專利名稱：內燃機的進氣裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內燃機的進氣裝置，該進氣裝置包含調節(jié)進氣量的功能以及產生期望氣流的功能。
背景技術：
在JP-A-7-269375中公開了進氣裝置的實例。在該裝置中，旋轉式節(jié)流閥設置在進氣通道中，該節(jié)流閥可以圍繞支承節(jié)流閥的直徑中心的軸旋轉。根據旋轉式節(jié)流閥的開度控制供應到內燃機的空氣量。為了更準確地控制低氣量區(qū)的空氣量，在節(jié)流閥的上游部分設置另外的與節(jié)流閥的低開度區(qū)對應的低氣量空氣通道。然而，該裝置中的旋轉式節(jié)流閥不能產生朝向發(fā)動機汽缸的進氣口的期望氣流。如果需要產生該氣流，不得不在節(jié)流閥的下游部分另外設置氣流控制閥，從而增加裝置的制造成本。
在JP-A-9-222063中提出此類裝置的另一個實例。在該裝置中，可以圍繞其中心軸線旋轉的氣流控制閥設置在控制發(fā)動機的供給空氣量的節(jié)流閥的下游。此外，用于在氣流控制閥關閉時產生高速氣流的導向槽沿著進氣通道的壁設置。然而，盡管可以產生氣流，但是該裝置中的氣流控制閥和導向槽沒有在低氣量區(qū)準確控制空氣量的功能。此外，因為氣流控制閥可以圍繞其中心軸線旋轉，當氣流控制閥打開時，空氣還流過形成于導向槽的相對側的開口。因此，導向槽不能有效地產生期望的氣流。
傳統的節(jié)流閥通?？梢試@其中心軸線旋轉，并且當節(jié)流閥打開時，進氣流過節(jié)流閥兩側的開口。因此，難以準確地控制低氣量區(qū)的進氣量。
發(fā)明內容
考慮到上述問題而提出本發(fā)明，本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的內燃機進氣裝置，該進氣裝置準確地控制低氣量區(qū)中的進氣量，同時還提供產生朝向進氣口的期望氣流的功能。本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一種低成本的進氣裝置。
該進氣裝置包括設置在內燃機進氣通道中的節(jié)流閥單元。節(jié)流閥單元包括外殼、設置在外殼中的節(jié)流閥以及形成氣流通道的部件。節(jié)流閥的下端與進氣通道連接，使得可以圍繞軸樞轉運動，從而改變節(jié)流閥的上端與進氣通道的內壁之間的開口面積。
當節(jié)流閥與進氣通道的中心線垂直時，節(jié)流閥處于完全關閉位置；當節(jié)流閥與中心線平行時，節(jié)流閥處于完全打開位置。在完全關閉位置，節(jié)流閥的開度為零；在完全打開位置，節(jié)流閥的開度為90度。在節(jié)流閥開度的預定區(qū)域中(供應較少量的進氣)，可以準確地控制流過進氣通道的進氣量，同時在進氣通道中產生高速的氣流，從而促使發(fā)動機燃燒室中均勻空氣-燃料混合物的形成。
可以設定節(jié)流閥開度的該預定區(qū)域，使得該區(qū)域中獲得的進氣量等于或高于發(fā)動機預熱怠速運轉所需的進氣量，并且等于或者低于平坦路面上恒定高速行駛所需的進氣量。
