CN109973206A - 内燃机 - Google Patents
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Abstract
一种内燃机,在缸内产生的滚流对缸内的涡流的影响小,其具备:使燃烧室内产生涡流的机构;和活塞,其具有作为为了避免与进气门的干涉而凹设的面的进气侧气门凹座、和作为为了避免与排气门的干涉而凹设的面的排气侧气门凹座,其特征在于,当逆滚流的流量比正滚流的流量少的情况下,将进气侧气门凹座设为第一气门凹座,将排气侧气门凹座设为第二气门凹座,反之将排气侧气门凹座设为第一气门凹座,将进气侧气门凹座设为第二气门凹座,在由通过第一气门凹座和与所述第一气门凹座相邻的第二气门凹座的与活塞的中心轴平行的截面剖切活塞的情况下,与第二气门凹座相比,第一气门凹座的截面的内侧方向变低的倾斜角大。
Description
技术领域
本发明涉及在燃烧室内产生涡流和滚流的内燃机。
背景技术
以往以来,在使燃料与空气的混合气在燃烧室内燃烧而产生动力的内燃机中,为了提高燃料的燃烧效率并实现输出的提高、排气排放的改善、燃料消耗率的改善等,而有效地利用在燃烧室内生成的涡流(汽缸的周向上的涡流)。也就是说,利用由该涡流的实现燃烧室内的搅拌来促进燃料的气化雾化,使燃烧室内的燃料的燃烧性良好。
作为积极地产生涡流的方法,以往提出了各种构成。例如已知有一种如下的内燃机(参照专利文献1):在具备切向气道和螺旋气道这两种进气道的内燃机中,利用切向气道在燃烧室内产生涡流。
专利文献1:日本特开2013-083193号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1中,由于从进气道、尤其是切向气道向燃烧室内流入的进气而产生正滚流和逆滚流,所述正滚流是在燃烧室内上面从进气道侧向排气道侧流动的滚流,所述逆滚流是在燃烧室内下面从进气道侧向排气道侧流动的滚流。由于该正滚流和逆滚流,从而涡流的旋涡中心轴相对于汽缸中心轴倾斜,空气与燃料的混合程度降低。结果,有可能产生烟等,而排放恶化。
本发明是鉴于上述问题而做出的,目的在于减小滚流对涡流的影响,并且实现排放的改善。
用于解决问题的技术方案
第1发明提供一种内燃机,所述内燃机具备:使燃烧室内产生涡流的机构;和活塞,其具有进气侧气门凹座(valve recess)和排气侧气门凹座,所述进气侧气门凹座是为了避免与进气门的干涉而凹设的面,所述排气侧气门凹座是为了避免与排气门的干涉而凹设的面,所述内燃机的特征在于,当在所述燃烧室内下面从进气道侧向排气道侧流动的滚流即逆滚流的流量比在所述燃烧室内上面从进气道侧向排气道侧流动的滚流即正滚流的流量少的情况下,将所述进气侧气门凹座设为第一气门凹座,将所述排气侧气门凹座设为第二气门凹座,在所述逆滚流的流量比所述正滚流的流量多的情况下,将所述排气侧气门凹座设为第一气门凹座,将所述进气侧气门凹座设为第二气门凹座,在由通过所述第一气门凹座和与所述第一气门凹座相邻的所述第二气门凹座的、与活塞的中心轴平行的截面剖切所述活塞的情况下,与所述第二气门凹座相比,所述第一气门凹座的所述截面中的内侧方向变低的倾斜角大。
根据第1发明所述的内燃机,第2发明提供一种内燃机,所述内燃机的特征在于,具备两种进气道,所述进气道是切向气道和螺旋气道,所述切向气道和螺旋气道为逆滚流的流量比正滚流的流量少的形状,与所述切向气道对应的气门凹座比与所述螺旋气道对应的气门凹座向所述截面的中心方向倾斜。
根据第1或第2发明所述的内燃机,第3发明提供一种内燃机,所述内燃机的特征在于,进气道侧的所述气门凹座中的至少一个与排气道侧的所述气门凹座中的至少一个平行地设置。
发明的效果
根据第1发明,能够使正滚流与逆滚流相互削弱,所以能够减小滚流对涡流的影响,能够实现排放的改善。
根据第2发明,在具备切向气道和螺旋气道的内燃机中,由切向气道生成的滚流的流量多,所以能够进一步减小滚流对涡流的影响,能够实现排放的改善。
根据第3发明,能够在制造时减少个别地调整用于切削的夹具等的倾斜的工序,所以制造变得容易。
附图说明
图1是内燃机的整体构成的图。
图2是进气道的具体的构成的图。
图3是实施方式1中的活塞的俯视图。
图4是实施方式1中的活塞的剖视图。
图5是正滚流和逆滚流的概念图。
