发动机的制作方法
【专利摘要】本发明的问题是在具备增压器的发动机的增压区域，改善燃料与进气的混合性，从而改善燃料消耗量。本发明提供了一种发动机，其中，每个汽缸的两个进气道（12）中一个进气道（12A）形成为：与另一个进气道相比，进气道（12）的喉道部（25）的通路截面积小，且假定进气仅从一个进气道（12A）流入燃烧室（6）时的该燃烧室（6）中该进气的滚流强度，强于假定进气仅从另一个进气道（12B）流入燃烧室（6）时的该燃烧室（6）中该进气的滚流强度，在发动机的增压区域中由增压器（50）增压的进气从上述两个进气道（12）流入燃烧室（6）时的该燃烧室（6）内的进气流动的滚流比为规定值以上。
【专利说明】
发动机
技术领域
[0001]本发明属于有关发动机的技术领域。
【背景技术】
[0002]以往，为了增大从汽缸盖的进气道流入燃烧室内的进气的滚流(tumbleflow)的强度，而形成有改善进气道的喉道(throat)部的形状的结构。例如在专利文献I中，在进气道的喉道部的第一壁面(上侧壁面)上形成边缘部，且在比其第一壁面上的边缘部靠近阀导杆的引导孔侧(上游侧)的位置上形成有以凸出状突出的曲面部。另一方面，使上述喉道部的第二壁面(下侧壁面)的下游端的附近部向上述引导孔的中心轴线(进气门的中心轴线)侧延伸，其下游端作为边缘部。
[0003]专利文献1:日本特开2010-174702号公报。
【发明内容】
[0004]然而，通常，想到使每个汽缸分别设置两个进气道，且使这两个进气道的喉道部的形状形成为进气的滚流增强的形状(例如上述专利文献I所述的形状)，使在假定进气仅从上述两个进气道中一个进气道流入燃烧室时的该燃烧室中该进气的滚流的强度，与在假定进气仅从另一个进气道流入燃烧室时的该燃烧室中该进气的滚流的强度大致相同。
[0005]然而，如此一来，在进气从两个进气道流入燃烧室时，从一个进气道流入燃烧室的进气与从另一个进气道流入燃烧室的进气的混合性反而降低，尤其是在通过增压器对进气增压时，这两个进气的混合性更进一步降低。因此，尤其是在通过增压器对进气增压的发动机增压区域中，燃料与进气的混合性降低，由此，在该增压区域中，燃料与进气的混合气的燃烧性降低，从而难以改善燃料消耗量。
[0006]本发明是鉴于上述问题而形成的，其目的是在于在具备增压器的发动机的增压区域中，改善燃料与进气的混合性，从而改善燃料消耗量。
[0007]为了实现上述目的，在本发明中，以具备一个或多个汽缸、对于每个汽缸形成有使进气流入该汽缸内的燃烧室的两个进气道的汽缸盖、和增压上述进气的增压器的发动机作为对象;每个上述汽缸的两个进气道中的一个进气道形成为如下结构:与另一个进气道相比，进气道的喉道部的通路截面积小，且在假定进气仅从上述一个进气道流入上述燃烧室时的该燃烧室中该进气的滚流的强度，强于在假定进气仅从上述另一个进气道流入上述燃烧室时的该燃烧室中该进气的滚流的强度;在上述发动机的增压区域中由上述增压器增压的进气从上述两个进气道流入上述燃烧室时的该燃烧室内的进气流动的滚流比为规定值以上。
[0008]根据上述结构，在进气从两个进气道流入燃烧室时，从一个进气道流入燃烧室的进气的较强滚流容易流向从另一个进气道流入燃烧室的进气的较弱滚流的一侧，借助于此，改善两个进气的混合性，还能改善燃料与这些进气的混合性。对于来自一个进气道的进气的滚流强度，通过减小喉道部的通路截面积、或者在此基础上再通过使喉道部形成为适当的形状，以此容易得到。又，通过增大另一个进气道喉道部的通路截面积，以此能够增多来自于另一个进气道的进气的流入量，能够容易确保在发动机的增压区域所需的进气填充量。因此，与上述滚流比为规定值以上这一要素相叠加，能够在发动机的增压区域改善发动机的输出且改善燃料消耗量。
[0009]优选的是在上述发动机中上述规定值为2。
[0010]通过这样的较高的滚流比，能够在发动机的增压区域格外改善燃料与进气的混合性，从而更进一步改善燃料消耗量。
[0011]在上述发动机的一种实施形态中，每个上述汽缸的上述两个进气道在从上述汽缸的中心轴方向观察时，从规定方向的一侧向位于另一侧的上述燃烧室延伸，且在从垂直于上述汽缸的中心轴方向以及上述规定方向的方向观察时，以朝向上述规定方向的上述另一侧向上述汽缸的中心轴方向上的上述燃烧室侧倾斜的形式延伸，并且在上述汽缸盖的面向上述燃烧室的表面中位于上述规定方向的上述一侧的部分处开口 ；在从垂直于上述汽缸的中心轴方向以及上述规定方向的方向观察时，上述一个进气道的喉道部中在上述汽缸的中心轴方向上位于与燃烧室相反侧的位置的燃烧室相反侧壁面形成为，使在该一个进气道的喉道部中该燃烧室相反侧壁面附近流动的进气朝向进气门座的密封面中上述规定方向上的上述另一侧的部分的径向内侧附近大致笔直地流动的形状，所述进气门座安装于上述汽缸盖中该一个进气道的向燃烧室的开口部处;在从垂直于上述汽缸的中心轴方向以及上述规定方向的方向观察时，上述一个进气道的喉道部中位于上述汽缸的中心轴方向上的燃烧室侧的燃烧室侧壁面上形成有使该一个进气道的喉道部中该燃烧室侧壁面附近流动的进气指向上述进气门的中心轴线侧的边缘部。
[0012]根据上述结构，在进气从两个进气道流入至燃烧室时，从一个进气道流入燃烧室的进气的较强滚流容易流至从另一个进气道流入燃烧室的进气的较弱滚流的一侧，借助于此，改善两个进气的混合性，还能改善燃料与这些进气的混合性。又，可以使一个进气道的喉道部的燃烧室相反侧壁面以及燃烧室侧壁面形成为能够得到从一个进气道流入燃烧室的进气的较强滚流的形状，借助于此，可以使进气从两个进气道流入燃烧室时的该燃烧室内的进气流动的滚流比达到较高的值(2以上)。因此，改善燃料消耗性能。
