CN110388278A - 内燃机的汽缸盖 - Google Patents

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堀田慎太郎
坂井洋志
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Abstract

本发明提供一种内燃机，构成为使得在燃烧室内产生的进气气体的湍流变大。内燃机(1)具有进气开口(13)、排气开口(14)、以及在排气开口侧的相反侧具有沿着进气开口的外缘朝向燃烧室(7)内延伸的壁面(51)的遮挡部(50)。遮挡部的壁面形成为，进气门(21)的提升方向侧的壁面的缘部(52)距进气门的缘部的通过面的间隙比进气门的提升相反方向侧的壁面的缘部(53)距进气门的缘部的通过面的间隙大，并且，在提升方向侧的壁面的缘部与提升相反方向侧的壁面的缘部之间，间隙为提升方向侧的缘部的间隙与提升相反方向侧的缘部的间隙之间的间隙。

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关的进气开口的周围设置遮挡部(例如专利文献1、2)。该遮挡部在排气开口侧的相反侧(以下，也称为“排气开口相反侧”)具有形成为沿着进气开口的外周朝向燃烧室内延伸的壁面。
该遮挡部的壁面作为在进气门提升了时从进气道吸入燃烧室内的进气气体的流路阻力而发挥作用，禁止或抑制进气气体通过进气开口的位于排气开口相反侧的区域而流入燃烧室内。由此，能够抑制在燃烧室内产生逆向滚流，并在燃烧室内生成强的正向滚流。
在先技术文献
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
从逆向滚流的抑制的观点来看，优选遮挡部的壁面与进气门的缘部之间的间隙小。但是，另一方面，若减小该间隙，则在进气门的最大提升时从进气门的遮挡部侧的区域流入燃烧室内的进气气体量变少。因此，在向燃烧室的吸入空气量多时，在遮挡部侧的相反侧的区域，在进气气体通过进气门周围时会在进气气体产生扼流。此时，吸入燃烧室内的进气气体量变少，结果，在燃烧室内产生的进气气体的湍流变小。
若这样在燃烧室内产生的进气气体的湍流变小，则燃料难以与空气混合，所以，混合气的燃烧期间变长。若燃烧期间变长，则在燃烧室内产生的燃烧的等容度降低，由此招致燃料经济性的恶化、输出的降低。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种构成为在向燃烧室的吸入空气量多时在燃烧室内产生的进气气体的湍流变大的内燃机。
用于解决课题的手段
本发明是为了解决上述课题而完成的，其要旨如下。
(1)一种内燃机，具有：进气开口，面向燃烧室并由进气门开关；排气开口，面向所述燃烧室并由排气门开关；以及遮挡部，在所述排气开口侧相反侧具有沿着所述进气开口的外周朝向所述燃烧室内延伸的壁面；所述遮挡部的壁面形成为，所述进气门的提升方向侧的该壁面的缘部距所述进气门的缘部的通过面的间隙比所述进气门的提升相反方向侧的该壁面的缘部距所述进气门的缘部的通过面的间隙大，并且，在所述提升方向侧的该壁面的缘部与所述提升相反方向侧的该壁面的缘部之间，所述间隙为所述提升方向侧的缘部的间隙与所述提升相反方向侧的缘部的间隙之间的间隙。
(2)如上述(1)所述的内燃机，其中，所述壁面在所述进气门的轴线方向的至少一部分以使得朝向所述进气门的提升方向而所述间隙逐渐变大的方式形成为锥状。
(3)如上述(2)所述的内燃机，其中，所述壁面在所述进气门的提升相反方向侧的一部分的区域形成为与所述进气门的轴线平行地延伸，并且，在所述进气门的提升方向侧的其余区域以使得向所述进气门的提升方向而所述间隙朝逐渐变大的方式形成为锥状。
(4)如上述(1)所述的内燃机，其中，所述壁面形成为朝向所述进气门的提升方向而所述间隙阶段性地变大。
(5)如上述(1)～(4)中任一项所述的内燃机，其中，还具有形成有所述进气开口、所述排气开口和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。
