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CN111065800B - 用于内燃机的进气结构 - Google Patents

用于内燃机的进气结构 Download PDF

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CN111065800B
CN111065800B CN201880057082.XA CN201880057082A CN111065800B CN 111065800 B CN111065800 B CN 111065800B CN 201880057082 A CN201880057082 A CN 201880057082A CN 111065800 B CN111065800 B CN 111065800B
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Abstract

提供了一种用于内燃机的进气结构,该进气结构能够通过将进入空气引导至滚流路径而加强滚流和简化配置,而无需提供滚流控制阀。公开了一种用于内燃机的进气结构,其包括在节气门体7内的节流阀75,节气门体7的进气通道70构成进气流动路径80的一部分,进气流动路径在节流阀的下游通过分隔部81分隔成滚流路径80A和主流路径80B。节流阀是蝶型阀,其通过节流阀轴76可旋转地支撑在节气门体中,节流阀轴76设置为与进气通道的中心轴线X垂直相交。节流阀的阀体77包括一端侧半部77A和另一端侧半部77B,且由它们之间的节流阀轴二等分。主流路径的截面积被形成为大于滚流路径的截面积。

Description

用于内燃机的进气结构
技术领域
本发明涉及用于内燃机的进气结构,其中气流动路径被分隔成主流路径和滚流路径。
背景技术
在用于内燃机的进气结构中,滚流控制阀(TCV,也称为进气分配阀或进气控制阀)设置在节流阀的下游侧,滚流控制阀的下游侧的进气流动路径通过分隔板部分隔成主流路径和滚流路径,使得在其中通过的进入空气在燃烧室中生成滚流,并且,通过滚流控制阀改变流动通过主流路径和滚流路径的进入空气的比例,例如在专利文献1中描述。
然而,专利文献1中描述的进气结构中,滚流控制阀独立地设置在节流阀的下游侧;因此,需要与节流阀的操作相对应地操作滚流控制阀的互锁机构或用于单独操作滚流控制阀的致动器,从而增加了部件数量并增加了成本。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:WO 2013/146703A1(图2和6至8)
发明内容
[本发明的问题]
本发明是鉴于上述现有技术而做出的,并且提供一种用于内燃机的进气结构,其能够引导进入空气到滚流路径并在燃烧室中增强滚流,而无需提供TCV,且能够简化装置构造。
[解决问题的手段]
为了解决上述问题,本发明的第一方面提供了一种用于内燃机的进气结构,包括节气门体,节气门体具有进气通道,进气通道构成与内燃机的燃烧室连续的进气流动路径的一部分,以及节流阀,其设置在节气门体中且可变地控制进气通道的流动路径面积,进气流动路径在节流阀的下游侧被分隔部割成滚流路径和除滚流路径外的主流路径,滚流路径配置为使得通过其中的进入空气在燃烧室中产生滚流,以及由燃料喷射阀喷射和供应的燃料,其中,所述主流路径的截面积被设置为大于所述滚流路径的截面积,节流阀是蝶型阀,其通过节流阀轴可旋转地支撑在节气门体中,节流阀轴设置为与进气通道的中心轴线垂直地相交,且节流阀的阀体在节流阀轴的两侧二等分,以具有一端侧半部和另一端侧半部,并且,在所述节流阀的稍微打开位置,所述进入空气穿过形成在所述一端侧半部和所述进气通道的内表面之间的间隙和形成在所述另一端侧半部和所述进气通道的内表面之间的间隙,并且,当所述节流阀处于稍微打开位置时,改变流入所述主流路径和所述滚流路径的进入空气的比例的进入空气比例改变构件不设置在所述节流阀的下游侧。
根据上述配置,即使不提供改变流入所述主流路径和所述滚流路径的进入空气的比例的进入空气比例改变构件,进入空气的已经分别从在节气阀的节气阀轴的两侧的一端侧半部和另一端侧半部流动到进气通道的下游侧的、已经流动进入主流路径中的部分被导致为向上游侧回流,并且,流动到主流路径中的进入空气被引导至滚流路径中,由此,可产生显著的增强燃烧室中的滚流的效果。
换言之,因为在主流路径设置为大于滚流路径,在节流阀的稍微打开位置,通过节流阀的另一端侧半部和进气通道的内表面之间的间隙并流入主流路径的进入空气的活力易于衰减,流入主流路径同时失去其活力的进入空气是由于在节流阀的紧邻下游部分处产生的负压引起的,并且流回上游。
然后,已经通过较大截面积的主流路径的回流的进入空气是由在滚流路径侧的紧邻下游部分处的负压引起的,然后与通过节流阀的一端侧半部和进气通道的内表面之间的间隙的进入空气一起流入滚流路径,使得流过滚流路径的进入空气的量增加。
因此,通过使得进入空气分别从稍微打开位置中的节流阀的两侧的一端侧半部和另一端侧半部流入,并通过将主流路径的截面积设定为大于滚流路径的截面积,不提供进入空气比例改变构件,例如,滚流控制阀(TCV)等,使流入主流路径的进入空气可以被引导到滚流路径中,并且可以增强燃烧室中的滚流。另外,与设置有滚流控制阀的情况相比,可以简化装置构造,并且可以减少部件数量并降低成本。
在本发明的第一方面的第一配置中,可采取一种配置,其中,在垂直于节流阀轴且沿着进气通道的中心轴线的剖视图中,节流阀的一端侧半部在完全关闭时以锐角在下游侧接触进气通道的内表面,而节流阀的另一端侧半部以钝角在下游侧接触进气通道的内表面,并且进气流动路径的滚流路径位于所述一端侧半部的下游侧,而进气流动路径的主流路径位于另一端侧半部的下游侧。
根据该配置,即使在以下情况下:在进气流动方向上,从所述一端侧半部到分隔部的距离大于从另一端侧半部到分隔部的距离,可以确保在节流阀稍微打开时或在内燃机低负载时,在节流阀的所述一端侧半部的外围边缘处产生进入空气的会聚流,使得其下游侧与进气通道的内表面形成锐角,而在节流阀的另一端侧半部的外围边缘处产生进入空气的扩散流,使得其下游侧与进气通道的内表面形成钝角。因此,通过使扩散流的回流进入会聚的进入空气并引导其进入滚流路径,可以增加流过滚流路径的进入空气的量。
在上述配置中,节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),且在正交于分隔部且沿着进气流动路径的中心轴线的剖视图中,进气流动路径的中心轴线与分隔部的滚流路径侧的表面之间的距离为分隔高度H(单位:mm),并且优选地,H/D在由下式计算的上限(H/D)max和下限(H/D)min之间的范围内:
公式1:(H/D)max=-0.00002D2+0.0025D+0.31,并且
公式2:(H/D)min=0.00005D2–0.0064D+0.26。
根据该配置,通过将“H/D:分隔部高度位置”设定在由公式1和2计算的上限(H/D)max和下限(H/D)min之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
在上述配置中,节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),进气通道截面积为节流孔截面积Sth,且滚流路径的截面积为A,并且优选地,A/Sth(滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%))在由下式计算的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)之间的范围内:
公式3:(A/Sth)max=-0.006D2+0.79D+19.82,并且
公式4:(A/Sth)min=0.002D2–0.33D+15.59。
根据该配置,通过将“(A/Sth):滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”设定在由公式3和4计算的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)min之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
在上述配置中,节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),滚流路径(80A)的截面积为A,且主流路径(80B)的截面积为B,并且优选地,A/(A+B)(滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%))在由下式计算的上限(A/(A+B))max和下限(A/(A+B))mini之间的范围内:
公式5:(A/(A+B))max=-0.0052D2+0.6402D+26.35,并且
公式6:(A/(A+B))min=0.0023D2–0.3287D+15.19。
根据该配置,通过将“(A/(A+B)):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”设定在由公式5和6计算的上限(A/(A+B))max和下限(A/(A+B))min内,对应于节流孔D(mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径为节流孔D,且在进气流动路径的中心轴线的方向上,分隔部的上游侧端部部分的流动路径宽度方向中心距节流阀轴的中心的距离为L(单位:mm),并且优选地,相对于节流孔D(单位:mm)的分隔部深度位置L/D在由下式计算的上限(L/D)max和最小值0.0之间的范围内:
公式7:(L/D)max=0.00008D2–0.0192D+2.58。
根据该配置,通过将“L/D:分隔部深度位置”设定在由公式7计算的上限(L/D)max和下限0.0之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
在上述配置中,分隔部的上游侧端部部分形成有朝向下游侧凹陷的切口凹部。
根据该配置,流入进气流动路径的进入空气冲击在分隔部上的面积逐渐增加,可以缓和压力和速度的变化,并可以抑制流量损失。
在上述配置中,连接到节气门体的下游侧的入口管的进气流动路径的直径Dp大于节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径D。
根据该配置,由于在进气流动路径的内部增加了分隔部而导致的流动路径截面积的变化可以通过直径D和直径Dp之间的差来抑制。
在上述配置中,直径朝向径向外侧逐渐增加的锥形部分可以从入口管的上游端朝向下游侧形成。
根据该配置,入口管的流动路径截面积由于其直径朝向径向外侧逐渐增加的锥形部分从入口管的上游端朝向下游侧形成而增大,由于增加了分隔部而导致的流动路径截面积的变化可以被抑制。
在上述配置中,以采用这样的配置,其中滚流路径设置在弯曲的所述进气流动路径的弯曲的内周侧,而主流路径设置在弯曲的进气流动路径的弯曲的外周侧,连接至节流门体的下游侧的入口管的主流路径在曲线径向方向上的高度HB大于入口管的滚流路径在曲线径向方向上的高度HA,且燃料喷射阀设置在主流路径侧。
根据该配置,进气流动路径在主流路径的曲线径向方向上的高度HB大于在滚流路径的曲线径向方向上的高度HA;因此,通过在进气流动路径的弯曲的外周侧上提供主流路径,与将滚流路径设置在进气流动路径的弯曲的外周侧的情况相比,可以将燃料喷射阀和分隔部之间的距离设定为较大,且可以使分隔部几乎不受从燃料喷射阀喷射的燃料的干扰。
此外,在本发明的第一方面的第二配置中,可采用这样的配置,在垂直于节流阀轴且沿着进气通道的中心轴线的剖视图中,节流阀的一端侧半部在完全关闭时以钝角在下游侧接触进气通道的内表面,而节流阀的另一端侧半部以锐角在下游侧接触进气通道的内表面,并且进气流动路径的滚流路径位于所述一端侧半部的下游侧,而进气流动路径的主流路径位于另一端侧半部的下游侧。
根据该配置,在垂直于节流阀轴且沿着进气通道的中心轴线的剖视图中,节流阀的所述一端侧半部在完全关闭时设置为以钝角与进气通道的内表面接触。因此,在节流阀的下游侧,所述一端侧半部从主流路径朝向滚流路径倾斜,使得在节流阀稍微打开时等,主流路径中的回流被容易地朝向滚流路径侧引导,分隔部可以设定为靠近所述一端侧半部,并且在进气流动方向上,所述一端侧半部距分隔部的距离小于另一端侧半部距分隔部的距离。相应地,通过所述一端侧半部的进入空气容易地流入滚流路径中,使得流入滚流路径的进入空气的量可以增加。
在上述配置中,节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),且在正交于分隔部且沿着进气流动路径的中心轴线的剖视图中,进气流动路径的中心轴线与分隔部的滚流路径的表面之间的距离为分隔高度H(单位:mm),并且优选地,H/D在由下式计算的上限(H/D)max和下限(H/D)min之间的范围内:
公式11:(H/D)max=-0.000004D2+0.0006D+0.34,并且
公式12:(H/D)min=-0.0000004D2+0.0006D+0.02。
根据该配置,通过将“H/D:分隔部高度位置”设定在由公式11和12计算的上限(H/D)max和下限(H/D)min之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
在上述配置中,节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),进气通道截面积为节流孔截面积Sth,且滚流路径的截面积为A,并且优选地,A/Sth(滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%))在由下式计算的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)之间的范围内:
公式13:(A/Sth)max=-0.001D2+0.06D+45.34,并且
公式14:(A/Sth)min=0.0005D2–0.08D+11.54。
根据该配置,通过将“(A/Sth):滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”设定在由公式13和14计算的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)min之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
在上述配置中,节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),滚流路径(80A)的截面积为A,且主流路径(80B)的截面积为B,并且优选地,A/(A+B)(滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%))在由下式计算的上限(A/(A+B))max和下限(A/(A+B))mini之间的范围内:
公式15:(A/(A+B))max=0.0024D2–0.3283D+55.48,并且
公式16:(A/(A+B))min=0.0008D2-0.1187D+12.4.
根据该配置,通过将“(A/(A+B)):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”设定在由公式15和16计算的上限(A/(A+B))max和下限(A/(A+B))min之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
在上述配置中,节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径为节流孔D,且在进气流动路径的中心轴线的方向上,分隔部的上游侧端部部分的流动路径宽度方向中心距节流阀轴的中心的距离为L(单位:mm),并且优选地,相对于节流孔D(单位:mm)的分隔部深度位置L/D在由下式计算的上限(L/D)max和最小值为0.0之间的范围内:
公式17:(L/D)max=0.0002D2–0.0308D+2.78。
根据该配置,通过将“L/D:分隔部深度位置”设定在由公式17计算的上限(L/D)max和下限0.0之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
为了解决上述问题,本发明的第二方面提出了一种用于内燃机的进气结构,包括节气门体,所述节气门体具有进气通道,所述进气通道构成与内燃机的燃烧室连续的进气流动路径的一部分,节流阀设置在所述节气门体中,进气口构成所述进气流动路径的一部分,进气阀打开和关闭在进气口的下游端的在燃烧室的前方的进气阀口,所述进气流动路径在所述节流阀的下游侧被分隔部分割成滚流路径和除所述滚流路径外的主流路径,所述滚流路径配置为使得通过其中的进入空气在所述燃烧室中产生滚流,以及由燃料喷射阀喷射和供应的燃料,其中,所述主流路径的截面积大于所述滚流路径的截面积,所述节流阀是蝶型阀,其通过节流阀轴可旋转地支撑在所述节气门体中,所述节流阀轴设置为与所述进气通道的中心轴线垂直地相交,且所述节流阀的阀体在所述节流阀轴的两侧二等分,以具有一端侧半部和另一端侧半部,并且;在所述节流阀的稍微打开位置,所述进入空气穿过形成在所述一端侧半部和所述进气通道的内表面之间的间隙和形成在所述另一端侧半部和所述进气通道的内表面之间的间隙;并且,在所述节流门体的进气通道和从所述节流门体的下游到所述进气阀的部件中,可变地控制所述进气流动路径的流动路径面积的改变构件仅仅是所述节流阀。
根据上述配置,即使不提供改变流入所述主流路径和所述滚流路径的进入空气的比例的进入空气比例改变构件,进入空气的已经分别从在节气阀的节气阀轴的两侧的一端侧半部和另一端侧半部流动到进气通道的下游侧的、已经流动进入主流路径中的部分被导致为向上游侧回流,并且,流动到主流路径中的进入空气被引导至滚流路径中,由此,可产生显著的增强燃烧室中的滚流的效果。
换言之,因为在主流路径设置为大于滚流路径,在节流阀的稍微打开位置,通过节流阀的另一端侧半部和进气通道的内表面之间的间隙并流入主流路径的进入空气的活力易于衰减,流入主流路径同时失去其活力的进入空气是由于在节流阀的紧邻下游部分处产生的负压引起的,并且流回上游。
然后,已经通过较大截面积的主流路径的回流的进入空气是由在滚流路径侧的紧邻下游部分处的负压引起的,然后与通过节流阀的一端侧半部和进气通道的内表面之间的间隙的进入空气一起流入滚流路径,使得流过滚流路径的进入空气的量增加。
因此,通过使得进入空气分别从稍微打开位置中的节流阀的两侧的一端侧半部和另一端侧半部流入,并通过将主流路径的截面积设定为大于滚流路径的截面积,不提供进入空气比例改变构件,例如,滚流控制阀(TCV)等,使流入主流路径的进入空气可以被引导到滚流路径中,并且可以增强燃烧室中的滚流。另外,与设置有滚流控制阀的情况相比,可以简化装置构造,并且可以减少部件数量并降低成本。
在本发明的第二方面的第一配置中,可采取一种配置,其中,在垂直于节流阀轴且沿着进气通道的中心轴线的剖视图中,节流阀的一端侧半部在完全关闭时以锐角在下游侧接触进气通道的内表面,而节流阀的另一端侧半部以钝角在下游侧接触进气通道的内表面,并且进气流动路径的滚流路径位于所述一端侧半部的下游侧,而进气流动路径的主流路径位于另一端侧半部的下游侧。
根据该配置,即使在以下情况下:在进气流动方向上,从所述一端侧半部到分隔部的距离大于从另一端侧半部到分隔部的距离,可以确保在节流阀稍微打开时或在内燃机低负载时,在节流阀的所述一端侧半部的外围边缘处产生进入空气的会聚流,使得其下游侧与进气通道的内表面形成锐角,而在节流阀的另一端侧半部的外围边缘处产生进入空气的扩散流,使得其下游侧与进气通道的内表面形成钝角。因此,通过使扩散流的回流进入会聚的进入空气并引导其进入滚流路径,可以增加流过滚流路径的进入空气的量。
在上述配置中,节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),且在正交于分隔部且沿着进气流动路径的中心轴线的剖视图中,进气流动路径的中心轴线与分隔部的滚流路径侧的表面之间的距离为分隔高度H(单位:mm),并且优选地,H/D在由下式计算的上限(H/D)max和下限(H/D)min之间的范围内:
公式1:(H/D)max=-0.00002D2+0.0025D+0.31,并且
公式2:(H/D)min=0.00005D2–0.0064D+0.26。
根据该配置,通过将“H/D:分隔部高度位置”设定在由公式1和2计算的上限(H/D)max和下限(H/D)min之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
在上述配置中,节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),进气通道截面积为节流孔截面积Sth,且滚流路径的截面积为A,并且优选地,A/Sth(滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%))在由下式计算的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)之间的范围内:
公式3:(A/Sth)max=-0.006D2+0.79D+19.82,并且
公式4:(A/Sth)min=0.002D2–0.33D+15.59。
根据该配置,通过将“(A/Sth):滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”设定在由公式3和4计算的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)min之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
在上述配置中,节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),滚流路径(80A)的截面积为A,且主流路径(80B)的截面积为B,并且优选地,A/(A+B)(滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%))在由下式计算的上限(A/(A+B))max和下限(A/(A+B))mini之间的范围内:
公式5:(A/(A+B))max=-0.0052D2+0.6402D+26.35,并且
公式6:(A/(A+B))min=0.0023D2–0.3287D+15.19。
根据该配置,通过将“(A/(A+B)):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”设定在由公式5和6计算的上限(A/(A+B))max和下限(A/(A+B))min内,对应于节流孔D(mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径为节流孔D,且在进气流动路径的中心轴线的方向上,分隔部的上游侧端部部分的流动路径宽度方向中心距节流阀轴的中心的距离为L(单位:mm),并且优选地,相对于节流孔D(单位:mm)的分隔部深度位置L/D在由下式计算的上限(L/D)max和最小值0.0之间的范围内:
公式7:(L/D)max=0.00008D2–0.0192D+2.58。
根据该配置,通过将“L/D:分隔部深度位置”设定在由公式7计算的上限(L/D)max和下限0.0之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
在上述配置中,分隔部的上游侧端部部分形成有朝向下游侧凹陷的切口凹部。
根据该配置,流入进气流动路径的进入空气冲击在分隔部上的面积逐渐增加,可以缓和压力和速度的变化,并可以抑制流量损失。
在上述配置中,连接到节气门体的下游侧的入口管的进气流动路径的直径Dp大于节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径D。
根据该配置,由于在进气流动路径的内部增加了分隔部而导致的流动路径截面积的变化可以通过直径D和直径Dp之间的差来抑制。
在上述配置中,直径朝向径向外侧逐渐增加的锥形部分可以从入口管的上游端朝向下游侧形成。
根据该配置,入口管的流动路径截面积由于其直径朝向径向外侧逐渐增加的锥形部分从入口管的上游端朝向下游侧形成而增大,由于增加了分隔部而导致的流动路径截面积的变化可以被抑制。
在上述配置中,以采用这样的配置,其中滚流路径设置在弯曲的所述进气流动路径的弯曲的内周侧,而主流路径设置在弯曲的进气流动路径的弯曲的外周侧,连接至节流门体的下游侧的入口管的主流路径在曲线径向方向上的高度HB大于入口管的滚流路径在曲线径向方向上的高度HA,且燃料喷射阀设置在主流路径侧。
根据该配置,进气流动路径在主流路径的曲线径向方向上的高度HB大于在滚流路径的曲线径向方向上的高度HA;因此,通过在进气流动路径的弯曲的外周侧上提供主流路径,与将滚流路径设置在进气流动路径的弯曲的外周侧的情况相比,可以将燃料喷射阀和分隔部之间的距离设定为较大,且可以使分隔部几乎不受从燃料喷射阀喷射的燃料的干扰。
此外,在本发明的第二方面的第二配置中,可采用这样的配置,在垂直于节流阀轴且沿着进气通道的中心轴线的剖视图中,节流阀的一端侧半部在完全关闭时以钝角在下游侧接触进气通道的内表面,而节流阀的另一端侧半部以锐角在下游侧接触进气通道的内表面,并且进气流动路径的滚流路径位于所述一端侧半部的下游侧,而进气流动路径的主流路径位于另一端侧半部的下游侧。
根据该配置,在垂直于节流阀轴且沿着进气通道的中心轴线的剖视图中,节流阀的所述一端侧半部在完全关闭时设置为以钝角与进气通道的内表面接触。因此,在节流阀的下游侧,所述一端侧半部从主流路径朝向滚流路径倾斜,使得在节流阀稍微打开时等,主流路径中的回流被容易地朝向滚流路径侧引导,分隔部可以设定为靠近所述一端侧半部,并且在进气流动方向上,所述一端侧半部距分隔部的距离小于另一端侧半部距分隔部的距离。相应地,通过所述一端侧半部的进入空气容易地流入滚流路径中,使得流入滚流路径的进入空气的量可以增加。
在上述配置中,节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),且在正交于分隔部且沿着进气流动路径的中心轴线的剖视图中,进气流动路径的中心轴线与分隔部的滚流路径的表面之间的距离为分隔高度H(单位:mm),并且优选地,H/D在由下式计算的上限(H/D)max和下限(H/D)min之间的范围内:
公式11:(H/D)max=-0.000004D2+0.0006D+0.34,并且
公式12:(H/D)min=-0.0000004D2+0.0006D+0.02。
根据该配置,通过将“H/D:分隔部高度位置”设定在由公式11和12计算的上限(H/D)max和下限(H/D)min之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
在上述配置中,节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),进气通道截面积为节流孔截面积Sth,且滚流路径的截面积为A,并且优选地,A/Sth(滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%))在由下式计算的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)之间的范围内:
公式13:(A/Sth)max=-0.001D2+0.06D+45.34,并且
公式14:(A/Sth)min=0.0005D2–0.08D+11.54。
根据该配置,通过将“(A/Sth):滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”设定在由公式13和14计算的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)min之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
在上述配置中,节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),滚流路径(80A)的截面积为A,且主流路径(80B)的截面积为B,并且优选地,A/(A+B)(滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%))在由下式计算的上限(A/(A+B))max和下限(A/(A+B))mini之间的范围内:
公式15:(A/(A+B))max=0.0024D2–0.3283D+55.48,并且
公式16:(A/(A+B))min=0.0008D2-0.1187D+12.4.
