專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到內(nèi)燃機(jī)，特別是內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣口配置系統(tǒng)。
在傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)中，無論是配置有一個(gè)或二個(gè)進(jìn)氣門和甚至效率具有現(xiàn)有技術(shù)水平的發(fā)動(dòng)機(jī)，都要求進(jìn)口空氣流轉(zhuǎn)過120°～160°使氣流集中在氣門頭的一側(cè)并受到氣門桿及其導(dǎo)管的阻礙，致使只能將燃油混合氣繞過平均為200°的氣門頭圓周面。
英國專利GB-A-971211公開了一種氣缸進(jìn)氣口配置系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括有一對(duì)合并為一個(gè)單一內(nèi)供氣管道的外供氣管道，內(nèi)供氣管道圍住提升型氣門桿控制氣缸進(jìn)氣口使氣流與氣門桿軸線平行。這一系統(tǒng)下面稱之為“雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)”。這種系統(tǒng)使單一供氣管道具有較高的容積效率，至少可以與雙進(jìn)氣門系統(tǒng)相當(dāng)，并具有其他技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)，例如易于制造，只需為一個(gè)氣門而不是二個(gè)氣門配置氣門操縱機(jī)構(gòu)。最理想的是希望氣流繞過整個(gè)氣門頭的圓周面，使渦狀氣流繞過氣門頭的整個(gè)圓周面離開進(jìn)入燃燒室，以獲得一種有效制備的可燃混合氣均布于氣門頭周圍。這就是眾所周知的環(huán)形渦流吸入且只能通過一種雙或多進(jìn)氣口管道系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
但是，將這樣的進(jìn)氣口配置系統(tǒng)應(yīng)用于從側(cè)面進(jìn)入一對(duì)外供氣管道的氣缸蓋時(shí)，由于為適應(yīng)側(cè)面進(jìn)氣，對(duì)應(yīng)于外供氣管道中的各自氣流有從彎頭內(nèi)側(cè)面脫離的傾勢(shì)并朝彎頭外側(cè)面部分流動(dòng)，繼而形成一股繞氣門頭的圓周面大約200°的合并氣流。這就不會(huì)形成均布的環(huán)形渦流離開氣門頭進(jìn)入燃燒室。
本發(fā)明的目的在于提供一種適于側(cè)面進(jìn)氣的雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)，氣流在其中通過形成一股相當(dāng)均勻分布于相關(guān)氣門頭的流動(dòng)。
本發(fā)明提供的適于內(nèi)燃機(jī)的雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)，包括一對(duì)并置的彎頭，合并為單一供氣通道的側(cè)面進(jìn)入的供氣管道，單一供氣通道為一文杜里形結(jié)構(gòu)段并與氣門口連通，單一供氣通道圍住與氣門口相關(guān)的一個(gè)提升型氣門桿，其中每個(gè)彎曲的側(cè)面進(jìn)入的供氣管道配置的產(chǎn)生氣流旋渦的裝置位于該管道徑向內(nèi)部區(qū)域的某一特定位置，而向外凸起部分位于該管道彎頭徑向外部區(qū)域。
在使用時(shí)，產(chǎn)生旋渦的裝置使管道彎頭內(nèi)側(cè)面的氣流附面層被控分離造成一個(gè)低壓區(qū)域，與旋渦的渦動(dòng)方向一致使氣流按某一被控方式吸回和管道徑向內(nèi)壁接觸，管道彎頭外側(cè)面的向外凸起使氣流轉(zhuǎn)回到上述的區(qū)域。這些作用的組合結(jié)果使彎頭下游的各自管道內(nèi)的氣流矯直，致使管道下游段更接近于均布的軸向流動(dòng)。這樣，從外部供氣管道出來的氣流合并形成一股通過單一供氣通道大致成軸向流動(dòng)的氣流基本上呈均勻散布于提升型氣門頭上并成均布的以環(huán)形渦流離開氣門頭。
所述的產(chǎn)生旋渦裝置可以采用各種結(jié)構(gòu)形式。例如，在各個(gè)供氣管道的彎頭處或彎頭后面的壁上形成一個(gè)向內(nèi)凹進(jìn)部分。在另一實(shí)施例中，是在彎頭內(nèi)側(cè)面處的管道壁上形成一個(gè)向內(nèi)的凸緣。單凸緣也可以改成適于產(chǎn)生附面層被控分離的一系列不連續(xù)的凸緣或其它向內(nèi)的凸起。
