专利名称：内燃机的进气口的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的进气口。
但是上述直喷式内燃机，在燃烧室内与单位内燃机旋转数对应的空气旋流的次数(以下称为进气旋流比)越多，在燃烧室内燃料与空气的混合度就会越高。因此，在特开平8-42390号公报中，为了尽量增大进气旋流比，在构成内燃机进气口的壁面上设置翼尖，并使其在垂直于流过该进气口内的空气流的方向上，即，相对流过进气口内的空气流，使其向横向延伸。根据特开平8-42390号公报，通过这个翼尖空气在特定区域中集中之后流入燃烧室内，所以可以增大进气旋流比。
这样，对于上述直喷式内燃机，需要尽量增大进气旋流比，一般如上所述，通过将空气集中在特定区域而增大进气旋流比时，燃烧室附近的进气口的部分空间不能被用作空气流过的空间，这样，进气口的部分空间不能被利用，相应地导致吸入燃烧室内的空气总量减少。也就是说，增大进气旋流比与增大吸入燃烧室内的空气总量，一般为相反事项。
本发明的目的在于，在尽量多地维持吸入内燃机燃烧室内的空气总量的同时，尽量增大吸入燃烧室内的空气在燃烧室内的旋流比。
根据上述说明，因设置长翼尖，所以吸入燃烧室内的空气总量会增多。因此，根据本发明，进气通路向一定方向弯曲且与燃烧室连通，所以流过进气通路内的空气在特定区域内集中并流入燃烧室内，空气在燃烧室内旋流，同时根据本发明，因设置折射部，所以流过进气通路内的空气进一步在特定区域内集中并流入燃烧室内，所以空气在燃烧室内强烈旋流。也就是说，空气在燃烧室内的旋流比增大。
第二发明，第一发明中的上述折射部通过燃烧室侧的上述槽的边界而形成。
第三发明，第一发明中的上述至少一个长翼尖是，通过在构成上述槽的壁面中的两侧壁面和构成进气通路的壁面中与这些侧壁面邻接的壁面，沿着进气通路内的空气流向延伸且向进气通路内部形成尖部的2个长翼尖，接近燃烧室侧的这些长翼尖之间的距离，比远离燃烧室侧的这些长翼尖之间的距离长。
第四发明，第一发明中构成上述槽的壁面中的底壁面是平坦的。
第五发明，第一发明中构成上述进气通路的壁面中远离该进气通路的弯曲中心侧的壁面至少一部分是平坦的。
为了解决上述课题，第六发明的进气口，具有向内燃机的燃烧室内传送空气的进气通路，且该进气通路的长轴线在进气阀打开时向张开的燃烧室吸入口的部分区域延伸，包括槽，设置在构成进气通路的壁面中沿着上述进气通路的长轴线观察时，与面向上述吸入口的部分区域的壁面不同侧的壁面上，且沿着进气通路内的空气流向延伸；长翼尖，通过构成所述槽的壁面中一侧的侧壁面和构成进气通路的壁面中与该侧壁面邻接的壁面，沿着进气通路内的空气流向延伸，且面向进气通路内部形成尖部；和折射部，被设置在构成进气通路的壁面中设有该长翼尖侧的壁面上，并接近进气通路与燃烧室的连接线，且相对进气通路内的空气流向做横向延伸。
根据上述说明，因设置长翼尖所以吸入燃烧室内的空气总量会增多。因此，根据本发明，进气通路的长轴线在进气阀打开时向张开的燃烧室吸入口的部分区域延伸，所以通过进气通路的空气在特定区域内集中并流入燃烧室内，空气在燃烧室内旋流，同时根据本发明，因设置折射部，所以流过进气通路内的空气进一步在特定区域内集中并流入燃烧室内，所以空气在燃烧室内强烈旋流。也就是说，空气在燃烧室内的旋流比增大。
图2为表示从
图1中箭头A方向观察的图。
图3为表示从图2的III-III线观察的剖面图。
图4为表示从图1中箭头B方向观察的图。
图5为表示从图4的V-V线观察的剖面图。
图6为表示用于形成本发明实施例的进气口的型芯的图。
图7为表示从图6的箭头C观察的图。
图8为表示从图6的箭头D观察的图。
图9为表示流过进气口内的空气流的图。
图10为表示以往流过进气口内的空气流的图。
