ВПУСКНОЙ КОЛЛЕКТОР И ДВИГАТЕЛЬ, ВКЛЮЧАЮЩИЙ В СЕБЯ ВПУСКНОЙ КОЛЛЕКТОР
INTAKE MANIFOLD AND ENGINE INCLUDING INTAKE MANIFOLD

1. Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к впускному коллектору и двигателю, включающему в себя впускной коллектор.
2. Описание предшествующего уровня техники
[0002] Впускные коллекторы, как известно, включают в себя расширительный бачок и участок впускного канала, сообщающийся с расширительным бачком и прикрепленный к головке блока цилиндров двигателя. Например, существуют такие впускные коллекторы, в которые вводятся картерные газы, образующиеся внутри картера двигателя. Поскольку картерные газы содержит масло и воду, такая текучая среда может накапливаться внутри впускного канала впускного коллектора. В случае если большое количество такой текучей среды накапливается внутри впускного канала, то в зависимости от режима работы двигателя, большое количество этой текучей среды может сразу всасываться всасываемым воздухом в камеру сгорания двигателя, что будет влиять на режим работы двигателя.
[0003] Поэтому в публикации японской патентной заявки №2013-177869, чтобы предотвратить накопление большого количества текучей среды внутри впускного канала, площадь сечения впускного канала постепенно уменьшается по направлению от впускной стороны в направлении нижней части с тем, чтобы увеличивать скорость потока всасываемого воздуха, и, поэтому эффективность всасывания этой текучей среды в камеру сгорания двигателя повышается.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] Однако, постепенное уменьшение площади сечения впускного канала от впускной стороны по направлению к нижней части может привести к увеличению потерь давления всасываемого воздуха в этой зоне канала. Если падение давления всасываемого воздуха возрастает, выходная мощность двигателя может падать по мере уменьшения количества всасываемого воздуха, подаваемого в камеру сгорания.
[0005] Поэтому настоящим изобретением предложен впускной коллектор и двигатель, включающий в себя впускной коллектор, при этом впускной коллектор обеспечивает эффективность всасывания текучей среды, накопленной внутри впускного канала, и при этом предотвращается увеличение потерь давления всасываемого воздуха.
[0006] В соответствии с одним из объектов настоящего изобретения, предлагается впускной коллектор двигателя. Двигатель включает в себя основной корпус двигателя. Впускной коллектор включает в себя расширительный бачок, имеющий отверстие ввода всасываемого воздуха, которое выполнено так, что всасываемый воздух вводится через это отверстие ввода всасываемого воздуха, а также отверстие ввода газов, которое выполнено так, что картерные газы вводятся из основного корпуса двигателя через это отверстие ввода газов; участок впускного канала, сообщающийся с расширительным бачком, при этом участок впускного канала выполнен так, чтобы изгибаться вокруг расширительного бачка, и участок впускного канала выполнен с возможностью подсоединения к головке блока цилиндров основного корпуса двигателя. Внутренняя поверхность участка впускного канала включает в себя: внутренний периферийный участок, находящийся на внутренней стороне в направлении радиуса кривизны участка впускного канала; наружный периферийный участок, находящийся на некотором расстоянии от внутреннего периферийного участка наружу в радиальном направлении кривизны, при этом наружный периферийный участок обращен к внутреннему периферийному участку; первый боковой участок и второй боковой участок, расположенные на некотором расстоянии друг от друга в ортогональном направлении, которое ортогонально к направлению радиуса кривизны, при этом первый боковой участок и второй боковой участок простираются от внутреннего периферийного участка; первый изогнутый участок, который выполнен выпуклым наружу от внутренней стороны участка впускного канала, при этом первый изогнутый участок соединяет первый боковой участок и наружный периферийный участок, а также второй изогнутый участок, который выполнен выпуклым наружу от внутренней стороны участка впускного канала, при этом второй изогнутый участок соединяет второй боковой участок и наружный периферийный участок. Наружный