該對(duì)供氣管道的橫截面面積最好但并非必需在朝其合并位置是逐漸減小的，以便使通過其中的氣流加速。
在某些實(shí)施例中，至少可以在其中的一個(gè)供氣管道中配置控制氣流通過的裝置，也就是說，允許一個(gè)供氣管道在發(fā)動(dòng)機(jī)較輕負(fù)荷運(yùn)行時(shí)不進(jìn)氣(deactivation)。
根據(jù)本發(fā)明的雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)可方便地應(yīng)用于帶有可變氣門升程機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)，可變氣門升程是發(fā)動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行負(fù)荷和轉(zhuǎn)速時(shí)有理想的燃燒循環(huán)所要求的。盡管這樣的調(diào)節(jié)通常會(huì)減小發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，但是，對(duì)于具有本發(fā)明的進(jìn)氣口配置系統(tǒng)是有生命力的。因?yàn)楸景l(fā)明的進(jìn)氣口配置系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生額外的效能。它還能在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)保持高的氣流速度。氣流的速度對(duì)于環(huán)形旋渦的“強(qiáng)度”而言是很重要的因素，借以提高低速運(yùn)行性能和經(jīng)濟(jì)性。
而且，根據(jù)本發(fā)明的雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)可以應(yīng)用于具有能使活塞保壓于上死點(diǎn)機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)中，活塞的這種作用比起傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)能使燃燒在更為恒定的容積條件下進(jìn)行以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。具有本發(fā)明的進(jìn)氣口配置系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)只所以能提高這種作用，其原因在于環(huán)形旋渦式吸入具有優(yōu)越的混合氣制備而不容易產(chǎn)生暴震。
本發(fā)明的有關(guān)實(shí)施例將通過參照附圖的實(shí)例予以說明。


圖1為本發(fā)明的進(jìn)氣口配置系統(tǒng)的第一個(gè)實(shí)施例的截面示意圖。
圖2為圖1所示的進(jìn)氣口配置系統(tǒng)的端面示意圖。
圖3為第二個(gè)實(shí)施例的截面示意圖。
圖4為本發(fā)明的進(jìn)氣口配置系統(tǒng)的第三個(gè)實(shí)施例的截面示意圖。
圖5為可變氣門升程機(jī)構(gòu)的截面示意圖。
圖6為適于產(chǎn)生活塞保壓于上死點(diǎn)的活塞連桿機(jī)構(gòu)的透視分解圖。
圖7為另一種雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)的側(cè)面示意圖。
圖8為又一種雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)的側(cè)面示意圖。
圖9-13表示依據(jù)對(duì)氣門吸入口配置系統(tǒng)所作的各個(gè)實(shí)驗(yàn)氣門頭流動(dòng)分布的示意圖。
圖14為適用于各種進(jìn)氣口配置系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膶?shí)驗(yàn)設(shè)備的示意圖。
