ВОЗДУХОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2019 года по МПК F02B31/06 F02D9/10 F02F1/42 F02M35/10 

Область техники

Настоящее изобретение относится к воздухозаборному устройству для двигателя внутреннего сгорания.

Уровень техники

Хорошо известно воздухозаборное устройство, в котором поток газа формируется в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания посредством управления площадью открытия воздухозаборного канала впускного коллектора. Этот тип воздухозаборного устройства использовался в районах с холодным климатом, и меры, чтобы выпускать влагу вокруг регулирующего клапана, предпринимались с тем, чтобы пресекать то, что влага во всасываемом воздухе, текущем в воздухозаборное устройство, прилипает к оси вращения регулирующего клапана, и он замерзает.

Например, в публикации заявки на патент Японии № 2008-248861 канавка для сбора воды предусматривается на донной стенке корпуса, чтобы предотвращать проникновение влаги в зазор между осью вращения регулирующего клапана и подшипником. Обе крайние части этой канавки для сбора воды наклоняются так, что центральная часть донной стенки корпуса становится низкой, и канавка для сбора воды проходит по всей длине корпуса в направлении потока всасываемого воздуха.

Однако, в вышеописанной структуре для выпуска воды, даже когда клапан закрыт, зазор возникает между регулирующим клапаном и донной стенкой корпуса, вызванный канавкой для сбора воды, и поток газа (например, вертикальный вихревой поток и горизонтальный вихревой поток) становится низким вследствие утечки воздуха из этого зазора.

Сущность изобретения

Воздухозаборное устройство для двигателя внутреннего сгорания настоящего изобретения, в котором регулирующий клапан, открывающий и закрывающий часть поперечного сечения канала для воздухозаборного канала, располагается на стороне выше по потоку от воздухозаборного отверстия, сформированного в головке цилиндра, включает в себя цилиндрическую вставку, предусмотренную в воздухозаборном отверстии. Определяется пространство между поверхностью внутренней стенки воздухозаборного отверстия и вставкой, и канал для выпуска воды формируется проходящим от донной поверхности воздухозаборного канала, в котором располагается регулирующий клапан, до пространства.

В этой структуре основной поток всасываемого воздуха протекает через внутренность вставки, и влага, которая стекает каплями вниз на донную поверхность воздухозаборного канала, течет в сторону воздухозаборного отверстия по каналу для выпуска воды.

Согласно настоящему изобретению, поскольку канал для выпуска воды формируется независимо от канала внутри вставки, через который протекает основной поток всасываемого воздуха, поток всасываемого воздуха не перегораживается во время закрытия клапана, и, следовательно, снижение потока газа может быть предотвращено.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - вид в разрезе воздухозаборного устройства варианта осуществления;

Фиг. 2 - укрупненный вид в разрезе воздухозаборного устройства, который показывает регулирующий клапан во время закрытия клапана;

Фиг. 3 - укрупненный вид в разрезе воздухозаборного устройства, который показывает регулирующий клапан во время открытия клапана;

Фиг. 4 - чертеж, показывающий торцевую поверхность корпуса на стороне выше по потоку;

Фиг. 5 - чертеж, показывающий торцевую поверхность крышки корпуса на стороне ниже по потоку; и

Фиг. 6 - вид в перспективе вставки.

Наилучший способ осуществления изобретения

В последующем, вариант осуществления настоящего изобретения будет объяснен со ссылкой на чертежи.

Фиг. 1 схематично показывает воздухозаборное устройство 2 для двигателя 1 внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению. В настоящем варианте осуществления показан пример, в котором воздухозаборное устройство 2 настоящего изобретения применяется к рядному четырехцилиндровому двигателю 1 внутреннего сгорания, и двигатель 1 внутреннего сгорания включает в себя блок 4 цилиндров и головку 6 блока цилиндров, расположенную на блоке 4 цилиндров. Головка 6 блока цилиндров включает в себя воздухозаборные отверстия 10, которые привносят всасываемый воздух в камеры 8 сгорания. Воздухозаборные отверстия 10 предусматриваются для соответствующих цилиндров, и часть на стороне ниже по потоку каждого из воздухозаборных отверстий 10, которая находится ближе к каждой из камер 8 сгорания, разветвляется надвое.

