个端部更为凹陷。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的进气装置，其中，在所述切削部(12A)的边缘处形成引导面(17)以改变气流方向，以及，在相对于所述出气口(P2)将所述转子布置于最大关闭位置的情况下，将所述引导面设定成楔形状态，所述引导面(17)与所述出气口(P2)的内壁面(18)中面向所述引导面(17)的相向表面(18a)之间的距离，在朝所述出气口(P2)的方向越来越小。
4.根据权利要求3所述的进气装置，其中，在所述转子布置于局部打开位置，也就是相对于所述最大关闭位置位于打开侧的情况下，所述引导面(17)设定成所述楔形状态。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的进气装置，其中，引导面(17)形成于所述切削部(12A)的边缘处，以改变气流方向，以及，在所述内燃机处于怠速状态情况下，所述引导面(17)设定成楔形状态，所述引导面(17)与所述出气口(P2)的内壁面(18)中面向所述引导面(17)的相向表面(18a)之间的距离，在朝所述出气口(P2)的方向越来越小。
6.根据权利要求1至权利要求5中任一项权利要求所述的进气装置，其中，所述进气口包括短进气口(P1a)和长进气口(P1b)，所述长进气口的路径长度大于所述短进气口的路径长度，以及，通过所述转子的转动，使所述短进气口关闭，而所述切削部(12A)设置于所述转子(R)处。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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