(6)如上述(1)～(5)中任一项所述的内燃机，其中，所述壁面形成为，在所述进气门的提升方向的各位置处，距所述进气门的缘部的通过面的间隙在周方向上是恒定的。
(7)如上述(1)～(6)中任一项所述的内燃机，其中，所述壁面形成为，所述进气门的提升方向侧的缘部距所述进气门的缘部的通过面的间隙为1.8mm以上，所述进气门的提升相反方向的缘部距所述进气门的缘部的通过面的间隙小于1.8mm。
发明效果
根据本发明，提供一种构成为在向燃烧室的吸入空气量多时在燃烧室内产生的进气气体的湍流变大的内燃机。
附图说明
图1是概略地表示第一实施方式的内燃机的局部剖视图。
图2是概略地表示一个燃烧室的上表面的俯视图。
图3是放大表示图1的进气开口附近的放大剖视图。
图4是表示在各燃烧室内产生的滚流的滚流比和进气门的提升量的曲轴角推移。
图5是概略地表示在270°BTDC附近、在燃烧室7内产生的进气气体的流动的图。
图6是表示壁面距进气门的缘部的通过面的间隙与在燃烧室内产生的湍流的强度的关系的图。
图7是放大表示进气开口附近的、与图3同样的放大剖视图。
图8是放大表示进气开口附近的、与图3同样的放大剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。此外，在以下的说明中，对同样的构成要素赋予相同的参照标号。
＜第一实施方式＞
《内燃机的构成》
图1是概略地表示第一实施方式的内燃机1的局部剖视图。如图1所示，内燃机1具有汽缸体2、汽缸盖3、活塞4、连杆5。
汽缸体2具有并列配置的多个汽缸6。汽缸盖3配置成在抵接面A处抵接于汽缸体2，并配置成封住在汽缸体2形成的汽缸6的一端部。
活塞4被配置成在形成于汽缸体2内的汽缸6内往复运动。活塞4经由活塞销而连结于连杆5。连杆5经由曲轴销而连结于曲轴(未图示)，以将活塞4的往复运动转换成曲轴的旋转运动的方式进行作用。另外，由汽缸体2的汽缸6的壁面、汽缸盖3和活塞4形成混合气燃烧的燃烧室7。
图2是概略地表示一个燃烧室7的上表面的俯视图。因此，图2概略地示出汽缸盖3的底面中的位于封住一个汽缸6处的部分。图3是放大表示图1的进气开口附近的放大剖视图。
如图1所示，在汽缸盖3形成进气道11和排气道12。如图1和图2所示，进气道11经由面向燃烧室7且形成于汽缸盖3的进气开口13而与燃烧室7相连通。同样地，排气道12经由面向燃烧室7且形成于汽缸盖3的排气开口14而与燃烧室7相连通。
如图2所示，在本实施方式中，各燃烧室7各自设有两个进气开口13和两个排气开口14。两个进气开口13在与多个汽缸6排列配置的方向(以下，也称为“汽缸排列方向”)相同的方向排列配置。同样地，两个排气开口14在与汽缸排列方向相同的方向排列配置。相对于通过各汽缸的中心地在汽缸排列方向延伸的中央平面P，在一侧配置两个进气开口13而在另一侧配置两个排气开口14。
此外，在本说明书中，将通过进气开口整体的中心和排气开口整体的中心地延伸的方向(在实施方式中为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13的方向、即从排气开口14朝向进气开口13的方向称为“排气开口相反侧”或“排气开口相反方向”，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14的方向、即从进气开口13朝向排气开口14的方向称为“排气开口侧”或“排气开口方向”。此外，在存在多个进气开口13的情况下，进气开口整体的中心是指这些进气开口13的重心的中心，同样地在存在多个排气开口14的情况下，排气开口整体的中心是指这些排气开口14的重心的中心。
另外，如图3所示，在各进气开口13的缘部周围，在其整周设置有供后述的进气门21关闭时抵接的进气座部15。同样地，在排气开口14的缘部周围，在其整周设置有供后述的排气门31关闭时抵接的排气座部16。进气座部15如图3所示，可以形成为与汽缸盖3分体的气门座，也可以是直接形成于汽缸盖3的座。
