專利名稱：用于內燃機的進氣系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于內燃機的進氣系統，其中在進氣管內設置有隔板 以控制進氣流。
背景技術：
許多傳統進氣系統中，已經提出用于在進氣管(也指進氣口)內產生 強烈縱滾氣流的結構。例如，在專利文獻l中，在進氣管內設置有隔板(也 指隔壁，分隔壁等)以將進氣管分成縱滾氣流通路和控制通路。另外，可 開閉的進氣流控制閥設置在控制通路側，左隔壁和右隔壁設置在縱滾氣流通路側以使縱滾氣流分層。此外，專利文獻2公開了一種進氣系統，其中 使用了在噴射的燃料沖擊的部位上具有至少連通孔的隔板。在此進氣系統 中，噴射燃料沖擊的部位具有不平坦表面和連通孔，可以加速燃料的飛散， 氣化和霧化，并可以防止噴射燃料的液滴化，由此可使燃燒穩定。此外， 專利文獻3公開了一種進氣系統，其中進氣控制閥設置在隔壁上游，隔壁 把進氣口內部分為兩個通路，連通通路以縫隙形式設置在隔壁內。上述連 通通路設置在隔壁的上游端側，以便連通通路面向當進氣控制閥關閉時在 下游側產生的局部低壓區。在專利文獻3的進氣系統中，下側的第二通路 在縱滾氣流產生時由進氣控制閥關閉，并且因而在上側的第 一通路中產生 進氣流。此時，在上述連通通路中產生將空氣從第二通路帶到第一通路的 進氣流，從而能夠加強縱滾氣流。專利文獻l:日本專利申請，/〉開號No.06-15卯79 專利文獻2:日本專利申請，/>開號No.05-209582 專利文獻3:日本專利申請，公開號No.2004-124836 發明內容本發明要解決的技術問題在上述專利文獻1中公開的進氣系統中，在縱滾氣流通路側噴射燃料，進氣流在通過隔板之后包括燃料并流入燃燒室。圖8A概要地示出此時的 進氣系統100。在進氣系統100中，進氣管103的內部被隔板104分為縱 滾氣流通路105和控制通路106。圖8A示出當控制通路106側通過移動進 氣流控制閥110而關閉從而在縱滾氣流通路105內產生強烈縱滾氣流的進 氣系統。在此情況下，進氣流的一部分在通過隔板104之后在下端變成強 烈的渦流EC。此渦流EC逆流通過控制通路106以一使燃料FU以液滴形式 附著在隔板104的下表面。此外，當氣缸上部的進氣閥(未示出)打開時， 逆流可以使燃料FU附著在隔板104的下表面。已經逆流或被吹回的燃料FU滯留在隔板104的下表面或周部的凹部 中。當進氣流控制閥IIO切換到打開狀態(特別是完全打開)時，噴射的 燃料如上所述滯留在控制通路106側，燃料FU如圖8B所示以液滴形式直 接流進燃燒室，并因此使空燃比(A/F)突然變富。這種變化十分突然以 致于非常難以控制空燃比。因此，內燃機燃燒的效率降低并且排放惡化。此外，專利文獻2中公開的進氣系統中的隔板以一種材料制成，噴射 燃料所沖擊的部位為不平坦的形式并且具有連通前后(表里)的連通孔。 此外，還提出了使用泡沫金屬材料作為具有連通孔的(連通多孔狀)材料。 然而，當進氣管的內部被具有連通孔的材料分隔時，縱滾氣流通路和控制 通路在很寬的范圍上連通，并且因此，設置隔板的效果被減小。因此，這 種進氣系統在縱滾氣流通路側難以產生強烈縱滾氣流。此外，如以泡沫金 屬的材料作為隔板時，燃料會阻塞在途中或由于通路復雜而使燃料不能很 好地被吸出。此外，在這種進氣系統中，使用了特別的材料，致使制造費 用很高。而且，在這種進氣系統中，提出了一種將從噴射器噴射的燃料加 速氣化和霧化的^R術，并因此沒有對因如上所述進氣流的逆流等而導致附 著在隔板下表面的燃料采取措施。