Впускной коллектор 14, присоединенный к головке 6 блока цилиндров, формируется посредством соединения четырех элементов 14a-14d, выполненных из твердой синтетической пластмассы, друг с другом посредством вибросварки. Впускной коллектор 14 включает в себя коллектор 16, в который всасываемый воздух привносится через впускное отверстие, которое не показано на чертежах, и четыре ответвляющихся канала 18 в качестве воздухозаборных каналов, которые распределяют всасываемый воздух в коллекторе 16 в цилиндры. Кроме того, хотя фиг. 1 показывает позицию впускного коллектора 14 в состоянии установки на транспортное средство, позиция впускного коллектора 14 не ограничивается позицией, показанной на чертежах.

Воздухозаборное устройство 2 настоящего варианта осуществления включает в себя корпус 20 регулирующего клапана, который формирует часть впускного коллектора 14, регулирующие клапаны 22, которые поворотно поддерживаются на корпусе 20 регулирующего клапана, и вставку 24, которая вставляется в воздухозаборные отверстия 10.

Как показано на фиг. 2 и фиг. 3, корпус 20 регулирующего клапана формируется из основной части 26 корпуса, которая формируется целиком со вторым элементом 14b воздухозаборного коллектора 14 и которая формируется в форме длинного и узкого ящика в продольном направлении двигателя, и из длинной и узкой крышки 28 корпуса, установленной на торцевую поверхность (поверхность соединения с головкой 6 блока цилиндров) этой основной части 26 корпуса.

Основная часть 26 корпуса формируется с четырьмя каналами 30 корпуса, проходящими нее, каждый из которых формирует часть каждого из ответвляющихся каналов 18. Эти четыре канала 30 корпуса размещаются в ряд в продольном направлении основной части 26 корпуса, и каждый из них формируется практически в прямоугольной форме в поперечном сечении (см. фиг. 4). Каждая размещающая часть 32, которая размещает соответствующий клапан из регулирующих клапанов 22 во время открытия клапана, является углубленной в соответствующей поверхности из донных поверхностей каналов 30 корпуса. Донная поверхность 32a каждой из размещающих частей 32 формируется в форме дуги окружности с соответствующим одним из центров вращения регулирующих клапанов 22 в качестве центра.

Крышка 28 корпуса выполняется из твердого синтетического пластмассового материала, и четыре практически прямоугольных открывающихся части 34, которые соответствуют соответствующим открывающимся концам каналов 30 корпуса, открываются и формируются на крышке 28 корпуса так, чтобы быть размещенными в ряд в продольном направлении (см. фиг. 5). Как показано на фиг. 2 и фиг. 3, поверхность на стороне выше по потоку крышки 28 корпуса формируется с выступающим участком 36, выступающим в форме язычка из нижнего торцевого участка каждой из открывающихся частей 34. Соответствующие выступающие участки 36 включают в себя поверхности 36a внутренней стенки, изогнутые в формах дуги окружности, и каждая из этих поверхностей 36a внутренних стенок формирует часть каждой из донных поверхностей 32a размещающих частей 32.

Как показано на фиг. 4, каждый из регулирующих клапанов 22 формируется из практически прямоугольной клапанной части 40, частей 42 боковых стенок, предусмотренных по обеим сторонам каждой из клапанных частей 40, и осей 44 вращения, предусмотренных для соответствующих частей 42 боковых стенок, и они формируются целиком друг с другом и выполняются из твердого синтетического пластмассового материала. В настоящем варианте осуществления четыре клапанные части 40 соединяются друг с другом через оси 44 вращения.

