CN112855377B

CN112855377B - 发动机

Info

Publication number: CN112855377B
Application number: CN202011073507.1A
Authority: CN
Inventors: 增田直纪
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2019-11-12
Filing date: 2020-10-09
Publication date: 2025-01-03
Anticipated expiration: 2040-10-09
Also published as: CN112855377A; JP7365201B2; US20210140390A1; US11326548B2; JP2021076084A

Abstract

公开一种发动机，兼顾吸入空气的流量增加和流动强化。发动机具备燃烧室(20)，发动机具有形成有与燃烧室(20)连通的进气口(21)的汽缸盖(18)，进气口(21)作为从上游侧设置到下游侧的内壁部，具备开口有阀导孔(33)的第一内壁部(31)和与第一内壁部(31)相对的第二内壁部(32)，在第一内壁部(31)形成有改变吸入空气的流动方向的第一弯曲凹面(41)，在第二内壁部(32)形成有改变吸入空气的流动方向的第二弯曲凹面(42)。

Description

发动机

技术领域

本发明涉及一种形成进气口的发动机。

背景技术

在发动机的汽缸盖形成有与燃烧室连通的进气口。该进气口的形状不仅影响吸入空气的流量增减，还是影响滚流等的强弱的主因。因此，从增加吸入空气流量的角度，加强滚流等的气体流动的角度出发，提出有各种形状的进气口(参照专利文献1～3)。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特开2003-262132号公报

[专利文献2]日本特开2015-190373号公报

[专利文献3]日本特开2016-180356号公报

发明内容

但是，在对进气口形状的设计上，难以兼顾吸入空气的流量增加和流动强化这双方。即，将进气口设计成增加吸入空气的流量是减弱吸入空气的流动的主因。另外，将进气口设计成加强吸入空气的流动是降低吸入空气的流量的主因。

本发明的目的在于兼顾吸入空气的流量增加和流动强化。

本发明的发动机具备燃烧室，其中，所述发动机具有形成有与所述燃烧室连通的进气口的汽缸盖，所述进气口作为从上游侧设置到下游侧的内壁部，具备开口有阀导孔的第一内壁部和与所述第一内壁部相对的第二内壁部，在所述第一内壁部形成有改变吸入空气的流动方向的第一弯曲凹面，在所述第二内壁部形成有改变吸入空气的流动方向的第二弯曲凹面。

根据本发明，在第一内壁部形成有改变吸入空气的流动方向的第一弯曲凹面，在第二内壁部形成有改变吸入空气的流动方向的第二弯曲凹面。由此，能够兼顾吸入空气的流量增加和流动强化。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式的发动机的概要图。

图2是与进气阀一起示出进气口以及燃烧室的截面图。

图3是示出在汽缸盖形成的进气口以及燃烧室的形状的图。

图4是从图3的箭头α方向示出进气口以及燃烧室的形状的图。

图5是沿图4的虚拟平面X示出进气口以及燃烧室的截面图。

图6是将图5中示出的进气口的局部放大的截面图。

图7的(A)是示出第一弯曲凹面的各切线和阀导孔的中心线之间的关系的图，(B)是示出第二弯曲凹面的各切线和阀导孔的中心线之间的关系的图。

图8的(A)～(C)是按照进气口的每个部位示出进气流道的图。

图9是简要示出通过实施例1的进气口的吸入空气的流动的图。

图10是简要示出通过比较例的进气口的吸入空气的流动的图。

图11是简要示出通过参考例1的进气口的吸入空气的流动的图。

图12是示出从参考例1以及比较例的进气口向燃烧室流入的吸入空气的速度区域的模拟结果的图。

图13是简要示出通过参考例2的进气口的吸入空气的流动的图。

图14是示出从参考例2以及比较例的进气口向燃烧室流入的吸入空气的速度区域的模拟结果的图。

图15是示出从实施例1以及比较例的进气口向燃烧室流入的吸入空气的速度区域的模拟结果的图。

图16是示出进气口中的进气流量和气体流动的模拟结果的图。

图17是示出实施例2的进气口以及燃烧室的形状的图。

图18是沿图4的虚拟平面X示出进气口以及燃烧室的截面图。

图19是简要示出通过进气口的吸入空气的流动的图。

(附图标记说明)