可以使進氣通道成為由蓋壁覆蓋的隧道形，從而減小通道中的氣流衰減。隧道形通道可以分支以形成多個分支通道，每個分支通道對應于設置在發(fā)動機汽缸中的每個進氣閥。隧道形通道或隧道形分支通道可以傾斜，從而使氣流被朝向進氣閥引導。蓋壁的入口邊緣可以為傾斜的、彎曲的或彎折的，從而消除其中進氣量不隨著節(jié)流閥的開度而變化的非敏感區(qū)。膨脹或突出部分(部件)可以形成于節(jié)流閥的后表面上，從而防止氣流從節(jié)流閥的前(上游)表面回流到后(下游)表面。形成氣流通道的部件可以與進氣裝置的其它部件分開形成，使得通過安裝該分開形成的部件而容易地修改現有裝置。
根據本發(fā)明，可以在進氣量較低的區(qū)域準確地控制進氣量。在相同區(qū)域中產生高速氣流，從而形成燃燒室中均勻的空氣-燃料混合物。僅僅通過為節(jié)流閥單元增加形成氣流通道的部件就可以容易地獲得這些功能。參照附圖理解下面描述的優(yōu)選實施例將可以更好地了解本發(fā)明的其它目的和特征。
圖1是示出內燃機的進氣裝置的整體結構的剖視圖；圖2是示出本發(fā)明第一實施例中設置在進氣通道中的節(jié)流閥的剖視圖；圖3是示出沿著圖2中線III-III獲得的氣流通道形成部件的剖視圖；圖4是示出節(jié)流閥單元和將要與節(jié)流閥單元連接的氣流通道形成部件的剖視圖；圖5A是以放大比例示出節(jié)流閥相對于氣流通道形成部件的位置的剖視圖；圖5B是圖5A的前視圖，示出節(jié)流閥和氣流通道形成部件；圖6是示出供應到發(fā)動機汽缸的進氣量相對于節(jié)流閥開度的曲線圖；圖7是示出本發(fā)明第二實施例中節(jié)流閥相對于氣流通道形成部件的位置的剖視圖；圖8是示出沿著圖7中線VIII-VIII獲得的氣流通道形成部件的剖視圖；圖9是示出第二實施例的修改形式中的氣流通道形成部件的剖視圖；圖10是示出氣流通道中產生的氣流的方向的示意圖；圖11是示出分支氣流通道中產生的氣流所朝向的目標位置的示意圖；圖12A是示出本發(fā)明第三實施例中的氣流通道形成部件和節(jié)流閥的剖視圖；圖12B是圖12A的前視圖，示出節(jié)流閥和氣流通道形成部件；圖13A和圖13B(與圖12A和圖12B對應)分別是示出第三實施例的修改形式的剖視圖和前視圖；圖14A和圖14B是用于解釋其中進氣量不隨著節(jié)流閥的開度變化的非敏感區(qū)的視圖；圖15是示出本發(fā)明第四實施例中的節(jié)流閥的剖視圖，該節(jié)流閥具有防止回流空氣的部分；圖16是局部地示出第四實施例的修改形式中具有突出部分的節(jié)流閥的剖視圖；以及圖17是示出本發(fā)明第五實施例中的進氣裝置的整體結構的剖視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的第一實施例將參照圖1至圖6進行描述。下面將參照圖1描述進氣裝置的整體結構。進氣通過從進氣的上游端按順序連接的進氣管12、緩沖箱13和進氣歧管14供應到內燃機11的每個汽缸。節(jié)流閥單元15設置在與內燃機11的每個汽缸連接的每個歧管中。用于朝向每個汽缸的進氣口16噴射燃料的燃料噴射器(未示出)設置在節(jié)流閥單元15的下游。用于點燃混合氣體的火花塞安裝在內燃機11的每個汽缸頭中。每個節(jié)流閥單元15的節(jié)流閥(節(jié)氣門)19與電機21驅動的公共軸20連接。