此外，在專利文獻3中公開的進氣系統中，當縱滾氣流產生時，進氣 經由連通通路被從第二通路帶到第一通路。此時，進氣流在第二通路內從 下向上環流(逆流)。噴射的燃料連同所述環流一起逆流，并且因此，燃 料以與上述專利文獻l的系統中同樣的方式滯留在隔壁的下表面或周部。 特別地，在隔壁上游端設置有連通通路，使得連通通路面向進氣控制閥關 閉時產生的低壓區，并且因此，燃料容易附著在隔壁的整個下表面。此外， 還存在燃料可逆流到接近進氣控制閥的位置并滯留在周部的凹部中的可能 性。因此，值得關注的是，內燃機所采用的進氣系統的燃燒效率降低，并 且排放惡化。因此，本發明的目的是提供一種進氣系統，該進氣系統能防止進氣流 環流到進氣控制閥的周邊部，并且能防止燃料附著在隔板的下表面，并由 此提高燃燒效率和改進排放狀況。解決問題的措施上述目的可以通過為內燃機引入一種進氣系統而達成，所述進氣系統 在進氣管內沿縱向方向設置有隔板，以使所述進氣管的內部分成作為所述 進氣管的上側通路的第 一進氣通路和作為所述進氣管的下側通路的第二進 氣通路，并且設置有用于打開和關閉所述第二進氣通路的進氣控制閥，所 述隔板具有孔，所述孔將所述第一進氣通路與所述第二進氣通路連通，并 允許所述隔板的下表面上的燃料被吸出而進入所述第一進氣通路。根據本發明，隔板具有多個將第一進氣通路與第二進氣通路連通的孔， 并且因此，當在第一進氣通路內產生強烈的進氣流(縱滾氣流)時，上述 孔中產生從第二進氣通路流向第一進氣通路的氣流，以使附著到隔板的燃 料能被吸出。因此，可以防止已經轉化為液滴的燃料突然流入內燃機，并 且因此，所提供的進氣系統能夠提高燃燒效率和改進排放狀況。此外，內燃^L進氣系統可以具有這樣的結構，所述第一進氣通路側上 的所述孔的開口位置可以在進氣流方向上位于所述第二進氣通路側上的所 迷孔的開口位置的下游。此外，內燃機進氣系統可以具有這樣的結構，所 述第一進氣通路側上的所述孔的開口位置可以在進氣流方向上位于所述第 二進氣通路側上的所述孔的開口位置的上游。此外，內燃機進氣系統可以具有這樣的結構，所述第二進氣通路側上 的所述孔的下游側端部可以在進氣流方向上位于所述第 一進氣通路側上的 所述孔的下游側端部的下游。此外，優選地，形成在所述第一進氣通路側上的所述孔的開口直徑小 于形成在所述第二進氣通路側上的所述孔的開口直徑。此外，優選地，所 述孔呈從所述第 一進氣通路側向所述第二進氣通路側直徑擴大的錐形形 狀。此外，上述孔采用所述孔設置在所述隔板的下游的結構。以這種方式， 孔主要設置在隔板的下游側，因此，即使在第二通路內產生環流，也可使 環流的范圍變窄，并且能夠防止燃料逆流到進氣控制閥上游。在此，優選 釆用平坦板狀部件作為上述隔板。在隔板平坦的情形下，壓力損失小，并 且因此，進氣流在隔板附近變得平穩。發明效果根據本發明，能夠提供一種進氣系統，其中，能夠防止進氣流環流到 進氣控制閥的周邊部，并且能夠防止燃料附著在隔板的下表面，并且因此， 能夠提高燃燒效率和改進排放。
圖1A和圖1B示出第一實施例的進氣系統，圖1A示出進氣系統的整 體結構，圖1B示出圖1A中CR部分的放大視圖；圖2A示出隔板的平面圖；圖2B示出圖1B中所示的孔的放大圖；圖 2 C示出直徑均勻擴大的孔的示例；圖3A和3B示出根據第二實施例的隔板；圖4A和4B示出根據第三實施例的隔板；圖5A和5B示出根據第四實施例的隔板；圖6示出變形例的進氣系統的整體結構；圖7A和7B示出根據其它示例的隔板中的孔的布置；以及 圖8A和8B示出現有技術的進氣系統。
