专利名称：内燃机的进气系统的制作方法
技术领域：
本发明的背景本发明涉及用于内燃机的进气系统，更具体一些，涉及一包括一进气口的进气系统，该进气口用于加大气缸的气体运动如翻滚或涡旋。
发动机气缸中的气体运动如翻滚或涡旋是达到稀的空气/燃料混合物在火花点燃式内燃机中的稳定的燃烧的重要因素之一。因此，某些类型的发动机要求有一种能在较宽的发动机运行区域中加大气缸内的气体运动的进气系统。
已经发行的日本专利申请公开公报No.2002-54535示出一气体运动控制阀，以通过关闭具有气体运动控制阀的进气段的一部分来加大气缸内的气体流动。例如，为了翻滚，气体运动控制阀设置在进气口的下部，并布置成加强与进气口的上侧并排的空气进入流。已经发行的日本专利申请公开公报No.H06(1994)-159076示出一进气系统，该系统包括一将进气口分成上下两半的间壁，和一关闭进气口的下一半以加大翻滚比的气体运动控制阀。已经发行的日本专利申请公开公报No.H06(1994)-159203示出一进气系统，该系统包括一将进气口分成上下两半的间壁、一气体运动控制阀和一燃料喷射器，该喷射器朝间壁喷射燃料，以使燃料从间壁的下游端朝进气阀滴落。已经发行的日本专利申请公开公报No.2001-193463示出一进气系统，该系统包括一具有一对槽的间壁。
本发明的概况这种气体运动控制阀布置成通过减小开口面积比来产生气缸内的翻滚流，该开口面积比为进气口的有效的流道截面积与整个流道面积之比。不过，当开口面积比变小时，流动阻力就增加，气缸能吸入的进入空气量就变小。因此，气缸流量能通过气体运动控制阀增加的发动机运行区被限制成较狭的范围。
在燃料疲主射至间壁上的进气系统中，燃料附在间壁上，并以大的液滴的形式进入气缸中，以使Hc的量在废气中增加。
本发明的一个目的为，提供一进气系统，它用于加大气缸的气体运动，而不过份减小进气口的开口面积比。
按照本发明的一个方面，一内燃机包括一气缸头，它界定通至发动机的气缸的进气口；一进气阀，它位于进气口的下游端；一流量调节段，它用于调节进气口中的进入空气流量，该流量调节段包括一间壁，它在进气口中沿进气口的纵向从上游端至位于气缸头中的下游端延伸，并将进气口分成第一和第二通道段；一气体运动控制阀，它位于间隔的上游端，以打开和关闭第二通道段；以及一连接通道，它在第二通道段被气体运动控制阀关闭时允许将第二通道段中的进入空气流从第二通道段再循环至第一通道段；以及一燃料喷射器，其指向为经过间壁的下游端的下游侧的空间朝进气阀的阀开口喷射燃料。
按照本发明的另一个方面，用于内燃机的进气设备包括用于界定一进气口的第一装置；用于将进气口分成沿进口气的纵向延伸的第一和第二通道段的第二装置；第三装置，它用于关闭第二通道段的上游端并在第一通道段中形成一低压区；第四装置，它用于在第二通道段的上游端关闭时，经过第二通道段将进入空气从第二通道段的下游端吸至第一通道段中的低压区；以及第五装置，它用于经过间壁与进气口的下游端之间的空间沿一从第一通道段至第二通道段延伸的倾斜方向喷射燃料。
附图的简单说明
图1为一剖视图，它示出一具有按照本发明的第一实施例的进气系统的发动机。
图2为图1的进气系统在从上方看去时的平面图。
图2为剖视图，它示意地示出按照第一实施例的进气系统。
图4和5为示意的剖视图，它们示出图1的例子中的进气口中的进入空气流，和一比较性例子中的进气口中的进入空气流。
图6为一曲线圈，它示出图1的进气系统中的翻滚强度和进入空气量。
图7为一曲线图，它示出间壁的下游端的位置与翻滚强度之间的关系。
图8为一曲线圈，它示出间壁的下游端的位置与Hc析出量之间的关系。
图9为一剖视图，它示出一具有按照本发明的第二实施例的进气系统的发动机。
图10为图9的进气系统在以上方看去时的平面图。
图11为一剖视图，它示出一具有按照本发明的第三实施例的进气系统的发动机。
图12为图11的进气系统在从上方看去时的平面图。
图13为沿图1的α-α线的剖视图。
图14为从图11中用箭头β示出的方向看去的视图。
图15为一剖视图，它示出一具有按照本发明的第四实施例的进气系统的发动机。
图16为图15的进气系统在从上方看去时的平面图。
图17为沿图15的α-α的剖视图。
图18为从图15中用箭头β示出的方向看去的视图。
本发明的详细说明图1和图2示出一内燃机的一部分，该内燃机具有按照本发明的第一实施例的进气系统。此例子的发动机为一孔口喷射的火花点燃式发动机。进气设备或进气系统设计成加强在此例子中为翻滚的气缸内的气体运动。