图11为表示流过本发明实施例的进气口内的空气流的图。
图12为说明本发明实施例的翼尖作用的横截面图。
图13为表示叉形进气口的图。
图14为表示其他叉形进气口的图。
进气口2具有进气通路4。进气通路4与燃烧室1连通。在图示实施例中，在进气通路4与燃烧室1之间，设置用于安装进气阀3的阀座环5，在本实施例的说明中，进气口2的进气通路4中包括阀座环5的开口6。
进气通路4近似直线地延伸到燃烧室1附近，在燃烧室1附近向一定方向弯曲并到达燃烧室1。具体来说，构成进气通路4的壁面中，接近这个进气通路4的弯曲中心侧的壁面41，几乎直线延伸到燃烧室1附近，并在这个燃烧室1附近弯曲。一方面，远离进气通路4的弯曲中心侧的壁面4u，也几乎直线延伸到燃烧室1附近，但是相对燃烧室1从远离壁面41的地方开始弯曲。
换句话说，进气通路4，向燃烧室1几乎直线延伸，在燃烧室1附近比较急速弯曲，且与燃烧室1连通。也就是说，进气通路4，向一定方向弯曲着与燃烧室1连通。换句话说，进气通路4的长轴线L在进气阀3打开时向张开的燃烧室1吸入口1a的部分区域R延伸。在图1中，10表示用于导向进气阀3的轴杆3a的轴杆导向座。
在接近进气通路4的弯曲中心侧的壁面41，即，几乎直线延伸的壁面41，换句话说，沿着进气通路4的长轴线L观察时，面向燃烧室1吸入口1a的部分区域R的壁面的不同侧壁面41上，设置槽6。如从图1的箭头A观察的图2所示，槽6，沿着进气通路4内的空气流向延伸。而且，如从图2的III-III线观察的图3所示，通过在构成槽6的壁面中的一侧壁面6a，和在构成进气通路4的壁面中，与上述一侧侧壁面6a邻接的壁面，形成长翼尖7a。另一方面，通过在构成槽6的壁面中，位于上述一侧壁面6a的相反侧的另一侧壁面6b，和在构成进气通路4的壁面中，与该另一侧壁面6b邻接的壁面，形成长翼尖7b。
这些长翼尖7a、7b，面向进气通路4内部形成尖部。换句话说，这些长翼尖7a、7b的前端不具有圆角，而具有棱角。进而，在构成槽6的壁面中，底壁面6c为平坦的壁面。
另外，如图2所示，在接近燃烧室1侧的长翼尖7a、7b之间的距离长于远离燃烧室1侧的长翼尖7a、7b之间的距离。具体来说，长翼尖7a、7b之间的距离，随着接近燃烧室1，慢慢变大。即，槽6的宽度，随着接近燃烧室1慢慢变宽。如图2所示，槽6具有类似三角形的形状。另外，如图1所示，接近燃烧室1侧的槽6的深度，比远离燃烧室1侧的槽6的深度深。具体来说，槽6的深度随着接近燃烧室1慢慢变深。
而且，在本实施例中，在进气通路4与燃烧室1的连接线12的进气通路4侧，且与这个连接线12邻接的部位，构成进气通路4的壁面沿着该进气通路4的弯曲方向而弯曲折射，从而形成折射部11。本实施例中，折射部11通过燃烧室1侧的槽6的边界形成。另外，折射部11相对流过进气通路4内的空气流而向横向延伸。以折射部11为边界邻接的两个壁面，不形成使流过进气通路4内的空气产生冲突的面。
折射部11的延伸长度跨跃以进气通路4内周壁面的四分之一以上二分之一以下的长度。而且，通过以折射部11为边界邻接的两个壁面形成的角，几乎不具有圆角，而形成棱角的尖(当然只要具有与这种形状折射部的后述作用一样的作用，也可以多少带一些圆角)。在以下说明中，将折射部称为切面翼尖。图示的切面翼尖11，具有类似直线的形状，例如，也可以是以进气通路4内周壁面的中心轴线为中心的圆弧状的形状。
而且，如图1、及从图1的箭头B观察的图4、及从图4的V-V线观察的图5所示，在构成进气通路4的壁面中，远离这个进气通路4弯曲中心侧的壁面的一部分，形成平坦的壁面8。此时，平坦的壁面8所占的区域，可以考虑吸入燃烧室1的空气的流动特性，来任意决定。在本实施例中，平坦的壁面8所占的区域为从轴杆导向座10到阀杆导管5的椭圆形区域。