периферийный участок включает в себя первый наклонный участок, второй наклонный участок и нижний участок, при этом первый наклонный участок и второй наклонный участок пролегают так, чтобы приближаться друг к другу. Первый наклонный участок и второй наклонный участок простираются, соответственно, от первого изогнутого участка и второго изогнутого участка, если смотреть в сечении, ортогональном центральной оси участка впускного канала. Если смотреть в разрезе, то первый наклонный участок имеет одну из двух форм, которые представляют собой прямолинейную форму или изогнутую форму, которая является выпуклой наружу от внутренней стороны участка впускного канала в соответствии с радиусом кривизны, который больше, чем первый радиус кривизны первого изогнутого участка. Если смотреть в разрезе, то второй наклонный участок имеет одну из двух форм, которые представляют собой прямолинейную форму и изогнутую форму, которая является выпуклой наружу от внутренней стороны участка впускного канала с радиусом кривизны, который больше, чем второй радиус кривизны второго изогнутого участка. Нижний участок расположен между первым наклонным участком и вторым наклонным участком. Если смотреть в разрезе, нижний участок имеет одну из двух форм, которые представляют собой прямолинейную форму, ортогональную направлению радиуса кривизны, или форму, выпуклую наружу от внутренней стороны впускной канальной части в направлении радиуса кривизны.
[0007] В нижней зоне участка впускного канала, наружный периферийный участок содержит первый и второй наклонные участки области, а также нижний участок, что позволяет обеспечить высокий уровень поверхности текучей среды, накопленной в нижней зоне. Поэтому при обеспечении высокого уровня поверхности текучей среды, на поверхности текучей среды легко нагоняется рябь всасываемым воздухом, проходящим через впускной канал, или от вибрации от основного корпуса двигателя. В результате текучая среда легко рассеивается с поверхности текучей среды, что способствует повышению эффективности всасывания накопленной внутри впускного канала текучей среды. Поэтому эффективность всасывания текучей среды, накопленной внутри впускного канала, обеспечивается без постепенного уменьшения площади сечения впускного канала по направлению от впускной стороны к нижней части.
[0008] В соответствии с вышеописанным объектом, в положении, когда впускной коллектор установлен на основном корпусе двигателя, нижняя зона участка впускного канала в разрезе может включать в себя крайнее нижнее положение в вертикальном направлении. В положении, когда впускной коллектор установлен на основном корпусе двигателя, наружный периферийный участок может включать в себя первый наклонный участок, второй наклонный участок, а также нижний участок в зоне, включающей в себя нижнюю зону участка впускного канала, которая расположена на нижней стороне в вертикальном направлении дальше, чем расширительный бачок.
[0009] В соответствии с вышеупомянутым объектом, в положении, когда впускной коллектор установлен на основном корпусе двигателя, нижняя зона участка впускного канала в разрезе может включать в себя крайнее нижнее положение в вертикальном направлении. В положении, когда впускной коллектор установлен на основном корпусе двигателя, наружный периферийный участок может включать в себя первый наклонный участок, второй наклонный участок, а также нижний участок в зоне участка впускного канала выше по потоку от нижней зоны, включая эту нижнюю зону.
[0010] В соответствии с вышеупомянутым объектом, наружный периферийный участок в нижней зоне может быть выполнена таким образом что, когда 10 см3 текучей среды накапливается в нижней зоне впускного канала в положении, когда впускной коллектор установлен на основном корпусе двигателя, уровень поверхности текучей среды составляет 3 мм или выше.
[0011] В соответствии с упомянутым выше объектом предложен двигатель. Двигатель может включать в себя: впускной коллектор; основной корпус двигателя; впускной канал, соединенный с отверстием ввода всасываемого воздуха; а также устройство сбрасывания картерных газов, расположенное между отверстием ввода газов и картером основного корпуса двигателя.