具體實施方式
接下來，將參照
根據本發明實施例的內燃機的進氣系統。 第一實施例圖1A和1B示出根據第一實施例的進氣系統1。圖1A示出進氣系統 l的整體結構，圖1B示出圖1A中CR部分的放大視圖。進氣系統l設置 在將內燃機的氣缸側(未示出)與進氣歧管連通的部位。在圖1A中，下 側的端部2是進氣系統1的氣缸側。如圖所示，在從進氣歧管側向氣缸的 方向產生進氣流GS。在此，盡管在許多情況下，進氣系統的進氣管形成在 內燃機的氣缸蓋內，但根據本發明的進氣系統并不限于這種通用結構。進 氣管可以是進氣歧管的一部分，或者是一種獨立的管的形式。設置進氣管 的位置在下述的實施例中并不特別地加以限制。隔板4A沿縱向設置在進氣管3內。此隔板4A將進氣管3的內部分為 第一進氣通路5和第二進氣通路6，所述第一進氣通路為上側通路，所述 第二進氣通路為下側通路。附裝噴射器的部位7形成在第一進氣通路5的 上部以向外凸出，噴射器8插入到此噴射器的附裝部位7，燃料從噴射器8 的端部8a噴入進氣管3。因此，之后的進氣流GS變成包括燃料的混合氣。開閉閥10設置在隔板4A上游(進氣歧管側)作為進氣控制閥。此開 閉閥10繞設置在進氣管3內壁上的支承軸15運動。在圖示的例子中，支 承軸15設置在第二進氣通路6側的內壁表面上。此支承軸15由軸承16 支承。此外，致動器17將致動力傳送到支承軸15。致動器17的操縱由 ECU (電子控制單元)18控制。ECU18和控制內燃機的ECU可以是同一 個ECU,在此未示出。在此情況下，開閉閥10可以根據內燃機的狀態通 過控制致動器17運動到所需的位置。通過開閉閥10使第二進氣通路6關閉且只有第 一進氣通路5打開時， 如圖1A所示，可以在第一進氣通路5內產生縱滾氣流，所述縱滾氣流比 在進氣通路完全打開狀態的情況下更強烈。在此，圖
稱為半開狀態。開閉閥IO運動到與進氣管3的內壁表面平行以使第一進氣 通路5和第二進氣通路6都打開的狀態被稱為完全打開狀態。另外，在此 進氣系統1中，第一進氣通路5是縱滾氣流通路，而第二進氣通路6是控 制通路。盡管上述開閉閥10被設置得足夠大以控制第一進氣通路5中的進 氣流，其也可以設置得足夠小而只是控制進入第二進氣通路6的進氣流。在圖1B中，可以確定隔板4A中生成的孔9的截面形狀。此外，圖 1B概要地示出燃料FU的運動，該燃料FU因進氣流CGS逆流而附著到 隔板4A的下表面。在隔板4A中設置的多個孔9連通第一進氣通路5和第 二進氣通路6。隔板4A中生成的多個孔9在第二進氣通路6中的開口直徑 大于在第一進氣通路5中的開口直徑。圖2A示出隔板4A的平面圖(從上方看的平面圖，即從第一進氣通路 5側)。在第一進氣通路5側產生的孔9的開口 9Ha以實線示出，而在第 二進氣通路6側產生的孔9的開口 9Hb以虛線示出。圖2B示出圖1B中 所示的孔9的進一步放大的視圖。在這些圖中，可證實的是在第二進氣通 路6側的開口直徑比在第一進氣通路5側的開口直徑大。如上所述，在隔 板4A下表面側的孔的開口大的情況下，易于引導附著在隔板4A下表面的 燃料FU進入孔9內。此外，如上所述，當第一進氣通路5側的開口小時， 進氣流GS難以從第一進氣通路5側流動到第二進氣通路6側，并且因此， 燃料FU可被吸出進入第一進氣通路5側而不會降低縱滾比。