CN106574547B - 内燃发动机 - Google Patents
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Abstract
在本发明中，在从形成在进气口(4)的开口中的气门连接面(41)到燃烧室(8)的上游部分中，进气口(4)的上方壁面(42)从气门连接面(41)的上游侧端部(41a)延续并且相对于位于进气口(4)侧的天井面(8a)呈大致直线状并且倾斜地延伸。此外，进气口(4)中的该部分在与进气口(4)的轴向垂直的方向上的截面形状是横向上的轴线为长轴的扁平形状。
Description
技术领域
本发明涉及内燃发动机。
背景技术
通常已知一种用于形成内燃发动机的气缸的轴向上的旋流——即内燃发动机的气缸内的所谓的滚流——的技术。当气缸内形成滚流时，进气与燃料的混合被促进，并且因此能提高内燃发动机中的燃烧性。
此外，日本专利申请公报No.8-74584(JP 8-74584 A)公开了这样一种构型，即在气缸内形成滚流的内燃发动机中，进气口形成为在其内径保持相同的同时从气缸盖的侧面朝燃烧室直接并倾斜向下延伸的直口。在JP 8-74584 A中记载的这种构型中，进气口中通向燃烧室内的气门座开口孔的内表面形成为具有圆锥面，该圆锥面具有比进气口大的内径并且朝燃烧室扩大。此外，圆锥面的一部分形成为与进气口的天井面基本一致。
在日本专利申请公报No.2004-316609(JP 2004-316609 A)中，在包括用于以进气相对于气缸的中心线而偏向该气缸的一侧的方式导入进气以便在该气缸内形成滚流的进气口的内燃发动机中，公开了一种构型，其中在进气口的壁面之中位于一侧的远方的壁面与和进气口相连的气门座的喉部之间的边界上设置有向进气口的内侧突出的阶梯部。
在日本实用新型No.2532417中，公开了作为直线状端口的进气口的截面形状形成为椭圆形或大致长方形的构型。
发明内容
鉴于上述关联技术，本发明提供了一种内燃发动机，其中在该内燃发动机的气缸内形成滚流，并且该内燃发动机强化滚流。
根据本发明的一方面，提供了一种内燃发动机，其包括气缸、活塞、进气门和排气门。所述活塞构造成在所述气缸内往复运动。所述进气门构造成将气体从所述内燃发动机的进气口引导到设置在所述气缸内的燃烧室中或阻断所述气体。所述排气门构造成将所述燃烧室内的气体从所述燃烧室排出到所述内燃发动机的排气口或封住所述气体。然后，在所述燃烧室中，所述进气口向其开口的位于进气口侧的天井面和所述排气口向其开口的位于排气口侧的天井面各自都相对于与所述气缸的中心轴线垂直的平面倾斜。所述内燃发动机构造成通过所述气缸内在所述排气口侧设置在所述气缸内的缸膛壁面附近沿从所述排气口侧的天井面朝所述活塞的顶面的方向的气流和在所述进气口侧的所述缸膛壁面附近沿从所述活塞的顶面朝所述进气口侧的天井面的方向的气流而产生滚流。在所述进气口中位于气门连接面上游的指定区域中，该进气口的上方壁面相对于所述进气口侧的天井面从该进气口侧的天井面的法线方向向下倾斜，从所述气门连接面的上游侧端部延续，并且呈大致直线状延伸。所述气门连接面是在所述进气门关闭时所述进气门的伞部与所述进气口的与所述燃烧室相通的开口靠接的面。此外，所述进气口的所述指定区域中在与所述进气口的轴向垂直的方向上的截面形状是长轴位于横向上的扁平形状，所述横向定义为与所述进气口的轴向垂直并且与所述气缸的径向平行的方向。应当注意，在本说明书中，相对于气缸体的气缸盖侧定义为上方，而相对于气缸盖的气缸体侧定义为下方。此外，在本说明书中，与进气口的轴向垂直并且与气缸的径向平行的方向定义为横向。此外，在以下说明中，包含进气口的壁面的位于进气口的中心轴线的正上方的最上部并且在进气口的壁面中位于相对上方的部分被称为“上方壁面”。此外，包含进气口的壁面的位于进气口的中心轴线的正下方的最下部并且在进气口的壁面中位于相对下方的部分被称为“下方壁面”。此外，在进气口的上方壁面中，如上所述呈大致直线状延伸的部分被称为“直线部分”。