[0012] В соответствии с настоящим изобретением, можно создать впускной коллектор, в котором обеспечивается эффективность всасывания текучей среды, накопленной внутри впускного канала, и в то же время предотвращается увеличение потерь давления всасываемого воздуха, и предлагается двигатель, включающий в себя такой впускной коллектор.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0013] Признаки, преимущества, а также техническая и промышленная значимость типовых вариантов осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы, и на которых:
Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение конфигурации устройства управления двигателем устройства согласно варианту изобретения;
Фиг. 2 представляет собой внешний вид коллектора в перспективе;
Фиг. 3 представляет собой изображение продольного сечения коллектора;
Фиг. 4А представляет собой вид, показывающий проходное сечение, перпендикулярное осевой линии канала в нижней зоне согласно варианту осуществления;
Фиг. 4В представляет собой вид, показывающий проходное сечение в нижней зоне канальной части, который является первым сравнительным примером;
Фиг. 4С представляет собой вид, показывающий проходное сечение в нижней зоне канальной части, который является вторым сравнительным примером;
Фиг. 5 представляет собой диаграмму, показывающую количество всасываемой в основной корпус двигателя текучей среды;
Фиг. 6А представляет собой вид, иллюстрирующий состояние поверхности текучей среды во время работы двигателя, в примере осуществления изобретения;
Фиг. 6В представляет собой вид, иллюстрирующий состояние поверхности текучей среды во время работы двигателя в первом сравнительном примере;
Фиг. 7А представляет собой диаграмму, показывающую потери давления всасываемого воздуха в центральной зоне в проходном сечении канала в каждом из следующих вариантов: примере осуществления изобретения и в первом и втором сравнительных примерах; и
Фиг. 7В представляет собой диаграмму, показывающую потери давления в непосредственной близости от внутренней поверхности в проходном сечении в каждом из следующих вариантов: примере осуществления изобретения и в первом и втором сравнительных примерах.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0014] Далее будет описан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.
[0015] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение конфигурации устройства 1 управления двигателем согласно варианту осуществления изобретения. Устройство 1 управления двигателем включает в себя двигатель 2 и электронный блок 100 управления (ЭБУ), который управляет работой двигателя 2. Двигатель 2 включает в себя впускной канал 3, выпускной канал 5, основной корпус 10 двигателя, впускной коллектор (далее именуемый коллектором) 20, устройство 30 сбрасывания картерных газов, катализатор 50 очистки выхлопных газов, а также выпускной коллектор (не показан).
[0016] Основной корпус 10 двигателя согласно варианту осуществления представляет собой бензиновый четырехцилиндровый двигатель, однако настоящее изобретение не ограничивается этим примером. Основной корпус 10 двигателя включает в себя блок 11 цилиндров, головку 13 блока цилиндров и картер 14, установленные соответственно на верхней и нижней сторонах блока 11 цилиндров, а также масляный поддон 15, установленный на нижней стороне картера 14. В основной корпус 10 двигателя, воздух всасывается из впускного канала 3 через коллектор 20 и впускное отверстие 13а головки 13 блока цилиндров в камеру 16 сгорания.
[0017] Внутрь камеры 16 сгорания топливо впрыскивается из клапана впрыска топлива, и смесь топлива и всасываемого воздуха воспламеняется при помощи свечи зажигания, так что смесь сгорает. Соответственно, поршень 19 совершает возвратно-поступательные движения внутри цилиндра 12, и коленчатый вал 17 вращается. Затем, выхлопные газы, образующиеся при сгорании смеси, выпускаются из камеры 16 сгорания через выпускное отверстие 13b головки 13 блока цилиндров и выпускной коллектор в выпускной канал 5. Выхлопные газы, выведенные в выпускной канал 5, очищаются катализатором 50 очистки выхлопных газов, расположенным в выпускном канале 5, перед выпуском наружу из выпускного канала 5.