如图1所示，汽缸盖3形成为，燃烧室7的上表面具有进气侧倾斜面17和排气侧倾斜面18这两个倾斜面。进气侧倾斜面17形成为，距抵接平面A的高度(汽缸6的轴线方向上的距抵接平面A的长度)从进气开口侧的缘部朝向中央平面P变高。排气侧倾斜面18形成为，距抵接平面A的高度从排气开口侧的缘部朝向中央平面P变高。因此，燃烧室7的上表面倾斜成在中央平面P为最高。此外，燃烧室7的上表面只要具有高度从进气开口侧朝向中央变高的倾斜面、以及高度从排气开口侧朝向中央变高的倾斜面即可，不必形成为在中央平面P为最高。
另外，在汽缸盖3，设置用于开关进气开口13的进气门21、用于开关排气开口14的排气门31、以及用于对燃烧室7内的混合气点火的火花塞41。另外，在汽缸盖3设置向进气道11内喷射燃料的燃料喷射阀(未图示)。
进气门21具有气门杆22、以及固定于气门杆22的一端部的气门芯23。进气门21在气门杆22延伸的方向、即进气门21的轴线方向能滑动地配置于汽缸盖3内。进气门21被进气气门传动机构(未图示)在其轴线方向提升。进气气门传动机构可以是能改变进气门21的作用角、相位角和最大提升量的至少一个的可变气门传动机构，也可以是不能改变它们的气门传动机构。
同样地，排气门31具有气门杆32、以及固定于气门杆32的一端部的气门芯33。排气门31在气门杆32延伸的方向、即排气门31的轴线方向能滑动地配置于汽缸盖3内。排气门31被排气气门传动机构(未图示)在其轴线方向提升。排气气门传动机构可以是能改变排气门31的作用角、相位角和最大提升量的至少一个的可变气门传动机构，也可以是不能改变它们的气门传动机构。
火花塞41以在燃烧室7的大致中央位于燃烧室7的上表面的方式安装于汽缸盖3。
此外，在本实施方式中，设置有向进气道11内喷射燃料的燃料喷射阀，但代替该燃料喷射阀或除了该燃料喷射阀之外，还可以在汽缸盖3设置向燃烧室7内直接喷射燃料的燃料喷射阀。在此情况下，燃料喷射阀配置成，其喷孔接近火花塞41、或位于两个进气开口13之间且比进气开口13靠排气开口相反侧。
另外，在本实施方式中，以暴露于燃烧室7的方式设置火花塞41，但也可以不设置火花塞41。在此情况下，控制来自向燃烧室7内直接喷射燃料的燃料喷射阀的燃料喷射，以使得混合气在燃烧室7自着火。
《遮挡部的构成》
如图1～图3所示，本实施方式的汽缸盖3具有设置于进气开口13的排气开口相反侧的遮挡(mask)部50。遮挡部50形成为从燃烧室7的上表面朝向燃烧室7内突出。遮挡部50可以与汽缸盖3一体形成，也可以分体形成。
遮挡部50具有沿着进气开口13的外周且沿着进气开口13周围的进气座部15的外缘延伸的壁面51。尤其是，壁面51形成为，在进气开口13的比在汽缸排列方向上延伸中央平面D靠排气开口相反侧的区域(图2中X所示的区域)内全部或部分地延伸。也就是说，壁面51在排气开口相反侧沿着进气开口13的外周朝向燃烧室7内延伸。壁面51优选形成为遍及在图2中X所示的区域中的一半以上的区域延伸。
另外，壁面51从进气开口13的外周附近朝向燃烧室7内延伸。在本实施方式中，壁面51在进气门21的提升方向延伸到汽缸盖3的抵接面A为止。因此，进气门21的提升方向上的壁面51的缘部(以下，也称为“提升方向侧缘部”)52位于汽缸盖3的抵接面A上。这样壁面51延伸到抵接面A为止指的是遮挡部50朝向燃烧室7内突出到抵接面A为止。通过这样遮挡部50突出到抵接面A为止，遮挡部50不从汽缸盖的抵接面A突出，因此，能够易于进行汽缸盖3向汽缸体2的组装。
此外，壁面51在进气门21的提升方向不必延伸到汽缸盖3的抵接面A为止。因此，壁面51也可以形成为，在进气门21的提升方向(轴线方向)上的高度至少部分地比到达汽缸盖3的抵接面A的高度低。在此情况下，壁面51例如形成为，在进气开口13的位于最靠排气开口相反侧的区域延伸到抵接面A为止而在进气开口13的位于汽缸排列方向侧的区域不延伸到抵接面A为止。另外，虽然汽缸盖3向汽缸体2的组装变难，但壁面51也可以形成为超过抵接面A地向燃烧室7内延伸。
另外，在本实施方式中，遮挡部50的壁面51形成为在进气门21的提升方向上距进气门21的缘部的通过面的间隙CR变化。此外，进气门21的缘部的通过面指的是，在通过进气门21提升而使得进气门21的气门芯23在进气门21的轴线方向移动时气门芯23的缘部通过的面。