气缸体1由许多具有圆柱形的气缸2形成。气缸头3闭封气缸2的上端。气缸头3由许多凹座形成，每个凹座界定一燃烧室4。在此例子中，每个气缸的燃烧室都是单坡屋顶型，并且有两个倾斜表面。如图1所示，进气口5延伸至下游端，该下游端在燃烧室4的两个倾斜表面之一中开口。排气口6在燃烧室4的另一倾斜表面中开口。图1中所示的进气阀7布置成打开和关闭进气口5的下游端。排气阀8布置成打开和关闭排气口6的端部。在此例子中，进气口5的下游端部分被一沿气缸的上下或轴向垂直延伸的中壁15分叉，并且有两个分支，每个分支都通向燃烧室4。因此，每个气缸有两个进气阀7，以用于打开和关闭进气口5的两个分支的下游端。同样，每个气缸有两个排气阀8。一火花塞9设置在被四个阀7和8包围的燃烧室的中心。在每个气缸2中容纳一活塞10。在图1中，所示的活塞10有一平顶。不过，活塞顶也可以按照各种要求如要求成层加料燃烧设计成有不同的形状。沿每个气缸的上下方向(轴向)，活塞向上朝火花塞9移动，并向下离开火花塞9移动。
图1和2所示的进气系统包括一间壁11，它沿进气口5的纵向延伸，并将进气口5的横截面分成上部区和下部区。在此例子中，间壁11为一金属板，它在铸造气缸头3的工序中作为嵌入物形成，并作为铸件的不可分割的部分完成。在此例子中，气缸头3为铝合金的铸件，面间隔11侧为钢板。间壁11的下游端11a位于进气阀7的附近。间壁11的下游端11a在邻近面对前述中壁15的上游端15a。在图1所示的例子中(沿垂直于发动机的曲轴的平面取剖视图)，进气口5的接纳间壁11的部分笔直地沿进气口5的纵向延伸，因此，间壁11做成笔直地沿进气口5的纵向延伸的平板的形状。不过，进气口5与可以做成弯曲的，而间壁11也可以沿进气口5的弯曲段做成弯曲的。
此列子的间壁11的上游端11b向上延伸至气缸头3的支承表面22，在该支承表面上固定进气总管21的一个端部。在此例子中，间壁11整个位于气缸头3中。间壁11可以布置成使上游端11b位于从支承表面22朝下游侧向内退的位置上，以避免间壁11与用于机加工支承表面22的工具之间的干涉。在此例子中，上游端11a和下游端11b都平行地按直线延伸至气缸头3的平的支承表面。因此，间壁11的金属板为一梯形。然而，该形状依据进气口5的几何形状。
“上”指沿气缸2的轴向以曲轴的位置朝燃烧室4在位置上“较高”。进气口5为空气通道，它可能只在气缸头3中形成。另种方案为，进气口5可以在气缸头3和一个外部构件如固定在气缸头3上的进气总管中形成。
间壁11将进气口5分成一上流体通道段5A和一下流体通道段5B，前者在间壁11与进气口5的上内壁之间形成，后者在间壁11与进气口5的下内壁之间形成。
进气总管21包括一集合段和分支段23，该分支段各自从集合段至发动机各气缸的独一的一个的进气口延伸。因此，进气口5与对应的分支段23的分支通道24是连续的。这样，就从集合段至每个气缸2形成一进气通道。每个分支段23包括一下游段和一上游段，前者直线地与宜的进气口5一致地延伸，而后者则向上弯曲至一位于分支段的上方的集合段。
对每个气缸都设置一气体运动控制阀(或进气控制阀)31，而且布置成打开和关闭下流体通道段5B的上游端。气体运动控制阀31设置在进气总管21的对应的分支段23的下游端部分中。在此例子中，气体运动控制阀31的阀轴32在间壁11的上游侧位于间壁11的(上游的)延伸部分上。在图1的例子中，阀轴32位于与间壁11的上游端11b相邻的位置上，在间壁11的上游端11b的上游侧。阀轴32支承在进气总管21的分支段23中。一板形的阀元件33固定地安装在阀轴32上。阀元件33包括一第一部分(或主要部分)33a和一第二部分(短的延伸部分)33b，前者沿一个方向从阀轴32延伸，第二部分沿相反方向从阀轴32延伸。如图2所示，第一部分33a的形状做成像半个惰圆，对应于分支通道24的下一半的形状。第二部分33b有一下游端33c，它直线地平行于气缸头的支承表面22延伸，并且到达间壁11的直的上游端11b。阀轴32接连间壁11的上游端11b，但是通过这样一个距离与上游端11b隔开，以避免阀元件33的第二部分33b与间壁11的上游端11b之间的干涉。在此例子中，33b部分的下游端33c位于从分支段23的法兰表面至上游侧的略为后退的位置上。分支段23的法兰表面放成与气缸头3的支承表面22接触。
