用于发动机的进气通道结构的制作方法

本发明涉及一种在燃烧室中实现良好燃烧的用于发动机的进气通道结构。

背景技术：

空气通过进气歧管中的进气通道(在下文中叫做“进气歧管通道”)和气缸盖中的进气通道(在下文中叫做“进气口”)供应到发动机的燃烧室。

由于进气歧管和气缸盖由从燃烧室转移的热量加热，所以吸入空气趋向于由来自进气歧管通道和进气口的内表面的热量加热。

特别是在高压缩比发动机中，增加的吸入空气温度趋向于比低压缩比发动机中更频繁地导致爆震。为了防止爆震，必须例如延缓点火定时。由于延缓点火定时会使燃油经济性变差，所以希望将吸入空气的温度上升减到最小。

为了将吸入空气的温度上升减到最小，下述专利文献1提出了一种用于吸入空气的热隔离件，其包括热导率低的材料，例如树脂，并紧密地粘附至由金属制成的进气口的内表面。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：jph7-259642a

技术实现要素：

发明的目的

当通过将树脂注入模腔来形成构件时，融合线(weldline)的形成在许多情况中是不可避免的。当通过树脂注射成型在进气口的内表面上形成热隔离件时，也是这种情况。

特别是当将模腔中的熔融树脂分成多个树脂流以避开障碍时，在分成多个树脂流以避开障碍的树脂部分再次接触的地方形成融合线。这是因为在模腔中的不同方向上流动的树脂部分的前端冷却最快从而首先变硬，并且所划分的部分通过冷却的且变硬的前端彼此合并而结合在一起。

融合线出现在模制产品的表面上，并且可在视觉上识别为细线。肋部和/或凹槽可沿着这种融合线形成。除了融合线以外，已经与注浇口(将熔融树脂通过注浇口注入)相对的模制产品的位置也出现在模制产品的表面上，因此可在视觉上识别，例如平面图中的圆形伸出部或轮廓。

特别是在进气口中的热隔离件的情况中，热隔离件的内表面上的波纹会干扰吸入空气的流动。因此希望避免这种波纹的形成。

在进气口中的空气的流动方向上在进气口的中间部分设置传统的注浇口，其包括从气缸盖的底部向上延伸且与进气口中的内部空间连通的通孔。

通过注浇口设置在预期位置，注入进气口的树脂分成上游流和下游流，并且相应的树脂流转变方向并在气流方向上在进气部分的中间部分的某处合并。结果，趋向于在与气流方向交叉的方向上形成延伸的融合线(肋部或凹槽的形式)。在与气流方向交叉的方向上的融合线阻止并干扰吸入空气的流动，从而不是优选的。

本发明的一个目的是，防止会干扰吸入空气在热隔离件上流动的融合线的形成，热隔离件通过注射成型而形成于进气口中。

用于实现目的的方式

为了实现以上目的，本发明提供一种用于发动机的进气通道结构，包括：进气口，其设置于发动机的气缸盖中，并连接到燃烧室，进气口限定进气通道；和沿着进气口的内表面设置的热隔离件，热隔离件包括具有上游端面和径向外表面的凸出部，该上游端面是热隔离件的上游端面的一部分，该径向外表面径向地向外伸出超过热隔离件的除了凸出部以外的一部分的径向外表面，使得凸出部具有的壁厚比热隔离件的除了凸出部以外的部分的壁厚大。

热隔离件的凸出部可具有壁厚最大的最大壁厚部分，最大壁厚部分位于热隔离件的上游端面和热隔离件的下游端面之间的范围内。

最大壁厚部分可位于热隔离件的上游端面。

凸出部的壁厚可从进气口的下游侧朝着热隔离件的上游端面处的凸出部的最大壁厚部分增加。

凸出部的上游端面可包括面向注浇口的注塑机连接部分，该注浇口构造为将用于形成热隔离件的树脂注入进气口。

进气通道结构可进一步包括进气歧管，其连接到气缸盖，并与进气口配合地限定进气通道。进气歧管在其下游端包括连接到进气口的凸缘，凸缘包括与凸出部相对的凸出凸缘部分，以与凸出部的上游端面对应。

