CN1637268A - 用于内燃机的进气口结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于内燃机的进气口结构，其包括一位于上游区的集流通道和位于下游区的第一、第二分支通道。该进气口结构还包括一进气气流冲击区，其被制在第一分支通道与第二分支通道之间的分叉部分上，一部分来自于集流通道的进气气流撞击到该进气气流冲击区上，从而，这一部分进气气流在侧向上分散向进气气流冲击区的两侧。进气气流冲击区凹陷向进气阀的阀杆部分，并包括第一、第二冲击表面。第二冲击表面是沿着进气阀的阀杆部分形成的。从燃油喷射器喷出的燃油喷雾在与第一、第二分支通道中的分散进气气流混合时，能获得雾化作用。

Description

用于内燃机的进气口结构

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的进气口结构。

背景技术

特开平5-321678号日本专利公开文件描述了用于点燃式内燃机的普通进气口结构的一种实例。该进气口结构包括一设置在进气道中的燃油喷射器、以及为发动机的每一气缸设置的两个进气阀。更具体来讲，进气道包括一集流通道，其位于进气道的上游区，进气道还包括一对分支通道，其位于集流通道的下游位置，从而可将进气道分支成两条流路，这两条流路从集流通道延伸向两进气阀。在这种普通的进气口结构中，两分支通道被制成大体上按照直线通道的形式，并延伸相当大的长度。两分支通道之间形成一分叉部分，其被制成凸面形状，该凸面突伸向集流通道(即突伸向进气口的上游侧)。燃油喷射器被设置在集流通道的上部，且其结构和位置被设计成将燃油喷射向集流通道的下部，从而形成空气-燃油混合气。

考虑到上述的情况，本领域技术人员从上文的描述能很清楚地认识到：现有技术中希望能有一种改进的进气口结构。本发明致力于解决本技术领域的这一需求以及其它的需求，本领域技术人员从文中的描述能清楚地意识到本发明其它的目的。

发明内容

已经发现：对于上文背景技术部分中提到的普通进气口结构，空气-燃油混合气在被引入到各个气缸的燃烧室中时保持着分层流动的状态。因而，从燃油喷射器喷射出的燃油喷雾的雾化效果并不充分。换言之，存在这样的不足：被引入到气缸内的空气-燃油混合气中的燃油处于不充分的雾化状态。在此情况下，不可能促进燃烧室中形成均匀的燃油混合物，并降低了发动机的热效率。

还已发现：可通过采用自身就能提高燃油喷雾雾化效果的燃油喷射器来提高热效率。但是，尽管采用这种燃油喷射器能在一定程度上实现燃油喷雾的雾化，但如果单纯利用燃油喷射器来促进燃油喷雾的雾化，则进一步提升雾化效果就要涉及很高的成本。

另外，目前还没有任何一种用于内燃机的进气口结构的设计，它既能改善输出性能(例如改善空气流动阻力的指标值)、又能提高排气性能(例如减少燃油壁流等)。

本发明是在考虑到上述问题的前提下构思出的，本发明的一个目的在于提供一种进气口结构，当空气-燃油混合气被从进气口结构引入到燃烧室中时，该进气口结构能进一步雾化燃油喷雾。

为了实现本发明上述的目的以及其它的目的，本申请提供了一种用于内燃机的进气口结构，其包括一进气道、一燃油喷射器以及进入气流冲击区。进气道包括一集流通道以及一对分支通道-即第一、第二分支通道，两分支通道从集流通道分别分向第一进气阀开孔和第二进气阀开孔。燃油喷射器被布置在进气道中，用于将燃油流喷射到流经进气道的进入空气中。进入气流冲击区形成在第一分支通道与第二分支通道之间的分叉部分处，进入气流冲击区的结构和位置被设计成这样：在由虚拟管体围成的区域内，使在进气道中流动的一部分进气撞击到进入气流冲击区上，从而在侧向上将进气分散到第一分支通道和第二分支通道中，其中的虚拟管体是沿平行于燃烧室中心轴线的方向、从第一进气阀开孔和第二进气阀开孔投影而形成的。

本领域技术人员从下文结合附图所作的详细描述，能更加清楚地认识到上述内容以及本发明的其它目的、特征、方面和优点，附图公开了本发明的优选实施方式。

附图说明

下面参见附图，这些附图构成了本申请原始公开范围的一部分，在附图中：

图1是一进气口结构的剖视图，该视图横截过位于进气口结构上游位置的集流通道，其表示了根据本发明第一实施方式的进气口结构下游侧的构造；

图2是一个示意性的侧视图，表示了图1所示的、根据本发明第一实施方式的进气口结构的内部结构；

图3是进气口结构示意性的轴测图，其表示了一种状态，在该状态下，燃油被从喷油器喷射到图1和图2所示的、根据本发明第一实施方式的进气口结构中；

图4是一个放大的局部剖视图，表示了在根据本发明第一实施方式的、如图1到图3所示的进气口结构中，缸盖中水套的结构设置；

图5中的柱状图表示了一种对比性的进气口结构与根据本发明第一实施方式的进气口结构在湍流动能累加值方面的对比情况，其中的累加值是在不同发动机转速上的数值；

图6中的一组直线图表示了对于对比性进气口结构和根据本发明第一实施方式的进气口结构、各项发动机特性参数相对于发动机转速的关系，这些参数包括容积效率、扭矩以及点火正时；