在本实施方式中，壁面51形成为，其提升方向侧缘部52距进气门21的缘部的通过面的间隙CRt比与进气门21的提升方向相反的方向(以下，也称为“提升相反方向”)上的壁面51的缘部(以下，也称为“提升相反方向侧缘部”)53距进气门21的缘部的通过面的间隙CRb大。此外，在本说明书中，从图3可知，将在进气门21的关闭时位于进气门21的外表面上的壁面51的部分称为壁面51的提升相反方向侧缘部53。
尤其是，在本实施方式中，壁面51形成为，距进气门21的缘部的通过面的间隙朝向进气门21的提升方向呈2阶段变化(间隙朝向提升方向变大)。因此，壁面51形成为，从提升相反方向侧缘部53到壁面51的高度H的一半程度(H1)为止间隙CR为相对小的值CRb，在超过H1时间隙CR为相对大的值CRt。
具体地说，在本实施方式中，将壁面51的提升相反方向侧缘部53的间隙CRb设为1.0mm，将壁面51的提升方向侧缘部52的间隙CRt设为2.6mm。但是，只要壁面51的提升相反方向侧缘部53的间隙CRb小于1.8mm、壁面51的提升方向侧缘部52的间隙CRt为1.8mm以上且3.4mm以下，则间隙CRb、CRt也可以是与上述不同的值。
另一方面，间隙CR形成为，在进气门21的提升方向的各位置处，在进气开口13的周方向上是恒定的。因此，壁面51在进气门21的提升方向的各位置形成为以进气门21的轴线为中心的圆弧状。
此外，在本实施方式中，壁面51形成为，以在其高度方向中央形成台阶的方式使距进气门21的缘部的通过面的间隙呈2阶段变化。但是，壁面51只要变化成距进气门21的缘部的通过面的间隙朝向进气门21的提升方向阶段性变大，则也可以形成为3阶段以上的多阶段。即使在此情况下，也可以将壁面51的提升相反方向侧缘部53的间隙CRb设为小于1.8mm、将壁面51的提升方向侧缘部52的间隙CRt设为1.8mm以上且3.4mm以下。
或者，在本实施方式中，遮挡部50构成为使得壁面51的提升相反方向侧缘部53的间隙CRb小于由下述式(1)算出的Cl，并构成为使得壁面51的提升方向侧缘部52的间隙CRt为由下述式(1)算出的Cl以上且由下述式(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)和(2)中，NEm是输出点处的旋转速度(rpm)、Pm是输出点处的进气道11或进气支管61内的压力(进气管压力)(kPa)、h＝0.0000788、j＝-0.003585、f＝0.6531914、n＝-0.0621023。
《作用·效果》
接下来，参照图4和图5，对本实施方式的作用·效果进行说明。图4是各燃烧室内产生的滚流的滚流比和进气门21的提升量的曲轴角推移。图4的横轴表示距压缩上止点的提前角侧的角度。因此，图4的0°BTDC表示活塞4处于压缩上止点的状态，180°BTDC表示活塞4处于进气下止点的状态。尤其是，图4示出了内燃机的输出为最大的运转状态(输出点)下的滚流比的曲轴角推移。
另外，图中的实线表示在汽缸盖3未设置遮挡部时的推移。另一方面，图中的虚线和单点划线分别表示壁面51的间隙CR在整个高度方向上为1.0mm和1.8mm(因此，并未设置台阶)时的推移。另外，图4示出了遮挡部的壁面51的高度为H时的推移。
在从360°BTDC开始进气行程时，如图4所示，进气门21的提升量增大，相伴于此，进气气体流入燃烧室7内。在进气行程的开始时流入燃烧室7内的进气气体的流量不那么多，所以，在燃烧室7内不产生滚流，从而滚流比维持得低。然后，在进气门21的提升量增大且活塞4的下降速度上升时，相伴于此流入燃烧室7内的进气气体的流量也增大，在燃烧室7内产生的滚流的滚流比也变大。然后，在270°BTDC，活塞4的下降速度变得最大，相伴于此在燃烧室7内产生的滚流的滚流比也成为最大。
从图4可知，在270°BTDC附近，设置有间隙为1.0mm的遮挡部时的滚流比与并未设置遮挡部时和设置有间隙为1.8mm的遮挡部时的滚流比相比小。以下，参照图5，对设置有间隙为1.0mm的遮挡部时的滚流比小的理由进行说明。