[0018] Блок ЭБУ 100 включает в себя центральный процессор (ЦП), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Блок ЭБУ 100 управляет режимом работы двигателя 2 в соответствии с программой управления, сохраненной заранее в ПЗУ, и на основе информации, полученной от датчиков, информации, сохраненной заранее в ПЗУ и т.д. Например, блок ЭБУ 100 регулирует количество воздуха, всасываемого в основной корпус 10 двигателя посредством регулирования подъема дроссельного клапана 4, размещенного во впускном канале 3. Всасываемый воздух вводится из впускного канала 3 через коллектор 20 в камеру 16 сгорания двигателя основного корпуса 10.
[0019] Детальное описание будет приведено ниже, коллектор 20 оснащен выполненным за одно целое расширительным бачком 21, в который вводят всасываемый воздух из впускного канала 3, а также множеством участков впускного канала (далее именуемых просто участки канала) 22, сообщающихся с расширительным бачком 21 и соединенных с головкой 13 блока цилиндров основного корпуса 10 двигателя. Участки канала 22 предусмотрены для соответствующих цилиндров основной части 10 двигателя.
[0020] Устройство 30 сбрасывания картерных газов расположено между коллектором 20 и картером 14, и включает в себя трубку 31 для картерных газов и клапан 33, предусмотренный в контуре трубки 31 картерных газов. Один конец трубки 31 картерных газов соединен с картером 14, в то время как другой конец трубки 31 картерных газов соединен с расширительным бачком 21 коллектора 20. Через трубку 31 прорвавшихся картерных газов, картерные газы, которые представляют собой смесь несгоревшего газа и выхлопных газов, поступившие из камеры 16 сгорания в картер 14, возвращаются в расширительный бачок 21. Клапан 33 регулирует скорость потока картерных газов.
[0021] Внутри картера 14, так как коленчатый вал 17 вращается с высокой скоростью, смазочное масло, хранящееся в масляном поддоне 15, рассеивается в виде тумана. Поэтому картерные газы содержат такое масло. Картерные газы также содержат воду, присутствующую в выхлопных газах. Соответственно, поскольку картерные газы вводятся в коллектор 20, текучая среда, например, вода и масло, может накапливаться внутри коллектора 20. В варианте осуществления изобретения эффективность всасывания текучей среды, накапливающейся внутри коллектора 20, увеличивается. Коллектор 20 будет описан ниже.
[0022] Фиг. 2 представляет собой внешний вид коллектора 20 в перспективе. На боковой стенке коллектора 20 расположены узел 23 ввода газов и узел 24 ввода всасываемого воздуха. С узлом 23 ввода картерных газов соединена трубка 31 картерных газов, и картерные газы вводятся в коллектор 20. Всасывающий канал 3 соединен с узлом 24 ввода всасываемого воздуха и воздух из всасывающего канала 3 вводится в коллектор 20. На фиг. 2 показано вертикальное направление VD в состоянии, когда коллектор 20 установлен на основном корпусе 10 двигателя.
[0023] Фиг. 3 представляет собой меридиональное поперечное сечение коллектора 20. Фиг. 3 представляет собой меридиональное поперечное сечение коллектора 20 в положении, как он установлен на основном корпусе 10 двигателя, и на ней показан разрез, включающий в себя осевую линию одного канального участка 22. Как показано на фиг. 3, отверстие 23а ввода газов, сообщающееся с трубкой 31 картерных газов, и отверстие 24а ввода всасываемого воздуха, сообщающееся с узлом 24 ввода всасываемого воздуха, образованы в боковой стенке расширительного бачка 21.
