CN1696480B - 多缸发动机进气系统 - Google Patents

Abstract

一种V型发动机的进气系统有一个稳压罐，当进气系统连接到V型发动机，其内部空间分为一个顶部和一个底部，多个进气管连通稳压罐和V型发动机的进气口时，稳压罐布置在比V型发动机的气缸盖要高的位置，其中，与V型发动机的一个气缸列连通的进气管连接到稳压罐的顶部，与另一个气缸列连通的进气管连接到稳压罐的底部，这样形成稳压罐，使得当进气系统装配到安装在车辆上中的V型发动机时，顶部的前端与底部的前端相比较而言更靠近车辆的后侧，从而能够有效地降低发动机罩的高度。

Description

多缸发动机进气系统 

技术领域

本发明涉及多缸发动机进气系统。 

背景技术

在例如V型发动机的有两个气缸列且每一个气缸列都包括多个气缸的多缸发动机中，出于结构的原因，需要将稳压罐布置在发动机上方。这是因为V型发动机的进气口在结构中心上方，还因为考虑到进气效率或进气管和排气管的布局等因素，稳压罐必须布置在进气口附近。 

这样，由于稳压罐布置在V型发动机上方，当发动机和稳压罐放在发动机舱内时，发动机罩的位置不可避免地变高。特别是，如果考虑到需要保护行人而在发动机罩和发动机主体以及稳压罐的顶部之间提供衬垫等材料，那么发动机罩的位置不得不更高，这样汽车设计变化的可能性就受到限制。 

通常，为了保证车辆驾驶员的视野，发动机罩一般制成向车辆前部下方倾斜。为了使发动机罩高度整体较低，需要将发动机罩前部区域的发动机罩高度降低。在日本未经审查的专利公开(Kokai)No.4-121224中披露的V型发动机的进气系统中，稳压罐在V型发动机的两个气缸列中心上方，相面对的节气门在稳压罐后端的两侧。由于这样，才可能将稳压罐布置得更靠后。而且，这样构成稳压罐，即当稳压罐布置在V型发动机中心上方时，稳压罐的顶面朝着车辆前方向下倾斜。通过这样构成稳压罐，发动机罩的高度在发动机罩前部区域被有效地降低。

然而，有一种稳压罐，其内部空间分为一个顶部和一个底部，在顶部和底部之间有一个分隔件。进一步地，在这样的稳压罐中，连接到V型发动机的一个气缸列的进气管连接到稳压罐的顶部，而连接到另一个气缸列的进气管连接到稳压罐的底部。进一步地，在稳压罐的分隔件的一部分上有一个与顶部和底部连通的开口。在开口内有一个阀，用来打开和关闭开口。通过操作该阀，可改变进气管路的有效长度，从而影响进气通路中发生进气脉动的期间。因此能够用此来提高脉动效应的增压性能。 

这样，即使采用内部空间分为顶部和底部的稳压罐时，发动机罩的高度也必须降低。但是，如果形成稳压罐，使得其顶面在稳压罐的前部区域处向车辆前部下方倾斜，如日本未经审查的专利公开(Kokai)No.4-121224那样，那么稳压罐的顶部和底部变得特别薄。因此，在这种情况下，很难从稳压罐前部区域的顶部和底部侧制造进气管支管。 

发明内容

本发明的目的是提供一种多缸发动机的进气系统，即使采用内部空间分为顶部和底部的稳压罐时，该进气系统也能有效地降低发动机罩的高度。 

在本发明的一个实施例中，提供了一种多缸发动机的进气系统，该多缸发动机有两个气缸列，每一个气缸列都有多个气缸，该进气系统有一个稳压罐，当进气系统连接到多缸发动机，其内部空间分为一个顶部和一个底部，多个进气管连通稳压罐和所述多缸发动机的进气口时，稳压罐布置在比多缸发动机的气缸盖要高的位置；与多缸发动机的一个气缸列连通的进气管连接到稳压罐的顶部，与另一个气缸列连通的进气管连接到稳压罐的底部；这样形成稳压罐，使得当进气系统装配到安装在车辆中的多缸发动机时，顶部的前端与底部的前端相比较而言更靠近车辆的后侧。

根据本实施例，顶部的前端与底部的前端相比较而言，其形成位置更靠近车辆的后侧。因此，在稳压罐的前部区域，即发动机罩的前部区域，只存在稳压罐的底部，没有稳压罐的顶部。因而，在该区域中，发动机罩的高度可以降低。 