根据该配置,通过将“(A/(A+B)):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”设定在由公式15和16计算的上限(A/(A+B))max和下限(A/(A+B))min之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
在上述配置中,节气门体的进气通道在节流阀的位置处的直径为节流孔D,且在进气流动路径的中心轴线的方向上,分隔部的上游侧端部部分的流动路径宽度方向中心距节流阀轴的中心的距离为L(单位:mm),并且优选地,相对于节流孔D(单位:mm)的分隔部深度位置L/D在由下式计算的上限(L/D)max和最小值为0.0之间的范围内:
公式17:(L/D)max=0.0002D2–0.0308D+2.78。
根据该配置,通过将“L/D:分隔部深度位置”设定在由公式17计算的上限(L/D)max和下限0.0之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
为了解决上述问题,本发明的第三方面提出了一种用于内燃机的进气结构,包括节气门体,所述节气门体具有进气通道,所述进气通道构成与内燃机的燃烧室连续的进气流动路径的一部分,以及节流阀,其设置在所述节气门体中,所述进气流动路径在所述节流阀的下游侧被分隔部分割成滚流路径和除所述滚流路径外的主流路径,所述滚流路径配置为使得通过其中的进入空气在所述燃烧室中产生滚流,以及由燃料喷射阀喷射和供应的燃料,其中,所述节流阀是蝶型阀,其通过节流阀轴可旋转地支撑在所述节气门体中,所述节流阀轴设置为与所述进气通道的中心轴线垂直地相交,且所述节流阀的阀体在所述节流阀轴的两侧二等分,以具有一端侧半部和另一端侧半部,并且;在所述节流阀的稍微打开位置,所述进入空气穿过形成在所述一端侧半部和所述进气通道的内表面之间的间隙和形成在所述另一端侧半部和所述进气通道的内表面之间的间隙,当所述节流阀处于稍微打开位置时,改变流入所述主流路径和所述滚流路径的进入空气的比例的进入空气比例改变构件不设置在所述节流阀的下游侧;在垂直于所述节流阀轴且沿着所述进气通道的中心轴线的剖视图中,所述节流阀的所述一端侧半部在完全关闭时以锐角在下游侧接触所述进气通道的内表面,而所述节流阀的所述另一端侧半部以钝角在所述下游侧接触所述进气通道的内表面;所述主流路径的截面积被设置为大于所述滚流路径的截面积;所述进气流动路径的滚流路径位于所述一端侧半部的下游侧,而所述进气流动路径的主流路径位于所述另一端侧半部的下游侧;所述节气门体的进气通道在所述节流阀的位置处的直径为节流孔D,且在所述进气流动路径的中心轴线的方向上,所述分隔部的上游侧端部部分的流动路径宽度方向中心距所述节流阀轴的中心的距离为L(单位:mm),并且,相对于所述节流孔D(单位:mm)的分隔部深度位置L/D在由下式计算的上限(L/D)max和最小值0.0之间的范围内:
公式7:(L/D)max=0.00008D2–0.0192D+2.58
根据该配置,通过将“L/D:分隔部深度位置”设定在由公式7计算的上限(L/D)max和下限0.0之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
为了解决上述问题,本发明的第四方面提出了一种用于内燃机的进气结构,包括节气门体,所述节气门体具有进气通道,所述进气通道构成与内燃机的燃烧室连续的进气流动路径的一部分,以及节流阀,其设置在所述节气门体中;所述进气流动路径在所述节流阀的下游侧被分隔部分割成滚流路径和除所述滚流路径外的主流路径,所述滚流路径配置为使得通过其中的进入空气在所述燃烧室中产生滚流;以及,由燃料喷射阀喷射和供应的燃料;其中,所述节流阀是蝶型阀,其通过节流阀轴可旋转地支撑在所述节气门体中,所述节流阀轴设置为与所述进气通道的中心轴线垂直地相交,且所述节流阀的阀体在所述节流阀轴的两侧二等分,以具有一端侧半部和另一端侧半部;在所述节流阀的稍微打开位置,所述进入空气穿过形成在所述一端侧半部和所述进气通道的内表面之间的间隙和形成在所述另一端侧半部和所述进气通道的内表面之间的间隙,并且,当所述节流阀处于稍微打开位置时,改变流入所述主流路径和所述滚流路径的进入空气的比例的进入空气比例改变构件不设置在所述节流阀的下游侧;在垂直于所述节流阀轴且沿着所述进气通道的中心轴线的剖视图中,所述节流阀的所述一端侧半部在完全关闭时以钝角在下游侧接触所述进气通道的内表面,而所述节流阀的所述另一端侧半部以锐角在所述下游侧接触所述进气通道的内表面;并且,所述主流路径的截面积被设置为大于所述滚流路径的截面积;所述进气流动路径的滚流路径位于所述一端侧半部的下游侧,而所述进气流动路径的主流路径位于所述另一端侧半部的下游侧;并且其中,所述节气门体的进气通道在所述节流阀的位置处的直径为节流孔D,且在所述进气流动路径的中心轴线的方向上,所述分隔部的上游侧端部部分的流动路径宽度方向中心距所述节流阀轴的中心的距离为L(单位:mm),并且,相对于所述节流孔D(单位:mm)的分隔部深度位置L/D在由下式计算的上限(L/D)max和最小值0.0之间的范围内:
公式17:(L/D)max=0.0002D2–0.0308D+2.78。
根据该配置,通过将“L/D:分隔部深度位置”设定在由公式17计算的上限(L/D)max和下限0.0之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
为了解决上述技术问题,本发明的第五方面提出了一种用于内燃机的进气结构,包括节气门体,所述节气门体具有进气通道,所述进气通道构成与内燃机的燃烧室连续的进气流动路径的一部分,节流阀设置在所述节气门体中,进气口构成所述进气流动路径的一部分,进气阀打开和关闭在进气口的下游端的在燃烧室的前方的进气阀口;所述进气流动路径在所述节流阀的下游侧被分隔部分割成滚流路径和除所述滚流路径外的主流路径,所述滚流路径配置为使得通过其中的进入空气在所述燃烧室中产生滚流;以及,由燃料喷射阀喷射和供应的燃料;其中,所述节流阀是蝶型阀,其通过节流阀轴可旋转地支撑在所述节气门体中,所述节流阀轴设置为与所述进气通道的中心轴线垂直地相交,且所述节流阀的阀体在所述节流阀轴的两侧二等分,以具有一端侧半部和另一端侧半部;在所述节流阀的稍微打开位置,所述进入空气穿过形成在所述一端侧半部和所述进气通道的内表面之间的间隙和形成在所述另一端侧半部和所述进气通道的内表面之间的间隙,并且,在所述节流门体的进气通道和从所述节流门体的下游到所述进气阀的部件中,可变地控制所述进气流动路径的流动路径面积的改变构件仅仅是所述节流阀;在垂直于所述节流阀轴且沿着所述进气通道的中心轴线的剖视图中,所述节流阀的所述一端侧半部在完全关闭时以锐角在下游侧接触所述进气通道的内表面,而所述节流阀的所述另一端侧半部以钝角在所述下游侧接触所述进气通道的内表面;所述主流路径的截面积被设置为大于所述滚流路径的截面积;所述进气流动路径的滚流路径位于所述一端侧半部的下游侧,而所述进气流动路径的主流路径位于所述另一端侧半部的下游侧,并且,所述节气门体的进气通道在所述节流阀的位置处的直径为节流孔D,且在所述进气流动路径的中心轴线的方向上,所述分隔部的上游侧端部部分的流动路径宽度方向中心距所述节流阀轴的中心的距离为L(单位:mm),并且,相对于所述节流孔D(单位:mm)的分隔部深度位置L/D在由下式计算的上限(L/D)max和最小值0.0之间的范围内:
公式7:(L/D)max=0.00008D2–0.0192D+2.58。
根据该配置,通过将“L/D:分隔部深度位置”设定在由公式7计算的上限(L/D)max和下限0.0之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
为了解决上述技术问题,本发明的第六方面提出了一种用于内燃机的进气结构,包括节气门体,所述节气门体具有进气通道,所述进气通道构成与内燃机的燃烧室连续的进气流动路径的一部分,节流阀设置在所述节气门体中,进气口构成所述进气流动路径的一部分,进气阀打开和关闭在进气口的下游端的在燃烧室的前方的进气阀口;所述进气流动路径在所述节流阀的下游侧被分隔部分割成滚流路径和除所述滚流路径外的主流路径,所述滚流路径配置为使得通过其中的进入空气在所述燃烧室中产生滚流;以及由燃料喷射阀喷射和供应的燃料;其中,所述节流阀是蝶型阀,其通过节流阀轴可旋转地支撑在所述节气门体中,所述节流阀轴设置为与所述进气通道的中心轴线垂直地相交,且所述节流阀的阀体在所述节流阀轴的两侧二等分,以具有一端侧半部和另一端侧半部;在所述节流阀的稍微打开位置,所述进入空气穿过形成在所述一端侧半部和所述进气通道的内表面之间的间隙和形成在所述另一端侧半部和所述进气通道的内表面之间的间隙,并且,在所述节流门体的进气通道和从所述节流门体的下游到所述进气阀的部件中,可变地控制所述进气流动路径的流动路径面积的改变构件仅仅是所述节流阀;在垂直于所述节流阀轴且沿着所述进气通道的中心轴线的剖视图中,所述节流阀的所述一端侧半部在完全关闭时以钝角在下游侧接触所述进气通道的内表面,而所述节流阀的所述另一端侧半部以锐角在所述下游侧接触所述进气通道的内表面,并且,所述主流路径的截面积被设置为大于所述滚流路径的截面积,所述进气流动路径的滚流路径位于所述一端侧半部的下游侧,而所述进气流动路径的主流路径位于所述另一端侧半部的下游侧,并且,所述节气门体的进气通道在所述节流阀的位置处的直径为节流孔D,且在所述进气流动路径的中心轴线的方向上,所述分隔部的上游侧端部部分的流动路径宽度方向中心距所述节流阀轴的中心的距离为L(单位:mm),并且,相对于所述节流孔D(单位:mm)的分隔部深度位置L/D在由下式计算的上限(L/D)max和最小值0.0之间的范围内:
公式17:(L/D)max=0.0002D2–0.0308D+2.78。
根据该配置,通过将“L/D:分隔部深度位置”设定在由公式17计算的上限(L/D)max和下限0.0之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚T。
[本发明的有益效果]
根据本发明的用于内燃机的进气结构,即使不提供改变流入所述主流路径和所述滚流路径的进入空气的比例的进入空气比例改变构件,进入空气的已经分别从在节气阀的节气阀轴的两侧的一端侧半部和另一端侧半部流动到进气通道的下游侧的、已经流动进入主流路径中的部分被导致为向上游侧回流,并且,流动到主流路径中的进入空气被引导至滚流路径中,由此,可产生显著的增强燃烧室中的滚流的效果。
换言之,因为在主流路径设置为大于滚流路径,在节流阀的稍微打开位置,通过节流阀的另一端侧半部和进气通道的内表面之间的间隙并流入主流路径的进入空气的活力易于衰减,流入主流路径同时失去其活力的进入空气是由于在节流阀的紧邻下游部分处产生的负压引起的,并且流回上游。
然后,已经通过较大截面积的主流路径的进入空气的回流是由在滚流路径侧的紧邻下游部分处的负压引起的,且其与通过节流阀的一端侧半部和进气通道的内表面之间的间隙的进入空气一起流入滚流路径,使得流过滚流路径的进入空气的量增加。
因此,通过使得进入空气分别从稍微打开位置中的节流阀的两侧的一端侧半部和另一端侧半部流入,并通过将主流路径的截面积设置为大于滚流路径的截面积,不提供进入空气比例改变构件,例如,滚流控制阀(TCV)等,流入主流路径中的进入空气可以被引导到滚流路径中,且可以增强燃烧室中的滚流,而无需提供TCV。另外,与设置有滚流控制阀的情况相比,可以简化装置构造,并且可以减少部件数量并降低成本。
另外,即使不提供可变地控制节气门体和从节气门体的下游到进气阀的部件中的进气路径的流动路径面积的改变构件,进入空气的已经分别从在节气阀的节气阀轴的两侧的一端侧半部和另一端侧半部流动到进气通道的下游侧的、已经流动进入主流路径中的部分被导致为向上游侧回流,并且,流动到主流路径中的进入空气被引导至滚流路径中,由此,可产生显著的增强燃烧室中的滚流的效果。
换言之,因为在主流路径设定为大于滚流路径下,在节流阀的稍微打开位置,通过节流阀的另一端侧半部和进气通道的内表面之间的间隙并流入主流路径的进入空气的活力易于衰减,流入主流路径同时失去其活力的进入空气是由于在节流阀的紧邻下游部分处产生的负压引起的,并且流回上游。
然后,在较大截面积的主流路径中回流的进入空气是由在滚流路径侧的紧邻下游部分处的负压引起的,所述进入空气与通过节流阀的一端侧半部和进气通道的内表面之间的间隙的进入空气一起流入滚流路径,使得流过滚流路径的进入空气的量增加。
因此,通过使得进入空气分别从稍微打开位置中的节流阀的两侧的一端侧半部和另一端侧半部流入,并通过将主流路径的截面积设定为大于滚流路径的截面积,甚至使用单个节流阀,流入主流路径的进入空气可以被引导到滚流路径中,并且可以增强燃烧室中的滚流。另外,与设置有滚流控制阀的情况相比,可以简化装置构造,并且可以减少部件数量并降低成本。
附图说明
图1是摩托车的右侧视图,在其上安装有包括根据本发明的实施例1或2的用于内燃机的进气结构的动力单元。
图2是后部右侧视图,其中车身盖从图1的摩托车拆下。
图3是示例1A的动力单元的侧剖视图,其包括根据实施例1的用于内燃机的进气结构,取出自图2中的动力单元,并且以与图2基本相同的取向描绘了动力单元。
图4是图3的主要部分的放大图。
图5是如沿着图4的箭头V-V的节气门体的上游侧正视图。
图6是沿着图4的箭头VI截取的剖视图,描绘了分隔部的上游侧端部部分。
图7是实施例1的节气门体的节流阀附近的一部分的剖视图,包括进气通道的中心轴线且垂直于节流阀轴。
图8是当节流阀位于图7中的稍微打开位置时,在垂直于节流阀轴并沿着进气通道的中心轴线的剖视图中的进入空气的流动的示意图。
图9是从上方观察进气通道时的进入空气的流动的示意图,其对应于沿图8的箭头IX-IX的视图。
图10是从下方观察进气通道时的进入空气的流动的示意图,其对应于沿图8的箭头X-X的视图。
图11是在类似于图8的剖视图中提供分隔部的状态的示意图。
图12是在正交于分隔部且沿着进气流动路径的中心轴线的剖面中的,实施例1的节气门体的节流阀的前侧和后侧的进气通道和与其连续的进气流动路径的形式的示意图。
图13描绘了在15%的节流位置,在节流孔D为24φ、48φ和80φ的情况下的实施例1的“滚流路径流量比(fA/fT)”与“L/D:分隔部深度位置”的关系的分析结果的曲线图。
图14是描绘了从图13推导的“L/D:分隔部深度位置”的对应于节流孔D(mm)的滚流增强建立范围的曲线图。
图15是在15%的节流位置,在节流孔D为24φ、48φ和80φ的情况下的实施例1的“滚流路径流量比(fA/fT)”与“H/D:分隔部高度位置”的关系的分析结果的曲线图。
图16是描绘了从图15推导的“H/D:分隔部高度位置”的对应于节流孔D(mm)的滚流增强建立范围的曲线图。
图17是在15%的节流位置,在节流孔D为24φ、48φ和80φ的情况下的,实施例1的“滚流路径流量比(fA/fT)”与“A/Sth:滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”的关系的分析结果的曲线图,
图18是描绘了从图17推导的“A/Sth:滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”的对应于节流孔D(mm)的滚流增强建立范围的曲线图。
图19是在15%的节流位置,在节流孔D为24φ、48φ和80φ的情况下的,实施例1的“滚流路径流量比(fA/fT)”与“A/(A+B):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”的关系的分析结果的曲线图,
图20是描绘了从图19推导的“A/(A+B):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”的对应于节流孔D(mm)的滚流增强建立范围的曲线图。
图21是示例1B的动力单元的局部剖开的右侧视图,其包括根据实施例1的用于内燃机的进气结构。
图22是示例1C的动力单元的局部剖开的左侧视图,其包括根据实施例1的用于内燃机的进气结构。
图23是示例1D的动力单元的局部剖开的左侧视图,其包括根据实施例1的用于内燃机的进气结构。
图24是示例2A的动力单元的侧剖视图,其包括根据实施例2的用于内燃机的进气结构,取出自图2中的动力单元,并且以与图2基本相同的取向描绘了动力单元。
图25是图24的主要部分的放大图。
图26是实施例2的节气门体的节流阀附近的一部分的剖视图,包括进气通道的中心轴线且垂直于节流阀轴。
图27是处于提供分隔壁的状态且当节流阀位于图26中的稍微打开位置时,在垂直于节流阀轴并沿着进气通道的中心轴线的剖视图中的示意图。
图28是在正交于分隔部且沿着进气流动路径的中心轴线的剖面中的,实施例2的节气门体的节流阀的前侧和后侧的进气通道和与其连续的进气流动路径的形式的示意图。
图29描绘了在15%的节流位置,在节流孔D为24φ、48φ和80φ的情况下的实施例2的“滚流路径流量比(fA/fT)”与“L/D:分隔部深度位置”的关系的分析结果的曲线图。
图30是描绘了从图29推导的“L/D:分隔部深度位置”的对应于节流孔D(mm)的滚流增强建立范围的曲线图。
图31是在15%的节流位置,在节流孔D为24φ、48φ和80φ的情况下的实施例2的“滚流路径流量比(fA/fT)”与“H/D:分隔部深度位置”的关系的分析结果的曲线图。
图32是描绘了从图31推导的“H/D:分隔部高度位置”的对应于节流孔D(mm)的滚流增强建立范围的曲线图。
图33是在15%的节流位置,在节流孔D为24φ、48φ和80φ的情况下的,实施例2的“滚流路径流量比(fA/fT)”与“A/Sth:滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”的关系的分析结果的曲线图,
图34是描绘了从图33推导的“A/Sth:滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”的对应于节流孔D(mm)的滚流增强建立范围的曲线图。
图35是在15%的节流位置,在节流孔D为24φ、48φ和80φ的情况下的,实施例2的“滚流路径流量比(fA/fT)”与“A/(A+B):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”的关系的分析结果的曲线图,
图36是描绘了从图35推导的“A/(A+B):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”的对应于节流孔D(mm)的滚流增强建立范围的曲线图。
图37是示例2B的动力单元的局部剖开的右侧视图,其包括根据实施例2的用于内燃机的进气结构。
图38是示例2C的动力单元的局部剖开的左侧视图,其包括根据实施例2的用于内燃机的进气结构。
图39是示例2D的动力单元的局部剖开的左侧视图,其包括根据实施例2的用于内燃机的进气结构。
具体实施方式
基于图1至图23,将描述根据本发明的实施例1的用于内燃机的进气结构。
注意,权利要求书和这里的描述中的诸如向前、向后、向左、向右、向上和向下的方向与处于包括根据本发明的实施例的用于内燃机的进气结构的动力单元安装在车辆上的状态中的车辆的方向一致。本实施例中的车辆是小型车辆,特别是摩托车。
但要注意的是,相对于节气门体7的进气通道70和进气流动路径80,沿着进入空气流动方向分隔它们的分隔部81的上侧将被描述为“上”侧,而分隔部81的下侧将被描述为“下”侧(见图3和4)。
此外,图中的箭头FR表示车辆的前侧,LH表示车辆的左手侧,RH表示车辆的右手侧,UP表示车辆的上侧。
前述内容也适用于图24至39所示的实施例2。
图1描绘了摩托车1的右侧视图,在其上安装有包括本发明的实施例1的用于内燃机的进气结构的示例1A的动力单元3。
另外,图2描绘了图1的摩托车1的车身盖10被拆下的状态的后部右侧视图。
