CN102191995A - 用于增强的缸内涡流生成的内燃机端口设计布局 - Google Patents

用于增强的缸内涡流生成的内燃机端口设计布局 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于增强的缸内涡流生成的内燃机端口设计布局。具体地，提供了一种内燃发动机，其包括一对相邻的气缸，该相邻气缸对中的每个气缸均包括活塞、第一进气门、第二进气门、与第一进气门相关联的主端口和与第二进气门相关联的副端口。端口中的每个端口均构造成当从气缸上方观察时，在发动机操作期间提供了穿过所述端口的气流的主要方向，并有效地取向成在相应活塞的进气冲程期间在该相邻气缸对中的每个气缸中提供相应的相反方向的缸内空气涡流。

Description

用于增强的缸内涡流生成的内燃机端口设计布局
技术领域
本发明涉及内燃发动机气缸的进气。
背景技术
在该部分中的声明仅提供与本发明相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
在内燃发动机的操作期间，允许空气与燃料进入到发动机上存在的一个或多个气缸。空气和燃料的混合与发动机性能和废气排放有牵连。
已知的进气系统包括自然吸气、增压进气、汽化和燃料喷射，其中多数改善通常致力于增强进入这些发动机的空气/燃料混合物的品质。在燃烧发动机的进气冲程期间，该燃烧发动机气缸中的空气涡流的量对空气/燃料混合物的品质有影响，其中在某些发动机操作模式中期望较大的涡流量。然而，已知的用于产生增大的缸内空气涡流量的方法遭遇了这样的缺点，即：所增加的涡流需要以总体上的进气系统的气流容量的一些损失作为代价，这导致了不期望的发动机容积效率损失。
发明内容
内燃发动机包括一对相邻的气缸，该相邻气缸对中的每个气缸均包括活塞、第一进气门、第二进气门、与第一进气门相关联的主端口和与第二进气门相关联的副端口。这些端口中的每个端口均构造成当从气缸上方观察时在发动机操作期间提供了穿过这些端口的气流的主要方向，并有效地取向成在相应活塞的进气冲程期间在相邻气缸对中的每个气缸中提供相反方向的相应缸内空气涡流。
本发明还包括以下方案：
方案1. 一种内燃发动机，所述内燃发动机包括一对相邻气缸，所述相邻气缸对中的每个气缸均包括：
活塞；
第一进气门；
第二进气门；
主端口，所述主端口与所述第一进气门相关联；以及
副端口，所述副端口与所述第二进气门相关联；
所述端口中的每个端口均构造成，当从所述气缸上方观察时在发动机操作期间提供了穿过所述端口的气流的主要方向，所述端口有效地取向成在相应活塞的进气冲程期间在所述相邻气缸对中的每个气缸中提供了相应的相反方向的缸内空气涡流。
方案2. 根据方案1所述的内燃发动机，其中，当从所述气缸上方观察时，与所述相邻气缸对相关联的端口关于对称平面大致为彼此的镜像。
方案3. 根据方案1所述的内燃发动机，其中，包括至少两对如权利要求1所述那样的相邻气缸。
方案4. 根据方案1所述的内燃发动机，其中，与所述相邻气缸对中的每个气缸相关联的相应端口都构造成使得：当从所述气缸上方观察时，通过所述相应主端口的气流的主要方向与通过所述相应副端口的气流的主要方向之间的相交角是大约10度至大约45度之间的范围内的任一角度，包括在大约10度与大约45度之间的所有角度和角度范围。
方案5. 根据方案1所述的内燃发动机，其中，与所述相邻气缸对中的每个气缸相关联的相应端口都构造成使得：当从所述气缸上方观察时，通过所述相应主端口的气流的主要方向与通过所述相应副端口的气流的主要方向之间的相交角是大约15度至大约35度之间的范围内的任一角度，包括在大约15度与大约35度之间的所有角度和角度范围。
方案6. 根据方案4所述的方法，其中，所述角度大于大约20度。
方案7. 根据方案5所述的方法，其中，所述角度是大约20度。
方案8. 根据方案4所述的内燃发动机，其中，在相对于较小的相交角没有发生通过所述端口的流量的显著减少的情况下，所述相交角被选择成在所述相应单个气缸中提供较高的涡流水平的有效角度。
方案9. 根据方案1所述的内燃发动机，其中，所述主端口包括直接端口与切向端口中的一个。
方案10. 根据方案9所述的内燃发动机，其中，所述主端口包括切向端口，而所述副端口包括直接端口。