阀轴32与一致动器(未示出)连接。气体运动控制阀31在发动机的运行状态被控制成一如图1所示的关闭位置，以加强翻滚。在如图1所示的关闭第二通道段5B的上游端的关闭位置，第一阀部分33a位于阀轴32的上游侧，而阀元件33则如此倾斜，以致能朝上侧壁表面将进气流导入上侧的第一通道段5A中。第一阀部分33a的形状要如此做成，以使在这样一个倾斜位置，能完全关闭阀轴32下面的区域。在此例子中，阀元件33的倾斜角(也就是，在间壁11的上游延伸部分与阀元件33之间形成的角度)在关闭状态在30°-40°的范围内。在关闭状态，第二阀部分33b在间壁11的标高的上方在上通道段5A中向上突出。在间壁的上游端11b与第二阀部分33b的下游端33c之间，形成一中间空间12，它用于在下通道段5A被气体运动控制阀31关闭时用作连接通道，以允许下通道段5B的进入空气流从下通道段5B再循环至上通道段5A。如图2所示，在此例子中，此中间空间12以一像一直的缝一样的均匀宽度沿侧向延伸，在间壁11的直的上游端11b和阀元件33的直的下游端33c之间。
在发动机的诸如进入空气量变大的高速重载区这样的运行区中，气体运动控制阀引被转至一打开位置，在该处，阀元件33沿进气口5的纵向(沿进入空气的流动方向)延伸。气体运动控制阀31的第一和第二阀部分33a和33b在处于打开位置时都连续地从间壁11的上游端11b延伸，沿流动方向与间壁11一致，以使通道阻力成为最小。第二阀部分33b的下游端33c面对间壁的上游端11b的附近。
一燃料喷射器(喷射阀)41用于将燃料喷射入每个气缸的进气口5中。燃料喷射器41设置在气缸头3的进气口5的上方。在此例子中，燃料喷射器41属于这样一种类型，它产生一按字母V的形状分叉的燃料喷雾下，以便朝一对进气阀7引导燃料。如图2的平面图所示，燃料喷射器41沿侧向或宽度方向(也就是，发动机的前后方向)位于中间。如图2所示，包括一个进气口5、两个进气阀7、一个燃料喷射器41和一个气体运动控制阀的进气系统基本按双侧对称的方式对称。如图1所示，燃料喷射器41是倾斜的，并且位于靠近进气阀7的比较下游的位置，以使燃料喷雾下针对进气阀7的阀开口，而不与间壁11发生干涉。燃料喷射器41的前端的一个燃料喷射孔位于间壁11的上方，并沿一倾斜的方向导向，以在间壁11的下游端11a的下游侧产生经过空间5c散布的燃料喷雾，直至燃料在阀开口的位置分散成差不多等于每个进气阀7的阀开口的直径的尺寸。此燃料喷雾下倾斜地从间壁11的上侧穿过间壁11的假想的下游的延伸部分，到达间壁11的假想的延伸部分的下侧，在此例子中，间壁11延伸至下游侧，而间壁11的向下的端部11a则尽可能长地位于下游，只要燃料喷雾下不落到间壁11上。间壁11延伸至下游侧，一直到一非常靠近燃料喷雾下的外边界的位置。燃烧喷雾下的形状多少有些根据进气口中的压力或其它因素来变化。因此，间壁11的下游端11a的位置用一合适的边界来确定，以避免与燃料喷雾下发生干涉。在进气口5的上壁表面中形成一凹座部分42，以使燃料喷雾下穿过此凹座部分42中的空间，而不与气缸头3的内壁发生干涉。
此例子的内燃机进一步装备以已知类型的废气循环(EGR)系统(未示出)，该系统包括一EGR控制阀。特别是，此发动机布置成通过借助气缸内的翻滚以高的EGR率得到稳定的燃烧而进一步减少部分载荷的发动机运行区中的燃料消耗。EGR气体可以送入进气总管21的集合段或可以送至每个分支通道24。
如此构造的进气系统的运行如下在进气冲程中，进气阀7打开，而活塞10则在气缸2中沿向下的方向下降。在此情况下，进入的空气经过每个进气阀7的四周的开口流入气缸2。在此情况下，如果气体运动控制阀31处于打开位置，则进入空气同时流径上下通道段5A和5B，并且进入的空气在进气阀7四周均匀地流入气缸2。
另一方面，如果气体运动控制阀31示意地如图3所示处于关闭位置，则进入的空气只能经过上通道段5A朝气缸2流动。更具体一些，沿进气口5的上内侧壁表面5a的进入空气流加大，而沿进气口5的下内侧壁表面5b的进入空气流则减少。因此，在进气阀7与气缸2的外周边之间的开口的下部20a中，进气流量变小，而且流速变小。在进气阀7与火花塞9之间形成的开口的上部20b中，进气流量大而且流速高。在气缸2中，如图3用箭头所示，形成一强烈的翻滚流体运动(所谓的向前翻滚)，它从进气阀7的进气侧流至排气阀8的排气侧，并朝着活塞顶。还有，处于如图3所示的关闭状态的气体流动控制阀31用作节流部分，以调节只通向上通道段5A的流体通道，从而在上通道段5A在靠近间壁11的上游端11b的位置产生一局部的低压区13。在此低压区13，连接通道12打开，并在该处在下通道段5B的下游开口端14与连接通道12之间形成一压力差。由于此压力差，一部分进入的空气从下游开口端14被吸入，进入下通道段5B，并使之经过下通道段5B流回至上游侧，而且经过连接通道12排至上通道段5A的低压区13中。因此，大部分进入的空气沿上内壁表面5a流至进气阀7。从而，经过在进气阀7与火花塞9之间形成的开口的上部20b的进入的空气流进一步加大，而经过在进气阀7与气缸2的外周边之间形成的开口的下部20a的进入的空气流则减少。这样，此进气设备可进一步加大气缸内的翻滚。此进气设备可通过增强上进气空气流，并且另一方面通过减少沿下侧壁表面5b流动的下进入空气流有效地促进气缸中的翻滚，该下进入空气流以这样的方向流入气缸2中，以致能阻碍气缸内的翻滚运动。
