专利名称：发动机可调旋流发生装置及可调旋流发生装置进气孔的加工方法
技术领域：
本发明涉及一种改进发动机燃烧室进气的可调旋流发生装置，以及一种可调旋流发生装置进气孔的加工方法，用于改进进气口的气流流度。
图1所示是一个按已知技术形成旋转气流的发动机进气系统，进气系统包括进气管104，引导空气进入燃烧室102，旁路管106平行于进气管104配置，在进气管104内还配置有控制阀108，用于控制通过进气管104的空气流量。从机械原理看，利用图1所示装置在燃烧室102中形成旋流，流过进气管104的空气流由控制阀108调节。结果是流经旁路管106和流经进气管104供应的空气相互间流速不等，由于不同的流速，空气在燃烧室102中流动产生紊流。旋流产生与否及旋流的流量和变化都取决于控制阀打开的程度。然而，由于如上所述的构造和运作方式，这种可变化的旋流发生装置必须把旁路管106与起初的进气管104分离开，这就有与其它部件相关的安装空间问题和增加制造难度的问题。再者，从其结构上看，分隔开的旁路管106必须包括两个弯折部位。由于这样的弯折部位，旁路管106中通过气流的大部分受阻，所以弯折部位使得流动气流的流速降低。正因为如此，旁路管与当初设想则略有偏差；当初设计是想利用管的狭窄部位产生高流速的气流来形成旋转流，并通过进气流产生不同的流速。
为了实现上述目的，本发明提供的可变化旋流发生装置包括可将进气口分隔出第一通道和第二通道的隔板；用于选择变换第一通道和第二通道开启度的开启度控制阀，驱动开启度控制阀的驱动器。
本发明还进一步提供了发动机可变换旋流发生装置进气口的制造方法，包括如下工序制造一个上模，其内部留出足以形成进气口第一通道的空间；制造一个下模，其内部留出足以形成进气口第二通道的空间；制造出一个阶形部件以便能与金属板组装，一个能将上模和下模相互组合的部位；将作为进气口隔板的金属板与阶形部件组合；将上模与下模装配在一起并用翻模砂填充成模装配件内；拆下成模装配件，取出与金属片成一体的进气口芯；把进气口芯的模和铸气缸盖的模组合在一起并铸型；从进气口芯模中除掉铸造砂，使作为隔板的金属板留在进气口内。
本发明提供的可变化的旋流发生装置，能使通过不同通道的空气产生旋转流，并能减少供给燃烧室的空气气流阻力。它的结构简单，可以不必限制与其它部件相关的安装空间。再有，按本发明方法制造可变化的旋流发装置时增加一个结构，隔板是预先在进气口芯中成型的。综上所述，本发明的装置结构简单，制造成本也不高。
图1所示为已知技术的发动机旋流发生装置进气口系统；图2所示为本发明的可变化发动机旋流发生装置的结构示意图；图3所示为图2的发动机可变化旋流发生装置正处于高负载作业状态；图4所示为图2的发动机可变化旋转流发生装置正处于部分负载作业状态；图5和图6展示隔板的各种截面形状，隔板3装配在图2所示可发动机旋转流发生装置中；图7所示为展示图2中隔板3的各种平面形状；图8所示为根据本发明发动机可变化调旋转流发生装置制造方法的流程图；图9所示为由上模制造工序制得的上模；图10所示为由下模制造工序制得的下模；图11所示为将金属板装配到上模的金属板组装工序示意；图12所示为将上、下模相互组合的芯模装配件；图13a至图13e所示为展示金属板嵌在芯模中的各种状态；图14所示为金属板嵌在芯模中制成有弯折部位的形状；图15所示为在芯模中填充翻模砂的状态；图16所示为从图15状态分开模后得到的进气口芯透视图。