[0013]在上述发动机的一种实施形态中，每个上述汽缸的上述两个进气道位于包括该汽缸的中心轴的规定平面的两侧；上述发动机使每个上述汽缸具有:配设于上述汽缸盖中上述汽缸的中心轴上的火花塞;嵌插于上述汽缸内，在顶面中的上述汽缸的中心轴上形成有燃烧腔的活塞;和向上述燃烧室内直接喷射燃料的燃料喷射阀。
[0014]即，在燃烧室中的两个进气道排列的方向的中央部上，存在从一个进气道流入燃烧室的进气与从另一个进气道流入燃烧室的进气的混合性降低的可能性，但是假定进气仅从一个进气道流入燃烧室时的该燃烧室中该进气的滚流强度，强于进气仅从另一个进气道流入燃烧室时的该燃烧室中该进气的滚流的强度，从而改善两个进气的混合性，还能改善直接喷射至燃烧室的燃料与这些进气的混合性。因此，改善燃烧腔内的燃料与进气的混合性，改善通过火花塞使燃料与进气的混合气点火时的该混合气的燃烧性。
[0015]如上所述，根据本发明的发动机，在发动机的增压区域，能够改善燃料与进气的混合性，从而改善燃料消耗量。
【附图说明】
[0016]图1是示出根据本发明实施形态的发动机的包括进气系统以及排气系统的整体概略结构的图；
图2是示出发动机的四个汽缸、各汽缸的进气道以及排气道的位置关系的从汽缸的中心轴方向观察的图；
图3是图2的II1-1II线剖视图；
图4是图2的IV-1V线剖视图；
图5是图2的V-V线剖视图；
图6是示出加工第二进气道的喉道部的工具的图；
图7是示出第二进气道的从喉道部至向燃烧室的开口部的进气流动的图5的要部放大图；
图8是示出加工第一进气道的喉道部的第一工具以及第二工具的图；
图9是示出第一进气道的从喉道部至向燃烧室的开口部的进气流动的图4的要部放大图；
图10是示出作为汽缸盖的规定基准面的汽缸盖罩安装面与由第一工具加工的第一进气道的规定部位之间的在汽缸的中心轴方向上的距离d、和第一加工部的第一工具插入方向上的加工深度之间的关系的图表；
图11是示出在上述距离d位于其偏差的下限的情况下，对根据该距离d调节上述加工深度时从第一进气道流入燃烧室的进气流动进行解析的结果的图；
图12是示出在上述距离d位于其偏差的下限的情况下，对不根据该距离d调节上述加工深度时从第一进气道流入燃烧室的进气流动进行解析的结果的图；
图13是从与汽缸体的配合面侧观察汽缸盖的图；
图14是示出作为汽缸盖的规定基准面的胚料基准面与由第一工具加工的第一进气道的规定部位之间的在汽缸中心轴方向上的距离h、和第一加工部的第一工具插入方向上的加工深度之间的关系的图表；
符号说明:
I发动机；
4汽缸盖；
5活塞；
5a 燃烧腔；
6燃烧室；
12 进气道；
12A 第一进气道(一个进气道)；
12B 第二进气道(另一个进气道)；
18燃料喷射阀；
19火花塞；
25 喉道部；
25A 第一进气道的喉道部； 25B 第二进气道的喉道部；
50 涡轮增压器；
78 第一进气道的边缘部。
【具体实施方式】
[0017]以下，基于附图详细说明本发明的实施形态。
[0018]图1示出根据本发明实施形态的发动机I的包括进气系统以及排气系统的整体概略结构。该发动机I是以卧式搭载于车辆的带有增压器的多汽缸汽油发动机，并且如图2所示具有:直列地设置于多个汽缸2(本实施形态中有四个)的汽缸体3;和配设于该汽缸体3上的汽缸盖4。与汽缸盖4之间划隔燃烧室6的活塞5可往复移动地分别嵌插于该发动机I的各汽缸2内。该活塞5顶面上的汽缸2的中心轴C(参照图2?图5)上形成有燃烧腔5a(详细参照图3)。活塞5通过连杆7与垂直于图1纸面的方向(S卩，汽缸列方向)(图2的左右方向))上延伸的曲轴8连接。在发动机I搭载于车辆的状态下，曲轴8在车宽方向上延伸。
[0019]汽缸体3以及汽缸盖4由铝合金制成，并且通过铸模铸造而成。
[0020]在汽缸盖4上，每个汽缸2分别形成有两个进气道12和两个排气道13。汽缸盖4中各进气道12的向燃烧室6的开口部由进气门14开闭，汽缸盖4中各排气道13的向燃烧室6的开口部由排气门15开闭。
[0021]各进气门14由进气门驱动机构16驱动，各排气门15由排气门驱动机构17驱动。各进气门14以及各排气门15分别通过进气门驱动机构16以及排气门驱动机构17在规定的正时往复移动，分别对各进气道12以及各排气道13进行开闭，执行汽缸2内的气体交换。进气门驱动机构16以及排气门驱动机构17分别具有与上述曲轴8驱动连接的进气凸轮轴16a以及排气凸轮轴17a，这些凸轮轴16a、17a与曲轴8的旋转同步地旋转。又，进气门驱动机构16包括液压式或机械式的相位可变机构(variable valve timing:VVT)并构成，该液压式或机械式的相位可变机构能够在规定的角度范围内连续地变更进气凸轮轴16a的相位。
[0022]在发动机I中，每个汽缸2分别设置有向燃烧室6内直接喷射燃料的燃料喷射阀18、和对燃料和进气(吸入空气)的混合气进行点火的火花塞19。在图1中，为了便于说明，燃料喷射阀18以设置于汽缸体3的上侧(汽缸盖4侧)端部的形式绘制，但是实际上如图3所示设置于汽缸盖4，更详细而言设置于汽缸盖4中各汽缸2的两个进气道12的汽缸列方向上的大致中央。燃料喷射阀18配设为其燃料喷射口面向燃烧室6，从而在压缩行程上死点附近向燃烧室6内直接喷射燃料。
[0023]火花塞19配设于汽缸盖4中汽缸2的中心轴C上(参照图3)，火花塞19的梢端部(电极)位于燃烧室6的顶面附近。而且，火花塞19在所期望的点火正时产生火花，并且通过该火花，燃烧腔5a内的混合气发生爆燃。
