CN110388274A - 内燃机的汽缸盖 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机，在进行汽缸休止控制的内燃机中增大在燃烧室内产生的进气的紊乱。内燃机(1)具备多个汽缸(15)，并且这些汽缸被划分为在全部运转区域中进行混合气的燃烧的第1汽缸群和在一部分运转区域中不进行混合气的燃烧的第2汽缸群。内燃机具备由进气门开闭的进气开口(23)、由排气门开闭的排气开口(24)及具有在排气开口侧的相反侧沿着进气开口的外缘而朝向燃烧室内延伸的壁面的遮挡部(50)。遮挡部构成为其壁面与进气门的缘部的通过面之间的间隙在第1汽缸群的各汽缸中比在第2汽缸群的各汽缸中小。

Description

内燃机的汽缸盖
技术领域
本发明涉及内燃机的汽缸盖。
背景技术
以往，提出了在由进气门开闭的进气开口的周围设置遮挡部(例如，专利文献1、2)。该遮挡部具备形成为在排气开口侧的相反侧(以下，也称作“反排气开口侧”)沿着进气开口的外缘而朝向燃烧室内延伸的壁面。
该遮挡部的壁面在进气门被提升了时作为从进气通道向燃烧室内吸入的进气的流路阻力发挥功能，禁止或抑制进气通过位于进气开口的反排气开口侧的区域而向燃烧室内流入。由此，抑制在燃烧室内产生逆滚流，能够在燃烧室内产生强的正滚流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-132833号公报
专利文献2：日本特开昭63-113117号公报
发明内容
发明要解决的课题
以往，已知有在内燃机的一部分运转区域中进行在多个汽缸中的一部分汽缸中使混合气的燃烧休止的汽缸休止控制的内燃机。在该内燃机中，在汽缸休止控制中休止的休止汽缸中，主要在内燃机负荷高到一定程度时进行混合气的燃烧，并且在内燃机负荷低时不进行混合气的燃烧。另一方面，在即使在汽缸休止控制中也工作的工作汽缸中，从内燃机负荷低时起进行混合气的燃烧。
另外，一般，当在燃烧室内产生的进气的紊乱(日文：乱れ)变小时，燃料难以与空气混合，因此混合气的燃烧期间变长。当燃烧期间变长时，在燃烧室内产生的燃烧的等容度(日文：等容度)下降，由此会招致燃料经济性的恶化和/或输出的下降。
如上所述，在休止汽缸和工作汽缸中，主要是进行混合气的燃烧的运转状态不同。因此，从燃料经济性恶化和/或输出下降的抑制的观点来看，在休止汽缸中，需要在内燃机负荷高到一定程度时进气的紊乱变大，相反，在工作汽缸中，需要在内燃机负荷低到一定程度时进气的紊乱也变大。然而，在上述的专利文献1、2所记载的内燃机中，未考虑这一点。
本发明鉴于上述课题而完成，其目的在于，在进行汽缸休止控制的内燃机中，在汽缸休止控制的执行中和未执行时在燃烧室内产生的进气的紊乱都被增大。
用于解决课题的技术方案
本发明为了解决上述课题而完成，其要旨如下。
[1]一种内燃机，具备多个汽缸，并且这些汽缸被划分为在需要输出的全部运转区域中进行混合气的燃烧的第1汽缸群和在需要输出的运转区域中的一部分运转区域中不进行混合气的燃烧的第2汽缸群，其中，所述内燃机具备：进气开口，面对各汽缸的燃烧室并且由进气门开闭；排气开口，面对各汽缸的燃烧室并且由排气门开闭；及遮挡部，具有在所述排气开口侧的相反侧沿着所述进气开口的外缘而朝向所述燃烧室内延伸的壁面，所述遮挡部构成为，所述遮挡部的壁面与所述进气门的缘部的通过面之间的间隙在所述第1汽缸群的各汽缸中比在所述第2汽缸群的各汽缸中小。
[2]根据上述[1]所述的内燃机，所述第1汽缸群的各汽缸的遮挡部构成为所述间隙小于通过下述式(1)算出的Cl，所述第2汽缸群的各汽缸的遮挡部构成为所述间隙为通过下述式(1)算出的Cl以上，
Cl＝－(h·NEm+j·Pm+f)/2n－0.8…(1)
在上述式(1)中，NEm是输出点下的转速(rpm)，Pm是输出点下的进气管压(kPa)，h＝0.0000788，j＝－0.003585，f＝0.6531914，n＝－0.0621023。
[3]根据上述[2]所述的内燃机，所述第2汽缸群的各汽缸的遮挡部构成为所述间隙为通过下述式(2)算出的Ch以下。
Ch＝－(h·NEm+j·Pm+f)/2n+0.8…(2)