另外,在后述的实施例2中也类似地参照图1和图2。
根据实施例1的摩托车1是所谓的踏板型摩托车,其中车身前部1A和车身后部1B通过下底板部1C连接,且用作车身的骨架的车身框架2基本上由下管21和主管22构成(见图2)。
具体地,下管21从车身前部1A的头管20向下延伸,下管21在其下端水平弯曲并且在底板部1C的下侧向后延伸。如图2所示,在下管21的后端,一对左右主管22通过设置在车辆宽度方向上的连接框架23连接。主管22的倾斜部分22a从连接框架23向后倾斜地升起,并弯曲以缓和中间部分处的倾斜且向后延伸。
在主管22的倾斜部分22a的上侧,支撑容纳箱11和燃料箱12。容纳箱11和燃料箱12由安装在其上侧的驾驶员座13覆盖,并且驾驶员座13的包括容纳箱11和燃料箱12的下侧被车身盖覆盖。
另一方面,在车身前部1A处,车把14设置在上侧,同时由头管20轴支撑,前叉15在下侧延伸,前轮16轴支撑在前叉15的下端。
图2中示出了从其上拆下了车身盖10的摩托车1的后部右侧视图,支架24突出地设置在主管22的倾斜部分22a的下端附近,并且示例1A的动力单元3通过链接构件25可摆动地链接到支架24并由支架24支撑。
在示例1A的动力单元3中,前部是单缸四冲程空冷内燃机(以下简称为“内燃机”)30。动力单元3处于以下姿态:在车辆宽度方向上设置曲柄轴51,该曲柄轴51以可旋转的方式支承在构成曲轴箱部50a的动力单元箱50的前部,并且气缸轴线C向前方大幅倾斜为大致水平的状态。从动力单元箱50的下端向前突出的吊架臂52的端部部分通过附接到主管22的支架24的链接构件25可垂直摆动地链接。
构成内燃机30的汽缸体31、汽缸盖32和汽缸盖罩33以依次堆叠的方式紧固到动力单元3上,同时在构成曲轴箱部50a的动力单元箱50的前部几乎基本水平向前倾斜。另外,包括带式无级变速器等的动力传递箱部55从曲轴箱部50a一体地延伸至左后侧,作为动力单元3的输出轴的后车轴56设置在其后部,后轮17安装到后车轴56。
换言之,动力单元3是所谓的摆动单位,后缓冲垫(未示出)插设在动力单元3的后部的动力传递箱部55与主管22的后部之间。
如图2所示,在动力单元3的上部,入口管6从气缸盖32的上部在内燃机30的前方大幅倾斜并向后方弯曲,连接到入口管6的节气门体7位于气缸体31的上侧,在动力传递箱部55的上侧设置有通过连接管85与节气门体7连接的空气滤清器装置86。
另一方面,从气缸盖32的下部向下延伸的排气管38向后弯曲,向后延伸同时倾向于位于右侧,并且连接到后轮17的右侧的消音器39。
图3是动力单元3的侧剖视图,取出自图2中的动力单元3,并且以与图2基本相同的取向描绘了动力单元3。
在动力单元3中的内燃机30中,示出了在气缸体31、气缸盖32和气缸盖罩33的左半侧的部分,且动力单元箱50的左箱半部50L以将与右箱体半部(未示出)配合的配合面50b朝向图的观察者侧的状态描绘。
动力单元箱50通过将分成左右两侧的左箱半部50L和右箱半部(未示出)组合而构成。右箱半部构成曲柄箱部50a的右半部,而左箱半部50L具有构成曲柄箱部50a的左半部的前部,且向后方延伸以形成动力传递箱部55,其容纳动力传递装置,包括长带式无级变速器(未示出),以及沿着纵向车辆方向在曲柄轴51与后轮17的后车轴56之间的减速齿轮机构57等。
减速齿轮机构57被容纳在动力传递箱部55的后部的右侧开口表面55R的内部,并被减速器箱(未示出)覆盖减速齿轮机构57的输出轴是后轮17的后车轴56。
内燃机30的曲柄箱部50a中的曲柄轴51的旋转动力通过动力传递箱部55中的带式无级变速器和减速齿轮机构57传递至后轮17。
在气缸体31的气缸孔31a中往复运动的活塞34通过连杆35与曲柄箱部50a的曲柄轴51的曲柄销51a链接。
燃烧室36配置在可滑动地装配在气缸体31的气缸孔31a中的活塞34的顶表面34a和气缸盖32的面向顶表面34a的燃烧室顶板表面32a之间。
在示例1A中,内燃机30采用单顶置凸轮轴(SOHC)类型的双阀系统,并且在气缸盖32中设置有气阀机构9。气缸盖罩33放置在气缸盖32上以覆盖气阀机构9。
为了向气缸盖罩33中的气阀机构9传递动力,环形凸轮链(未示出)布置在凸轮轴91和曲柄轴51之间,同时穿过关于曲柄箱部50a的曲柄轴51、气缸体31和气缸盖32的方向设置在一侧的凸轮链室(未示出),凸轮轴91与曲柄轴51同步旋转,并以曲柄轴51的旋转速度的1/2倍旋转。
注意,在气缸盖32中,火花塞(未示出)被装配并从凸轮链室的相反侧(关于曲柄轴51的方向的另一侧)朝着燃烧室36的内部插入。
如图3和作为图3的主要部分的放大图的图4所示,在气缸轴线C几乎基本水平向前倾斜的气缸盖32中,进气口42和排气口43形成为从在燃烧室顶板表面32a中敞开的进气阀口40和排气阀口41延伸,同时在方向上弯曲以彼此竖直间隔开。
进气口42的上游端朝向气缸盖32的上侧敞开,并连接至入口管6以构成连续的进气流动路径80,而节气门体7连接至入口管6的上游侧。
排气口43的下游端朝向气缸盖32的下方敞开并连接到排气管38(见图2)。
气缸进气阀引导件44一体地装配到气缸盖32中的进气口42的弯曲的外壁部42a,且由进气阀引导件44可滑动地支撑的进气阀46打开和关闭进气口42的燃烧室36前方的进气阀口40。
此外,由一体地装配至气缸盖32中的排气口43的弯曲外壁部43a的排气阀引导件45可滑动的支撑的排气阀47打开和关闭排气口43的燃烧室36前面的排气阀口41。
进气阀46和排气阀47被阀弹簧48向上偏压,使得它们的阀头部分46a和47a关闭进气阀40和排气阀41,两者都在燃烧室36前面。如图3所示,进气阀46和排气阀47的杆端46b和47b被与凸轮轴91的进气凸轮92和排气凸轮93振荡地接触的进气摇臂94和排气摇臂95向下按压,且进气阀46和排气阀47在预定的时间被打开,以在进气口42与燃烧室36之间和排气口43与燃烧室36之间建立连通,由此在预定的时间进行进气和排气。
在上述示例1A的内燃机30中,为了在燃烧室36中获得更好的燃烧,配置了用于使燃烧室36中的燃料-空气混合物呈滚流(在本发明中称为“滚流”)T或竖直旋转的进气结构。
具体地,入口管6通过绝缘体61连接到内燃机30的进气口42的上游端,从而构成具有大致圆形连续截面形状的进气流动路径80,并且节气门体7连接到入口管6的上游侧。
节气门体7的进气通道70的截面形状大致为圆形,并且构成与内燃机30的燃烧室36连续的进气流动路径80的一部分,节气门体7的上游侧通过连接管85连接到空气滤清器装置86(见图2)。
节气门体7设置有节流阀75,节流阀体由节流阀轴76可旋转地支撑在节气门体7中,节流阀轴76基本水平地布置,同时与进气通道70的进入空气流动方向F垂直地相交,换句话说,与进气通道70的中心轴线X垂直地相交,可变地控制进气通道70的流动路径面积,并且可以打开和关闭进气通道70。
如图5所示,其为节气门体7的上游侧正视图,沿图4的箭头VV截取,节流阀75是蝶形的,并具有节流阀轴76和圆盘形的阀体77,圆盘形的阀体77固定到节流阀轴76并与节流阀轴76一体旋转。阀体77在节流阀轴76的两侧二等分,在其一侧为半圆盘状的一端侧半部77A,在另一侧为半圆盘状的另一端侧半部77B。
可以通过驾驶员的操作等将节流阀75在图3和图4中的开阀方向顺时针旋转。阀体77被复位弹簧(未示出)在关阀方向上逆时针地偏压而处于全闭位置,使得旋转的一端侧半部77A接触进气通道70的内表面70a,而旋转的另一端侧半部77B接触进气通道70的内表面70a。
在示例1A中,节气门体7的进气通道70基本上水平地设置,下端侧阀体是一端侧半部77A,且上端侧阀体是另一端侧半部77B。
在示例1A中,进气流动路径80沿着进入空气流动方向被分隔部81连续地从入口管6到进气口42分开,且被分隔成滚流路径80A(其配置为使得在其中通过的进入空气在燃烧室36中生成滚流T)和除滚流路径80A以外的主流路径80B。
在本发明中,“滚流(tumble)路径”是在节流阀75的稍微打开位置时,换言之,在内燃机30低负载时,用于在燃烧室36中生成滚流T的进入空气流动路径。
在示例1A中,进气流动路径80的被分隔部81分隔的下侧部分是滚流路径80A,而上侧部分是主流路径80B,但在本发明中,它们的上下设置不是限制性的。
另外,在本文中,关于进气流动路径80、进气通道70和节流阀75的“上,下”是这样的,在汽缸轴线C的方向上,向气缸盖32或气缸盖罩33的方向为“上”,而向曲柄轴51的方向为“下”,在空间上并不意味着绝对的“上,下”。
分隔部81由从进入空气流动的上游侧朝向下游侧依次配置的入口管侧分隔部81A、绝缘体侧分隔部81B和进气口侧分隔部81C构成。
如图5所示,图中的上侧的主流路径80B和图中的下侧的滚流路径80A通过以下方式形成:在从入口管6到进气口42的范围内由纵向分隔部81在图中垂直地分隔节流阀75的下游侧的进气流动路径80,且它们各自限定为具有大致圆形的截面形状。
注意,分隔部81在进气流动路径80的宽度方向上的表面和节流阀轴76彼此平行。
因此,连接到节气门体7的进气通道70的下游侧的入口管6的进气流动路径80的滚流路径80A的入口开口80Aa位于节流阀75的一端侧半部77A的下游侧且在此处敞开,而主流路径80B的入口开口80Ba位于节流阀75的另一端部部分71B的下游侧且在此处敞开。
注意,从上方外部穿透主流路径80B且设置为向进气阀口40喷射和提供燃料的喷射阀87附接到入口管6。
尽管在本实施例中将燃料喷射阀87设置在入口管6处,但是也可以采用直接喷射结构,其中,燃料喷射阀87设置在气缸盖32或气缸体31处并将燃料喷射到燃烧室36中。
此外,如图4所示,分隔部81的下游侧端部部分81b,换言之,位于气缸盖32的进气口42中的下游侧端部部分81b一体地形成,同时朝向气缸盖32中的气缸体31侧弯曲,且滚流路径80A的末端80Ab形成为指向气缸盖32的燃烧室顶板表面32a。
因此,如图4中的小箭头所示,在经过进气阀46的阀头部分46a的上侧之后,流入滚流路径80A的进入空气被致使为流入气缸孔31a,因此,可以确保在燃烧室36中容易地产生滚流T。以此方式,滚流路径80A配置为使得在其中通过的进入空气将容易产生滚流T。
图6是沿着图4的箭头VI截取的剖视图,且描绘了分隔部81的上游侧端部部分81a。
上游侧端部部分81a可以垂直于进入空气流动方向F垂直地形成,如图6中的实线所示,但是也可以形成为具有朝向流动路径宽度方向中心83凹陷到下游侧的切口凹部82,如交替的一长两短的虚线所示。在这种情况下,流入进气流动路径80的进入空气冲击在分隔部81上的面积逐渐增加,因此可以缓和进入空气的压力和速度的变化,并可以减少流量损失。
切口凹部82不仅可以如示例1A那样用于分隔部81的上游侧端部部分81a位于入口管6内的结构中,还可以应用于如其他示例所示的上游侧端部部分81a位于进气口42内的结构中,并且可以获得类似的效果。
在两种情况下,稍后描述的“分隔部深度位置L/D”中的“L”是在进气流动路径80的中心轴线X’的方向上从分隔部81的上游侧端部部分81a的流动路径宽度方向中心83到节流阀轴76的中心的距离。
通常,在常规装置中,当节流阀处于稍微打开位置时,用于将进入空气引导至滚动流路径的TCV(本发明中为“进入空气比例改变构件”)被设置在节流阀的下游侧,以控制进气流量。在本发明中,与此不同,在进气流动路径80或进气通道70中不提供TCV,特别是不提供障碍物或引导件,但是确保很多进入空气可以在节流阀75稍微打开时或内燃机30低负载时被引导到滚流路径80A,且在内燃机30高负载时,根据节流阀75的位置(节流位置),进入空气可以被引导到滚流路径80A和主流路径80B,而没有任何困难。
注意,如权利要求书和实施例中所描述的本发明中所述的“稍微打开”是指,在内燃机低负载时,从完全关闭节流阀到预定位置的范围内的节流位置,并且可以根据内燃机在低负载下的特性任意设置。在该实施例中,假定为从节流阀的完全关闭到30%的节流位置的范围内的区域,但是该节流位置不是限制性的。例如,根据驾驶员的操作特性和路况,可以根据需要将其设置为经常使用的节流位置。
本发明的特别特征是从本发明人的广泛和深入研究中发现的,而不是从使用与常规用途相似的常规装置的观点中发现的。如在本实施例中所示,通过将节流阀75和分隔部81配置为指定的设定,可以通过节流阀75在从完全关闭到稍微打开状态的范围的区域中限制进入空气进入主流路径80B的流入。另外,进入空气的流动可以被局部化并引导至滚流路径80A,并且可以增强燃烧室36中的滚流T。
如图7所示,图7是示出该实施例的节气门体7的节流阀75附近的一部分的剖视图,包括进气通道70的中心轴线X,其垂直于节流阀轴76。在实施例中,可以使节流阀75在图中的开阀方向上顺时针R旋转。此外,在节流阀75逆时针R’偏置的完全关闭状态中,节流阀75的阀体77处于旋转的一端侧半部77A与在进气通道70的图中的下侧的内表面70a接触的状态,而旋转的另一端侧半部77B接触进气通道70的图中的上侧的内表面70a。
在完全关闭位置,节流阀75的一端侧半部77A与进入空气流动方向F的下游侧的进气通道70的内表面70a的接触角α为锐角,而节流阀75的另一端侧半部77B与进入空气流动方向F的下游侧的节流阀75的进气通道70的内表面70a的接触角β为钝角。
当节流阀75在这种状态下从完全关闭位置移动到稍微打开位置时,进入空气从进气通道70的上游侧通过形成在一端侧半部77A和进气通道70的内表面70a之间的间隙(下文称为“锐角侧间隙”)71A并通过形成在另一端侧半部77B和进气通道70的内表面70a之间的间隙(下文称为“钝角侧间隙”)71B,然后从进气通道70的下游侧流动到进气流动路径80。
在锐角侧间隙71A和钝角侧间隙71BA的紧邻下游部分72(图中的黑色部分)中产生强负压,并且在节流阀75的下游侧的范围(包括节流阀轴76)内产生宽负压区域73(图中的点阴影部分)。
这里,类似于稍后描述的图11中的图示,节流阀75的下游侧的进气流动路径80沿着进入空气流动方向F被具有平行于节流阀轴76的表面的分隔部81分隔成两个流动路径80B和80A,它们分别具有较大和较小的截面积,较大截面积一侧的流动路径B设置在所述另一端侧半部77B的下游侧,较小截面积一侧的流动路径A设置在所述一端侧半部77A的下游侧。通过这样的配置,在节流阀75稍微打开时或内燃机30低负载时,通过节流阀75并流入较大截面积的流动路径80B的进入空气的活力易于衰减,并且流入较大截面积的流动路径80B并失去其活力的进入空气是由于在节流阀75的一端侧半部77A和另一端侧半部77B的端部部分的紧邻下游部分(图中的黑色部分)处产生的负压引起的,并且流回上游侧。
然后,因此流回的进入空气是由在较小截面积的流动路径80A一侧的一端侧半部77A的紧邻下游部分72中产生的负压引起的,且与已经通过节流阀75的进入空气一起流入较小截面的流动路径80A,使得流入流动路径80A的进入空气的量增加。
根据上述内容,本发明人发现,通过使较大截面的流动路径80B作为主流路径且使较小截面积的流动路径80A作为滚流路径,换言之,通过将主流路径80B的截面积设定为大于滚流路径80A的截面积,已经流入主流路径80B的进入空气可以被引导到滚流路径80A中。
因此,当主流路径80B的截面积设定为大于滚流路径80A的截面积时,流入主流路径80B的进入空气可以被引导到滚流路径80A中,且可以增强燃烧室36中的滚流T,而无需设置TCV。此外,与设置TCV的情况相比,可以简化内燃机30的进气结构的装置构造,且可以减少部件数量并降低成本。
图8以垂直于节流阀轴76并沿着进气通道70的中心轴线X的剖视图示意性地描绘了当节流阀75位于图7中的稍微打开位置时进入空气的流动的示意图。
图9示意性地描绘了从上方观察进气通道70时的进入空气的流动,其对应于沿图8的箭头IX-IX的视图。
图10示意性地描绘了从下方观察进气通道70时的进入空气的流动,其对应于沿图8的箭头X-X的视图。
在图中,实线箭头表示在节流阀75的上游侧,在与进气通道70的中心轴线X相比的图8中的下侧或在一端侧半部77A一侧流动的进入空气的流动,而虚线箭头表示在节流阀75的上游侧,在与进气通道70的中心轴线X相比的图8中的上侧或在另一端侧半部77B一侧流动的进入空气的流动。
根据从本发明人的广泛和深入研究中的进一步的发现,且如图10所示,已经发现,通过节流阀75的一端侧半部77A的锐角侧间隙71的进入空气产生会聚流fa。
此外,已经发现,通过节流阀75的另一端侧半部77B的钝角侧间隙71B的进入空气产生扩散流fb。
已经通过锐角侧间隙71A的进入空气作为强会聚流fa在下游流动,而已经通过钝角侧间隙71B的进入空气作为扩散流fb扩散到包括节流阀轴76的下游侧的宽负压区域73中,且其一部分作为图中的fc流回,并加入已经通过锐角侧间隙71A的会聚流fa。
已经发现,即使将分隔部81插入到节流阀75的下游侧,该趋势也不会改变。
在该实施例中,根据上述发现,分隔部81设置在连接到节流阀75的下游侧的进气流动路径80中,以沿着进入空气流动方向F分隔进气流动路径80,滚流路径80A设置在锐角侧间隙71A侧,换言之,在节流阀75的一端侧半部77A的下游侧,而主流路径80B设置在钝角侧间隙71B侧,换言之,在节流阀75的另一端侧半部77B的下游侧,在节流阀75稍微打开时,主流路径80B中的回流fc以加入的方式被引入,由此使得进气以局部化的方式流入滚流路径80A。
在这种情况下,即使在进入空气流动方向上观察的情况下,从一端侧半部77A到分隔部81的距离大于从另一端侧半部77B到分隔部81的距离,在节流阀75稍微打开时或内燃机30低负载时,进入空气的会聚流fa在节流阀75的一端侧半部77A的外围边缘77Aa处产生,在这种情况下,下游侧与进气通道70的内表面70a形成锐角α,而进入空气的扩散流fb在节流阀75的另一端侧半部77B的外围边缘77Ba处产生,在这种情况下,下游侧与进气通道70的内表面70a形成钝角β。因此,通过将扩散流fb的回流fc带到会聚流fa中并将其引导到滚流路径80A中,可以增加在滚流路径80A中流动的进入空气的量。
图11是示意性地描绘了在类似于图8中的剖视图中提供的分隔部81的状态。
如图11所示,进气通道70和进气流动路径80彼此连续,它们的中心轴线X和中心轴线X’彼此重合。在该实施例中,通过在与进气通道70的中心轴线X相比在图中的下侧位于锐角侧间隙71A一侧的分隔部81,换言之,在节流阀75的一端侧半部77A侧,进气流动路径80被分隔成图中的下侧的滚流路径80A和图中的上侧的主流路径80B,且确认节流阀75稍微打开时的进入空气的分布。
结果,在滚流路径80A的截面积与主流路径80B的截面积B的比率A:B为2:8的情况下,当在节流阀75的上游侧流过与进气通道70的中心轴线X相比的图中的上半部的进入空气fU与总进入空气fT的比例为52%,而流过与中心轴线X相比的图中的下半部的进入空气fL与总进入空气fT的比例为48%,确认了,在15%的位置的稍微打开状态下通过节流阀75之后,在锐角侧间隙71A的下游侧流过滚流路径80A的进入空气fA与总进入空气fT的比例,换言之,滚流路径流量比(fA/fT)为约81%,表明可以使进入空气在滚流路径80A中以足够局部化的方式流动。
注意,还发现,如果分隔部81设置在过于上侧而将比率A:B设置得过高,或者分隔部81设置在过于下侧以使比率A:B设置得过低,则滚流路径流量比(fA/fT)降低。
因此,会发现,在节流阀75稍微打开时或在内燃机30低负载时,大量的进入空气会被引导到滚流路径80A中,且低负载时的燃烧室36中的滚流T可以被增强,而无需提供上述常规TCV。
此外,由于不需要特别地将障碍物或引导件设置在节流阀75的前侧或后侧的进气流动路径80或进气通道70中,可以在内燃机高负载时根据节流阀75的位置,没有任何困难地将进入空气引导到主流路径80B和滚流路径80A。