特別地，如圖2B所示，在進氣通路GS的方向上，第二進氣通路6 上的孔9的下游側端部92位于第一進氣通路5上的下游側端部91的下游。 如上所述將下表面側的孔的端部移位到下游側的結構也易于將附著燃料引 導進孔9內。此外，孑L9的內壁9TE優選為錐形狀態，如圖所示，因此進 入的燃料能夠被平穩地引導到相反側。雖然圖2A和2B說明了在第一進氣通路5側和在第二進氣通路6側孔 的形狀(開口的形狀)為圓形的情形，并且第二進氣通路6的下游側端部 92被移位到下游，但本發明并不限于此。孑L9的形狀可以是，例如橢圓形， 縫隙形或類似的形狀。此外，這些孔可以具有不同的形狀，例如在第一進
氣通路5側的孔為圓形而在第二進氣通路6側的孔為橢圓形。此外，如圖 2C所示，孔9可以為錐形形狀，孔9的直徑從第一進氣通路5側向第二進 氣通路6側均勻擴大。根據第一實施例，隔板4A中的孔9以這種方式產 生，即在第二進氣通路6側的開口面積大于第一進氣通路5側的開口面積， 并且下游側端部92位于第一進氣通路5側的下游側端部91的下游。優選 將平坦板狀部件用作上述隔板4A。例如，隔板4a可用預定厚度的具有光 滑精整表面的金屬板。可以在此金屬板上所需位置實行打孔，以設置多個 錐形孔9，并且因此，此金屬板可用作隔板4A。當隔板4A平坦時，壓力 損失很小，所以接近隔板的進氣流十分平穩。在根據第一實施例的上述進氣系統1中，在圖1A所示的半開狀態下 產生進氣流GS時，在第一進氣通路5側產生強烈的氣流，因此，存在有 壓力差，也即第一進氣通路5的壓力低于第二進氣通路6。此時，產生從 第一進氣通路5側到第二進氣通路6側的氣流，并且因此，附著在隔板4A 下表面的燃料FU經過孔9被吸到上側(第一進氣通路5側)。被吸到第 一進氣通路5側的燃料FU再次被第一進氣通路5側的強烈氣流向氣缸傳 送。特別地，根據第一實施例，第二進氣通路6側的孔的開口區域比較大， 并且第二進氣通路6下游側端部92位于第一進氣通路5下游側端部91的 下游，并且因此，附著在隔板4A下表面的燃料FU可被有效地吸到上側。從上述說明可清楚看出，在根據第一實施例的進氣系統1中，附著在 隔板4A下表面的燃料可被吸到上表面側以返回進氣流中，因此，可避免 燃料滯留在作為控制通路的第二進氣通路6側。在此，進氣系統l的隔板 4A中，在金屬板或類似物上實行打孔或以類似方式使第一進氣通路5和第 二進氣通路6局部連通，并且孔9被以這樣的方式設置，即作為縱滾氣流 通路的第一進氣通路5中產生的縱滾氣流沒有弱化。因此，使用此進氣系 統l,可以提高內燃機燃燒效率和改進內燃機排放。此外，在此進氣系統l 中可以穩定A/F,并且因此，可防止內燃機轉矩的變動，所以可獲得穩定 的輸出。在此，當進氣系統1在半開狀態或完全打開狀態時，進氣流經過 隔板4A的孔9從第二進氣通路6流到第一進氣通路5,第一進氣通路5的進氣流偏向進氣管3的上表面側。結果，可以增大縱滾比，并且因此，作 為內燃機中設置的孔9的附加效果是可以進一步增大燃料效率。第二實施例圖3A和3B示出根據第二個實施例的用于進氣系統1的另一種隔板 4B。圖3A示出隔板4B的平面圖，圖3B是側視圖。此隔板4B具有的孔 9基本垂直于進氣流GS的方向。這些孔9在第一進氣通路5側上的開口 9Ha和在第二進氣通路6側的開口 9Hb基本相同，并且孔9具有基本相同 的直徑。在進氣系統l中，隔板4B具有多個采用上述簡單外形的孔9，附著在 下表面的燃料可^ 皮吸出到上表面側以返回進氣流，并且因此可以防止燃料 滯留在控制通路側。