CN103867289A - 用于内燃发动机的可变进气歧管及其可变进气设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于内燃发动机的可变进气歧管及其可变进气设备，所述可变进气歧管装置可包括：入口，所述入口吸入外部空气并且连接至主通道；第一出口和第二出口，所述第一出口与所述第二出口从所述主通道分岔，通过所述主通道流体连接至所述入口，并通过所述第一出口和所述第二出口将通过所述主通道吸入的外部空气排出；以及分隔件，所述分隔件将所述主通道与所述第一进气通道和所述第二进气通道中的一个分开。

Description

用于内燃发动机的可变进气歧管及其可变进气设备

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年12月17日提交的韩国专利申请第10-2012-0147808号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及一种用于内燃发动机的可变进气歧管和使用该可变进气歧管的可变进气设备，更具体地涉及这样一种用于内燃发动机的可变进气歧管和可变进气设备，其增强了进气的滚流和旋流。

背景技术

通常，燃烧室通过将气缸盖联接到气缸体而形成于内燃发动机中用于直接喷射的燃烧的燃料，活塞构造为在气缸体中往复运动以使燃烧室压缩或膨胀并改变燃烧室的容积。

用于将空气引入燃烧室的进气口和用于排出在燃烧室中燃烧的废气的排气口形成在气缸盖中，并且用于打开和关闭进气口的进气阀以及用于打开和关闭排气口的排气阀安装在气缸盖中。

用于将燃料喷射到燃烧室的喷油嘴安装于气缸盖中,邻近进气口，用于点燃由喷油嘴喷射出的燃料的火花塞安装在气缸盖中。

通过穿过进气阀从这种构造的直喷内燃发动机产生引入燃烧室的进气滚流和旋流，由于燃烧速率增加而减小了不完全燃烧，可减少废气中的有害成分，并且通过增加内燃发动机的冷启动和低速低负荷工作期间进气的惯性力，能够提高内燃发动机的输出功率，并通过增加内燃发动机高速高负荷工作期间进气效率能够提高内燃发动机的输出功率。

已经提出了一种所谓的可变进气运动（VCM）阀设备作为用于产生进气滚流或旋流的常规可变进气设备。

VCM阀设备典型地安装在与气缸盖连接的进气歧管中，从而将进气供应至气缸盖的进气口，并且VCM阀设备包含用于产生进气旋流的旋流控制阀（SCV）和用于产生进气滚流的滚流控制阀（TCV）。

对于配备有两个进气阀和两个排气阀的四阀内燃发动机的情况，通常容易产生滚流，而不容易产生旋流。

此外，在压缩冲程过程中，尽管大部分的滚流分解为湍流能，但旋流比滚流持续时间更长且使湍流能增大直到内燃发动机的膨胀冲程。

因此，常规的四阀内燃发动机以如下方式构造：进气流不对称，用以产生进气旋流，为此，两个进气口中的一个通常被VCM阀设备堵住。

如上所述，一旦为了产生进气旋流而用VCM阀设备将其中一个进气口堵住，滚流的强度就变得比旋流的强度小。为了弥补这一点，已经提出了一种VCM阀设备，其通过利用非对称端口瓣阀来增加滚流，从而产生强劲的滚流和旋流。

然而，已经暗示出在上述常规的可变进气设备中无法既获得强劲的滚流又获得强劲的旋流。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种用于内燃发动机的可变进气歧管和使用该可变进气歧管的可变进气设备，其产生被引入到内燃发动机的燃烧室的强劲的进气滚流和旋流，并且持续保持较高的燃烧速率。

在本发明的一个方面中，一种用于内燃发动机的可变进气歧管装置可包括：入口，所述入口将外部空气吸入；第一和第二出口，所述第一和第二出口将通过入口所吸入的外部空气经由不同通道排出；以及分隔件，所述分隔件将从所述入口延伸到所述第一出口的第一进气通道的一部分分成为上游通道，并将从所述入口延伸到所述第二出口的第二进气通道一部分分成为下游通道，其中所述分隔件在所述第一进气通道和所述第二进气通道的每一个中具有不同的长度。

所述分隔件可具有平板形状。

主通道形成为将所述第一进气通道和所述第二进气通道与所述入口流体连通，其中所述第一进气通道的直径可比所述主通道的直径小，并且所述第一进气通道从所述主通道延伸至所述第一出口，并且其中所述第二进气通道的直径可比所述主通道的直径小，并且所述第二进气通道从所述主通道延伸至所述第二出口。