根据实施例1中所述的本发明的用于内燃机的进气结构,在节流阀75稍微打开时或内燃机30低负载时,进入空气的会聚流fa在节流阀75的一端侧半部77A的外围边缘77Aa处产生,且在此处产生负压,在这种情况下,下游侧与进气通道70的内表面70a形成锐角α,同时,进入空气的扩散流fb在节流阀75的另一端侧半部77B的外围边缘77Ba处产生,且在此产生负压,在这种情况下,下游侧与进气通道70的内表面70a形成钝角β。因此,进入空气的回流fc在主流路径80B的位于另一端侧半部77B的下游侧的一侧产生,且回流fc被引导到一端侧半部77A的下游侧的滚流路径80A,因此,可以将进入空气引导到滚流路径80A并在燃烧室中增强滚流T,而无需提供TCV。
注意到,如图4所示,在该实施例中,滚流路径80A设置在弯曲的进气流动路径80的弯曲的内周侧,而主流路径80B设置在弯曲的进气流动路径80的弯曲的外周侧,入口管6中的主流路径80B的曲线径向方向上的高度HB设定为大于入口管6中的滚流路径80A的曲线径向方向上的高度HA,且燃料喷射阀87设置在主流路径80B侧。
在主流路径80B因此设置在进气流动路径80的弯曲的外周侧的情况下,燃料喷射阀87和分隔部81之间的距离可以设定为较大,并降低了分隔部与来自燃料喷射阀87的燃料干涉的可能性,如与使进气流动路径80的弯曲的外周侧成为滚流路径80A的情况相比。
这里,图12以正交于分隔部81且沿着进气流动路径80的中心轴线X’的剖面示意性地描绘了该实施例的节气门体7的节流阀75的前侧和后侧的进气通道70和与其连续的进气流动路径80的形式。注意到,进气通道70和进气流动路径80彼此连续,它们的中心轴线X和X’彼此重合,且分隔部81在进气流动路径80的宽度方向上的表面和节流阀轴76彼此平行,使得图12也是描绘了垂直于节流阀轴76且沿着进气通道70的中心轴线X的剖面的图。在该图中,进气流动路径80的剖面在右侧相邻显示,而进气通道70在节流阀75的位置处的剖面左侧相邻显示。
如图12所示,连接到节气门体7的下游侧的入口管6的进气流动路径80的直径Dp设定为大于节流阀75的位置处的节气门体7的进气通道70的直径,换言之节流孔D。
此外,入口管6从其上游端6a朝向下游侧形成,其锥形部分6b的直径朝向径向外侧逐渐增大。
通过直径D和直径Dp之间的差异,可以抑制由于向进气流动路径80的内部添加分隔部而引起的流动路径截面积的变化。
此外,在入口管6的流动路径截面积由于其直径朝向径向外侧逐渐增加的锥形部分6b而增大的情况下,可以抑制由于添加分隔部81而引起的流动路径截面积的变化。
在该示例中,所述锥角优选为3.5度,且设定为等于或小于5度,但所述是锥角可以按照需要根据分隔部81的结构而修改。
在图12中,A是分隔部81的上游侧端部部分81a附近的滚流路径80A的截面积,B是分隔部81的上游侧端部部分81a附近的主流路径80B的截面积,且Sth是节流阀75的位置处的进气通道70的节流孔截面积。
H是“分隔高度”,其为从分隔部81的上游侧端部部分81a附近的进气流动路径80的中心轴线X’到分隔部81的滚流路径80A侧的表面的距离。
L是“分隔部深度”,其为在进气流动路径80的中心轴线X’的方向上从节流阀轴76的中心到分隔部81的上游侧端部部分81a的流动路径宽度方向中心83(见图6)的距离。注意到,在该部分的中心轴线X’是弯曲的情况下,采用沿着曲线的距离。
V表示节流阀75的位置(节流位置),指示在从完全关闭状态(0%)到完全打开状态(100%)的范围内的打开率(%)。
本发明人进一步分析了在什么条件下,由于如上配置的节流阀75和分隔部81,可以有利地实现进入滚动流路径80A的进入空气的局部化流动。
具体地,在摩托车1在市区中行驶的油耗测量模式中,通常,0%到约30%的节流位置对应于内燃机低负载的时间或使用的节流阀稍微打开的时间。鉴于此,以15%的中间节流位置作为典型位置,确定在15%的节流打开时的用于增强燃烧室36中的滚流T的条件。
设通过节流阀75的总进入空气为fT且流过滚流路径80A的进入空气为fA,然后,通常,当流过滚流路径80A的进入空气fA与总进入空气fT的比率,或滚流路径流量比(fA/fT)升高时,燃烧室中的滚流T的滚率(tumble rate)TR(滚流的旋转速度与曲柄轴的旋转速度的比率)得以改善。在滚率TR等于或大于1.2时,获得了快速燃烧,并且出现燃料消耗效果。
基于以下事实:当滚流路径流量比(fA/fT)等于或大于63%时,滚率TR等于或大于1.2,获得快速燃烧且可以实现燃料消耗效果,本发明人针对以下进行了计算流体动力学(CFD)分析,对于24φ(直径24mm)、48φ(直径48mm)和80φ(直径80mm)的节流孔直径D,滚流路径流量比(fA/fT)的目标值等于或大于63%,找出了L/D、H/D、A/Sth和A/(A+B)的优选范围,如下文所述。
图13描绘了“滚流路径流量比(fA/fT)”与“L/D:分隔部深度位置”的关系的分析结果的曲线图,其中,节流孔D为24φ、48φ和80φ,滚流路径80A的截面积A与主流路径80B的截面积B的比率A:B为2:8,节流位置为15%。
“L”、“D”、“fA”和“fT”如图12所绘示和如上所述。
如图所示,80φ的节流孔D的曲线表明,在作为上限的1.57的“L/D:分隔部深度位置”与0.0的最小值的整个范围之间,“滚流路径流量比(fA/fT)”超过63%目标,且滚流T优选地在该范围中增强。
48φ的节流孔D的曲线表明,“滚流路径流量比(fA/fT)”在从0.0的最小值到1.85的“L/D”的上限的整个范围内超过63%的目标;24φ的节流孔的线表明,在从0.0的最小值到2.17的“L/D”的上限的整个范围中,“滚流路径流量比(fA/fT)”超过63%的目标,滚流T在这些范围中有利地得到增强。
图14是描绘了从图13推导的“L/D:分隔部深度位置”对应于节流孔D(mm)的滚流增强建立范围的曲线图。
如图14所示,以节流孔D(单位:mm)为横轴,以“L/D:分隔部深度位置”为纵轴,以24φ、48φ和80φ的节流孔D为基础绘制了(L/D)的上限(L/D)max。
然后,从上限(L/D)max的三个点,得出了用于计算对应于节流孔D(单位:mm)的(L/D)的上限(L/D)max的“公式7”如下。
(L/D)max=0.00008D2–0.0192D+2.58...(公式7)
因此,总体上,当采取“L/D:分隔部深度位置”的范围以确保“滚流路径流量比(fA/fT)”超过63%的目标且滚流T有利地增强时,对应于节流孔D(单位:mm),假定为“滚流增强建立范围”,则
从公式7获得指示滚增强建立范围的上限(L/D)max。
以流体力学为基础,(L/D)的下限为0.0的最小值。
换言之,通过将“L/D:分隔部深度位置”设定在由公式7计算的上限(L/D)max和下限0.0之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚流T。
此外,在制造的基础上,节流孔D(mm)具有下限Dmin,且在这种情况下,针对等于或大于Dmin的节流孔获得滚流增强建立范围。
注意到,由于节流阀轴76等的结构限制,“分隔部深度L”不能为0.0,且其可以采取由于制造限制的下限Lmin。在这种情况下,(L/D)也不可以采取0.0的最小值。
如果Lmin=6mm,而与节流孔D无关,则由于结构限制的“L/D”的下限(L/D)min为(Lmin/D)=6/D,且对于80φ的节流孔,值为0.08,对于48φ的节流孔D为0.13,对于24φ的节流孔D为0.25。
然后,由于结构限制的“L/D”的下限不是基于流体力学的下限,而是基于设计而根据结构条件而变化的值。换言之,“L/D”的下限是在这样的范围内的值,使得当阀体77在“L/D”最小化下旋转时,节气门体7的阀体77不会干涉分隔部81。
如上所述,在节流阀75的位置处的节气门体7的进气通道70的直径为节流孔D,在进气流动路径80的中心轴线X’的方向上从分隔部81的上游侧端部部分81a的流动路径宽度方向中心83到节流阀轴76的中心的距离为L,则主流路径80B的截面积B设定为大于滚流路径80A的截面积A,且分隔部深度位置L/D设定为使得在节流阀75稍微打开时或内燃机30低负载时,通过节流阀75且流入主流路径80B的进入空气流动回流进入空气流入滚流路径80A。
因此,在节流阀75稍微打开时或在内燃机30负载低时,通过节流阀75并流入主流路径80B的进入空气的活力易于衰减,流入主流路径80B同时失去其活力的进入空气是由于在节流阀75的紧邻下游部分72处产生的负压引起的,并且流回上游侧。
然后,通过较大截面积的主流路径80B流回的进入空气是由在滚流路径80A侧的紧邻下游部分72处的负压引起的,然后与已经通过节流阀75的进入空气一起流入滚流路径80A,使得流过滚流路径80A的进入空气的量增加。
图15是“滚流路径流量比(fA/fT)”与“H/D:分隔部高度位置”的关系的分析结果的曲线图,其中节流孔D为24φ、48φ和80φ,在15%的节流位置,其中分隔部深度位置L/D设定为使得在节流阀75稍微打开时或内燃机30低负载时,通过节流阀75且流入主流路径80B的进入空气朝向上游侧流回,且进入空气流入滚流路径80A,如上文所述。
“H”、“D”、“fA”和“fT”如图12所绘示和如上所述。
如图中所示,80φ的节流孔D的曲线表明,“滚流路径流量比(fA/fT)”在从0.047的下限到0.405的上限的(H/D)的整个范围内超过63%的目标,且在该范围内有利地增强滚流T。
48φ的节流孔D的曲线表明,“滚流路径流量比(fA/fT)”在从0.060的下限到0.395的上限的(H/D)的整个范围内超过63%的目标,且24φ的节流孔D的曲线表明,在从0.133的下限到0.365的上限的(H/D)的整个范围内,滚流路径流量比(fA/fT)”超过63%的目标,且滚流T在这些范围中更有利地增强。
图16是描绘了从图15推导的“H/D:分隔部高度位置”的对应于节流孔D(mm)的滚流增强建立范围的曲线图。
如图16所示,以节流孔D(单位:mm)为横轴,以“H/D:分隔部高度位置”为纵轴,以24φ、48φ和80φ的节流孔D为基础绘制了(H/D)的上限(H/D)max和下限(H/D)min。
然后,从上限(H/D)max的三个点,得出了用于计算对应于节流孔D(单位:mm)的分隔部高度位置:H/D的上限(H/D)max的“公式1”如下。
(H/D)max=-0.00002D2+0.0025D+0.31...(公式1)
类似地,从下限(H/D)min的三个点,得出了用于计算对应于节流孔D(单位:mm)的分隔部高度位置:H/D的下限(H/D)min的“公式2”如下。
(H/D)min=0.00005D2–0.0064D+0.26...(公式2)
因此,总体上,当采取“H/D:分隔部高度位置”的范围以确保“滚流路径流量比(fA/fT)”超过63%的目标且滚流T更有利地增强时,对应于节流孔D(单位:mm),假定为“滚流增强建立范围”,则指示滚流增强建立范围的上限(H/D)max和下限(H/D)min从公式1和2获得。
换言之,通过将“H/D:分隔部高度位置”设定在由公式1和2计算的上限(H/D)max和下限(H/D)min之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚流T。
注意,在制造的基础上,节流孔D(mm)具有下限Dmin,且在这种情况下,针对等于或大于Dmin的节流孔获得滚流增强建立范围。
此外,在节流孔是椭圆形或长方形的情况下,在穿过节流阀轴76的中心、垂直于节流阀轴76且正交于上下内表面70a的进气通道70的上下内表面70a之间的距离为节流孔D(单位:mm)。
图17是“滚流路径流量比(fA/fT)”与“A/Sth:滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”的关系的分析结果的曲线图,其中节流孔D为24φ、48φ和80φ,在15%的节流位置,其中分隔部深度位置L/D设定为使得在节流阀75稍微打开时或内燃机30低负载时,通过节流阀75且流入主流路径80B的进入空气朝向上游侧流回,且进入空气流入滚流路径80A,如上文所述。
“A”、“Sth”、“fA”和“fT”如图12所绘示和如上所述。
如图中所示,80φ的节流孔D的曲线表明,“滚流路径流量比(fA/fT)”在从3.7%的下限到46.5%的上限的(A/Sth)的整个范围内超过63%的目标,且在该范围内有利地增强滚流T。
48φ的节流孔D的曲线表明,“滚流路径流量比(fA/fT)”在从5.0%的下限到44.6%的上限的(A/Sth)的整个范围内超过63%的目标,且24φ的节流孔D的曲线表明,在从9.0%的下限到35.5%的上限的(A/Sth)的整个范围内“滚流路径流量比(fA/fT)”超过63%的目标,且滚流T在这些范围中更有利地增强。
图18是描绘了从图17推导的“A/Sth:滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”的对应于节流孔D(mm)的滚流增强建立范围的曲线图。
如图18所示,以节流孔D(单位:mm)为横轴,以“A/Sth:滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”为纵轴,以24φ、48φ和80φ的节流孔D为基础绘制了(A/Sth)的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)min。
然后,从上限(A/Sth)max的三个点,得出了用于计算对应于节流孔D(单位:mm)的(A/Sth)的上限(A/Sth)max的“公式3”如下。
(A/Sth)max=-0.006D2+0.79D+19.82...(公式3)
类似地,从下限(A/Sth)min的三个点,找出了用于计算对应于节流孔D(单位:mm)的(A/Sth)的下限(A/Sth)min的“公式4”如下。
(A/Sth)min=0.002D2–0.33D+15.59...(公式4)
因此,总体上,当采取“A/Sth:滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”的范围以确保“滚流路径流量比(fA/fT)”超过63%的目标且滚流T更有利地增强时,对应于节流孔D(单位:mm),假定为“滚流增强建立范围”,则指示滚流增强建立范围的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)min从公式3和4获得。
换言之,通过将“(A/Sth):滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”设定在由公式3和4计算的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)min之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚流T。
注意,在制造的基础上,节流孔D(mm)具有下限Dmin,且在这种情况下,针对等于或大于Dmin的节流孔获得滚流增强建立范围。
图19是“滚流路径流量比(fA/fT)”与“A/(A+B):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”的关系的分析结果的曲线图,其中节流孔D为24φ、48φ和80φ,在15%的节流位置,其中分隔部深度位置L/D设定为使得在节流阀75稍微打开时或内燃机30低负载时,通过节流阀75且流入主流路径80B进入空气朝向上游侧流回,且进入空气流入滚流路径80A,如上文所述。
“A”、“B”、“fA”和“fT”如图12所绘示和如上所述。
如图中所示,80φ的节流孔D的曲线表明,“滚流路径流量比(fA/fT)”在从3.3%的下限到44.0%的上限的A/(A+B)的整个范围内超过63%的目标,且在该范围内有利地增强滚流T。
48φ的节流孔D的曲线表明,“滚流路径流量比(fA/fT)”在从4.6%的下限到45.0%的上限的A/(A+B)的整个范围内超过63%的目标,且24φ的节流孔D的曲线表明,“滚流路径流量比(fA/fT)”在从8.6%的下限到38.7%的上限的A/(A+B)的整个范围内超过63%的目标,且滚流T在这些范围中更有利地增强。
图20是描绘了从图19推导的“A/(A+B):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”的对应于节流孔D(mm)的滚流增强建立范围的曲线图。
如图20所示,以节流孔D(单位:mm)为横轴,以“A/(A+B):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”为纵轴,以24φ、48φ和80φ的节流孔D为基础绘制了A/(A+B)的上限A/(A+B)max和下限A/(A+B)min。
然后,从上限(A/(A+B))max的三个点,得出了用于计算对应于节流孔D(单位:mm)的(A/(A+B))的上限(A/(A+B))max的“公式5”如下。
(A/(A+B))max=-0.0052D2+0.6402D+26.35...(公式5)
类似地,从上限(A/(A+B))min的三个点,得找出了用于计算对应于节流孔D(单位:mm)的(A/(A+B))的下限(A/(A+B))min的“公式6”如下。
(A/(A+B))min=0.0023D2–0.3287D+15.19...(公式6)
因此,总体上,当采取“A/(A+B):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”的范围以确保“滚流路径流量比(fA/fT)”超过63%的目标且滚流T更有利地增强时,对应于节流孔D(单位:mm),假定为“滚流增强建立范围”,则指示滚流增强建立范围的上限(A/(A+B))max和下限(A/(A+B))min从公式5和6获得。
换言之,通过将“A/(A+B):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”设定在由公式5和6计算的上限(A/(A+B))max和下限(A/(A+B))min之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚流T。
注意,在制造的基础上,节流孔D(mm)具有下限Dmin,且在这种情况下,针对等于或大于Dmin的节流孔获得滚流增强建立范围。
在上文中,已经以示例1A描述了将根据本发明的实施例1的用于内燃机的进气结构应用于构成摆动单元的动力单元3的情况。然而,根据本发明的实施例1的用于内燃机的进气结构不仅限于在具有基本水平向前倾斜的气缸轴线C的动力单元3中的应用,且也可应用于其他类型的动力单元。
例如,如图21所示,当应用于安装在设置有具有上升的气缸轴线C的内燃机(或所谓的立式内燃机130)的车辆上的动力单元103时,根据本发明的用于内燃机的进气结构也产生类似的效果。下面将作为示例1B进行描述。
示例1B的动力单元103以图21所示的姿势固定并安装在摩托车的车架上,其右侧视图部分地在图21中以剖面图示出。在动力单元箱150的前部,将气缸体31、气缸盖32和气缸盖罩33以向上略微向前倾斜的方式依次堆叠地固定,并且曲柄轴51在车辆宽度方向上设置,以构成内燃机130。
在该示例1B中,内燃机130采用SOHC型两气门系统。
在动力单元箱150的后部设置有具有与曲柄轴51平行的主轴158a和副轴158b的齿轮传动装置158,副轴158b作为输出轴。
排气口43在气缸盖32的前侧敞开并连接到排气管(未示出),且进气口42在气缸盖32的后侧敞开。入口管6、节气门体7和连接管85被依次连接以向后延伸,或相对于进入空气的流动朝向上游侧延伸,且进一步,连接管85连接到空气滤清器装置(未示出)。
节气门体7设置有类似于示例1A的节流阀75。燃料喷射阀87设置在入口管6的主流路径80A上,类似于示例1A。