图5是概略地表示在270°BTDC附近、在燃烧室7内产生的进气气体的流动的图。图5(A)表示并未设置遮挡部的情况，图5(B)表示设置有间隙为1.8mm的遮挡部的情况，图5(C)表示设置有间隙为1.0mm的遮挡部的情况。
在图5(A)所示那样并未设置遮挡部的情况、图5(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21的提升量大时，即使在进气开口13的排气开口相反侧的区域，对进气气体的阻力也不那么大。因此，在这些情况下，进气气体除了进气开口13的排气开口侧的区域之外还通过排气开口相反侧的区域而流入燃烧室7内。也就是说，进气气体通过进气开口13而流入燃烧室7时的实质的流路面积大。结果，流入燃烧室7内的进气气体的整体流速较快，从而在燃烧室7内产生的滚流的滚流比也变大。
另一方面，在图5(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13的排气开口相反侧的区域，对进气气体的阻力大。因此，在此情况下，进气气体几乎都通过进气开口13的排气开口侧的区域而流入，通过排气开口相反侧的区域而流入的进气气体少。也就是说，进气气体通过进气开口13而流入燃烧室7时的实质的流路面积与图5(A)和图5(B)所示的情况相比小。而且，由于进气开口13的实质的流路面积小、进气气体几乎都通过进气开口13的排气开口侧的区域Z而流入，所以，想要通过该区域Z的进气气体的流量增大，结果，在该区域Z产生扼流(choking)。因此，在此情况下，流入燃烧室7内的进气气体的整体流速与图5(A)、图5(B)所示的情况相比要慢，从而在燃烧室7内产生的滚流的滚流比也小。
另一方面，从图4可知，在进气门21的提升量逐渐降低而到达遮挡部的壁面51的高度H附近后，在并未设置遮挡部的情况下滚流的滚流比急剧降低。这是因为：从进气开口13的排气开口相反侧的区域流入的进气气体在与滚流的回旋方向相反的方向(以下，也称为“逆滚流方向”)流入，从而会阻碍滚流的流动。
另一方面，在设置有间隙为1.0mm的遮挡部的情况下，在进气门21的提升量降低到高度H以下时，能够抑制进气气体从进气开口13的排气开口相反侧的区域流入。因此，在设置有间隙为1.0mm的遮挡部的情况下，在进气门21的提升量降低到高度H以下时，能够抑制逆滚流方向的进气气体的流入，从而能够如图4所示那样抑制滚流比的降低。在设置有间隙为1.8mm的遮挡部的情况下，进气门21的提升量降低到高度H以下时的滚流比的降低的程度是并未设置遮挡部的情况和设置有间隙为1.0mm的遮挡部的情况之间的程度。
因此，在进气门21的提升量大的区域、即活塞4的下降速度快时，通过增加遮挡部的间隙，能够使最终对混合气进行点火的正时(30°BTDC～0°BTDC)中的燃烧室7内的湍流(紊流)强度高。另一方面，在进气门21的提升量小的区域，通过减小遮挡部的间隙，能够使进行混合气的点火的正时中的燃烧室7内的湍流强度高。
如上述那样，在本实施方式中，遮挡部50的壁面51形成为，其提升方向侧缘部52的间隙CRt比提升相反方向侧缘部53的间隙CRb大。因此，在进气门21的提升量大时，由于提升方向侧缘部52的间隙CRt大，从而能够增加流入燃烧室7内的进气气体的流量。另一方面，在进气门21的提升量小时，由于提升相反方向侧缘部53的间隙CRb小，从而能够使在逆滚流方向流入的进气气体的流量减少。结果，根据本实施方式，能够使对混合气进行点火的正时中的滚流比高。
在这样滚流比高时，由于燃烧室7内的混合气的湍流大，所以，混合气的燃烧期间短。在混合气的燃烧期间短时，在燃烧室内产生的燃烧的等容度变高，从而能够使燃料经济性、输出高。因此，根据本实施方式，尤其是在内燃机的输出为最大的运转状态(输出点)，能够使燃料经济性和输出高。
接下来，参照图6，对具体的间隙的值进行说明。图6是表示壁面51距进气门21的缘部的通过面的间隙与在燃烧室7内产生的湍流的强度的关系的图。图6示出了输出点处的关系。另外，图6示出了间隙在进气门21的提升方向上是恒定的情况。