方案11. 根据方案1所述的内燃发动机，其中，所述副端口包括直接端口与切向端口中的一个。
方案12. 根据方案1所述的内燃发动机，其中，所述相邻气缸对中的每个气缸的所述主端口是由单个共用流道来供应空气的。
方案13. 根据方案12所述的内燃发动机，其中，所述单个共用流道设置在所述相邻气缸对中的每个气缸的相应副端口之间。
方案14. 一种用于在相应进气冲程期间在存在于内燃发动机上的一对相邻气缸中的每个气缸中引起涡流增加的方法，所述相邻气缸对中的每个气缸都具有两个进气端口和对应的进气端口流道，所述方法包括：
将所述相邻气缸对中的每个气缸的所述相应进气端口中的一个进气端口构造成直接端口；
将所述相邻气缸对中的每个气缸的所述相应进气端口中的另一进气端口构造成切向端口；
将所有的所述相应进气端口布置成使得在所述相邻气缸对的一个气缸中的涡流方向与所述相邻气缸对的另一气缸中的涡流方向相反。
方案15. 根据方案14所述的方法，其中，布置所有的所述相应进气端口包括：对所述相邻气缸对中的每个气缸中相应的流道进行构造，使通过所述相邻气缸对中相应一个气缸的相应进气端口中一个进气端口的气流的主要方向以如下任一角度与通过所述相邻气缸对中所述相应一个气缸的所述相应进气端口中另一进气端口的气流的主要方向相交，所述任一角度在大约10度与大约45度之间，包括在大约10度与大约45度之间的所有角度和角度范围。
方案16. 根据方案15所述的方法，其中，布置所有的所述相应进气端口包括：对所述相邻气缸对中的每个气缸中相应的流道进行构造，使通过所述相邻气缸对中相应一个气缸的所述相应进气端口中一个进气端口的气流的主要方向以如下的任一角度与通过所述相邻气缸对中所述相应一个气缸的所述相应进气端口中另一进气端口的气流的主要方向相交，所述任一角度在大约15度与大约35度之间，包括在大约15度与大约35度之间的所有角度和角度范围。
方案17. 根据方案15所述的方法，其中，所述角度大于大约20度。
方案18. 根据方案16所述的方法，其中，所述角度是大约20度。
方案19. 根据方案15所述的方法，其中，布置所有的所述相应进气端口包括：将与所述相邻气缸对中的每个气缸的相应直接端口对应的相应进气端口流道集成到单个共用流道中。
附图说明
现在将参考附图，作为示例来描述一个或多个实施例，附图中：
根据本公开，图1是存在于直列式四缸燃烧发动机上的相关技术的进气端口和气缸的俯视示意图；
根据本公开，图2是具有两个进气端口的相关技术的气缸的透视图；
根据本公开，图3是具有两个进气端口的相关技术的气缸的透视图；
根据本公开，图4是在燃烧发动机的进气冲程期间进入气缸中的相关技术的空气涡流流动的大体方向的俯视图；
根据本公开，图5定性地描绘了在进气冲程期间燃烧发动机的相关技术的气缸中的净的主要涡流方向；
根据本公开，图6是根据本发明一个实施例的布置的俯视图，其中第一气缸的主进气端口和副进气端口根据本发明设置成燃烧发动机上的相邻第二气缸所具有且相关联的那些进气端口的镜像；
根据本公开，图7是根据本发明的一个实施例的布置的俯视图，其中根据本发明，从共用流道来给一对相邻发动机气缸相关联的副端口进行供应；
根据本公开，图8是根据本发明的一个实施例的布置的俯视图，其示出了根据本发明的通过内燃发动机上存在的进气端口的空气的行程的主要路径中的相对差异；
图9A是根据本发明的在计算机流动仿真中用作基准构造的终止于燃烧室的两个进气端口的俯视图；
图9B是根据本发明的用于计算机流动仿真的终止于燃烧室的两个进气端口的俯视图，其中两个进气端口已相对于基准构造沿顺时针方向旋转了第一量；
图9C是根据本发明的用于计算机流动仿真的终止于燃烧室的两个进气端口的俯视图，其中两个进气端口已相对于基准构造沿顺时针方向旋转了第二量；
图10A是根据本发明的利用图9A、9B和9C所描绘的构造由计算机仿真提供的缸内空气涡流的相对量的曲线图；
图10B是根据本发明的利用图9A、9B和9C所描绘的构造由计算机仿真提供的通过主进气端口和副进气端口的气流的相对量的曲线图；以及
图11示出了根据本发明的存在于直列式四缸四循环燃烧发动机上的进气端口和气缸的相对配置的俯视示意图。
具体实施方式