[0024]进气通路30以与各汽缸2的两个进气道12连通的形式连接于汽缸盖4的一侧(图1中左侧)面。在该进气通路30的上游端部上配设有过滤进气的空气滤清器31，由该空气滤清器31过滤的进气通过进气通路30以及进气道12吸入至各汽缸2的燃烧室6。在进气通路30中的下游端附近配设有缓冲罐34。比该缓冲罐34靠近下游侧的进气通路30形成为向每个汽缸2分别分支的独立通路，并且这些各独立通路的下游端与各汽缸2的两个进气道12分别连接。
[0025]又，在进气通路30中的空气滤清器31和缓冲罐34之间配设有涡轮增压器50的压缩机50a。通过该压缩机50a的工作执行进气的增压。
[0026]此外，在进气通路30中涡轮增压器50的压缩机50a与缓冲罐34之间，从上游侧依次配设有冷却由压缩机50a压缩的空气的中冷器36、和节气门37。该节气门37由驱动马达37a驱动，通过改变该节气门37的配设部分中的进气通路30的截面积，调节向上述各汽缸2的燃烧室6的进气量。
[0027]排出来自于各汽缸2的燃烧室6的排气的排气通路40连接于汽缸盖4的另一侧(图1中右侧)面。该排气通路40的上游侧部分由排气歧管构成，所述排气歧管具有向每个汽缸2分别分支且与各汽缸2的两个排气道13分别连接的独立通路、和汇集该各独立通路的集合部。在比该排气歧管靠近下游侧的排气通路40中配设有上述涡轮增压器50的涡轮50b。该涡轮50b通过排气气流旋转，通过该涡轮50b的旋转，与该涡轮50b连接的上述压缩机50a进行工作。另外，也可以用电动增压器代替涡轮增压器50进行进气的增压。
[0028]在上述排气通路40中设置有用于使发动机I的排气绕过涡轮50b进行流通的排气旁通通路46。在该排气旁通通路46的排气流入侧的端部上设置有由驱动马达47a驱动的废气旁通阀47。根据发动机I的运行状态对该废气旁通阀47进行控制。在废气旁通阀47处于全闭时，排气全部流入涡轮50b，在处于除此以外的开度时，排气旁通通路46中流通的流量(即，流入涡轮50b的流量)随着该开度而变化。在废气旁通阀47全开时，涡轮增压器50实质上不进行工作。
[0029]在排气通路40中比涡轮50b靠近下游侧(比连接排气旁通通路46的下游侧端部的部分靠近下游侧)的位置上配设有由氧化催化器等构成且净化排气中的有害成分的排气净化催化器52、53。在本实施形态中设置有上游侧排气净化催化器52和下游侧排气净化催化器53这两个排气净化催化器，但是也可以仅配设上游侧排气净化催化器52以及下游侧排气净化催化器53中的任意一个。
[0030]又，发动机I以使其一部分排气从排气通路40回流至进气通路30的形式具备EGR通路60。该EGR通路60连接排气通路40中比排气歧管靠近下游侧的部分、和进气通路30中比缓冲罐34靠近下游侧的各独立通路。在EGR通路60上配设有用于冷却流通于内部的排气的EGR冷却器61、和用于调节通过EGR通路60回流的排气的回流量的EGR阀6 2。
[0031]图3是图2的II1-1II线剖视图，是沿着包括上述汽缸2中心轴C且垂直于曲轴8的平面(以下称为第一平面)进行剖切的剖视图。图4是图2的IV-1V线剖视图，是沿着平行于上述第一平面且位于该第一平面的一侧并包括进气门14以及排气门15中心轴线L1、L3的第二平面进行剖切的剖视图。图5是图2的V-V线剖视图，是沿着平行于上述第一平面且相对于该第一平面位于与上述第二平面相反侧并包括进气门14以及排气门15中心轴线L2、L4的第三平面进行剖切的剖视图。另外，在图3?图5中，其左右关系与图1相反，在图3?图5中，进气道12位于右侧(相当于车辆前侧)，排气道13位于左侧(相当于车辆后侧)。
[0032]如图3所示，发动机I以朝向车辆后侧(图3的左侧)向下稍微倾斜的倾斜状态搭载于车辆。另外，仅在图3中以倾斜状态(汽缸2的中心轴C相对于上下方向倾斜的状态)绘制发动机I，在图4?图9、图11以及图12中以汽缸2的中心轴C在上下方向上延伸的状态绘制发动机I。又，图3中记载的符号3a表示汽缸体3的水套，符号10表示配设于该水套3a内的水套隔离件。
[0033]如图2、图4以及图5所示，每个汽缸2的两个进气道12，在从汽缸2的中心轴C方向观察时，从规定方向(在本实施形态中，垂直于曲轴8的方向(图4以及图5的左右方向))的一侧向位于另一侧的燃烧室6延伸，在垂直于汽缸2的中心轴C方向以及上述规定方向的方向观察时(即，在从曲轴8方向观察时(图4以及图5中观察时))，以朝向上述规定方向的上述另一侧在汽缸2中心轴C方向上向燃烧室6侧倾斜的形式延伸，并且在汽缸盖4的面向燃烧室6的表面(燃烧室6的顶面)中上述规定方向的上述一侧(图4以及图5的右侧)部分处开口。
[0034]每个汽缸2的上述两个进气道12位于包括该汽缸2中心轴C的规定平面的两侧。在本实施形态中，上述规定平面是包括上述汽缸2的中心轴C且垂直于曲轴8的上述第一平面。每个汽缸2的上述两个进气道12沿着上述第一平面延伸。
[0035]每个汽缸的两个排气道13从上述规定方向的上述另一侧向位于上述一侧的燃烧室6延伸，且在从曲轴8方向观察时(在图4以及图5中观察时)，以朝向上述规定方向的上述一侧在汽缸2中心轴C方向上向燃烧室6侧倾斜的形式延伸，并且在汽缸盖4的面向燃烧室6的表面(燃烧室6的顶面)中上述规定方向的上述另一侧(图4以及图5的左侧)部分处开口。
[0036]如图4以及图5所示，在汽缸盖4中各进气道12的面向燃烧室6的开口部处安装固定有大致环状的进气门座21。位于进气门14伞部14a的周缘部附近的密封面抵接位于该进气门座21的内周面的密封面，从而使进气道12处于关闭状态。又，同样地，在汽缸盖4中各排气道13的面向燃烧室6的开口部处安装固定有大致环状的排气门座22，位于排气门15伞部15a的周缘部附近的密封面抵接位于该排气门座22的内周面的密封面，从而使排气道13处于关闭状态。