此外，图6所示的间隙CR与湍流强度的关系是下述规格的内燃机1中的关系。也就是说，在该内燃机1中，行程/缸径比为1.14～1.17、进气门21与汽缸6的轴线的角度α为18°、排气门31与汽缸6的轴线的角度β为23°(参照图2)、进气道TTR(滚流比)为2.6～2.8。进气道TTR是根据进气道11的形状而变化的变量。具体地说，指的是在将进气门21的提升量L设定为L/D＝0.3(D是进气门21的气门直径)且以–30kPa将进气气体吸入燃烧室7内时在燃烧室7内产生的滚流的滚流比。
另外，该内燃机1的输出点处的内燃机旋转速度为5600rpm，输出点处的进气道11或进气支管61内的压力(进气管压力或增压压力)为200kPa。因此，图6示出了内燃机旋转速度为5600rpm、增压压力为200kPa时的关系。
另外，在图6中，空白菱形标记示出了进气门21的作用角为190°、进气门21的关闭正时比进气下止点靠提前角侧20°(–20°ABDC)的情况。另外，空白四方标记示出了进气门21的作用角为190°、进气门21的关闭正时为进气下止点(0°ABDC)的情况。涂黑菱形标记示出了进气门21的作用角为200°、进气门21的关闭正时比进气下止点靠提前角侧20°(–20°ABDC)的情况。另外，涂黑四方标记示出了进气门21的作用角为200°、进气门21的关闭正时为进气下止点(0°ABDC)的情况。
从图6可知，在输出点处的燃烧室7内产生的湍流的强度不管进气门21的作用角、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，可以说在输出点处的内燃机转速为5600rpm且增压压力为200kPa的上述规格的内燃机中，壁面51的间隙CR为2.6mm左右时湍流强度成为最大。
另外，从图6可知，在输出点处的燃烧室7内产生的湍流的强度不管进气门21的作用角、关闭正时如何，都在壁面51的间隙CR为1.8mm～3.4mm的范围内为较大的值。因此，在输出点处的内燃机转速为5600rpm且增压压力为200kPa的上述规格的内燃机1中，优选将壁面51的间隙CR设定为1.8mm～3.4mm。
在本实施方式中，壁面51的提升方向侧缘部52的间隙CRt被设为1.8mm以上且3.4mm以下、尤其是2.6mm。因此，能够使输出点处的燃烧室7内产生的湍流强度大。
另一方面，从抑制进气门21的提升量降低时进气气体在逆滚流方向流入的观点出发，壁面51的提升相反方向侧缘部53的间隙CRb越小越好。因此，壁面51的提升相反方向侧缘部53的间隙CRb优选至少小于壁面51的提升方向侧缘部52的间隙CRt的最低值即1.8mm。如上述那样，在本实施方式中，将壁面51的提升相反方向侧缘部53的间隙CRb设为小于1.8mm。因此，能够有效地抑制进气门21的提升量降低时进气气体在逆滚流方向流入。
换个视角来看，可以说在输出点处的内燃机转速为5600rpm且增压压力为200kPa的上述规格的内燃机1中，优选将壁面51的提升方向侧缘部52的间隙CRt设定为距输出点处的湍流强度为最大的壁面51的间隙CRm(即2.6mm)为-0.8mm以上。另外，可以说在该内燃机1中，优选将壁面51的提升相反方向侧缘部53的间隙CRb设定为距输出点处的湍流强度为最大的壁面51的间隙CRm(即2.6mm)小于-0.8mm。
在输出点、在压缩上止点附近在燃烧室7内产生的湍流强度u’能够通过采用响应曲面法的解析而用下述式(3)来近似。
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…(3)
在此，NE表示内燃机旋转速度(rpm)、IVA表示进气门21的作用角(°)、LF表示进气门21的最大提升量(mm)、ε表示压缩比、IVC表示进气门的关闭正时(°BTDC)、CR表示壁面51距进气门21的缘部的通过面的间隙(mm)、TTR表示根据进气道11的形状而变化的变量、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，若使式(1)变形，则在燃烧室7内产生的湍流强度u’能够如下述式(4)那样表示。