入口管6和进气口42中的进气流动路径80设置有类似于示例1A的分隔部81,节流阀75的下端侧阀体是一端侧半部77A且滚流路径80A位于所述一端侧半部77A的下游侧。换言之,滚流路径80A设置在进气流动路径80的下侧。
因此,同样在该示例1B中,如图21所示,本发明的用于内燃机的进气结构类似于示例1A设置,且可以产生类似的操作和效果。
图22中还示出了安装在设置有具有上升的气缸轴线C的内燃机(或所谓的立式内燃机230)的车辆上的动力单元203,且根据本发明的实施例1的用于内燃机的进气结构在应用时产生类似的效果。下面将作为示例1C进行描述。
示例1C的动力单元203以图22所示的姿势固定并安装在摩托车的车架上,其左侧视图部分地在图22中以剖面图示出。气缸体31设置在动力单元箱250的前部,气缸盖32和气缸盖罩33与其紧固同时以向上略微向前倾斜的方式依次堆叠地固定,并且曲柄轴51在车辆宽度方向上设置,以构成内燃机230。
在该示例1C中,内燃机230是WOHC型。
在动力单元箱250的后部设置有具有与曲柄轴51平行的主轴258a和副轴258b的齿轮传动装置258,副轴258b作为输出轴。
排气口43在气缸盖32的前侧敞开且连接到排气管(未示出),突出的进气口42朝向气缸盖32的后上侧敞开,且节气门体7和空气滤清器装置(未示出)与其连接以相对于进入空气的流动朝向上游侧延伸。
突出的进气口42中的进气流动路径80由分隔部81沿着进入空气流动的方向F分隔,使得主流路径80B设置在下侧,而滚流路径80A设置在上侧。
节气门体7设置有类似于示例1A的节流阀75。燃料喷射阀87设置在节气门体7上,且设置在主流路径80B一侧上,类似于示例1A。
在该示例1C中,节流阀75的上端侧阀体是一端侧半部77A,且滚流路径80A位于所述一端侧半部77A的下游侧。
因此,同样在示例1C中,如图22所示,提供了类似于示例1A的本发明的实施例1的用于内燃机的进气结构,且可以产生类似的操作和效果。
图23中还示出了安装在设置有具有上升的气缸轴线C的内燃机(或所谓的立式内燃机330)的车辆上的动力单元303,且根据本发明的实施例1的用于内燃机的进气结构在应用时产生类似的效果。下面将作为示例1D进行描述。
示例1D的动力单元303以图23所示的姿势固定并安装在摩托车的车架上,其左侧视图部分地在图23中以剖面图示出。在动力单元箱350的前部,将气缸体31、气缸盖32和气缸盖罩33以向上略微向前倾斜的方式依次堆叠地固定,并且曲柄轴51在车辆宽度方向上设置,以构成内燃机330。
在该示例1D中,内燃机330是WOHC型。
在动力单元箱350的后部设置有具有与曲柄轴51平行的主轴358a和副轴358b的齿轮传动装置358,副轴358b作为输出轴。
排气口43在气缸盖32的前侧敞开且连接到排气管(未示出),突出的进气口42朝向气缸盖32的后上侧敞开,且节气门体7和空气滤清器装置(未示出)与其连接以相对于进入空气的流动朝向上游侧延伸。
突出的进气口42中的进气流动路径80由分隔部81沿着进入空气的流动方向F分隔,使得滚流路径80A设置在下侧,而主流路径80B设置在上侧。
节气门体7设置有类似于示例1A的节流阀75。燃料喷射阀87设置在节气门体7上,且设置在主流路径80B一侧上,类似于示例1A。
在该示例1D中,节流阀75的下端侧阀体是一端侧半部77A,且滚流路径80A位于所述一端侧半部77A的下游侧。
因此,同样在该示例1D中,如图23所示,本发明的实施例1的用于内燃机的进气结构类似于示例1A设置,且可以产生类似的操作和效果。
如在上述实施例1的各种示例中所见,本发明可以配置为在进气流动路径80的上侧和下侧中的任一侧设置滚流路径80A。根据该设置来设定节流阀75的开阀旋转方向和关阀旋转方向。
此外,本发明可以构成如下配置:其中不提供入口管6,且分隔部81仅设置在进气口42中,且燃料喷射阀87相应地设置在合适的位置。
基于图1、2和24至图39,将描述根据本发明的实施例2的用于内燃机的进气结构。
图1还示出了摩托车的右侧表面,其上安装有示例2A的动力单元3,该动力单元3设置有本发明的实施例2的用于的内燃机的进气结构,类似于实施例1。
另外,图2示出了图1的摩托车1的车身盖10被拆下的状态的后部右侧视图,并且在实施例2中也参照该图。
在实施例2中,仅关于用于内燃机的进气结构中的节流阀575的结构和布置与实施例1中的不同,其他部分的结构和布置与实施例1中的相似。
因此,对于与实施例1相同的部分,采用与实施例1中所使用的相同的附图标记进行标注,并省略或简化其描述。与实施例1中的对应部分不同的部分由500的附图标记表示,并且与实施例1中相应部分的附图标记中的最后两个数字相同,并且将对其进行描述。
因此,以上参照图1和图2所述的事项类似地适用于设置有实施例2的用于内燃机的进气结构及其动力单元3的摩托车1,并且因此将省略其描述。
图24是动力单元3的侧剖视图,取出自图2中的动力单元3,并且以与图2基本相同的取向描绘了动力单元3。
在图24中,如图所示,仅节流阀575、节流阀轴576和阀体577与图3所示的实施例中的节流阀75、节流阀轴76和阀体77不同,其他部分的结构和设置是相似的。
因此,将描述与实施例1不同的节流阀575、节流阀轴576和阀体577,而省略上文参照图24所述的其他部分的描述。
如作为图24的主要部分的放大图的图25所示,实施例2的示例2A包括气缸轴线C几乎基本水平向前倾斜的气缸盖32,其中,进气口42和排气口43形成为从在燃烧室顶板表面32a中敞开的进气阀口40和排气阀口41延伸,同时在方向上弯曲以彼此竖直间隔开。
进气口42的上游端朝向气缸盖32的上侧敞开,并连接至入口管6以构成连续的进气流动路径80,而节气门体7连接至入口管6的上游侧。
排气口43的下游端朝向气缸盖32的下方敞开并链接到排气管38(见图2)。
气缸进气阀引导件44一体地装配到气缸盖32中的进气口42的弯曲的外壁部42a,且由进气阀引导件44可滑动地支撑的进气阀46打开和关闭进气口42的燃烧室36前方的进气阀口40。
此外,由一体地装配至气缸盖32中的排气口43的弯曲外壁部43a的排气阀引导件45可滑动地支撑的排气阀47打开和关闭排气口43的燃烧室36前面的排气阀口41。
进气阀46和排气阀47被阀弹簧48向上偏压,使得它们的阀头部分46a、47a关闭进气阀40和排气阀41,两者都在燃烧室36前面。如图25所示,进气阀46和排气阀47的杆端46b、47b被与凸轮轴91的进气凸轮92和排气凸轮93振荡地接触的进气摇臂94和排气摇臂95向下推动,且进气阀46和排气阀47在预定的时间被打开,以在进气口42与燃烧室36之间和排气口43与燃烧室36之间建立连通,由此在预定的时间进行进气和排气。
在上述示例2A的内燃机30中,为了在燃烧室36中获得更好的燃烧,配置了用于使燃烧室36中的燃料-空气混合物呈滚流(在本发明中称为“滚流”)T或竖直旋转的进气结构。
具体地,入口管6通过绝缘体61连接到内燃机30的进气口42的上游端,从而构成具有大致圆形连续截面形状的进气流动路径80,并且节气门体7连接到入口管6的上游侧。
节气门体7的进气通道70的截面形状大致为圆形,并且构成与内燃机30的燃烧室36连续的进气流动路径80的一部分,节气门体7的上游侧通过连接管85连接到空气滤清器装置86(见图2)。
节气门体7设置有单个节流阀575,节流阀575由节流阀轴76可旋转地支撑在节气门体7中,节流阀轴76基本水平地布置,同时与进气通道70的进入空气流动方向F垂直地相交,换句话说,与进气通道70的中心轴线X垂直地相交,可变地控制进气通道70的流动路径面积,并且可以打开和关闭进气通道70。
实施例2的节气门体7的上游侧前表面类似于图5的实施例1所描绘的情形,除了阀体577的旋转方向如稍后所述的不同外。节流阀575是蝶型的,且包括节流阀轴576和盘状的阀体577,其固定到节流阀轴576且与节流阀轴576一体地旋转。阀体577在节流阀轴576的两侧二等分成一侧的一端侧半部577A和另一侧的半盘形的另一端侧半部577B(附图标记在图5的括号中指示)。
可以通过驾驶员的操作等将节流阀575在图24和图25中的开阀方向逆时针旋转。阀体577被复位弹簧(未示出)在关阀方向上顺时针地偏压而处于全闭位置,使得旋转的所述一端侧半部577A接触进气通道70的内表面70a,而旋转的所述另一端侧半部577B接触进气通道70的内表面70a。
在该示例2A中,节气门体7的进气通道70基本上水平地设置,下端侧阀体是所述一端侧半部577A,上端侧阀体是所述另一端侧半部577B。
在该示例2A中,进气流动路径80沿着进入空气流动方向被分隔部81连续地从入口管6到进气口42分开,且被分隔成滚流路径80A(其配置为使得在其中通过的进入空气在燃烧室36中生成滚流T)和除滚流路径80A以外的主流路径80B。
在本发明中,“滚流路径”是在节流阀575的稍微打开位置时用于在燃烧室36中生成滚流T的进入空气流动路径,换言之,在内燃机30低负载时。
在该示例2A中,进气流动路径80的被分隔部81分隔的下侧部分是滚流路径80A,而上侧部分是主流路径80B,但在本发明中,它们的上下设置不是限制性的。
另外,在本文中,关于进气流动路径80、进气通道70和节流阀575的“上,下”是指在汽缸轴线C的方向上,气缸盖32或气缸盖罩33的方向为“上”,而曲柄轴51的方向为“下”,在空间上并不意味着绝对的“上,下”。
分隔部81由从进入空气流动的上游侧朝向下游侧依次配置的入口管侧分隔部81A、绝缘体侧分隔部81B和进气口侧分隔部81C构成。
类似于图5所示,图中的上侧的主流路径80B和图中的下侧的滚流路径80A通过以下方式形成:在从入口管6到进气口42的范围内由纵向分隔部81在图中垂直地分隔节流阀575的下游侧的进气流动路径80,且它们各自限定为具有大致圆形的截面形状。
注意,分隔部81在进气流动路径80的宽度方向上的表面和节流阀轴576彼此平行。
因此,连接到节气门体7的进气通道70的下游侧的入口管6的进气流动路径80的滚流路径80A的入口开口80Aa位于节流阀575的所述一端侧半部577A的下游侧且在此处敞开,而主流路径80B的入口开口80Ba位于节流阀575的所述另一端侧半部577B的下游侧且在此处敞开。
注意,从上方外部穿透主流路径80B且设置为向进气阀口40喷射和提供燃料的喷射阀87附接到入口管6。
尽管在该示例2A中将燃料喷射阀87设置在入口管6处,但是也可以采用直接喷射结构,其中,燃料喷射阀87设置在气缸盖32或气缸体31处并将燃料喷射到燃烧室36中。
此外,如图25所示,分隔部81的下游侧端部部分81b,换言之,位于气缸盖32的进气口42中的下游侧端部部分81b一体地形成,同时朝向气缸盖32中的气缸体31侧弯曲,且滚流路径80A的末端80Ab形成为指向气缸盖32的燃烧室顶板表面32a。
因此,如图25中的小箭头所示,在经过进气阀46的阀头部分46a的上侧之后,流入滚流路径80A的进入空气被使得流入气缸孔31a,因此,可以确保在燃烧室36中容易地产生滚流T。以此方式,滚流路径80A配置为使得其中通过的进入空气将容易产生滚流T。
通常,在常规装置中,当节流阀处于稍微打开位置时,用于将进入空气引导至滚动流路径的TCV被设置在节流阀的下游侧,以控制进气流量。在本发明中,与此不同,在进气流动路径80或进气通道70中不提供TCV,特别是障碍物或引导件,但是确保很多进入空气可以在节流阀575稍微打开时或内燃机30低负载时被引导到滚流路径80A,且在内燃机30高负载时,根据节流阀575的位置(节流位置),进入空气可以被引导到滚流路径80A和主流路径80B,而没有任何困难。
注意,如权利要求书和实施例中所描述的本发明中所述的“稍微打开”是指,在内燃机低负载时,从完全关闭节流阀到预定位置的范围内的节流位置,并且可以根据内燃机在低负载下的特性任意设置。在实施例2中,假定为从节流阀的完全关闭到30%的节流位置的范围内的区域,但是该节流位置不是限制性的。例如,根据驾驶员的操作特性和路况,可以根据需要将其设置为经常使用的节流位置。
本发明的特别特征是从本发明人的广泛和深入研究中发现的,而不是从使用与常规用途相似的常规装置的观点中发现的。如在实施例2中所示,通过将节流阀575和分隔部81配置为指定的设定,可以通过节流阀575在从完全关闭到稍微打开状态的范围的区域中限制进入空气进入主流路径80B的流入。另外,进入空气的流动可以被局部化并引导至滚流路径80A,并且可以增强燃烧室36中的滚流T。
如图26所示,其示出实施例2的节气门体7的节流阀575附近的一部分的剖视图,其包括进气通道70的中心轴线,其且垂直于节流阀轴576。在实施例中,可以使节流阀575在图中的开阀方向上逆时针R旋转。此外,在节流阀575顺时针R’偏置的完全关闭状态中,节流阀575的阀体577处于旋转的一端侧半部577A与在进气通道70的图中的下侧的内表面70a接触的状态,而旋转的另一端侧半部577B接触进气通道70的图中的上侧的内表面70a。
在完全关闭位置,节流阀575的所述一端侧半部577A与进入空气流动方向F的下游侧的进气通道70的内表面70a的接触角α’为钝角,而节流阀75的另一端侧半部577B与进入空气流动方向F的下游侧的进气通道70的内表面70a的接触角β’为锐角。
当节流阀575在这种状态下从完全关闭位置移动到稍微打开位置时,进入空气从进气通道70的上游侧通过形成在所述一端侧半部577A和进气通道70的内表面70a之间的间隙(下文称为“钝角侧间隙”)571A并通过形成在另一端侧半部577B和进气通道70的内表面70a之间的间隙(下文称为“锐角侧间隙”)571B,然后从进气通道70的下游侧流动到进气流动路径80。
在钝角侧间隙571A和锐角侧间隙571B的紧邻下游部分72(图中的黑色部分)中产生强负压,并且在节流阀575的下游侧的范围(包括节流阀轴576)内产生宽负压区域73(图中的点阴影部分)。
图27的示意图示出这样的状态,其中,在进气流动路径80中设置分隔部81,且节流阀575位于图26中的稍微打开位置,该示意图为垂直于节流阀轴576并沿着进气通道70的中心轴线X的剖视图。
具体地,如图27所示,节流阀575的下游侧的进气流动路径80被具有平行于节流阀轴576的表面的分隔部81沿着进入空气流动方向F分隔成两个流动路径80B、80A,它们的截面积分别为较大的和较小的,较大的截面积的一侧的流动路径80B设置在另一端侧半部577B的下游侧,较小的截面积的一侧的流动路径80A设置在所述一端侧半部577A的下游侧。通过这样的配置,在节流阀575稍微打开时或内燃机30低负载时,通过节流阀575并流入较大截面积的流动路径80B的进入空气的活力易于衰减,并且流入较大截面积的流动路径80B并失去其活力的进入空气是由于在节流阀575的一端侧半部577A和另一端侧半部577B的端部部分的紧邻下游部分72(图中的黑色部分)处产生的负压引起的,并且流回上游侧。
然后,因此流回的进入空气是由在较小截面积的流动路径80A一侧的一端侧半部577A的紧邻下游部分72中产生的负压引起的,且与已经通过节流阀575的进入空气一起流入较小截面的流动路径80A,使得流入流动路径80A的进入空气的量增加。
根据上述内容,本发明人发现,通过使较大截面的流动路径80B作为主流路径,且使较小截面积的流动路径80A作为滚流路径,换言之,通过将主流路径80B的截面积设定为大于滚流路径80A的截面积,已经流入主流路径80B的进入空气可以被引导到滚流路径80A中。
因此,当主流路径80B的截面积设定为大于滚流路径80A的截面积时,流入主流路径80B的进入空气可以被引导到滚流路径80A中,且可以增强燃烧室36中的滚流T,而无需提供TCV。此外,与提供TCV的情况相比,可以简化内燃机30的进气结构的装置构造,且可以减少部件数量并降低成本。
另外,在该实施例中,在垂直于节流阀轴576且沿着进气通道70的中心轴线X的剖视图中,节流阀575的一端侧半部577A在完全关闭时以钝角α’接触下游侧的进气通道70的内表面70a,而节流阀575的另一端侧半部577B以锐角β’接触下游侧的进气通道70的内表面70a,进气流动路径80的滚流路径80A位于所述一端侧半部577A的下游侧,进气流动路径80的主流路径80B位于另一端侧半部577B的下游侧。
由于节流阀575的一端侧半部577A在完全关闭时设置为以钝角α’接触下游侧的进气通道70的内表面70a,所述一端侧半部577A从主流路径80B朝向节流阀575的下游侧的滚流路径80A倾斜,使得在节流阀575稍微打开时等,主流路径80B中的回流被容易地朝向滚流路径80A侧引导,且分隔部81可以靠近所述一端侧半部577A设置。因此,在进入空气流动方向F上,从所述一端侧半部577A到分隔部81的距离小于从另一端侧半部577B到分隔部81的距离。因此,通过所述一端侧半部577A的进入空气容易地流入滚流路径80A,使得流入滚流路径80A的进入空气的量可以增加。
如图27所示,在节气门体7的进气通道70的中心轴线X与下游侧(与节气门体7的进气通道70相比)的进气流动路径80的中心轴线X’彼此重合的状态下,进气通道70和进气流动路径80彼此连续。在该实施例中,通过在与进气通道70的中心轴线X相比在图中的下侧位于钝角侧间隙571A上的分隔部81,换言之,在节流阀575的所述一端侧半部577A侧,进气流动路径80被分隔成图中的下侧的滚流路径80A和图中的上侧的主流路径80B,且得到在节流阀575稍微打开时的进入空气流动的分布。
在该实施例中,进气流动路径80包括节气门体7的进气通道70和下游侧(与节气门体7的进气通道70相比)的进气流动路径80,且节气门体7的进气通道70的下游侧的进气流动路径80对应于入口管6和气缸盖32的进气口42。
结果,在滚流路径80A的截面积A与主流路径80B的截面积B的比率A:B为2:8的情况下,当在节流阀575的上游侧流过与进气通道70的中心轴线X相比的图中的上半部的进入空气fU与总进入空气fT的比例为52%,而流过与中心轴线X相比的图中的下半部的进入空气fL与总进入空气fT的比例为48%时,已确认,在经过15%的位置的稍微打开状态下的节流阀575之后,在钝角侧间隙571A的下游侧流过滚流路径80A的进入空气fA与总进入空气fT的比例,换言之,滚流路径流量比(fA/fT)足够大于稍后描述的63%,表明可以使进入空气在滚流路径80A中以足够局部化的方式流动。
注意,还发现,如果分隔部81设置在过于上侧而将比率A:B设置得过高,或者分隔部81设置在过于下侧以使比率A:B设置得过低,则滚流路径流量比(fA/fT)降低。
换言之,已经发现,当内燃机30负载低而节流阀575稍微打开时,可以将大量进入空气引导到滚流路径80A,并在低负载时增强燃烧室36中的滚流T,而无需提供上述常规TCV。
此外,由于不必特别地在节流阀575的前侧或后侧的进气流动路径80或进气通道70中设置障碍物或引导件,可以在内燃机30高负载时根据节流阀575的位置没有困难地将进入空气引导到主流路径80A和滚流路径80B。
注意到,如图25所示,在该实施例中,滚流路径80A设置在弯曲的进气流动路径80的弯曲的内周侧,而主流路径80B设置在弯曲的进气流动路径80的弯曲的外周侧,入口管6中的主流路径80B的曲线径向方向上的高度HB设定为大于入口管6中的滚流路径80A的曲线径向方向上的高度HA,且燃料喷射阀87设置在主流路径80B一侧。
因此,通过在进气流动路径80的弯曲的外周侧提供主流路径80B,与将滚流路径80A设置在进气流动路径80的弯曲的外周侧的情况相比,可以确保将燃料喷射阀87和分隔部81之间的距离设定为较大,且可以使分隔部81基于不受来自燃料喷射阀87的燃料的干扰。
这里,图28以正交于分隔部81且沿着进气流动路径80的中心轴线X’的剖面示意性地描绘了该实施例的节气门体7的节流阀575的前侧和后侧的进气通道70和与其连续的进气流动路径80的形式。注意到,由于进气通道70和进气流动路径80彼此连续,它们的中心轴线X和X’彼此重合,且分隔部81的在进气流动路径80的宽度方向上的表面和节流阀轴576彼此平行,图28也是描绘垂直于节流阀轴576且沿着进气通道70的中心轴线X的剖面的图。在该图中,进气流动路径80的剖面在右侧相邻显示,而进气通道70在节流阀575的位置处的剖面左侧相邻显示。