10：发动机；18：汽缸盖；20：燃烧室；21：进气口；31：第一内壁部；32：第二内壁部；33：阀导孔；41：第一弯曲凹面；42：第二弯曲凹面；50：进气口；X：虚拟平面；CL1：中心线；La1～La3：切线；Lb1～Lb3：切线；α1～α3：角度；β1～β3：角度。

具体实施方式

以下，根据附图详细说明本发明的实施方式。此外，图示的发动机是水平对置发动机，但不限于此，也可以在直列发动机、V型发动机等适用本发明。

[发动机构造]

图1是示出本发明的一实施方式的发动机10的概要图。如图1所示，发动机10具有设于一个汽缸组的汽缸体11、设于另一汽缸组的汽缸体12以及支承一对汽缸体11、12的曲轴13。在形成于汽缸体11、12的缸膛14中容纳有活塞15，在活塞15借助连杆16连结有曲轴13。

在汽缸体11、12组装有具备动阀机构17的汽缸盖18，在汽缸盖18中组装有覆盖动阀机构17的阀盖19。另外，在汽缸盖18形成有与燃烧室20连通的进气口21，并组装有开闭进气口21的进气阀22。另外，在汽缸盖18形成有与燃烧室20连通的排气口23，并组装有开闭排气口23的排気阀24。而且，在进气口21连结有引导吸入空气的进气歧管25，在排气口23连接有引导排出气体的排気歧管26。

[进气口构造]

以下，说明实施例1的进气口21。图2是与进气阀22一起示出进气口21以及燃烧室20的截面图。图3是示出在汽缸盖18形成的进气口21以及燃烧室20的形状的图，图4是从图3的箭头α方向示出进气口21以及燃烧室20的形状的图。另外，图5是沿图4的虚拟平面X示出进气口21以及燃烧室20的截面图。

此外，在图2～图5中，以从图1中示出的状态旋转90°的状态下示出进气口21等，省略图示排气口23。另外，图2～图5中示出的上游侧以及下游侧意指朝向燃烧室20的吸入空气的流动方向上的上游侧以及下游侧。而且，图4中记载的虚拟平面X是指包含后述的阀导孔33的中心线CL1且与后述的第一弯曲凹面41以及第二弯曲凹面42相交的虚拟平面。

如图2～图5所示，形成于汽缸盖18的进气口21作为从上游侧设置到下游侧的内壁部，具有位于发动机10的外侧即阀盖19侧的第一内壁部31和位于发动机10的内侧即汽缸体11(12)侧的第二内壁部32。如图2所示，在进气口21的第一内壁部31开口有阀导孔33，在该阀导孔33中插入有支承进气阀22的轴部22a的阀导向件34。如此，在进气口21设有阀导孔33开口的第一内壁部31和与第一内壁部31相对的第二内壁部32。此外，在进气口21的针对燃烧室20的开口端设有与进气阀22的伞部22b接触的阀座35。

如图2、图3以及图5所示，在进气口21的第一内壁部31形成有向阀盖侧凹陷而扩展进气流道40的第一弯曲凹面41，在进气口21的第二内壁部32形成有向汽缸体侧凹陷而扩展进气流道40的第二弯曲凹面42。另外，第一弯曲凹面41比上游侧更靠向下游侧形成于第一内壁部31，第二弯曲凹面42比上游侧更靠向下游侧形成于第二内壁部32。另外，第一弯曲凹面41和第二弯曲凹面42的至少一部分彼此相对配置。此外，如图3以及图5所示，第一弯曲凹面41是指向阀盖侧凹陷的区域，即在第一内壁部31出现的变曲点A1和变曲点A2之间的区域，第二弯曲凹面42是指向汽缸体11侧凹陷的区域，即在第二内壁部32出现的变曲点B1和变曲点B2之间的区域。

在此，图6是将图5中示出的进气口21的局部放大的截面图。该图6中示出沿包含阀导孔33的中心线CL1的虚拟平面X的截面图。另外，图7的(A)是示出第一弯曲凹面41的各切线La1～La3和阀导孔33的中心线CL1之间的关系的图，图7的(B)是示出第二弯曲凹面42的各切线Lb1～Lb3和阀导孔33的中心线CL1之间的关系的图。这些图6以及图7中示出的各切线La1～La3、Lb1～Lb3是包含阀导孔33的中心线CL1的虚拟平面X上的切线。