如此产生的强烈的气缸内的翻滚非常有助于加大EGR量，以提高燃料节约，在部分载荷的区域中，进气系统可达到稳定的燃烧，以用于通过加大EGR量和通过关闭气体控制阀31而得到较好的燃料消费。
在此例子中，阀元件33的第二阀部分33b在图3所示的关闭位置朝上通道段5A突出，从而在第二阀部分33b的后面有效地产生一低压区，以保证进气循环流经过连接通道。
在打开设置，气体控制阀31的阀元件33连续地与间壁11一起延伸，以使进入空气的流动阻力的增加为最少。第二阀部分33b减小连接通道12的开口尺寸，以减少进入空气流中的扰动。在此例子中，做成板形的阀元件33不是一个具有均匀的厚度的板，而是阀元件33的第一阀部分33a做成楔形的，以使如图1所示，厚度朝上游端逐渐变小，而第二阀部分33b也做成楔形的，以使厚度朝下游端33c逐步变小。阀元件33的这种轮廓形成对减少进入空气流的阻力是有效的。
图4示出按照第一实施例的进气系统中的实际进入空气流的分析结果，在图4中，每个地点的流体流动速度和方向用小的箭头作为矢量示出。箭头的密度代表流量。在箭头密的区域中，流量大，而在箭头稀的区域中，则流量小。图5示出比较性例子中的进入空气流，在该例子中，连接通道关闭。图5的布置对应于较早技术的进所系统，其中，进入空气流仅仅通过间壁11和气体运动控制阀31而偏向一侧。在图4和5这两个例子中，气体运动控制阀31的开口度保持成同一值(约20％)。
从图4和5的比较明显看出，在图5的例子中，在间壁11的下游端11a的下游侧，相当数量的进入空气向下扩散，并且在进气阀7的下侧经过下开口部分20a流入气缸中。在下通道段58中，进入空气几乎是不动的和滞留的。在图4的情况下，与之相反，进入空气以进气阀7附近的下部区再循环。因此，经过下开口部分20a的进氮流大大地减少，而经过上开口部分20b的进气流则相应地增加。这样，图4的进气构形有效地加大气缸内的翻滚。
如同图4和图5的例子那样，图6示出采用间壁11和气体运动控制阀31的进气系统中的翻滚强度与进入空气量之间的关系。在图6中，翻滚强度在进气冲程中按照翻滚比的最大值来表示。通常，当翻滚弱时，燃烧倾向于慢并且不稳定。而在翻滚强时，燃烧则倾向于快并且稳定。图5的比较性例子的特性用实线曲线在图6中示出。在此实线特性的情况下，翻滚和进入空气量按下列方式彼此相关。当气体运动控制阀31的开口面积比或开口度设定为较少的值时，翻滚加大，但是进入空气量变小。另一方面，当开口面积比或开口度加大时，进入空气量增加，但是翻滚减小。进入空气量的减小意味着其中可以产生翻滚的翻滚运行区的范围减小，该翻滚运行区为气体运动控制阀31可以在其中关闭的运行区。反之，进入空气量的增加意味着翻滚运行区的范围加大。在按照第一实施例的图4的例子中，形成一在图6中用虚线示出的区域，其中，进入空气量可以增加而翻滚仍然不变，或在进入空气量(或开口度)保持不变时，翻滚加大。
按照第一实施例的进气系统可以在较宽的发动运行区内采用一种发动机运行模式，该模式联合使用大量的废气循环和强烈的翻滚，从而整体上大大地提高燃料节约。当在同样的运行区进行比较时，按照第一实施例的进气系统可以进一步借助强烈的翻滚加大EGR量，并进一步改进燃料消耗。
在按照本发明的第一实施例中，燃料喷射器41在进气总管21的下游侧安装在气缸头3中(不是在进气总管21中)，并且燃喷躺器41的目的在于，经过在间壁11的下游端11a的下游侧形成的空间5c喷射燃料。因此，由燃料喷射器41产生的燃料喷雾下不会落在间壁11上，不管气体控制阀31是关闭还是打开，以致燃料被喷射入气缸中而不会附在间壁11上，并且不会长大成燃料滴。更具体一些，在气体控制阀31为了加大翻滚而关闭的状态，燃料喷雾下通过经过下通道段5B的再循环与在上通道段5A中加强的进入空气流汇合，并用恶化和混合流入气缸2中。即使在冷启动之后的空载运行或其它进入空气量在其中是小的运行条件中，燃料在进气口5的内壁表面上的壁面也减小，而且Hc的量也减小。
图8示出，在冷运行中，间壁11的下游端的位置与Hc析出量的关系。当间壁11延长时，Hc析出倾向于通过翻滚的作用减少。不过，如果间壁11的下游端11a如图8所示向下游移而越过一干涉点，在该干涉点，间壁11的下游端11a与燃料喷雾下发生干涉，则Hc析出量突然增加。在比较性例子的情况下(对应于在前述已经发行的日本专利申请公开公报No H06(1994)-159203中示出的系统)，燃料喷雾下落在间壁上，因而Hc析出如图8所示增加。通过对此，按照本发明的第一实施例的进气系统可通过将间壁11延伸至下游侧，直至避免燃料喷雾下与间壁11之间发生干涉的不干涉范围的极限位置而使Hc析出为最小。