图7中的示意性侧视图表示了根据本发明第二实施方式的进气口结构的内部构造；

图8是对比性进气口结构的剖面图，该视图横截过位于对比性进气口结构上游侧的集流通道，其表示了对比性进气口结构的下游侧的构造；

图9是图8所示对比性进气口结构的示意性侧视图；以及

图10是图8、9所示对比性进气口结构的示意性轴测图。

具体实施方式

下面将参照附图介绍本发明一些选定的实施方式。本领域技术人员从文中所公开的内容能清楚地认识到：下文对本发明实施方式的描述只是为了进行说明，并不用来限定本发明，本发明应当由后附的权利要求及其等效表达来进行限定。

首先参见图1到图3，图中表示了根据本发明第一实施方式的、用于内燃机的进气口结构1。本发明的进气口结构1包括一进气道，其包括一位于进气道上游的集流通道2、以及一对设置于进气道下游的分支通道-即第一分支通道3和第二分支通道4。一燃油喷射器5优选地被设置在集流通道2的上部，以使得燃油喷射器5将燃油喷射向进气道的下游。图1是进气口结构1的剖视图，该剖视图沿大体上垂直于进气道中气流方向(从上游向下游的方向)的方向横截过集流通道2，且该视图是从进气道的上游侧进行观察而得的。更具体来讲，图1表示出了第一、第二分支通道3和4的构造，图中，第一、第二分支通道3和4从集流通道2分开，延伸向进气口结构1的下游区。图2中的示意性侧视图表示了图1所示进气口结构1的内部构造。图3中示意性的轴测图表示了一种状态，在该状态下，燃油被从燃油喷射器5喷射向进气口结构1中进气道的下游区。图3的视图基本上对应于这样的视角：沿着一定的方向从进气口结构的上侧进行观察。图4是进气口结构1放大的局部剖视图，该视图是沿燃油喷射器5所喷射燃油的中心线而作出的，其中的中心线在图2中用虚线C表示。进气口结构1优选地被设置在装备了本发明该进气口结构1的内燃机的各个气缸上。

如图1所示，第一、第二分支通道3和4被设置成从集流通道2叉分到两个不同的路径上。具体来讲，第一分支通道3和第二分支通道4从集流通道2分别延伸向第一进气阀开孔和第二进气阀开孔，两个进气阀开孔是由第一进气阀6和第二进气阀7的阀座限定成的。第一、第二进气阀6和7的结构和位置被设计成能选择性地控制空气从进气口结构1进入到燃烧室8(气缸内部)中的进气过程，其中的燃烧室8被设置在进气口结构1的下游侧。集流通道2中优选地设置有一分隔壁9，其用于将集流通道2分隔成上下两个部分。

从图2可看出，如上文介绍的那样，燃油喷射器5优选地被设置在集流通道2的上部。当然，本领域技术人员从本文的描述可清楚地认识到：发动机的各个气缸优选地都具有一燃油喷射器，该燃油喷射器被按照与图1-4相同的构造设置在对应气缸的进气口结构中。燃油喷射器5具有一中心轴线AL，优选地是，该轴线AL位于一个经过对应气缸的中心轴线和集流通道2中心轴线的平面内。自然，本领域技术人员从本文的描述也能清楚地认识到：作为备选方案，本发明的进气口结构也能被设计成只具有一个燃油喷射器，其用于将燃油喷射到流经进气口结构而输送到内燃机所有气缸中的进气中，而不是在内燃机各个气缸的进气口结构1(图中只表示出了其中一个)中都设置一燃油喷射器5。例如，单个燃油喷射器5可被布置在一进气歧管(图中未示出)的进气集流器(图中未示出)中。在此情况下，优选地是，在进气歧管内形成空气-燃油混合气，并将混合气分配给内燃机各个气缸的进气口结构1中。

燃油喷射器5的末端处具有一燃油喷嘴，从而燃油按照锥形流的形式从燃油喷嘴喷射向第一进气阀6和第二进气阀7的头部，其中的两进气阀位于图2、3所示进气口结构1的进气口中。更具体来讲，本实施方式中的燃油喷射器5优选地包括一双路燃油喷射阀，这种喷射阀的结构和位置被设计成能将燃油从进气口结构1的集流通道2的上部、沿两个不同的方向喷射到第一分支通道3和第二分支通道4中，从而，从燃油喷射器5喷射出的燃油将直接撞击到第一、第二进气阀6和7的头部上。双路燃油喷射阀对本领域技术人员来讲是常见的部件。由于双路燃油喷射阀在本领域内是公知的，所以下文将不对该喷射阀的结构详细地进行讨论和说明。

另外，燃油喷射器5的结构和位置优选地被设计成：在进气口结构1的垂直平面图内，在燃油喷射器5的纵向上按照燃油喷射角α对燃油执行喷射。如图2所示，燃油喷射角α优选地被设定为约等于10°。