另外，为了便于理解本实施例的进气口形状，在图6图～8中示例了用于形成本实施例的进气口的型芯。图6为从图1的对应侧观察型芯的图，图7为从图6的箭头C观察型芯的图，图8为从图6的箭头D观察型芯的图。在图6图～8中，通过型芯的4′部分形成进气通路4，通过6′部分形成槽6，通过8′部分形成后述的平坦壁面8，通过10′部分形成轴杆导向座10，通过11′部分形成切面翼尖11。
下面说明本实施例的进气口的作用。长翼尖7a、7b可以使在槽6内及其周边的空气流产生小的紊流，因此槽6内及其周边的压力下降，产生引入空气的力(引入力)。通过这个引入力，流过进气通路4内的空气向槽6侧接近，于是流过槽6周边的空气的流量增大，从整体来说，流过进气通路4内的空气流量，即，流入燃烧室1的空气流量增大。
另外，如图9A所示，空气在流过以往的进气口的进气通路4内时，形成空气不沿进气通路4的壁面流动而阻塞的层(以下称为阻塞层)L。这样，在进气通路4内形成阻塞层时，实质上可以流动空气的进气通路4的流动面积会变小。从而，此时，流入燃烧室1的空气的流量会减少。但是，如本实施例的进气口，在进气通路4的壁面上存在长翼尖7a、7b时，如图9B所示，通过这些长翼尖7a、7b阻塞层L会被破坏，所以实质上可以流动空气的进气通路4的流动面积会变大，从而，流入燃烧室1的空气流量也会增大。
进而，如图10所时，以往的进气口，在进气通路4的弯曲外侧壁面中，最大弯曲的壁面(以下称为最大弯曲壁面)附近区域，即，在图10的区域Z中形成空气阻塞的部分。空气的阻塞会阻碍空气的流动。对于这种情况，如图11所示，本实施例的进气口2，进气通路4的最大弯曲壁面8为平坦的壁面，所以在最大弯曲壁面8附近不能形成空气阻塞的部分，在最大弯曲壁面8附近几乎不产生空气流动的阻塞。从而，流入燃烧室1的空气流量也会增大。
这样，根据本实施例，通过长翼尖7a、7b及平坦的壁面8的作用，可以增大流入燃烧室1的空气流量。
而且，如图12A所示，进气通路I在一定方向上形成圆角而弯曲时，作为整体来看，空气以在一部分区域集中的形态流入燃烧室内，并且沿着构成燃烧室1的汽缸盖壁面流动，并沿着构成燃烧室1的汽缸壁面向活塞流动，接着沿活塞上壁面流动，之后，沿着汽缸壁面向汽缸盖壁面流动，即以所谓的翻滚流方式在燃烧室1内旋流。但是，如图12A所示的例中，存在沿着在构成进气通路I的壁面中接近进气通路I弯曲中心侧的壁面(以下称为弯曲内侧壁面)Wi流入燃烧室内的空气，这个空气流，从抵消翻滚流的方向流入燃烧室内。从而，如图12A所示的例中，单位内燃机旋转数对应的空气的旋流次数(以下称为进气旋流比)很少。
与此相对，如图12B所示，相对进气通路I内的空气流横向延伸的切面翼尖E在弯曲内侧壁面Wi上形成时，空气在切面翼尖E处从弯曲内侧壁面Wi剥离，其结果，流向在进气通路I的壁面中，远离进气通路I弯曲中心侧的壁面(以下称为弯曲外侧壁面)Wo。如图12B所示的例为本实施例，根据本实施例，空气流入燃烧室1时以局部集中的形态流入，所以空气以所谓翻滚流方式在燃烧室1内旋流，其进气旋流比也大。
在本实施例中，进气通路4作为整体在一定方向上弯曲的同时到达燃烧室1，所以空气流入燃烧室1时会进一步以局部集中的形态流入，进气旋流比会进一步增大。
而且在本实施例中，设置在进气通路4弯曲内侧壁面的槽6的底壁面为平坦的壁面，所以沿着进气通路4弯曲内侧壁面流动的空气流容易从此处剥离，其结果，流向进气通路4的弯曲外侧壁面。这样，空气流入燃烧室1时仍然会以进一步局部集中的形态流入，进气旋流比会进一步增大。