现在参考附图，其中所显示的内容仅用于例示出本发明而不是为了限制本发明，图1示出了存在于相关技术的直列式四缸四循环燃烧发动机上的进气端口和气缸的相对配置的俯视示意图。在图1中，为方便起见，仅将示出的相邻气缸中的两个气缸标记为A和B。相邻的气缸具有平行的气缸轴线。如在此所使用的，从上方观察的视图或俯视图理解为表示沿气缸轴线的视图。为清楚起见，在图1中，省略了排气端口和它们相关的流道。如通常在本领域中所已知的那样，在该每气缸两个进气门的发动机中，气缸的进气端口中的每个进气端口均终止于设置在气缸盖的燃烧室中的常规提升阀处。图1所示的示意图可以是火花点火式发动机或者压燃式(例如，柴油)发动机。
四循环燃烧发动机的冲程中的一个冲程是进气冲程，在该进气冲程期间，在存在于发动机气缸盖上的提升类型的进气门中的一个或多个处于打开位置中的情况下，设置在气缸膛中的活塞在该气缸膛中向下行进。通过这样的作用，空气和/或空气燃料混合物通过铸造在气缸盖中的进气端口或以另外的方式提供的进气端口、经过打开的进气门被吸入气缸，并且随后在压缩冲程期间在相同的气缸中通过活塞的向上运动被压缩。在进气冲程期间，活塞扫掠过的容积表示了可填充以空气和/或空气燃料混合物的理论最大容积。然而，由于存在各种各样的因素和潜在的阻碍，包括环境空气压力、发动机操作参数和在输入空气的路径中存在的对流动的阻挡，所以极少能达到气缸填充的理论极限。在发动机进气冲程期间对气流的一个阻碍是进气端口的构造。这包括进气端口的形状和取向角。
通常，燃烧发动机的进气冲程的性质的一个结果是在进气冲程期间，输入空气没有沿直线路径行进，而是在通过进气门和进入气缸时被促使形成漩涡。该漩涡作用有时称为涡流，其对空气/燃料混合物的燃烧特性和燃烧发动机的气体排放有影响。由于通过封装强加的约束（即在典型的发动机气缸盖上仅具有有限的可用空间），所以以减少体积流动能力为代价来获得有益的增加的空气涡流量。该“涡流相对流量”的权衡在历史上引起了导致发动机性能的水平低于可理论获得的水平的设计折衷。改善的气流输送设计在图2中示出为具有燃烧室壁5的气缸3的透视图，该燃烧室壁5设置有两个进气门，每个进气门均具有输入空气流过的相关联的端口。图2示出了具有切向端口7和螺旋端口9的每气缸两进气门的构造。切向端口如此称呼是因为穿过该端口行进的空气的主要途径的中心线在其遇到燃烧室壁的位置处以大致切向方式与燃烧室壁相交，而螺旋端口如此称呼是因为穿过端口行进的空气的主要途径的中心线在其遇到燃烧室壁的位置处包括正好在进入气缸之前的螺旋路径。概括地，该构造以燃烧发动机中降低的总体气流容量为代价在气缸中产生相对高的涡流度。
图3示出了包括切向端口7和直接端口11的每气缸的交替两进气门的构造。直接端口如此称呼是因为穿过端口行进的空气的主要途径的中心线在其遇到燃烧室壁的位置处以大致与气缸中的活塞的运动平行的大致直接的方式与燃烧室壁相交。概括地，该构造产生相对低的涡流度，但同图2的构造比较起来在燃烧发动机中具有较高的总体流动容量。
在图4中表示了在进气冲程期间图3所示的气缸内的空气大体的流动特性，其中通过相对低流动的主切向端口7进入气缸的空气如从上方观察的那样沿逆时针方向涡流，而通过相对高流动的副直接端口11进入气缸的空气如从上方观察的那样沿顺时针方向涡流。这些相逆流动的流分别带有在很大的程度上彼此抵消的角动量分量，从而导致气缸内减弱的总体空气涡流度，尽管在主要方向上还存在净的涡流量。
在图5中图示地描绘了在燃烧发动机的气缸中存在的这种沿主要方向的净涡流量，图5是图1的相邻气缸中的两个气缸A和B的俯视图。在该布置中，包括主进气端口27A和副进气端口17A的配置的气缸A的进气系统的构造与气缸B的构造相同。对于气缸A和B中的每个气缸，在进气冲程期间在存在于气缸中的气团中产生的主涡流沿着由箭头所指示的方向。
如所示，根据本发明的一个实施例，图6所示的布置包括将气缸B的主进气端口27B和副进气端口17B设计成作为存在于气缸A并与气缸A相关联的进气端口的镜像。在这样的实施例中，如由箭头所指示地，当从上方观察时，对于气缸A和B中的每个气缸而言的净涡流沿相反的方向。该布置在柴油机及其他发动机应用中没有不利影响，其中活塞碗是轴对称的，并且燃料喷射器对于气缸大致中心地设置。如在此所提供的图6的这样的布置允许流道和端口布局的新的可能性，该新的布局产生比由现有技术的流道和端口构造所提供的涡流和流动参数更有利的涡流和流动参数。