在本发明的第一实施方式中，进气口结构1包括一隆脊部分或分叉部分10，其形成在第一分支通道3与第二分支通道4之间。分叉部分10的结构和位置被设计成可形成一进入气流冲击区11。进入气流冲击区11优选地被布置在进入气流的流动路线上，其中的进入气流从进气口结构1的上游区流向进气口结构1的下游区，由此使在进气口结构1中流动的进入气流能撞击到进入气流冲击区11上。更具体来讲，进入气流冲击区11的结构和位置被设计成这样：在由虚拟管体(见图2)围成的区域内，撞击到进入气流冲击区11上的那些进气被在侧向上分散到第一分支通道3和第二分支通道4中，其中的虚拟管体是通过沿平行于燃烧室中心轴线CL的方向、从第一进气阀开孔和第二进气阀开孔投影而形成的。如图2所示，进入气流冲击区11优选地被设置成这样的形状：在该形状设计中，对比性的进气口结构的分叉部分(图2中的双点划线30所示)被部分地切去，并在燃油喷雾的流动方向上凹陷。换言之，如可从图1和图2看出的那样，进入气流冲击区11被制成分叉部分10中的凹陷区。从图2可看出，当从进气口结构1的侧面进行观察时，进入气流冲击区11优选地被设置成：沿着从燃油喷射器5喷射出的燃油的中心轴线，该冲击区11向第一、第二进气阀6和7的头部凹陷(与对比性进气口结构的分叉部分相比而言)，并凹陷到第一、第二气阀6和7的阀杆部分6a和7a附近。下文将更为详细地介绍图2所示对比性进气口结构的分叉部分，以便于进一步阐述对比性进气口结构与本发明进气口结构1之间的差异。

另外，进入气流冲击区11优选地包括一第一冲击表面11a和一第二冲击表面11b，两冲击表面优选地被设计成大体上为平面，且相互之间存在一定夹角。第一冲击表面11a和第二冲击表面11b被布置在两个平面上，这两个平面都基本上垂直于一个假设的平面(即平行于图2中纸面的平面)，其中的假设平面包含气缸的中心轴线和集流通道2的中心轴线。另外，如图2所示那样从进气口结构1的侧面进行观察可发现，第一冲击表面11a优选地被制成基本上平行于第一、第二进气阀6和7头部的气阀端面6b和7b。从图2和图4可看出，优选地是，第二冲击表面11b优选地被制成基本上垂直于第一冲击表面11a。

在图示的实施方式中，第一冲击表面11a优选地被制成基本垂直于第一、第二进气阀6和7阀杆部分6a、7a的纵向中心轴线。如图3中的阴影部分所示(在图中被成为“凹陷区”)，第一冲击表面11a被设置在分叉部分10的一侧。优选地是，当从与经过气缸中心轴线和集流通道2中心轴线的假定平面相垂直的方向进行观察时(如图2所示的状况)，第二冲击表面11b沿第一、第二进气阀6和7的阀杆部分6a和7a的轴向倾斜着。换言之，如按照图2中垂直于经过气缸中心轴线和集流通道2中心轴线的假定平面的方向进行观察时，第二冲击表面11b优选地平行于第一、第二进气阀6、7阀杆6a和7a的纵向中心轴线。

因此，如图3所示，进入气流冲击区11的第一冲击表面11a和第二冲击表面11b被设计和布置成将来自于集流通道2的一部分进入气流在侧向上(即与进入气流大体垂直的方向)分散开。换言之，进气口结构1中从集流通道2流向进气道下游区的一部分进入气流撞击到第一冲击表面11a和第二冲击表面11b上，从而如图3所示那样当从上方进行观察时，可发现这部分进入气流在侧向上被分散开。利用本发明的进气口结构1，进气口结构1中进入气流的分散程度能获得进一步的提高，原因在于：如图2所示那样，撞击到第一、第二冲击表面11a和11b上的部分进入气流会在第一冲击表面11a与第二冲击表面11b之间的连接部分处汇合、冲撞。因而，通过设置上述的进入气流冲击区11，可提高第一、第二分支通道3、4中的湍流能量。

在图3所示的俯视图中，包括第一冲击表面11a和第二冲击表面11b的进入气流冲击区11优选地被制在燃油喷射器5的中心轴线AL上。因而，如图3所示，燃油在被从喷油器5喷射向第一分支通道3和第二分支通道4(即喷射向进气阀6、7的头部)之后，可通过与经过与进入气流冲击区11相撞而在侧向上分散的进入气流相混合而获得进一步的雾化。

从图2可看出，第一实施方式的进气口结构1的分叉部分10被制成：相比于对比性的进气口结构的分叉部分(图2中用双点划线表示)，分叉部分10的凹陷程度相当地大，从而靠近第一、第二进气阀6和7的阀杆部分6a和7a，其中，对比性进气口结构的分叉部分被制在更远离第一、第二进气阀6和7的阀杆6a、7a的上游位置处。换言之，在本发明的进气口结构1中，燃油喷射器5顶端与进入气流冲击区11之间的距离大于对比示例性进气口结构中的相应距离。