当进气口的上方壁面具有如上所述的直线部分时，进气流由该直线部分引导。因此，已从进气口流入气缸内的进气更容易在气缸的上方部分中流向排气口侧。根据如上所述的本发明的内燃发动机，进气口的上方壁面中的直线部分从设置在进气口的开口中的气门连接面的上游侧端部延续地延伸。换言之，进气口的上方壁面中的直线部分延伸到尽可能接近进气口的开口的位置。这样，通过上方壁面的直线部分引导从进气口流入气缸内的进气的效果进一步增强。相应地，已从进气口流入气缸内的进气更容易在气缸的上方部分中流向排气口侧。因此，气缸的上方部分中在沿排气口侧天井面的方向上的进气的流速进一步提高。同时，进气口的指定区域中在与进气口的轴向垂直的方向上的截面形状是在横向上的轴为长轴的扁平形状。应当注意，本文中的“与进气口的轴向垂直的方向上的截面”是由包含进气口的上方壁面和下方壁面中在与进气口的轴向垂直的方向上互相对向的位置的平面限定出的截面。换言之，由于进气口与位于进气口侧的天井面连接同时从位于进气口侧的天井面的法线方向向下倾斜，所以“与进气口的轴向垂直的方向上的截面”不包含进气口的开口附近的不存在于与进气口的轴向垂直的方向上与上方壁面对向的下方壁面的部分的截面。
如上所述，由于进气口的指定区域中的截面形状是横向上的轴线为长轴的扁平形状，所以进气更容易从进气口的开口的横向上的端部流入气缸内。此外，已从进气口的开口的横向上的端部流入气缸内的进气更容易在气缸的上方部分中流向排气口侧。所以，在气缸的横向上的更宽范围中，已从进气口流入气缸内的进气更容易在气缸的上方部分中流向排气口侧。因此，在气缸的横向上的更宽范围中，气缸的上方部分中在沿排气口侧天井面的方向上的进气的流速进一步提高。
如上所述，根据本发明，气缸的上方部分中在沿排气口侧天井面的方向上的进气的流速能进一步提高。因此，能强化气缸内形成的滚流。
此外，在所述内燃发动机中，在所述进气口的所述指定区域中与呈大致直线状延伸的上方壁面对向的下方壁面可设置有梯度部。在所述梯度部中，位于所述气流的下游侧的该下方壁面和该上方壁面之间的间隔比位于所述气流的上游侧的该下方壁面和该上方壁面之间的间隔小，使得在与所述进气口的轴向垂直的方向上的截面的长轴的长度被维持的状态下，位于所述气流的下游侧的该截面中的短轴长度与长轴长度之比比位于所述气流的上游侧的该截面中的短轴长度与长轴长度之比小。
根据如上所述的内燃发动机，在进气口内的下方壁面附近流动的进气在进气口的开口附近由梯度部引导。因此，当进气已从进气口流入气缸内时，进气更容易在气缸的上方部分中流向排气口侧。此外，在设置有梯度部的部分中，进气口的在与该进气口的轴向垂直的方向上的截面积(在下文中，该截面积可被简称为“进气口的截面积”)朝气流的下游侧逐渐缩小。结果，从进气口流入气缸内的进气的流速提高。因此，根据上述构型，能进一步强化气缸内形成的滚流。
这里，在于进气口的下方壁面中设置有如上所述的梯度部的情况下，进气口的截面积在设置有该梯度部的部分中缩小。因此，与未设置梯度部的情况相比，可以减少流入气缸内的进气的流量。鉴于上述情况，在于进气口的下方壁面中设置有如上所述的梯度部的构型中，上游侧下方壁面可位于假想下方壁面下方。这里，所述上游侧下方壁面是所述下方壁面在所述进气口中的一部分并且从所述梯度部延续地向上游延伸。所述假想下方壁面是在假定下方壁面从所述气门连接面的上游侧端部并与上方壁面大致平行地呈大致直线状延伸的情况下的下方壁面。
根据如上所述的内燃发动机，与进气口中的上游侧下方壁面位于与假想下方壁面相同的位置处或位于假想下方壁面上方的情况相比，能进一步增大设置有梯度部的部分中的进气口的截面积。因此，即使在于进气口的下方壁面中设置有梯度部的情况下，也能容易地确保流入气缸内的进气的充足流量。
此外，在所述内燃发动机中，所述进气口的所述指定区域可以是从所述气门连接面的上游侧端部到所述进气门的气门导管的设置位置的区域。根据这种内燃发动机，通过从气门连接面的端部到进气门的气门导管的设置位置的上方壁面，在气缸的上方部分中沿朝向排气口侧的方向引导从进气口流入气缸内的进气。
此外，在所述内燃发动机中，所述上方壁面相对于所述进气口侧的天井面的第一倾斜角度和所述气门连接面相对于所述进气口侧的天井面的第二倾斜角度可大致相同。所述上方壁面在所述进气口的所述指定区域中从所述气门连接面的上游侧端部延续并且呈大致直线状延伸。根据这种内燃发动机，进气口内已在该进气口的上方壁面中沿直线部分流动的进气紧接在流入气缸内之前、即甚至在从气门连接面通过时也通过气门连接面沿同一方向被引导。根据如上所述的这种内燃发动机，已从进气口流入气缸内的进气更容易在气缸的上方部分中沿朝向排气口侧的方向平稳地流动。
根据如本发明中所述的内燃发动机，在内燃发动机的气缸内形成滚流的所述内燃发动机中滚流强化。所以，进一步促进了用于内燃发动机的进气和燃料的混合。因此，能提高内燃发动机中的燃烧性。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是根据本发明的第一和第二实施方式的内燃发动机的示意性构型的视图；
图2是根据第一实施方式的进气口的侧视图；
图3A和图3B是根据第一实施方式的进气口的通向燃烧室的开口的视图；