參照?qǐng)D1和圖2，進(jìn)入燃燒室(12)內(nèi)的氣缸蓋(10)的進(jìn)氣口(11)是由任一種常用氣門機(jī)構(gòu)操縱的軸向提升滑閥控制的，氣缸蓋(10)的側(cè)面進(jìn)氣的進(jìn)氣口包括一對(duì)沿其長(zhǎng)度方向彎曲的能使側(cè)面進(jìn)入空氣或燃油混合氣供入氣缸蓋的分支供氣管道(14，15)。該供氣管道(14、15)一般呈并排關(guān)系從一側(cè)面伸到氣缸蓋并在彎頭之后立即朝彼此分出支路合并成一個(gè)單一的通道(16)，該通道(16)與氣門口(11)連通。供氣通道(16)軸向延伸包住氣門桿(13)并在氣門頭上游立即形成文杜里型結(jié)構(gòu)(17)。在這個(gè)實(shí)施例中，供氣管道(14、15)具有一個(gè)一般為帶有圓角的長(zhǎng)方形橫截面，該管道的橫截面面積朝它們的合并位置方向減小以便在管道中產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲毫Ψ植紒砜刂破渲械臍怏w附面層。供氣管道(14、15)的彎頭在它們的合并位置平滑地相結(jié)合，為了在合并處的下游立即得到對(duì)稱圍住氣門桿(13)的合并成的供氣通道(16)的橫截面呈圓形，供氣管道(14、15)在合并處的橫截面是D字形的。
現(xiàn)在參照?qǐng)D8，它示出了一個(gè)分成二個(gè)支路的進(jìn)氣口配置系統(tǒng)。其中，分支路供氣管道(14A、15A)沿它們的長(zhǎng)度方向一般是直的，并在氣門(13A)的氣門頭后面立即合并為一個(gè)單一供氣的文杜里結(jié)構(gòu)段(16A)。該系統(tǒng)的二股氣流在文杜里結(jié)構(gòu)段(16A)合并為一股單一氣流。這股合并成的氣流一般圍住氣門桿成軸向流動(dòng)，以均勻分布的環(huán)形流動(dòng)平穩(wěn)通過氣門頭并均布于氣門頭上。這種平穩(wěn)流過整個(gè)氣門頭的結(jié)果是，從氣門頭整個(gè)圓周面上離開的旋流在氣門下面產(chǎn)生一連串的環(huán)形渦流依次以高湍流狀態(tài)射入氣缸內(nèi)。這種流動(dòng)具有很多的優(yōu)點(diǎn)。流動(dòng)分布基本上為無回轉(zhuǎn)的和平穩(wěn)的特點(diǎn)能使加于空氣流動(dòng)管道的燃油仍保持在半個(gè)燃燒室內(nèi)。因此，氣流將方便地靠近于火花塞的位置，有可能產(chǎn)生不均勻的或分層進(jìn)氣的效果，以便能以非常不好的空燃比條件下燃燒。氣流成環(huán)形渦流從氣門頭離開還能產(chǎn)生極細(xì)的燃油霧化顆粒，致使在非常不好的空燃比條件下的混合氣能很快燃燒。由此產(chǎn)生的極快燃燒速率減小了對(duì)點(diǎn)火提前和改進(jìn)暴震容許極限的要求。而且，氣門頭的整個(gè)圓周面都加以利用預(yù)料不到的獲得高的容積效率，這種高容積效率或者能產(chǎn)生較高的比功，或者通過改變氣門進(jìn)口尺寸或調(diào)節(jié)氣門升程或二者均改變的辦法能使通過氣門的氣流速度有利的增加從而又進(jìn)一步改善燃油的燃燒制備。而且，通過對(duì)各供氣管道的進(jìn)氣口和/或角度或不對(duì)稱位置的不同控制，可以在被吸入到燃燒室的氣流誘導(dǎo)成渦流。
這種同心的軸向流動(dòng)是能夠通過圖8所示的裝置實(shí)現(xiàn)的。但是，把該原理應(yīng)用于如圖1和圖2中所示的側(cè)面進(jìn)入氣門進(jìn)氣口配置系統(tǒng)是存在技術(shù)問題的。參照?qǐng)D1和圖2，通過彎曲的雙供氣管道(14、15)的各氣流使供氣通道(16)內(nèi)的已供入的合并成的氣流聚集在氣門頭的半個(gè)圓周面上，其原因是因?yàn)樵诠艿?14、15)內(nèi)的圍繞其彎曲段內(nèi)側(cè)面的氣流分離使從這些管道進(jìn)入共同供氣通道(16)的氣流聚集在彎曲部分外側(cè)面的區(qū)域位置，所以在文杜里結(jié)構(gòu)段中就形不成理想的環(huán)形的軸向流動(dòng)的氣流，致使渦流就只能在氣門頭的一部分圓周面上離開。
申請(qǐng)人公開的一種改進(jìn)過的由下列結(jié)構(gòu)特性實(shí)現(xiàn)來自側(cè)面進(jìn)入進(jìn)氣口系統(tǒng)的氣流。這些結(jié)構(gòu)特性的作用在于能使已經(jīng)離開各管道(14、15)彎頭內(nèi)側(cè)面的氣流重新接近并使彎頭外側(cè)面的氣流矯直。在彎頭的內(nèi)側(cè)面，配置有附面層被控分離并在那里產(chǎn)生低壓區(qū)域形成旋渦的裝置，與渦流的渦動(dòng)方向一致將氣流吸回和該處的管道壁相接觸。在圖1所示的實(shí)施例中，上述裝置是在各管道(14、15)彎頭內(nèi)側(cè)面處構(gòu)成的凹進(jìn)區(qū)域(20)，促使進(jìn)入該區(qū)域的旋動(dòng)渦流被控分離。在該凹進(jìn)區(qū)域(20)中建立的低壓區(qū)使氣流吸回和該區(qū)域的管道壁相接觸。