如图28所示,连接到节气门体7的下游侧的入口管6的进气流动路径80的直径Dp设定为大于节流阀575的位置处的节气门体7的进气通道70的直径,换言之节流孔D。
此外,从入口管6的上游端6a朝向下游侧形成锥形部分6b,其直径朝向径向外侧逐渐增大。
通过直径D和直径Dp之间的差异,可以抑制由于向进气流动路径的内部添加分隔部而引起的流动路径截面积的变化。
此外,在入口管6中的流动路径截面积由于其直径朝向径向外侧逐渐增加的锥形部分6b而增大的情况下,可以抑制由于添加分隔部81而引起的流动路径截面积的变化。
在该示例中,锥角θt优选为3.5度,且设定为等于或小于5度,但是锥角可以按照需要根据分隔部81的结构修改。
在图28中,A是分隔部81的上游侧端部部分81a附近的滚流路径80A的截面积,B是分隔部81的上游侧端部部分81a附近的主流路径80B的截面积,且Sth是节流阀575的位置处的进气通道70的节流孔截面积。
H是“分隔高度”,其为从分隔部81的上游侧端部部分81a附近的进气流动路径80的中心轴线X’到分隔部81的滚流路径80A侧的表面的距离。
L为“分隔部深度”,其为在进气流动路径80的中心轴线X’方向上,从节流阀轴576的中心到分隔部81的上游侧端部部分81a的流动路径宽度方向中心83(见图6)的距离。注意到,在该部分的中心轴线X’是弯曲的情况下,采用沿着曲线的距离。
V表示节流阀75的位置(节流位置),指示在从完全关闭状态(0%)到完全打开位置(100%)的打开率的范围。
本发明人进一步分析了在什么条件下,由于如上配置的节流阀575和分隔部81,可以有利地实现进入滚动流路径80A的进入空气的局部化流动。
具体地,在摩托车1在市区中行驶的油耗测量模式中,通常,0%到约30%的节流位置对应于内燃机低负载的时间或使用的节流阀稍微打开的时间。鉴于此,以15%的中间节流位置作为典型位置,确定在15%的节流打开时的用于增强燃烧室36中的滚流T的条件。
经过节流阀575的总进入空气为fT,且流过滚流路径80A的进入空气为fA,然后,通常,当流过滚流路径80A的进入空气fA与总进入空气fT的比率,或滚流路径流量比(fA/fT)升高时,燃烧室中的滚流T的滚率TR(滚流的旋转速度与曲柄轴的旋转速度的比率)得以改善。在滚率TR等于或大于1.2时,获得了快速燃烧,并且出现燃料消耗效果。
基于以下事实:当滚流路径流量比(fA/fT)等于或大于63%时,滚率TR等于或大于1.2,获得快速燃烧且可以实现燃料消耗效果,本发明人针对以下进行了CFD(计算流体动力学)分析,24φ(直径24mm)、48φ(直径48mm)和80φ(直径80mm)的节流孔直径D,滚流路径流量比(fA/fT)的目标值等于或大于63%,并且找出了L/D、H/D、A/Sth和A/(A+B)的优选范围,如下文所述。
图29描绘了“滚流路径流量比(fA/fT)”与“L/D:分隔部深度位置”的关系的分析结果的曲线图,其中,节流孔D为24φ、48φ和80φ,滚流路径80A的截面积A与主流路径80B的截面积B的比率A:B为2:8,节流位置为15%。
“L”、“D”、“fA”和“fT”如图28所绘示和如上所述。
如图所示,80φ的节流孔D的曲线表明,在作为上限的1.69的“L/D:分隔部深度位置”与0.0的最小值的整个范围之间,“滚流路径流量比(fA/fT)”超过63%目标且滚流T优选地在该范围中增强。
48φ的节流孔D的曲线表明,“滚流路径流量比(fA/fT)”在从0.0的最小值到1.80的“L/D”的上限的整个范围内超过63%的目标,24φ的节流孔D的曲线表明,“滚流路径流量比(fA/fT)”在从0.0的最小值到2.17的“L/D”的上限的整个范围中超过63%的目标,滚流T在这些范围中更有利地增强。
图30是描绘了从图29推导的“L/D:分隔部深度位置”的对应于节流孔D(mm)的滚流增强建立范围的曲线图。
如图30所示,以节流孔D(单位:mm)为横轴,以“L/D:分隔部深度位置”为纵轴,以24φ、48φ和80φ的节流孔D为基础绘制了(L/D)的上限(L/D)max。
然后,从上限(L/D)max的三个点,找出了用于计算对应于节流孔D(单位:mm)的(L/D)的上限(L/D)max的“公式17”如下。
(L/D)max=0.0002D2–0.0308D+2.78...(公式17)
因此,总体上,当采取“L/D:分隔部深度位置”的范围以确保“滚流路径流量比(fA/fT)”超过63%的目标且滚流T更有利地增强时,对应于节流孔D(单位:mm),假定为“滚流增强建立范围”,则从公式17获得指示滚增强建立范围的上限(L/D)max。
以流体力学为基础,(L/D)的下限为0.0的最小值。
换言之,通过将“L/D:分隔部深度位置”设定在由公式17计算的上限(H/D)max和下限0.0之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚流T。
此外,在制造的基础上,节流孔D(mm)具有下限Dmin,且在这种情况下,针对等于或大于Dmin的节流孔获得滚流增强建立范围。
注意到,由于关于节流阀575等的结构限制,“分隔部深度L”不能为0.0,且其可以采取由于制造限制的下限Lmin。在这种情况下,(L/D)也不可以采取0.0的最小值。
如果Lmin=6mm,且与节流孔D无关,则由于结构限制的“L/D”的下限(L/D)min为(Lmin/D)=6/D,且对于80φ的节流孔,值为0.08,对于48φ的节流孔D为0.13,对于24φ的节流孔D为0.25。
然后,由于结构限制的“L/D”的下限不是基于流体力学的下限,而是基于设计而根据结构条件而变化的值。换言之,“L/D”的下限是在这样的范围内的值,使得当阀体77在“L/D”最小化的情况下旋转时,节流阀75的阀体77不会干涉分隔部81。
如上所述,在节流阀575的位置处的节气门体7的进气通道70的直径为节流孔D,在进气流动路径80的中心轴线X’的方向上从分隔部81的上游侧端部部分81a的流动路径宽度方向中心83到节流阀轴576的中心的距离为L,则主流路径80B的截面积B设定为大于滚流路径80A的截面积,且分隔部深度位置L/D设定为使得在节流阀575稍微打开时或内燃机30低负载时,通过节流阀575且流入主流路径80B的进入空气回流并进入空气流入滚流路径80A。
因此,在节流阀575稍微打开时或在内燃机30负载低时,通过节流阀575并流入主流路径80B的进入空气的活力易于衰减,流入主流路径80B同时失去其活力的进入空气是由于在节流阀575的紧邻下游部分72处产生的负压引起的,并且流回上游侧。
然后,通过较大截面积的主流路径80B的进入空气的回流是由在滚流路径80A侧的紧邻下游部分72处的负压引起的,然后与已经通过节流阀575的进入空气一起流入滚流路径80A,使得流过滚流路径80A的进入空气的量增加。
图31是“滚流路径流量比(fA/fT)”与“H/D:分隔部高度位置”的关系的分析结果的曲线图,其中节流孔D为24φ、48φ和80φ,在15%的节流位置,其中分隔部深度位置L/D设定为使得在节流阀575稍微打开时或内燃机30低负载时,通过节流阀575且流入主流路径80B进入空气朝向上游侧流回,且进入空气流入滚流路径80A,如上文所述。
“H”、“D”、“fA”和“fT”如图28所绘示和如上所述。
如图中所示,80φ的节流孔D的曲线表明,“滚流路径流量比(fA/fT)”在从0.068的下限到0.365的上限的(H/D)的整个范围内超过63%的目标,且在该范围内有利地增强滚流T。
48φ的节流孔D的曲线表明,“滚流路径流量比(fA/fT)”在从0.050的下限到0.361的上限的(H/D)的整个范围内超过63%的目标,且24φ的节流孔D的曲表明,“滚流路径流量比(fA/fT)”在从0.036的下限到0.353的上限的(H/D)的整个范围内超过63%的目标,且滚流T在这些范围中更有利地增强。
图32是描绘了从图31推导的“H/D:分隔部高度位置”的对应于节流孔D(mm)的滚流增强建立范围的曲线图。
如图32所示,以节流孔D(单位:mm)为横轴,以“H/D:分隔部高度位置”为纵轴,以24φ、48φ和80φ的节流孔D为基础绘制了(H/D)的上限(H/D)max和下限(H/D)min。
然后,从上限(H/D)max的三个点,找出了用于计算对应于节流孔D(单位:mm)的分隔部高度位置:H/D的上限(H/D)max的“公式11”如下。
(H/D)max=-0.000004D2+0.0006D+0.34...(公式11)
类似地,从下限(H/D)min的三个点,找出了用于计算对应于节流孔D(单位:mm)的分隔部高度位置:H/D的下限(H/D)min的“公式12”如下。
(H/D)min=0.0000004D2+0.0006D+0.02...(公式12)
因此,总体上,当采取“H/D:分隔部高度位置”的范围以确保“滚流路径流量比(fA/fT)”超过63%的目标且滚流T更有利地增强时,对应于节流孔D(单位:mm),假定为“滚流增强建立范围”,则指示滚流增强建立范围的上限(H/D)max和下限(H/D)min从公式11和12获得。
换言之,通过将“H/D:分隔部高度位置”设定在由公式11和12计算的上限(H/D)max和下限(H/D)min之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚流T。
注意,在制造的基础上,节流孔D(mm)具有下限Dmin,且在这种情况下,针对等于或大于Dmin的节流孔获得滚流增强建立范围。
此外,在节流孔是椭圆形或长方形的情况下,在穿过节流阀的中心、垂直于节流阀轴576且正交于上下内表面70a的进气通道70的上下内表面70a之间的距离为节流孔D(单位:mm)。
图33是“滚流路径流量比(fA/fT)”与“A/Sth:滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”的关系的分析结果的曲线图,其中节流孔D为24φ、48φ和80φ,在15%的节流位置,其中分隔部深度位置L/D设定为使得在节流阀575稍微打开时或内燃机30低负载时,通过节流阀575且流入主流路径80B进入空气朝向上游侧流回,且进入空气流入滚流路径80A,如上文所述。
“A”、“Sth”、“fA”和“fT”如图28所绘示和如上所述。
如图中所示,80φ的节流孔D的曲线表明,“滚流路径流量比(fA/fT)”从8.5%的下限到43.7%的上限的(A/Sth)的整个范围内超过63%的目标,且在该范围内有利地增强滚流T。
48φ的节流孔D的曲线表明,“滚流路径流量比(fA/fT)”在从9.0%的下限到45.9%的上限的(A/Sth)的整个范围内超过63%的目标,且24φ的节流孔D的曲线表明,在从10.0%的下限到46.2%的上限的(A/Sth)的整个范围内,“滚流路径流量比(fA/fT)”超过63%的目标,且滚流T在这些范围中更有利地增强。
图34是描绘了从图33推导的“A/Sth:滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”的对应于节流孔D(mm)的滚流增强建立范围的曲线图。
如图34所示,以节流孔D(单位:mm)为横轴,以“A/Sth:滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”为纵轴,以24φ、48φ和80φ的节流孔D为基础绘制了(A/Sth)的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)min。
然后,从上限(A/Sth)max的三个点,找出了用于计算对应于节流孔D(单位:mm)的(A/Sth)的上限(A/Sth)max的“公式13”如下。
(A/Sth)max=-0.001D2+0.06D+45.34...(公式13)
类似地,从下限(A/Sth)min的三个点,找出了用于计算对应于节流孔D(单位:mm)的(A/Sth)的下限(A/Sth)min的“公式14”如下。
(A/Sth)min=0.0005D2–0.08D+11.54...(公式14)
因此,总体上,当采取“A/Sth:滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”的范围以确保“滚流路径流量比(fA/fT)”超过63%的目标且滚流T更有利地增强时,对应于节流孔D(单位:mm),假定为“滚流增强建立范围”,则指示滚流增强建立范围的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)min从公式13和14获得。
换言之,通过将“(A/Sth):滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%)”设定在由公式13和14计算的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)min之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚流T。
注意,在制造的基础上,节流孔D(mm)具有下限Dmin,且在这种情况下,针对等于或大于Dmin的节流孔获得滚流增强建立范围。
图35是“滚流路径流量比(fA/fT)”与“A/(A+B):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”的关系的分析结果的曲线图,其中节流孔D为24φ、48φ和80φ,在15%的节流位置,其中分隔部深度位置L/D设定为使得在节流阀575稍微打开时或内燃机30低负载时,通过节流阀575且流入主流路径80B进入空气朝向上游侧流回,且进入空气流入滚流路径80A,如上文所述。
“A”、“B”、“fA”和“fT”如图28所绘示和如上所述。
如图中所示,80φ的节流孔D的曲线表明,“滚流路径流量比(fA/fT)”在从7.9%的下限到44.7%的上限的A/(A+B)的整个范围内超过63%的目标,且在该范围内有利地增强滚流T。
48φ的节流孔D的曲线表明,“滚流路径流量比(fA/fT)”在从8.5%的下限到45.3%的上限的A/(A+B)的整个范围内超过63%的目标,且24φ的节流孔D的曲线表明,在从10%的下限到49%的上限的A/(A+B)的整个范围内,“滚流路径流量比(fA/fT)”超过63%的目标,滚流T在这些范围中更有利地增强。
图36是描绘了从图35推导的“A/(A+B):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”的对应于节流孔D(mm)的滚流增强建立范围的曲线图。
如图36所示,以节流孔D(单位:mm)为横轴,以“A/(A+B):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”为纵轴,以24φ、48φ和80φ的节流孔D为基础绘制了A/(A+B)的上限A/(A+B)max和下限A/(A+B)min。
然后,从上限(A/(A+B))max的三个点,找出了用于计算对应于节流孔D(单位:mm)的(A/(A+B))的上限(A/(A+B))max的“公式15”如下。
(A/(A+B))max=0.0024D2-0.3283D+55.48...(公式15)
类似地,从上限(A/(A+B))min的三个点,找出了用于计算对应于节流孔D(单位:mm)的(A/(A+B))的下限(A/(A+B))min的“公式16”如下。
(A/(A+B))min=0.0008D2–0.1187D+12.4...(公式16)
因此,总体上,当采取“A/(A+B):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”的范围以确保“滚流路径流量比(fA/fT)”超过63%的目标且滚流T更有利地增强时,对应于节流孔D(单位:mm),假定为“滚流增强建立范围”,则指示滚流增强建立范围的上限(A/(A+B))max和下限(A/(A+B))min从公式15和16获得。
换言之,通过将“A/(A+B):滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%)”设定在由公式15和16计算的上限(A/(A+B))max和下限(A/(A+B))min之间的范围内,对应于节流孔D(单位:mm),滚流路径流量比(fA/fT)增加,并且有利地增强滚流T。
注意,在制造的基础上,节流孔D(mm)具有下限Dmin,且在这种情况下,针对等于或大于Dmin的节流孔获得滚流增强建立范围。
在上文中,已经以示例2A描述了将根据本发明的实施例2的用于内燃机的进气结构应用于构成摆动单元的动力单元3的情况。然而,根据本发明的实施例2的用于内燃机的进气结构不仅限于其在具有基本水平向前倾斜的气缸轴线C的动力单元3中的应用,且也可应用于其他类型的动力单元。
例如,如图37所示,当应用于安装在设置有具有上升的气缸轴线C的内燃机(或所谓的立式内燃机630)的车辆上的动力单元603时,根据本发明的用于内燃机的进气结构也产生类似的效果。下面将作为示例2B进行描述。
示例2B的动力单元603以图37所示的姿势固定并安装在摩托车的车架上,其右侧视图部分地在图37中以剖面图示出。在动力单元箱650的前部,将气缸体31、气缸盖32和气缸盖罩33以向上略微向前倾斜的方式依次堆叠地固定,并且曲柄轴51在车辆宽度方向上设置,以构成内燃机630。
在实施例2中,内燃机630采用SOHC型两气门系统。
在动力单元箱650的后部设置有具有与曲柄轴51平行的主轴658a和副轴658b的齿轮变速装置658,副轴658b用作输出轴。
排气口43在气缸盖32的前侧敞开并连接到排气管(未示出),进气口42在气缸盖32的后侧敞开。入口管6、节气门体7和连接管85被依次连接以向后延伸,或相对于进入空气的流动朝向上游侧延伸,且进一步,连接管85连接到空气滤清器装置(未示出)。
节气门体7设置有类似于示例2A的节流阀575。燃料喷射阀87设置在入口管6的主流路径80B侧,类似于示例2A。
入口管6和进气口42中的进气流动路径80设置有类似于示例2A的分隔部81,节流阀575的下端侧阀体是一端侧半部577A且滚流路径80A位于一端侧半部577A的下游侧。换言之,滚流路径80A设置在进气流动路径80的下侧。
因此,同样在该示例2B中,如图37所示,本发明的用于内燃机的进气结构类似于示例2A设置,且可以产生类似的操作和效果。
图38中还示出了安装在设置有具有上升的气缸轴线C的内燃机(或所谓的立式内燃机730)的车辆上的动力单元703,且根据本发明的用于内燃机的进气结构在应用时产生类似的效果。下面将作为示例2C进行描述。
示例2C的动力单元703以图38所示的姿势固定并安装在摩托车的车架上,其左侧视图部分地在图38中以剖面图示出。气缸体31设置在动力单元箱750的前部,气缸盖32和气缸盖罩33与其紧固同时以向上略微向前倾斜的方式依次堆叠地固定,并且曲柄轴51在车辆宽度方向上设置,以构成内燃机730。
在该示例2C中,内燃机730是WOHC型。
在动力单元箱750的后部设置有具有与曲柄轴51平行的主轴758a和副轴758b的齿轮传动装置758,副轴758b作为输出轴。
排气口43在气缸盖32的前侧敞开且连接到排气管(未示出),突出的进气口42朝向气缸盖32的后上侧敞开,且节气门体7和空气滤清器装置(未示出)与其连接以相对于进入空气的流动朝向上游侧延伸。
突出的进气口42中的进气流动路径80由分隔部81沿着进入空气流动方向F分隔,使得主流路径80B设置在下侧,而滚流路径80A设置在上侧。
节气门体7设置有类似于示例2A的节流阀575。燃料喷射阀87设置在节气门体7上,且设置在主流路径80B侧,类似于示例2A。