图4是根据第一实施方式的进气口的开口附近部分的放大视图；
图5是根据第一实施方式的进气口的气门连接面的截面形状和在与进气口的轴向垂直的方向上的截面形状的第一视图；
图6是根据第一实施方式的进气口的气门连接面的截面形状和在与进气口的轴向垂直的方向上的截面形状的修改例；
图7是常规(关联技术)进气口的开口附近部分的放大视图；
图8是采取图7所示的常规(关联技术)进气口的内燃发动机中的进气口和气缸上部的纵截面图；
图9是根据第一实施方式的内燃发动机的进气口和气缸上部的纵截面图；
图10是从根据第一实施方式的进气口流入气缸内的进气流从进气口的上方看的视图；
图11A、图11B、图11C是采取图7所示的常规(关联技术)进气口的内燃发动机中进气已从进气口流入气缸内时的进气的流速的分布的视图；
图12A、图12B、图12C是根据第一实施方式的内燃发动机中进气已从进气口流入气缸内时的进气的流速的分布的视图；
图13是标示各图11A、11B、11C和图12A、12B、12C的下部区域中通过点C表示的位置处的进气的流速的曲线图；
图14是根据第一实施方式的进气口的上方壁面的直线部分相对于位于进气口侧的天井面的第一倾斜角度的一个例子和气门连接面相对于位于进气口侧的天井面的第二倾斜角度的一个例子；
图15是根据第二实施方式的进气口的示意性构型的第一视图；
图16是根据第二实施方式的进气口的示意性构型的第二视图；
图17是根据第一实施方式的内燃发动机中进气已从进气口流入气缸内时的进气的流速的分布的视图；
图18是根据第二实施方式的内燃发动机中进气已从进气口流入气缸内时的进气的流速的分布的视图。
具体实施方式
在下文中将基于附图对本发明的具体实施方式进行说明。这些实施方式中记载的部件的尺寸、材质、形状、相对位置等并非旨在将本发明的技术范围限制于这些，除非另外指出。
在下文中将对根据本发明的第一实施方式的内燃发动机进行说明。图1是根据该第一实施方式的内燃发动机的示意性构型的视图。内燃发动机1是具有四个气缸2并且用于驱动车辆的汽油发动机(火花点火式内燃发动机)。然而，本发明不限于汽油发动机，而是也可应用于其它类型的发动机。应当注意，为方便起见在图1中仅示出一个气缸2。
活塞3可滑动地设置在气缸2内。活塞3在气缸2内往复运动。设置在气缸盖中的进气口4和排气口5与气缸2的燃烧室8连接。应当注意，各有两个进气口4和排气口5与每个气缸2连接；然而，为方便起见在图1中仅示出一个进气口4和一个排气口5。燃烧室8是屋脊形燃烧室，其中进气口4向其开口的位于进气口4侧的天井面8a和排气口5向其开口的位于排气口5侧的天井面8b相对于与气缸2的中心轴线垂直的平面倾斜。
进气口4的通向燃烧室8的开口由进气门6开闭。利用进气门6的开闭，进气门6将气体从内燃发动机1的进气口4引导到设置在气缸2内的燃烧室8或阻断该气体。排气口5的通向燃烧室8的开口由排气门7开闭。利用排气门7的开闭，排气门7将燃烧室8内的气体从燃烧室8的内部排出到内燃发动机1的排气口5或封住该气体。此外，气缸2设置有用于将燃料直接喷射到燃烧室8内的燃料喷射阀11和用于点燃形成在燃烧室8内的空燃混合物的火花塞12。
图1中的箭头表示气缸2中的气体(进气)流。如该箭头所示，在第一实施方式中，在气缸2中，形成了在气缸2的轴向上旋回的旋流，即滚流。在滚流中，气体在位于排气口侧的缸膛壁面附近从排气口侧天井面8b沿朝向活塞3的顶面的方向流动，并且气体在位于进气口侧的缸膛壁面附近从活塞3的顶面沿朝向进气口侧天井面8a的方向流动。由于形成了这种滚流，所以促进了燃料与空气的混合，并且因此提高了内燃发动机1中的燃烧性。
应当注意，在以下说明中，相对于气缸体的气缸盖侧定义为上方，而相对于气缸盖的气缸体侧定义为下方。此外，与进气口4的轴向垂直并且与气缸2的径向平行的方向(即，两个进气口4的开口排列在燃烧室8的进气口侧天井面8a中的方向)定义为横向。
在下文中将基于图2至6对根据该第一实施方式的内燃发动机的进气口的构型进行说明。图2是进气口4的侧视图。图3A、3B是进气口4的通向燃烧室8的开口(在下文中，简称为“进气口4的开口”)的视图。图3A是进气口4的开口在与进气口侧天井面8a垂直的方向(图2中单点划线L1延伸的方向)上从下方看去的视图。图3B是进气口4的开口在进气口4的轴向(图2中双点划线L2延伸的方向)上从下方看去的视图。图4是进气口4的开口附近部分的放大视图。图5和6是进气门4的气门连接面41的截面形状和进气口4在与轴向垂直的方向上的截面形状的视图。在图5和6中，斜线部S1表示进气口4的气门连接面41的截面形状，而斜线部S2、S3各自都表示进气口4在与轴向垂直的方向上的截面形状。