現在將參照圖2至圖6詳細描述節(jié)流閥單元15。如圖2和圖3所示，節(jié)流閥單元15包括外殼17，其由樹脂制成；節(jié)流閥19，其由軸20可旋轉地支承；以及形成氣流通道24的部件23。節(jié)流閥單元15設置在進氣歧管14的凹陷部分25中。外殼17具有正方形橫截面的進氣通道18，該進氣通道由節(jié)流閥19打開或關閉。外殼的橫截面不限于正方形，而是可以為例如半圓形或半橢圓形等其它形狀。節(jié)流閥19與支承在進氣歧管14中的公共軸20相連(參見圖1)。如圖2所示，節(jié)流閥19在其下端處與軸20連接，使得節(jié)流閥可以圍繞軸20樞轉運動。
所有節(jié)流閥19所共用的軸20由電機21驅動，因此根據發(fā)動機的運轉條件控制節(jié)流閥的開度，即供應給發(fā)動機的空氣量。還可以將軸20與受驅動的加速踏板相連。當節(jié)流閥19關閉時，節(jié)流閥19的上端非常靠近外殼17的上壁(幾乎接觸)，使得沒有空氣通過。節(jié)流閥19被制造成沒有空氣通過節(jié)流閥19的底端與外殼17的下壁之間的間隙。凹陷部分22形成于進氣歧管14中，使得當節(jié)流閥19完全關閉時節(jié)流閥19容納在凹陷部分22中而不會干擾氣流，如圖2中虛線所示。
如圖2和圖3所示，具有U形橫截面的部件23設置在位于節(jié)流閥19下游的凹陷部分25中。部件23在內部形成長形的氣流通道24，從而增大通過通道24的氣流的速度，以形成汽缸中的均勻混合物。如圖4所示，部件23與外殼17分開形成，并且與外殼17的凹陷部分25連接。部件23設置在凹陷部分25中，使得上表面23a、側面23b、下端23c和前端23d分別與外殼17密切接觸。部件23通過壓入配合或粘結劑與外殼17連接。
現在將參照圖5A和圖5B描述節(jié)流閥19的開度。如圖5A所示，當豎直線VL(與進氣流的中心線垂直)與節(jié)流閥之間形成的角度為0°時，節(jié)流閥19處于完全關閉位置；當該角度為90°時(當節(jié)流閥19與進氣流的中心線平行時)，節(jié)流閥19處于完全打開位置。節(jié)流閥19的開度定義為在完全關閉位置為零。在開度為約3°至10°的區(qū)域中(該區(qū)域稱為低氣量區(qū))，使氣流通道24的上壁為弧形，使得氣流通道24的上壁與節(jié)流閥19的上端之間的間隙隨著開度增大而逐漸增大。通過在外殼17中設置形成氣流通道24的部件23，減小低氣量區(qū)中的進氣量，并且更準確地控制該區(qū)域中的進氣量。使外殼17的內壁與節(jié)流閥19的上端之間的間隙在完全關閉位置處非常小，例如為50μm。
如圖5A所示，在開度為0°至3°的區(qū)域“A”中，間隙(與通過節(jié)流閥19的進氣量對應)線性增大。在開度為3°時，節(jié)流閥19的上端與進氣通道24的入口相接。圖6示出相對于節(jié)流閥19開度的進氣量。在區(qū)域“A”中，進氣量線性增大。在區(qū)域“A”中，發(fā)動機工作在低于預熱怠速(比正常怠速高200rpm)的速度。正常怠速為發(fā)動機預熱之后所運轉的速度。在區(qū)域“A”中，沒有確定地產生氣流，從而抑止了導致燃料消耗增大的泵吸損失。
在開度為3°至6°的區(qū)域“B”以及開度為6°至10°的區(qū)域“C”中，氣流通道24的橫截面積(即其寬度W×深度d)隨著開度的增大而逐漸變大。進氣量如圖6所示逐漸增大，氣流在通道24中得到調節(jié)的同時流速增大。以這種方式，產生在燃燒室中形成均勻混合物的期望氣流。