[4]根据上述[1]所述的内燃机，所述第1汽缸群的各汽缸的遮挡部构成为所述间隙小于1.8mm，所述第2汽缸群的各汽缸的遮挡部构成为所述间隙为1.8mm以上。
[5]根据上述[2]所述的内燃机，所述第2汽缸群的各汽缸的遮挡部构成为所述间隙为3.4mm以下。
[6]根据上述[1]～[5]中任一项所述的内燃机，还具备形成有所述进气开口、所述排气开口及所述遮挡部的汽缸盖，最靠所述进气门的提升方向侧的所述壁面的缘部位于所述汽缸盖的与汽缸体抵接的抵接面上。
[7]根据上述[1]～[6]中任一项所述的内燃机，所述壁面在所述进气门的提升方向的各位置处形成为与所述进气门的缘部的通过面之间的间隙在周向上恒定。
发明的效果
根据本发明，在进行汽缸休止控制的内燃机中，在汽缸休止控制的执行中和未执行时在燃烧室内产生的进气的紊乱都被增大。
附图说明
图1是内燃机的概略的结构图。
图2是概略地示出一个实施方式的内燃机的局部剖视图。
图3是概略地示出一个燃烧室的顶面(日文：上面)的仰视图。
图4是将图2的进气开口附近放大示出的放大剖视图。
图5是示出进行汽缸休止控制的运转区域的图。
图6是在各燃烧室内产生的紊乱的强度及进气门的提升量的曲轴角推移。
图7是概略地示出270°BTDC附近的在燃烧室内产生的进气的流动的图。
图8是示出壁面的间隙与在燃烧室内产生的紊乱的强度的关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。此外，在以下的说明中，对同样的构成要素标注同一附图标记。
<内燃机整体的说明>
首先，参照图1～图4对一个实施方式的内燃机1的结构进行说明。图1是一个实施方式的内燃机1的概略的结构图，图2是概略地示出一个实施方式的内燃机1的局部剖视图。如图1所示，内燃机1具备内燃机本体10、进气系统60、排气系统70及控制装置40。
如图2所示，内燃机本体10具备汽缸体11、汽缸盖12、活塞13、连杆14。
汽缸体11具备并排配置的多个汽缸15。尤其是，本实施方式的内燃机1具备4个汽缸15#1～15#4。汽缸盖12以在抵接面A处抵接于汽缸体11的方式配置，且以堵住在汽缸体11形成的汽缸15的一方的端部的方式配置。此外，在本实施方式中，内燃机1是直列4缸的内燃机，但只要具备多个汽缸即可，也可以是直列6缸、V型6缸等各种形式的内燃机。
活塞13以在形成于汽缸体11内的汽缸15内往复运动的方式配置。活塞13经由活塞销而连结于连杆14。连杆14经由曲柄销而连结于曲轴(未图示)，以将活塞13的往复运动变换为曲轴的旋转运动的方式发挥作用。另外，由汽缸体11的汽缸15的壁面、汽缸盖12及活塞13形成供混合气燃烧的燃烧室16。
图3是概略地示出一个燃烧室16的顶面的仰视图。因此，图3概略地示出了汽缸盖12的底面、即概略地示出了位于堵住一个汽缸15的位置的部分。图4是将图2的进气开口附近放大示出的放大剖视图。
如图2所示，在汽缸盖12形成有进气通道21及排气通道22。如图2及图3所示，进气通道21经由面对燃烧室16并且形成于汽缸盖12的进气开口23而与燃烧室16连通。同样，排气通道22经由面对燃烧室16并且形成于汽缸盖12的排气开口24而与燃烧室16连通。
如图3所示，在本实施方式中，按各燃烧室16各设置有两个进气开口23及两个排气开口24。两个进气开口23在与多个汽缸15并排配置的方向(以下，也称作“汽缸排列方向”)同一方向上并排配置。同样，两个排气开口24在与汽缸排列方向同一方向上并排配置。相对于通过各汽缸的中心且在汽缸排列方向上延伸的中央平面P，在一侧配置两个进气开口23，在另一侧配置两个排气开口24。
此外，在本说明书中，将与汽缸排列方向垂直的方向且从中央平面P朝向进气开口23的方向、即从排气开口24朝向进气开口23的方向称作“反排气开口侧”或“反排气开口方向”，将与汽缸排列方向垂直的方向且从中央平面P朝向排气开口24的方向、即从进气开口23朝向排气开口24的方向称作“排气开口侧”或“排气开口方向”。