因此，如图3所示，当进入气流撞击到位于分叉部分10上的进入气流冲击区11上时，由于进入气流会在进入气流冲击区11的侧向上扩散(扩散向第一分支通道3和第二分支通道4)，从而使得进入气流能与从燃油喷射器5喷射处的燃油喷雾相混合，因而能进一步促进燃油的雾化。结果就是，可确保第一、第二分支通道3、4中湍流能量增大。因而，可减少由于在第一、第二进气阀6、7头部的背面上发生壁流而出现的淀积燃油。另外，可降低发动机起动过程中产生的HC排放物，并能改善发动机的瞬间响应特性。

另外，如图1所示，在本发明第一实施方式的进气口结构1中，进入气流冲击区11优选地具有相对较大的有效横向宽度W(例如为第一冲击区11a和第二冲击区11b的横向宽度)。因而，当进入气流与进入气流冲击区11撞击时，可进一步提高第一、第二分支通道3和4内的湍流能量，并进一步地雾化燃油喷雾，从而能提高空气-燃油混合气在燃烧室8中的均匀度。另外，甚至在低温起动过程中、例如当第一、第二进气阀6和7的温度很低的情况下，通过设置进入气流冲击区11，也能促进燃油的雾化，从而减少了低温起动过程中的壁流。

另外，在本发明的第一实施方式中，如图3所示，进气道的直径优选为受到约束，以便于使进气口结构1集流通道2中的进气流速(流率)能与第一、第二分支通道3和4中空-燃混合气的流速(总流率)相适配。更具体来讲，在第一实施方式的进气口结构1中，除了进入气流冲击区11被制成凹陷结构之外，优选地是：还设置了一对横截面积调节部分12a和12b，它们位于集流通道2与第一、第二分支通道3和4的连接部位处，且分别位于进入气流冲击区11的两侧。优选地是，横截面积调节部分12a和12b被缩窄了，由此使第一、第二分支通道3和4的总横截面积基本上等于集流通道2的横截面积。如图3中的虚线所示，对比示例中的进气口结构不带有横截面积调节部分12a和12b。

第一实施方式的进气口结构1被设置成这样：使得第一、第二分支通道3、4的分叉角度(即第一分支通道3中心轴线、第二分支通道4中心轴线与集流通道2中心轴线的交角)大于图3中所示的角度。在此情况下，进入气流冲击区11下游部分(即第一、第二分支通道3和4)中的空-燃混合气流的密度能得以提高，从而能提高空-燃混合气的均匀度。

为了进行说明，图8到图10详细地表示了上文提到的对比性进气口结构(进气口结构对比例21)，以便于进一步清楚地指明本发明进气口结构1与对比性进气口结构21之间的区别。图8到图10所示的对比性进气口结构21基本上对应于现有技术中的进气口结构-例如上文提到的特开平5-321678号文件所公开的进气口结构。

图8中的剖视图是从侧向上对集流通道2截切而获得的，因而可从集流通道22的上游看到第一、第二分支通道23和24。图9是对比性进气口结构21的示意性侧视图，图10表示了当燃油从喷油器5’喷射到该常规进气口结构21中时的情形。

为每个气缸设置的对比性进气口结构21包括一位于上游侧的集流通道22和第一、第二分支通道23、24，两分支通道位于进气道的下游区，并从集流通道22沿两条路径分别叉分向第一进气阀6′和第二进气阀7′。第一、第二分支通道23和24被制成大体为直线的形状，并具有相当长的长度。从图10可见，第一分支通道23与第二分支通道24之间的分叉部分30被制成凸面形。

因而，在对比性进气口结构21中，被引入到集流通道22中的新鲜空气与从燃油喷射器5′喷射向第一、第二进气阀6′和7′的燃油喷雾发生混合，以此形成空-燃混合气。对于对比性进气口结构21的设计，当通过控制第一、第二进气阀6′和7′来将空-燃混合气引入到燃烧室8′中(气缸中)时，空-燃混合气保持层流状态，其中，第一、第二进气阀6′和7′被分别设置在第一、第二分支通道23和24的下游部分。

在对比性进气口结构21中，一部分进入气流(新鲜空气)被分叉部分30或者引流到第一分支通道23中、或者引流到第二分支通道24中。从图10可看出，由于分叉部分30被制成突伸向对比性进气口结构21上游侧的、光滑的凸面，所以进入气流被分叉部分30分成两部分，并在保持着层流状态的条件下引入到燃烧室8′中。在燃烧室8′内部的翻滚流动中，层流状态得到了增强，从而能保持稳定，进而可维持稀薄燃烧方式。

但是，在对比性进气口结构21中，燃油无法在空-燃混合气中获得充分的雾化，原因在于：仅通过将进入气流与从燃油喷射器5′喷射出的燃油进行混合，进入气流无法具有足够的能量来充分地雾化燃油。因而，在对比性进气口结构21中，空-燃混合气的均匀度不能得到提高。燃油在对比性进气口结构21中未获得雾化促进作用的主要原因在于：第一、第二分支通道23和24的长度不够，且分叉部分30被制成光滑的凸面。