图7示出间壁11的下游端11a的位置与翻滚强度之间的关系。粗线示出实施例的进气系统的特性，而细线则示出如图5所示的比较性例子的特性。在两个特性中，翻滚的强度都随间壁11的长度的增加和间壁的下游端11a的位置移动至下游侧而加大。对于同样的间壁11的长度，在实施例中，翻滚强度由于经过下通道段5B的进气再循环的作用而大于比较性例子。当间壁11延伸至下游侧，超过干涉点时，产生像Hc析出物变质，燃料壁面流不规则以及燃料反应性变质等问题。采用作为比较性例子指出的那个点是非所希望的。换言之，为了得到可与实施例相比的翻滚，在实施性例子中，需要将间壁的长度增加至下游侧，而任意与燃料喷雾发生干涉。在图7中用粗线示出的实施例中，有可能充分加大翻滚强度而没有由于燃料喷雾与间壁之间发生干涉而产生的缺点。
图9和10示意地示出按照本发明的第二实施例的进气系统。此进气系统在多数地方基本与图1的进气系统相同，这些地方用同样的参考数字示出。气体控制阀31的阀元件33有第一阀部分33a而无第二阀部分33b。阀元件33的一端固定在阀轴32上，该阀轴位于与间壁的上游端11b相邻的位置，在其间几乎无间隙。阀元件33从间壁11的上游端连续地延伸。
在第二实施例中，连接通道12在间壁11的上游端部分中在上游端11b附近打开。如图10所示，连接通道12’做成缝隙的形状，该缝隙沿气缸排的方向(沿垂直于进气口5的纵向的方向，或沿间壁11的宽度方向)平行于间壁11的上游端11b延伸，连接通道12’在下通道段5B如图9所示被气体控制阀31关闭时通向在上通道段5A中产生的低压区13。
在阀元件33在其中关闭下通道段5B的上游端的关闭位置，间壁11的连接通道12’通向由气体运动控制阀31在关闭位置形成的低压区13。因此，与图1和2所示的实施例一样，一部分进入空气经过下通道段5B从下游端11a再循环至连接通道12’。在关闭第二通道段5B的关闭位置，气体运动控制阀31的板状阀元件33略成倾斜，以便朝上内壁表面5a将进入空气引入第一通道段5A中。在打开位置，板状阀元件33从间壁11至上游侧连续延伸。
一燃料喷射器(喷射阀)41放置在气缸头3中，在气缸头3的进气口5的上方，在进气阀7附近的比较下游的位置，以使像在前面的实施例中一样，燃料喷雾下被引向进气阀7的阀开口而不与间壁11发生干涉。此燃料喷雾下倾斜地经过间壁11的假想的下游的延伸部分，从间壁11的上侧到达间壁11的假想的延伸部分的下侧。在此例子中，间壁11延伸至下游侧，而间壁11的下游端11a则尽可能长地位于下游，只要燃料喷雾下不落在间壁11上。间壁11延伸至下游侧，一直到非常靠近燃料喷射下的外边界的位置。
按照第一和第二实施例的进气系统都设计成加强翻滚(垂直涡旋)。不过，按照本发明的进气系统可用于通过改变间壁11的位置和取向来加强气缸2中涡旋(水平涡旋)。另一种方案为，进气系统可布置成通过联合翻滚运动和涡旋运动而加强倾斜平面中的涡旋运动。
图11-24示出按照本发明的第三实施例的进气系统。此进气系统在多数地方与第一实施例中的进气系统基本相同，这些地方用同样的参考数字示出。图11和12所示的间壁11做有一个槽11A，它沿间壁11的纵向或沿进气口5的纵向延伸，在第一和第二侧面部分或侧凸缘11B之间，该侧凸缘与槽11A并排延伸。槽11A在间壁11的宽度中(沿发动机的前后方向)位于中部，并朝着下通道段5B向下凹。在此例子中，槽11A以下游端11a至上游端11b沿间壁11的整个长度处延伸。槽11A的横截面形状沿整个长度从间壁11的下游端11a至上游端11b是一致的。槽11A比较浅，并且如图12和图13所示，有一较宽的宽度和一与宽度相比为浅的深度。槽11A的每一侧都如图13所示平滑地做成曲线形。第一和第二侧凸缘11B在同一平面中形成，而且第一和第二侧凸缘11B是平直的而且彼此齐平的。每个第一和第二侧凸缘11B的侧端部分都铸在气缸头3的材料中。
在此例子中，气体运动控制阀31的阀轴32在间壁11的上游侧位于间壁的第一和第二侧凸缘11B的(上游)的延伸部分上。一做成板形的阀元件33固定地安装在阀轴32上。阀元件33包括一第一部分(或主要部分)33a和一第二部分(短的延伸部分)33b，前者沿一个方向从阀轴32延伸，后者同第一实施例一样沿相反方向从阀轴32处延伸。第二部分33b比第一部分33a短。第一部分的形状做成像一对应于分支通道24的下半部的形状的半个椭圆。第二部分33b有一下游端33c，它直线地平行于气缸头3的支承表面22延伸，到达间壁11的上游端11b。阀轴32靠近间壁11的上游端11b，但是如此通过一个距离与上游端11b隔开一段距离，以免在阀元件33的第二部分33b与间壁11的上游端11b之间发生干涉。在此例子中，33b部分的下游端33c位于从分支段23的端部凸缘表面至上游侧略向后退的位置。分支段23的凸缘表面与气缸头3的支承表面22接触。
