专利名称：内燃机的进气结构的制作方法
技术领域：
本发明的背景技术本发明涉及一种内燃机的进气结构的改进。
在具有若干汽缸的内燃机中，一般地，相应汽缸的空气引导管的长度越均匀，那么这些汽缸之中的进气的容积效率的变化就越小，因此提高了功率输出，减少了振动等，同时使由每个汽缸的吸气所产生的噪声的波形(高度和相位)变得均匀，因此消除了噪声的声音。
在这点上，日本专利临时申请No.8-105359公开了一种这样的技术，在该技术中，减震筒设置成偏向(one-sided)上游侧空气引导管，而该导管沿着发动机主体的汽缸排方向设置在一端侧上，并且，当它们从减震筒内的进气流的上游侧来到下游侧时，进气歧管的相应分支管的上游端设置成更加靠近发动机主体。
发明内容
在上面文献所公开的结构中，假设减震筒的容积足够大，那么从内燃机功率输出的观点来看，每个分支管的上游端被认为是开口端。因此，可以认为，进气被相等地分开到这些汽缸中。但是，每个汽缸的进气通道的实际长度包括从该分支的上游端到与节流室相连的减震筒的一端壁的长度。因此，产生了一些问题，难以使由相应汽缸的吸气所产生的进气噪声的波形(高度和相位)变成均匀，并且难以消除来自每个汽缸的进气噪声的声音。
本发明的目的是提供一种改进的内燃机进气结构，该结构可以有效地克服传统进气结构中所遇到的缺点。
本发明的另一个目的是提供一种改进的内燃机进气结构，借助该结构，使由发动机的相应汽缸的吸气所产生的进气噪声的波形形成得较均匀，同时消除了每个汽缸的进气噪声的声音。
根据本发明，一种内燃机的进气结构包括进气总管，该进气总管具有第一和第二端侧，该第一端侧和第二端侧沿着纵向相互相对。进气引导管连接到进气总管上。若干分支管连接到进气总管上，并且各自与发动机汽缸的进气入口相连通。每个分支管通过分支管的结合部分而连接到进气总管上。这些分支管的结合部分沿着进气总管的纵向进行布置或者对准。在这种布置中，进气引导管具有开口部分来作为结合部分。该开口部分沿着进气总管的纵向设置在位于进气总管的第一端侧的第一分支管和邻近第一分支管的第二分支管之间，并且它具有这样的轴线，该轴线对准设置在进气总管的第二端侧上的第三分支管。
在这些附图中，相同的标号在所有附图中表示相同的元件和部分，在这些附图中图1是本发明的进气结构的实施例的前视图；图2是图1的进气结构的后视图；图3是图1的进气结构的左侧视图；图4是图1的进气结构的示意性平面视图；图5是示意图，它示意性地示出了图1的进气结构；图6A是曲线图，它示出了图1的进气结构关于进气通道长度的结构特征；图6B是曲线图，它示出了图1的进气结构关于空气压力的效果；图7是曲线图，它示出了在进气噪声和发动机速度方面上的图1的进气结构的进气特性和作为图8所示比较例子的相关现有技术的进气歧管A的进气特性；图8是作为比较例子的进气歧管A的解释图；图9A是曲线图，它示出了图8的进气歧管A关于进气通道长度的结构特征；图9B是曲线图，它示出了图8的进气歧管A关于空气压力的效果；图10是作为比较例子的另一个相关现有技术进气歧管B的解释图；图11A是曲线图，它示出了图10的进气歧管A关于进气通道长度的结构特征；
图11B是曲线图，它示出了图10的进气歧管A关于空气压力的效果；图12是作为比较例子的另一个相关现有技术进气歧管C的解释图；图13A是曲线图，它示出了图12的进气歧管A关于进气通道长度的结构特征；图13B是曲线图，它示出了图12的进气歧管A关于空气压力的效果；图14是本发明进气结构的另一个实施例的解释图。
具体实施例方式
现在参照附图中的图1-4，它们示出了内燃机的进气结构的实施例，该进气结构包括进气歧管1。该内燃机是直列、四冲程式发动机。进气歧管1由塑料或者类似材料形成。如图1-4所示，进气歧管1包括进气总管2，该总管2是细长的并且沿着发动机主体8的一排汽缸进行延伸。进气导入管3与进气总管2相连。四个分支管4a、4b、4c和4d与进气总管2相连。通过每个分支管把进气供给到发动机主体的每个汽缸中。更加具体地说，第一、第二、第三和第四汽缸C1、C2、C3、C4各自通过分支管4a、4b、4c和4d来供给进气。
通过进气引入管3把进气引入到进气总管2中。进气引入管3在这样的侧表面处与进气总管2相连该侧表面与分支管4a-4d在其中连接起来的侧表面相反并且沿着进气总管的纵向位于进气总管2的一端侧上(或者图1的左侧)。