如图6所示，第一弯曲凹面41的各点Pa1～Pa3上的切线La1～La3从上游侧到下游侧逐渐向沿中心线CL1的方向倾斜。即，如图7的(A)所示，中心线CL1和切线La3所成的角度α3比中心线CL1和切线La2所成的角度α2小，中心线CL1和切线La2所成的角度α2比中心线CL1和切线La1所成的角度α1小。即，第一弯曲凹面41的切线La1～La3和阀导孔33的中心线CL1所成的角度中锐角侧的角度α1～α3从上游侧到下游侧逐渐缩小。

另外，如图6所示，第二弯曲凹面42的各点Pb1～Pb3上的切线Lb1～Lb3从上游侧到下游侧逐渐向与中心线CL1正交的方向倾斜。即，如图7的(B)所示，中心线CL1和切线Lb3所成的角度β3比中心线CL1和切线Lb2所成的角度β2大，中心线CL1和切线Lb2所成的角度β2比中心线CL1和切线Lb1所成的角度β1大。即，第二弯曲凹面42的切线Lb1～Lb3和阀导孔33的中心线CL1所成的角度中锐角侧的角度β1～β3从上游侧到下游侧逐渐扩大。

接着，说明进气口21的进气流道40的截面积。图8的(A)～(C)是按照进气口21的每个部位示出进气流道Fa～Fc的图。图8的(A)中示出沿图3的A-A线的进气流道FA的截面，图8的(B)中示出沿图3的B-B线的进气流道Fb的截面，图8的(C)中示出沿图3的C-C线的进气流道Fc的截面。

如图8的(A)以及(B)所示，进气流道Fb的截面积Ab比进气流道Fa的截面积Aa大，如图8的(B)以及(C)所示，进气流道Fc的截面积Ac比进气流道Fb的截面积Ab小。如此，对进气口21的内壁部(第一内壁部31、第二内壁部32)形成弯曲凹面(第一弯曲凹面41、第二弯曲凹面42)，因此进气口21的进气流道40的截面积(流道截面积)从上游侧到下游侧扩大后缩小。

[吸入空气的流动]

如前述，在进气口21的第一内壁部31形成有第一弯曲凹面41，在进气口21的第二内壁部32形成有第二弯曲凹面42。如此，将第一弯曲凹面41以及第二弯曲凹面42设于进气口21，由此如后述，可认为能够在增加吸入空气的流量(以下，记载为进气流量。)的同时，加强燃烧室20以及缸膛14内中的气体流动。

在此，图9是简要示出通过实施例1的进气口21的吸入空气的流动的图，图10是简要示出通过比较例的进气口100的吸入空气的流动的图。如图9所示，在实施例1的进气口21中，用箭头F1所示那样，在第一内壁部31附近流动的吸入空气在沿第一弯曲凹面41改变流动方向的同时朝向燃烧室20流动。另外，用箭头F2所示那样，在第二内壁部32附近流动的吸入空气在沿第二弯曲凹面42改变流动方向的同时朝向燃烧室20流动。而且，在实施例1的进气口21下，在燃烧室20以及缸膛14中，产生用箭头F3所示那样的吸入空气的流动。对此，如图10所示，朝向燃烧室20笔直延伸的比较例的进气口100中，用箭头F10所示那样，吸入空气朝向燃烧室20直线流动。

接着，对比较例的进气口100和参考例1、2的进气口200、300进行比较，说明实施例1的进气口21带来的进气流量的增加以及气体流动的强化。图11是简要示出通过参考例1的进气口200的吸入空气的流动的图，图12是示出从参考例1以及比较例的进气口200、100向燃烧室20流入的吸入空气的速度区域的模拟结果的图。另外，图13是简要示出通过参考例2的进气口300的吸入空气的流动的图，图14是示出从参考例2以及比较例的进气口300、100向燃烧室20流入的吸入空气的速度区域的模拟结果的图。而且，图15是示出从实施例1以及比较例的进气口21、100向燃烧室20流入的吸入空气的速度区域的模拟结果的图，图16是示出进气口21、100中的进气流量和气体流动的模拟结果的图。