阀轴32与一致动器(未示出)相连。气体运动控制阀31在发动机运行区中被控制成一如图11所示的关闭位置，以加强翻滚。如图11所示，在关闭第二通道段5B的上游端的关闭位置，第一阀部分33a位于阀轴32的上游侧，而阀元件33则如此倾斜，以致朝上内侧壁表面将进入空气流导入在上侧的第一通道段5A中。第一阀部分33a的形状要做成在这样一个倾斜位置能完全关闭阀轴32的下面的区域。在此例子中，阀元件33的倾斜角θ即在间壁11的上游延长线m与阀元件33之间形成的角度)在关闭状态在30°-40°的范围内。在关闭状态，第二阀部分33b在间壁11的标高的上方。也就是说，在侧凸缘11B的标高的上方在上通道段5A中向上突出。在间壁的上游端11b和第二阀部分33b的下游端33c之间，形成一中间空间12，如同在第一实施例中一样，它用作连接通道，以在下通道段5B被气体运动控制阀31关闭时，允许下通道段5B中的进入空气流从下通道段5B再循环至上通道段5A。
间壁11的上游端11b不是直的，但是上游端11b是如图14所示做成曲线形的。间壁11的上游端11b做成一平的端部表面，它平行于支承表面22，在支承表面上连接进气总管21，而且该支承表面还与其中形成侧凸缘11B的平面垂直。在气体运动控制阀31的关闭位置，如图14所示，在沿阀元件33从用图11的箭头B示出的方向看去时，用作连接通道的中间空间12在凸缘11B的两个侧面区较狭，在槽11A的中间区较宽。也就是，连接通道12在进气通道5的中间区将开口尺寸做得大一些，在进气通道5的内壁附近做得小一些。
在发动机的一个运行区诸如高速重载区，进入空气量变大，就将气体运动控制阀31放在打开位置，此时，阀元件33沿进气口5的纵向(沿进入空气的流动方向)延伸。在打开位置，气休运动控制阀31的第一和第二阀部分33a和33b从间壁11的第一和第二侧凸缘11B连续地延伸，沿流动方向与壁11成一直线，以使通道阻力成为最小。第二阀部分33b的下游端33c紧紧面对间壁11的上游端11b。
燃料喷射器41设置在气缸头3的进气口5的上方。在此例子中，燃料喷射器41是这样一种类型，它能产生一对按字母V的形状扩散的燃料喷雾下，以便分别朝一对进气阀7引导燃料。喷料喷射器41如图12的平面图所示沿侧向或宽度方向位于中间。如图11所示，燃料喷射器41是倾斜的并放在进气阀7的附近的比较下游的位置，以使燃料喷雾下针对进气阀7的阀开口，而不与间壁11发生干涉。燃料喷射器41的前端的一个燃料喷射孔位于间壁11的上方。在进气口5的上壁表面中形成一下凹部分42，以使燃料喷雾下经过此下凹部分42中的空间而不与气缸头3的内壁发生干涉。
如图13所示，燃料喷雾下在间壁11的下游端经过槽11A中的区域。槽11A如此向下凹，以免与燃料喷雾下发生干涉，并允许间壁的下游端11a的位移进一步移至下游侧。槽11A的深度和宽度要确定成使上游端11b处的连接通道12的形状和下游端11b与燃料喷雾下之间的特殊关系的影响为最大。在图13的例子中，槽11A做成足够宽，以容纳左右燃料喷雾下，而槽11A的深度则要确定成允许燃料喷雾下的下部经过槽11A中的空间。
此例子的内燃机进一步装备有已知类型的废气再循环(EGR)系统(未示出)，它包括一EGR控制阀。特别是，此发动机布置成通过借助气缸内的翻滚以高的EGR率得到稳定的燃烧而进一步减少在部分载荷运行区中的燃料消耗。
图11的进气系统按与参考图3-6说明的相同的方式运行。
在间壁11的中部形成的中间槽11A的作用为在间壁11的上游侧在中间区域扩大连接通道12，从而改进经过连接通道12的进气再循环的作用。在中间区域，进入空气流的流速大于内壁附近的区域的，而在气体控制阀31的下游侧，在中间区域中，低压区特别加大。因此，具有带中间槽11A的间壁11的进气系统可有效地利用快速的中间的进入空气流，并改进进入空气再循环的作用。在气体控制阀31的关闭状态，槽11A的作用为引导并理顺在上通道段5A中的进入空气流，以得到进气再循环的好处。
采用槽11A，连接通道12的开口尺寸在气体控制阀31的关闭状态得到加大。因此，此进气系统可以改进进气再循环的作用，并允许气体控制阀31的位置朝间壁11的上游端移动，而不减小连接通道12的开口尺寸。因此，当分支段23的直的下游部分短时，就有可能在气体控制阀31的打开位置限制非所希望的流动阻力增加。