另外，如图3所示，在各进气开口23的缘部周围以遍及其整周的方式设置有供后述的进气门31在关闭时抵接的进气座部25。同样，在排气开口24的缘部周围以遍及其整周的方式设置有供后述的排气门36在关闭时抵接的排气座部26。进气座部25可以如图4所示那样形成为与汽缸盖12分体的气门座，也可以是直接形成于汽缸盖12的座。
如图2所示，汽缸盖12形成为燃烧室16的顶面具有进气侧倾斜面27和排气侧倾斜面28这两个倾斜面。进气侧倾斜面27形成为从进气开口侧的缘部朝向中央平面P而距抵接平面A的高度(汽缸15的轴线方向上的距抵接平面A的长度)变高。排气侧倾斜面28形成为从排气开口侧的缘部朝向中央平面P而距抵接平面A的高度变高。因此，燃烧室16的顶面以在中央平面P处成为最高的方式倾斜。此外，燃烧室16的顶面只要具备从进气开口侧朝向中央而高度变高那样的倾斜面和从排气开口侧朝向中央而高度变高那样的倾斜面即可，也可以未必形成为在中央平面P处成为最高。
另外，在汽缸盖12设置有开闭进气开口23的进气门31、开闭排气开口24的排气门36、及对燃烧室16内的混合气进行点火的火花塞41。另外，在汽缸盖12设置有向进气通道21内喷射燃料的燃料喷射阀42。
进气门31具备气门杆32和固定于气门杆32的一方的端部的气门头33。进气门31以能够在气门杆32延伸的方向、即进气门31的轴线方向上滑动的方式配置于汽缸盖12内。进气门31由进气门驱动机构(日文：吸気動弁機構)(未图示)在其轴线方向上提升。进气门驱动机构可以是能够变更进气门31的作用角、相位角及最大提升量中的至少一个的可变气门驱动机构，也可以是不能变更它们的气门驱动机构(日文：動弁機構)。
同样，排气门36具备气门杆37和固定于气门杆37的一方的端部的气门头38。排气门36以能够在气门杆37延伸的方向、即排气门36的轴线方向上滑动的方式配置于汽缸盖12内。排气门36由排气门驱动机构(未图示)在其轴线方向上提升。排气门驱动机构可以是能够变更排气门36的作用角、相位角及最大提升量中的至少一个的可变气门驱动机构，也可以是不能变更它们的气门驱动机构。
火花塞41在燃烧室16的大致中央处以位于燃烧室16的顶面的方式安装于汽缸盖12。
此外，在本实施方式中虽然设置有向进气通道21内喷射燃料的燃料喷射阀42，但也可以取代该燃料喷射阀42或除了该燃料喷射阀42之外将向燃烧室16内直接喷射燃料的燃料喷射阀设置于汽缸盖12。在该情况下，燃料喷射阀以其喷孔位于与火花塞41接近的位置、或位于两个进气开口23之间且比进气开口23靠反排气开口侧的位置的方式配置。
另外，在本实施方式中虽然以暴露于燃烧室16的方式设置有火花塞41，但也可以不设置火花塞41。在该情况下，以在燃烧室16中混合气进行自着火的方式，控制来自向燃烧室16内直接喷射燃料的燃料喷射阀的燃料喷射。
进气系统60具备进气支管61、进气管62、空气滤清器63、排气涡轮增压器80的压缩机80c、中冷器65及节气门66。各汽缸15的进气通道21分别经由对应的进气支管61而与进气管62连通，进气管62与空气滤清器63连通。在进气管62设置有将在进气管62内流通的吸入空气压缩并排出的排气涡轮增压器80的压缩机80c和冷却由压缩机80c压缩后的空气的中冷器65。节气门66通过由节气门驱动致动器使其转动而能够变更进气通路的开口面积。此外，进气通道21、进气支管61及进气管62形成向燃烧室16供给进气的进气通路。
排气系统70具备排气歧管71、排气管72、排气涡轮增压器80的涡轮机(英文：turbine)80t、及排气后处理装置73。各汽缸15的排气通道22与排气歧管71连通，排气歧管71与排气管72连通。在排气管72设置有排气涡轮增压器80的涡轮机80t。涡轮机80t由排气的能量驱动进行旋转。当涡轮机80t被驱动进行旋转时，压缩机80c随之旋转，由此吸入空气被压缩。另外，在排气管72中，在涡轮机80t的排气流动方向下游侧设置有排气后处理装置73。排气后处理装置73是用于将排气净化之后向外气中排出的装置，具备净化有害物质的各种排气净化催化剂、捕集有害物质的过滤器等。此外，排气通道22、排气歧管71及排气管72形成从燃烧室16排出排气的排气通路。
