CN103104367B

CN103104367B - 发动机的吸气装置

Info

Publication number: CN103104367B
Application number: CN201210448711.6A
Authority: CN
Inventors: 古屋彰
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2032-11-09
Also published as: JP5513469B2; CN103104367A; JP2013104367A

Abstract

本发明提供一种利用简单的构成抑制在吸气通道壁面的混合气的气液分离的发动机的吸气装置。发动机(1)的吸气装置具备：气缸盖(50)，其具有将混合气导入燃烧室(51)内的吸气通道(52)；绝热体(80)，其与吸气通道的入口部连接、且向吸气通道导入混合气，该发动机(1)的吸气装置通过该绝热体具有被插入吸气通道内且在内部使混合气通过的筒状的导气部(83)而构成。

Description

发动机的吸气装置

技术领域

本发明涉及发动机的吸气装置，尤其涉及利用简单的构成抑制了在吸气通道壁面(吸気ポ一ト壁面)的混合气的气液分离的发动机的吸气装置。

背景技术

在产业用等通用发动机中，从设于吸气通道的入口侧的汽化器向发动机供给混合气。

另外，在形成有吸气通道的气缸盖和汽化器之间，以隔热为目的，配置有例如由酚醛树脂等的热导率比气缸盖低的材料形成的绝热体。

作为有关这种通用发动机的绝热体的现有技术，例如在专利文献1中，记载有如下发动机，：以减小发动机的吸气阻力为目的，使设于气缸盖和汽化器之间的隔热用的绝热体的一部分向气缸盖内延伸，构成吸气通道的一部分，以使吸气通道的弯曲平滑。

另外，当液态燃料从汽化器供给的混合气分离，附着在吸气通道的内壁面等时，这些液态燃料作为液滴被吸入发动机，由此，成为因不完全燃烧引起的碳氢化合物(HC)等有害物质产生，以及起动性降低、运行性降低的原因。

作为有关通用发动机的吸气管道内的燃料附着对策的现有技术，例如在专利文献2中记载有如下技术，即，为了防止积存于吸气通道内的凹部中的燃料成为油滴而被吸入发动机，而招致发动机的旋转变动等情况，在吸气通道中的容易积存燃料的部分开设和曲轴箱连通的脉冲泄压孔(動压填孔)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-192176号公报

专利文献2：日本特开昭61-135975号公报

在这种气缸盖中，在吸气通道的轴线角度和汽化器的圆筒部的轴线角度有所不同的构造的情况下，必然地会在接缝的部分形成凹陷形状。

在吸入混合气沿着该凹陷形状流动时，由于混合气相对于吸气通道壁面以钝角冲击而产生气液分离，且附着于吸气通道壁面的燃料以液滴状态流入燃烧室进行燃烧，因此增加了HC等有害物质的排出量。

在此，也考虑在这种凹陷形状上设置如专利文献2中记载的那样的脉冲泄压孔，但该情况下，需要在脉冲泄压孔与曲轴箱之间设置连通配管等，会使构造变得复杂。

发明内容

鉴于上述的问题，本发明的课题在于提供一种利用简单的构成抑制在吸气通道壁面的混合气的气液分离的发动机的吸气装置。

本发明利用如下的解决手段解决上述的课题。

本发明第一方面提供一种发动机的吸气装置，包括：

气缸盖，其具有将混合气导入燃烧室内的吸气通道；以及

绝热体，其与所述吸气通道的入口部连接，且形成有向所述吸气通道导入混合气的开口，其中

所述绝热体具有被插入所述吸气通道内且在内部使混合气通过的筒状的导气部。

据此，混合气冲击吸气通道壁面时，由于混合气的前进方向和吸气通道壁面所成的角度变小(变为锐角冲击)，因此气液分离被抑制，能够抑制因不完全燃烧引起的HC等有害物质的排出。

另外，由于气液分离被抑制，低温时的起动性改善，进而减少了负荷增加时的燃料供给的延迟，由此，游车(ハンチング)次数减少及加速性能提高等发动机的运行性能也能够得到改善。

进而，利用导气部的整流效果，吸气流速加快，充填效率提高，从而提高了发动机的输出。

另外，本发明只是将绝热体更换为具有导气部的绝热体即可适用，因此以低成本可获得上述的效果，进而，也可容易地适用于现有的发动机。

本发明第二方面的发动机的吸气装置，在本发明第一方面的基础上，其中所述导气部可以形成为具有与安装于所述绝热体的上游侧的汽化器的圆筒部的轴线角度实质上一致的轴线角度的圆筒状。