根据本发明，图2展示了一种发动机可变化旋流发生装置。如图2所示，包括隔板3的进气口1，用于将进气口3分隔成第一通道5和第二通道7，空气从中流过。在隔板3的空气进入端，装配有开启控制阀9，用于选择地变换第一通道5和第二通道7的开启度。将开启度控制阀9连接到一个驱动器11上，用于操纵和控制阀9。在进气泵13和进气口1之间的控制阀9有一处连通空间15。在连通空间15内，截面为半圆形的阀柱17置于其间、与连通空间15内接。因此，当阀柱17旋转时，第一通道5和第二通道7的开启度就能变换了。从图2中可以看出驱动器11与开启控阀9相连，并由发动机的ECU(图中没有显示)控制，借此调节第一通道5和第二通道7的开启度。驱动器11可选一个步进电机。同时从图2中还可看出，装在进气口1中的隔板3状态是倾斜于一侧。正由于它倾斜才构成了第一通道5和第二通道7。在该例中，隔板3往进气口1截面上侧倾斜，因而第一通道5和第二通道7相比才有了浅的通道。结果是构成的第一通道5和第二通道7相比，气流通道截面小。根据上述条件，当空气流经第一通道5和第二通道7就产生了不同的气流截面面积，在小的气流截面面积的第一通道5中的气流流速比在第二通道7中的气流流速高。因此，当空气通过第一通道5和第二通道7时，在燃烧室内就自然形成了旋转气流，这是因为第一通道5和第二通道7之间的流速差异。还可以理解为可通过调节第一通道5和第二通道7的开启度来调整旋转流强度，以便根据发动机的作业状态来确定一个最佳进气流条件。
参见图5，同时还要考虑对气流入口端隔板3可加工成各种截面形状，如斜的表面21是按要求角度倾斜的，这个形状是由相反方向的两个倾斜表面相交构成的，隔板3截面也可以是圆形的。所以，当气流通过由隔板3分隔的开启控制阀9并流入第一通道5和第二通道7时，隔板3对气流的阻力和对气流的分散都会减小。
此外，如在图6上部分中所看到的，对着空气流出口端的隔板也可以加工成各种截面形状倾斜表面21是按所要求的角度倾斜，由相反方向的两个倾斜表面相交构成的形状、以及圆形等。结合图5所示截面形状，可以从图6下部的各图中进一步理解隔板形状，所以当气流通过进气口1能被保持最佳状态。
为进一步调整隔板3截面形状以便作用于空气流，如图7所示，对着空气流入口端的隔板3制成简练的直线形，并在直边上弄出凹缺23，或凸凹不平形状25，为了使经进气口进入燃烧室19的气流能够保持最佳状态。图7中最上边的图所示为一个平片状的隔板3，不在分隔作业状态。此外，还给出有工作凹缺和隔板形状，以保证作为工具与阀导向组合时有作业空间。还有另一种有弧形缺23的隔板形状，以及有凸凹部位25的隔板形状。所有这些形状都是在DOHC发动机中使用的隔板形状，这种发动机在一个气缸中有两个进气阀。
图3、图4以图解方式说明本发明发动机可变化旋转流发生装置的工作原理。图3所示作为预先给发动机一个吸入效力的控制状态。在这种状态下，利用开启控制阀9将第一通道5和第二通道7都完全打开到发动机的高负载作业状态，以便使发动机高负载作业状态下供给燃烧室19所需空气达到足够量，而同时流经第一通道5和第二通道7之间的气流形成的空气流速差异较小。
图4所示为预先给发动机一个燃烧效力的控制状态。在这种状态下，利用开启控制阀9使第二通道7关闭成部分负载状态，保持恒速、低速运行，以便将空气只供给第一通道5。只有这样才能在燃烧室内开成强旋转流，从而使少量的油气混合物得到充分燃烧。如上所述的发动机的结构和运行状况，能够获得最佳的发动机控制，以适应与高负载和部分负载吻合的作业条件，从而得到满意的排放性能和发动机燃油比。
下面说明如上所述在发动机可变化旋转流发生装置中使用的发生装置进气口的制造方法。在制造上述发动机可变化旋转流发生装置进气口的方法中，最重要和最严格的是将隔板安装到进气口中。下面结合图8描述在进气口1中的隔板3的成型方法。必须将隔板3装配到进气口1内、受空间限制的预定部位。隔板3的形状也是影响空气流流的一个重要因素，所以隔板3需要预处理。本发明所提供的进气口成型方法能满足上述要求将隔板3预先安放在用于铸造的进气口芯中，在其上铸造发动机气缸盖，从而不仅能把隔板3加工成预先要求的形状，而且还能装配到发动机进气口1中的预留位置上。