因此，使用這種進氣系統1，同樣可以提高內燃機燃 燒效率和改進內燃機排放，并且還可防止內燃機轉矩的變動，因而獲得穩 定輸出。第三實施例圖4A和4B示出根據第三實施例的用于進氣系統1的另 一種隔板4C。 圖4A是隔板4C的平面圖，圖4B是側視圖。在第一進氣通路5側產生的 孔9的開口 9Ha以實線示出，而在第二進氣通路6側產生的孔9的開口 9Hb 以虛線示出。孑L 9以這種方式在此隔板4C中產生，即在第一進氣通路5 側的開口位置在進氣流GS的方向上位于第二進氣通路6側的開口位置的 下游。另外，這些孔9具有基本相同的直徑。當采用圖4A和4B中示出的隔板4C，且開閉閥在半開狀態時，進氣 流難以從第一進氣通路5流到第二進氣通路6，并且因此，能夠在第一進 氣通路5側確保強烈的縱滾氣流。結果，附著在隔板4C下表面的燃料以 和第一實施例的情況相同的方式被吸出到上表面側。因此，使用采用隔板 4C的進氣系統1，可以提高內燃機燃燒效率和改進內燃機排放。
第四實施例圖5A和5B示出根據第四實施例的用于進氣系統1的另 一種隔板4D。 圖5A是隔板4D的平面圖，圖5B是側視圖。在第一進氣通路5側產生的 孔9的開口 9Ha以實線示出，而在第二進氣通路6側產生的孔9的開口 9Hb 以虛線示出。孑L 9以這種方式在此隔板4D中產生，即在第二進氣通路6 側的開口位置在進氣流GS的方向上位于第一進氣通路5側的開口位置的 下游。另外，這些孔9具有基本相同的直徑。當采用圖5A和5B中示出的隔板4D，且開閉閥在半開狀態時，進氣 流從第二進氣通路6平穩地流到第一進氣通路5，并且因此，附著在隔板 4D下表面的燃料被以和第一實施例的情況相同的方式吸出到上表面側。因 此，使用采用這種隔板4D的進氣系統1，可以提高內燃機燃燒效率和改進 內燃機排放。變形例圖6示出根據變形例的進氣系統40的整體結構。為了避免重復說明， 與第一實施例中的進氣系統l相同的部分采用相同的附圖標記。進氣系統 40具有內置加熱器42的隔板41。以這種方式，隔板41具有的加熱器42 可作為加熱裝置以使附著的燃料加速氣化。在此進氣系統40中，加熱器 42的能量供給可由ECU18控制，以使開閉閥IO打開之前沒有燃料附著在 隔板41的下表面。雖然圖6示出的結構示例中設置加熱器42的隔板41 沒有孔，但也可采用將加熱器附加地設置到有孔的隔板上的結構，如第一 到第四實施例中舉例說明過的那些結構。在根據變形例的進氣系統40中，可防止燃料附著在隔板41的下表面， 并且因此，以根據上述其它實施例中進氣系統l相同的方式，提高內燃機 燃燒效率和改進內燃機排》文。此外，根據上述第一到第四實施例，具體說明了孔9以各種不同的形 式在隔板4 ( 4A到4D)中基本均勻地設置的情形。孔9以這種方式設置在 隔板中能使第二進氣通路6內的環流(逆流)，即使當其發生時，逐漸地 弱化，原因在于設置了孔9而導致的吸出作用(進氣作用)。因此，可防 止燃料到達位于上游的開閉閥IO的周圍，并且因此，沒有燃料滯留在開閉 閥10的凹部。因此，當閥完全打開時，可防止氣流突然(暫時)變濃。在此，不必在隔板4上均勻地設置孔9。這點將在下面更進一步地說 明。圖7A和7B示出根據其它實施例在隔板4中設置孔9的例子。圖7A 示出的實施例的情形是孔9集中地設置在隔板4的中央位置CL的下游。 在采用這種隔板4的結構的情形中，在隔板4下游產生的環流可以被所設 置的孔9的進氣效果抵消。