[0024] Канальный участок 22 проходит так, чтобы изгибаться, по существу, в форме дуги, которая окружает расширительный бачок 21 с верхней и нижней сторон в вертикальном направлении VD. Впускное отверстие 22S канального участка 22 расположено внутри расширительного бачка 21 и всегда сообщается с расширительным бачком 21. Выпускное отверстие 22е канального участка 22 соединено с впускным отверстием головки 13 блока цилиндров основного корпуса 10 двигателя. Канальный участок 22 сформирован так, чтобы постепенно увеличиваться по площади поперечного сечения от впускного отверстия 22s в сторону выпускного отверстия 22е, однако вместо этого он может быть выполнен так, чтобы иметь, по существу, постоянную площадь поперечного сечения. Внутренняя поверхность канального участка 22 включает в себя внутренний периферийный участок 22а, расположенный на внутренней стороне изогнутого канального участка 22 в направлении радиуса ее кривизны, наружный периферийный участок 22b, который обращен к внутреннему периферийному участку 22а и расположена на наружной стороне дальше в направлении радиуса кривизны, чем внутренний периферийный участок 22А, а также боковые участки 22с, 22d, которые будут подробно описаны ниже. В данном описании радиальное направление означает направление по радиусу кривизны изогнутого канального участка 22.
[0025] На фиг. 3 показаны нижняя зона В канального участка 22 в вертикальном направлении VD в положении, когда коллектор 20 установлен на основном корпусе 10 двигателя, среднее положение М по высоте коллектора 20, а также заранее заданная зона В1. Ниже будут описаны среднее положение М и заранее заданная зона В1. Нижняя зона В включает в себя участок впускного канального участка 22, который расположен на нижней стороне в вертикальном направлении в положении впускного коллектора 20, когда тот установлен на основном корпусе 10 двигателя. Нижняя зона В представляет собой часть, где вероятно накапливание текучей среды, содержащейся в картерных газах, протекающих через коллектор 20. В этом варианте осуществления внутренняя поверхность канального участка 22 в нижней зоне В имеет такую форму, чтобы поддерживать высокий уровень поверхности текучей среды, накопленной в ней. Это будет подробно описано ниже.
[0026] На фиг. 4А показано проходное сечение, перпендикулярное центральной оси L канального участка 22, в нижней зоне В в соответствии с вариантом осуществления изобретения. На фиг. 4А, для простоты понимания указаны направление по радиусу внутрь (далее именуемое просто направлением внутрь) ID, направление по радиусу наружу (далее именуемое просто направлением наружу) OD и поперечное направление WD, ортогональное по отношению к радиальному направлению. В нижней зоне В направление внутрь ID и наружное направление наружу согласуются соответственно с направлением вверх и направлением вниз в вертикальном направлении VD.
[0027] Как показано на фиг. 4А, сечение канального участка 22 имеет, по существу, форму буквы D. Внутренний периферийный участок 22а расположен на боковой поверхности расширительного бачка 21 перпендикулярно к радиальному направлению. Боковой участок 22с является одним из примеров первого бокового участка. Боковой участок 22с пролегает от левой боковой кромки внутреннего периферийного участка 22а в наружном направлении OD и плавно соединен с наружным периферийным участком 22b. Боковой участок 22d обращена к боковому участку 22с. Боковой участок 22d проходит от правой боковой кромки внутреннего периферийного участка 22а в наружном направлении OD и плавно соединен с наружным периферийным участком 22b. Боковой участок 22d является одним из примеров второго бокового участка. Боковые участки 22с, 22d по разные стороны зазора в направлении ширины WD параллельны друг другу и обращены друг к другу. На фиг. 4А показана ширина W площади сечения канального участка 22, ортогонального радиальному направлению, при этом ширина W эквивалентна расстоянию между боковыми участками 22с, 22d.
[0028] Изогнутый участок 22rc расположен между боковым участком 22с и наружным периферийным участком 22b. Изогнутый участок 22rc плавно соединен с боковым участком 22с и наружным периферийным участком 22b. Изогнутый участок 22rc изогнут так, чтобы быть выпуклым наружу от канального участка 22. Аналогичным образом, изогнутый участок 22rd расположен между боковым участком 22d и наружным периферийным участком 22b. Изогнутый участок 22rd плавно соединен с боковым участком 22d и наружным периферийным участком 22b. Изогнутый участок 22rd изогнут так, чтобы быть выпуклым наружу от канального участка 22. Первый радиус кривизны изогнутого участка 22rc и второй радиус кривизны изогнутого участка 22rd, по существу, являются одинаковыми. Изогнутый участок 22rc и изогнутый участок 22rd являются примерами первого изогнутого участка и второго изогнутого участка.