本发明的发动机可变化旋流发生装置进气口的制造方法包括上模成型工序S1，在工序S1中，制成的上模50留有用以形成进气口1的第一通道5的空间；在下模成型工序S2中，制成的下模52留有用以形成进气口1的第二通道7的空间；在阶形部位成型工序S3中，所制成的阶形部位54能够与金属板3组合，上模50和下模52也是在这个部位上相互组合。在金属板装配工序S4中，将作为隔板3的金属板装配在阶形部位54上；填翻模砂工序S5中，将上模与下模组合，将翻模砂56填入完型模具装配件中；制芯工序S6中，拆卸下模装配件，取出与金属板成一体的进气口芯58；气缸盖铸型工序S7，在此工序中进气口芯58是与用于铸气缸盖的模具装配在一起，除去进气口芯中的翻模砂，使作为隔板3用的金属板留在进气口1内。
从图9所示工序S1的上模制备步骤和图10所示工序S2的下模制备步骤可以理解为此道工序并不重要。但在上模50和下模52中要分别制出进气口1内分隔为第一通道5和第二通道7的空间形状。此外，所造成的第一通道5和第二通道7需有不同的截面面积。
阶形部位制造工序可以概述，但在实际工序上是制造上模50和下模52时将阶形部位第一通道5和第二通道7同时成型，图9中尽管阶形部位只在上模50中制成凹形，它还可用其它方式成型。所制造的阶形部位恰是上模50和下模52相互组合的位置。如图13a至图13e所示，阶形部位可按下述各种方式制造(1)阶形部位分别在上模50和下模52中制成凹缺形，按隔板3厚度方向，将阶形部位的中心放在上模和下模之间的模具上/下分隔线上，见图13a。
(2)阶形部位在上模50中制成凹缺形，这样使得下模对着的隔板3表面位于上模和下模的模具分隔上/下线上。
(3)阶形部位在下模52中制成凹缺形，这样使得上模对着的隔板3表面上模和下模的模具分隔上/下线上。
(4)阶形部位在上模50中制成凹缺形而在下模52中制成凸起形。
(5)阶形部位在上模50中制成凸起形而在下模52中制成凹缺形。
此外，在金属板装配工序中，作为隔板3的金属板要嵌在上模和下模之间。这时需要将金属板按图14所示，制成有弯折部位60的形状，以便通过弯折部位60构成第一通道5和第二通道7，具有不同的截面面积。如果需要，还可将隔板3按所要求的旋转角度安装，而不是按进气口上下垂直的方向安装。结果是，当空气进入燃烧室时，除了旋转流外，还有涡流形成。
阶形部位54的制造如上所述，可将隔板3按图11所示装配。隔板3上有图7所示的定位孔62，并且在上模成型制备工序1中还有可插入定位孔62中的定位凸块64，见图9。这样，可将隔板3迅速地组装到位，使得隔板3的装配作业简便易行。在隔板3装配工序4中安装的金属板是用比作气缸盖的基底金属熔点高的金属材料，这样当进行上述的铸造气缸盖时，与之相邻的金属板不至于熔化。
成型模装配结构见图12所示，金属板嵌于上模和下模之间。模具装配结构如图15所示，填充满铸型砂56。当铸型砂固化时，将上模和下模相互分开，用这砂型制备与作为隔板3的金属板成一体的进气口芯58，见图16。
如上所述要制备的进气口芯58是与铸气缸盖的模组装成一体的。当气缸盖铸造完成后，将铸型砂56从进气口芯中清除，作为隔板3的金属板留在进气口1内。在这种条件下，所制出的定位孔62可用于方便地安装与进气口芯58为一体的金属板，上模还留在金属板上。由所述的铸造气缸盖的基底金属熔化并渗到定位孔62中固型，金属板自然固定于气缸盖的进气口处。
尽管为了说明发明目的而对本发明具体实施例作了描述。该领域中关于这些技巧的变化改型、增加和补充还将出现，不应与如相关权利要求中所提出的本发明的保护范围和主题思想分割开。
权利要求
1.一种发动机可变化旋流发生装置，其特征是隔板3将进气口分隔成第一通道5和第二通道7，开启度控制阀9可选择变换第一通道5和第二通道7的开启度，驱动装置用于操纵开启度控制阀9。
2.根据权利要求1所述的发动机可变化旋流发生装置，其特征是对着进气口端的隔板3形状为表面倾斜，按所要求的角度倾斜。
3.根据权利要求1所述的发动机可变化旋流发生装置，其特征是对着进气口端的隔板3形状是由相反方向、按所要求角度倾斜的两个相交倾斜表面构成。
4.根据权利要求1所述的发动机可调旋流发生装置，其特征是对着进气口端的隔板3形状是圆形的。