因此，環流的范圍變窄以防止燃料逆流。在此， 在圖7A示出的孔9的布置可適用于任何一個上述第一到第四實施例的隔 板4A到4D。因此，圖7A示出的隔板4與隔板4A到4D之間沒有不同。此外，根據孔9在隔板4下游的布置，雖然圖7A舉例說明了孔9設 置在中央位置CL的下游的情形，但本發明并不限于這種布置方式。例如， 孔9可以從位置CLS處向下游布置，而所述CLS處位于隔板下游側的2/3 處。簡而言之，與孔9在隔板4中均勻布置的情形相比，孔9的布置可以 相對地向下游側偏移。根據這樣的設計，與均勻布置的情形相比，逆流范 圍向下游側發生了偏移，在本質上都變窄了逆流的范圍。因此，圖7B所 示的隔板4采用的結構為在中央位置CL的下游的孔9的密度比上游的孔 的密度高。盡管已詳細說明了本發明的實施例，但是本發明并不限于這些特定實 施例，而是可在本發明的本質范圍內作出各種變型和改進。
權利要求
1.一種用于內燃機的進氣系統，其中在進氣管內沿縱向方向設置有隔板，以使所述進氣管的內部分成作為所述進氣管的上側通路的第一進氣通路和作為所述進氣管的下側通路的第二進氣通路，并且設置有用于打開和關閉所述第二進氣通路的進氣控制閥，其特征在于所述隔板具有孔，所述孔將所述第一進氣通路與所述第二進氣通路連通，并允許所述隔板的下表面上的燃料被吸出而進入所述第一進氣通路。
2. 根據權利要求l所述的用于內燃機的進氣系統，其特征在于，所 述第一進氣通路側上的所述孔的開口位置在進氣流方向上位于所述第二進 氣通路側上的所述孔的開口位置的下游。
3. 根據權利要求l所述的用于內燃機的進氣系統，其特征在于，所 述第一進氣通路側上的所述孔的開口位置在進氣流方向上位于所述第二進 氣通路側上的所述孔的開口位置的上游。
4. 根據權利要求l所述的用于內燃機的進氣系統，其特征在于，所 述第二進氣通路側上的所述孔的下游側端部在進氣流方向上位于所述第一 進氣通路側上的所述孔的下游側端部的下游。
5. 根據權利要求l所述的用于內燃機的進氣系統，其特征在于，形 成在所述第一進氣通路側上的所述孔的開口直徑小于形成在所述第二進氣 通路側上的所述孔的開口直徑。
6. 根據權利要求5所述的用于內燃機的進氣系統，其特征在于，所 述孔呈從所述第 一進氣通路側向所述第二進氣通路側直徑擴大的錐形形 狀。
7. 根據權利要求l所述的用于內燃機的進氣系統，其特征在于，所 述孔設置在所述隔板的下游。
8. 根據權利要求1至7中任一項所述的用于內燃機的進氣系統，其 特征在于，所述隔板是平坦板狀部件。
全文摘要
本發明涉及用于內燃機的進氣系統。在該進氣系統(1)中，在進氣管(3)內沿縱向設置有隔板(4A)，以使進氣管內部分為作為進氣管的上側通路的第一進氣通路(5)和作為進氣管的下側通路的第二進氣通路(6)，以及用于打開和閉合所述第二進氣通路(6)的進氣控制閥(10)，隔板(4)具有孔(9)，所述孔將第一進氣通路(5)與第二進氣通路(6)連通，并允許隔板下表面上的燃料被吸出而進入第一進氣通路。當在進氣系統(1)的第一進氣通路(5)內產生強烈的縱滾氣流時，在上述孔(9)中產生從第二進氣通路流向第一進氣通路的氣流，以吸出附著在隔板上的燃料FU。
文檔編號F02B31/00GK101155983SQ20068001109
公開日2008年4月2日 申請日期2006年3月29日 優先權日2005年4月1日
發明者中渡瀨明, 內田大輔, 吉松昭夫, 山形光正, 阿部和佳 申請人:豐田自動車株式會社