在间壁11的下游端形成槽11A，允许间壁11的下游端11a的位置进一步移至下游侧，而不产生与燃料喷雾下的干涉，得到翻滚增强的好处。
如果气体控制阀31的阀元件33如同在图4的例子中所示的那样垂直于间壁11，则连接通道12的宽度在槽11A的中间区域和侧凸缘11B的侧面区域之间是相等的，在此情况下，间壁11与阀元件33之间的流动通道的尺寸也通过槽11A的形成而加大。当阀元件33的倾斜角θ小于90°时，连通道12在间壁11的中间区域得以加大。
图15-18示出按照本发明的第四实施例的进气系统。此进气系统在多数地方基本与第三实施例中的进气系统相同，这些地方用同样的参考数字示出。图15和16所示的间壁11做有一对平行的槽11A，它们沿间壁11的纵向或沿进气口5的纵向在第一和第二侧面部分或侧凸缘11B之间延伸。在槽11A之间，一台阶部分11C沿侧凸缘11B的同一平面延伸。两个槽11A的横截面形状是相同的。槽11A在间壁11的宽度中位于中部，并朝下通道段5B向下凹。在此例子中，槽11A以下游端11a至上游端11b沿间壁11的整个长度延伸。每个槽11A的横截面形状沿整个长度以下游端11a至上游端11b是一致的。每个槽11A都比较浅，并且如图17所示有一较宽的宽度和一与宽度相比为浅的深度。如图17所示，每个槽11A的横截面的形状做成沿长轴切出的半个椭圆。第一和第二侧凸缘11B和台阶部分11C都在同一平面中形成，而且它们都是平直的并彼此齐平。每个第一和第二侧凸缘11B的侧端部分都铸在气缸头3的材料中。
如图17所示，燃料叶雾下的各部分在间壁11的下游端分别经过槽11A的内部区域。槽11A要如此往下凹，以避与燃料喷雾下发生干涉，并允许燃料喷雾下的下部经过槽11A的内部区域。
采用槽11A，连接通道12的开口尺寸如图18所示得到加大，而间壁11的长度则同第三实施例一样得到增加。因此，此第四实施例的进气系统可提供与第三实施例相同的好处。特别是，一对槽11A起着朝各自的进气阀7的位置平滑地引导一对进入空气流的作用，从而在进气阀7与进气口5之间减少冲向中间壁15的流体。
在所示例子中，间壁11和气体运动控制阀31中的至少一个对应于流量调节段。用于界定进气口的第一装置至少对应于气缸头3。用于将进气口分成第一和第二通道段的第二装置对应于间壁11。用于关闭第二通道段的上游端并在第一通道段中形成低压区的第三装置对应于阀元件33。连接通道12或界定连接通道的部分对应于当第二通道段的上游端被关闭时，用于将进入空气从第二通道段的下游端经过第二通道段吸至第一通道段中的低压区的第四装置。燃料注射器41对应于用于沿一从第一通道段延伸的倾斜方向经过间壁与进气口的下游端之间的空间(5c)将燃料喷射至第二通道段的第五装置。
按照本发明的另一方面，一内燃机包括一气缸头，它界定一通至发动机的气缸的进气口；一进气阀，它位于进气口的下游端；以及一流量调节段，它用于调节进气口中的进入空气流，该流量调节优包括一间壁，它在进气口中沿进气口的纵向以上游端从上游端至下游端延伸，并将进气口分成第一和第二通道段，并且做有一沿进气口的纵向延伸的槽；一气体运动控制阀，它位于间壁的上游端，以打开和关闭第二通道段；以及一连接通道，它在第二通道段被气体运动控制阀关闭时允许将第二通道段中的进入空气流再循环至第一通道段。
此申请基于原有的在2003年4月3日登记的日本专利申请No.2003-100197，和原有的在2003年4月3日登记的日本专利申请No.2003-100201。这些日本专利申请No.2003-100197和No.2003-100201的全部内容在此处都被结合，以作为参考。
虽然上面参考本发明的某些实施例描述了本发明，但是本发明并不限于上述的实施例。对于熟悉本技术的人，都可根据上面的教旨作出上述实施例的改进和改变。本发明的范围参考下面的权利要求书作了规定。
权利要求
1.一种内燃机，它包括一气缸盖，它界定一通至发动机的气缸的进气口；一进气阀，它位于进气口的下游端；一流量调节段，它用于调节进气口中的进入空气流，该流量调节段包括一隔壁，它位于气缸盖中在进气口中沿进气口的纵向从上游端至下游端延伸，并将进气口分成第一和第二通道段；一气体运动控制阀，它位于隔壁的上游端，以打开和开关第二通道段；以及一连接通道，它在第二通道段被气体运动控制阀关闭时允许将第二通道段中的进入空气流从第二通道段再循环至第一通道段；以及一燃料喷射器，其被定向成经过隔壁的下游端的下游侧的空间朝进气阀的阀开口喷射燃料。