如图2所示，根据该第一实施方式的进气口4是在呈大致直线状延伸的同时相对于进气口侧天井面8a从进气口侧天井面8a的法线方向向下倾斜的所谓的直口。此外，如图3A所示，进气口侧天井面8a上的进气口4的开口的形状呈大致圆形。因此，当在进气口4的轴向上看进气口4的开口时，如图3B所示，其形状为横向上的轴线为长轴的椭圆形。
在进气口4的开口附近设置有供进气门6的气门杆61插入穿过的气门导管13。此外，进气口4的开口形成有在进气门6关闭时进气门6的伞部62与其靠接的气门连接面41(在图3A、3B和图4中，斜线部表示气门连接面)。应当注意，气门连接面41是限定为包含在进气门6关闭时进气门6的伞部62实际地与其靠接的面的面并且呈环状形成在进气口4的开口中。在图4中，41a表示气门连接面41的上游侧端部。
这里，包含进气口4的壁面中位于进气口4的中心轴线正上方的最上部并且位于进气口4的壁面中的相对上方的壁面被设定为“上方壁面42”。此外，包含进气口4的壁面中位于进气口4的中心轴线正下方的最下部并且位于进气口4的壁面中的相对下方的壁面被设定为“下方壁面43”。在该第一实施方式中，如图4所示，进气口4的上方壁面42从气门连接面41的上游侧端部41a延续，并且在呈大致直线状延伸的同时相对于进气口侧天井面8a从进气口侧天井面8a的法线方向向下倾斜。同时，进气口4的下方壁面43形成为从气门连接面41的上游侧端部41a上升至指定位置Px，并且从该指定位置Px以与上方壁面42相似的方式在呈大致直线状延伸的同时相对于进气口侧天井面8a在排气口侧的反方向上倾斜。
此外，在该第一实施方式中，如图5所示，进气口4在与进气口4的轴向垂直的方向上的截面形状(具体而言，从下方壁面43上升的部位在上游侧的截面形状)是横向上的轴线为长轴的椭圆形状。
应当注意，在该第一实施方式中，进气口4在与进气口4的轴向垂直的方向上的截面形状可以并非总是椭圆形状，而可以是横向的轴线为长轴的扁平形状。例如，如图6中的斜线部S3所示，进气口4在与进气口4的轴向垂直的方向上的截面形状可以是横向上的边为长边的大致长方形(长方形的角弯曲的形状)。然而，这种情况下，同样，进气口4的开口在进气口侧天井面8a上呈大致圆形。于是，如图3B所示，在进气口4的轴向上看去的进气口4的开口的形状是椭圆形状。因此，在进气口4在与进气口4的轴向垂直的方向上的截面形状为如图6所示的大致长方形的情况下，其构造成，在到达开口之前，在进气口4的轴向上看去的形状从大致长方形朝气门连接面41逐渐变成椭圆形状。
这里，将说明根据该第一实施方式的进气口的构型与常规进气口的构型之间的差别。图7是常规进气口中的开口附近的部分的放大视图。常规地，由具有比用于构成气缸盖的部件高的耐磨性的部件构成的环形气门座29嵌合至进气口24的与燃烧室28相通的开口。于是，在气门座29的内周面上形成有在进气门26关闭时进气门26的伞部262与其靠接的气门连接面241。
在设置了这种气门座29的情况下，有必要在进气口24的开口中确保从进气口侧天井面28a以高度h压入气门座29所需的厚度。因此，即使在进气口24形成为直口并且因此进气口24的上方壁面242呈大致直线状形成的情况下，其上方壁面242构造成从与进气口24的开口隔开气门座29的高度以上的位置、即上方壁面242从气门连接面241的上游侧端部241a上升的位置呈大致直线状延伸。换言之，在上方壁面242的直线部分与气门连接面241之间存在阶梯。
同时，在根据第一实施方式的进气口4中，在开口中未设置气门座。相反，采取所谓的激光熔覆气门座，其中通过激光束将合金粉末焊接在气缸盖的形成有进气口4的开口的部分上。由于采取了这种激光熔覆气门座，所以与常规进气口不一样，不必确保用于从进气口侧天井面压入气门座的厚度。因此，进气口4的开口的构成自由度提高。因此，根据该第一实施方式的进气口4可具有这样的构型，即上方壁面42从气门连接面41的上游侧端部41a延续并且如上所述呈大致直线状延伸。然而，在本发明中，用于实现进气口的构型的方法不限于激光熔覆气门座。
接下来将说明根据该第一实施方式的进气口的构型的效果。图8是采取图7所示的常规进气口的内燃发动机的进气口和气缸上部的纵截面图。图9是根据该第一实施方式的内燃发动机的进气口和气缸上部的纵截面图。图8和9分别示出进气门26、6打开的状态(图8和9各自都示出从包含进气门的中心轴线的平面在气缸的外侧方向上偏离的位置处的截面。因此，仅示出各进气门6、26的伞部，并且未示出其气门杆。)。此外，在图8和9中，素描箭头表示从各进气口4、24流入各燃烧室8、28中的进气流。