[0037]进气门14具有上述伞部14a、和通过进气道12的喉道部25(相对于进气门座21在上游侧邻接的部分)从该伞部14a向与燃烧室6相反侧延伸的圆柱状的轴部14b。在汽缸盖4中，在从曲轴8方向观察时(在图4以及图5中观察时)，进气道12中位于喉道部25的上游侧附近且在汽缸2中心轴C方向上位于与燃烧室6相反侧的壁部上形成有引导构件支持部4a，在该引导构件支持部4a上形成有引导构件用孔4b。在该引导构件用孔4b中插入并固定有圆筒状的进气门引导构件71。贯通进气门引导构件71中心部的引导孔71a的中心轴线，在从曲轴8方向观察时(在图4以及图5中观察时)，朝向汽缸2中心轴C方向上与燃烧室6相反的一侧向偏离汽缸2中心轴C侧倾斜。而且，进气门14的轴部14b从下侧插通进气门引导构件71的引导孔71a，并且向配设有进气门驱动机构16的一侧(上侧)延伸。进气门14由进气门引导构件71的引导孔71a引导，以在该引导孔71a的中心轴线方向(S卩，进气门14的中心轴线方向(图4中中心轴线LI方向、图5中中心轴线L2方向))上可移动。当进气门14由进气门驱动机构16按压而向下侧移动时，进气道12处于打开状态(参照图4以及图5)，在进气门驱动机构16不按压时，进气门14通过压缩螺旋弹簧73向上侧移动，从而进气道12处于关闭状态。
[0038]排气门15与进气门14相同地具有上述伞部15a、和通过排气道13的上游侧部分从该伞部15a向与燃烧室6相反侧延伸的圆柱状的轴部15b。在汽缸盖4中，在从曲轴8方向观察时(在图4以及图5中观察时)，排气道13中在汽缸2中心轴C方向上位于与燃烧室6相反侧的壁部上形成有引导构件支持部4c，在该引导构件支持部4c中形成有引导构件用孔4d。在该引导构件用孔4d中插入并固定有圆筒状的排气门引导构件72。贯通排气门引导构件72中心部的引导孔72a的中心轴线，在从曲轴8方向观察时，朝向汽缸2的中心轴C方向上与燃烧室6相反的一侧向偏离汽缸2中心轴C侧倾斜。而且，排气门15的轴部15b从下侧插通排气门引导构件72的引导孔72a，并且向配设有排气门驱动机构17的一侧(上侧)延伸。排气门15由排气门引导构件72的引导孔72a引导，以在该引导孔72a的中心轴线方向(即，排气门15的中心轴线方向(图4中中心轴线L3方向、图5中中心轴线L4方向))上可移动。当排气门15由排气门驱动机构17按压而向下侧移动时，排气道13处于打开状态，在排气门驱动机构17不按压时，排气门15通过压缩螺旋弹簧74向上侧移动，从而排气道13处于关闭状态(参照图4以及图5)。
[0039]每个汽缸2的两个进气道12中一个进气道12(图2中各汽缸2的右侧的进气道12(图4中记载的进气道12))形成为，相较于另一个进气道12(图2中各汽缸2的左侧的进气道12(在图5中记载的进气道12))，进气道12喉道部25的通路路径(通路截面积)小，且在假定进气仅从上述一个进气道12流入至燃烧室6时的该燃烧室6中该进气的滚流强度，强于在假定进气仅从上述另一个进气道12流入至燃烧室6时的该燃烧室6中该进气的滚流强度。另外，也可以在图2中将各汽缸2的左侧进气道12作为上述一个进气道12，将右侧进气道12作为上述另一个进气道12。
[0040]以下，在区分上述两个进气道12时，将上述一个进气道12称为第一进气道12A，将上述另一个进气道12称为第二进气道12B。在不需要区分两者时，也可以简称为进气道12。又，将第一进气道12A的喉道部25称为喉道部25A，将第二进气道12B的喉道部25称为喉道部25B。在不需要区分这些喉道部25A、25B时，也可以简称为喉道部25。第一进气道12A以及第二进气道12B的喉道部25是与抵接于进气门14密封面的进气门座21密封面相邻地形成、且进气道的通路截面积缩径而成的进气道形状部，该进气道形状部如下所述由工具加工为规定形状。
[0041]在本实施形态中，第一进气道12A的喉道部25A的通路直径不仅小于第二进气道12B的喉道部25B的通路直径，而且在垂直于汽缸2中心轴C方向以及上述规定方向的方向观察时(从曲轴8方向观察时)，第一进气道12A喉道部25A中在汽缸2中心轴C方向上位于与燃烧室6相反侧(上侧)的燃烧室相反侧壁面(后述的第一加工部82)的形状，不同于第二进气道12B喉道部25B中在汽缸2中心轴C方向上位于与燃烧室6相反侧(上侧)的燃烧室相反侧壁面的形状，借助于此，相较于来自第二进气道12B的进气的滚流，来自于第一进气道12A的进气的滚流十分强。
[0042]在这里，每个汽缸2的两个进气道12是在汽缸盖4的铸造时，每个进气道12使用一个进气道用型芯而形成的。在该铸造后，每个汽缸2的两个进气道12的喉道部25由工具(后述的工具91、第一工具92以及第二工具93)进行加工。
[0043]第二进气道12B喉道部25B的加工如图6所示由一个工具91进行。该工具91是旋转工具，在将该工具91的旋转中心轴Rl与汽缸盖4中开闭该第二进气道12B的向燃烧室6的开口部的进气门14的中心轴线L2—致的状态下，沿着进气门14的中心轴线L2从该开口部插入，从而加工第二进气道12B的喉道部25B。通过该加工，在从曲轴8方向观察时(在图5?图7中观察时)，在第二进气道12B的喉道部25B中在汽缸2中心轴C方向上位于燃烧室6侧(下侧)的燃烧室侧壁面上形成边缘部76，所述边缘部76使第二进气道12B喉道部25B中在该燃烧室侧壁面附近流动的进气，指向汽缸盖4中开闭该第二进气道12B的向燃烧室6的开口部的进气门14的中心轴线L2。