控制装置具备电子控制单元(ECU)90和各种传感器。ECU90由数字计算机构成，具备经由双向性总线而相互连接的存储器、CPU(微处理器)、输入端口及输出端口。传感器例如包括检测在进气管62内流动的空气的流量的空气流量计91、根据加速器踏板92的输出而输出电流变化且检测内燃机负荷的负荷传感器93、检测内燃机1的转速的曲轴角传感器94等。ECU90的输入端口连接于这些传感器。
另一方面，ECU90的输出端口连接于火花塞41、燃料喷射阀42、节气门驱动致动器等致动器。通过来自ECU90的驱动信号来控制这些致动器。
<汽缸休止控制>
内燃机1的控制装置在需要输出的运转区域中的一部分运转区域中进行不进行燃烧室16内的混合气的燃烧的汽缸休止控制。以下，对该汽缸休止控制进行说明。
在汽缸休止控制的执行中，在内燃机1的一部分汽缸15中不进行燃烧室16内的混合气的燃烧，在剩余汽缸15中进行燃烧室16内的混合气的燃烧。例如，在汽缸休止控制的执行中，仅在1号汽缸15#1及4号汽缸15#4中进行混合气的燃烧，在2号汽缸15#2及3号汽缸15#3中不进行混合气的燃烧。
以下，将在汽缸休止控制中不进行混合气的燃烧的汽缸群称作“休止汽缸群”，将即使在汽缸休止控制中也进行混合气的燃烧的汽缸群称作“工作汽缸群”。因此，在上述的例子中，2号汽缸15#2及3号汽缸15#3是休止汽缸群的汽缸，1号汽缸15#1及4号汽缸15#4是工作汽缸群的汽缸。
在汽缸休止控制中的休止汽缸群的汽缸15中，在汽缸休止控制的执行中进气门31及排气门36维持关闭状态。因而，不向休止汽缸群的汽缸15供给新的混合气，其结果，不进行混合气的燃烧。在休止汽缸群的汽缸15中，燃烧室内的气体反复被进行隔热压缩及隔热膨胀。
图5是示出进行汽缸休止控制的运转区域的图。在由内燃机转速及内燃机负荷确定的内燃机运转状态处于区域CS内时，进行汽缸休止控制。另一方面，在内燃机运转状态不处于区域CS内时，不进行汽缸休止控制，在全部汽缸中进行混合气的燃烧。在本实施方式中，基于由曲轴角传感器94检测出的内燃机转速和由负荷传感器93检测出的内燃机负荷来控制汽缸休止控制的执行及中止。
此外，汽缸休止控制在需要内燃机1的输出的运转区域内的一部分区域CS中进行。因此，也可以在如搭载有内燃机1的车辆的减速中这样不用内燃机1的输出的运转区域中不进行。在该运转区域中，例如，进行在全部汽缸中停止来自燃料喷射阀42的燃料的供给的燃料切断控制。
<遮挡部的结构>
如图2～图4所示，本实施方式的汽缸盖12具备设置于进气开口23的反排气开口侧的遮挡部50。遮挡部50形成为从燃烧室16的顶面朝向燃烧室16内突出。遮挡部50可以与汽缸盖12一体地形成，也可以形成为分体。
遮挡部50具备沿着进气开口23的外缘且沿着进气开口23周围的进气座部25的外缘而延伸的壁面51。尤其是，壁面51形成为在比进气开口23的汽缸排列方向上延伸的中央平面D靠反排气开口侧的区域(图2中由X所示的区域)内整个面地或局部地延伸。即，壁面51在反排气开口侧沿着进气开口23的外缘而朝向燃烧室16内延伸。壁面51优选形成为遍及图2中由X所示的区域中的一半以上的区域地延伸。
另外，壁面51从进气开口23的外缘附近朝向燃烧室16内延伸。在本实施方式中，壁面51在进气门31的提升方向上延伸至汽缸盖12的抵接面A。因此，进气门31的提升方向上的壁面51的缘部(以下，也称作“提升方向侧缘部”)52位于汽缸盖12的抵接面A上。壁面51这样延伸至抵接面A意味着遮挡部50朝向燃烧室16内突出至抵接面A。通过遮挡部50这样突出至抵接面A，遮挡部50不会从汽缸盖的抵接面A突出，由此能够容易地进行汽缸盖12向汽缸体11的组装。
此外，壁面51在进气门31的提升方向上并非必须延伸至汽缸盖12的抵接面A。因此，壁面51也可以形成为进气门31的提升方向(轴线方向)上的高度至少局部地比到达汽缸盖12的抵接面A的高度低。在该情况下，壁面51例如形成为在位于进气开口23的最靠反排气开口侧的区域中延伸至抵接面A，而在位于进气开口23的汽缸排列方向侧的区域中不延伸至抵接面A。另外，虽然汽缸盖12向汽缸体11的组装会变难，但壁面51也可以形成为超过抵接面A地朝向燃烧室16内延伸。