如上所述，在常规进气口24的开口中设置有气门座29。因此，已沿进气口24的上方壁面242的直线部分流动的进气紧接在流入气缸内之前由气门座29的内周面引导。这里，气门座29的内周面相对于进气口侧天井面的第二倾斜角度大于进气口24的上方壁面242的直线部分相对于进气口侧天井面的第一倾斜角度。因此，如图8所示，从进气口24流入气缸内的进气流从沿进气口24的上方壁面242的直线部分的方向向下流动。特别地，与进气门的中心轴线附近的位置相比，进气在从进气门的中心轴线在外侧方向上偏离的位置处由气门座29的内周面进一步向下引导。
同时，如图9所示，在根据该第一实施方式的进气口4中，上方壁面42的直线部分延伸到气门连接面41的端部。换言之，进气口4的上方壁面42中的直线部分尽可能接近开口附近的位置延伸。相应地，如图9所示，已沿进气口4中的上方壁面42的直线部分流动的进气在大致维持原来的流动方向的同时流入气缸2内。因此，如从与图8的比较可以理解的，已从进气口4流入气缸2中的进气更易在沿排气口侧的天井面8b的方向上流动。此外，在从进气门的中心轴线在气缸的外侧方向上偏离的位置处，同样，进气由上方壁面42的直线部分在沿与进气门的中心轴线附近的方向大致相同的方向上被引导。结果，气缸2的上方部分中在沿排气口侧天井面8b的方向上的进气的流速进一步提高。
图10是从根据该第一实施方式的各进气口流入气缸内的进气从进气口的上方看的视图。图10示出各进气门6打开的状态。此外，在图10中，每个斜线部都指示在与进气口4的轴向垂直的方向上的截面形状，并且每个箭头都指示进气流。
如上所述，在该第一实施方式中，进气口4在与进气口4的轴向垂直的方向上的截面形状是横向上的轴线为长轴的扁平形状(在图10中为椭圆形状)。根据此构型，如图10所示，进气也更容易从进气口4的开口的侧方流入气缸2内。因此，进气更容易从进气口4流到气缸2在横向上的中央附近的部位和其在位于侧方的缸膛壁面附近的部分。因此，在气缸2内在横向上的更宽范围中，已从进气口4流入气缸2内的进气更容易在沿排气口侧天井面8b的方向上流动。结果，在气缸2内在横向上的更宽范围中，气缸2的上方部分中在沿排气口侧天井面8b的方向上的进气的流速进一步提高。
如上所述，根据按照该第一实施方式的进气口的构型，能进一步提高气缸2的上方部分中在沿排气口侧天井面8b的方向上的进气的流速。这样，能强化气缸2内形成的滚流。
图11A、11B、11C是采取图7所示的常规进气口的内燃发动机中进气已从进气口流入气缸内时的进气的流速的分布的视图。图12A、12B、12C是根据该第一实施方式的内燃发动机中进气已从进气口流入气缸内时的进气的流速的分布的视图。应当注意，图11A、11B、11C和12A、12B、12C示出内燃发动机1的运转状态相同的情况下的进气的流速的分布。图11A、11B、11C和图12A、12B、12C示出在横向上彼此不同的位置处进气口和气缸的纵截面中的进气的流速的分布。此外，在各图11A、11B、11C和图12A、12B、12C中，在上部区域中示出了进气口和气缸的纵截面中的位置，并且在下部区域中示出了上部区域中示出的纵截面中的进气的流速的分布。详细而言，图11A和图12A的下部区域各自都示出其上部区域中示出的X-X截面(由包含进气门的中心轴线的平面形成的截面，在下文中称为气门中心截面)中的进气的流速的分布。图11B和图12B的下部区域各自都示出其上部区域中示出的Y-Y截面(由从气门中心截面位于气缸的中央方向上的平面形成的截面，在下文中称为缸膛中心侧截面)中的进气的流速的分布。图11C和图12C的下部区域各自都示出其上部区域中示出的Z-Z截面(由从气门中心截面位于气缸的外侧方向上的平面形成的截面，在下文中称为缸膛壁面侧截面)中的进气的流速的分布。在各图11A、11B、11C和图12A、12B、12C的下部区域中，进气的流速的分布通过模式1至5表示，并且进气的流速从模式1至模式5依次降低(即，流速在通过模式1表示的位置处最高，并且在通过模式5表示的位置处最低)。
此外，图13是标示各图11A、11B、11C和图12A、12B、12C的下部区域中通过点C表示的位置处的进气的流速的曲线图。点C表示气缸内进气流的方向从沿排气口侧天井面的方向转入沿位于排气口侧的缸膛壁面的方向(从排气口侧天井面朝向活塞的顶面的方向)的位置。预期滚流随着通过该点C表示的位置处的进气的流速提高而强化。在图13中，横轴表示气缸内的横向上的进气的流速的测定位置，且横轴的(a)、(b)和(c)分别对应于图11A、11B、11C和图12A、12B、12C。在图13中，纵轴表示进气的流速。此外，在图13中，各白色圆表示各图11A、11B、11C的下部区域中通过点C表示的位置处的进气的流速，即采取常规进气口的内燃发动机中的进气的流速。各黑色圆表示各图12A、12B、12C的下部区域中通过点C表示的位置处的进气的流速，即根据该第一实施方式的内燃发动机中的进气的流速。