[0029] Наружный периферийный участок 22b расположен дальше от расширительного бачка 21, чем внутренний периферийный участок 22а и обращен к внутреннему периферийному участку 22а. Как показано на фиг. 4А, наружный периферийный участок 22b имеет выпуклую форму в направлении наружу. Другими словами, ширина проходного сечения, окруженного наружным периферийным участком 22b, постепенно сужается в направлении наружу OD. Таким образом, форма наружного периферийного участка 22b также может быть описана, по существу, как V-образная форма. Или же, форма, образуемая боковыми участками 22с, 22d, изогнутыми участками 22rc, 22rd, и наружным периферийным участком 22b, может быть описана, по существу, как U-образная форма.
[0030] В частности, наружный периферийный участок 22b включает в себя наклонные участки bc, bd, плавно переходящие в боковые участки 22с, 22d, соответственно, а также нижний участок bb, плавно продолжающийся между наклонными участками bc, bd. Наклонные участки bc, bd приближаются друг к другу по мере того, как эти участки проходят в радиальном направлении наружу от изогнутых участков 22rc, 22rd, соответственно, и изогнуты так, чтобы быть выпуклыми наружу от канальной части 22. Наклонный участок bc и наклонный участок bd являются примерами первого наклонного участка и второго наклонного участка.
[0031] Нижний участок bb расположен между наклонными участками bc, bd и переходит в каждый из наклонных участков bc, bd. Нижний участок bb расположен по центру ширины W, изогнут так, чтобы быть выпуклым в направлении наружу OD, а не параллельна поперечному направлению WD. На фиг. 4А указана высота Н проходного сечения канального участка 22 в радиальном направлении, и высота Н эквивалентна расстоянию между нижним участком bb и внутренним периферийным участком 22а. Расстояние H1 обозначает размер боковых участков 22с, 22d в радиальном направлении. Расстояние H1 составляет, например, около половины высоты Н, однако настоящее изобретение не ограничивается этим примером. Например, расстояние H1 составляет, по меньшей мере, 2 мм. Например, расстояние H1 равно или меньше, чем две трети от высоты Н.
[0032] В варианте осуществления, как показано на фиг. 4А, наружный периферийный участок 22b имеет выпуклую форму в направлении наружу OD в заранее заданной зоне В1 канального участка части 22, включая нижнюю зону В. Внутренняя поверхность канального участка 22 в иной зоне канального участка 22, чем заранее заданная зона В1, имеет, по существу прямоугольную форму. При этом заранее заданная зона В1 относится к зоне канального участка 22, расположенной дальше на нижней стороне в вертикальном направлении VD, чем расширительный бачок 21. В заранее заданной зоне В1, отличной от нижней зоны В, угол между наклонными участками bc, bd или высота Н, обозначенные на фиг. 4А, могут отличаться до тех пор, пока наружный периферийный участок 22b имеет выпуклую форму в направлении наружу OD. То есть, в заранее заданной зоне В1, отличной от нижней зоны В, угол между наклонными участками bc, bd может быть больше, чем таковой в нижней зоне В, а высота Н может быть меньше, чем таковая в нижней зоне В. Это должно обеспечить плавную непрерывность между формой внутренней поверхности в заране заданной зоне В1 и формой внутренней поверхности в зоне, отличной от заранее заданной зоны В1. Поэтому увеличение потерь давления всасываемого воздуха может быть предотвращено.