进气歧管的下游端和进气口的上游端可在凸缘和气缸盖之间限定密封表面。

凸出部可设置于进气口的下侧上。

该凸出部可以是进气通道结构的穿过进气口的流道横截面的中心且彼此相对的两个凸出部中的一个。

本发明的优点

根据本发明，沿着进气口的内表面设置的热隔离件包括凸出部，凸出部具有上游端面，该上游端面是热隔离件的上游端面的一部分，并具有径向外表面，该径向外表面径向地向外伸出超过热隔离件的除了凸出部以外的部分的径向外表面。因此，通过使用厚凸出部作为用于注射用于热隔离件的材料的注浇口，可能防止在进气口中的热隔离件上形成会干扰吸入空气的流动的融合线。

附图说明

图1a是根据本发明的一个实施例的进气口和进气歧管通道的连接部分的剖视图。

图1b是当安装模腔时本发明的实施例的剖视图。

图2a是示出了设置于进气口中的模腔和用于注射树脂的注塑机的实施例的竖直剖视图。

图2b是示出了通过注射树脂来形成的成品热隔离件的实施例的竖直剖视图。

图3a是进气口的剖视图。

图3b是将进气口和进气歧管通道连接在一起之后的实施例的竖直剖视图。

图4a是另一实施例的进气口的剖视图。

图4b是再一实施例的进气口的剖视图。

图4c是又一实施例的进气口的剖视图。

具体实施方式

参考附图描述本发明的一个实施例。图1a是该实施例的发动机的剖视图，示出了燃烧室3的一部分、气缸盖1的一部分、和连接到气缸盖1的进气歧管30的一部分。图1b是类似的剖视图，示出了如何在发动机的进气口中形成由树脂制成的热隔离件20。

发动机具有将活塞容纳于其中的气缸。燃烧室3由气缸的顶面和内周面，及活塞的顶面限定。位于燃烧室3上方的气缸盖1，包括用于将进气供应到燃烧室3中的进气口5、从燃烧室3延伸的排气口，和用于将燃料注入燃烧室3或进气口5的燃料喷射器10。

进气阀孔4由进气阀2打开和关闭，进气口5通过进气阀孔4与燃烧室3连通。类似地，排气阀孔由排气阀打开和关闭，排气口通过排气阀孔与燃烧室3连通。

在图1和图2中，主要示出了直接涉及本发明的发动机进气侧的构件和装置，未示出发动机的其他构件。虽然在图1和图2中仅示出了一个气缸，但是该发动机可以是单缸发动机或多缸发动机，即，具有多个气缸的发动机。

如上所述，进气歧管30连接到气缸盖1，气缸盖1包括进气口5。在进气歧管30中，形成进气歧管通道31，使得进气歧管通道31和进气口5组成用于将从大气通过例如空气净化器引入的进气供应到燃烧室3中的进气管线的一部分。

在此实施例中，气缸盖1由金属(铝)制成，而进气歧管30由树脂制成。然而，进气歧管30可由诸如铸造金属的金属制成。

进气口5在其连接到进气歧管通道31的上游端部具有水平长椭圆形的横截面，即，进气口5的上表面和下表面之间的最大距离(即，竖直直径)比进气口5的最大水平宽度(即，垂直于竖直直径的直径)小的椭圆形。类似地，进气歧管通道31在其连接到进气口5的端部具有水平长椭圆形的横截面，即，进气歧管通道31的上表面和下表面之间的最大距离(即，竖直直径)比进气歧管通道31的最大水平宽度(即，垂直于竖直直径的直径)小的椭圆形。

通过将从气缸盖1延伸的螺栓在进气歧管30的进气歧管通道31的下游端通过凸缘32中的孔插入，并用例如螺母使螺栓张紧，来将进气歧管30固定到气缸盖1。通过使螺母张紧，进气口5的上游端面6与进气歧管端面32a表面(即，进气歧管通道31的下游端面)接触，使得进气口5和进气歧管通道31气密地连接在一起。

进气歧管端面32a形成为具有环形密封槽，环形包装件33容纳于环形密封槽中。当使螺母张紧时，将包装件33压在进气口5的上游端面6上，从而增加两个端面之间的气密性。

将热隔离件20定位在进气口5的内表面上。热隔离件20沿着进气口5的内表面的整个周边具有预定厚度，并且在其接近进气歧管30的上游部分具有对应于进气口5的管状内表面部分13的管状形状。具有管状形状的热隔离件20的部分在下文中叫做“管状部分23”。