在根据图7示意性地示出的本发明的另一实施例中，从共用流道13供应相邻发动机气缸A和B上的副端口17A、17B，并且当从上方观察时，穿过端口17A、17B到气缸的输入空气途径的角度(即气流的主要方向)可设计成相对于穿过端口27A、27B的输入空气途径的角度改变或旋转至各种各样的期望水平。
经由在此提供的架构，在设计阶段中穿过副端口17A、17B的空气途径相对于穿过主端口27A、27B的空气途径的角度的有选择的改变，使得存在于气缸和通过端口的流动中的总体涡流对于已知的构造能够可变地增强。分别如从气缸上方所观察的那样，在图8中标记为α并分别与气缸A和B相关联的角度(αA、αB)表示由箭头线指示的通过主端口27A、27B与副端口17A、17B的气流的主要方向之间的角度。在一个实施例中，对于根据本发明考虑的任一气缸而言的角度α可以是大约10度与大约45度之间的任一角度，包括在大约10度与大约45度之间的所有角度和角度范围。在另一实施例中，对于根据本发明考虑的任一气缸而言的角度α可以是大约15度与大约35度之间的任一角度，包括在大约15度与大约35度之间的所有角度和角度范围。在优选实施例中，对于根据本发明考虑的任一气缸而言的角度α大于大约20度。在优选实施例中，对于根据本发明考虑的任一气缸而言的角度α大约为20度。在有些实施例中，角度αA、αB在作为彼此的镜像而存在的一对相邻的两个气缸上是相同的。在有些实施例中，角度αA、αB在作为彼此的镜像而存在的一对相邻的两个气缸上大致相同。在优选实施例中，角度αA、αB对于在利用本发明而提供的发动机上存在的所有气缸都是相同的。在优选实施例中，角度αA、αB对于在利用本发明而提供的发动机上存在的所有气缸都大致相同。在替代实施例中，角度αA、αB对于作为彼此的镜像而存在的一对相邻气缸而言彼此相差不超过大约10度。在另外的替代性实施例中，角度αA、αB对于作为彼此的镜像而存在的一对相邻气缸而言彼此相差不超过大约5度。
图9A、9B和9C示出了对于设置有在此描述的进气端口的相同给定气缸的端口的三种不同取向的俯视透视图。图9A表示相对的进气端口取向的基准（baseline）情形，图9B示出了其中两端口从基准位置顺时针旋转7.5度的构造，而图9C示出了其中两端口从基准位置顺时针旋转15度的构造。将计算机建模用于验证在此提供的架构在不牺牲流量的情况下获得相对高的缸内涡流水平的能力。
因此，图10A图示了对于在图9A、9B和9C中图形示出的三种不同情况而言的在气缸中存在的涡流指数的相对增强。图9A的基准构造在曲柄角大约540-675度的范围内提供了大约1的涡流指数。图9B所示的其中两端口相对于基准构造顺时针旋转7.5度的构造在曲柄角大约540-675度的范围内提供大约1.3的涡流指数。图9C所示的其中两端口相对于基准构造顺时针旋转15度的构造在曲柄角大约540-675度的范围内提供了大约1.5的涡流指数。尽管这些结果在具有不同操作参数的发动机中间可能具有一些可变性，但应理解的是，我们已确定显著效果的存在，并已发现主端口17的旋转基本不影响涡流生成能力。
该效果还由图10B示出的仿真中没有任何流量的损失来支持，图10B关于图9A、9B和9C中示出的构造中的每种构造中所存在的进气门中的每个进气门而言，大体上示出了相对于曲柄角的流量(Cd[-])。从图10B容易看到，对于主、副端口中的每个气门而言的流动不受端口途径角度的所述旋转的影响。作为一个整体来看，在此提供的架构在无流动能力的损失的情况下提供了增强的缸内涡流。
图11示出了根据本发明的一种优选形式的存在于直列式四缸四循环燃烧发动机上的进气端口和气缸的相对配置的俯视示意图。设置有在图11中示出的架构的发动机包括两个气缸对，其中每对气缸均包括彼此相邻的气缸A和气缸B。包括主端口27和副端口17的进气端口被示出为设置于进气歧管15和在每个气缸上存在的进气门之间。为在例示中的清楚起见，省略了排气端口和它们相关联的流道。在该实施例中，对于给定对的相邻气缸中的每个气缸而言的副进气端口17使它们的内部通路共同连接至单个流道13，并从该单个流道13对它们进行供给。这样的布置允许如图8所限定那样增大相交角α，导致如图10所示那样提高的涡流水平。在图11的俯视图中还示出了对称平面S，可以看到在此所提供的相邻对中存在的气缸的进气端口关于该对称平面S大致为彼此的镜像。尽管适用于图11，其中这些端口中的两个端口由共用流道供应，但这样的对称还存在于其它实施例中，包括但不限于在图6中实现的那些实施例。在有些实施例中，对称平面S设置成大致与发动机曲轴旋转的方向垂直。在其他实施例中，对称平面S设置成大致与发动机曲轴旋转的方向平行。在另外的实施例中，对称平面S设置成与发动机曲轴旋转的方向既不大致平行也不大致垂直。