本发明第三方面的发动机的吸气装置，在本发明第二方面的基础上，其中所述导气部的轴线角度可以相对于所述吸气通道的入口部的轴线角度倾斜。

本发明第四方面的发动机的吸气装置，在本发明第三方面的基础上，其中所述绝热体可以形成有所述吸气通道侧相对于所述汽化器侧形成为大直径的锥状的开口，所述导气部从所述开口的所述汽化器侧向所述吸气通道侧突出而形成。

本发明第五方面的发动机的吸气装置，在本发明第一方面的基础上，其中所述导气部的在所述吸气通道侧的端缘部可以沿着与所述导气部的中心轴正交的平面而配置。

本发明第六方面的发动机的吸气装置，在本发明第二方面的基础上，其中所述导气部的在所述汽化器侧的端部可以以其外周面与所述开口的内周缘部之间不会产生间隙的方式固定于所述绝热体。

发明效果

如上所述，根据本发明，能够提供一种利用简单的构成抑制在吸气通道壁面的混合气的气液分离的发动机的吸气装置。

附图说明

图1是用与曲轴轴线方向正交且包含气缸轴线的平面将发动机剖开而看的剖面图，该发动机具备应用了本发明的发动机的吸气装置的实施例；

图2是图1的发动机的绝热体周边的局部剖面立体图；

图3是图1的发动机的绝热体及汽化器的外观立体图；

图4是本发明的比较例的发动机的吸气装置的绝热体周边的局部剖面立体图；

图5是表示比较例的发动机的吸气装置的混合气流路内流速分布的模拟结果的图；

图6是表示实施例的发动机的吸气装置的混合气流路内流速分布的模拟结果的图。

符号说明：

1发动机 10曲轴

20活塞 30连杆

40曲轴箱 41气缸部

42气缸套 50气缸盖

51燃烧室 52吸气通道

53排气通道 54吸气阀

54a摇臂 55排气阀

55a摇臂 60汽化器

61通道 62喉管部(ベンチユリ部)

63阻风阀(チヨ一クバルブ) 64节气门阀(スロツトルバルブ)