[0044]该边缘部76是使第二进气道12B的喉道部25B急剧扩径的边缘部，并且在从曲轴8方向观察时形成该喉道部25B的上述燃烧室侧壁面向燃烧室6侧急剧弯折的形状，该弯折角度θ(参照图7)例如为80°?90°。在从曲轴8方向观察时，如图7中双点划线所示，在弯折角度为如Θ’所示的钝角的弯折时，喉道部25B中在上述燃烧室侧壁面附近流动的进气的一部分沿着该弯折试图朝向上述进气门14伞部14a中上述规定方向的上述一侧的部分(参照图7的虚线箭头86’)。该一部分进气的流向与试图在燃烧室6中生成的滚流的流向相反。相对于此，在从曲轴8方向观察时，如果上述弯折角度Θ为锐角(上述角度范围或其以下)时，喉道部25B中在上述燃烧室侧壁面附近流动的进气不会朝向上述进气门14的伞部14a中上述规定方向的上述一侧的部分，而指向上述进气门14的中心轴线L2侧(参照箭头86)。借助于此，上述边缘部76具有增强来自于第二进气道12B的进气的滚流的作用。
[0045]在由如上所述的一个工具91加工喉道部25B时，可以在喉道部25B中的上述燃烧室侧壁面上形成如上所述的边缘部76，然而，喉道部25B中的上述燃烧室相反侧壁面也由工具91加工，从而在该燃烧室相反侧壁面上，如图5?图7所示形成有较大的凹部77。如果具有这样的凹部77，则在从曲轴8方向观察时，喉道部25B中在上述燃烧室相反侧壁面附近流动的进气沿着该凹部77流动(参照图7的箭头87)，其结果是，试图从喉道部25B向燃烧室6上侧(汽缸盖4侧)端部中上述规定方向的上述另一侧的部分流动的进气的流向稍微变化为向下方向。借助于此，上述凹部77具有减弱来自于第二进气道12B的进气的滚流的作用。该凹部77对滚流的影响强于上述边缘部76对滚流的影响，其结果是，来自于第二进气道12B的进气的滚流基本上变得较弱。
[0046]相对于此，第一进气道12A的喉道部25A如图8所示由相互不同形状的第一工具92以及第二工具93加工。以双点划线所述的第一工具92是加工第一进气道12A喉道部25A中的上述燃烧室相反侧壁面的旋转工具，第二工具93是加工第一进气道12A喉道部25A中的在汽缸2中心轴C方向上位于燃烧室6侧(下侧)的燃烧室侧壁面的旋转工具，是用于在该燃烧室侧壁面上形成与第二进气道12B喉道部25B上形成的边缘部76相同的边缘部78的工具。通过由该第二工具93形成的边缘部78，在从曲轴8方向观察时，在第一进气道12A喉道部25A中的在上述燃烧室侧壁面附近流动的进气指向汽缸盖4中开闭该第一进气道12A的向燃烧室6的开口部的进气门14的中心轴线LI侧(参照图9的箭头88)。
[0047]在从曲轴8方向观察时，第二工具93的旋转中心轴R3相对于进气门14的中心轴线LI向喉道部25A中的上述燃烧室侧壁面一侧偏离(参照图8)，以防止第二工具93加工第一进气道12A喉道部25A中的上述燃烧室相反侧壁面，第二工具93不接触喉道部25A中的上述燃烧室相反侧壁面。而且，在将第二工具93相对于上述进气门14的中心轴线LI偏移的状态下，沿着该中心轴线LI移动的同时从第一进气道12A的向燃烧室6的开口部插入，从而通过该第二工具93加工该第一进气道12A喉道部25A中的上述燃烧室侧壁面。
[0048]上述第一工具92的旋转中心轴R2在本实施形态中与上述进气门14的中心轴线LI一致，将第一工具92以该一致状态沿着上述进气门14的中心轴线LI移动，同时从第一进气道12A的向燃烧室6的开口部插入，从而通过该第一工具92加工该第一进气道12A喉道部25A中的上述燃烧室相反侧壁面。另外，也可以在从曲轴8方向观察时，使第一工具92的旋转中心轴R2相对于进气门14的中心轴线LI向喉道部25A中的上述燃烧室相反侧壁面一侧偏离。
[0049]以下，在第一进气道12A的喉道部25A中将由第一工具92加工而成的上述燃烧室相反侧壁面称为第一加工部82，将由第二工具93加工而成的上述燃烧室侧壁面称为第二加工部83。
[0050]由第二工具93执行的第二加工部83的加工可以在由第一工具92执行的第一加工部82的加工之前或者加工之后的任意一个时刻进行。先进行由第一工具92执行的第一加工部82的加工时，通过第一工具92部分加工作为第二加工部83的部分，借助于之后的由第二工具93执行的加工，第二加工部83加工成最终的形状。先进行由第二工具93执行的第二加工部83的加工时，不发生由第一工具92对已经由第二工具93加工的第二加工部83的加工。[0051 ] 借助于由第一工具92执行的第一加工部82的加工，在从曲轴8方向观察(在图4、图8以及图9中观察)时，第一进气道12A的喉道部25A中上述燃烧室相反侧壁面形成为朝向进气门座21的密封面中上述规定方向上的上述另一侧的部分大致笔直地延伸的形状，所述进气门座21安装于汽缸盖4中该第一进气道12A的向燃烧室6的开口部处。然而，如图4、图8以及图9所示，在该燃烧室相反侧壁面上产生较小的凹部79。该凹部79不同于第二进气道12B喉道部25B中产生于上述燃烧室相反侧壁面的凹部77，并且是不会对进气流产生影响的开口面积较小且深度较小的凹部。因此，即使有这样的凹部79，在从曲轴8方向观察时，第一进气道12A的喉道部25A中在上述燃烧室相反侧壁面附近流动的进气也朝向进气门座21的密封面中上述规定方向上的上述另一侧的部分(图9的左侧的部分)的径方向内侧附近大致笔直地流动(参照图9的箭头89)，所述进气门座21安装于汽缸盖4中该第一进气道12A的向燃烧室6的开口部处。即，在从曲轴8方向观察时，第一进气道12A喉道部25A中的燃烧室相反侧壁面(第一加工部82)形成为如下形状:使该第一进气道12A喉道部25A中在该燃烧室相反侧壁面附近流动的进气朝向进气门座21的密封面中上述规定方向上的上述另一侧的部分的径方向内侧附近大致笔直地流动，所述进气门座21安装于汽缸盖4中该第一进气道12A的向燃烧室6的开口部处。如此一来，在从曲轴8方向观察时，流入上述进气门座21的密封面中上述规定方向上的上述另一侧的部分的径方向内侧附近的进气，从上述开口部朝向燃烧室6上侧端部中上述规定方向的上述另一侧的部分顺利地流动，并且从该部分流入燃烧室6的下侧，从而形成在图9中观察时逆时针的较强滚流(参照图11)。