管道(14、15)還在其彎頭的外側(cè)面上朝彎頭的出口端有向外凸起部位(21)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種凸起或球形區(qū)域提供了一個(gè)能接收各管道彎頭外側(cè)面的氣流區(qū)域且利于氣流相對(duì)氣門軸線矯直以促使彎頭外側(cè)面的氣體呈直線流動(dòng)，彎頭是為在氣流進(jìn)入燃燒室(12)之前通過文杜里結(jié)構(gòu)段(17)將通道合并的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，渦流生成裝置(20)和凸起(21)有助于在氣體通道(16)中形成一股合并的氣流，更加均勻分布于氣門(13)軸線的周圍，以實(shí)現(xiàn)渦流基本上圍繞整個(gè)氣門頭的圓周面離開。
圖3所示的另一實(shí)施例，它基本上類似于圖1和圖2所示的實(shí)施例，不同的是圖1所示實(shí)施例中彎頭內(nèi)側(cè)面的凹進(jìn)區(qū)域(20)由位于管道(14、15)中彎頭內(nèi)側(cè)面的銳緣(22)所取代。銳緣(22)同樣在彎頭內(nèi)側(cè)面處產(chǎn)生附面層的被控分離，并在那里產(chǎn)生的低壓區(qū)形成渦流，使附面層在文杜里結(jié)構(gòu)段(17)前重新附著。
圖4所示的實(shí)施例大體上與圖1所示實(shí)施例相似，不同的是管道(14B、15B)的橫截面為圓形，而不是一般的長(zhǎng)方形。
圖5示出了操作上述任一種雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)氣門(13)用的可變氣門升程機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)能使氣門升程改變到與理想燃燒循環(huán)相適合。該機(jī)構(gòu)包括一個(gè)凸輪隨動(dòng)機(jī)構(gòu)(30)和一個(gè)將凸輪隨動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)傳道給氣門的搖桿。氣缸蓋(10)上裝有從中伸出的短軸(32)，搖桿夾持樞軸(33)可滑動(dòng)地安裝在短軸(32)上并有一個(gè)向下對(duì)著半球形的密封面(34)，與搖桿(31)本體上的同樣形狀的密封面(35)相配合。一個(gè)偏置的壓縮彈簧(35)作用在搖桿夾持樞軸(33)的上表面和可滑動(dòng)地安裝在短軸(32)的突出部分上的圓形盤(36)之間。杯狀可控制柱塞(37)與圓盤(36)的上表面相配合受軸向力的作用。當(dāng)柱塞(37)向上或向下調(diào)整時(shí)。彈簧(35)的載荷發(fā)生變化。當(dāng)彈簧(35)的載荷小于封閉彈簧(38)的載荷時(shí)，凸輪提升運(yùn)動(dòng)的部分成為搖桿(31)和夾持樞軸(33)的組件沿短軸(32)向上位移的運(yùn)動(dòng)。這樣，氣門的升程可能根據(jù)柱塞(37)的位置而改變。
在另一實(shí)施例中，彈簧(35)能用液壓機(jī)械組件取代，該種組件不僅能夠調(diào)節(jié)氣門的升程而且能成液壓耦合調(diào)整。這樣的配置方式將能根據(jù)液壓伺服系統(tǒng)的壓力變化改變氣門升程。這種改變氣門升程的系統(tǒng)允許的調(diào)節(jié)范圍能實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣門升程的節(jié)流。而且能實(shí)現(xiàn)氣門的可變定時(shí)。因此，打開氣門的時(shí)間能夠在氣門打開和關(guān)閉的一個(gè)操作過程中根據(jù)不同的量和時(shí)間以及關(guān)閉周期通過柱塞(37)的動(dòng)程予以改變。
根據(jù)與圖1至圖4和圖8有關(guān)的上述進(jìn)氣口配置系統(tǒng)的可變氣門升程的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)環(huán)形渦流圍繞氣門頭圓周面離開對(duì)于取得最佳燃燒循環(huán)是特別有利的。具有傳統(tǒng)的進(jìn)氣口配置系統(tǒng)的可變升程機(jī)構(gòu)能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)性能減小到不能接受的程度。但是，如各附圖中所示的雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)由于其具有優(yōu)越的容積效率而并非是有害的。