可采用常规气缸盖材料（包括但不限于铁和铝、以及它们的合金），在气缸盖制造过程期间利用常规的铸造技术提供在此所描述的进气端口流道和燃烧室。尽管优选将在此所述的架构提供为气缸盖的零部件，以便作为构建燃烧发动机中的部件来使用，但也可采用本领域已知的用于在完成的发动机上获得大致相同结果的其他等同方法，包括在如非顶置气门发动机的情况下将进气通道或进气通道的一部分铸造到气缸体中。这包括：采用如下任一几何形状（或构造）的所有实施例，其中，根据本发明在一个气缸盖上的所有主端口和/或由此提供的发动机上的气缸组上的所有主端口都由与副端口所用的进气歧管相同的进气歧管来供应；以及采用如下任一几何形状的所有实施例，其中，根据本发明在一个气缸盖上的所有主端口和/或由此提供的发动机上的气缸组的所有主端口都由与副端口所用的进气歧管分开的单独进气歧管来供应。在此提供的架构可用于在具有往复运动的活塞组件的压燃式发动机和直喷式发动机上进行推广，包括四缸柴油发动机构造。然而，在此提供的结构也可在由本领域的技术人员认识到的其他运用中发现用途。
本公开已描述了某些优选实施例及对这些优选实施例的修改。本领域的技术人员在阅读和理解说明书时可想到更多的变型和改动。因此，本发明不应局限于作为用于实施本发明所设想的最佳模式而公开的特定实施例，而是，本发明应包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种内燃发动机，所述内燃发动机包括一对相邻气缸，所述相邻气缸对中的每个气缸均包括：
活塞；
第一进气门；
第二进气门；
主端口，所述主端口与所述第一进气门相关联；以及
副端口，所述副端口与所述第二进气门相关联；
所述端口中的每个端口均构造成，当从所述气缸上方观察时在发动机操作期间提供了穿过所述端口的气流的主要方向，所述端口有效地取向成在相应活塞的进气冲程期间在所述相邻气缸对中的每个气缸中提供了相应的相反方向的缸内空气涡流。
2.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中，当从所述气缸上方观察时，与所述相邻气缸对相关联的端口关于对称平面大致为彼此的镜像。
3.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中，包括至少两对如权利要求1所述那样的相邻气缸。
4.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中，与所述相邻气缸对中的每个气缸相关联的相应端口都构造成使得：当从所述气缸上方观察时，通过所述相应主端口的气流的主要方向与通过所述相应副端口的气流的主要方向之间的相交角是大约10度至大约45度之间的范围内的任一角度，包括在大约10度与大约45度之间的所有角度和角度范围。
5.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中，与所述相邻气缸对中的每个气缸相关联的相应端口都构造成使得：当从所述气缸上方观察时，通过所述相应主端口的气流的主要方向与通过所述相应副端口的气流的主要方向之间的相交角是大约15度至大约35度之间的范围内的任一角度，包括在大约15度与大约35度之间的所有角度和角度范围。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述角度大于大约20度。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述角度是大约20度。
8.根据权利要求4所述的内燃发动机，其中，在相对于较小的相交角没有发生通过所述端口的流量的显著减少的情况下，所述相交角被选择成在所述相应单个气缸中提供较高的涡流水平的有效角度。