图6是实施方式2中的活塞的俯视图。
图7是实施方式2中的活塞的剖视图。
附图标记说明
10:内燃机
12:燃烧室
14:进气通路
15:进气道
16:排气通路
17:排气道
18:燃料喷射阀
20:ECU
22:切向气道
24:螺旋气道
25:进气门
27:排气门
31:进气侧气门凹座
32:排气侧气门凹座
具体实施方式
以下,参照附图对应用了本发明的具体的实施方式详细地进行说明。但是,本发明并不限定于以下的实施方式。另外,为了明确地进行说明,而将以下的记载和附图适当地简化。
实施方式1
图1是示意性地示出本发明的实施方式1中的内燃机10的整体构成的图。内燃机10是在压缩上止点附近从位于各汽缸内的燃料喷射阀18喷射燃料,并通过压缩自着火使燃料燃烧的压缩自着火式发动机(例如,柴油发动机)。进气通路14与排气通路16连通于内燃机10的各汽缸的燃烧室12。
燃料喷射阀18等用于控制内燃机10的致动器电连接于ECU(电子控制单元)20,根据来自ECU20的指令而被驱动。
图2是用于说明图1所示的进气通路14所具备的进气道的具体的构成的立体图。如图2所示,进气通路14具备切向气道22和螺旋气道24作为连接于公共的燃烧室12的进气道。
切向气道22形成为能够引导进气以使得进气在沿着汽缸内周面26的方向上流入燃烧室内。根据像这样形成的切向气道22,从该切向气道22供给的进气的流量越多,则能够使在燃烧室12内生成的涡流越强。另外,切向气道22在生成涡流的同时也生成滚流。
内燃机10中的涡流的生成主要由切向气道22负责,另一方的螺旋气道24构成为将旋转方向与所生成的涡流相同的旋涡状的进气向燃烧室12内供给。
另外,排气通路16具有连接于公共的燃烧室12的两个排气道。
接着,参照图3和图4,对活塞顶面的构成进行说明。
图3是在汽缸的轴线方向上从上方侧观察活塞而得到的图。在活塞的顶面设置有用于避免与两个进气门的干涉的两个进气侧气门凹座31、和用于避免与两个排气门的干涉的两个排气侧气门凹座32。
图4是在通过进气侧气门凹座和与该进气侧气门凹座相邻的排气侧气门凹座32的、与活塞的中心轴平行的截面(图3的AA’截面)中观察活塞而得到的图。在本实施例的活塞顶面还设置有作为凹部的腔室,在外周部设置有挤气部(日文:スキッシュ)。
以往的内燃机中的活塞的各气门凹座被设置成与各进/排气门的倾斜相应地向活塞的外侧倾斜。
另一方面,本实施方式中的进气侧气门凹座31被设置成向AA’截面的中心方向倾斜。排气侧气门凹座32被设置成向活塞的外侧倾斜。
图5是在缸内产生的滚流的概念图。在进气门打开了的状态下活塞下降,由此分别从切向气道和螺旋气道向汽缸内取入进气。此时通过被取入的进气而在缸内产生涡流,但由于各进气道从汽缸上部取入进气,所以滚流也同时产生。而且,该滚流能够分为在燃烧室内上面从进气道侧向排气道侧流动的滚流即正滚流、和在燃烧室内下面从进气道侧向排气道侧流动的滚流即逆滚流。在本实施方式中为正滚流的流量比逆滚流的流量多这样的构成。
由于正滚流与逆滚流是彼此方向相反的涡流,所以彼此相互削弱。然而,在以往技术中正滚流与逆滚流的流量具有差量,所以无法充分地相互削弱,而会在正滚流成分仍较强地残留的状态下移向压缩工序。当在正滚流成分仍较强地残留的状态下活塞上升时,受到正滚流的影响而在涡流倾斜的状态下喷射燃料。在该情况下有可能燃料的分布变得不均匀、燃烧性恶化并产生烟。
在本实施方式中,进气侧气门凹座31被设置成向AA’截面的中心方向倾斜。因此,能够减小逆滚流从进气侧气门凹座31受到的阻力,从而能够抑制逆滚流的减弱。另一方面排气侧气门凹座32被设置成向活塞的外侧倾斜。因此,正滚流从排气侧气门凹座32受到的阻力比逆滚流从进气侧气门凹座31受到的阻力大,能够使正滚流的减弱量比逆滚流的减弱量大。
由此,能够减弱原本流量多的正滚流、并且抑制流量少的逆滚流的减弱,所以能够使正滚流与逆滚流的流量均匀或者使差量减小。结果,能够使正滚流与逆滚流互相抵消而减小滚流对涡流的影响,所以向燃烧室12内喷射的燃料被进一步搅拌,从而燃烧性改善。
更优选的是,期望进气道侧气门凹座31中的与切向气道22对应的气门凹座被设置成向AA’截面的中心方向倾斜。由进气道中的切向气道产生的滚流的流量比由进气道中的螺旋气道产生的滚流的流量多,所以通过使与切向气道22对应的气门凹座向AA’截面的中心方向倾斜,从而能够进一步抑制逆滚流的减弱,从而能够使正滚流与逆滚流的流量均匀或者使差量减小。