用于安装燃料喷射器10的安装孔11在其接近燃烧室3的下游区域中对进气口5的顶面打开。安装孔11周围的进气口5的内表面的部分形成向下凹的安装孔周边部分12，其包括上游倾斜表面12a和下游倾斜表面12b。安装孔11对面向进气阀孔4的上游倾斜表面12a打开。在安装孔周边部分12周围的区域中，热隔离件20沿着进气口5的内表面的整个周边也具有预定厚度。安装孔周边部分12周围的热隔离件20的部分在下文中叫做“安装孔周边覆盖部分22”。

热隔离件20在其上游端部具有凸出部24，其在背离进气口5的流道横截面的中心的方向上伸出。因此，凸出部24是具有径向向外展开的径向外表面并由此具有热隔离件20的增加的壁厚的一部分。

凸出部24形成于热隔离件20的上游端部以包括至少其上游端面，并在凸出部24的壁厚最大的地方具有最大壁厚部分，最大壁厚部分位于热隔离件20的在热隔离件20的上游端面和下游端面之间的点处。

在实施例中，凸出部24的最大壁厚部分位于热隔离件20的上游端面，并且凸出部24的壁厚从进气口5的下游侧朝着热隔离件20的上游端面处的最大壁厚部分增加。

或者，凸出部24的最大壁厚部分可位于除了热隔离件20的上游端面以外的凸出部24的任何点，在凸出部24的上游端和下游端之间。在此情况中，凸出部24的形状可构造为，使得其壁厚从凸出部24的下游端向最大壁厚部分逐渐增加，并且从最大壁厚部分向凸出部24的上游端逐渐减小。

上述“进气口5的流道横截面的中心”对应于，如示出了这种流道横截面的图3a和图3b所示，进气口5中的进气所流过的空间的中心线c。也就是说，中心线c是进气在竖直方向上和宽度方向上所流过的空间的中心，宽度方向与竖直方向垂直。

对应于凸出部24，进气口5的内表面在其上游端部具有将凸出部24容纳于其中的凸出部成形凹槽14。

凸出部成形凹槽14位于进气口5的管状内表面部分13的上游，并且在从进气口5的流道横截面的中心向外背离的方向上从管状内表面部分13向下凹入。凸出部成形凹槽14通向进气口5的上游端面6。

凸出部成形凹槽14的内表面从进气口5的上游端面6朝着位于凸出部成形凹槽14的下游的管状内表面部分13，逐渐接近进气口5的流道横截面的中心。结果，凸出部24和凸出部成形凹槽14之间的接触面24b也从进气口5的上游向下游逐渐接近进气口5的流道横截面的中心。

在此实施例中，使凸出部24和凸出部成形凹槽14之间的接触面24b以弧形倾斜，如在沿着进气口5的上游和下游之间的流向(中心线c的方向)的截面中看到的。然而，替代地，可使接触面24b以直线倾斜。

虽然在实施例中，在进气口5的下侧上设置单个凸出部24和对应的单个凸出部成形凹槽14，但是可沿着流道横截面的周边设置多个凸出部24和多个对应的凸出部成形凹槽14。

这样布置凸出部24，使得通过进气歧管30连接到气缸盖1而使得进气口5与进气歧管通道31连通，凸出部24的上游端面24a与进气歧管端面32a表面接触，进气歧管端面32a是进气歧管通道31的下游端处的凸缘32的下游端面。

进气歧管30的凸缘32在其与热隔离件20的凸出部24相对的位置包括与凸出部24的上游端面24a对应的凸出凸缘部分32b。凸出凸缘部分32b具有与凸出部24的上游端面24a和进气口5的端面表面接触的端面。因此，进气歧管30的下游端和进气口5的上游端在凸缘32和气缸盖1之间限定密封表面。

通过树脂注射成型来形成热隔离件20。使用插入进气口5的模腔40来执行注射成型。

如图1b所示，模腔40包括管状部分41，其构造为与管状内表面部分13和凸出部成形凹槽14(即，进气口5的上游部分)相对。模腔40进一步包括分隔部分42、43和44，其构造为与安装孔周边部分12(即，进气口5的下游部分)的附近相对。