9.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中，所述主端口包括直接端口与切向端口中的一个。
10.一种用于在相应进气冲程期间在存在于内燃发动机上的一对相邻气缸中的每个气缸中引起涡流增加的方法，所述相邻气缸对中的每个气缸都具有两个进气端口和对应的进气端口流道，所述方法包括：
将所述相邻气缸对中的每个气缸的所述相应进气端口中的一个进气端口构造成直接端口；
将所述相邻气缸对中的每个气缸的所述相应进气端口中的另一进气端口构造成切向端口；
将所有的所述相应进气端口布置成使得在所述相邻气缸对的一个气缸中的涡流方向与所述相邻气缸对的另一气缸中的涡流方向相反。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107076041A (zh) * 2014-11-10 2017-08-18 图拉技术公司 多级跳过点火
CN109931154A (zh) * 2017-12-18 2019-06-25 现代自动车株式会社 进气端口

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9689327B2 (en) 2008-07-11 2017-06-27 Tula Technology, Inc. Multi-level skip fire
US10400691B2 (en) 2013-10-09 2019-09-03 Tula Technology, Inc. Noise/vibration reduction control
US9399964B2 (en) 2014-11-10 2016-07-26 Tula Technology, Inc. Multi-level skip fire
US11236689B2 (en) 2014-03-13 2022-02-01 Tula Technology, Inc. Skip fire valve control
US10233796B2 (en) 2014-05-12 2019-03-19 Tula Technology, Inc. Internal combustion engine using variable valve lift and skip fire control
US10662883B2 (en) 2014-05-12 2020-05-26 Tula Technology, Inc. Internal combustion engine air charge control
JP6881185B2 (ja) * 2017-09-25 2021-06-02 トヨタ自動車株式会社 インテークマニホールド
US10493836B2 (en) 2018-02-12 2019-12-03 Tula Technology, Inc. Noise/vibration control using variable spring absorber
FR3095237B1 (fr) * 2019-04-16 2021-04-09 Ifp Energies Now Dispositif d’admission de gaz avec deux conduits d’admission dissymétriques

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58135323A (ja) * 1982-02-05 1983-08-11 Toyota Central Res & Dev Lab Inc デイ−ゼルエンジンの吸気機構
WO1986005237A1 (fr) * 1985-03-05 1986-09-12 Motoren-Werke Mannheim Ag Vorm. Benz Abt. Stat. Mo Dispositif de chargement a turbulence et/ou a cyclone pour moteurs a combustion