65隔热板 70空气过滤器

80色热体 81凸缘部

81a开口 81b螺栓孔

82隔热板部 83导气部

90消音器 R凹部

具体实施方式

本发明通过在绝热体上设置插入吸气通道内的圆筒状的导气部，来解决提供一种利用简单的构成来抑制在吸气通道壁面的混合气的气液分离的发动机的吸气装置的课题。

实施例

下面，对应用了本发明的发动机的吸气装置的实施例进行说明。

图1是用与曲轴轴线方向正交且包含气缸轴线的平面将具备应用了实施例的发动机的吸气装置的发动机切开而看的剖面图。

图2是图1的发动机的绝热体周边的局部剖面立体图。

图3是图1的发动机的绝热体及汽化器的外观立体图。

发动机1例如是以汽油为燃料的单缸四冲程OHC的产业用通用发动机。

如图1所示，发动机1的构成具有曲轴10、活塞20、连杆30、曲轴箱40、气缸盖50、汽化器60、空气过滤器70、绝热体80、消音器90等。

曲轴10为发动机1的输出轴，且其两端部用轴承可旋转地支承。

另外，在曲轴10的中间部，形成有连结连杆30的大端部的曲柄销、支承曲柄销的曲柄臂，以及曲柄配重。

活塞20在气缸内做往复运动，且将燃烧气体的压力向曲轴10进行传递。

连杆30具有经由活塞销与活塞20连结的小端部，及与曲轴10的曲柄销连结的大端部，且连结该小端部和该大端部。

曲轴箱40是容纳曲轴10等的容器状的部件，是构成发动机1的主体部的部分。

在曲轴箱40的上部，形成有活塞20插入其中且在其内部进行往复运动的气缸部41。就气缸部41而言，其中心轴大致沿铅直方向配置。

在气缸部41的内径侧插入有圆筒状的气缸套42，活塞20被插入其内部。

气缸盖50设于气缸部41的上端部，以夹入气缸盖垫片的状态联接于气缸部41。

气缸盖50具有燃烧室51、吸气通道52、排气通道53、吸气阀54、排气阀55等而构成。

燃烧室51是使气缸盖50的与活塞20的冠面对向的区域凹下去而形成的凹部，是混合气在内部燃烧的部分。

在燃烧室51内，设有未图示的火花塞等。

吸气通道52是将在汽化器60中所生成的混合气(在燃烧用空气中具有被雾化及汽化的燃料的物质)导入燃烧室51的通道。

吸气通道52的入口开设于气缸盖50的汽化器60侧的侧面，吸气通道52的出口开设于燃烧室51的上部，并且在吸气通道52的入口和出口的中间部，吸气通道52弯曲地形成。

排气通道53是从燃烧室51排出已燃气体(排气)的通道。

排气通道53的入口开设于燃烧室51的与吸气通道52相对侧的上部，排气通道53的出口开设于气缸盖50的消音器90侧的侧面，并且在排气通道53的入口和出口的中间部，排气通道53弯曲地形成。

吸气阀54及排气阀55由未图示的凸轮轴或摇臂54a、55a等气门驱动系统驱动，且分别将上述的吸气通道52及排气通道53的燃烧室51侧的端部进行开闭。

汽化器60向发动机1供给混合气。

对于汽化器60，如图2等所示，在新气通过的通道(圆筒)61的中间部形成使其内径比其它部分小的喉管部62，在喉管部62的上游侧、下游侧分别配置阻风阀63、节气门阀64而构成。

阻风阀63及节气门阀64是绕大致水平配置的旋转轴可摆动的蝶形阀。

另外，在汽化器60的外部，设有覆盖主体部而配置的隔热板65。

空气过滤器70设于汽化器60的入口侧，将被导入的大气除去灰尘等后导入汽化器60的通道61内。

绝热体80是为了抑制汽化器60因气缸盖50的热传导被加热而以被夹入气缸盖50和汽化器60之间的状态被固定的部件。

绝热体80例如由酚醛树脂等的热导率比气缸盖50的材料(例如铝系合金等)低的材料形成。

如图3所示，绝热体80是将凸缘部81、隔热板部82成型为一体并且安装有导气部83而构成。

凸缘部81是被夹入气缸盖50和汽化器60之间的部分，在其中央部形成有混合气通过的开口81a。

开口81a为圆形的贯通孔，中心轴和汽化器60的通道61基本上一致。另外，开口81a以吸气通道52侧相对于汽化器60侧形成大直径的方式形成为锥状。

另外，在该开口81a的周围，形成有螺栓孔81b。

螺栓孔81b插入有未图示的螺栓，该螺栓将空气过滤器70、汽化器60及绝热体80相对于气缸盖50通过共连的方式而联接。

隔热板部82是向凸缘部81的周围突出而形成的平板状部分，抑制从气缸盖50向汽化器60的辐射造成的热传递。

导气部83为从凸缘部81的开口81a的小直径侧(汽化器60侧)的端部向吸气通道52突出而形成的圆筒状部分。

导气部83与开口81a实质上同心而形成，吸气通道52侧的端缘部沿着与中心轴正交的平面而配置。

导气部83的端部处的上端部与吸气通道52的内面的上面部(吸气通道52的相对于弯曲的外径侧的内面部)隔开微小的间隔对向而配置。

另外，导气部83的端部处的下端部相对于吸气通道52的内面的下面部隔开间隙而配置。

导气部83的汽化器60侧的端部以其外周面与开口81a的内周缘部之间不会产生间隙的方式固定于凸缘部81。

导气部83以其中心轴和汽化器60的通道61基本上一致的方式配置，且与其所插入的吸气通道52的入口部相比，轴线角度不同(而倾斜)。

另外，这种导气部83也可以和绝热体80的其他部分(凸缘部81等)形成为一体。

消音器90减少从排气通道53排出的排气的声能并将排气向外部排出。

消音器90固定于气缸盖50的排气通道53侧的侧面部。

下面，对比以下进行说明的本发明的比较例，对上述的实施例的效果进行说明。

另外，在比较例中，对于和上述的实施例实质上共同的部位附带相同的符号并省略其说明，并且主要对不同点进行说明。

图4是比较例的发动机的吸气装置中的绝热体周边的局部剖面立体图。

比较例的吸气装置具备除去了实施例中的导气部83的绝热体80。

图5是表示比较例的发动机的吸气装置中的混合气流路内流速分布的模拟结果的图。另外，节气门开度表示例如约50％左右的状态，这时节气门阀64的阀体以下端部成为上游侧、上端部成为下游侧的方式，相对于汽化器60的轴线角度倾斜(在后述的图6中也同样)。