[0052]在本实施形态中，如上所述，使假定进气仅从第一进气道12A流入燃烧室6时的该燃烧室6中的该进气的滚流增强，从而在发动机I的增压区域中使由涡轮增压器50增压的进气从第一进气道12A以及第二进气道12B流入燃烧室6时的该燃烧室6内的进气流动的滚流比达到规定值以上。优选的是上述规定值为2。
[0053]上述滚流比是，绕着通过燃烧室6重心(该重心的位置随着燃烧室6容积的变化而变化)且平行于曲轴8的轴线的进气的角速度ω除以曲轴8的角速度《C所得到的值。上述进气的角速度ω通过如下方式求得。即，与从进气行程开始至压缩行程结束的每个微小曲轴角相对应地，将燃烧室6内部划分成多个微小部分，求出该各微小部分的质点(空气)绕上述轴线的角运动量L和该各微小部分的质点的惯性力矩I，将全体微小部分的该角运动量L的总和在全体微小曲轴角上进行累计所得到的值，除以将全体微小部分的惯性力矩I的总和在全体微小曲轴角上进行累计所得到的值，从而求出上述进气的角速度ω。
[0054]如上所述，每个汽缸2的两个进气道12是在汽缸盖4的铸造时，每个进气道12使用一个进气道用型芯而形成的。该进气道用型芯在铸模内的设置位置发生偏差。该设置位置的偏差(即，进气道12的位置的制造误差所导致的偏差)对滚流的强度产生影响。即，根据上述设置位置的偏差，第一进气道12Α(尤其是喉道部25Α或其附近部)的相对于汽缸盖4的汽缸2中心轴C方向上的位置发生偏差，由于该位置的偏差，流入至燃烧室6内的进气流的方向发生变化，从而滚流的强度发生变化。
[0055]因此，在本实施形态中，在由第一工具92执行的第一加工部82的加工之前，测定汽缸盖4的规定基准面(本实施形态中，为如下所述的汽缸盖罩安装面4e)、与由第一工具92加工的第一进气道12A的长度方向中间部上设置的规定部位之间的在汽缸2中心轴C方向上的距离d(参照图4)。
[0056]在本实施形态中，汽缸盖4的上述规定基准面为在汽缸盖4的铸造后最先切削加工的汽缸盖罩安装面4e(与燃烧室6相反侧的端面)。汽缸盖罩安装面4e是与汽缸2中心轴C垂直的平面。上述规定基准面可以是汽缸盖4的任意一处，但是优选的是切削加工而成的垂直于汽缸2中心轴C的平面。也可以使相当于这样的平面的、汽缸盖4中的与汽缸体3的配合面100(参照图13)作为上述规定基准面，如后文详细所述，也可以使胚料基准面101(参照图13)作为上述规定基准面。
[0057]上述规定部位优选的是在汽缸盖4中构成了第一进气道12A喉道部25A或者其附近壁面的、壁部或者该壁部的附近部。本实施形态中，在第一进气道12A喉道部25A的上游侧附近中在汽缸2中心轴C方向上与燃烧室6相反侧的壁部上形成的引导构件支持部4a的燃烧室6侧的端面，作为上述规定部位。该规定部位在刚铸造后，与上述规定基准面(汽缸盖罩安装面4e)大致平行(参照图4的虚线)，以便于测定上述距离d。然后，在上述距离d的测定后，通过切削加工变成与进气门14的轴部14b垂直的面。
[0058]关于已测定上述距离d的第一进气道12A，基于上述距离d的测定结果，调节该第一进气道12A喉道部25A的第一加工部82在第一工具插入方向上的加工深度。即，第一加工部82在第一工具插入方向上的加工深度是基于上述距离d进行调节而得到的深度。具体而言，如图10所示，上述距离d越小，上述加工深度则越大。即，上述距离d较小时，第一进气道12A的喉道部25A位于汽缸盖4中离燃烧室6较远的一侧，因此将第一工具92插入得更深，从而增大加工深度。
[0059]在这里，在图11以及图12中，分别示出在上述距离d位于该偏差的下限(最小值)时进行上述调节的情况和不进行上述调节的情况下，对从第一进气道12A流入至燃烧室6的进气流进行解析的结果。在这些图中，箭头颜色越深，表示进气流的流速越快。
[0060]不进行上述调节的情况下(参照图12)，进气流与进行上述调节的情况相比过量地流至燃烧室的上侧，借助于此进气流与燃烧室6中的上述规定方向上的上述另一侧的侧壁(图12的左侧侧壁)抵接，从而难以形成滚流。相对于此，在进行上述调节的情况下(参照图11)，进气流流至燃烧室6上侧端部的适当的位置，在与燃烧室6中的上述规定方向上的上述另一侧的侧壁抵接之前朝向下侧，借助于此形成较强的滚流。因此，通过上述调节，将第一进气道12A喉道部25A中的上述燃烧室相反侧壁面，根据上述距离d加工成适当的形状，从而可以与进气道用型芯在铸模内的设置位置的偏差无关地得到稳定而较强的滚流。
[0061]在本实施形态中，对于每个汽缸2分别测定关于第一进气道12A的上述距离d，并且基于该距离d调节该第一进气道12A的第一加工部82在第一工具插入方向上的加工深度。另一方面，对于第一进气道12A的第二加工部83在第二工具插入方向上的加工深度、以及第二进气道12B的全周加工部81在工具插入方向上的加工深度不进行调节，所述全周加工部81是由工具91加工而成的部分(喉道部25B的周方向的全周)。