当分别将图11A、11B与图12A、12B进行比较时，应理解，在根据该第一实施方式的内燃发动机中，用于表示排气口侧天井面附近的比较高的流速的模式的范围比采取常规进气口的内燃发动机中大。这表示，在根据该第一实施方式的内燃发动机中，在气门中心截面附近和缸膛中心侧截面附近从进气口流入气缸内并且在沿排气口侧天井面的方向上行进的进气的流速比采取常规进气口的内燃发动机中高。此外，当将图11C与图12C进行比较时，应理解，在根据该第一实施方式的内燃发动机中，指示比较高的流速的模式在气缸的上部中延伸的方向比采取常规进气口的内燃发动机中更接近沿排气口侧天井面的方向。这表示，在根据该第一实施方式的内燃发动机中，缸膛壁面侧截面附近的进气流比采取常规进气口的内燃发动机中更接近沿排气口侧天井面的方向。换言之，在根据该第一实施方式的内燃发动机中，在气门中心截面、缸膛中心侧截面和缸膛壁面侧截面各者中气缸的上部中的在沿排气口侧天井面8b的方向上的进气的流速比采取常规进气口的内燃发动机中高。
结果，如图13所示，在根据该第一实施方式的内燃发动机中，气缸内的点C处的进气的流速在气门中心截面、缸膛中心侧截面和缸膛壁面侧截面各者中也比采取常规进气口的内燃发动机中高。换言之，根据按照该第一实施方式的进气口的构型，从进气口流入气缸内的进气流有效地促进了气缸内的滚流的形成。因此，能强化气缸内形成的滚流。
应当注意，如上所述，在该第一实施方式中通过利用进气口4的上方壁面42在沿排气口侧天井面8b的方向上引导从进气口4流入气缸2内的进气来强化滚流。因此，在该第一实施方式中，上方壁面42并非始终有必要在位于进气口4中的气门连接面41的上游侧端部41a的上游侧的全部区域中呈大致直线状延伸，并且进气口4在与该进气口4的轴向垂直的方向上的截面形状并非始终有必要是横向上的轴线为长轴的扁平形状。换言之，在流入气缸2内的进气能如上所述由进气口4的上方壁面42在沿排气口侧天井面8b的方向上引导的指定区域中，上方壁面42仅需从气门连接面41的上游侧端部41a呈大致直线状延伸，并且进气口4在与进气口4的轴向垂直的方向上的截面形状仅需是横向上的轴线为长轴的扁平形状。作为这种指定区域，可例示进气口4中从气门连接面41的上游侧端部41a到气门导管13的设置位置的区域(图4中通过α表示的区域)。然而，上方壁面42可呈大致直线状延伸到区域α的上游侧，并且进气口4在与该进气口4的轴向垂直的方向上的截面形状可以是横向上的轴线为长轴的扁平形状。
此外，在该第一实施方式中，如图14所示，进气口4的上方壁面42中的直线部分相对于进气口侧天井面8a的第一倾斜角度A1可与气门连接面41相对于进气口侧天井面8a的第二倾斜角度A2大致相同。在气门连接面41的第二倾斜角度A2与进气口4的上方壁面42中的直线部分的第一倾斜角度A1不同的情况下，已沿进气口4的上方壁面42的直线部分流动的进气口4中的进气流的方向紧接在进气流入气缸2内之前受气门连接面41影响。另一方面，在两个倾斜角度(第一倾斜角度和第二倾斜角度)大致相同的情况下，已沿进气口4的上方壁面42的直线部分流动的进气口4中的进气也紧接在流入气缸2内之前由气门连接面41沿同一方向引导。因此，已从进气口4流入气缸2内的进气更容易在沿排气口侧天井面8b的方向上平顺地流动。
接下来将对本发明的第二实施方式进行说明。图15是根据该第二实施方式的内燃发动机的进气口的示意性构型的视图。尽管根据该第二实施方式的进气口是与第一实施方式中相似的直口，但其下方壁面的形状与第一实施方式中不同。应当注意，箭头表示图15中的进气流。此外，在图15中，斜线部S1表示进气口4的气门连接面41的截面形状，而斜线部S2表示进气口4在与轴向垂直的方向上的截面形状。
此外，在该第二实施方式中，进气口4的开口的形状与图3A、3B所示的第一实施方式中的开口的形状相同，并且气门连接面41形成在该开口中。此外，与第一实施方式相似，进气口4的上方壁面42从气门连接面41的上游侧端部延续，并且在呈大致直线状延伸的同时从进气口侧天井面8a的法线方向向下倾斜。此外，进气口4在与进气口4的轴向垂直的方向上的截面形状(具体而言，从下方壁面43上升的部位在上游侧的截面形状)是横向上的轴线为长轴的椭圆形状。由于这些构型，根据按照该第二实施方式的进气口，能获得与第一实施方式中相同的效果。