通过每个分支管4a-4d把进气总管2内的进气引导到相应汽缸C1、C2、C3、C4的进气入口(未示出)中。每个分支管的一端部通常沿着相同方向进行延伸，从而与进气总管2连接起来。侧表面F(在该表面上，每个分支管4a-4d连接起来，如图2和图3所示)形成为通常沿着发动机主体8的垂直方向(即通常沿着图3的垂直方向)进行延伸。每个分支管4a-4d形成为整体上通常是U形，并且从开在发动机主体8的侧表面上的进气入口延伸到发动机主体8的上侧上。因此，进气总管2位于发动机主体8的上方。每个分支管4a-4d的其它端部借助法兰5相互连接起来。
如图4和图5所示，进气引导管3具有进气引导管开口部分6，在该开口部分处，进气引导管3和进气总管2相互连接起来。进气引导管开口部分6沿着进气总管2的纵向进行延伸。在图1和2的平面上，进气引导管开口部分6也设置在分支管4a和分支管4b之间或者跨接在它们上，其中分支管4a设置在进气总管2的一端侧上，分支管4b设置成邻近分支管4a。更加具体地说，沿着进气总管2的纵向，进气引导管开口部分6形成为位于分支管开口7a和分支管开口7b之间或者跨接在它们上，其中分支管开口7a是使分支管4a与进气总管2相连接的结合部，而分支管开口7b是使分支管4b与进气总管2相连的结合部。图5是示意性平面视图，它示出了包括进气引导管3、进气总管2和每个分支管4a-4d的局部结构。
此外，进气引导管开口部分6具有轴线(未示出)，该轴线对准分支管4d，而分支管4d几乎设置在进气总管2的另一端侧(即图1的右侧)上。更加具体地说，在图5的平面上，进气引导管开口部分6的轴线相对于图5中的箭头所示的分支管4的轴线(未示出)是倾斜的。进气引导管开口部分6的轴线也形成为对准分支管开口部分7d，该分支管开口部分7d是使分支管4d与进气总管2相连的结合部。此外，7c表示分支管开口部分，该开口部分是使分支管4c与进气总管2相连的结合部。
在这个实施例的这种进气歧管1中，进气通道的实际长度变得较长，因为沿着进气总管2的纵向，进气总管2和分支管之间的结合部远离进气引导管开口部分6。“进气通道”是这样的通道进气流过该通道，该通道形成在进气结构中。但是，沿着进气总管2的纵向，进气引导管3在位于分支管4a和分支管4b之间的位置上与进气总管2相连，因此可以减少相应汽缸之间的进气通道的实际长度差。
进气引导管开口部分6的轴线对准分支管4d，沿着进气总管2的纵向，该分支管4d设置成最远离进气引导管开口部分6。因此，从进气引导管开口部分6引导到分支管中的空气的转弯被提高了，因为沿着进气总管2的纵向，分支管靠近进气引导管开口部分6。由进气转弯所产生的压力损失(即弯道损失)相对增大了，因为分支管4靠近进气引导管开口部分6。
从分支管和进气总管2之间的结合部到进气引导管开口部分6的长度变得更长，因为分支管4和进气总管2之间的结合部远离进气引导管开口部分6。相应地，由进气长度所产生的压力损失(或者长度损失)相对增大了，因为分支管远离进气引导管开口部分6。
这就是说，在该实施例的进气歧管1中，相应汽缸的进气通道的实际长度不会相等，如图6A所示。但是，由相应汽缸所产生的、压力波的峰值或者空气压力的峰值相互稍稍不同，并且在上面所描述的弯道损失和长度损失的影响下，可以减少相应汽缸之间的压力峰值的差值，如图6B所示。因此，这个实施例所产生的效果与下面这种情况(如图11A和11B所示，后面将讨论)几乎相同即相应汽缸的进气通道的实际长度相互相等，因此消除了进气噪声。
此外，相应汽缸的进气通道的实际长度的差值被减少了，因此由相应汽缸的进气通道的长度差所产生的进气噪声(或者声音压力)可以得到有效减少，如图7所示。此外，在该实施例的进气歧管1中，声音压力随着发动机的速度的增大而增大，因此驾驶员没有接受到不舒服的感觉。在图7中，实线表示该实施例的进气歧管的进气噪声的测量结果，而虚线表示另一个进气歧管A的测量结果，该进气歧管A是比较例子，如图8所示，这个在后面将讨论。
这里，进气歧管A只在这样的位置上不同于该实施例的上述进气歧管1在该位置上，进气引导管13的连接部分连接到进气总管11上。如图8所示，进气歧管A具有共同的或者通常的结构，在这种结构中，进气引导管13连接到进气总管11的一端部上，每个分支管10a-10d连接到进气总管11的一侧表面上。因此，在这种进气歧管A中，相应汽缸的进气通道的实际长度不相等，由这些汽缸所产生的压力波的峰值相互不相等，如图9A和9B所示。此外，在进气歧管A中，声音压力随着发动机速度进行变化，这个从图7中可以清楚地看到，因此驾驶员可以接受到不舒服的感觉。