除此之外，在本实施方式中，遮挡部50的壁面51形成为与进气门31的缘部的通过面之间的间隙(以下，也仅称作“壁面的间隙”)CR恒定。因此，遮挡部50的壁面51形成为与进气门31的缘部的通过面平行地延伸。此外，进气门31的缘部的通过面意味着在通过进气门31被提升而进气门31的气门头33在进气门31的轴线方向上移动时由气门头33的缘部的轨迹形成的面。
在本实施方式中，壁面51的间隙CR在休止汽缸群的汽缸15与工作汽缸群的汽缸15之间被设为不同的值。具体而言，壁面51的间隙CR在工作汽缸群的汽缸15中比在休止汽缸群的汽缸15中小。
具体而言，在本实施方式中，在工作汽缸群的汽缸15中，构成为壁面51的间隙CR小于通过下述式(1)算出的Cl，在休止汽缸群的汽缸15中，构成为壁面51的间隙CR为通过下述式(1)算出的Cl以上且通过下述式(2)算出的Ch以下。
Cl＝－(h·NEm+j·Pm+f)/2n－0.8…(1)
Ch＝－(h·NEm+j·Pm+f)/2n+0.8…(2)
在此，在上述式(1)及(2)中，NEm是输出点下的转速(rpm)，Pm是输出点下的进气通道21或进气支管61内的压力(进气管压)(kPa)，h＝0.0000788，j＝－0.003585，f＝0.6531914，n＝－0.0621023。
并且，在休止汽缸群的汽缸15中，优选壁面51的间隙CR构成为通过下述式(3)算出的Cl2以上且通过下述式(4)算出的Ch2以下。进而，在休止汽缸群的汽缸15中，优选壁面51的间隙CR构成为通过下述式(5)算出的Cl3以上且通过下述式(6)算出的Ch3以下。
Cl2＝－(h·NEm+j·Pm+f)/2n－0.4…(3)
Ch2＝－(h·NEm+j·Pm+f)/2n+0.4…(4)
Cl3＝－(h·NEm+j·Pm+f)/2n－0.2…(5)
Ch3＝－(h·NEm+j·Pm+f)/2n+0.2…(6)
或者，在本实施方式中，在工作汽缸群的汽缸15中，壁面51的间隙CR构成为小于1.8mm，在休止汽缸群的汽缸15中，壁面51的间隙CR构成为1.8mm以上且3.4mm以下。并且，在工作汽缸群的汽缸15中，优选壁面51的间隙CR构成为1.4mm以下，更优选构成为1.0mm以下。另一方面，在休止汽缸群的汽缸15中，优选壁面51的间隙CR构成为2.2mm以上且3.0mm以下，更优选构成为2.4mm以上且2.8mm以下。
另一方面，间隙CR在进气门31的提升方向的各位置处形成为在进气开口23的周向上恒定。因此，壁面51在进气门31的提升方向的各位置处形成为以进气门31的轴线为中心的圆弧状。
<作用·效果>
接着，参照图6～图8来说明本实施方式中的作用·效果。图6是在各燃烧室16内产生的滚流的滚流比及进气门31的提升量的曲轴角推移。图6的横轴表示从压缩上止点起的提前侧的角度。因此，图6的0°BTDC表示活塞13处于压缩上止点的状态，180°BTDC表示活塞13处于进气下止点的状态。尤其是，图6示出了内燃机的输出成为最大的运转状态(输出点)下的滚流比的曲轴角推移。
另外，图中的实线示出了在汽缸盖12未设置遮挡部的情况下的推移。另一方面，图中的虚线及单点划线分别示出了壁面51的间隙CR在整个高度方向上为1.0mm及1.8mm(因此，未设置台阶)的情况下的推移。另外，图6示出了遮挡部的壁面51的高度为H的情况下的推移。
当从360°BTDC起开始进气行程时，如图6所示，进气门31的提升量增大，伴随于此，进气向燃烧室16内流入。在进气行程开始时，向燃烧室16内流入的进气的流量不怎么多，因此在燃烧室16内不产生滚流，由此滚流比仍低。之后，当进气门31的提升量增大并且活塞13的下降速度上升时，伴随于此，向燃烧室16内流入的进气的流量也增大，在燃烧室16内产生的滚流的滚流比也变大。并且，在270°BTDC下，活塞13的下降速度成为最大，伴随于此，在燃烧室16内产生的滚流的滚流比也成为最大。
从图6可知，在270°BTDC附近，设置有间隙为1.0mm的遮挡部的情况下的滚流比比未设置遮挡部的情况及设置有间隙为1.8mm的遮挡部的情况下的滚流比小。以下，参照图7对设置有间隙为1.0mm的遮挡部的情况下的滚流的滚流比小的理由进行说明。