在该第二实施方式中，在进气口4中的气门导管13附近的下方壁面44中形成有梯度部441。在形成有该梯度部441的部分中，进气口4在与进气口4的轴向垂直的方向上的截面的椭圆形状变化成使得，在长轴的长度Rw维持的同时，短轴的长度Rs(在进气口4的轴向垂直的方向上上方壁面42与下方壁面44之间距离)与长轴的长度Rw之比朝气流的下游侧逐渐减小(Rs2＞Rs1)。同时，与梯度部441对向的上方壁面42维持呈大致直线状。换言之，在梯度部441中，下方壁面44形成为朝气流的下游侧接近上方壁面42。
应当注意，在该第二实施方式中，同样，进气口4在轴向上的截面形状不必始终都是椭圆形，而是仅需与第一实施方式中一样是横向上的轴线为长轴的扁平形状。例如，如图16所示，进气口4的该部分中的截面形状可以是横向上的边为长边的大致长方形。应当注意，在图16中，斜线部S1表示进气口4的气门连接面41的截面形状，而斜线部S3表示进气口4在与轴向垂直的方向上的截面形状。这种情况下，在形成有梯度部441的部分中，进气口4中的截面的大致长方形变化成使得，在其长边(长轴)的长度Lw维持的同时，短边(短轴)的长度Ls与长边的长度Lw之比朝气流的下游侧逐渐减小(Ls2＞Ls1)。
此外，在该第二实施方式中，如图15所示，进气口4的下方壁面44中从气门连接面41的上游侧端部上升的位置Px与梯度部441的下游侧端部对应。换言之，在与进气口4的轴向垂直的方向上的上方壁面42与下方壁面44之间的距离在梯度部441的下游侧端部处最短。此外，与上方壁面42相似，作为从梯度部441延续并向上游延伸的下方壁面的上游侧下方壁面442在呈大致直线状延伸的同时从进气口侧天井面8a的法线方向向下倾斜。于是，当在假设下方壁面44以与上方壁面42大致平行的方式从气门连接面41的上游侧端部呈大致直线状延伸的情况下限定的面被设定为假想下方壁面Lv时，该上游侧下方壁面442位于该假想下方壁面Lv下方。
接下来，将说明根据该第二实施方式的进气口的构型的效果。当在进气口4的下方壁面44中形成有如上所述的梯度部441时，在下方壁面44附近流动的进气口4中的进气沿朝向上方壁面42的方向被引导。因此，当进气已从进气口4流入气缸2内时，进气不易沿朝向位于进气口4侧的缸膛壁面的方向流动。换言之，当进气已从进气口4流入气缸2内时，进气更容易在沿排气口侧天井面8b的方向上流动。此外，在下方壁面44的形成有梯度部441的部分中，进气口4的截面积朝气流的下游侧逐渐减小。结果，从进气口4流入气缸2内的进气的流速提高。因此，根据上述构型，能进一步强化气缸2内形成的滚流。
图17是根据第一实施方式的内燃发动机中在进气已从进气口流入气缸内时的进气的流速的分布的视图。图18是根据第二实施方式的内燃发动机中在进气已从进气口流入气缸内时的进气的流速的分布的视图。应当注意，图17和18示出内燃发动机1的运转状态相同时的进气的流速的分布。图17和18各自都示出缸膛壁面侧截面(与图11C和图12C的上部区域中所示的Z-Z截面相当的位置处的截面)中的进气的流速的分布。此外，在图17和18中，进气的流速的分布通过模式1至5表示，并且进气的流速从模式1至模式5依次降低(即，进气的流速在通过模式1表示的位置处最高，并且进气的流速在通过模式5表示的位置处最低)。
当将图17与图18进行比较时，应理解，在根据该第二实施方式的内燃发动机中，已从进气口流入气缸内的进气在沿位于进气口侧的缸膛壁面的方向上流动的区域R1中指示比较高的流速的模式的范围比根据第一实施方式的内燃发动机中的该范围小。这表示，在根据该第二实施方式的内燃发动机中，在沿位于进气口侧的缸膛壁面的方向上流动的进气的流速比根据第一实施方式的内燃发动机中低。此外，还应理解，在根据该第二实施方式的内燃发动机中，位于排气口侧的气缸上部的区域R2中指示比较高的流速的模式延伸的方向与根据第一实施方式的内燃发动机中相比更接近沿排气口侧的天井面的方向。这表示，在根据该第二实施方式的内燃发动机中，进气流比根据第一实施方式的内燃发动机中更接近沿排气口侧天井面的方向。换言之，根据按照该第二实施方式的进气口的构型，从进气口流入气缸内的进气有效地促进了气缸内的滚流的形成。因此，能进一步强化气缸内形成的滚流。