模腔40的管状部分41是管状形状的，以与进气口5的管状内表面部分13相对，在其之间留下预定间隙，并与凸出部成形凹槽14相对，在其之间留下的间隙比管状部分41和管状内表面部分13之间的间隙大。管状部分41可通过进气口5的上游开口插入进气口5和从进气口5取出。

模腔40的分隔部分42、43和44在形状上与安装孔周边部分12的附近互补，并构造为与进气口5的内表面相对，在其之间留下预定间隙。分隔部分42、43和44彼此分离，使得其可通过进气口5的下游端插入进气口5和从进气口5移除，该下游端向燃烧室3开放。分隔部分42、43和44可在进气口5中连接在一起，并且可彼此脱离，并在树脂已经变硬之后通过进气阀孔4取出。

模腔40的上游端限定将与进气口5的上游端面6表面接触的上游凸缘45。上游凸缘45具有在其厚度方向上延伸通过上游凸缘45的注浇口46，并且向凸出部成形凹槽14打开，该凸出部成形凹槽是限定于进气口5的内表面和模腔40的外表面之间的模腔空间的一部分。凸出部24具有这样的形状，使得凸出部24的上游端面24a的面积比所注射的树脂通过的注浇口46的截面积大，并且凸出部24的高度(竖直尺寸)和横向宽度都比注浇口46(其具有圆形横截面)的直径大。

如图1b和图2a所示，通过模腔40插入进气口5并固定在适当位置，浇注机a的注射口插入注浇口46，并且用从浇注机a注射的树脂填充进气口5的内表面和模腔40的外表面之间的模腔空间。然后，在树脂已经变硬之后，移除模腔40以形成固定地附接到进气口5的内表面的热隔离件20。

在图2b中示出了由此形成的热隔离件20。在此布置中，由于凸出部24的上游端面24a是面向注浇口46(使将形成热隔离件20的树脂通过注浇口46注入进气口5)的浇注机连接部分，所以热隔离件20具有在进气口5的上游和下游之间延伸的融合线w。

也就是说，从浇注机a注射的树脂流过注浇口46，并通过面向注浇口46的浇注机连接部分(即，通过将由所注射的树脂形成的热隔离件20的凸出部24的上游端面)进入模腔空间。然后树脂从上游移动到下游，同时在相对的圆周方向上移动，直到其前端穿过进气口5的流道横截面的中心在与浇注机连接部分(即，凸出部24的上游端面)相对的位置合并为止，从而在此位置形成融合线w。

融合线w形成的原因是，当两块分开的熔融树脂的彼此碰撞时，其在其完全熔化到彼此中之前冷却并变硬。在实施例中，如图3所示，融合线w在与浇注机连接部分相对的位置形成，即，凸出部24，穿过进气口5的流道横截面的中心(见图3a的上部处的字母b)，以基本上在进气口5的中心线c的方向上(即，基本上平行于该中心线的方向上)延伸。

根据本发明，由于热隔离件20的凸出部24的上游端面24a用作浇注机连接部分，所以可在模腔40中设置注浇口46。这消除了和传统设备中一样在气缸盖1中提供注浇口的必要性，从而简化气缸盖1的结构并增加其强度。

使用热隔离件20的凸出部24的上游端面24a作为浇注机连接部分的另一优点是，在树脂已经变硬之后不用必须使用密封塞来填充注浇口46。而且，注浇口46将永远不会影响进气在进气口5中的流动。

而且，由于融合线w在进气口5的中心线c的方向上形成，所以从这种融合线w产生的波纹将永远不会影响进气的流动。

而且，厚壁凸出部24，作为浇注机连接部分，对热隔离件20提供锚固效果，也就是说，凸出部24增加由树脂制成的热隔离件20和由金属制成的进气口5之间的粘结，从而防止其之间在外力下的或由于随着时间收缩而引起的位移。