在另一方面，在本发明第一实施方式的进气口结构1中，通过设置进入气流冲击区11，第一、第二分支通道3、4中的湍流能量得以增加，因而能确保燃油喷雾的进一步雾化。与对比性进气口结构21中的第一、第二分支通道23和24相比，第一、第二分支通道3、4被制为较短的长度[叉管(管脚)形状变短]，并在分叉部分10上设置了进入气流冲击区11，冲向分叉部分10的进入气流会撞击到该冲击区11上。由于进入气流撞击到进入气流冲击区11上，空-燃混合气的均匀度得以提高，同时还促进了燃油在空-燃混合气形态中的雾化。换言之，通过利用进入气流冲击区11将一部分进入气流在侧向上进行分散、以增加进入气流的能量，且将燃油喷射器5喷射出的燃油与分散开的进入气流混合起来，就能促进喷雾的雾化。

图4是缸盖13和进气口结构1的示意性剖视图，表示出了制在缸盖13中的水套14。图4表示了本发明进气口结构1中水套14的壁与一种对比性进气口结构中水套壁的对比，其中的对比性进气口结构例如是上述的对比性进气口结构21。

从图2可见，如上文所述那样，进气口结构1的分叉部分10被凹陷向第一、第二进气阀6、7的阀杆部分6a和7a，以便于形成本发明的进入气流冲击区11。因而，在本发明进气口结构1的设计中，在分叉部分10的凹陷部位处，需要将水套14中的冷却水道部分地缩窄。但是，如果水套14中的冷却水道变得太窄，则由于冷却水在缸盖13中未发挥充分的冷却作用，可能会发生爆震或其它的不利状况。

在对比性进气口结构21中，水套的壁被设计成能在水套内形成足够大的冷却水道，其原因在于：对比性进气口结构21的分叉部分(图中的双点划线30所示)被制成具有相当大的长度。但是，如果像在本发明中那样在进气口结构1中设置相对较短的分叉部分10，则在图4中阴影部分所示的区域内，水套14中冷却水道就变狭窄了。具体来讲，由于进气口结构1中具有凹陷的分叉部分10，位于第一、第二分支通道3和4之间的水套14中的冷却水道部分以及火花塞壁15就变狭窄了。

因此，在本发明中，火花塞壁15优选地被制得较薄一些(例如比普通进气口结构中的火花塞壁要薄)，以便于在第一、第二分支通道3、4与火花塞壁15之间形成足够的冷却水道。另外，优选地是，在第一、第二分支通道6、7的附近，冷却水道的挡壁也被制得薄一些，从而使冷却水在冷却水道中具有足够的流量，同时还能保持足够的强度。

在本发明的进气口结构1中，分叉部分10被凹陷向第一、第二进气阀6、7的阀杆部分6a和7a，以便于形成进入气流冲击区11。如果分叉部分10从图2所示的状况进一步凹陷、从而超过了第一、第二进气阀6、7的阀杆部分6a和7a，则水套14中冷却水道的横截面积就会进一步减小。在此情况下，水套14的铸造成型性就会变差，且水套14的冷却效果可能会降低。因而，优选地是，带有进入气流冲击区11的分叉部分10应当被制在这样的位置上：与图2中所示的情况相同，该位置位于第一、第二进气阀6和7阀杆部分6a和7a的附近。这样，在本发明的结构设计中，在保证水套14中冷却水流量基本上等于对比性示例中进气口结构的冷却水流量的同时，增大了进入气流中的湍流能量。因而，本发明的进气口结构1能有效地防止出现爆震等不良后果。

图5中的柱形图用于表示对比性进气口结构21与本发明第一实施方式的进气口结构1在湍流能量累加值方面的对比情况，其中的湍流能量累加值是在不同转速下的数值。更具体来讲，在几种不同的发动机转速(2000、4000以及6000rpm)上，对本发明分叉部分10下游处的湍流能量累加值与对比性示例分叉部分30(即第一分叉部分3和23、或第二分叉部分4和24)的对应数值进行比较，其中的两分叉部分分别位于本发明的进气口结构1和对比性进气口结构21中。另外，在图5中，文字“叉管缩短”是指本发明的进气口结构1，在该文字所对应的情况中，在形成第一、第二分支通道3、4的分叉部分10上形成了进入气流冲击区11，“叉管缩短且减小直径”是指根据本发明的进气口结构1，在该结构中，如图1到图3所示的进气口结构1那样，在分叉部分10上制有进入气流冲击区11，并通过设置横截面积调节部分12a和12b来减小第一、第二分支通道3和4的直径。

从图5可看出，对于同样的发动机转速，本发明的进气口结构1(即“叉管缩短”和“叉管缩短且减小直径”两种情况)中分叉部分10下游侧(进入气流冲击区11)的湍流能量相比于对比性进气口结构21中分叉部分30下游侧的湍流能量增大了。另外，从图5可看出，如果在进气口结构1的第一、第二分支通道3、4上设置有横截面积调节部分12a和12b(对应于“叉管缩短且减小直径”的情况)，则湍流能量能进一步提高。因而，本发明的进气口结构1被设计和设置成能增大分叉部分10下游处的湍流能量，从而促进了从燃油喷射器5喷射出的燃油的雾化度。