此外，如图5中用双点划线Ca所示，图12、图14以及图15中示出的圆形范围Ca是设定在阀座35附近的圆形范围。另外，图5以及图12等中示出的基准点Ca1是位于缸膛14的中央侧即径向内侧的点，图5以及图12等中示出的基准点Ca2是位于缸膛14的内壁侧即径向外侧的点。而且，在图12、图14以及图15中，从参考例1、2的进气口200、300、实施例1的进气口21向燃烧室20流入的吸入空气的速度交界用实线表示，从比较例的进气口100向燃烧室20流入的吸入空气的速度交界用虚线表示。即，在图12、图14以及图15中，用实线、虚线包围的区域是吸入空气超过预定速度而流入的高流速区域。另外，图16的横轴中记载的滚流比是表示缸膛14内中的气体流动的强度的指标，意味着滚流比的值越大则气体流动即滚流越强。而且，图16的纵轴中示出吸入空气流动的流道的有效开口面积，意味着有效开口面积的值越大则进气流量越多。

如图11所示，参考例1的进气口200是具备前述的进气口21的第一弯曲凹面41的进气口。如图12中用附图标记Xa所示那样，在利用参考例1的进气口200的情况下，与利用比较例的进气口100的情况相比，高流速区域更向基准点Ca2侧扩大。这可认为是因为，在具备第一弯曲凹面41的进气口200中，如图11中用箭头F20所示那样，吸入空气的流动方向沿第一弯曲凹面41改变，吸入空气朝向缸膛14的底，即活塞15的顶15a流动。由此，在吸入空气流入燃烧室20时，能够有效利用进气口21的开口面积，从而吸入空气容易流入燃烧室20。其结果，在参考例1的进气口200下，能够比比较例的进气口100增加流入燃烧室20的进气流量。即，可认为沿进气口200的第一弯曲凹面41的流动是有助于增加进气流量的吸入空气的流动。

另外，如图13所示，参考例2的进气口300是具备前述的进气口21的第二弯曲凹面42的进气口。如图14中用附图标记Xb所示那样，在使用参考例2的进气口300的情况下，与使用比较例的进气口100的情况相比，高流速区域更向基准点Ca1侧扩大。这可认为是因为，在具备第二弯曲凹面42的进气口300中，如图13中用箭头F30所示那样，吸入空气的流动方向沿第二弯曲凹面42改变，吸入空气朝向缸膛14的内壁14a流动。由此，能够使吸入空气沿缸膛14的内壁14a移动，从而能够加强流入燃烧室20的吸入空气的流动。其结果，在参考例2的进气口300下，能够比比较例的进气口100加强燃烧室20内中的滚流。即，可认为沿进气口300的第二弯曲凹面42的流动是有助于强化气体流动的吸入空气的流动。

接着，如图15中用附图标记Xc、Xd所示那样，在使用实施例1的进气口21的情况下，与使用比较例的进气口100的情况相比，高流速区域在阀座35的端口侧部35A附近扩大。这是因为，在具备第一弯曲凹面41以及第二弯曲凹面42的进气口21中，如图9中用箭头F1、F2所示那样，吸入空气的流动方向沿第一弯曲凹面41以及第二弯曲凹面42改变，通过这些流动的作用，产生用箭头F3所示那样的吸入空气的流动。即，可认为，在实施例1的进气口21中，有助于增加进气流量的吸入空气的流动(图9的F1)和有助于强化气体流动的吸入空气的流动(图9的F2)相互作用，从而产生有助于流量增加和流动强化这双方的吸入空气的流动(图9的F3)。由此，如图16所示，在实施例1的进气口21中，与比较例的进气口100相比，能够在增加进气流量的同时加强气体流动。

如到此为止所说明那样，通过设置第一弯曲凹面41，加强有助于增加进气流量的吸入空气的流动，通过设置第二弯曲凹面42，加强有助于强化滚流等气体流动的吸入空气的流动。因此，在具备第一弯曲凹面41和第二弯曲凹面42这双方的实施例1的进气口21中，能够确保有助于增加进气流量的吸入空气的流动和有助于强化气体流动的吸入空气的流动这双方，从而能够兼顾吸入空气的流量增加和流动强化。

[其它实施方式]

接着，说明本发明的其它实施方式。图17是示出实施例2的进气口50以及燃烧室20的形状的图，图18是沿图4的虚拟平面X示出进气口50以及燃烧室20的截面图。另外，图19是简要示出通过进气口50的吸入空气的流动的图。此外，在图17～图19中，关于与图3以及图5中示出的部位相同的部位，标注相同的附图标记而省略其说明。