所述第一进气通道与所述第二进气通道从所述主通道成锐角分岔。

所述第一进气通道与所述第二进气通道从所述主通道以V形分岔。

所述第一进气通道与所述第二进气通道的长度相等。

所述分隔件可包括：主分隔件，所述主分隔件仅布置在所述主通道中；和扩展分隔件，所述扩展分隔件从所述主分隔件延伸至所述第一进气通道和所述第二进气通道中的一个。

所述主分隔件设置为到达另一个进气通道的进入口。

所述分隔件固定至所述主通道的侧壁以及其中一个进气通道的侧壁。

在本发明的另一方面中，一种用于内燃发动机的可变进气设备可包括：所述可变进气歧管装置和端口瓣阀设备，所述端口瓣阀设备选择性地打开由所述分隔件分隔开的所述下游通道。

所述端口瓣阀设备可包括：瓣阀和旋转轴，所述瓣阀用于打开和关闭所述下游通道；所述旋转轴与所述瓣阀一体形成且选择性地旋转所述瓣阀。

在本发明的另一个方面中，一种用于内燃发动机的可变进气歧管装置可包括：入口，所述入口吸入外部空气，并且连接至主通道；第一出口和第二出口，所述第一出口与所述第二出口从所述主通道分岔，并且通过所述主通道流体连接至所述入口并通过所述第一出口和所述第二出口将穿过所述主通道而吸入的外部空气排出；以及分隔件，所述分隔件将所述主通道以及所述第一进气通道与所述第二进气通道中的一个分开。

所述可变进气歧管装置可进一步包括安装在所述入口中并选择性地调节所述主通道开口的端口瓣阀设备。

根据本发明的示例性实施方案的可变进气歧管和使用该可变进气歧管的可变进气设备，在进入燃烧室的空气里同时产生强劲的滚流和强劲的旋流，从而持续保持较高的燃烧速率。

此外，通过将穿过进气歧管而进入燃烧室的进气的流动阻力降至最低，由于提高了进气效率，因而内燃发动机的输出功率能够增大。

此外，通过提高进气效率而防止不完全燃烧，能够减少有害废气的排出，并且因为结构简单，装配误差能够得到适当校正，因而可以提高装配生产率。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其他特征和优点将变得清楚或得以更加具体地阐明。

附图说明

图1为根据本发明示例性实施方案的可变进气歧管的部分剖开的主视图。

图2为根据本发明的示例性实施方案的可变进气设备的侧视图。

应当了解，附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、定向、位置和形状将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的相同的或等同的部分。

具体实施方式

现在将具体参考本发明的各个实施例，这些实施例的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明与示例性实施例相结合进行描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。而是相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等同形式及其它实施方案中。

下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。

参考图1，根据本发明的示例性实施方案的可变进气歧管10包括用于将外部空气吸入的入口11以及用于排出外部空气的第一和第二出口12和13。

在可变进气歧管10内部形成通道，外部空气穿过该通道从入口11流至第一和第二出口12和13。

所述通道包括主通道14、第一进气通道15和第二进气通道16，所述主通道14具有基本较大的直径且与入口11连通，所述第一进气通道15从主通道14延伸至第一出口12且具有比主通道14更小的直径，所述第二进气通道16从主通道14延伸至第二出口13且具有比主通道14更小的直径。

第一进气通道15与第二进气通道16从主通道14分岔从而形成与主通道14不同的进气通道。

第一进气通道15与第二进气通道16从主通道14成锐角分岔。

第一进气通道15与第二进气通道16从主通道14大体成V形分岔。

第一进气通道15与第二进气通道16的长度可以相同。

为了将可变进气歧管的部分通道分成上游通道和下游通道，将分隔件20插入到可变进气歧管中。

分隔件20具有大体平板的形状。

分隔件20可以插入可变进气歧管中并固定至彼此面对的两个侧壁。

分隔件20包括主分隔件22和扩展分隔件24，所述主分隔件22仅布置在主通道14中，所述扩展分隔件24从主分隔件22延伸到其中一个进气通道，即第一进气通道15。

主分隔件22可设置为仅到达第二进气通道16的进入口。

扩展分隔件24可以不延伸至第一进气通道15，而是延伸至第二进气通道16。

因此，分隔件20在第一进气通道15中从入口11经由第一进气通道15延伸到第一出口12的长度L1大于分隔件20在第二进气通道16中从入口11经由第二进气通道16延伸到第二出口13的长度L2。

毋庸置疑，扩展分隔件24可以布置在第二进气通道16中，从而使得分隔件在第二进气通道中的长度L2大于分隔件在第一进气通道中的长度L1。

如上所述，第一和第二进气通道形成在可变进气歧管10内，分隔件构造为在每个进气通道中具有不同的长度，在经由进气通道（第一进气通道，其分隔件的长度较长）的进气流中产生强劲的滚流，在经由进气通道（第二进气通道，其分隔件的长度较短）的进气流中产生强劲的旋流。