因此，根据本实施例，即使在使用内部空间分为顶部和底部的稳压罐时，也可以使发动机罩的高度有效地降低。 

需要注意的是，在说明书中，“前”和“后”指的是布置了多缸发动机的车辆的前端和后端。进一步地，“顶”、“上”、“底”和“下”指的是布置了多缸发动机的车辆在垂直方向上的“顶”、“上”、“底”和“下”。 

在本发明的另一个实施例中，稳压罐的顶部和底部连接到位于进气上游侧的同一进气管路，顶部相对底部形成一个角，使得进气管路到顶部的连接方向和进气管到顶部的连接方向之间的角比进气管路到底部的连接方向和进气管到底部的连接方向之间的角要大。 

根据本实施例，由于进气管路到稳压罐的顶部的连接方向(在下文中称为“进气管路连接方向”)和进气管到顶部的连接方向(在下文中称为“进气管连接方向”)之间的角比较大，所以，通过稳压罐的顶部从进气管路到进气管的进气流的流向不会发生较大的变化，因此进气更易于流过稳压罐的内侧。也就是说，能够降低进气的进气阻力。 

因此，根据本实施例，通过将稳压罐顶部处的位于进气管路连接方向和进气管连接方向之间的角变大，能够使进气的进气阻力变小。

附图说明 

下面结合附图描述最佳实施例，进一步阐明本发明的这些和其它目标和特点，其中： 

图1显示了一种车辆，它带有本发明第一实施例的进气系统； 

图2为本发明第一实施例的进气系统的局部俯视图； 

图3为本发明第一实施例的进气系统的局部前视图； 

图4为本发明第一实施例的进气系统的局部侧视图； 

图5为本发明第一实施例的进气系统从图4相对一侧的观察的局部侧视图； 

图6为在分别使用现有技术的进气系统和本实施例的进气系统时，流入到气缸内的进气流速的视图； 

图7为本发明第二实施例的进气系统的与图2类似的局部俯视图； 

图8为本发明第二实施例的进气系统的局部侧视图。 

具体实施方式

下面结合附图来说明本发明的多缸发动机的进气系统。图1显示了一种车辆，它装配有本发明第一实施例的进气系统。 

在图1中，1表示装配有本发明的进气系统的车辆，2表示容纳多缸发动机的发动机舱，10表示本发明的进气系统。进气系统10有一个空气滤清器11、一个进气管路12、一个稳压罐13和多个进气管14。进气(进入的空气)穿过它们，流入到多缸发动机的进气口内。进气管路12有一个节气门15，用来调节流过进气管路12的进气的流速。在说明书中，车辆1的前部，即车辆1的前进方向，称为“前方”(图1中的方向F)，而车辆1的后部，即车辆1的后退方向，称为“后方”(图1中的方向R)。进一步地，车辆1的垂直方向的上方，称为“上方”(图1中的方向U)，而车辆1的垂直方向的下方，称为“下方”(图1中的方向D)。 

图2到图5显示了装配在多缸发动机中的本发明第一实施例的进 气系统10。这里，图2为进气系统10的局部俯视图，图3为进气系统10的局部前视图，图4和图5为进气系统从相对两侧观察的局部侧视图。在说明的实施例中，显示了使用六个气缸的V型发动机，即，该发动机的两个气缸列以预定的角度布置，且每一个气缸列都有三个气缸。进一步地，发动机3纵向装配在发动机舱2内，即，这样布置，形成气缸列31和32的气缸在前-后方向上对齐。需要注意的是，能够使用本发明的进气系统10的发动机并不限制于上述六气缸V型发动机。进气系统10可在任意这样的发动机中使用，只要该发动机为带有两个气缸列的多缸发动机，且每个气缸列都由多个气缸形成(例如，一个八气缸V型发动机、一个六气缸水平相对发动机等)。 

如图2到图5所示，进气管路12在节气门15下游的进气管路分叉部16处分叉为两个支路管道，即顶支路管道17和底支路管道18。顶支路管道17位于底支路管道的上方。稳压罐13由分隔件19分为两个部分，即顶部13a和底部13b(图4)。顶部13a位于底部13b的上方。顶部13a连接到顶支路管道17，底部13b连接到底支路管道18。顶支路管道17和底支路管道18分别连接到顶部13a的后部和底部13b的后部。进一步地，布置在进气管路12内的节气门15位于发动机3的上方和后方。在该实施例中，顶部13a和底部13b不是分开形成的，而是一体形成的。但是，顶部13a和底部13b也可以分开形成，并连接起来形成稳压罐13。 