这里，在进气口4的下方壁面44中形成有如上所述的梯度部441的情况下，在形成有梯度部441的部分中进气口4的截面积缩小。因此，与未如第一实施方式中那样形成梯度部441的情况相比，流入气缸2内的进气的流量可能减少。然而，在该第二实施方式中，上游侧下方壁面442如上所述位于假想下方壁面Lv下方。根据这种构型，与上游侧下方壁面442位于与假想下方壁面Lv相同的位置处或位于假想下方壁面Lv上方的情况相比，能进一步增大形成有梯度部441的部分中的进气口4的截面积。因此，在根据该第二实施方式的内燃发动机中，即使当在进气口4的下方壁面44中形成有梯度部441时，与根据该第一实施方式的内燃发动机相比也能容易和充分地确保流入气缸2内的进气的流量。
然而，即使在上游侧下方壁面442位于与假想下方壁面Lv相同的位置处或位于假想下方壁面Lv上方的情况下，也能获得强化通过形成梯度部441而获得的滚流的效果。换言之，上游侧下方壁面442位于假想下方壁面Lv下方的构型对滚流的强化而言不是必要的。
此外，在该第二实施方式中，与第一实施方式相似，在位于进气口4中的气门连接面41的上游侧端部41a的上游的全部区域中，上方壁面42不必始终呈大致直线状延伸，并且进气口4在与进气口4的轴向垂直的方向上的截面形状不必始终是横向上的轴线为长轴的扁平形状。然而，在进气口4中，上方壁面42有必要至少从气门连接面41的上游侧端部41a到上方壁面42与形成在下方壁面44中的梯度部441对向的位置呈大致直线状延伸。
此外，在该第二实施方式中，同样，与第一实施方式相似，进气口4的上方壁面42中的直线部分相对于进气口侧天井面8a的第一倾斜角度A1和气门连接面41相对于进气口侧天井面8a的第二倾斜角度A2可大致相同。
Claims (4)
1.一种内燃发动机，包括：
气缸；
活塞，所述活塞构造成在所述气缸内往复运动；
进气门，所述进气门构造成将气体从所述内燃发动机的进气口引导到设置在所述气缸内的燃烧室中或阻断该气体；和
排气门，所述排气门构造成将所述燃烧室内的气体从所述燃烧室的内部排出到所述内燃发动机的排气口或封住该气体，其中
所述进气口和所述排气口设置在所述气缸的气缸盖中，
在所述燃烧室中，所述进气口向其开口的位于所述进气口侧的天井面和所述排气口向其开口的位于所述排气口侧的天井面各自都相对于与所述气缸的中心轴线垂直的平面倾斜，
所述内燃发动机构造成通过所述气缸内在所述排气口侧的设置在所述气缸内的缸膛壁面附近沿从所述排气口侧的天井面朝所述活塞的顶面的方向的气流和在所述进气口侧的所述缸膛壁面附近沿从所述活塞的顶面朝所述进气口侧的天井面的方向的气流而产生滚流，
在所述进气口中位于气门连接面上游的指定区域中，所述进气口的上方壁面相对于所述进气口侧的天井面从该进气口侧的天井面的法线方向向下倾斜，从所述气门连接面的上游侧端部延续，并且呈大致直线状延伸，所述气门连接面是在所述进气门关闭时所述进气门的伞部与所述进气口的与所述燃烧室相通的开口靠接的面，并且
所述进气口的所述指定区域中在与所述进气口的轴向垂直的方向上的截面形状是长轴位于横向上的扁平形状，所述横向定义为与所述进气口的轴向垂直并且与所述气缸的径向平行的方向，
其特征在于，采用激光熔覆气门座，其中通过激光束将合金粉末焊接在所述气缸盖的形成有所述进气口的开口的部分上，
所述上方壁面相对于所述进气口侧的天井面的第一倾斜角度和所述气门连接面相对于所述进气口侧的天井面的第二倾斜角度大致相同，并且所述上方壁面在所述进气口的所述指定区域中从所述气门连接面的上游侧端部延续并且呈大致直线状延伸，
所述进气口内已在所述进气口的上方壁面中沿直线部分流动的进气即使经过所述气门连接面时也通过所述气门连接面沿同一方向被引导。
2.根据权利要求1所述的内燃发动机，其特征在于
在所述进气口的所述指定区域中与呈大致直线状延伸的所述上方壁面对向的下方壁面设置有梯度部，并且在所述梯度部中，位于所述气流的下游侧的该下方壁面和该上方壁面之间的间隔比位于所述气流的上游侧的该下方壁面和该上方壁面之间的间隔小，使得在与所述进气口的轴向垂直的方向上的截面的长轴的长度被维持的状态下，位于所述气流的下游侧的该截面中的短轴长度与长轴长度之比小于位于所述气流的上游侧的该截面中的短轴长度与长轴长度之比。
3.根据权利要求2所述的内燃发动机，其特征在于
上游侧下方壁面位于假想下方壁面下方，所述上游侧下方壁面是所述下方壁面在所述进气口中的一部分并且从所述梯度部延续地向上游延伸，所述假想下方壁面是在假定下方壁面从所述气门连接面的上游侧端部并与所述上方壁面大致平行地呈大致直线状延伸的情况下的下方壁面。
4.根据权利要求1所述的内燃发动机，其特征在于
所述进气口的所述指定区域是从所述气门连接面的上游侧端部到所述进气门的气门导管的设置位置的区域。
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