Как показано на фиг. 2 и фиг. 3, каждая из клапанных частей 40 сдвигается радиально наружу от соответствующего одного из центров осей 44 вращения. Поверхности 46 внешней стороны каждой из клапанных частей 40, имеющие форму толстой пластины, формируются в форме дуги окружности с соответствующим одной из осей 44 вращения в качестве центра. С другой стороны, поверхность 48 внутренней стороны каждой из клапанных частей 40 формируется в поверхности плоской пластины вдоль хорды дуги окружности. Кроме того, участок вентиляционного окна, который не показан на чертежах, вырезается практически в прямоугольной форме и формируется в средней части одной части длинной стороны (части длинной стороны, расположенной на стороне ниже по потоку во время открытия клапана) каждой из клапанных частей 40.

Регулирующие клапаны 22 вставляются в основную часть 26 корпуса так, что каждая из клапанных частей 40 располагается внутри соответствующего одного из каналов 30 корпуса, и крышка 28 корпуса прикрепляется так, чтобы покрывать регулирующие клапаны 22. В состоянии открытия клапана, показанном на фиг. 3, каждая из клапанных частей 40 размещается в соответствующей одной из размещающих частей 32, и каждая из поверхностей 46 внешней стороны клапанных частей 40 обращается к соответствующей одной из донных поверхностей 32a размещающих частей 32. Т.е., каждая из донных поверхностей 32a формируется в форме дуги окружности вдоль соответствующей одной из орбит вращения поверхностей 46 внешней стороны, и обе из них позиционируются концентрическим образом. Кроме того, каждая из осей 44 вращения поддерживается с возможностью вращения на соответствующем одном из подшипников 49, каждый из которых формируется из основной части 26 корпуса и крышки 28 корпуса.

Как показано на фиг. 6, вставка 24, которая функционирует как теплоизолирующая часть, выполняется из твердого синтетического пластмассового материала и включает в себя четыре цилиндрические части 52, вставленные в соответствующие воздухозаборные отверстия 10, и фланцевую часть 56, имеющую форму пластины, которая предусматривается вокруг открывающихся концов 54 стороны выше по потоку соответствующих цилиндрических частей 52.

Каждая из цилиндрических частей 52 формируется в цилиндрической форме, имеющей прямоугольную форму в поперечном сечении, с тем, чтобы направлять основной поток всасываемого воздуха через свое внутреннее пространство, и имеет предварительно определенную длину, так что дальний крайний участок 58 каждой из цилиндрических частей 52 располагается в позиции, близкой к каждой из камер 8 сгорания (см. фиг. 2). Фланцевая часть 56 формируется в форме длинной и узкой пластины, проходящей в продольном направлении двигателя, и снабжается множеством сквозных отверстий 59 под болты, сквозь которые проходят болты (не показаны на чертежах), используемые для присоединения воздухозаборного коллектора 14 к головке 6 блока цилиндров. Каждый из открывающихся концов 54 стороны выше по потоку, пронизывающих фланцевую часть 56, формируется практически в прямоугольной форме, и четыре открывающихся конца 54 на стороне выше по потоку размещаются в ряд в продольном направлении, с тем, чтобы соответствовать соответствующим открывающимся частям 34 крышки 28 корпуса.

Во вставке 24, сформированной, как описано выше, цилиндрические части 52 вставляются в соответствующие воздухозаборные отверстия 10, а фланцевая часть 56 присоединяется, чтобы располагаться между корпусом 20 регулирующего клапана (впускным коллектором 14 для воздуха) и головкой 6 блока цилиндров.

Фиг. 2 показывает закрытое положение клапана для каждого из регулирующих клапанов 22. В закрытом положении клапана каждая из клапанных частей 40 поворачивается от соответствующей одной из размещающих частей 32 и затем закрывает соответствующий один из каналов 30 корпуса. Следовательно, всасываемый воздух, привносимый в каналы 30 корпуса, протекает к воздухозаборным отверстиям 10 через участки вентиляционных окон, которые не показаны на чертежах. При этом, вертикальный вихревой поток усиливается.