[0062]另外，也可以对每个汽缸2分别地基于关于第一进气道12A的上述距离d调节第一进气道12A的第二加工部83在第二工具插入方向上的加工深度。[〇〇63] 又，也可以调节第二进气道12B的全周加工部81在工具插入方向上的加工深度。此时，也可以基于关于第一进气道12A的上述距离d调节该加工深度。或者，也可以测定关于第二进气道12B的上述距离d，并且基于该距离d调节上述加工深度。相反地，也可以基于关于第二进气道12B的上述距离d调节第一进气道12A的第一加工部82在第一工具插入方向上的加工深度。
[0064]接着，说明上述汽缸盖4的制造方法。
[0065]首先，通过铸模铸造汽缸盖4。在该铸造时，通过各进气道用型芯分别形成各进气道12,并且通过各排气道用型芯分别形成各排气道13。又，汽缸盖4中的与汽缸体3的配合面 1〇〇(参照图13)，通过金属制模具的成型面形成。在该配合面100上，通过该金属制模具的成型面，预先形成多个(图13中四个)胚料基准面101(参照图13)。多个胚料基准面101分别由从配合面100仅凹入规定量(几毫米左右的较小值)的多个凹部的平坦底面构成，从而位于与汽缸2中心轴C垂直的一个平面上。
[0066]切削加工由上述铸造得到的汽缸盖4的汽缸盖罩安装面4e(与燃烧室6相反侧的端面)。具体而言，以形成于上述配合面100的上述胚料基准面101为基准，切削加工上述汽缸盖罩安装面4e。[〇〇67]接着，测定汽缸盖4的上述规定基准面(上述汽缸盖罩安装面4e)、与设置于各汽缸 2的第一进气道12A长度方向中间部的规定部位(引导构件支持部4a的燃烧室6侧的端面)之间的在汽缸2中心轴C方向上的距离d。[〇〇68]接着，如上所述，将第一进气道12A喉道部25A的第一加工部82由第一工具92加工， 并且将该喉道部25A的第二加工部83由第二工具93加工。在加工第一加工部82时，基于上述距离d调节第一加工部82的第一工具插入方向上的加工深度。又，将第二进气道12B的喉道部25B的全周加工部81由工具91加工。
[0069]之后，对引导构件支持部4a的燃烧室6侧的端面进行切削加工以通过切削加工形成与进气门14轴部14b垂直的表面，并且在引导构件支持部4a中形成引导构件用孔4b。又， 在引导构件支持部4c中也形成引导构件用孔4d。
[0070]接着，在该引导构件用孔4b中插入进气门引导构件71，并且在引导构件用孔4d中插入排气门引导构件72。又，在进气道12的向燃烧室6的开口部处安装固定进气门座21，并且在排气道13的向燃烧室6的开口部处安装固定排气门座22。
[0071]接着，基于上述胚料基准面101切削加工汽缸盖4中的与汽缸体3的配合面100,如此一来完成汽缸盖4。另外，对于其他需要加工的部分，根据需要随时进行加工。[〇〇72]另外，在本实施形态中，为了调节第一加工部82的第一工具插入方向上的加工深度，而测定作为汽缸盖4的规定基准面的汽缸盖罩安装面4e、与由第一工具92加工的第一进气道12A的长度方向中间部上设置的规定部位(引导构件支持部4a的燃烧室6侧的端面)之间的在汽缸2中心轴C方向上的距离d，但是也可以用如下方式取代:以在汽缸盖4中与汽缸体3的配合面100上形成的上述胚料基准面101(参照图13)作为上述规定基准面，测定作为该规定基准面的胚料基准面101、与设置于由第一工具92加工的第一进气道12A的长度方向中间部的规定部位(引导构件支持部4a的燃烧室6侧的端面)之间的在汽缸2中心轴C方向上的距离h，基于该距离h调节第一加工部82的第一工具插入方向上的加工深度。在该情况下，上述距离h与第一加工部82的第一工具插入方向上的加工深度之间的关系如14所示。即，上述距离h较大时，第一进气道12A的喉道部25A位于汽缸盖4中离燃烧室6较远的一侧，因此第一工具92插入得更深而增大加工深度。在切削加工汽缸盖罩安装面4e时的加工公差的偏差较大的情况下，优选的是基于上述距离h调节上述加工深度，从而能够减少上述偏差的影响。[〇〇73]在这里，在图13中，105是用于设置燃料喷射阀18的孔，106是用于设置火花塞19的孔，107是连通汽缸体3的水套3a和汽缸盖4的水套的连通孔。[〇〇74]因此，在本实施形态中，每个汽缸2的两个进气道12中，第一进气道12A与第二进气道12B相比，进气道12的喉道部25的通路直径小，且形成为在假定进气仅从第一进气道12A 流入至燃烧室6时的该燃烧室6中该进气的滚流强度，强于假定进气仅从第二进气道12B流入至燃烧室6时的该燃烧室6中该进气的滚流强度，因此在进气从两个进气道12流入燃烧室 6时，从第一进气道12A流入至燃烧室6的进气的较强滚流容易流至从第二进气道12B流入燃烧室6的进气的较弱滚流的一侧，借助于此，改善两个进气的混合性，还能改善燃料与这些进气的混合性。