2.如权利要求1的内燃机，其特征为，燃料喷射器被定向为越过隔壁的假想的延伸部分经过隔壁的下游端的下游侧的空间，朝进气阀的阀开口投射燃料喷雾而不落在隔壁上。
3.如权利要求1的内燃机，其特征为，隔壁的下游端接近由燃料喷射器产生的燃料喷雾的外边界。
4.如权利要求1的内燃机，其特征为，燃料喷射器设置在隔壁上方。
5.如权利要求1-4中任一的内燃机，其特征为，燃料喷射器被接纳在一凹座中，该凹座在进气口的第一通道段中形成。
6.如权利要求1-4中任一的内燃机，其特征为，发动机的气缸装有两个进气阀，而燃料喷射器则布置成将燃料喷射至气缸的两个进气阀的阀开口。
7.如权利要求1-4中任一的内燃机，其特征为，隔壁做有槽，该槽沿进气口的纵向延伸。
8.如权利要求7的内燃机，其特征为，槽延伸至隔壁的上游端，并在气体运动控制阀与槽的上游端之间形成连接通道。
9.如权利要求7的内燃机，其特征为，槽延伸至隔壁的下游端，而且槽的下游端如此向下凹，以免在由燃料喷射器产生的燃料喷雾与隔壁的下游端之间发生干涉。
10.如权利要求9的内燃机，其特征为，槽的下游端如此向下凹，以使来自燃料喷射器的喷雾在隔壁的下游端经过槽内的区域。
11.如权利要求7的内燃机，其特征为，槽从隔壁的下游端延伸至隔壁的上游端。
12.如权利要求11的内燃机，其特征为，槽的横截面从隔壁的下游端至隔壁的上游端是一致的。
13.如权利要求7的内燃机，其特征为，隔壁包括第一和第二侧面部分，它们沿进气口的纵向延伸，而槽则在第一和第二侧面部分之间形成。
14.如权利要求7的内燃机，其特征为，槽朝第二通道段向下凹。
15.如权利要求7的内燃机，其特征为，隔壁做有许多槽。
16.如权利要求15的内燃机，其特征为，发动机的气缸装有两个进气阀；燃料喷射器布置成产生两股燃料喷雾，它们分别指向气缸的进气阀的阀开口；以及，隔壁做有两个槽，每个槽要如此向下凹，以免在由燃料喷射器产生的独特的燃料喷雾与隔壁的下游端之间发生干涉。
17.如权利要求1-4中任一的内燃机，其特征在于，气体运动控制阀包括一阀轴，它位于隔壁的假想的上游延伸部分上；和一阀元件，它可在一打开位置和一关闭位置之间在阀轴上摆动，在打开位置，阀元件沿进气口的纵向连续地与隔壁一起延伸，在关闭位置，阀元件关闭第二通道段，并且如此倾斜，以从上游侧朝第一通道段引导进入空气流。
18.如权利要求1的内燃机，其特征为，气体运动控制阀的阀元件包括一关闭第二通道段的第一阀部分和一第二阀部分，该第二阀部分在第二通道段被第一阀部分关闭时在第一阀通道中突出。
19.如权利要求18的内燃机，其特征为，气体运动控制阀的第二阀部分至少部分地关闭连接通道，以在气体运动控制阀(31)处于打开第二通道段的打开位置时减小连接通道的开口面积。
20.如权利要求1-4中任一的内燃机，其特征为，第二通道段沿发动机的气缸的上下方向处于第一通道段的下方。
21.如权利要求1的内燃机，其特征为，气体运动控制阀布置成减小进气口的开口截面积，以在进气口的第一通道段产生一低压区；并且，连接通道将第二通道段的上游端部分连至在第一通道段中产生的低压区，以促使将第二通道段中的进入空气流从第二通道段的下游端再循环至第二通道段的上游端部分，并在第二通道段被气体运动控制阀关闭时，从该上游端部分再循环至第一通道段。
22.如权利要求1-4中任一的内燃机，其特征为，连接段的形状为一缝，它沿垂直于进气口的纵向的方向延伸。
23.如权利要求1-4中任一的内燃机，其特征为，连接段的形状为一在隔壁的上游端与处于关闭第二通道段的关闭位置的气体运动控制阀之间的中间空间。
24.用于内燃机的进气设备，它包括第一装置，它用于界定一进气口；第二装置，它用于将进气口分成沿进气口的纵向延伸的第一和第二通道段；第三装置，它用于关闭第二通道段的上游端，并在第一通道中形成一低压区；第四装置，它用于在第二通道段的上游端关闭时，经过第二通道段将进入的空气从第二通道段的下游端吸入到第一通道段中的低压区；以及第五装置，它用于经过隔壁与进气口的下游端之间的空间沿一从第一通道段至第二通道段延伸的倾斜方向喷射燃料。
全文摘要
一内燃机包括一通向发动机气缸的进气口。进气口用一间壁分为第一和第二通道段，该间壁在进气口中沿进气口的纵向延伸。一气体运动控制闭布置成打开和关闭第二通道段的上游端。一连接通道将第二通道段的上游端部分连至第一通道段。一燃料喷射器的指向为经过间壁的下游端的下游侧的空间朝进气阀的阀开口喷射燃料。
文档编号F02F1/42GK1536203SQ20041003335
公开日2004年10月13日 申请日期2004年4月2日 优先权日2003年4月3日
发明者西井聪, 朗, 酒井太朗, 介, 细川裕介 申请人:日产自动车株式会社