內燃發動機和流動形態控制板的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種內燃發動機，包括：汽缸蓋；安裝在汽缸蓋中的進氣門；與汽缸蓋相關聯的進氣道；以及可移動地設置在進氣道內的流動形態控制板，該流動形態控制板具有形成在其中的空氣-燃料混合物匯集開口。還提供了一種流動形態控制板，該流動形態控制板用于如下類型的發動機：所述發動機包括與內燃發動機中的汽缸連通的進氣道。該流動形態控制板包括：具有第一側和第二側的本體；穿過本體形成在第一側與第二側之間的圓形第一空氣-燃料混合物匯集開口；以及穿過本體形成在第一側與第二側之間的圓形第二空氣-燃料混合物匯集開口。該內燃發動機和流動形態控制板優化了內燃發動機中的燃料使用。
【專利說明】內燃發動機和流動形態控制板
【技術領域】
[0001]所公開的發明構思涉及用于改善內燃發動機汽缸內空氣和燃料混合的方法和系統。更具體地，所公開的發明構思涉及一種流動引導進氣充氣運動和混合裝置，其用于在內燃發動機低速運行時改善汽缸內空氣和燃料的混合。
【背景技術】
[0002]內燃發動機傳輸的動力通常受燃料-空氣混合物能夠進入燃燒室的速率和排氣產物能夠從燃燒室排出的速率的限制。使這種相當簡單的等式復雜化的事實是功率需求在低速與高速之間不同，由此進氣和排氣特性在低速與高速之間也不同。
[0003]進一步使該等式復雜化的事實是良好的燃油經濟性和降低排放都必須實現。為此，汽車的設計人員和制造商具有共同的目標，即研發和制造燃油經濟性提高、同時還減少不受歡迎的系統排放的發動機和燃燒系統。已經開發了在不同程度上實現了這些目標的多種系統。這些系統包括改變的燃燒室結構、為燃燒室提供精細調節量的燃料和空氣、以及在空氣-燃料混合物進入燃燒室時能產生期望的滾流或渦流的進氣和排氣機構。
[0004]對于火花點火式汽油發動機要求的較低排放和較高燃油經濟性，研究表明，實現這些目標通常需要在發動機的空氣供給主流道內使用主動系統。這些系統(通常包括位于進氣通道中的關鍵點處的可旋轉閥)在低發動機轉速和輕載期間部分地阻擋流動通道，在發動機轉速和負載增大時，打開以消除阻擋。因此，這種設計中的可旋轉閥位于氣流受發動機低載和低速影響的位置。通過部分地阻擋流動路徑，增大了空氣速度和湍流，從而提供改善的燃料和空氣混合、燃燒特性以及燃油經濟性的總體改善。湍流產生(和隨之發生的發動機的燃燒率的提高)的一個重要的因素是燃燒室中的充氣運動(charge mot1n)。
[0005]流動阻擋裝置的尺寸和形狀取決于發動機設計。流動阻擋裝置通常具有設置為在氣流進入汽缸時阻擋其流動形態的一部分的簡單的矩形形狀。期望的結果是在發動機汽缸內產生渦流、滾流或這兩種流動形態的組合。然而，這些簡單的矩形形狀通常不能提供充分的氣流改善以提供發動機運行的期望的改進。由于期望發動機從較高轉速和較大負載狀況下撤消時流動平和，該設計進一步復雜化。
[0006]與車輛技術的很多領域一樣，優化內燃發動機中的燃料使用始終存在改進的空間。
實用新型內容
[0007]針對現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種內燃發動機，以優化內燃發動機的燃料使用。
[0008]根據本實用新型的一個方面，提供了一種內燃發動機，包括:汽缸蓋；安裝在汽缸蓋中的進氣門；與汽缸蓋相關聯的進氣道；以及可移動地設置在進氣道內的流動形態控制板，流動形態控制板具有形成在其中的空氣-燃料混合物匯集開口。
[0009]根據本實用新型的一個實施例，流動形態控制板中形成有兩個空氣-燃料混合物匯集開口。
[0010]根據本實用新型的一個實施例，空氣-燃料混合物匯集開口各自具有一形狀并且所述形狀為卵形。
[0011]根據本實用新型的一個實施例，空氣-燃料混合物匯集開口中的一個空氣-燃料混合物匯集開口大于空氣-燃料混合物匯集開口中的另一個空氣-燃料混合物匯集開口。
[0012]根據本實用新型的一個實施例，空氣-燃料混合物匯集開口具有相同的尺寸。
[0013]根據本實用新型的一個實施例，流動形態控制板具有第一側和第二側，其中第一側具有外周面并且第一側的至少一部分從外周面朝向空氣-燃料混合物匯集開口傾斜。
[0014]根據本實用新型的一個實施例，流動形態控制板具有第一側和匯集端，空氣-燃料混合物匯集開口形成在匯集端中，第一側具有外周面以及形成在外周面與匯集端之間的斜面。