在示例2C中,节流阀575的上端侧阀体是一端侧半部577A,且滚流路径80A位于所述一端侧半部577A的下游侧。
因此,同样在示例2C中,如图38所示,提供了类似于示例2A的本发明的用于内燃机的进气结构,且可以产生类似的操作和效果。
图39中还示出了安装在设置有具有上升的气缸轴线C的内燃机(或所谓的立式内燃机830)的车辆上的动力单元803,且根据本发明的用于内燃机的进气结构在应用时产生类似的效果。下面将作为示例2D进行描述。
示例2D的动力单元803以图39所示的姿势固定并安装在摩托车的车架上,其左侧视图部分地在图39中以剖面图示出。在动力单元箱850的前部,将气缸体31、气缸盖32和气缸盖罩33以向上略微向前倾斜的方式依次堆叠地固定,并且曲柄轴51在车辆宽度方向上设置,以构成内燃机830。
在示例2D中,内燃机830是WOHC型。
在动力单元箱850的后部设置有具有与曲柄轴51平行的主轴858a和副轴858b的齿轮传动装置858,副轴858b作为输出轴。
排气口43在气缸盖32的前侧敞开且连接到排气管(未示出),突出的进气口42朝向气缸盖32的后上侧敞开,且节气门体7和空气滤清器装置(未示出)与其连接以相对于进入空气的流动朝向上游侧延伸。
突出的进气口42中的进气流动路径80由分隔部81沿着进入空气流动方向F分隔,使得滚流路径80A设置在下侧,而主流路径80B设置在上侧。
节气门体7设置有类似于示例2A的节流阀575。燃料喷射阀87设置在节气门体7上,且设置在主流路径80B侧,类似于示例2A。
在示例2C中,节流阀575的下端侧阀体是所述一端侧半部577A,且滚流路径80A位于所述一端侧半部577A的下游侧。
因此,同样在示例2D中,如图39所示,提供了类似于示例2A的本发明的用于内燃机的进气结构,且可以产生类似的操作和效果。
如在上述实施例2的各种示例中所见,本发明可以配置为在进气流动路径80的上侧和下侧中的任一侧上设置滚流路径80A。根据该设置来设定节流阀75的开阀旋转方向和关阀旋转方向。
此外,本发明可以构成如下配置:其中不提供入口管6,且分隔部81仅设置在进气口42中,且燃料喷射阀87相应地设置在合适的位置。
虽然以上描述了本发明的实施例1和实施例2的示例,但本发明不限于上述实施例,在不脱离本发明主旨的范围内可以进行各种设计变更,并且本发明当然包括在本发明的主旨的范围内以各种方式实施车辆、内燃机等的配置。
注意,尽管为了便于说明已经描述了附图中所描绘的示例的左右布置,但是其中左右布置不同的那些配置也包括在本发明的主旨之内。
附图标记列表
1...摩托车;3,103,203,303,603,703,803...动力单元;6...入口管;6a...上游端;6b...锥形部分;7...节气门体;30,130,230,330,630,730,830...内燃机;31...气缸体;31a...气缸孔;32...气缸盖;32a...燃烧室顶板表面;34...活塞;34a...顶表面;36...内燃机;40...进气阀口;42...进气口;42a...弯曲外壁部;46...进气阀;46a...阀头部分;48...阀弹簧;50,150,250,350,650,750,850...动力单元箱;50L...左箱半部;50a...曲柄箱部;51...曲柄轴;61...绝缘体;70...进气通道;70a...内表面;71A,571B...锐角侧间隙;71B,571A...钝角侧间隙;72...紧邻下游部分;73...负压区域;75,575...节流阀;76,576...节流阀轴;77,577...阀体;77A,577A...一端侧半部;77Aa...外围边缘;77B,577B...另一端侧半部;77Ba...外围边缘;80...进气流动路径;80A...滚流路径;80Ab...末端;80B...主流路径;81...分隔部;81a...上游侧端部部分;81b...下游侧端部部分;82...切口凹部;83...流动路径宽度方向中心;87...燃料喷射阀;
C...气缸轴线,F...进入空气流动方向;T...滚流(本发明中的“滚流”);X...(进气通道70的)中心轴线;X’...(进气流动路径80的)中心轴线;α...接触角(锐角);α’...接触角(钝角);β...接触角(钝角);β’...接触角(锐角);θt...锥角;A...滚流路径80A的截面积;B...主流路径80B的截面积;Sth...节流孔截面积;D...节流孔;Dp...进气流动路径80的直径;H...分隔高度;L...分隔部深度;H/D...分隔部高度位置;A/Sth...滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%);A/(A+B)...滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%);L/D...分隔部深度位置;V...节流阀75的位置(节流位置);fT...总进入空气;fA...流入滚流路径80A的进入空气;HA...滚流路径80A在曲线径向方向上的高度;HB...主流路径80B在曲线径向方向上的高度。

Claims (30)

1.一种用于内燃机的进气结构,包括节气门体(7),所述节气门体具有进气通道(70),所述进气通道构成与内燃机(30)的燃烧室(36)连续的进气流动路径(80)的一部分,以及节流阀(75,575),其设置在所述节气门体(7)中且可变地控制所述进气通道(70)的流动路径面积,
所述进气流动路径(80)在所述节流阀(75,575)的下游侧被分隔部(81)分割成滚流路径(80A)和除所述滚流路径(80A)外的主流路径(80B),所述滚流路径配置为使得通过其中的进入空气在所述燃烧室(36)中产生滚流,以及
由燃料喷射阀(87)喷射和供应的燃料,
其中,所述主流路径(80B)的截面积被设置为大于所述滚流路径(80A)的截面积,所述节流阀(75,575)是蝶型阀,其通过节流阀轴(76,576)可旋转地支撑在所述节气门体(7)中,所述节流阀轴设置为与所述进气通道(70)的中心轴线(X)垂直地相交,且所述节流阀(75,575)的阀体(77,577)在所述节流阀轴(76,576)的两侧二等分,以具有一端侧半部(77A,577A)和另一端侧半部(77B,577B);
在所述节流阀(75,575)的稍微打开位置,该稍微打开位置是从所述节流阀(75,575)完全关闭到打开30%的范围的节流位置,所述进入空气穿过形成在所述一端侧半部(77A,577A)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙和形成在所述另一端侧半部(77B,577B)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙,
当所述节流阀(75,575)处于稍微打开位置时,已经穿过形成在所述另一端侧半部(77B,577B)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙的一部分进气回流,以与已经穿过形成在所述一端侧半部(77A,577A)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙的进气会聚,从而一起流入所述滚流路径(80A),和
已经穿过形成在所述另一端侧半部(77B,577B)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙的一部分进气流入所述主流路径(80B),
其中,在垂直于所述节流阀轴(76)且沿着所述进气通道(70)的中心轴线(X)的剖视图中,所述节流阀(75)的所述一端侧半部(77A)在完全关闭时以锐角(α)在下游侧接触所述进气通道(70)的内表面(70a),而所述节流阀(75)的所述另一端侧半部(77B)以钝角(β)在所述下游侧接触所述进气通道(70)的内表面(70a),和
所述进气流动路径(80)的滚流路径(80A)位于所述一端侧半部(77A)的下游侧,而所述进气流动路径(80)的主流路径(80B)位于所述另一端侧半部(77B)的下游侧,和
其中,所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(75)的位置处的直径为节流孔D,且在所述进气流动路径(80)的中心轴线(X’)的方向上,所述分隔部(81)的上游侧端部部分(81a)的流动路径宽度方向中心(83)距所述节流阀轴(76)的中心的距离为L(单位:mm),并且
相对于所述节流孔D(单位:mm)的分隔部深度位置L/D在由下式计算的上限(L/D)max和最小值0.0之间的范围内:
公式7:(L/D)max=0.00008D2–0.0192D+2.58。
2.如权利要求1所述的用于内燃机的进气结构,
其中,所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(75)的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),并且,在正交于所述分隔部(81)且沿着所述进气流动路径(80)的中心轴线(X’)的剖视图中,所述进气流动路径(80)的中心轴线(X’)与所述分隔部(81)的滚流路径(80A)侧的表面之间的距离为分隔高度H(单位:mm),并且
H/D在由下式计算的上限(H/D)max和下限(H/D)min之间的范围内:
公式1:(H/D)max=-0.00002D2+0.0025D+0.31,并且
公式2:(H/D)min=0.00005D2–0.0064D+0.26。
3.如权利要求1所述的用于内燃机的进气结构,
其中,所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(75)的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),进气通道截面积为节流孔截面积Sth,且所述滚流路径(80A)的截面积为A,并且
A/Sth(滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%))在由下式计算的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)之间的范围内:
公式3:(A/Sth)max=-0.006D2+0.79D+19.82,并且
公式4:(A/Sth)min=0.002D2–0.33D+15.59。
4.如权利要求1所述的用于内燃机的进气结构,
其中,所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(75)的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),所述滚流路径(80A)的截面积为A,所述主流路径(80B)的截面积为B,并且
A/(A+B)(滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%))在由下式计算的上限(A/(A+B))max和下限(A/(A+B))mini之间的范围内:
公式5:(A/(A+B))max=-0.0052D2+0.6402D+26.35,并且
公式6:(A/(A+B))min=0.0023D2–0.3287D+15.19。
5.如权利要求1至4中任一项所述的用于内燃机的进气结构,其中,所述分隔部(81)的上游侧端部部分(81a)形成有朝向下游侧凹陷的切口凹部(82)。
6.如权利要求1至4中任一项所述的用于内燃机的进气结构,其中,连接到所述节气门体(7)的下游侧的入口管(6)的进气流动路径(80)的直径Dp大于所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(75)的位置处的直径D。
7.如权利要求6所述的用于内燃机的进气结构,其中,直径朝向径向外侧逐渐增加的锥形部分(6b)从所述入口管(6)的上游端(6a)朝向所述下游侧形成。
8.如权利要求6所述的用于内燃机的进气结构,其中,所述滚流路径(80A)设置在弯曲的进气流动路径(80)的弯曲的内周侧,而所述主流路径(80B)设置在所述弯曲的进气流动路径(80)的弯曲的外周侧,连接至所述节气门体(7)的下游侧的所述入口管(6)的主流路径(80B)在曲线径向方向上的高度HB大于所述入口管(6)的滚流路径(80A)在所述曲线径向方向上的高度HA,且所述燃料喷射阀(87)设置在所述主流路径(80B)侧。
9.如权利要求1所述的用于内燃机的进气结构,
其中,在垂直于所述节流阀轴(576)且沿着所述进气通道(70)的中心轴线(X)的剖视图中,所述节流阀(575)的所述一端侧半部(577A)在完全关闭时以钝角(α’)在下游侧接触所述进气通道(70)的内表面(70a),而所述节流阀(575)的另一端侧半部(577B)以锐角(β’)在所述下游侧接触所述进气通道(70)的内表面(70a),并且
所述进气流动路径(80)的滚流路径(80A)位于所述一端侧半部(577A)的下游侧,而所述进气流动路径(80)的主流路径(80B)位于所述另一端侧半部(577B)的下游侧。
10.如权利要求9所述的用于内燃机的进气结构,
其中,所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(575)的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),并且,在正交于所述分隔部(81)且沿着所述进气流动路径(80)的中心轴线(X’)的剖视图中,所述进气流动路径(80)的中心轴线(X’)与所述分隔部(81)的滚流路径(80A)的表面之间的距离为分隔高度H(单位:mm),并且
H/D在由下式计算的上限(H/D)max和下限(H/D)min之间的范围内:
公式11:(H/D)max=-0.000004D2+0.0006D+0.34,并且
公式12:(H/D)min=-0.0000004D2+0.0006D+0.02。
11.如权利要求9所述的用于内燃机的进气结构,
其中,所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(575)的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),进气通道截面积为节流孔截面积Sth,所述滚流路径(80A)的截面积为A,并且
A/Sth(滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%))在由下式计算的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)之间的范围内:
公式13:(A/Sth)max=-0.001D2+0.06D+45.34,并且
公式14:(A/Sth)min=0.0005D2–0.08D+11.54。
12.如权利要求9所述的用于内燃机的进气结构,
其中,所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(575)的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),所述滚流路径(80A)的截面积为A,所述主流路径(80B)的截面积为B,并且
A/(A+B)(滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%))在由下式计算的上限(A/(A+B))max和下限(A/(A+B))min之间的范围内:
公式15:(A/(A+B))max=0.0024D2–0.3283D+55.48,并且
公式16:(A/(A+B))min=0.0008D2–0.1187D+12.4。
13.如权利要求9所述的用于内燃机的进气结构,
其中,所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(575)的位置处的直径为节流孔D,且在所述进气流动路径(80)的中心轴线(X’)的方向上,所述分隔部(81)的上游侧端部部分(81a)的流动路径宽度方向中心(83)距所述节流阀轴(576)的中心的距离为L(单位:mm),并且
相对于所述节流孔D(单位:mm)的分隔部深度位置L/D在由下式计算的上限(L/D)max和最小值0.0之间的范围内:
公式17:(L/D)max=0.0002D2–0.0308D+2.78。
14.一种用于内燃机的进气结构,包括节气门体(7),所述节气门体具有进气通道(70),所述进气通道构成与内燃机(30)的燃烧室(36)连续的进气流动路径(80)的一部分,节流阀(75,575)设置在所述节气门体(7)中,进气口(42)构成所述进气流动路径(80)的一部分,进气阀(46)打开和关闭在进气口(42)的下游端的在燃烧室(36)的前方的进气阀口(40),
所述进气流动路径(80)在所述节流阀(75,575)的下游侧被分隔部(81)分割成滚流路径(80A)和除所述滚流路径(80A)外的主流路径(80B),所述滚流路径配置为使得通过其中的进入空气在所述燃烧室(36)中产生滚流,以及
由燃料喷射阀(87)喷射和供应的燃料,
其中,所述主流路径(80B)的截面积大于所述滚流路径(80A)的截面积,
所述节流阀(75,575)是蝶型阀,其通过节流阀轴(76,576)可旋转地支撑在所述节气门体(7)中,所述节流阀轴设置为与所述进气通道(70)的中心轴线(X)垂直地相交,且所述节流阀(75,575)的阀体(77,577)在所述节流阀轴(76,576)的两侧二等分,以具有一端侧半部(77A,577A)和另一端侧半部(77B,577B),并且;
在所述节流阀(75,575)的稍微打开位置,该稍微打开位置是从所述节流阀(75,575)完全关闭到打开30%的范围的节流位置,所述进入空气穿过形成在所述一端侧半部(77A,577A)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙和形成在所述另一端侧半部(77B,577B)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙,并且
所述节流阀(75,575)是设置在所述进气通道(70)和所述进气流动路径(80)中的唯一阀,
其中,在垂直于所述节流阀轴(76)且沿着所述进气通道(70)的中心轴线(X)的剖视图中,所述节流阀(75)的所述一端侧半部(77A)在完全关闭时以锐角(α)在下游侧接触所述进气通道(70)的内表面(70a),而所述节流阀(75)的所述另一端侧半部(77B)以钝角(β)在所述下游侧接触所述进气通道(70)的内表面(70a),并且
所述进气流动路径(80)的滚流路径(80A)位于所述一端侧半部(77A)的下游侧,而所述进气流动路径(80)的主流路径(80B)位于所述另一端侧半部(77B)的下游侧,和
其中,所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(75)的位置处的直径为节流孔D,且在所述进气流动路径(80)的中心轴线(X’)的方向上,所述分隔部(81)的上游侧端部部分(81a)的流动路径宽度方向中心(83)距所述节流阀轴(76)的中心的距离为L(单位:mm),并且
相对于所述节流孔D(单位:mm)的分隔部深度位置L/D在由下式计算的上限(L/D)max和最小值0.0之间的范围内:
公式7:(L/D)max=0.00008D2–0.0192D+2.58。
15.如权利要求14所述的用于内燃机的进气结构,