图6中的一组直线图表示了对于对比性进气口结构21和根据本发明第一实施方式的进气口结构1、在节气门最大开度时发动机特性参数相对于发动机转速的关系，这些特性参数包括容积效率(％)、扭矩(kgm)、点火正时(deg)。在图6中，实心黑圈“●”代表采用对比性进气口结构21时的发动机特性参数，白圈“○”代表采用本发明的进气口结构1(短叉管进气口)时的发动机特性参数。

如图6中的扭矩图线(中间图线)所示，对于本发明的进气口结构1，尽管本发明进气口结构1与对比性进气口结构21在容积效率(图6中下部图线)和点火正时(图6中上部图线)方面基本上相同，但扭矩输出量提高了一定数值，提高量等于本发明进气口结构1的图线(用白圈“○”表示)与对比性进气口结构21的图线(用黑圈“●”表示)之间的差值。本发明进气口结构1与对比性进气口结构21在扭矩方面出现差异的原因被认为是：当采用对比性进气口结构21时，部分燃油没有燃烧，而采用本发明的进气口结构1，这部分燃油就参与了燃烧过程。因而，很显然，通过采用本发明的进气口结构1，能提高发动机的热效率。

尤其是，从图6可见，如果采用本发明的进气口结构1，则在中低转速的宽广转速范围内，扭矩都增大了。换言之，在高转速区间(例如在6000rpm)，空-燃混合气在进气口结构1中的流速本来就很高，因而，即使进气口结构1中的湍流能量很高(如图5所示)，燃烧室8内空-燃混合气的均匀度也无法充分地提高。但是，由于在中、低转速区间内空-燃混合气的流速较低，所以，如采用本发明的进气口结构1，则就能确保空-燃混合气的均匀度获得足够的提高-尽管此时湍流能量相对于高转速时略有降低(见图5)。

在直喷型内燃机中，增大了进气冲程中直接喷射到气缸中的燃油量，以利用燃油蒸发时吸收的潜热来冷却内燃机。因而，在直喷型内燃机中，需要降低进气温度，以提高充气效率。按照相同的方式，本发明进气口结构1中的蒸发潜热能提高气缸的充气效率。换言之，在进气口结构1中提前形成了空-燃混合气，当第一、第二进气阀6、7被打开时，空-燃混合气被引入到气缸中。因而，需要改变燃油喷射器5执行喷射的正时，且当第一、第二进气阀6和7开启时，燃油被喷射向第一、第二进气阀6、7的头部6a和7a。在此情况下，利用进入气流冲击区11提高了进入气流的湍流能量。因而能进一步促进燃油的雾化，并能提高气缸的充气效率。

因此，在本发明的第一实施方式中，用于内燃机的进气口结构1包括设置在进气道中(例如集流通道2上部)的燃油喷射器5、以及为各个气缸设置的第一进气阀6和第二进气阀7。为发动机的各个气缸都设置了进气口结构1，其具有位于上游侧的集流通道2、以及从集流通道2叉分成两路的第一分支通道3和第二分支通道4，两分支通道分别通向第一、第二进气阀6和7。进气口结构1还包括进入气流冲击区11，其被制在第一、第二分支通道3和4之间的分叉部分10，在进气道中流动的进入气流撞击到该冲击区上。因而，利用进入气流冲击区11，能提高进气口结构1中的湍流能量(即第一、第二分支通道3和4中的湍流能量)，燃油喷雾能在进气口结构1中获得更好的雾化。燃油喷雾进一步的雾化能改善燃烧室8中空-燃混合气的均匀度。另外，可保证发动机热效率得以提高，且能降低废气中未燃气体(HC等)的含量。具体来讲，本发明的进气口结构1还能有效地改善进气冲程中所喷射的燃油喷雾的雾化状况。

另外，根据本发明，进入气流冲击区11被设置在凹陷向第一、第二进气阀6和7阀杆6a、7a的位置处。因而，与对比性进气口结构21相比，进入气流冲击区11下游侧的湍流能量被加大了。结果就是，空-燃混合气中燃油的雾化被进一步提高，且由于提高了燃烧室8中空-燃混合气的均匀度，发动机的热效率增大了。

另外，根据第一实施方式，进入气流冲击区11被设计和设置成包括至少一平面(第一或第二平面11a、11b)。因而，进入气流被设置成与进入气流冲击区11的至少一个平面相撞击。因而，能进一步提高进入气流冲击区11下游侧的湍流能量。

此外，在本发明的第一实施方式中，构成进入气流冲击区11的第一、第二冲击表面11a和11b被制成大体上垂直于经过气缸中心轴线和集流通道2中心轴线的假设平面(与图2中纸面平行的平面)。因而，进气口结构1进气道中的进入气流能被分散向第一、第二冲击表面11a和11b的侧向(即基本上垂直于假设平面的方向)，并能进一步提高进入气流的湍流能量。

另外，根据第一实施方式，进入气流冲击区11被设计和设置成包括第一冲击表面11a，其被制成基本上平行于第一、第二进气阀6和7的阀端面6b和7b。因而，通过将燃油喷射器5喷射的燃油与被第一冲击表面11a分散开的进气进行混合，能促进燃油的雾化。