5.根据权利要求1所述的发动机可变化旋流发生装置，其特征是对着出气口端的隔板3形状为按所要求的角度表面倾斜。
6.根据权利要求1所述的发动机可变化旋流发生装置，其特征是对着出气口端的隔板3形状是由相反方向、按所要求角度倾斜的两个相交倾斜表面构成。
7.根据权利要求1所述的发动机可变化旋流发生装置，其特征是对着出气口端的隔板3形状是圆形的。
8.根据权利要求1所述的发动机可变化转流发生装置，其特征是对着进气口端的隔板形状为在其上形成的凸凹部位。
9.根据权利要求1所述的发动机可变化旋流发生装置，其特征是对着进气口端的隔板形状为在其上形成的凹缺。
10.根据权利要求1所述的发动机可变化旋流发生装置，其特征是隔板3装配方式，应使得第一通道5和第二通道7相互间的截面面积不同。
11.根据权利要求1所述的发动机可变化旋流发生装置，其特征是驱动装置是一个步进电机。
12.一种可调旋流发生装置进气孔的加工方法，其特征是包括如下工序制造一个上模，模中要留出形成第一通道5的空间；制造一个下模，模中要留出形成第二通道7的空间；制造阶形部位，使之能与金属板组合，上模50和下模52在此部位相互组合；将作为隔板3的金属板与阶形部位装配到一起，将上模50和下模52装配到一起，并将翻模砂56填充到完型模中；拆开完型模，取出与金属板成一体的进气口芯；将进气口芯与铸气缸盖的模装配到一起，并铸造；取出进气口芯中的翻模砂56，将作为隔板3的金属板留在进气口1内。
13.根据权利要求12所述的可调旋流发生装置进气孔的加工方法，其特征是第一通道5和第二通道7是在上模和下模制造工序中分别成型的，以便有不同的截面面积。
14.根据权利要求12所述的可调旋流发生装置进气孔的加工方法，其特征是在隔板3装配工序中的金属板有弯折部位，所制出的第一通道5和第二通道7能在弯折部位有不同的截面面积。
15.根据权利要求12所述的可调旋流发生装置进气孔的加工方法，其特征是阶形部位制造工序中的阶形部位是分别在上模和下模中制成凹缺形状，阶形部位的中心按隔板3的厚度方向位于上模和下模之间的模具分隔线上。
16.根据权利要求12所述的可调旋流发生装置进气孔的加工方法，其特征是阶形部位制造工序中的阶形部位是在上模中制成凹缺形状，使得下模对着的隔板3表面位于上模和下模之间的模具分隔线上。
17.根据权利要求12所述的可调旋流发生装置进气孔的加工方法，其特征是阶形部位制造工序中的阶形部位是在下模中制成凹缺形状，使得上模对着的隔板3表面位于上模和下模之间的模具分隔线上。
18.根据权利要求12所述的可调旋流发生装置进气孔的加工方法，其特征是阶形部位制造工序中的阶形部位是在上模中制成凹缺形状，在下模中制成凸起形状。
19.根据权利要求12所述的可调旋流发生装置进气孔的加工方法，其特征是阶形部位制造工序中的阶形部位是在上模中制成凸起形状，在下模中制成凹缺形状。
20.根据权利要求12所述的可调旋流发生装置进气孔的加工方法，其特征是在隔板装配工序中，隔板制出定位孔；在上模制造工序中，将凸块嵌入定位孔中。
21.根据权利要求1所述的可调旋流发生装置进气孔的加工方法，其特征是在隔板装配工序中安装的金属板是由比制造气缸盖的基底熔点高的金属材料。
全文摘要
一种发动机可调旋转流发生装置及可调旋流发生装置进气孔的加工方法,其特征是隔板3将进气口1分隔为第一通5和第二通道7;开启度控制阀9能选择改变第一通道5和第二通道7的开启度;驱动器用于操纵开启度控制阀。该装置能使流过不同通道的空气产生旋转流,而同时又能减少供给燃烧室的气流阻力,并且结构简单,不必缩小相关部件的安装空间。该装置中隔板制造只是增加一个预先与已知技术的进气口芯装配在一起的结构,因此,结构设计简单,造价成本不高。
文档编号F02B31/06GK1362576SQ0114520
公开日2002年8月7日 申请日期2001年12月26日 优先权日2000年12月27日
发明者金圭焕, 黄圭漢 申请人:现代自动车株式会社