在图10的所示的进气歧管B中，在这种进气歧管中，每个分支管20的三维是独立的，在一般情况下，对于这些相应的分支管20而言，从分支管20的开口部分到进气引导管23的开口部分的实际长度或者距离相等。因此，通常可以使相应汽缸的进气通道的实际长度相等，如图11A所示。此外，可以使每个汽缸所产生的压力波均匀，如图11B所示。但是，在这种进气歧管中，结构变得复杂化，因此产生了一些问题如制造方法受到限制(不能模制)、降低了生产率、提高了生产费用，并且重量增大了。此外，由进气引导管23、进气总管21和每个分支管20所形成的进气歧管B的尺寸大小变大了，因此损害了安装到车辆或者类似装置上的安装性能。
与进气歧管B相反，根据本发明，可以沿着进气总管2的纵向把所有分支管4a-4d布置成一排，因此借助使用下面的制造方法来制造进气歧管1该制造方法与图8所示的进气歧管A的制造方法相同，并且不同于图10所示的进气歧管B的制造方法即使用模制。因此，进气歧管的生产率没有受到损害。
在图12所示的进气歧管C中，进气引导管33在进气总管31纵向的中心附近处连接到进气总管31上。每个分支管30连接到这样的表面上该表面与进气引导管33连接于其中的表面相对。在这种情况中，可以减少相应分支管(这些分支管的长度大约相同)之间的进气通道的实际长度差，如图13A所示。但是，包括进气引导管33、进气总管31和分支管30在内的进气歧管C的宽度(图12中的垂直方向的尺寸大小)相对较大，因此降低了安装到车辆或者类似装置上的安装性能。此外，由这些汽缸所产生的压力波的峰值被分成图13B所示的两个值，因此减小了进气噪声的音亮。因此，不能如这个实施例的进气歧管1所产生的噪声一样消除进气噪声。
与图12所示的进气歧管C相反，根据本发明，不必使进气歧管1的宽度较大，因此也就不会损害安装到车辆上的安装性能。
此外，本发明的进气结构不局限于上述的实施例。相应地，设置在进气总管的一端侧上的进气引导管开口部分6的轴线对准位于进气总管和分支管之间的结合部，该分支管连接到进气总管上并且设置成最远离进气总管的该端侧，进气引导管开口部分设置在第一分支管4a的开口部分7a和第二分支管4b的开口部分7b之间，而开口部分7a设置成最靠近进气总管的该一端侧，开口部分7b设置成沿着进气总管的纵向邻近第一分支管4a。因此，进气引导管3沿着图1-3的垂直方向从进气歧管1的上侧与进气总管2相连，如图14所示，其中图14示出了本发明另一个实施例的进气结构。这就是说，可以使进气引导管3从图1-3的垂直方向或者水平方向与进气总管2相连。
此外，本发明的进气结构的原理不仅可以应用到直列式四缸发动机中，而且也可以应用到一些这样的发动机中这些发动机中的每一个包括至少一组汽缸，在这些汽缸中，为每组汽缸设置进气歧管。更加具体地说，它可以应用到第一类发动机，它具有许多(4的倍数)汽缸(8缸、12缸和类似数目)，在该种发动机中，为四个汽缸提供一个进气歧管；第二类发动机，它具有许多(3的倍数)汽缸(3缸、6缸、9缸和类似数目)，在该种发动机中，为三个汽缸提供一个进气歧管；及第三类发动机，它具有许多(5的倍数)汽缸(5缸、10缸和类似数目)，在该种发动机中，为五个汽缸提供一个进气歧管。
在这种情况下，与第一类发动机相比，第二类和第三类发动机具有较小的减少进气噪声的效果。但是，与设置有上述进气歧管A的发动机相比，这些发动机可以得到较好的减少进气噪声的效果。
此外，在上述实施例中，设置在进气总管的一端侧上的进气引导管开口部分6的轴线对准了位于连接到进气总管上的分支管和设置成最远离进气总管的该一端侧的进气总管之间的结合部，并且设置在第一分支管4a的开口部分7a和第二分支管4b的开口部分7b之间，其中开口部分7a设置成最靠近进气总管的该一端部，而开口部分7b设置成沿着进气总管的纵向邻近第一分支管。但是，在具有四缸或者更多缸(如六缸或者八缸)的直列式发动机中，进气引导管开口部分可以如此形成，以致它的轴线对准分支管(例如分支管4c，该分支管设置成第二最靠近进气总管的该另一端侧)，该分支管沿着纵向设置在进气总管的纵向的该另一端侧上，它沿着进气总管的纵向设置在位于进气总管的该一端侧上的该一个分支管和邻近该一个分支管的下一个分支管之间(例如位于第二最靠近该一端侧的分支管4b和第三最靠近进气总管的该一端侧的分支管4c之间)。