如图17以及图18所示，在进气口50的第一内壁部31形成有向阀盖侧凹陷而扩展进气流道40的第一弯曲凹面41，在进气口50的第二内壁部32形成有向汽缸体侧凹陷而扩展进气流道40的第二弯曲凹面42。另外，在进气口50的第一内壁部31中，向汽缸体侧凸出而缩减进气流道40的第一弯曲凸面51与第一弯曲凹面41的上游侧相连形成。而且，在进气口50的第二内壁部32中，向阀盖侧凸出而缩减进气流道40的第二弯曲凸面52与第二弯曲凹面42的上游侧相连形成。即，在进气口50中，形成有由第一弯曲凹面41和第二弯曲凹面42构成的扩展部53，并且形成有由第一弯曲凸面51和第二弯曲凸面52构成的节流部54。

如此，在具备节流部54的进气口50中也形成第一弯曲凹面41和第二弯曲凹面42这双方，因此与实施例1的进气口21相同地，能够朝向燃烧室20引导吸入空气。即，如图19所示，在实施例2的进气口50中也如用箭头F1所示那样，在第一内壁部31附近流动的吸入空气在沿第一弯曲凹面41改变流动方向的同时朝向燃烧室20流动。另外，如用箭头F2所示那样，在第二内壁部32附近流动的吸入空气在沿第二弯曲凹面42改变流动方向的同时朝向燃烧室20流动。即，可认为，与实施例1的进气口21相同地，有助于增加进气流量的吸入空气的流动(图19的F1)和有助于强化气体流动的吸入空气的流动(图19的F2)相互作用，从而产生有助于流量增加和流动强化这双方的吸入空气的流动(图19的F3)。即，在实施例2的进气口50中也能够兼顾吸入空气的流量增加和流动强化。由此，如图16所示，在使用实施例2的进气口50的情况下，与使用比较例的进气口100的情况相比，也能够在增加进气流量的同时强化气体流动。

本发明不限于所述实施方式，显而易见能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。图8中示出的进气口21的截面形状是将角倒圆的四边形，但不限于此，显而易见也可以是其它截面形状。例如，针对具备圆形、椭圆形截面形状的进气口21、50，也可以形成第一弯曲凹面41以及第二弯曲凹面42。另外，在图4中示出的例子中，将彼此分离的两个进气口21连通于燃烧室20，但不限于此，也可以将具备分支成两个的端口部的一个进气口连通于燃烧室20。

Claims

1.一种发动机，具备燃烧室，其中，

所述发动机具有形成有与所述燃烧室连通的进气口的汽缸盖，

所述进气口作为从上游侧设置到下游侧的内壁部，具备开口有阀导孔的第一内壁部和与所述第一内壁部相对的第二内壁部，

在所述第一内壁部形成有改变吸入空气的流动方向的第一弯曲凹面，

在所述第二内壁部形成有改变吸入空气的流动方向的第二弯曲凹面，

在包含所述阀导孔的中心线的虚拟平面上，所述第一弯曲凹面的切线和所述阀导孔的中心线所成的角度中锐角侧的角度从上游侧到下游侧缩小，所述第二弯曲凹面的切线和所述阀导孔的中心线所成的角度中锐角侧的角度从所述上游侧到所述下游侧扩大，

所述进气口的进气流道在形成有所述第一弯曲凹面的所述第一内壁部以及形成有所述第二弯曲凹面的所述第二内壁部的区域从所述上游侧前往所述下游侧具备呈将角倒圆的四边形状的第一截面、具有比所述第一截面的截面积大的截面积且呈将角倒圆的四边形状的第二截面、具有比所述第二截面的截面积小的截面积且呈将角倒圆的四边形状的第三截面。

2.根据权利要求1所述的发动机，其中，

所述第一弯曲凹面比所述上游侧更靠向所述下游侧形成于所述第一内壁部，

所述第二弯曲凹面比所述上游侧更靠向所述下游侧形成于所述第二内壁部。

3.根据权利要求1或2所述的发动机，其中，

通过在所述进气口还具备节流部，所述进气口的流道截面积从上游侧到下游侧扩大后缩小，

所述节流部相对配置有第一弯曲凸面和第二弯曲凸面，

在所述第一内壁部中，所述第一弯曲凸面在所述第一弯曲凹面的所述上游侧与所述第一弯曲凹面相连而形成，并缩减所述进气流道，

在所述第二内壁部中，所述第二弯曲凸面在所述第二弯曲凹面的所述上游侧与所述第二弯曲凹面相连而形成，并缩减所述进气流道。