在比较例中，在节气门阀64的上方，升高的混合气流沿锥形的开口81a的上面部流动，其后在吸气通道52的入口部，混合气以主流相对于吸气通道52的上面部所成的角度比较大的状态进行冲击(钝角冲击)。

在其附近，因开口81a的上面部和吸气通道52的上面部的角度的差异，形成有混合气通道的上面角度急剧变化的凹部(凹陷形状)R。

这时，在凹部R的周边产生混合气的气液分离，成为液滴的燃料顺着吸气通道52的壁面流入燃烧室内。

这样以液态状态流入燃烧室内的燃料，会因不完全燃烧形成HC而与排气一起被排出。

图6是表示实施例的发动机的吸气装置中的混合气流路内流速分布模拟结果的图。

在实施例中，从导气部83出来的混合气从凹部R的下流侧导入吸气通道52内。另外，导气部83的上面和吸气通道52的上面所成的角度也比开口81a的上面和吸气通道52的上面所成的角度小，因此，混合气以主流相对于吸气通道52的上面部所成的角度比较小的状态进行冲击(锐角冲击)，使得混合气的气液分离量减少，HC的排出量减少。

根据以上说明的实施例，在混合气冲击吸气通道52的壁面时，由于混合气的前进方向和吸气通道52的内壁面(上面)所成的角度变小(锐角冲击)，从而以气液分离被抑制的状态导入燃烧室51而燃烧，因此能够抑制不完全燃烧引起的HC等有害物质的排出。例如，可以将排气中的HC量相对于比较例减少约15％。

另外，由于气液分离得以抑制，低温时的起动性得到改善，进而负荷增加时的燃料供给的延迟减少，由此，游车次数减少及加速性能提高等发动机的运行性能也能够得到改善。

此外，利用导气部83的整流效果，吸气流速加快，填充效率提高，从而提高了发动机的输出。

另外，本发明只是将绝热体80更换为具有导气部83的绝热体就可以适用，因此以低成本就可获得上述的效果，并且也容易适用于现有的发动机。

(变形例)

本发明不限于以上说明的实施例，可以进行各种变形及变更，这些变形及变更也在本发明的技术性范围内。

绝热体及导气部的形状、构造、材质等，不限于上述的实施例，可以做适当变更。

另外，实施例的发动机例如是单缸OHC，且气缸是直立的，但本发明也能够适用于两缸以上的发动机、OHV等气门驱动方式不同的发动机、气缸倾斜或水平配置的发动机等。

Claims

1.一种发动机的吸气装置，包括：

气缸盖，其具有将混合气导入燃烧室内的吸气通道；以及

所述绝热体具有被插入所述吸气通道内且在内部使混合气通过的筒状的导气部，并且

在所述吸气通道的入口部附近形成有混合气通道的上面角度急剧变化的凹部，从所述导气部出来的混合气从所述凹部的下流侧导入所述吸气通道内，所述混合气相对于所述吸气通道的上面部以锐角冲击。

2.如权利要求1所述的发动机的吸气装置，其中，所述导气部形成为具有与安装于所述绝热体的上游侧的汽化器的圆筒部的轴线角度实质上一致的轴线角度的圆筒状。

3.如权利要求2所述的发动机的吸气装置，其中，所述导气部的轴线角度相对于所述吸气通道的入口部的轴线角度倾斜。

4.如权利要求3所述的发动机的吸气装置，其中，所述绝热体形成有所述吸气通道侧相对于所述汽化器侧形成为大直径的锥状的开口，所述导气部从所述开口的所述汽化器侧向所述吸气通道侧突出而形成。

5.如权利要求1所述的发动机的吸气装置，其中，所述导气部的在所述吸气通道侧的端缘部沿着与所述导气部的中心轴正交的平面而配置。

6.如权利要求2所述的发动机的吸气装置，其中，所述导气部的在所述汽化器侧的端部以其外周面与所述开口的内周缘部之间不会产生间隙的方式固定于所述绝热体。