在區(qū)域“B”中，將預熱速度(冷發(fā)動機的所謂快速怠速)所需的進氣量供應給發(fā)動機。區(qū)域“B”中相對于節(jié)流閥19開度的增大進氣量的變化率小于區(qū)域“C”中。在區(qū)域“C”中，將平坦路面上高速行駛(例如，120km/h)所需的進氣量供應給發(fā)動機。如圖6所示，在區(qū)域“C”以上的區(qū)域中，進氣量與其中不形成氣流通道的比較例相同。換句話說，在區(qū)域“C”以上的區(qū)域中，進氣量隨著節(jié)流閥19的開度而增大。
如上所述，在與預熱怠速對應的區(qū)域“B”以及與平坦路面上的高速行駛對應的區(qū)域“C”中，在氣流通道24中產生高速氣流。因此，減小預熱怠速時附著于進氣口內壁的燃料量，并且通過形成均勻的混合物而使發(fā)動機中的燃燒穩(wěn)定。此外，可以在不降低燃料效率的情況下增大EGR(廢氣循環(huán))量，并且因為借助氣流通道24中產生的氣流而在燃燒室中形成均勻的混合物，可以減小泵吸損失。在本發(fā)明中，將節(jié)流閥開度的預定區(qū)域設定為覆蓋區(qū)域“B”和“C”。換句話說，節(jié)流閥開度的預定區(qū)域與從預熱怠速(例如，比正常怠速高200rpm)到平坦路面上的高速行駛(例如，120km/h)的發(fā)動機轉速對應。
盡管在上述實施例中節(jié)流閥19在其為0°開度時處于完全關閉位置，但是，可以將完全關閉位置設定在3°至6°的開度，這是通常采用的情況。這種設定適合于具有較小節(jié)流閥面積的小型發(fā)動機，因為在這種設定方式中相對于節(jié)流閥開度的進氣量變大。取決于節(jié)流閥19的面積和氣流通道24的橫截面積，區(qū)域“B”和區(qū)域“C”的上限可以分別增大至高達18°和30°。
下面將總結上述第一實施例所具有的優(yōu)點。在進氣量較低的預定區(qū)域中(即在區(qū)域“B”和“C”中)，可以準確地控制進氣量，并且產生在燃燒室中形成均勻混合物的氣流。通過在進氣通道中設置氣流通道24而獲得這些優(yōu)點。
因為使用了圍繞連接底端的軸轉動的節(jié)流閥19，僅僅通過改變節(jié)流閥19之上的氣流通道就可以控制進氣量。因此，可以準確地控制需要較小進氣量的區(qū)域中的進氣量。因為形成氣流通道24的部件23與例如節(jié)流閥19和外殼17等其它部件分開制造，并且安裝在外殼27的凹陷部分25中，因此在不改變其它部件的情況下容易改變氣流通道24的特性。換句話說，僅僅通過改變形成氣流通道24的部件23就可以容易地改變預定區(qū)域(區(qū)域B和C)中氣流通道24的進氣量和氣流速度。
現在將參照圖7至圖11描述本發(fā)明的第二實施例。在該實施例中，如圖7所示，氣流通道24由蓋壁26覆蓋，從而形成隧道形通道24。其它結構與第一實施例中的結構相同。通過形成隧道形通道24，即使從氣流通道24到燃燒室的距離較長，氣流也可以到達燃燒室。換句話說，通過形成隧道形通道24而抑止了氣流通道24中的氣流衰減。
如圖8所示，隧道形通道24可以形成為單個通道。作為選擇，如圖9所示，隧道形通道24可以分支以形成兩個分支通道。分支通道朝向各自的出口24a延伸，而出口朝向發(fā)動機汽缸的各進氣閥27(參見圖10)。分支通道的數量不限于兩個，其數量可以等于每個汽缸中設置的進氣閥27的數量。如圖10所示，分支通道的出口24a可以為傾斜的或彎曲的，使得通過分支通道24的氣流被朝向進氣閥27引導。以這種方式，可以抑止氣流衰減。如圖11所示，可以在進氣閥27上設置目標位置，通過分支通道的氣流可以被朝向目標位置引導。舉例來說，每個進氣閥27上的目標位置可以設定在靠近燃燒室中心的位置。