在下文中，概述本发明技术方案和因此所得到的效果。
(1)一种内燃机的进气结构包括进气总管，该进气总管具有第一和第二端侧，该第一端侧和第二端侧沿着纵向相互相对。进气引导管连接到进气总管上。若干分支管连接到进气总管上，并且各自与发动机汽缸的进气入口相连通。每个分支管通过分支管的结合部分而连接到进气总管上。这些分支管的结合部分沿着进气总管的纵向进行布置或者对准。在这种布置中，进气引导管具有开口部分来作为结合部分。该开口部分沿着进气总管的纵向设置在位于进气引导管的第一端侧的第一分支管和邻近第一分支管的第二分支管之间，并且它具有这样的轴线，该轴线对准设置在进气总管的第二端侧上的第三分支管。
就这种进气结构而言，在这些相应汽缸之间，进气通道的实际长度不相等；但是由每个汽缸所产生的进气压力波与在进气通道的实际长度在这些相应汽缸之间相等的情况下每个汽缸所产生的进气压力波相同。因此，可以得到与这种情况相同的优点。换句话说，借助本发明的进气结构，减少了相应汽缸的进气通道的实际长度差。此外，由于进气转弯所产生的气流摩擦增大了，因为分支管更加靠近进气引导管开口部分。因此，根据本发明，尽管在相应汽缸的进气通道之间，进气通道的实际长度不相等，但是由每个汽缸所产生的进气压力波与在每个汽缸的进气通道的实际长度相等的情况下由每个汽缸所产生的进气压力波相同。
(2)在(1)所描述的进气结构中，发动机的汽缸包括至少一组汽缸，其中进气歧管包括为每组汽缸所设置的进气总管；分支管，分支管的数目与每组汽缸中的汽缸数目相一致；及进气引导管。
(3)在(2)所描述的进气结构中，更加具体地说，每组汽缸包括四个汽缸。
(4)在(2)所描述的进气结构中，更加具体地说，每组汽缸包括三个汽缸。
2003年10月10日提交的日本专利申请No.P2003-351583的全部内容在这里引入以作参考。
尽管参照本发明的某些实施例和例子在上面描述了本发明，但是本发明不局限于上述的这些实施例和例子。根据上面教导，本领域普通技术人员可以对上述这些实施例和例子进行改进和改变。本发明的范围由下面的权利要求来限定出。
权利要求
1.一种内燃机的进气结构，它包括进气总管(collector)，该进气总管具有第一和第二端侧，该第一端侧和第二端侧沿着纵向相互相对；进气引导管，它连接到进气总管上；及若干分支管，它们连接到进气总管上，并且各自与发动机汽缸的进气入口相连通，每个分支管通过分支管的结合部分而连接到进气总管上，这些分支管的结合部分沿着进气总管的纵向进行布置；其特征在于，进气引导管具有开口部分来作为结合部分，该开口部分沿着进气总管的纵向设置在位于进气总管的第一端侧的第一分支管和邻近第一分支管的第二分支管之间，并且它具有这样的轴线，该轴线对准设置在进气总管的第二端侧上的第三分支管。
2.如权利要求1所述的进气结构，其特征在于，进气总管、进气引导管和分支管构成了进气歧管。
3.如权利要求2所述的进气结构，其特征在于，发动机的这些汽缸包括至少一组汽缸，其中进气歧管包括为每组汽缸所设置的进气总管；分支管，分支管的数目与每组汽缸中的汽缸数目相一致；及进气引导管。
4.如权利要求3所述的进气结构，其特征在于，每组汽缸包括四个汽缸。
5.如权利要求3所述的进气结构，其特征在于，每组汽缸包括三个汽缸。
全文摘要
一种多缸内燃机的进气结构。该进气结构包括进气总管，该进气总管具有第一和第二端侧，该第一端侧和第二端侧沿着纵向相互相对。进气引导管连接到进气总管上。若干分支管连接到进气总管上。每个分支管通过分支管的结合部分而连接到进气总管上。进气引导管具有开口部分，该开口部分沿着进气总管的纵向设置在位于进气总管的第一端侧的第一分支管和邻近第一分支管的第二分支管之间。开口部分具有这样的轴线，该轴线对准设置在进气总管的第二端侧上的第三分支管。
文档编号F02M35/104GK1605742SQ20041008493
公开日2005年4月13日 申请日期2004年10月10日 优先权日2003年10月10日
发明者内山茂树, 樱庭健一, 山下浩司 申请人:日产自动车株式会社