С другой стороны, в открытом положении клапана, показанном на фиг. 3, каждая из клапанных частей 40 позиционируется вдоль соответствующей одной из донных поверхностей 32a размещающих частей 32, и каналы 30 корпуса открываются. В это время поверхность 48 внутренней стороны каждой из клапанных частей 40 становится поверхностью, продолжающейся на соответствующей одной из донных стенок каналов 30 корпуса, и она формирует часть каждого из каналов 30 корпуса. Всасываемый воздух, привносимый в каналы 30 корпуса, протекает по всей поверхности каждой из открывающихся секций 34, и вертикальный вихревой поток ослабевает. Другими словами, в открытом положении клапана на фиг. 3, каждая из клапанных частей 40 целиком становится в состояние размещения в соответствующей одной из размещающих частей 32, углубленных в формах дуги окружности.

Далее, структура выпуска воды, которая является основной частью настоящего изобретения, будет объяснена со ссылкой на фиг. 2-6.

В настоящем варианте осуществления содержатся каналы 60 для выпуска воды, проходящие от соответствующих донных поверхностей 32a размещающих частей 32 до соответствующих воздухоприемных отверстий 10.

В частности, как показано на фиг. 2 и фиг. 4, канавка 62 для сбора воды, формирующая часть выше по потоку каждого из каналов 60 для выпуска воды, является углубленной в середине в поперечном направлении (осевом направлении оси 44 вращения) каждой из донных поверхностей 32a размещающих частей 32. Каждая из канавок 62 для сбора воды формируется практически в прямоугольной форме в поперечном сечении, имеет предварительно определенную глубину, так что влага, которая стекает каплями на донные поверхности 32a, может быть собрана, и проходит линейно вдоль соответствующего направления из продольных направлений каналов 30 корпуса.

Кроме того, как показано на фиг. 2 и фиг. 5, отверстия 64 для выпуска воды, каждое из которых формирует часть каждого из каналов 60 для выпуска воды, формируются сквозь крышку 28 корпуса, так, чтобы продолжаться в соответствующих канавках 62 для сбора воды. Каждое из отверстий 64 для выпуска воды проходит от соответствующего одного из крайних участков на стороне выше по потоку выступающих участков 36 до торцевой поверхности 28a на стороне ниже по потоку крышки 28 корпуса. Открывающиеся части 66 на стороне выше по потоку отверстий 64 для выпуска воды, каждая, располагаются в средней позиции в поперечном направлении каждого из выступающих участков 36, так, чтобы соответствовать соответствующему одному из крайних участков на стороне ниже по потоку канавок 62 для сбора воды. Кроме того, как показано на фиг. 5, в торцевой поверхности 28a на стороне ниже по потоку крышки 28 корпуса, открывающиеся части 68 на стороне ниже по потоку отверстий 64 для выпуска воды, каждая, открываются в позиции нижней стороны в середине в поперечном направлении каждой из открывающихся частей 34. Т.е., каждое из отверстий 64 для выпуска воды формируется независимо от соответствующей одной из открывающихся частей 34, каждое формирует часть каждого из воздухозаборных каналов. Открывающиеся части 66 на стороне выше по потоку и открывающиеся части 68 на стороне ниже по потоку, каждая, формируются практически в прямоугольной форме в поперечном сечении.

Кроме того, как показано на фиг. 2 и фиг. 6, фланцевая часть 56 вставки 24 формируется с отверстиями 69 для выпуска воды, проходящими сквозь нее, которые формируют соответствующие нижние по потоку части каналов 60 для выпуска воды, так, чтобы продолжаться в соответствующих отверстиях 64 для выпуска воды. Каждое из отверстий 69 для выпуска воды проходит линейно в направлении, ортогональном поверхности фланцевой части 56. Каждое из отверстий 69 для выпуска воды формируется практически в прямоугольной форме в поперечном сечении, и в торцевой поверхности на стороне выше по потоку фланцевой части 56, отверстия 69 для выпуска воды открываются на нижних сторонах в средних позициях в поперечных направлениях открывающихся концов 54 на стороне выше по потоку. Т.е., отверстия 69 для выпуска воды формируются независимо от открывающихся концов 54 на стороне выше по потоку, каждое формирует часть каждого из воздухозаборных каналов. Кроме того, в торцевой поверхности на стороне ниже по потоку фланцевой части 56, отверстия 69 для выпуска воды открываются в позициях на внешних сторонах цилиндрических частей 52 и рядом с цилиндрическими частями 52.