US4627400A (en) * 1984-07-27 1986-12-09 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Porting system for internal combustion engine
US4744342A (en) * 1986-01-08 1988-05-17 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Intake port structure for an internal combustion engine
US5209191A (en) * 1990-12-03 1993-05-11 Filterwerk Mann & Hummel Gmbh Air intake manifold for an internal combustion engine
US5429086A (en) * 1994-02-14 1995-07-04 Cummins Engine Company, Inc. Shared runner intake ports for I.C. engine
CN101356357A (zh) * 2006-01-27 2009-01-28 丰田自动车株式会社 内燃发动机的进气口

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58135323A (ja) * 1982-02-05 1983-08-11 Toyota Central Res & Dev Lab Inc デイ−ゼルエンジンの吸気機構
US4627400A (en) * 1984-07-27 1986-12-09 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Porting system for internal combustion engine
WO1986005237A1 (fr) * 1985-03-05 1986-09-12 Motoren-Werke Mannheim Ag Vorm. Benz Abt. Stat. Mo Dispositif de chargement a turbulence et/ou a cyclone pour moteurs a combustion
US4744342A (en) * 1986-01-08 1988-05-17 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Intake port structure for an internal combustion engine
US5209191A (en) * 1990-12-03 1993-05-11 Filterwerk Mann & Hummel Gmbh Air intake manifold for an internal combustion engine
US5429086A (en) * 1994-02-14 1995-07-04 Cummins Engine Company, Inc. Shared runner intake ports for I.C. engine
CN101356357A (zh) * 2006-01-27 2009-01-28 丰田自动车株式会社 内燃发动机的进气口

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107076041A (zh) * 2014-11-10 2017-08-18 图拉技术公司 多级跳过点火
CN107076041B (zh) * 2014-11-10 2018-08-03 图拉技术公司 多级跳过点火
CN109931154A (zh) * 2017-12-18 2019-06-25 现代自动车株式会社 进气端口
CN109931154B (zh) * 2017-12-18 2022-06-07 现代自动车株式会社 进气端口

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