图7是概略地示出270°BTDC附近的在燃烧室16内产生的进气的流动的图。图7的(A)示出了未设置遮挡部的情况，图7的(B)示出了设置有间隙为1.8mm的遮挡部的情况，图7的(C)示出了设置有间隙为1.0mm的遮挡部的情况。
在如图7的(A)所示那样未设置遮挡部的情况和如图7的(B)所示那样设置有间隙为1.8mm的遮挡部的情况下，在进气门31的提升量大时，即使在进气开口23的反排气开口侧的区域中，对于进气的阻力也不怎么大。因此，在这些情况下，进气除了进气开口23的排气开口侧的区域之外也通过反排气开口侧的区域而向燃烧室16内流入。即，进气通过进气开口23而向燃烧室16流入时的实质性的流路面积大。其结果，向燃烧室16内流入的进气的整体的流速比较快，由此在燃烧室16内产生的滚流的滚流比也变大。
另一方面，在如图7的(C)所示那样设置有间隙为1.0mm的遮挡部的情况下，在进气开口23的反排气开口侧的区域中，对于进气的阻力大。因此，在该情况下，进气的大部分通过进气开口23的排气开口侧的区域而流入，通过反排气开口侧的区域而流入的进气少。即，进气通过进气开口23而向燃烧室16流入时的实质性的流路面积比图7的(A)及图7的(B)所示的情况小。除此之外，由于进气开口23的实质性的流路面积小而进气的大部分通过进气开口23的排气开口侧的区域Z而流入，所以要通过该区域Z的进气的流量增大，结果在该区域Z中产生阻塞(英文：choke)。因此，在该情况下，向燃烧室16内流入的进气的整体的流速比图7的(A)和图7的(B)所示的情况慢，由此在燃烧室16内产生的滚流的滚流比也小。
另一方面，从图6可知，从进气门31的提升量下降而到达遮挡部的壁面51的高度H附近起，在未设置遮挡部的情况下紊乱强度急剧下降。这是因为，从进气开口23的反排气开口侧的区域流入的进气沿与滚流的旋转方向相反的方向(以下，也称作“逆滚流方向”)流入，由此会阻碍滚流的流动。
另一方面，在设置有间隙为1.0mm的遮挡部的情况下，当进气门31的提升量下降到高度H以下时，能够从进气开口23的反排气开口侧的区域抑制进气的流入。因此，在设置有间隙为1.0mm的遮挡部的情况下，在进气门31的提升量下降到高度H以下时，能够抑制逆滚流方向的进气的流入，由此能够如图6所示那样抑制滚流比的下降。在设置有间隙为1.8mm的遮挡部的情况下，进气门31的提升量下降到高度H以下时的滚流比的下降的程度成为未设置遮挡部的情况与设置有间隙为1.0mm的遮挡部的情况之间的程度。
图8是示出壁面51的间隙CR与在燃烧室16内产生的紊乱的强度的关系的图。图8的(A)示出了内燃机的输出成为最大的运转状态下的关系，另一方面，图8的(B)示出了内燃机1的频度最高的运转状态下的关系。
此外，图8所示的间隙CR与紊乱强度的关系是下述规格的内燃机1中的关系。即，在该内燃机1中，行程/缸径比为1.14～1.17，进气门31与汽缸15的轴线的角度α为18°，排气门36与汽缸15的轴线的角度β为23°(参照图2)，进气通道TTR(滚流比)为2.6～2.8。进气通道TTR是根据进气通道21的形状而变化的变量。具体而言，意味着在将进气门31的提升量L设定为L/D＝0.3(D是进气门31的气门直径)且使燃烧室16内按－30kPa而吸入了进气时在燃烧室16内产生的滚流的滚流比。
另外，该内燃机1中的输出点下的内燃机转速为5600rpm，输出点下的进气通道21或进气支管61内的压力(进气管压或增压压力)为200kPa。因此，图8的(A)示出了内燃机转速为5600rpm且增压压力为200kPa时的关系。
另外，在图8的(A)中，中空菱形记号示出了进气门31的作用角为190°且进气门31的关闭正时比进气下止点靠提前侧20°(－20°ABDC)的情况。另外，中空四方形记号示出了进气门31的作用角为190°且进气门31的关闭正时为进气下止点(0°ABDC)的情况。涂黑菱形记号示出了进气门31的作用角为200°且进气门31的关闭正时比进气下止点靠提前侧20°(－20°ABDC)的情况。另外，涂黑四方形记号示出了进气门31的作用角为200°且进气门31的关闭正时为进气下止点(0°ABDC)的情况。