在式(4)中，n是负的常数，所以，在燃烧室7内产生的湍流强度u’相对于间隙CR被表示为向上凸的2次函数。并且，由式(4)可知，在燃烧室7内产生的湍流强度u’为最大的间隙CR由下述式(5)来表示。
由上述式(5)可知，内燃机的输出为最大的运转状态下的内燃机旋转速度NE越高，则湍流强度u’为最大的间隙CR越大。同样地，由式(5)可知，内燃机的输出为最大的运转状态下的进气通路内的压力Pm越高，则湍流强度u’为最大的间隙CR越小。
在本实施方式中，也可以将壁面51的提升方向侧缘部52的间隙CRt设定为相对于这样算出的输出点处的湍流强度为最大的壁面51的间隙CRm为-0.8mm以上。另外，壁面51的提升相反方向侧缘部53的间隙CRt可以设定为相对于间隙CRm小于-0.8mm。由此，能够使输出点处的湍流强度大。
在此，在具有市场上出售的车辆所采用的增压器的大多内燃机中，在内燃机旋转速度在5500～6200rpm的范围内且进气管内的压力在200～240kPa的范围内时内燃机的输出为最大。在该内燃机旋转速度的范围和进气管内压力的范围内，湍流强度u’为最大的间隙CR在通过上述式(5)来算出时，为大约1.8mm～大约3.4mm。因此，从该观点出发，壁面51的提升方向侧缘部52的间隙CRt优选为1.8mm以上且3.4mm以下。如上述那样，在本实施方式中，将壁面51的提升方向侧缘部52的间隙CRt设为1.8mm以上且3.4mm以下，所以，能够在内燃机的输出为最大的运转状态下使湍流强度大。
＜第二实施方式＞
接下来，参照图7，对第二实施方式的内燃机进行说明。第二实施方式的内燃机的构成基本上与第一实施方式的内燃机的构成相同。以下，以与第一实施方式的内燃机不同的部分为中心进行说明。
图7是放大表示进气开口附近的、与图3同样的放大剖视图。在本实施方式中也同样地，汽缸盖3具有设置于进气开口13的排气开口相反侧的遮挡部50。遮挡部50具有沿着进气开口13的外周且沿着进气开口13周围的进气座部15的外缘延伸的壁面51。
另外，在本实施方式中也同样地，遮挡部50的壁面51形成为在进气门21的提升方向上，距进气门21的缘部的通过面的间隙CR变化。并且，壁面51形成为，其提升方向侧缘部52的间隙CRt比提升相反方向侧缘部53的间隙CRb大。在本实施方式中也同样地，例如将提升方向侧缘部52的间隙CRt设为2.6mm，将提升相反方向侧缘部53的间隙CRb设为1.0mm。
尤其是，在本实施方式中，壁面51的整个面以间隙CR朝向进气门21的提升方向而逐渐变大的方式形成为锥状。也就是说，壁面51形成为相对于进气门21的提升方向(轴线方向)具有恒定的角度。此外，此时的角度比进气座部15的抵接面相对于进气门21的提升方向(轴线方向)的角度小。
根据本实施方式，通过将遮挡部50的壁面51的整个面形成为上述那样的锥状，与第1实施方式的内燃机同样地，能够使内燃机的输出为最大的运转状态下的湍流强度大。
此外，在本实施方式中也同样地，只要壁面51的提升相反方向侧缘部53的间隙CRb小于1.8mm、壁面51的提升方向侧缘部52的间隙CRt为1.8mm以上，则间隙CRb、CRt也可以是与上述不同的值。
＜第三实施方式＞
接下来，参照图8，对第三实施方式的内燃机进行说明。第三实施方式的内燃机的构成基本上与第一实施方式和第二实施方式的内燃机的构成相同。以下，以与第一实施方式和第二实施方式的内燃机不同的部分为中心进行说明。
图8是放大表示进气开口附近的、与图3同样的放大剖视图。在本实施方式中也同样地，汽缸盖3具有设置于进气开口13的排气开口相反侧的遮挡部50。遮挡部50具有沿着进气开口13的外周且沿着进气开口13周围的进气座部15的外缘延伸的壁面51。
另外，在本实施方式中也同样地，遮挡部50的壁面51形成为在进气门21的提升方向上距进气门21的缘部的通过面的间隙CR变化。并且，壁面51形成为，其提升方向侧缘部52的间隙CRt比提升相反方向侧缘部53的间隙CRb大。在本实施方式中也同样地，例如将提升方向侧缘部52的间隙CRt设为2.6mm，将提升相反方向侧缘部53的间隙CRb设为1.0mm。