除了第一實施例所具有的優(yōu)點之外，第二實施例另外具有如下優(yōu)點。因為將進氣通道24被制造成隧道形，可以抑止氣流衰減。因此，即使到燃燒室的距離較長，氣流也可以到達燃燒室。因為通過使氣流通道24分支而使氣流被朝向每個進氣閥27引導，使氣流均勻地分配到每個進氣閥27，從而在燃燒室中形成均勻的混合物。因為每個分支通道24的出口24a為傾斜的或彎曲的，可以確保氣流被朝向每個進氣口引導，并且平滑地引入燃燒室。
現在將參照圖12至圖14描述本發(fā)明的第三實施例。如圖14A和圖14B所示，在蓋壁26的入口邊緣與軸20平行(即與節(jié)流閥19的上端平行)的情況下，可以形成其中進氣量不隨著節(jié)流閥19的開度變化而變化的非敏感區(qū)。如圖14A所示，該非敏感區(qū)為節(jié)流閥19的上端面向蓋壁26的入口邊緣時的區(qū)域。
在第三實施例中，為了消除敏感區(qū)，蓋壁28的入口邊緣相對于軸20的方向傾斜角度θ，如圖12B所示。其它結構與第二實施例的結構相同。角度θ可以設定為15°至75°。通過使蓋壁28的入口邊緣傾斜，即使在節(jié)流閥19的上端面向蓋壁26的入口邊緣時的區(qū)域中，進氣量也隨著節(jié)流閥的旋轉而逐漸改變。作為選擇，蓋壁29的入口邊緣可以形成為弧形，如圖13B所示。以這種方式，可以消除非敏感區(qū)?；⌒慰梢韵蛳峦钩龌蛳蛏习既?，或者可以為其它形狀例如V形或三角形等。通過使蓋壁的入口邊緣相對于軸20的方向為傾斜的、彎曲的或彎折的，可以消除非敏感區(qū)。
現在將參照圖15和圖16描述本發(fā)明的第四實施例。在該實施例中，如圖15所示，在節(jié)流閥19的下游表面(后表面)上形成用于防止回流空氣的部分30。其它結構與前面實施例的結構相同?？諝饪梢詮墓?jié)流閥19的上游表面即前表面流動(回流)到下游表面即后表面。后表面上的回流空氣可能形成漩渦，從而導致通過通道24的氣流產生一定的流動損失。通過在后表面上形成膨脹部分30，可以防止或抑止空氣回流。
如圖16所示，可以在后表面上形成突出部分31以代替膨脹部分30。節(jié)流閥19使得進氣只能通過節(jié)流閥19的上部流動，并且節(jié)流閥在其完全打開位置中容納在凹陷部分22中(如圖2所示)。因此，形成于后表面上的膨脹部分30或突出部分31不會妨礙氣流通過進氣通道18。而是可以通過防止后表面上的回流空氣導致形成漩渦而提高完全打開位置的供氣效率。
現在將參照圖17描述本發(fā)明的第五實施例。在前面實施例中，節(jié)流閥單元15安裝在歧管14的每個管道中，從而將進氣供應給每個汽缸。在第五實施例中，如圖17所示，全部汽缸所共用的單個節(jié)流閥單元15安裝在進氣管12中。隧道形通道32延伸到緩沖箱13并且分支成為隧道形分支通道33，每個分支通道通過進氣歧管延伸到每個汽缸的進氣口16。以這種方式，可以將隧道形通道32中產生的氣流引入發(fā)動機11的各個汽缸中，同時抑止氣流衰減。
本發(fā)明不限于上述實施例，而是可以進行各種修改。舉例來說，可以使用如下節(jié)流閥，該節(jié)流閥可以圍繞設置在節(jié)流閥上端的軸線樞轉運動。節(jié)流閥樞轉運動所圍繞的軸線可以設置在節(jié)流閥的任一側(左側或右側)。盡管在前面實施例中燃料噴射到進氣口中，但是燃料也可以直接噴射到發(fā)動機的汽缸中。