更优选的是,期望进气道侧气门凹座31中的至少一个与排气道侧气门凹座32中的至少一个平行地设置。
更优选的是,期望与切向气道22对应的气门凹座与排气道侧气门凹座32中的至少一个平行地设置。倾斜相同的气门凹座在制造时不需要个别地调整用于切削的夹具等的倾斜,所以制造变得容易。在此,与对应于切向气道22的气门凹座平行地设置的排气道侧的气门凹座可以是一个,也可以是多个。
实施方式2
在本实施方式中,省略与实施方式1相同的部分的说明。
在本实施方式中为逆滚流的流量比正滚流的流量多这样的构成。
参照图6和图7,对活塞顶面的构成进行说明。
图6是在汽缸的轴线方向上从上方侧观察活塞而得到的图。在活塞的顶面设置有用于避免与两个进气门的干涉的两个进气侧气门凹座、和用于避免与两个排气门的干涉的两个排气侧气门凹座。
图7是在通过进气侧气门凹座和与该进气侧气门凹座相邻的排气侧气门凹座的、与活塞的中心轴平行的截面(图6的BB’截面)中观察活塞而得到的图。在本实施例的活塞顶面还设置有作为凹部的腔室,并且在外周部设置有挤气部。
在本实施方式中,排气侧的气门凹座被设置成向BB’截面的中心方向倾斜,进气侧的气门凹座被设置成向活塞的外侧倾斜。因此,能够减小正滚流从排气侧气门凹座受到的阻力,从而能够抑制正滚流的减弱。另一方面,进气侧的气门凹座被设置成向活塞的外侧倾斜。因此,逆滚流从进气侧气门凹座受到的阻力变大,从而能够使逆滚流减弱。
由此,能够减弱原本流量多的逆滚流、并且抑制流量少的正滚流的减弱,所以能够使正滚流与逆滚流的流量均匀或者使差量减小。结果,能够使正滚流与逆滚流互相抵消而减小滚流对涡流的影响,所以向燃烧室12内喷射的燃料被进一步搅拌,从而燃烧性改善。
更优选的是,期望排气道侧的气门凹座中的对应于与切向气道22相邻的排气道的气门凹座被设置成向BB’截面的中心方向倾斜。由进气道中的切向气道产生的滚流的流量比由进气道中的螺旋气道产生的滚流的流量多,所以通过使对应于与切向气道22相邻的排气道的气门凹座向BB’截面的中心方向倾斜,从而能够进一步抑制正滚流的减弱,从而能够使正滚流与逆滚流的流量均匀或者使差量减小。
更优选的是,期望进气道侧的气门凹座的面,与对应于与切向气道22相邻的排气道的气门凹座平行地设置。倾斜相同的气门凹座在制造时不需要个别地调整用于切削的夹具等的倾斜,所以制造变得容易。在此平行地设置的进气道侧的气门凹座可以是一个,也可以是多个。
另外,使燃烧室12内产生涡流的机构不仅可以是切向气道22,也可以是设置于进气道内的涡流控制阀。
另外,至此对柴油发动机进行了说明,但并不限于此,也可以是汽油发动机。
本发明并不限定于上述实施方式,能够在不脱离主旨的范围内进行适当的变更。
Claims (3)
1.一种内燃机,具备:
使燃烧室内产生涡流的机构;和
活塞,其具有进气侧气门凹座和排气侧气门凹座,所述进气侧气门凹座是为了避免与进气门的干涉而凹设的面,所述排气侧气门凹座是为了避免与排气门的干涉而凹设的面,
所述内燃机的特征在于,
当在所述燃烧室内下面从进气道侧向排气道侧流动的滚流即逆滚流的流量比在所述燃烧室内上面从进气道侧向排气道侧流动的滚流即正滚流的流量少的情况下,将所述进气侧气门凹座设为第一气门凹座,将所述排气侧气门凹座设为第二气门凹座,
在所述逆滚流的流量比所述正滚流的流量多的情况下,将所述排气侧气门凹座设为第一气门凹座,将所述进气侧气门凹座设为第二气门凹座,
在由通过所述第一气门凹座和与所述第一气门凹座相邻的所述第二气门凹座的、与活塞的中心轴平行的截面剖切所述活塞的情况下,与所述第二气门凹座相比,所述第一气门凹座的所述截面中的内侧方向变低的倾斜角大。
2.根据权利要求1所述的内燃机,其特征在于,
具备两种进气道,所述进气道是切向气道和螺旋气道,
所述切向气道和螺旋气道为逆滚流的流量比正滚流的流量少的形状,
与所述切向气道对应的气门凹座比与所述螺旋气道对应的气门凹座向所述剖面的中心方向倾斜。
3.根据权利要求1或2中的任一项所述的内燃机,其特征在于,进气道侧的所述气门凹座中的至少一个与排气道侧的所述气门凹座中的至少一个平行地设置。
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