另外，根据第一实施方式，进入气流冲击区11还被设计和设置成包括第二冲击表面11b，如果从垂直于假设平面(平行于图2中纸面的平面)的方向进行观察，第二冲击表面沿第一、第二进气阀6和7阀杆部分6a和7a的轴向倾斜着，其中的假设平面经过气缸的中心轴线和集流通道2的中心轴线。因而，通过将燃油喷射器5喷射的燃油与被第二冲击表面11b分散开的进气进行混合，能促进燃油的雾化。

另外，在第一实施方式中，优选地是，集流通道2与第一、第二分支通道3、4之间的连接部位具有横截面积调节部分12a和12b，在该部分处，第一、第二分支通道3和4的直径被缩窄了，由此使第一、第二分支通道3和4的总横截面积基本上等于集流通道2的横截面积。因而，集流通道2中进入气流的流速(流量)与第一、第二分支通道3和4中空-燃混合气的流速(总流量)基本上匹配。

另外，根据第一实施方式，燃油喷射器5被设置在进气口结构1集流通道2的上部，且燃油喷射器5的中心轴线AL被布置在经过气缸中心轴线和集流通道2中心轴线的假设平面内。因而，从燃油喷射器5喷射出的燃油能容易地喷射向第一分支通道3和第二分支通道4。

另外，根据第一实施方式，燃油喷射器5优选地包括双路燃油喷射阀，以便于沿两条不同的路线将燃油从进气口结构1集流通道2的上部喷射到第一、第二分支通道3和4中。因而，在进入气流撞击到冲击区11上的情况下，当从燃油喷射器5喷射出的燃油与被分散向进入气流冲击区11两侧的进气进行混合时，能促进燃油喷雾的雾化。

因此，本发明的进气口结构1具有这样的效果：通过在第一分支通道3和第二分支通道4之间的分叉部分10上设置进入气流冲击区11，能提高进气口结构中(即第一、第二分支通道3和4中)的湍流能量。因而，本发明的进气口结构1被设计和设置成进一步促进了从燃油喷射器5喷射出的燃油喷雾的雾化。燃油喷雾的进一步雾化能提高空-燃混合气的均匀度，从而提高发动机的热效率，这将带来优化排放性能的优点。

第二实施方式

下面将参照图7对根据第二实施方式的进气口结构16进行描述。考虑到第一、第二实施方式之间的类似性，第二实施方式中那些与第一实施方式相同的部件将用相同的数字标号指代。另外，为了简明起见，文中略去了对第二实施方式中与第一实施方式相同的部件的描述。

第二实施方式的进气口结构16与第一实施方式的进气口结构1基本上相同，区别仅在于：进气口结构16的进入气流冲击区17的结构不同于进气口结构1中进入气流冲击区11的结构。更具体来讲，第二实施方式中进气口结构16的进入气流冲击区17具有单个冲击平面17a，其凹向第一、第二进气阀6和7的附近。如图7所示，如沿垂直于假设平面的方向进行观察时(侧视图)，冲击表面17a被制成大体上垂直于燃油喷射器5的中心轴线AL(从燃油喷射器5喷射出的燃油喷雾的中心线)，其中的假设平面经过气缸的中心轴线和集流通道2的中心线。

在本发明的第二实施方式中，来自于集流通道2的进入气流被设置成几乎以垂直的角度撞击到冲击表面17a上。因而，与冲击表面17a相撞的部分进入气流被设置成沿侧向分散到进入气流冲击区17的两侧中。与在第一实施方式中相同，燃油被从燃油喷射器5喷射向第一、第二分支通道3和4(即喷射向第一、第二进气阀6和7的头部)。因而，可促进燃油的雾化，并能提高燃烧室8中空-燃混合气的均匀度。因而，通过使进入气流与燃油喷雾在第二实施方式进气口结构16的进入气流冲击区17两侧相互混合，能提高发动机的热效率。

作为备选方案，冲击表面17a可设置成这样：使来自于集流通道2的进入气流基本上垂直地撞击冲击表面17a。另外，冲击表面17a还可被设置成使得来自于集流通道2的进入气流以一定的角度撞击冲击表面17a，以便于优化燃油的雾化，可通过实验等方法来确定其中的角度。

在对上述实施方式进行描述的过程中，使用了下列方向性词语“向前、向后、上方、向下、垂直、水平、以下、横向”以及其它一些类似的方向性词语，这些方向是指应用了本发明的车辆的方向。因此，应当结合应用了本发明的车辆来理解这些用于描述本发明的方向性词语。

文中还使用了一些表征程度的词语-如“大体上”、“大约”、“近似地”，这些词语意味着与所修饰的词语存在合理的偏差，该偏差程度不会带来显著的改变。例如，这些词语可被理解为与所修饰的词语存在至少±5％的偏差-如果该偏差不足以否定其所修饰的词语的含义的话。

本申请要求享有第2003-429598号日本专利申请的优先权。第2003-429598号日本专利申请所公开的全部内容都被结合到本申请中作为背景技术。

尽管选定了一些实施方式来对本发明进行说明，但本领域技术人员从本文的描述能清楚地认识到：在不悖离本发明保护范围的前提下，存在多种改型和变化形式，本发明的保护范围由后附的权利要求书限定。另外，上文对根据本发明的实施方式的描述只是说明性的，并非为了本发明进行限定，本发明应当由权利要求书及其等效表达形式进行限定。因而，本发明的范围并不限于所描述的实施方式。