尤其是，在本实施方式中，壁面51在进气门21的提升相反方向侧的一部分的区域形成为与进气门21的轴线平行地延伸，并且，在进气门21的提升方向侧的其余区域形成为锥状以使得间隙CR朝向进气门21的提升方向而逐渐变大。
在图8所示的例子中，壁面51形成为从提升相反方向侧缘部53到壁面51的高度H的一半程度(H1)为止间隙CR以相对小的值CRb维持为恒定。另一方面，壁面51在距提升相反方向侧缘部53的高度超过H1时形成为相对于进气门21的提升方向(轴线方向)具有恒定的角度的锥状。此外，此时的角度比进气座部15的抵接面相对于进气门21的提升方向(轴线方向)的角度小。
此外，在本实施方式中也同样地，只要壁面51的提升相反方向侧缘部53的间隙CRb小于1.8mm、壁面51的提升方向侧缘部52的间隙CRt为1.8mm以上，则间隙CRb、CRt也可以是与上述不同的值。
＜总结＞
从以上可知，在上述第一实施方式至上述第三实施方式中，遮挡部50的壁面51形成为，进气门21的提升方向侧缘部52距进气门21的缘部的通过面的间隙CRt比进气门21的提升相反方向侧缘部53距进气门21的缘部的通过面的间隙CRb大。另外，遮挡部50的壁面51形成为，在提升方向侧缘部52与提升相反方向侧缘部53之间，间隙CR为提升方向侧缘部52的间隙CRt与提升相反方向侧缘部53的间隙CRb之间的间隙。

Claims (8)

1.一种内燃机，具有：
进气开口，面向燃烧室并由进气门开关；
排气开口，面向所述燃烧室并由排气门开关；以及
遮挡部，在通过所述进气开口整体的中心和所述排气开口整体的中心而延伸的方向上在所述进气开口的与所述排气开口侧相反侧，具有沿着所述进气开口的外周朝向所述燃烧室内延伸的壁面；
所述遮挡部的壁面形成为，所述进气门的提升方向侧的该壁面的缘部距所述进气门的缘部的通过面的间隙比所述进气门的提升相反方向侧的该壁面的缘部的所述间隙大，并且，在所述提升方向侧的该壁面的缘部与所述提升相反方向侧的该壁面的缘部之间，所述间隙为所述提升方向侧的缘部的所述间隙与所述提升相反方向侧的缘部的所述间隙之间的值。
2.如权利要求1所述的内燃机，
所述壁面在所述进气门的轴线方向的至少一部分以使得朝向所述进气门的提升方向而所述间隙逐渐变大的方式形成为锥状。
3.如权利要求2所述的内燃机，
所述壁面在所述进气门的提升相反方向侧的一部分的区域形成为与所述进气门的轴线平行地延伸，并且，在所述进气门的提升方向侧的其余区域以使得朝向所述进气门的提升方向而所述间隙逐渐变大的方式形成为锥状。
4.如权利要求1所述的内燃机，
所述壁面形成为朝向所述进气门的提升方向而所述间隙阶段性地变大。
5.如权利要求1～4中任一项所述的内燃机，
还具有形成有所述进气开口、所述排气开口和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。
6.如权利要求1～5中任一项所述的内燃机，
所述壁面形成为，在所述进气门的提升方向的各位置处，距所述进气门的缘部的通过面的间隙在周方向上是恒定的。
7.如权利要求1～6中任一项所述的内燃机，
所述壁面中，所述进气门的提升方向侧的缘部距所述进气门的缘部的通过面的间隙为1.8mm以上，所述进气门的提升相反方向的缘部距所述进气门的缘部的通过面的间隙小于1.8mm。
8.如权利要求1～6中任一项所述的内燃机，
所述壁面构成为，所述进气门的提升方向侧的缘部距所述进气门的缘部的通过面的间隙为由下述式(1)算出的Cl以上，所述进气门的提升相反方向的缘部距所述进气门的缘部的通过面的间隙小于由下述式(1)算出的Cl，
Cl＝－(h·NEm+j·Pmm+f)/2n－0.8…(1)，
在上述式(1)中，NEm是输出点处的旋转速度(rpm)、Pmm是输出点处的缸内压力(kPa)、h＝0.0000788、j＝－0.003585、f＝0.6531914、n＝－0.0621023。
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