进而，如图10所示，以往的进气口，在进气通路4的弯曲外侧壁面中，形成最长弯曲的壁面(以下称为最大弯曲壁面)的附近区域，即，图10的区域Z中产生负压。这样产生负压时，沿着进气通路4的弯曲外侧壁面流动的空气流向会产生紊乱，空气从多个方向流入燃烧室1。与此相对，如图11所示，根据本实施例的进气口2，进气通路4的最大弯曲壁面8为平坦的壁面，所以在最大弯曲壁面8附近不会产生负压，或即使产生负压，其负压也极小，沿着进气通路4的弯曲外侧壁面流动的空气，不分散地从沿着燃烧室1壁面的1个方向以在特定区域中集中的状态流入燃烧室1。这样，空气流入燃烧室1时会以进一步局部集中的形态流入，进气旋流比会进一步增大。
这样，根据本实施例，通过构成切面翼尖11、构成槽6的平坦的底壁面6c，以及进气通路4的平坦的壁面8的作用，空气以翻滚流的方式在燃烧室1内旋流，而且，进气旋流比也会增大。总而言之，根据本发明，在尽量多地维持吸入燃烧室1内的空气总量的同时可以增大进气旋流比。
一般，向燃烧室内直接喷射燃料的内燃机，喷射到燃烧室的燃料不能与吸入燃烧室内的空气均匀混合，因此，燃料的燃烧不充分者居多。但是，如上所述，根据本实施例，吸入燃烧室内的空气在燃烧室内旋流，从而燃料容易分散到空气中，而且，根据本实施例，进气旋流比增大，所以燃料在空气中更加均匀混合，燃料可以良好燃烧。在此基础上，本实施例中，也增加吸入燃烧室1内的空气量。从而，根据本实施例，内燃机的输出功率可以最大限度地增大。
而且，将从内燃机排出的排气再次导入燃烧室的内燃机也是公知的。这种类型的内燃机，将排气导入燃烧室，通过排气中惰性气体的作用，降低燃烧室中燃料的燃烧温度，于是在内燃机产生的氮氧化物(NOx)的量会减少。而且，这种类型的内燃机，导入燃烧室的排气量越多，在内燃机中产生的NOx的量越少，另一方面，通过导入燃烧室的排气，阻碍了燃料在燃烧室中的燃烧。
如果把本发明适用于这种类型的内燃机，即使导入燃烧室的排气量很多，在燃烧室内燃料的燃烧仍然可以良好进行。从而，通过在这样的内燃机中适用本发明，可以良好进行燃烧室内燃料燃烧的同时，可以进一步减少在内燃机中产生的NOx的量。
另外，在与内燃机连接的排气通路内设置用于净化排气成分的排气净化催化剂的内燃机也是公知的。一般，如果在燃烧室燃料不能良好地燃烧，则从燃烧室排气开始排出时燃料会继续燃烧，所以从内燃机排出的排气温度升高。此时，如上述类型的内燃机，如果在排气通路内设置排气净化催化剂，这些排气净化催化剂会通过排气的热而产生热劣化。为了抑制这种排气净化催化剂的热劣化，在上述类型的内燃机中，有的把从燃料喷射阀喷射的燃料量调整为大于空燃比达到理论空燃比的燃料量，使在燃烧室中一部分燃料不燃烧，通过把该燃料供给排气净化催化剂，以降低排气净化催化剂的温度，这种情况时，燃费会恶化。
但是，如果在这种类型的内燃机中适用本发明，在燃烧室内燃料的燃烧会变得良好，从燃烧室开始排出排气时，全部燃烧已经完全燃烧，所以排气温度较低。因此，没有必要为了降低排气净化催化剂的温度，增大从燃料喷射阀喷射的燃料量，从而可以抑制燃费恶化。
而且，在上述实施例中，长翼尖7a、7b之间的距离，随着接近燃烧室1而慢慢变长，但是根据情况，与此相反，也可以随着接近燃烧室1而慢慢变短。而且，也可以交替设置长翼尖7a、7b之间的距离长的区域和短的区域。另外，在上述实施例中，槽6的深度随着接近燃烧室1而慢慢变深，但是根据情况，与此相反，也可以随着接近燃烧室1而慢慢变浅，或形成一定深度。而且，图2所示槽6的面积可以任意设定。
而且，本发明也可以适用于向进气口喷射燃料的内燃机。在燃烧室内燃料的燃烧会变得良好，可以得到与上述实施例中得到的效果相同的效果。
在向进气口喷射燃料的内燃机中，一般利用具有如图13所示结构的进气口(所谓叉形进气口)，但这种情况也可以适用本发明。在这种类型的进气口中，进气通路4分为两个进气分支通路4a、4b，这些进气分支通路4a、4b与相同的燃烧室连通。从而，根据这种类型的进气口，空气(正确来说是燃料与空气的混合气)通过两个进气分支通路4a、4b流入燃烧室。