[0015]根據本實用新型的一個實施例，進氣道包括燃燒室連接端和集氣空間，流動形態控制板在進氣道內設置在燃燒室連接端與集氣空間之間。
[0016]根據本實用新型的一個實施例，進氣道包括內表面，并且在內表面上形成有與流動形態控制板相鄰的傾斜部。
[0017]根據本實用新型的一個實施例，流動形態控制板包括容納內表面的傾斜部的凹口區域。
[0018]根據本實用新型的一個實施例，進氣道具有長軸，并且流動形態控制板可在第一位置與第二位置之間移動，其中在第一位置，流動形態控制板大致垂直于進氣道的長軸，而在第二位置，流動形態控制板大致平行于進氣道的長軸。
[0019]根據本實用新型的一個實施例，進氣道包括凹陷區域，當流動形態控制板處于第二位置時，凹陷區域容納流動形態控制板。
[0020]根據本實用新型的另一個方面，提供了一種流動形態控制板，流動形態控制板用于如下類型的發動機:所述發動機包括與內燃發動機中的汽缸連通的進氣道。流動形態控制板包括:具有第一側和第二側的本體；穿過本體形成在第一側與第二側之間的圓形第一空氣-燃料混合物匯集開口 ；以及穿過本體形成在第一側與第二側之間的圓形第二空氣-燃料混合物匯集開口。
[0021]根據本實用新型的一個實施例，所述開口具有一形狀并且所述形狀為卵形。
[0022]根據本實用新型的一個實施例，所述開口中的一個開口大于所述開口中的另一個開口。
[0023]根據本實用新型的一個實施例，開口具有相同的尺寸。
[0024]根據本實用新型的一個實施例，本體具有形成在第一側上的外周面，并且第一側的至少一部分從外周面朝向開口傾斜。
[0025]根據本實用新型的一個實施例，第一側具有外周面并且本體具有匯集端，開口形成在匯集端中，第一側具有形成在外周面與匯集端之間的斜面。
[0026]根據本實用新型的又一個方面，提供了一種控制空氣-燃料混合物的流動形態的方法，空氣-燃料混合物在低發動機轉速與高發動機轉速變化之間從進氣道進入內燃發動機中，方法包括以下步驟:
[0027]形成具有空氣-燃料匯集開口的流動形態控制板；
[0028]將所述板定位在進氣道內；以及
[0029]在低發動機轉速期間將所述板移動至匯集位置，并且在高發動機轉速期間將所述板移動至非匯集位置。
[0030]根據本實用新型的一個實施例，所述板具有兩個開口，并且所述開口從由不同尺寸或相同尺寸構成的組中選擇。
[0031]本實用新型的有益效果在于，所公開的發明構思克服了與已知的用于優化內燃發動機的燃料使用的系統相關聯的問題。具體地，所公開的發明構思提供了更具定向性的流動形態，其在發動機所有轉速下都比已知系統能夠提高燃料效率。
[0032]所公開的發明構思提供了一種用于內燃發動機的系統，其包括可移動地設置在與內燃發動機的汽缸蓋相關聯的進氣道內的流動形態控制板。流動形態控制板包括第一側和第二側。在第一側與第二側之間形成有一個或多個空氣-燃料混合物匯集開口。開口的形狀為圓形并且優選為卵形。優選地但非絕對地，開口中的一個開口大于其他開口。
[0033]流動形態控制板具有第一側和第二側。第一側具有外周面。第一側的一部分從外周面朝向空氣-燃料混合物匯集開口傾斜，從而匯集從進氣道的上游端穿過該板到達進氣道的下游端并進入燃燒室的空氣-燃料混合物。空氣-燃料混合物匯集開口的尺寸、形狀和數量能夠選擇性地調節，因而使所公開的發明構思的系統的可調節性很高。
[0034]進氣道包括燃燒室連接端和集氣空間。流動形態控制板在進氣道內設置在連接端與集氣空間之間。優選地，進氣道包括形成在其內表面上的、與流動形態控制板相鄰的傾斜部，用以將空氣-燃料混合物流匯集至形成在板中的開口并且穿過該開口。
[0035]由于可移動地定位在進氣道內，所以流動形態控制板可在第一位置與第二位置之間移動，其中在第一位置，該板大致垂直于進氣道的長軸，而在第二位置，該板大致平行于進氣道的長軸。在低發動機轉速運行期間，該板處于第一位置，而在高發動機轉速運行期間，該板處于第二位置。
[0036]從下面結合附圖對優選實施例的詳細描述中，上述優點以及其他優點和特征將變得顯而易見。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]為了更充分地理解本實用新型，現在應當參照實施例，在附圖中更詳細地示出了實施例，并且在下文中以本實用新型的實例對實施例進行了描述，其中:
[0038]圖1示出了根據本公開的發明構思的流動形態控制板的從其上游側觀察的立體圖；
[0039]圖2示出了圖1所示的流動形態控制板的側視圖；
[0040]圖3示出了圖1所示的流動形態控制板的前視圖；
[0041]圖4示出了根據本公開的發明構思的流動形態控制板沿圖1的線4-4截取的截面圖；
[0042]圖5示出了根據本公開的發明構思的流動形態控制板沿圖1的線5-5截取的截面圖；
[0043]圖6示出了根據本公開的發明構思的流動形態控制板的從其下游側觀察到的立體圖；
[0044]圖7示出了根據本公開的發明構思的流動形態控制板在進氣道的一部分內處于其操作位置時的立體圖；
[0045]圖8是與圖7類似的視圖，但是突出顯示了形成在流動形態控制板中的開口的形狀；
[0046]圖9是根據本公開的發明構思的進氣道的立體圖，示出了處于其操作位置的流動形態控制板；以及
[0047]圖10是根據本公開的發明構思的進氣道的側視截面圖，示出了處于其操作位置的流動形態控制板。
【具體實施方式】
[0048]在下面的附圖中，將使用相同的參考標號指代相同的部件。在下文的描述中，針對不同構造的實施方式，描述了各種運行參數和部件。這些具體的參數和部件作為示例而非意在進行限制。
[0049]總的來說，所公開的發明構思提供了一種系統，該系統引入了空氣-燃料混合物的定向流動形態。所公開的發明構思滿足了發動機系統的功能性需求。該空氣-燃料混合物流動形態朝向進氣道的特定區域定向。因此，該系統能夠提供一種提高了燃燒效率并由此提高了燃油經濟性的汽缸內流動形態。
[0050]該系統包括流動形態控制板，其具有一對空氣-燃料混合物通過開口，所述開口與進氣道結合地使用，進氣道具有與該板相鄰的傾斜內表面。這些元件的幾何結構有助于使空氣-燃料混合物以改善的滾流運動形式向進氣道的開孔的中心匯集。通過改變開口的尺寸，能夠增加空氣-燃料混合物的汽缸內渦流運動，并偏置該板的作為分流口應用的開口的尺寸以調節渦流量，從而對渦流運動進行調節。
[0051]具體地，并參照圖1至圖5，提供了可移動的流動形態控制板10。可移動的流動形態控制板10包括本體12。可移動的流動形態控制板10可以由例如包括鋁或鋁合金或模制復合塑料在內的多種材料制成。
[0052]可移動的流動形態控制板10的本體12包括樞轉進氣道連接端14和匯集端16。本體12的外側或上游側包括外周面18和中心區域20。在圖3和圖4中能夠最清楚地看到該結構。本體12的表面從外周面18朝向中心區域20向下傾斜至匯集端16，使得本體12的厚度在外周面18處比在匯集端16處大。因此，本體12的外側的斜面從外周面18朝向匯集端16向內并向下延伸。在本體12的匯集端16中形成有第一開口 22和第二開口 24。后文將結合圖7和圖8詳細討論開口 22和24。在開口 22和24中形成有鼻型斜坡23。
[0053]圖6示出了可移動的流動形態控制板10的從其下游側看到的立體圖。在可移動的流動形態控制板10中形成有一系列的凹槽25。凹槽25減輕了可移動的流動形態控制板10的總重量，同時使其保持了良好的結構完整性。
[0054]參照圖7，可移動的流動形態控制板10以可移動的方式作為組件26的一部分被提供，組件26包括進氣道28和板支撐結構30。如現有技術中已知的，板支撐結構30與進氣道28—體地提供。如圖7所示，可移動的流動形態控制板10處于其低速位置。在其高速位置中，可移動的流動形態控制板10在其連接端14沿進氣道28的下游方向可樞轉地移動，使得其不再處于空氣-燃料混合物的流體流中。圖10中更清楚地示出了可移動的流動形態控制板10的移動，并在后文中結合圖10進行了論述。
[0055]仍然參照圖7，在進氣道28的內表面上形成有用于容納燃料噴射器(未示出)的噴射器凹部32。噴射器凹部32在圖10中以截面圖示出并且更清楚地示出。如圖7所示，噴射器凹部32的一部分通常與可移動的流動形態控制板10的匯集端16嵌合。噴射器凹部32的傾斜表面有助于使空氣-燃料混合物朝向開口 22和24匯集，因此其表面能夠根據需要成形，以使流動效率最優化。
[0056]如上所述，所公開的發明構思允許調節空氣-燃料混合物流的滾流和渦流。除了調節噴射器凹部32的傾斜程度之外，也可以調節開口 22和24的尺寸。具體地，參照圖8，開口 22具有第一開口尺寸O1，而開口 24具有第二開口尺寸02。如圖8所示，O1和O2的示意圖示出O1的尺寸比O2的尺寸大。圖8所示的開口 22和24的尺寸僅僅用于示例性目的，并不意在作為限制，因為其他尺寸可適合于調節目的。