在此，在内燃机1的休止汽缸群的汽缸15中，在内燃机负荷等低的情况下使混合气的燃烧停止。因此，在内燃机1的休止汽缸群的汽缸15中，若不是内燃机负荷高到一定程度接近输出点的运转状态，则不进行混合气的燃烧。反过来说，在休止汽缸群的汽缸15中，与工作汽缸群的汽缸15相比，可以说仅在接近输出点的运转状态下进行混合气的燃烧。因此，在内燃机1的休止汽缸群的汽缸15中，需要以使输出点下的在燃烧室16内产生的紊乱的强度变大的方式设定壁面51的间隙CR。
从图8的(A)可知，输出点下的在燃烧室16内产生的紊乱的强度无论进气门31的作用角和关闭正时如何，都在壁面51的间隙CR为2.6mm左右时成为最大。因此，在输出点下的内燃机转速为5600rpm且增压压力为200kPa的上述规格的内燃机中，可以说在壁面51的间隙CR为2.6mm左右时紊乱强度成为最大。
另外，从图8的(A)可知，输出点下的在燃烧室16内产生的紊乱的强度无论进气门31的作用角和关闭正时如何，都在壁面51的间隙CR为1.8mm～3.4mm的范围内是比较大的值。因此，在输出点下的内燃机转速为5600rpm且增压压力为200kPa的上述规格的内燃机1中，壁面51的间隙CR优选被设定为1.8mm～3.4mm，更优选被设定为2.2mm～3.0mm，进一步优选被设定为2.4mm～2.8mm。
若换一种看法，则在输出点下的内燃机转速为5600rpm且增压压力为200kPa的上述规格的内燃机1中，壁面51的间隙CR优选从输出点下的紊乱强度成为最大的壁面51的间隙CRm(即，2.6mm)被设定为－0.8mm以上，更优选被设定为－0.4mm以上，进一步优选被设定为－0.2mm以上。同样，在输出点下的内燃机转速为5600rpm且增压压力为200kPa的上述规格的内燃机1中，壁面51的间隙CR优选从输出点下的紊乱强度成为最大的壁面51的间隙CRm(即，2.6mm)被设定为+0.8mm以下，更优选被设定为+0.4mm以下，进一步优选被设定为+0.2mm以下。
在输出点下在压缩上止点附近在燃烧室16内产生的紊乱强度u’能够通过使用响应曲面法的解析来用下述式(7)来进行近似。
u’＝a·NE+b·IVA+c·LF+d·ε+e·IVC+f·CR+g·NE·IVA+h·NE·CR+i·Pm·TTR+j·Pm·CR+k·IVA·IVC+l·ε2+m·IVC2+n·CR2…(7)
在此，NE表示内燃机转速(rpm)，IVA表示进气门31的作用角(°)，LF表示进气门31的最大提升量(mm)，ε表示压缩比，IVC表示进气门的关闭正时(°ABDC)，CR表示壁面51与进气门31的缘部的通过面之间的间隙(mm)，TTR表示进气通道TTR(滚流比)，Pm表示进气通路内的压力(kPa)。另外，a～n是常数，尤其是，h＝0.0000788，j＝－0.003585，n＝－0.0621023。
在此，若对式(7)进行变形，则在燃烧室16内产生的紊乱强度u’能够如下述式(8)这样表示。
在式(8)中，由于n是负的常数，所以可知，在燃烧室16内产生的紊乱强度u’表示为相对于间隙CR上凸的2次函数。并且，根据式(8)，在燃烧室16内产生的紊乱强度u’成为最大的间隙CRm由下述式(9)表示。
根据上述式(9)可知，内燃机转速NE越高，则输出点下的紊乱强度u’成为最大的间隙CRm越大。同样，根据式(9)可知，输出点下的进气通路内的压力Pm越高，则输出点下的紊乱强度u’成为最大的间隙CRm越小。
在本实施方式中，在休止汽缸群的汽缸15中，壁面51的间隙CR相对于这样算出的输出点下的紊乱强度成为最大的壁面51的间隙CRm优选如上述那样被设定为±8mm以内，更优选被设定为±0.4mm以内，进一步优选被设定为±0.2mm以内(参照式(1)～(6))。由此，在休止汽缸群的汽缸15中，能够使在输出点下在燃烧室16内产生的紊乱的强度大。