В состоянии, в котором вставка 24 вставляется в воздухозаборные отверстия 10, небольшие зазоры, а именно, небольшие пространства 70 определяются между соответствующими поверхностями из поверхностей 10a внутренней стенки воздухозаборных отверстий 10 и соответствующими поверхностями из поверхностей 52a внешней стенки цилиндрических частей 52 по всем внешним сторонам цилиндрических частей 52. Нижние по потоку концы отверстий 69 для выпуска воды, пронизывающие фланцевую часть 56 вставки 24, сообщаются с соответствующими пространствами 70, сформированными между поверхностями 10 внутренней стенки воздухозаборных отверстий 10 и цилиндрическими частями 52.

Влага во всасываемом воздухе, протекающем через ответвляющиеся каналы 18, стекает каплями на донные поверхности 32a размещающих частей 32 и собирается внутри собирающих канавок 62. Эта влага течет из канавок 62 для сбора воды в пространства 70, определенные между поверхностями 10a внутренней стенки воздухозаборных отверстий 10 и цилиндрическими частями 52 через отверстия 64 и 69 для выпуска воды и затем течет в воздухозаборные отверстия 10. После этого влага окончательно всасывается в камеры 8 сгорания вместе с основным потоком всасываемого воздуха, протекающего через цилиндрические части 52.

Таким образом, основной поток всасываемого воздуха протекает из каналов 30 корпуса во внутренние пространства цилиндрических частей 52. Однако, влага выпускается наружу из цилиндрических частей 52, протекая через каналы 60 для выпуска воды, сформированные независимо. Следовательно, в закрытом положении клапана, показанном на фиг. 2, даже если часть всасываемого воздуха протекает внутри каналов 60 для выпуска воды, поскольку каналы 60 для выпуска воды формируются независимо от соответствующих из цилиндрических частей 52, через которые протекает основной поток всасываемого воздуха, поток газа, сформированный посредством основного потока всасываемого воздуха, не перегораживается, и, таким образом, уменьшение потока газа может быть предотвращено. В частности, даже если часть всасываемого воздуха протекает внутри выпускных каналов 60, поскольку всасываемый воздух рассеивается внутри пространств 70, сформированных на внешних сторонах цилиндрических частей 52, поток газа, сформированный основным потоком всасываемого воздуха, не перегораживается, даже если часть всасываемого воздуха сливается с основным потоком всасываемого воздуха, протекающего внутри вставки.

Как упомянуто выше, хотя вариант осуществления настоящего изобретения был объяснен, настоящее изобретение не ограничивается вышеописанным вариантом осуществления, и различная модификация может быть возможной.

В настоящем варианте осуществления, хотя основная часть 26 корпуса формируется целиком со вторым элементом 14a впускного коллектора 14, она может быть сформирована целиком с впускным коллектором 14, или другой корпус регулирующего клапана может быть присоединен к впускному коллектору 14.

Кроме того, в настоящем варианте осуществления, для удобства формирования, хотя каждая из размещающих частей 32 формируется посредством разделения ее на два элемента основной части 26 корпуса и соответствующего одного из выступающих участков 36 крышки 28 корпуса, необязательным является то, как формировать размещающие части 32.