[0057]開口 22和24可以具有相同的尺寸或者不同的尺寸。如圖7和圖8所示，開口 22的尺寸O1大于開口 24的尺寸02。開口 22和24的尺寸可以變化以調節輸送至燃燒室的渦流量和滾流量。當兩個開口之間的尺寸差增大時，渦流量增大。相反地，如果開口具有相同的尺寸，則混合物通常為滾流且幾乎沒有渦流。因此，通過改變開口 22和24的尺寸，可以對空氣-燃料流體進行調節以使流向進氣道開口的空氣-燃料流恰當定向。
[0058]圖9和圖10示出了可移動的流動形態控制板10在進氣道28內的設置。如這些圖中所示，進氣道28包括內表面34，噴射器凹部32形成在內表面34上。圖9和圖10還示出了形成在進氣道28的上游端的集氣空間36和形成在進氣道28的下游端的燃燒室連接端38。提供了凹陷區域40以在可移動的流動形態控制板10移動到其高速位置時容納可移動的流動形態控制板10。燃燒室連接端38連接至其中設置了進氣門42的燃燒室。
[0059]如圖9和圖10中所示，可移動的流動形態控制板10示出為移動至其低速位置，在該低速位置，進入的空氣-燃料混合物在穿過開口 22和24時被匯集。當發動機轉速增大時，可移動的流動形態控制板10通過板驅動器(未示出)沿著虛線的方向可旋轉地移動至其降低位置，從而停留在凹陷區域40中。這樣定位后，可移動的流動形態控制板10不再處于空氣-燃料混合物的路徑中。
[0060]如上闡釋的所公開的本實用新型克服了已知的流動引導進氣混合裝置所面臨的挑戰。然而，本領域技術人員將從這些論述并從附圖和權利要求中容易地認識到，在不偏離由下面的權利要求限定的本實用新型的真實精神和合理范圍的情況下可以對本實用新型進行各種變化、修改和變型。
【權利要求】
1.一種內燃發動機，其特征在于，包括: 汽缸蓋； 安裝在所述汽缸蓋中的進氣門； 與所述汽缸蓋相關聯的進氣道；以及 可移動地設置在所述進氣道內的流動形態控制板，所述流動形態控制板具有形成在其中的空氣-燃料混合物匯集開口。
2.根據權利要求1所述的內燃發動機，其特征在于，所述流動形態控制板中形成有兩個空氣-燃料混合物匯集開口。
3.根據權利要求2所述的內燃發動機，其特征在于，所述空氣-燃料混合物匯集開口各自具有一形狀并且所述形狀為卵形。
4.根據權利要求2所述的內燃發動機，其特征在于，所述空氣-燃料混合物匯集開口中的一個空氣-燃料混合物匯集開口大于所述空氣-燃料混合物匯集開口中的另一個空氣-燃料混合物匯集開口。
5.根據權利要求2所述的內燃發動機，其特征在于，所述空氣-燃料混合物匯集開口具有相同的尺寸。
6.根據權利要求1所述的內燃發動機，其特征在于，所述進氣道包括燃燒室連接端和集氣空間，所述流動形態控制板在所述進氣道內設置在所述燃燒室連接端與所述集氣空間之間。
7.根據權利要求6所述的內燃發動機，其特征在于，所述進氣道包括內表面，并且在所述內表面上形成有與所述流動形態控制板相鄰的傾斜部。
8.根據權利要求7所述的內燃發動機，其特征在于，所述進氣道具有長軸，并且所述流動形態控制板可在第一位置與第二位置之間移動，其中在所述第一位置，所述流動形態控制板垂直于所述進氣道的所述長軸，而在所述第二位置，所述流動形態控制板平行于所述進氣道的所述長軸。
9.根據權利要求8所述的內燃發動機，其特征在于，所述進氣道包括凹陷區域，當所述流動形態控制板處于所述第二位置時，所述凹陷區域容納所述流動形態控制板。
10.一種流動形態控制板，所述流動形態控制板用于如下類型的發動機:所述發動機包括與內燃發動機中的汽缸連通的進氣道，其特征在于，所述流動形態控制板包括: 具有第一側和第二側的本體； 穿過所述本體形成在所述第一側與所述第二側之間的圓形第一空氣-燃料混合物匯集開口 ；以及 穿過所述本體形成在所述第一側與所述第二側之間的圓形第二空氣-燃料混合物匯集開口。
【文檔編號】F02M29/10GK204099080SQ201420502603
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月2日 優先權日:2013年9月4日
【發明者】小特德·文森特·馬爾 申請人:福特環球技術公司