其中,所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(75)的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),并且,在正交于所述分隔部(81)且沿着所述进气流动路径(80)的中心轴线(X’)的剖视图中,所述进气流动路径(80)的中心轴线(X’)与所述分隔部(81)的滚流路径(80A)侧的表面之间的距离为分隔高度H(单位:mm),并且
H/D在由下式计算的上限(H/D)max和下限(H/D)min之间的范围内:
公式1:(H/D)max=-0.00002D2+0.0025D+0.31,并且
公式2:(H/D)min=0.00005D2–0.0064D+0.26。
16.如权利要求14所述的用于内燃机的进气结构,
其中,所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(75)的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),进气通道截面积为节流孔截面积Sth,且所述滚流路径(80A)的截面积为A,并且
A/Sth(滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%))在由下式计算的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)之间的范围内:
公式3:(A/Sth)max=-0.006D2+0.79D+19.82,并且
公式4:(A/Sth)min=0.002D2–0.33D+15.59。
17.如权利要求14所述的用于内燃机的进气结构,
其中,所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(75)的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),所述滚流路径(80A)的截面积为A,所述主流路径(80B)的截面积为B,并且
A/(A+B)(滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%))在由下式计算的上限(A/(A+B))max和下限(A/(A+B))mini之间的范围内:
公式5:(A/(A+B))max=-0.0052D2+0.6402D+26.35,并且
公式6:(A/(A+B))min=0.0023D2–0.3287D+15.19。
18.如权利要求14至17中任一项所述的用于内燃机的进气结构,其中,所述分隔部(81)的上游侧端部部分(81a)形成有朝向下游侧凹陷的切口凹部(82)。
19.如权利要求14至17中任一项所述的用于内燃机的进气结构,其中,连接到所述节气门体(7)的下游侧的入口管(6)的进气流动路径(80)的直径Dp大于所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(75)的位置处的直径D。
20.如权利要求19所述的用于内燃机的进气结构,其中,直径朝向径向外侧逐渐增加的锥形部分(6b)从所述入口管(6)的上游端(6a)朝向所述下游侧形成。
21.如权利要求19所述的用于内燃机的进气结构,其中,所述滚流路径(80A)设置在弯曲的进气流动路径(80)的弯曲的内周侧,而所述主流路径(80B)设置在所述弯曲的进气流动路径(80)的弯曲的外周侧,连接至所述节气门体(7)的下游侧的所述入口管(6)的主流路径(80B)在曲线径向方向上的高度HB大于所述入口管(6)的滚流路径(80A)在所述曲线径向方向上的高度HA,且所述燃料喷射阀(87)设置在所述主流路径(80B)侧。
22.如权利要求14所述的用于内燃机的进气结构,
其中,在垂直于所述节流阀轴(576)且沿着所述进气通道(70)的中心轴线(X)的剖视图中,所述节流阀(575)的所述一端侧半部(577A)在完全关闭时以钝角(α’)在下游侧接触所述进气通道(70)的内表面(70a),而所述节流阀(575)的另一端侧半部(577B)以锐角(β’)在所述下游侧接触所述进气通道(70)的内表面(70a),并且
所述进气流动路径(80)的滚流路径(80A)位于所述一端侧半部(577A)的下游侧,而所述进气流动路径(80)的主流路径(80B)位于所述另一端侧半部(577B)的下游侧。
23.如权利要求22所述的用于内燃机的进气结构,
其中,所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(575)的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),并且,在正交于所述分隔部(81)且沿着所述进气流动路径(80)的中心轴线(X’)的剖视图中,所述进气流动路径(80)的中心轴线(X’)与所述分隔部(81)的滚流路径(80A)的表面之间的距离为分隔高度H(单位:mm),并且
H/D在由下式计算的上限(H/D)max和下限(H/D)min之间的范围内:
公式11:(H/D)max=-0.000004D2+0.0006D+0.34,并且
公式12:(H/D)min=-0.0000004D2+0.0006D+0.02。
24.如权利要求22所述的用于内燃机的进气结构,
其中,所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(575)的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),进气通道截面积为节流孔截面积Sth,所述滚流路径(80A)的截面积为A,并且
A/Sth(滚流路径截面积与节流孔截面积的比率(%))在由下式计算的上限(A/Sth)max和下限(A/Sth)之间的范围内:
公式13:(A/Sth)max=-0.001D2+0.06D+45.34,并且
公式14:(A/Sth)min=0.0005D2–0.08D+11.54。
25.如权利要求22所述的用于内燃机的进气结构,
其中,所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(575)的位置处的直径为节流孔D(单位:mm),所述滚流路径(80A)的截面积为A,所述主流路径(80B)的截面积为B,并且
A/(A +B)(滚流路径截面积与总流动路径截面积的比率(%))在由下式计算的上限(A/(A+B))max和下限(A/(A+B))min之间的范围内:
公式15:(A/(A+B))max=0.0024D2–0.3283D+55.48,并且
公式16:(A/(A+B))min=0.0008D2–0.1187D+12.4。
26.如权利要求22所述的用于内燃机的进气结构,
其中,所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(575)的位置处的直径为节流孔D,且在所述进气流动路径(80)的中心轴线(X’)的方向上,从所述分隔部(81)的上游侧端部部分(81a)的流动路径宽度方向中心(83)到所述节流阀轴(576)的中心的距离为L(单位:mm),并且
相对于所述节流孔D(单位:mm)的分隔部深度位置L/D在由下式计算的上限(L/D)max和最小值0.0之间的范围内:
公式17:(L/D)max=0.0002D2–0.0308D+2.78。
27.一种用于内燃机的进气结构,包括节气门体(7),所述节气门体具有进气通道(70),所述进气通道构成与内燃机(30)的燃烧室(36)连续的进气流动路径(80)的一部分,以及节流阀(75),其设置在所述节气门体(7)中,
所述进气流动路径(80)在所述节流阀(75)的下游侧被分隔部(81)分割成滚流路径(80A)和除所述滚流路径(80A)外的主流路径(80B),所述滚流路径配置为使得通过其中的进入空气在所述燃烧室(36)中产生滚流,以及
由燃料喷射阀(87)喷射和供应的燃料,
其中,所述节流阀(75)是蝶型阀,其通过节流阀轴(76)可旋转地支撑在所述节气门体(7)中,所述节流阀轴设置为与所述进气通道(70)的中心轴线(X)垂直地相交,且所述节流阀(75)的阀体(77)在所述节流阀轴(76)的两侧二等分,以具有一端侧半部(77A)和另一端侧半部(77B),并且;
在所述节流阀(75)的稍微打开位置,该稍微打开位置是从所述节流阀(75,575)完全关闭到打开30%的范围的节流位置,所述进入空气穿过形成在所述一端侧半部(77A)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙和形成在所述另一端侧半部(77B)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙,并且
在垂直于所述节流阀轴(76)且沿着所述进气通道(70)的中心轴线(X)的剖视图中,所述节流阀(75)的所述一端侧半部(77A)在完全关闭时以锐角(α)在下游侧接触所述进气通道(70)的内表面(70a),而所述节流阀(75)的所述另一端侧半部(77B)以钝角(β)在所述下游侧接触所述进气通道(70)的内表面(70a),
所述主流路径(80B)的截面积被设置为大于所述滚流路径(80A)的截面积,
所述进气流动路径(80)的滚流路径(80A)位于所述一端侧半部(77A)的下游侧,而所述进气流动路径(80)的主流路径(80B)位于所述另一端侧半部(77B)的下游侧,
当所述节流阀(75)处于稍微打开位置时,已经穿过形成在所述另一端侧半部(77B)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙的一部分进气回流,以与已经穿过形成在所述一端侧半部(77A)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙的进气会聚,从而一起流入所述滚流路径(80A),
已经穿过形成在所述另一端侧半部(77B)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙的一部分进气流入所述主流路径(80B),并且
所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(75)的位置处的直径为节流孔D,且在所述进气流动路径(80)的中心轴线(X’)的方向上,所述分隔部(81)的上游侧端部部分(81a)的流动路径宽度方向中心(83)距所述节流阀轴(76)的中心的距离为L(单位:mm),并且
相对于所述节流孔D(单位:mm)的分隔部深度位置L/D在由下式计算的上限(L/D)max和最小值0.0之间的范围内:
公式7:(L/D)max=0.00008D2–0.0192D+2.58。
28.一种用于内燃机的进气结构,包括节气门体(7),所述节气门体具有进气通道(70),所述进气通道构成与内燃机(30)的燃烧室(36)连续的进气流动路径(80)的一部分,以及节流阀(575),其设置在所述节气门体(7)中,
所述进气流动路径(80)在所述节流阀(575)的下游侧被分隔部(81)分割成滚流路径(80A)和除所述滚流路径(80A)外的主流路径(80B),所述滚流路径配置为使得通过其中的进入空气在所述燃烧室(36)中产生滚流,以及
由燃料喷射阀(87)喷射和供应的燃料,
其中,所述节流阀(575)是蝶型阀,其通过节流阀轴(576)可旋转地支撑在所述节气门体(7)中,所述节流阀轴设置为与所述进气通道(70)的中心轴线(X)垂直地相交,且所述节流阀(575)的阀体(577)在所述节流阀轴(576)的两侧二等分,以具有一端侧半部(577A)和另一端侧半部(577B),并且;
在所述节流阀(575)的稍微打开位置,该稍微打开位置是从所述节流阀(75,575)完全关闭到打开30%的范围的节流位置,所述进入空气穿过形成在所述一端侧半部(577A)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙和形成在所述另一端侧半部(577B)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙,并且
在垂直于所述节流阀轴(576)且沿着所述进气通道(70)的中心轴线(X)的剖视图中,所述节流阀(575)的所述一端侧半部(577A)在完全关闭时以钝角(α’)在下游侧接触所述进气通道(70)的内表面(70a),而所述节流阀(575)的所述另一端侧半部(577B)以锐角(β’)在所述下游侧接触所述进气通道(70)的内表面(70a),并且
所述主流路径(80B)的截面积被设置为大于所述滚流路径(80A)的截面积,
所述进气流动路径(80)的滚流路径(80A)位于所述一端侧半部(577A)的下游侧,而所述进气流动路径(80)的主流路径(80B)位于所述另一端侧半部(577B)的下游侧,
当所述节流阀(575)处于稍微打开位置时,已经穿过形成在所述另一端侧半部(577B)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙的一部分进气回流,以与已经穿过形成在所述一端侧半部(577A)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙的进气会聚,从而一起流入所述滚流路径(80A),
已经穿过形成在所述另一端侧半部(577B)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙的一部分进气流入所述主流路径(80B),并且
其中,所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(575)的位置处的直径为节流孔D,且在所述进气流动路径(80)的中心轴线(X’)的方向上,所述分隔部(81)的上游侧端部部分(81a)的流动路径宽度方向中心(83)距所述节流阀轴(576)的中心的距离为L(单位:mm),并且
相对于所述节流孔D(单位:mm)的分隔部深度位置L/D在由下式计算的上限(L/D)max和最小值0.0之间的范围内:
公式17:(L/D)max=0.0002D2–0.0308D+2.78。
29.一种用于内燃机的进气结构,包括节气门体(7),所述节气门体具有进气通道(70),所述进气通道构成与内燃机(30)的燃烧室(36)连续的进气流动路径(80)的一部分,节流阀(75)设置在所述节气门体(7)中,进气口(42)构成所述进气流动路径(80)的一部分,进气阀(46)打开和关闭在进气口(42)的下游端的在燃烧室(36)的前方的进气阀口(40),
所述进气流动路径(80)在所述节流阀(75)的下游侧被分隔部(81)分割成滚流路径(80A)和除所述滚流路径(80A)外的主流路径(80B),所述滚流路径配置为使得通过其中的进入空气在所述燃烧室(36)中产生滚流,以及
由燃料喷射阀(87)喷射和供应的燃料,
其中,所述节流阀(75)是蝶型阀,其通过节流阀轴(76)可旋转地支撑在所述节气门体(7)中,所述节流阀轴设置为与所述进气通道(70)的中心轴线(X)垂直地相交,且所述节流阀(75)的阀体(77)在所述节流阀轴(76)的两侧二等分,以具有一端侧半部(77A)和另一端侧半部(77B),并且;
在所述节流阀(75)的稍微打开位置,该稍微打开位置是从所述节流阀(75,575)完全关闭到打开30%的范围的节流位置,所述进入空气穿过形成在所述一端侧半部(77A)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙和形成在所述另一端侧半部(77B)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙,并且
所述节流阀(75)是设置在所述进气通道(70)和所述进气流动路径(80)中的唯一阀,
在垂直于所述节流阀轴(76)且沿着所述进气通道(70)的中心轴线(X)的剖视图中,所述节流阀(75)的所述一端侧半部(77A)在完全关闭时以锐角(α)在下游侧接触所述进气通道(70)的内表面(70a),而所述节流阀(75)的所述另一端侧半部(77B)以钝角(β)在所述下游侧接触所述进气通道(70)的内表面(70a),
所述主流路径(80B)的截面积被设置为大于所述滚流路径(80A)的截面积,
所述进气流动路径(80)的滚流路径(80A)位于所述一端侧半部(77A)的下游侧,而所述进气流动路径(80)的主流路径(80B)位于所述另一端侧半部(77B)的下游侧,并且
所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(75)的位置处的直径为节流孔D,且在所述进气流动路径(80)的中心轴线(X’)的方向上,所述分隔部(81)的上游侧端部部分(81a)的流动路径宽度方向中心(83)距所述节流阀轴(76)的中心的距离为L(单位:mm),并且
相对于所述节流孔D(单位:mm)的分隔部深度位置L/D在由下式计算的上限(L/D)max和最小值0.0之间的范围内:
公式7:(L/D)max=0.00008D2–0.0192D+2.58。
30.一种用于内燃机的进气结构,包括节气门体(7),所述节气门体具有进气通道(70),所述进气通道构成与内燃机(30)的燃烧室(36)连续的进气流动路径(80)的一部分,节流阀(575)设置在所述节气门体(7)中,进气口(42)构成所述进气流动路径(80)的一部分,进气阀(46)打开和关闭在进气口(42)的下游端的在燃烧室(36)的前方的进气阀口(40),
所述进气流动路径(80)在所述节流阀(575)的下游侧被分隔部(81)分割成滚流路径(80A)和除所述滚流路径(80A)外的主流路径(80B),所述滚流路径配置为使得通过其中的进入空气在所述燃烧室(36)中产生滚流,以及
由燃料喷射阀(87)喷射和供应的燃料,
其中,所述节流阀(575)是蝶型阀,其通过节流阀轴(576)可旋转地支撑在所述节气门体(7)中,所述节流阀轴设置为与所述进气通道(70)的中心轴线(X)垂直地相交,且所述节流阀(575)的阀体(577)在所述节流阀轴(576)的两侧二等分,以具有一端侧半部(577A)和另一端侧半部(577B),
在所述节流阀(575)的稍微打开位置,该稍微打开位置是从所述节流阀(75,575)完全关闭到打开30%的范围的节流位置,所述进入空气穿过形成在所述一端侧半部(577A)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙和形成在所述另一端侧半部(577B)和所述进气通道(70)的内表面(70a)之间的间隙,并且
所述节流阀(575)是设置在所述进气通道(70)和所述进气流动路径(80)中的唯一阀,
在垂直于所述节流阀轴(576)且沿着所述进气通道(70)的中心轴线(X)的剖视图中,所述节流阀(575)的所述一端侧半部(577A)在完全关闭时以钝角(α’)在下游侧接触所述进气通道(70)的内表面(70a),而所述节流阀(575)的所述另一端侧半部(577B)以锐角(β’)在所述下游侧接触所述进气通道(70)的内表面(70a),并且
所述主流路径(80B)的截面积被设置为大于所述滚流路径(80A)的截面积,
所述进气流动路径(80)的滚流路径(80A)位于所述一端侧半部(577A)的下游侧,而所述进气流动路径(80)的主流路径(80B)位于所述另一端侧半部(577B)的下游侧,并且
所述节气门体(7)的进气通道(70)在所述节流阀(575)的位置处的直径为节流孔D,且在所述进气流动路径(80)的中心轴线(X’)的方向上,所述分隔部(81)的上游侧端部部分(81a)的流动路径宽度方向中心(83)距所述节流阀轴(576)的中心的距离为L(单位:mm),并且
相对于所述节流孔D(单位:mm)的分隔部深度位置L/D在由下式计算的上限(L/D)max和最小值0.0之间的范围内:
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