进一步地，稳压罐13位于发动机3的气缸盖的盖罩33、34的上方。特别地，在该实施例中，稳压罐13布置在与发动机3的一个气缸列31(在下文中称为“第一气缸列”)相应的盖罩的上方。稳压罐13布置在该位置的原因如下。即，在V型发动机中，进气口在结构上需要布置在发动机的中心。设置进气管的长度，以优化获得在下文中解释的脉动效应。进一步地，为了将进气平均分配到气缸，进气管的长度需要均匀。如果在将稳压罐连接到位于发动机中心的进气口时满足这些条件，那么稳压罐将不可避免地会位于发动机的气缸盖的盖 罩的上方。 

位于稳压罐13的顶部13a和底部13b之间的分隔件19带有一个开口20。因此，顶部13a和底部13b通过此开口20连接起来。开口20带有一个阀21，用来打开和关闭开口20。因此，当阀21打开时，顶部13a和底部13b相互连通，而相反地，当阀21关闭时，顶部13a和底部13b不连通。 

稳压罐13的顶部13a和底部13b都连接到三个进气管141到146。连接到顶部13a的进气管141、143和145通过气缸盖上的进气口35连接到第一气缸列31的气缸，而连接到底部13b的进气管142、144和146通过气缸盖上的进气口36连接到第一气缸列31之外的另一个气缸列32(在下文中称为“第二气缸列”)的气缸。 

如果从前到后将第一气缸列31的三个气缸标示为气缸#1、气缸#3和气缸#5，那么这些气缸连接到第一进气管141、第三进气管143和第五进气管145。进一步地，如果从前到后将第二气缸列32的三个气缸标示为气缸#2、气缸#4和气缸#6，那么这些气缸连接到第二进气管142、第四进气管144和第六进气管146。进一步地，连接到稳压罐13的进气管路12比位于连接稳压罐的部件附近的这些进气管14更靠近后部。 

可适当地操作阀21，以有效利用进气通路(进气通路包括进气管14、稳压罐13、进气管路12等)中的压力波动，以提高到发动机3的燃烧室37的进气效率。其原因如下：即，利用进气通路中的压力波动的方法有利用发生在进气管14内的脉动效应(惯性增压效应)的方法和利用发生在从进气管到进气管路分叉部的通路内的脉动效应(谐振增压效应)的方法。能够利用这些效应的发动机的速度(在下文中称为“发动机速度”)是有限的。进一步地，发生谐振增压的发动机速度比发生惯性增压的发动机速度低。

惯性增压效应和谐振增压效应的幅度受到发生在稳压罐中的脉动幅度的影响。也就是说，稳压罐的体积越大或与稳压罐连通的气缸的数量越多，发生在稳压罐中的脉动就越弱，从而惯性增压效应就越强，而谐振增压效应就越弱。在本实施例中，通过打开阀21，顶部13a和底部13b相互连通，两个部件13a和13b共同起到一个稳压罐的功能。因此，与顶部13a和底部13b分别起到独立的稳压罐相比较而言，稳压罐的体积显著地变大，所以惯性增压效应变强。相反地，通过关闭阀21，顶部13a和底部13b相互分离，这些部件13a和13b分别都起到一个独立的稳压罐的功能。因此，顶部13a和底部13b的单独的体积都变小，与顶部13a和底部13b单独连通的气缸的数量变少，所以谐振增压效应变强。从而，如上解释，根据发动机速度，通过操作阀21，可以有效地利用惯性增压效应和谐振增压效应，从而提高了到燃烧室37的进气效率。 

但是，考虑到增加车辆1的设计自由度，保证车辆驾驶员的视野，需要降低发动机罩4的位置。在一个V型发动机3中，稳压罐13布置在顶部，所以发动机舱2内的设备(包括发动机、进气系统等，在下文中称为“发动机整体设备”)的高度变高，发动机罩4的位置不可避免得变高。 

因此，为了降低发动机罩4的位置，发动机整体设备在布置稳压罐区域的高度需要降低。但是，一般而言，从保证车辆驾驶员视野的角度考虑，发动机罩4向前下方倾斜，以便使发动机罩4的整体高度降低，所以发动机整体设备的位置需要降低并进一步靠向前方。因此，需要降低稳压罐13的顶面，特别是在稳压罐13的前部区域内，的位置。相反地，如果降低在稳压罐13的前部区域内的稳压罐13的顶面的位置，那么就能够降低发动机罩4的整体高度。 

因此，在本发明第一实施例中，稳压罐13的顶部13a与其底部13b 相比较而言，移动到后部，没有完全与底部13b重叠。从而，顶部13a的前端22a与底部13b的前端22b相比较而言，更靠后。因此，在稳压罐13的前部区域23处，稳压罐仅仅由底部13b形成，从而稳压罐13的总体高度在区域23处比前部区域23之外的其它区域要低。由于稳压罐13在前部区域23处的总体高度较低，因此能够降低发动机罩4的总体高度。 