而且，本发明，对向燃烧室内直接喷射燃料的内燃机，利用具有如图14所示结构的进气口时也可以适用。此时通过适用本发明，在燃烧室内燃料的燃烧会变得良好，可以得到与上述实施例中得到的效果相同的效果。
下面简单说明图14所示的进气口。在这种进气口中，进气通路4分为两个进气分支通路4a、4b，这些进气分支通路4a、4b与相同的燃烧室连通。而且，在这些进气分支通路4a、4b中分别设置流量调节阀9a、9b。
在如图14所示的进气口中，通过打开一侧流量调节阀9a，关闭另一侧流量调节阀9b，空气只通过一侧进气分支通路4a流入燃烧室1。这样，流入燃烧室的空气，以所谓翻滚流和涡旋流(沿着构成燃烧室1的圆筒形汽缸壁面旋流的气流)方式在燃烧室1内旋流。
尽管本发明是通过上述实施例进行说明的，但任何不超出本发明的精神和范围的修改都是可行的。
权利要求
1.一种内燃机的进气口，具有进气通路，用于向内燃机的燃烧室传送空气，在一定方向上弯曲的同时与所述燃烧室连通，其特征在于，具有槽，设置在构成进气通路的壁面中接近该进气通路弯曲中心侧的壁面上，且沿着进气通路内的空气流向延伸；至少一个长翼尖，由构成所述槽的壁面中一侧的侧壁面和构成进气通路的壁面中与该侧壁面邻接的壁面形成，且沿着进气通路内的空气流向延伸，向进气通路内部形成尖部；和折射部，设置在构成进气通路的壁面中接近该进气通路的弯曲中心侧的壁面上，并接近进气通路与燃烧室的连接线，且相对进气通路内的空气流向横向延伸。
2.根据权利要求1所述的内燃机的进气口，所述折射部通过燃烧室侧的所述槽的边界面形成。
3.根据权利要求1所述的内燃机的进气口，所述至少一个长翼尖是，通过在构成上述槽的壁面中的两侧壁面和构成进气通路的壁面中与这些侧壁面邻接的壁面，沿着进气通路内的空气流向延伸且向进气通路内部形成尖部的2个长翼尖，接近燃烧室侧的这些长翼尖之间的距离，比远离燃烧室侧的这些长翼尖之间的距离长。
4.根据权利要求1所述的内燃机的进气口，构成所述槽的壁面中的底壁面为平坦的壁面。
5.根据权利要求1所述的内燃机的进气口，构成所述进气通路的壁面中远离该进气通路侧弯曲中心侧的壁面至少一部分平坦。
6.一种内燃机的进气口，具有向内燃机的燃烧室内传送空气的进气通路，且该进气通路的长轴线在进气阀打开时向张开的燃烧室吸入口的部分区域延伸，其特征在于，包括槽，设置在构成进气通路的壁面中沿着上述进气通路的长轴线观察时，与面向上述吸入口的部分区域的壁面不同侧的壁面上，且沿着进气通路内的空气流向延伸；长翼尖，通过构成所述槽的壁面中一侧的侧壁面和构成进气通路的壁面中与该侧壁面邻接的壁面，沿着进气通路内的空气流向延伸，且面向进气通路内部形成尖部；和折射部，设置在构成进气通路的壁面中设有该长翼尖侧的壁面上，并接近进气通路与燃烧室的连接线，且相对进气通路内的空气流向做横向延伸。
全文摘要
本发明提供一种内燃机的进气口，具有进气通路，用于向内燃机的燃烧室传送空气，在一定方向上弯曲的同时与所述燃烧室连通；槽，设置在构成进气通路的壁面中接近该进气通路的弯曲中心侧的壁面上，且沿着进气通路内的空气流动方向延伸；至少一个长翼尖，由构成所述槽的壁面中一侧的侧壁面和构成进气通路的壁面中与该侧壁面邻接的壁面形成，且沿着进气通路内的空气流向延伸，向进气通路内部形成尖部；和折射部，设置在构成进气通路的壁面中接近该进气通路的弯曲中心侧的壁面上，并接近进气通路与燃烧室的连接线，且相对进气通路内的空气流向横向延伸。
文档编号F02F1/42GK1443936SQ0312003
公开日2003年9月24日 申请日期2003年3月11日 优先权日2002年3月11日
发明者高宫二三郎, 奥村猛, 片山志辉郎 申请人:丰田自动车株式会社