圖6示出了一種能用于具有上述的雙管道吸入口配置系統(tǒng)的活塞式氣門的連桿系統(tǒng)。這種吸入系統(tǒng)的混合氣制配的快速燃燒和良好的暴震容許極限是與采用活塞保壓于上死點(diǎn)相適應(yīng)的，允許比傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)更能在恒定容積條件下燃燒，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
圖6所示的機(jī)構(gòu)能使活塞保壓在上死點(diǎn)和下死點(diǎn)。該機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)安裝在一雙曲柄短軸(42)上的部件(40、41)，這些部件安裝在連桿(45)下端的各自的滑道通道(43、44)中，在相互垂直的方向上滑動(dòng)。當(dāng)雙曲柄短軸(42)在所述部件內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連桿大端的運(yùn)動(dòng)軌跡大致為橢圓而不是正規(guī)圓。通過雙曲短軸(42)的恰當(dāng)外形，活塞可保壓在上、下死點(diǎn)的前后。
圖7示出了圖8所示的相類似的雙管道進(jìn)氣配置系統(tǒng)，其不同的是朝它們的進(jìn)口端的管道(50)稍有彎曲，以便與氣缸蓋(51)的傾斜表面(52)相連通。
根據(jù)本發(fā)明的雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)適用于不同的節(jié)流或不同的燃油。
在發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)和輕負(fù)載情況下，為了提高這種發(fā)動(dòng)機(jī)的混合氣速度和提高部分載荷的經(jīng)濟(jì)性，在四氣門單缸發(fā)動(dòng)機(jī)上(具有不相連的進(jìn)氣口)采用進(jìn)氣口不進(jìn)氣是常見的做法。進(jìn)氣口不進(jìn)氣的常用辦法是用一個(gè)輔助蝶閥將缸蓋的進(jìn)氣口封住。這些蝶閥或者由多用途的真空系統(tǒng)或者由發(fā)動(dòng)機(jī)的操作系統(tǒng)來操縱。
上述系統(tǒng)是能方便地應(yīng)用到本發(fā)明的雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)之中，以便再次產(chǎn)生較高的混合氣速度。而且，在這種情況下，這些好處的獲得又無需花去第二個(gè)進(jìn)氣口的額外費(fèi)用。流動(dòng)區(qū)域也改變以便利用其優(yōu)越的混合氣制備產(chǎn)生更完整的環(huán)形渦流。
通常的吸氣口在燃燒室和氣缸中產(chǎn)生復(fù)雜的氣體流動(dòng)圖型，這些流動(dòng)區(qū)域包括圍繞一個(gè)或兩個(gè)氣缸軸線或垂直軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)流型、渦流運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)。這樣，如果吸入的是不均勻的混合氣，在點(diǎn)火時(shí)相對(duì)火花塞，混合氣的可燃區(qū)的位置是不確定的。通常的吸氣口要求均勻的混合氣。
非均勻的或?qū)訝罨旌蠚獾娜紵苁拱l(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒空燃比比均勻混合氣燃燒的空燃比差一些，這對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)部分載荷的經(jīng)濟(jì)性是有利的。
根據(jù)本發(fā)明的雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)引成了一個(gè)相對(duì)于火花塞明顯穩(wěn)定的基本上為不轉(zhuǎn)動(dòng)的流動(dòng)區(qū)域。另外，軸對(duì)稱的雙進(jìn)口管道裝置在其接合部之后每個(gè)管道出來的空氣流之間發(fā)生極小混合。這些特性使燃油便于只被吸入到其中的一個(gè)管道中，該管道使燃油充分混合氣位于接近所選擇的火花塞的位置。這樣，這種雙管道能產(chǎn)生具有上述好處的層狀燃油分布。