这一点在图4和图5中也很清晰。在这些图中，虚线显示了在本发明中发动机罩4能够放置的较低限定位置(更精确地说，放置在发动机罩4下的衬垫材料所能够布置的较低限定位置)。从这些图中可以理解到，在稳压罐13的前部区域23处，发动机罩4可以布置在较低位置。特别地，图4中点划线显示了即使在前部区域，顶部也放在稳压罐的底部上的情况下稳压罐的轮廓。因此得知，根据本实施例的稳压罐13，发动机罩可下降到这样的位置，否则在该位置下，如果顶部布置在底部上，发动机罩会干扰稳压罐。 

进一步地，如此形成稳压罐13的顶部13a，使得其在靠近后部时，高度逐渐变高。进气管141、143和145连接到稳压罐13的顶部13a的位置也在靠近进气管的后部时随着变高。另一方面，这些进气管141、143和145连接到发动机3的进气口35的位置也变为相同的高度。因此，连接到顶部13a的进气管141、143和145在垂直方向的长度在靠近进气管的后部时变长。也就是说，如图5所示，进气管在垂直方向的长度按照141、143和145的顺序变长。 

另一方面，连接到顶部13a的进气管141、143和145在水平方向的长度在靠近进气管的后部时变短。也就是说，如图2所示，进气管在水平方向的长度按照145、143和141的顺序变长。这是因为顶部13a移动到后部，从而进气管141、143和145到顶部13a的连接点之间的距离比这些进气管141、143和145连接到的进气口35之间的距离要短。

这样，在连接到顶部13a的进气管141、143和145中，进气管越靠近后部，其在垂直方向上的长度就越长，在水平方向上的长度就越短，从而能够使得连接到顶部13a的进气管141、143和145的长度相等。因此，能够使得进气均匀地分布到气缸中，有效利用发生在进气通路中的脉动效应，以获得高增压效应。 

进一步地，稳压罐13的顶部13a和底部13b不是平行地布置。顶部13a和底部13b在水平方向上有一个角度。即，沿进气管路12连接到稳压罐13的点附近的轴，顶部13a向进气管14连接到稳压罐13一侧的相对侧旋转预定的角度。因此，进气管14连接到顶部13a的方向(在下文中称为“进气管连接方向”)和进气管路12连接到顶部13a的方向(在下文中称为“进气管路连接方向”)之间的角θ比相应进气管(例如第二进气管142和第一进气管141)的进气管连接方向到底部13b和进气管路连接方向到底部13b之间的角要大。需要注意的是，进气管路连接方向可能是顶支路管道17连接到顶部13a的方向，或者是顶支路管道17在进气管路分叉部16分叉的方向。 

通常，如果到稳压罐13的进气管连接方向和进气管路连接方向之间的角θ小，那么从进气管路12流到稳压罐13的进气必需流过稳压罐13中的一个锐角，以便流到进气管14。也就是说，进气在稳压罐13内的气流线的弯曲角很小。进气流的急速弯曲会导致产生进气阻力，从而使得进气流的流速下降。 

与此相反，在本实施例中，到稳压罐13的顶部13a的进气管连接方向和进气管路连接方向之间的角θ大，从而进气流不会弯成一个锐角，进气的气流线的弯曲角很大。因此，因进气的气流线弯曲而由进气在顶部13a内受到的进气阻力很小。 

这里，比较了在使用传统类型的进气系统，即稳压罐的顶部完全 覆盖底部形成的进气系统时，和使用本实施例的进气系统时到气缸的进气流速。图6分别显示了在使用传统类型的进气系统时和在阀21打开的情况下使用本实施例的进气系统时到气缸内的进气流速(在下文中称为“进气流速”)。 

从图6中可以理解到，与使用传统类型的进气系统相比较而言，在使用本实施例的进气系统时，几乎所有气缸内的进气流速都变大。这是因为在上述方式中，由流过稳压罐13的顶部13a的进气接收到的进气阻力较小的缘故。进一步地，在传统类型的进气系统中，气缸之间的进气流速会有波动。特别地，奇数气缸(第一气缸列的气缸)的进气流速和偶数气缸(第二气缸列的气缸)的进气流速趋向不同。其原因被认为是在传统类型的进气系统中，在稳压罐的顶部处进气管连接方向和进气管路连接方向之间的角比在稳压罐的底部处进气管连接方向和进气管路连接方向之间的角小较大的量，从而由流过稳压罐顶部的进气接收到的进气阻力比由流过稳压罐底部的进气接收到的进气阻力显著地大很多。与此相反的是，在本实施例的进气系统中，进气管连接方向和进气管路连接方向之间的角在稳压罐13的顶部13a处和底部13b处的差异被认为没有那么大，所以进气流速在第一气缸列31的气缸和第二气缸列32的气缸之间的波动受到抑制。 