[0075] S卩，在上述两个进气的滚流的强度大致相同的情况下，从第一进气道12A流入燃烧室6的进气与从第二进气道12B流入燃烧室6的进气在上述第一平面的两侧分别各自流动， 两个进气难以混合。尤其是，在上述两个进气增压而该进气的滚流十分强时，两个进气的混合性十分降低。其结果是，在活塞5顶面中汽缸2中心轴C上形成的燃烧腔5a内的燃料与进气的混合性降低，因此通过汽缸盖4中配设于汽缸2中心轴C上的火花塞19使燃料与进气的混合气点火时，该混合气的燃烧性降低。[〇〇76]相对于此，在本实施形态中，如上所述，通过使来自于两个进气道12的进气的滚流强度不相同，从而进气的较强滚流容易流至进气的较弱滚流的一侧，改善燃烧腔5a内的燃料与进气的混合性，改善通过火花塞19对混合气点火时的该混合气的燃烧性。[〇〇77] 对于来自第一进气道12A的进气的滚流强度，通过减小喉道部25A的通路直径以及通过使喉道部25A形成为上述说明的形状，以此容易得到。又，通过增大第二进气道12B喉道部25B的通路直径，以此能够增多来自于第二进气道12B的进气的流入量，能够容易确保在发动机1的增压区域所需的进气填充量。因此，与上述滚流比为规定值(优选的是2)以上这一要素相叠加，能够在发动机1的增压区域改善发动机1的输出且改善燃料消耗量。[〇〇78]又，在第一进气道12A喉道部25A中，可以使该喉道部25A的上述燃烧室相反侧壁面以及上述燃烧室侧壁面形成为能够得到从第一进气道12A流入燃烧室6的进气的较强滚流的形状，借助于此，可以使进气从两个进气道12流入燃烧室6时的该燃烧室6内的进气流动的滚流比达到较高的值(2以上)。
[0079]本发明不限于上述实施形态，在不脱离权利要求的主旨的范围内可以替换。例如， 对于第一进气道12A的喉道部25A与第二进气道12B的喉道部25B，其通路截面也可以不是圆形形状，可以是类似于圆形的形状，只要第一进气道12A的喉道部25A的通路截面积小于第二进气道12B的喉道部25B的通路截面积的通路形状即可。
[0080]上述实施形态仅作为例示，不能以限定的方式解释本发明的范围。本发明的范围是由权利要求的范围定义的，在与权利要求属于同等范围内的变形或变更都包含在本发明范围内。
[0081]本发明用于具有一个或多个汽缸的发动机，并且在具备对于每个汽缸形成有使进气流入该汽缸内的燃烧室的两个进气道的汽缸盖、和增压上述进气的增压器的发动机中有用。
【主权项】
1.一种发动机，其特征在于， 所述发动机具备一个或多个汽缸、对于每个汽缸形成有使进气流入该汽缸内的燃烧室的两个进气道的汽缸盖、和增压所述进气的增压器； 每个所述汽缸的所述两个进气道中的一个进气道形成为如下结构:与另一个进气道相比，进气道的喉道部的通路截面积小，且在假定进气仅从所述一个进气道流入所述燃烧室时的该燃烧室中该进气的滚流的强度，强于在假定进气仅从所述另一个进气道流入所述燃烧室时的该燃烧室中该进气的滚流的强度； 在所述发动机的增压区域中由所述增压器增压的进气从所述两个进气道流入所述燃烧室时的该燃烧室内的进气流动的滚流比为规定值以上。2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于， 所述规定值为2。3.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于， 每个所述汽缸的所述两个进气道在从所述汽缸的中心轴方向观察时，从规定方向的一侧向位于另一侧的所述燃烧室延伸，且在从垂直于所述汽缸的中心轴方向以及所述规定方向的方向观察时，以朝向所述规定方向的所述另一侧向所述汽缸的中心轴方向上的所述燃烧室侧倾斜的形式延伸，并且在所述汽缸盖的面向所述燃烧室的表面中位于所述规定方向的所述一侧的部分处开口 ； 在从垂直于所述汽缸的中心轴方向以及所述规定方向的方向观察时，所述一个进气道的喉道部中在所述汽缸的中心轴方向上位于与燃烧室相反侧的位置的燃烧室相反侧壁面形成为，使在该一个进气道的喉道部中该燃烧室相反侧壁面附近流动的进气朝向进气门座的密封面中所述规定方向上的所述另一侧的部分的径向内侧附近大致笔直地流动的形状，所述进气门座安装于所述汽缸盖中该一个进气道的向燃烧室的开口部处； 在从垂直于所述汽缸的中心轴方向以及所述规定方向的方向观察时，所述一个进气道的喉道部中位于所述汽缸的中心轴方向上的燃烧室侧的燃烧室侧壁面上形成有使该一个进气道的喉道部中该燃烧室侧壁面附近流动的进气指向所述进气门的中心轴线侧的边缘部。4.根据权利要求2所述的发动机，其特征在于， 每个所述汽缸的所述两个进气道在从所述汽缸的中心轴方向观察时，从规定方向的一侧向位于另一侧的所述燃烧室延伸，且在从垂直于所述汽缸的中心轴方向以及所述规定方向的方向观察时，以朝向所述规定方向的所述另一侧向所述汽缸的中心轴方向上的所述燃烧室侧倾斜的形式延伸，并且在所述汽缸盖的面向所述燃烧室的表面中位于所述规定方向的所述一侧的部分处开口 ； 在从垂直于所述汽缸的中心轴方向以及所述规定方向的方向观察时，所述一个进气道的喉道部中在所述汽缸的中心轴方向上位于与燃烧室相反侧的位置的燃烧室相反侧壁面形成为，使在该一个进气道的喉道部中该燃烧室相反侧壁面附近流动的进气朝向进气门座的密封面中所述规定方向上的所述另一侧的部分的径向内侧附近大致笔直地流动的形状，所述进气门座安装于所述汽缸盖中该一个进气道的向燃烧室的开口部处； 在从垂直于所述汽缸的中心轴方向以及所述规定方向的方向观察时，所述一个进气道的喉道部中位于所述汽缸的中心轴方向上的燃烧室侧的燃烧室侧壁面上形成有使该一个进气道的喉道部中该燃烧室侧壁面附近流动的进气指向所述进气门的中心轴线侧的边缘部。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的发动机，其特征在于， 每个所述汽缸的所述两个进气道位于包括该汽缸的中心轴的规定平面的两侧； 所述发动机使每个所述汽缸具有: 配设于所述汽缸盖中所述汽缸的中心轴上的火花塞； 嵌插于所述汽缸内，在顶面中的所述汽缸的中心轴上形成有燃烧腔的活塞;和 向所述燃烧室内直接喷射燃料的燃料喷射阀。
【文档编号】F02B31/00GK106014602SQ201610164521
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】中原康志, 和田好隆, 铃木阳平, 锅谷勇树
【申请人】马自达汽车株式会社