因此，当进气经由第一和第二进气通道而进入燃烧发动机时，强劲的滚流和强劲的旋流同时被引入其中，从而持续保持较高的燃烧速率。

也就是说，与分隔件具有相同长度相比，当分隔件在第一和第二进气通道的每一个中的长度不同时，旋流被加强了。结果，进气的湍流强度（滚流强度+旋流强度）增大了。

参考图2，在将分隔件20安装在可变进气歧管10中用以增强进气滚流和旋流之后，安装了端口瓣阀设备30，其用于打开和关闭由分隔件20分隔开的下游通道17。

端口瓣阀设备30包括旋转轴31和瓣阀32，所述旋转轴31被安装成通过驱动装置（例如电动机）而旋转，所述瓣阀32被安装成与旋转轴31一体旋转从而打开和关闭下游通道17。

电子控制单元ECU检测内燃发动机的运行状态（例如：内燃发动机的低速低负荷运行状态和其高速高负荷运行状态），并产生合适的控制信号用以驱动电动机。然后，旋转轴31结合电动机的驱动而旋转从而旋转瓣阀32，并且下游通道17打开和关闭的程度通过瓣阀32的旋转来调节，由此控制通过可变进气歧管10的进气流。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并非意欲穷尽，或者将本发明严格限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导可能进行很多改变和变化。前面的描述并非意欲穷尽，或者将本发明严格限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导以及各种各替代形式和修改而可能进行很多改变和变化。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (13)

1.一种用于内燃发动机的可变进气歧管装置，包括：

入口，所述入口将外部空气吸入；

第一和第二出口，所述第一和第二出口将通过入口所吸入的外部空气经由不同通道排出；以及

分隔件，所述分隔件将从所述入口延伸到所述第一出口的第一进气通道的一部分分成为上游通道,并将从所述入口延伸到所述第二出口的第二进气通道的一部分分成为下游通道，

其中所述分隔件在所述第一进气通道和所述第二进气通道的每一个中的长度不同。

2.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的可变进气歧管装置，其中所述分隔件具有平板形状。

3.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的可变进气歧管装置，

其中主通道形成为将所述第一进气通道和所述第二进气通道与所述入口流体连通，

其中所述第一进气通道的直径比所述主通道的直径小，并且所述第一进气通道从所述主通道延伸至所述第一出口，并且

其中所述第二进气通道的直径比所述主通道的直径小，并且所述第二进气通道从所述主通道延伸至所述第二出口。

4.根据权利要求3所述的用于内燃发动机的可变进气歧管装置，其中所述第一进气通道与所述第二进气通道从所述主通道成锐角分岔。

5.根据权利要求3所述的用于内燃发动机的可变进气歧管装置，其中所述第一进气通道与所述第二进气通道从所述主通道以V形分岔。

6.根据权利要求3所述的用于内燃发动机的可变进气歧管装置，其中所述第一进气通道与所述第二进气通道的长度相等。

7.根据权利要求3所述的用于内燃发动机的可变进气歧管装置，其中所述分隔件包括：

主分隔件，所述主分隔件仅布置在所述主通道中；和

扩展分隔件，所述扩展分隔件从所述主通道延伸至所述第一进气通道和所述第二进气通道中的一个。

8.根据权利要求7所述的用于内燃发动机的可变进气歧管装置，其中所述主分隔件设置为到达另一个进气通道的进入口。

9.根据权利要求8所述的用于内燃发动机的可变进气歧管装置，其中所述分隔件固定至所述主通道的侧壁以及其中一个进气通道的侧壁。

10.一种用于内燃发动机的可变进气设备，包括：

根据权利要求1所述的可变进气歧管装置；和

端口瓣阀设备，所述端口瓣阀设备选择性地打开由所述分隔件分隔开的所述下游通道。

11.根据权利要求10所述的用于内燃发动机的可变进气设备，其中所述端口瓣阀设备包括：

瓣阀，所述瓣阀用于打开和关闭所述下游通道；和

旋转轴，所述旋转轴与所述瓣阀一体形成且选择性地旋转所述瓣阀。

12.一种用于内燃发动机的可变进气歧管装置，包括：

入口，所述入口吸入外部空气，并且连接至主通道；

第一出口和第二出口，所述第一出口与所述第二出口从所述主通道分岔，通过所述主通道流体连接至所述入口，并将穿过所述主通道吸入的外部空气通过所述第一出口和所述第二出口排出；以及

分隔件，所述分隔件将所述主通道以及所述第一进气通道与所述第二进气通道中的一个分开。

13.根据权利要求12所述的用于内燃发动机的可变进气歧管装置，进一步包括安装在所述入口中并选择性地调节所述主通道开口的端口瓣阀设备。

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