申請(qǐng)人對(duì)本發(fā)明的雙管道進(jìn)氣系統(tǒng)的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，與類似的系統(tǒng)進(jìn)行比較，所述的類似系統(tǒng)不包括前面所述的渦流生成裝置和管道彎曲部分位置的向外凸起。該實(shí)驗(yàn)用的進(jìn)氣系統(tǒng)的細(xì)節(jié)和尺寸如下實(shí)驗(yàn)1(圖9)一種具有單一側(cè)面進(jìn)口管道的傳統(tǒng)的吸入口配置系統(tǒng)，其中進(jìn)口管道直徑34mm進(jìn)口管道長(zhǎng)度100mm管道彎頭半徑50mm氣門座直徑40.5mm實(shí)驗(yàn)2(圖10)一種雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)，其中進(jìn)口管直徑31.6mm
進(jìn)口管長(zhǎng)度115mm管道彎頭半徑50mm氣門座直徑40.5mm文杜里管喉部直徑30mm合并管道部分的長(zhǎng)度32mm實(shí)驗(yàn)3(圖11)一種與實(shí)驗(yàn)2類似的雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)，其不同的是在每個(gè)進(jìn)口管道中配置了一個(gè)深度為5mm和長(zhǎng)度為25mm的向外凹槽。
實(shí)驗(yàn)4(圖12)一種與實(shí)驗(yàn)3類似的雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)，其不同的是每個(gè)進(jìn)口管道附加有一個(gè)深為5mm和長(zhǎng)度為15mm的凹下去的渦流生成區(qū)。
實(shí)驗(yàn)5(圖13)一種與實(shí)驗(yàn)4類似的雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)，其不同的是通過一個(gè)進(jìn)口管道的氣流被阻塞住。
實(shí)驗(yàn)1～5是利用圖14所示的設(shè)備進(jìn)行的。該設(shè)備包括有一個(gè)大容積室(60)，該室配有與其連接的可控節(jié)流的抽風(fēng)系統(tǒng)(61)。水壓計(jì)(62)記錄運(yùn)行時(shí)室(60)內(nèi)的真空度。組件(63)安裝在室(60)的外側(cè)壁上，并設(shè)置有欲實(shí)驗(yàn)的管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)的模型，其中還包括提升氣門。模型(63)可以更換成如實(shí)驗(yàn)1～5所要求那樣的其它管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)的模型。模型(63)上的氣門進(jìn)口與一個(gè)位于室(60)內(nèi)側(cè)面的相應(yīng)尺寸的氣缸(65)連通。氣懸體(64)將霧化顆粒吸入到相應(yīng)組件(63)的單一進(jìn)口管道或雙進(jìn)口管道的進(jìn)入端或各進(jìn)入端。
在實(shí)驗(yàn)過程中，氣懸體的定時(shí)霧化爆裂是為了將某種適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)(如裂紋檢測(cè)顯示劑)吸入到供氣管道。所述物質(zhì)是輕質(zhì)物，因此就能合理而精確地跟隨著管道中空氣流的流線。被霧化過的介質(zhì)集中氣門頭的背部，其顏色的深度成為氣流分布情況一種指示器。
空氣是以預(yù)先規(guī)定的進(jìn)氣口壓力差的條件下流過進(jìn)氣口的，這個(gè)條件對(duì)上述所有實(shí)驗(yàn)都是一致的，空氣的流量是由配置在抽風(fēng)系統(tǒng)中的節(jié)流裝置來控制。
圖9～13分別示意說明了氣流繞過氣門頭的分布情況。在這些圖中，氣流繞過氣門頭的分布情況用圓點(diǎn)和用氣門頭每個(gè)象限中的百分率表示出來。在實(shí)驗(yàn)1中，氣流的容積效率為80%。在與雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)2～4中，整個(gè)氣流量超過100%，這是因?yàn)橛?jì)算數(shù)值是以RICARDO流量系數(shù)計(jì)算值為基礎(chǔ)取了傳統(tǒng)單一管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)中最大可能的理論流量。
在采用傳統(tǒng)的單一管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)的圖9中將會(huì)看到的是，氣門桿抑制了在該圖上部右邊四分之一圓中的氣流量和在該圖下部氣流很小或者沒有。這種現(xiàn)象是由于通過管道彎頭的氣流聚集于管道彎頭徑向外部區(qū)域的緣故。