Кроме того, в настоящем изобретении, хотя используются регулирующие клапаны 22, в которых клапанные части 40, включающие в себя соответствующие дугообразные поверхности 46 внешней стороны, смещены радиально наружу от соответствующих центров из центров осей 44 вращения, настоящее изобретение не ограничивается этим, и, например, могут быть использованы регулирующие клапаны с дроссельной заслонкой. Дополнительно, каждое из пространств 70, предусмотренных между соответствующей одной из поверхностей 10a внутренней стенки воздухозаборных отверстий 10 и соответствующей одной из цилиндрических частей 52, может быть предусмотрено на соответствующей одной из целых внешних сторон цилиндрических частей 52 или может быть предусмотрено на части каждой из внешних сторон цилиндрических частей 52. Т.е., площадь сечения канала каждого из пространств 70 формируется больше площади сечения каждого из каналов 60 для выпуска воды, так что всасываемый воздух после протекания через каналы 60 для выпуска воды рассеивается в пространствах 70. Кроме того, если каналы 60 для выпуска воды и пространства 70 могут выпускать воду, их размеры не ограничиваются.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к воздухозаборным устройствам для двигателей внутреннего сгорания. Воздухозаборное устройство (2) содержит регулирующий клапан (22), открывающий и закрывающий часть поперечного сечения воздухозаборного канала и расположенный на стороне выше по потоку от воздухозаборного отверстия (10), сформированного в головке (6) блока цилиндров. Вставка (24) выполнена с возможностью направления основного потока всасываемого воздуха, который прошел через регулирующий клапан (22), в воздухозаборное отверстие (10). При этом вставка включает в себя цилиндрическую часть, которая вставляется в воздухозаборное отверстие (10), и фланцевую часть, которая предусматривается вокруг открывающегося конца на стороне выше по потоку цилиндрической части и которая находится между корпусом регулирующего клапана (22), который размещает регулирующий клапан, и головкой (6) блока цилиндров. Пространство (70) образовано между поверхностью внутренней стенки воздухозаборного отверстия и поверхностью внешней стенки цилиндрической части по всей внешней стороне цилиндрической части. Канал (60) для выпуска воды сформирован проходящим от донной поверхности воздухозаборного канала, в котором располагается регулирующий клапан (22), до указанного пространства (70), причем канал (60) для выпуска воды пронизывает фланцевую часть. Технический результат заключается в предотвращении снижения потока газа. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Воздухозаборное устройство для двигателя внутреннего сгорания, в котором регулирующий клапан, открывающий и закрывающий часть поперечного сечения канала воздухозаборного канала, расположен на стороне выше по потоку от воздухозаборного отверстия, сформированного в головке блока цилиндров, содержащее:

вставку, выполненную с возможностью направления основного потока всасываемого воздуха, который прошел через регулирующий клапан, в воздухозаборное отверстие, при этом вставка включает в себя:

- цилиндрическую часть, имеющую цилиндрическую форму, которая вставляется в воздухозаборное отверстие, и

- фланцевую часть, которая предусматривается вокруг открывающегося конца на стороне выше по потоку цилиндрической части и которая находится между корпусом регулирующего клапана, который размещает регулирующий клапан, и головкой блока цилиндров;

пространство, образованное между поверхностью внутренней стенки воздухозаборного отверстия и поверхностью внешней стенки цилиндрической части по всей внешней стороне цилиндрической части; и

канал для выпуска воды, сформированный проходящим от донной поверхности воздухозаборного канала, в котором располагается регулирующий клапан, до указанного пространства, причем канал для выпуска воды пронизывает фланцевую часть.

2. Воздухозаборное устройство для двигателя внутреннего сгорания по п. 1, в котором регулирующий клапан снабжен клапанной частью, которая поворачивается в позицию, смещенную радиально наружу от центра оси вращения,

при этом клапанная часть включает в себя поверхность внешней стороны, сформированную в форме дуги окружности вдоль орбиты вращения вокруг оси вращения в качестве центра,

причем донная поверхность воздухозаборного канала сформирована с размещающей частью, углубленной в форме дуги окружности, которая размещает клапанную часть, и верхний по потоку конец канала для выпуска воды открывается в донном участке размещающей части.

3. Воздухозаборное устройство для двигателя внутреннего сгорания по п. 2, в котором донный участок размещающей части сформирован с канавкой для сбора воды, углубленной в ней, причем канавка для сбора воды формирует часть канала для выпуска воды.

4. Воздухозаборное устройство для двигателя внутреннего сгорания по п. 3, в котором канал для выпуска воды открывается независимо от открывающейся части воздухозаборного канала в торцевой поверхности корпуса регулирующего клапана.