雖然已經參照前面的優(yōu)選實施例顯示和描述了本發(fā)明，但是本領域的技術人員可以認識到，可以在不脫離如所附權利要求書限定的本發(fā)明的范圍的情況下對本發(fā)明進行各種形式和細節(jié)的修改。
權利要求
1.一種內燃機進氣裝置，包括節(jié)流閥(19)，其設置在進氣通道(18)中，用于控制進入到內燃機(11)中的進氣量，所述節(jié)流閥鉸接在進氣通道(18)上，從而適于圍繞支承節(jié)流閥(19)一端的軸(20)樞轉運動；氣流通道(24)，其設置在節(jié)流閥(19)的下游，用于調節(jié)內部的氣流，并且在節(jié)流閥開度的預定區(qū)域(B、C)中促使在內燃機(11)中形成均勻的空氣—燃料混合物，其中，在節(jié)流閥(19)開度的預定區(qū)域(B、C)中，氣流通道(24)的開口面積隨著節(jié)流閥的開度而變化，從而控制供應給內燃機(11)的進氣量。
2.根據權利要求1所述的進氣裝置，其特征在于，所述節(jié)流閥開度的預定區(qū)域(B、C)對應于供應給內燃機(11)的進氣量，該進氣量等于或高于內燃機預熱時怠速運轉所需的進氣量，并且等于或者低于車輛在平坦路面上以恒定高速行駛時內燃機所需的進氣量。
3.根據權利要求1所述的進氣裝置，其特征在于，進氣通道(24)被形成為由蓋壁(26、28、29)覆蓋的隧道形。
4.根據權利要求3所述的進氣裝置，其特征在于，隧道形通道(24)被分支成與設置在內燃機(11)每個汽缸中的進氣閥數量相對應的多個分支通道，以使得流過各分支通道的氣流被朝向每個汽缸中的每個進氣閥(27)引導。
5.根據權利要求3所述的進氣裝置，其特征在于，隧道形通道的出口(24a)被形成為抑止供應到內燃機燃燒室中的氣流的衰減。
6.根據權利要求3所述的進氣裝置，其特征在于，蓋壁(28、29)的入口邊緣相對于節(jié)流閥(19)的軸(20)為傾斜的、彎曲的或彎折的，以消除其中進氣量不隨著節(jié)流閥的開度變化而變化的非敏感區(qū)。
7.根據權利要求1所述的進氣裝置，其特征在于，節(jié)流閥(19)的下游表面上形成有從其突出的部件(30、31)，用于防止氣流繞過節(jié)流閥的上端而從節(jié)流閥的上游表面回流到節(jié)流閥的下游表面。
8.根據權利要求1所述的進氣裝置，其特征在于，氣流通道由與進氣通道(18)和節(jié)流閥(19)分開制作的部件(23)形成。
9.根據權利要求4所述的進氣裝置，其特征在于，隧道形分支通道的出口(24a)被形成為抑止供應到內燃機燃燒室中的氣流的衰減。
全文摘要
一種內燃機進氣裝置包括節(jié)流閥(19)，其可以圍繞支承節(jié)流閥(19)一端的軸(20)樞轉運動；以及氣流通道(24)，其在節(jié)流閥的上端之上形成于進氣通道(18)中。在進氣量較低的預定區(qū)域(B、C)中(即在節(jié)流閥開度較小的區(qū)域中)，準確地控制經過氣流通道(24)的進氣量。在相同區(qū)域中，在氣流通道(24)中產生高速氣流，從而形成內燃機(11)的燃燒室中均勻的空氣—燃料混合物。僅僅通過為節(jié)流閥單元(15)增加形成氣流通道(24)的部件(23)就可以容易地獲得這些功能。
文檔編號F02D9/10GK101063423SQ20071010122
公開日2007年10月31日 申請日期2007年4月24日 優(yōu)先權日2006年4月25日
發(fā)明者鈴木英樹, 鳥居勝也 申請人:株式會社電裝