圖10示出的氣流分布情況，它克服了氣門桿的遮蔽作用是因?yàn)椴捎昧穗p管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)。但管道的彎頭效應(yīng)未能克服。
圖11示出了改進(jìn)的氣流繞過氣門頭分布情況，但仍有朝其一側(cè)偏置。這是因?yàn)檫M(jìn)口管道外部區(qū)域凹進(jìn)的結(jié)果。
圖12示出了氣流繞過氣門頭較為均勻的分布情況，它除了采用雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)，在進(jìn)口管道有凹進(jìn)的外部區(qū)域外，在進(jìn)口管道彎曲部位徑向內(nèi)側(cè)面處有凹進(jìn)區(qū)域。圖13表示怎樣通過將其一個(gè)進(jìn)口管道阻塞住以更變氣流的流道。
雖然由附圖簡(jiǎn)要示出的雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)是就吸入系統(tǒng)而言的，但它們也能適用于排出系統(tǒng)。文杜里結(jié)構(gòu)和增加雙管道橫截面面積給出了進(jìn)氣口的順壓力分布和使氣流平穩(wěn)繞過氣門背部產(chǎn)生低湍流度的流動(dòng)區(qū)域以及改善排氣過程。
權(quán)利要求
1.一種適于內(nèi)燃機(jī)用的雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括有一對(duì)并列的供氣管道，該對(duì)供氣管道合并為構(gòu)成文杜里形結(jié)構(gòu)的單一供氣的且與氣門口連通的通道，該單一供氣通道包圍與氣門口相聯(lián)系的提升氣門桿，本發(fā)明的特征是，每個(gè)供氣管道包括有一個(gè)彎曲的側(cè)面供氣的管道，每個(gè)彎曲側(cè)面進(jìn)氣的管道配置有用于在沿該管道彎頭徑向內(nèi)部區(qū)域特定位置處的氣流生成渦流的裝置和位于該管道彎頭徑向外部區(qū)域的向外凸起部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征是所述的渦流生成裝置是一個(gè)在各供氣管道彎頭徑向內(nèi)側(cè)面上形成的向內(nèi)凸緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征是所述的渦流生成裝置是一個(gè)在各供氣管道彎頭處的壁上或緊接彎頭之后的壁上構(gòu)成的內(nèi)部凹進(jìn)部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征是所述的一對(duì)供氣管道的橫截面面積在朝它們的合并位置的方向是逐漸減小的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征是至少在所述的一個(gè)供氣管道中配置有控制氣流通過其中的裝置，以便在輕負(fù)荷運(yùn)行時(shí)將進(jìn)氣口關(guān)閉或受限制。
6.一種具有權(quán)利要求1的雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求6的內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)具有一個(gè)能使氣門升程可變的氣門操縱機(jī)構(gòu)。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求6的內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)具有一個(gè)適于活塞保壓于上死點(diǎn)的連桿機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種雙管道進(jìn)氣口配置系統(tǒng)有一對(duì)并列彎曲的側(cè)面進(jìn)入的管道(14、15)，該對(duì)管道合并成一個(gè)單一的供氣通道(16)，通道(16)包圍氣門桿(13)。每個(gè)供氣管道(14、15)在該管道彎頭徑向內(nèi)部區(qū)域配置有渦流生成裝置(20)，在該管道彎頭徑向外部區(qū)域配置有一個(gè)向外凸起部分(21)，以便使合并成的通道(16)內(nèi)氣流較均勻過氣門頭，并從氣門成均布的環(huán)形渦流離開。
文檔編號(hào)F02F1/42GK1035545SQ8810874
公開日1989年9月13日 申請(qǐng)日期1988年10月21日 優(yōu)先權(quán)日1987年10月23日
發(fā)明者羅伯特·詹姆斯·蓋勒, 蒂莫西·馬克·蘭斯菲爾德 申請(qǐng)人:派柏機(jī)械達(dá)因有限公司