通过这样构造凸出部24使得其包括热隔离件20的上游端面并使得凸出部24的最大壁厚部分(即，其壁厚最大的部分)位于热隔离件20的上游端面，可不干扰树脂在模腔40中的流动而形成热隔离件20。然而，凸出部24的最大壁厚部分的位置不限于热隔离件20的上游端面。也就是说，如果凸出部24的最大壁厚部分设置于热隔离件20的上游端面和下游端面之间的任何点，那么凸出部24将有效地防止热隔离件20与进气口5的分离，并允许热隔离件20更有效地使进气与热量绝缘。

通过提供凸出部24和对应的凸出部成形凹槽14，进气歧管30可更刚性地固定到气缸盖1。这是因为凸出部24和凸出部成形凹槽14增加进气口5的上游端面6和进气歧管通道31的凸缘32之间的接触部分的轮廓，从而增加其之间的接触面积。通过与形成于进气歧管通道31的凸缘32的一部分上的凸出凸缘部分32b的端面32a邻接，防止凸出部24的上游端面24a在上游移动。凸出凸缘部分32b设置在对应于凸出部24的上游端面24a的位置，以覆盖上游端面24a。

图4a至图4c示出了其他实施例，其中，在进气口5的流道横截面周围设置多个凸出部24，和对应于相应凸出部24的多个凸出部成形凹槽14。

在图4a的实施例中，设置两个凸出部24(和对应的两个凸出部成形凹槽14)，以穿过进气口5的流道横截面的中心彼此竖直地相对，并且两个注浇口46与相应的上下凸出部成形凹槽14相对。

通过提供两个注浇口46以穿过进气口5的流道横截面的中心彼此相对，可更均匀地填充树脂，热隔离件具有更均匀的壁厚，并且可在更短的时段内形成热隔离件。这改进了形成热隔离件20的树脂和形成进气口5的内表面的金属之间的粘结。进一步，通过提供注浇口46以彼此竖直地相对，在进气口5的流道横截面的中心的左右形成两条融合线w。这将进气口5的内表面的顶部和底部附近的波纹减到最小，该波纹会干扰进气在燃烧室3中的滚流(tumbleflow)。

如果发动机包括不止一个气缸，并且相邻气缸的进气口5之间的距离较短，那么两个凸出部24(及由此两个凸出部成形凹槽14)优选地分别设置在进气口5的上方和下方，和图4a的实施例中一样，以确保安装空间并用于维护。

在图4b中，两个凸出部24(及对应的两个凸出部成形凹槽14)分别设置在进气口5的流道横截面的中心的左右，并且两个注浇口46与相应的左右凸出部成形凹槽14相对。

通过在进气口5的流道横截面的中心的左右提供两个注浇口46，在进气口5的流道横截面的中心的上方和下方形成两条融合线w。通过和图4b的实施例中一样在进气口5的左右布置两个凸出部24(及由此两个凸出部成形凹槽14)，对燃料喷射器10产生较大的安装空间。

在图4c的实施例中，设置两个凸出部24(及对应的两个凸出部成形凹槽14)以穿过进气口5的流道横截面的中心彼此竖直地相对，并且分别在进气口5的流道横截面的中心的左右设置另外两个凸出部24(及对应的另外两个凸出部成形凹槽14)。四个注浇口46与相应的上、下和左、右凸出部成形凹槽14相对。

通过提供两个竖直相对的注浇口46和两个另外的水平相对的注浇口46，融合线在左上角、右上角、左下角和右下角形成，以穿过进气口5的流道横截面的中心彼此相对。而且，通过和之前描述的实施例中一样以此方式提供四个注浇口46，可更均匀地填充树脂，热隔离件具有更均匀的壁厚，并且可在更短的时段内形成热隔离件。而且，由于可能减小通过一个注浇口46注射的树脂的量，所以可能减小每个注浇口46的截面积。

参考数字的描述

1.气缸盖

2.进气阀

3.燃烧室

4.进气阀孔

5.进气口

6.上游端面

7.阀插入孔

10.燃料喷射器

11.安装孔

12.安装孔周边部分

13.管状内表面部分

14.凸出部成形凹槽

20.热隔离件

22.安装孔周边覆盖部分

23.管状部分

24.凸出部

30.进气歧管

31.进气歧管通道

32.凸缘

32a.(进气歧管的)端面

33.包装件

40.模腔

41.管状部分

42、43、44.分隔部分

45.上游凸缘

46.注浇口

w.融合线