在此，在具备市售车所使用的增压器的很多内燃机中，在内燃机转速为5500rpm～6200rpm的范围内且进气管内的压力处于200kPa～240kPa的范围内时内燃机的输出成为最大。在该内燃机转速的范围及进气管内压力的范围内，紊乱强度u’成为最大的间隙CR若通过上述式(9)来算出，则为约1.8mm～约3.4mm。因此，从该观点来看也是，在休止汽缸群的汽缸15中，壁面51的间隙CR优选为1.8mm以上且3.4mm以下。如上所述，在本实施方式中，在休止汽缸群的汽缸15中，由于壁面51的间隙CR被设为1.8mm以上且3.4mm以下，所以能够在内燃机的输出成为最大的运转状态下使紊乱强度大。
另一方面，在内燃机1的工作汽缸群的汽缸15中，在内燃机负荷等低的情况下也进行混合气的燃烧。尤其是，一般来说，内燃机1在内燃机负荷比较低的状态下运转的频度高，因此在内燃机1的工作汽缸群的汽缸15中，以低内燃机负荷运转的频度高。因此，在内燃机1的工作汽缸群的汽缸15中，在内燃机负荷低的运转状态、例如内燃机1的频度最高的运转状态下，需要以使在燃烧室16内产生的紊乱的强度变大的方式设定壁面51的间隙CR。
如图8的(B)所示，在内燃机1的频度最高的运转状态下，当壁面51的间隙CR超过1mm且越大，则在燃烧室16内产生的紊乱的强度越小。因此，在内燃机1的工作汽缸群的汽缸15中，壁面51的间隙CR优选小。
在本实施方式中，在内燃机1的工作汽缸群的汽缸15中，壁面51的间隙CR构成为小于通过上述式(1)算出的Cl。或者，在本实施方式中，在工作汽缸群的汽缸15中，壁面51的间隙CR构成为小于1.8mm，优选构成为1.4mm以下，更优选构成为1.0mm以下。因此，在工作汽缸中，能够在内燃机1的频度最高的运转状态下使在燃烧室16内产生的紊乱的强度大。
标号说明
1 内燃机
10 内燃机本体
21 进气通道
22 排气通道
23 进气开口
24 排气开口
31 进气门
36 排气门
41 火花塞
42 燃料喷射阀
50 遮挡部
51 壁面

Claims (7)

1.一种内燃机，具备多个汽缸，并且这些汽缸被划分为在需要输出的全部运转区域中进行混合气的燃烧的第1汽缸群和在需要输出的运转区域中的一部分运转区域中不进行混合气的燃烧的第2汽缸群，其中，所述内燃机具备：
进气开口，面对各汽缸的燃烧室并且由进气门开闭；
排气开口，面对各汽缸的燃烧室并且由排气门开闭；及
遮挡部，具有在所述排气开口侧的相反侧沿着所述进气开口的外缘而朝向所述燃烧室内延伸的壁面，
所述遮挡部构成为，所述遮挡部的壁面与所述进气门的缘部的通过面之间的间隙在所述第1汽缸群的各汽缸中比在所述第2汽缸群的各汽缸中小。
2.根据权利要求1所述的内燃机，
所述第1汽缸群的各汽缸的遮挡部构成为所述间隙小于通过下述式(1)算出的Cl，所述第2汽缸群的各汽缸的遮挡部构成为所述间隙为通过下述式(1)算出的Cl以上，
Cl＝－(h·NEm+j·Pm+f)/2n－0.8…(1)
在上述式(1)中，NEm是输出点下的转速(rpm)，Pm是输出点下的进气管压(kPa)，h＝0.0000788，j＝－0.003585，f＝0.6531914，n＝－0.0621023。
3.根据权利要求2所述的内燃机，
所述第2汽缸群的各汽缸的遮挡部构成为所述间隙为通过下述式(2)算出的Ch以下，
Ch＝－(h·NEm+j·Pm+f)/2n+0.8…(2)。
4.根据权利要求1所述的内燃机，
所述第1汽缸群的各汽缸的遮挡部构成为所述间隙小于1.8mm，所述第2汽缸群的各汽缸的遮挡部构成为所述间隙为1.8mm以上。
5.根据权利要求2所述的内燃机，
所述第2汽缸群的各汽缸的遮挡部构成为所述间隙为3.4mm以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的内燃机，
还具备形成有所述进气开口、所述排气开口及所述遮挡部的汽缸盖，
最靠所述进气门的提升方向侧的所述壁面的缘部位于所述汽缸盖的与汽缸体抵接的抵接面上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的内燃机，
所述壁面在所述进气门的提升方向的各位置处形成为与所述进气门的缘部的通过面之间的间隙在周向上恒定。
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