Claims (19)

1.一种用于内燃机的进气口结构，其包括：

进气道，其包括集流通道以及一对第一、第二分支通道，第一、第二分支通道从集流通道分别叉分向第一进气阀开孔和第二进气阀开孔；

燃油喷射器，其被布置在进气道中，用于将燃油流喷射到流经进气道的进入空气中；以及

进入气流冲击区，其形成在第一分支通道与第二分支通道之间的分叉部分处，进入气流冲击区被设计和设置成这样：在由虚拟管体围成的区域内，使得在进气道中流动的一部分进入空气撞击到该进入气流冲击区上，从而在侧向上将进气分散到第一分支通道和第二分支通道中，其中，虚拟管体沿平行于燃烧室中心轴线的方向、对第一进气阀开孔和第二进气阀开孔执行投影而形成。

2.根据权利要求1所述的进气口结构，其特征在于：

进入气流冲击区凹陷向第一和第二进气阀开孔中心轴线的附近。

3.根据权利要求1所述的进气口结构，其特征在于：

进入气流冲击区包括至少基本上为平面的第一表面。

4.根据权利要求3所述的进气口结构，其特征在于：

进入气流冲击区的基本为平面的所述第一表面被定向在一个基本上垂直的平面内，该平面经过燃烧室的轴线和集流通道的中心轴线。

5.根据权利要求2所述的进气口结构，其特征在于：

进入气流冲击区包括至少一个基本上为平面的第一表面。

6.根据权利要求5所述的进气口结构，其特征在于：

进入气流冲击区的基本为平面的所述第一表面被定向在一个基本上垂直的平面内，该平面经过燃烧室的轴线和集流通道的中心轴线。

7.根据权利要求6所述的进气口结构，其特征在于：

第一冲击表面被制成大体上平行于一个包含第一和第二进气阀开孔的平面。

8.根据权利要求1所述的进气口结构，其特征在于：

进入气流冲击区包括至少一第一冲击表面，其被制成大体上平行于一个包含第一和第二进气阀开孔的平面。

9.根据权利要求4所述的进气口结构，其特征在于：

进入气流冲击区包括至少一第二冲击表面，其被定向在一个平面内，该平面大体上垂直于一个包含第一和第二进气阀开孔的平面。

10.根据权利要求7所述的进气口结构，其特征在于：

进入气流冲击区包括至少一个第二冲击表面，其被定向在一个平面内，该平面大体上垂直于一个包含第一和第二进气阀开孔的平面。

11.根据权利要求1所述的进气口结构，其特征在于：

进入气流冲击区包括至少一个第一平面，当沿垂直于经过燃烧室轴线和集流通道中心轴线的平面的方向进行观察时，第一平面被制在一经过燃油喷射器的中心轴线的大体上垂直的平面内。

12.根据权利要求1所述的进气口结构，其特征在于：

第一和第二分支通道包括一横截面积调节部分，其被设计和设置成对第一和第二分支通道的总横截面积进行限制，以使得第一和第二分支通道的总横截面积基本上等于集流通道的横截面积。

13.根据权利要求10所述的进气口结构，其特征在于：

第一和第二分支通道包括一横截面积调节部分，其被设计和设置成对第一和第二分支通道的总横截面积进行限制，以使得第一和第二分支通道的总横截面积基本上等于集流通道的横截面积。

14.根据权利要求1所述的进气口结构，其特征在于：

燃油喷射器被设置在集流通道中，从而使得燃油喷射器的中心轴线设置在一个包括燃烧室轴线和集流通道中心轴线的平面内。

15.根据权利要求10所述的进气口结构，其特征在于：

燃油喷射器被设置在集流通道中，从而使得燃油喷射器的中心轴线设置在一个包括燃烧室轴线和集流通道中心轴线的平面内。

16.根据权利要求1所述的进气口结构，其特征在于：

燃油喷射器包括一双路燃油喷射器，其被设计和设置成沿两条路径从集流通道向第一和第二分支通道喷射燃油。

17.根据权利要求10所述的进气口结构，其特征在于：

燃油喷射器包括一双路燃油喷射阀，其被设计和设置成沿两条路径从集流通道向第一和第二分支通道喷射燃油。

18.根据权利要求1所述的进气口结构，其特征在于：

燃油喷射器被设置在进气道的集流通道内，以便于将燃油流喷射向第一分支通道和第二分支通道。

19.一种用于内燃机的进气口结构，其包括：

进气导入装置，其用于将进入空气引入到进气口结构的上游区中；

进气分支装置，其用于将来自于进气导入装置的进气分成两个支流，以将进气经第一和第二进气阀引入到气缸中；

燃油喷射装置，其用于将燃油喷雾喷射向进气分支装置；以及

进入气流冲击装置，其用于在一个由虚拟管体围成的区域内、将来自于进气导入装置的进气部分沿侧向分散到进气分支装置中，其中，虚拟管体是沿平行于燃烧室中心轴线的方向、从第一进气阀开孔和第二进气阀开孔投影而形成的。

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