这样，根据本发明的第一实施例，能够将到气缸列31和32的气缸的较大的进气流速维持下来，在降低稳压罐前部区域的高度的同时将进气量显著均匀地维持在气缸中，从而降低发动机罩的连接位置。 

下面结合图7和图8来说明本发明第二实施例的进气系统。图7为第二实施例的进气系统40的与图2类似的俯视图，而图8为第二实施例的进气系统40的侧视图。需要注意的是，在下面的说明中，与第一实施例中的元件类似的元件标有相同的附图标记。 

在本实施例中，与第一实施例相同的是，显示的例子用于六气缸 V型发动机5，但是本实施例还可在任意这样的多缸发动机中使用，只要该发动机为带有两个气缸列的多缸发动机，且每个气缸列都由多个气缸形成(例如，一个八气缸V型发动机、一个六气缸水平对置发动机等)。但是，在该实施例中，与第一实施例不同的是，发动机5横向装配在发动机舱2内，即形成气缸列51和52的气缸在横向(即与前后方向垂直的方向)上布置整齐。 

在第二实施例中，与第一实施例相同的是，稳压罐43的内部空间分为顶部43a和底部43b两个部分。顶部43a位于底部43b的上方，顶部43a和底部43b分别连接到顶支路管道17和底支路管道18。顶支路管道17和底支路管道18分别连接到顶部43a的侧部和底部43b的侧部。进一步地，顶部43a和底部43b是一体形成的。 

进一步地，稳压罐43布置在与发动机3的两个气缸列51、52中位于后部的气缸列51(在下文中称为“第三气缸列”)相应的盖罩53的上方。稳压罐43的顶部43a和底部43b都在前部连接到三个进气管441到446。连接到顶部43a的进气管441、443和445通过进气口55与第三气缸列51的气缸连通，而连接到底部43b的进气管442、444和446通过进气口56、和与第三气缸列51分开的气缸列52(在下文中称为“第四气缸列”)的气缸连通。 

在第二实施例的进气系统中，与第一实施例的进气系统相同的是，稳压罐43形成有顶部43a，顶部43a与其底部43b相比较而言，移动到后部，顶部43a不能完全覆盖底部43b。从而，顶部43a的前端45a与底部43b的前端45b相比较而言，进一步靠后。因此，在稳压罐43的前部区域46处，稳压罐43仅仅由底部43b形成，从而稳压罐43的总体高度在前部区域46处比前部区域之外的其它区域要低。因此能够降低发动机罩4的总体高度。 

这一点在图8中也很清晰。在图中，与图4和图5相同的是，虚 线显示了在本发明中发动机罩4能够放置的较低限定位置。从该图中可以理解到，在稳压罐43的前部区域46处，发动机罩4可以布置在较低位置。图中的点划线显示了在前部区域顶部也放在稳压罐的底部上的情况下稳压罐的轮廓。从该图中，根据本实施例，发动机罩可下降到这样的位置，在该位置下，如果顶部布置在底部上，发动机罩会干扰稳压罐。 

虽然为了便于阐述，本发明是结合所选的具体实施例描述的，但是本领域技术人员能够理解在不背离本发明的基本概念和范围的前提下本发明可以有各种变化。

Claims (2)

1.一种多缸发动机的进气系统，该多缸发动机有两个气缸列，每一个气缸列都有多个气缸，

该进气系统有一个稳压罐，当所述进气系统连接到所述多缸发动机，该稳压罐由分隔件分为一个顶部和一个底部，多个进气管连通所述稳压罐和所述多缸发动机的进气口时，所述稳压罐布置在比所述多缸发动机的气缸盖要高的位置；

与所述多缸发动机的一个气缸列连通的进气管连接到所述稳压罐的顶部，与另一个气缸列连通的进气管连接到所述稳压罐的底部；

这样形成所述稳压罐，使得当所述进气系统装配到安装在车辆中的多缸发动机时，所述顶部的前端与底部的前端相比较而言更靠近车辆的后侧。

2.如权利要求1所述的多缸发动机的进气系统，其特征在于所述稳压罐的顶部和底部连接到位于进气上游侧的同一进气管路，所述顶部相对所述底部形成一个角，使得所述进气管路到所述顶部的连接方向和所述进气管到所述顶部的连接方向之间的角比所述进气管路到所述底部的连接方向和所述进气管到所述底部的连接方向之间的角要大。

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