[0033] Влияние формы проходного сечения в нижней зоне В канального участка 22 этого варианта осуществления изобретения будет описано путем сопоставления со сравнительными примерами. На фиг. 4В и 4С показаны изображения проходного сечения в нижних зонах канального участка 22х, 22y, которые являются первым и вторым сравнительными примерами, соответственно. Для сравнительных примеров будут использоваться ссылочные позиции, аналогичные таковым в варианте осуществления, чтобы опустить идентичные описания. Площади поперечного сечения сечений канала, показанных на фиг. 4А-4С, одинаковы.
[0034] Сечения канала канальных участков 22х, 22Y имеют, по существу, прямоугольную форму. Канальный участок 22х первого сравнительного примера включает в себя внутренний периферийный участок 22ах и наружный периферийный участок 22bx, которые расположены параллельно поперечному направлению WD и обращены друг к другу, и боковые участки 22сх, 22dx, которые параллельны радиальному направлению и обращены друг к другу. Аналогичным образом, канальный участок 22Y второго сравнительного примера включает в себя внутренний периферийный участок 22ay и наружный периферийный участок 22by, которые параллельны поперечному направлению WD и обращены друг к другу, а также боковые участки 22cy, 22dy, которые параллельны радиальному направлению и обращены друг к другу.
[0035] Ширина, которая представляет собой расстояние между боковыми участками 22сх, 22dx, такая же, что и ширина W канального участка 22 согласно варианту осуществления изобретения. Высота Нх представляет собой расстояние между наружным периферийным участком 22bx и внутренним периферийным участком 22ах, и она меньше, чем высота Н канальной части 22 согласно варианту осуществления изобретения. Ширина Wy представляет собой расстояние между боковыми участками 22cy, 22dy, и она меньше, чем ширина W канального участка 22 согласно варианту осуществления изобретения. Высота, которая представляет собой расстояние между наружным периферийным участком 22by и внутренним периферийным участком 22ay, является такой же, что и высота Н канального участка 22 согласно варианту осуществления изобретения.
3
[0036] На фиг. 4А-4С показаны поверхности С текучей среды, Сх, Cy в режиме, в котором при остановленном двигателе 2, 10 см текучей среды накоплено в каждой из нижних зон внутри канального участка 22, 22х, 22Y. Уровень текучей среды поверхности С эквивалентен расстоянию от нижнего участка bb наружного периферийного участка 22b до поверхности С текучей среды в направлении внутрь ID. Уровень поверхности Сх текучей среды эквивалентен расстоянию от наружного периферийного участка 22bx до поверхности Сх текучей среды в направлении внутрь ID. Аналогичным образом, уровень поверхности Cy текучей среды эквивалентен расстоянию от наружного периферийного участка 22by до поверхности Cy текучей среды в направлении внутрь ID.
[0037] Из этих уровней поверхности текучей среды, уровень поверхности С текучей среды варианта осуществления изобретения является самым высоким, а уровень поверхности Сх текучей среды первого сравнительного примера является самым низким. Причина того, почему уровень поверхности Сх текучей среды является наименьшим, состоит в том, что ширина W первого сравнительного примера такая же, что и ширина варианта осуществления, однако больше, чем ширина Wy второго сравнительного примера, а ширина первого сравнительного примера больше на стороне наружного периферийного участка 22bx. Причина, по которой этот уровень текучей среды поверхности С является самым высоким, состоит в том, что по сравнению с первым и вторым сравнительными примерами, в которых ширина больше на стороне наружного периферийного участка 22bx и наружного периферийного участка 22by, наружный периферийный участок 22b варианта осуществления изобретения имеет форму с шириной, суженной в направлении наружу OD, что затрудняет распространение текучей среды в поперечном направлении WD.
[0038] Количество текучей среды, всасываемой в основной корпус 10 двигателя поступающим воздухом, проверялось путем приведения в действие двигателя 2 в одинаковых условиях и на один и тот же период времени с текучей средой, накопленной в каждой из нижних зон канальных участков 22, 22х, 22Y. В частности, было замерено количество текучей среды, оставшейся в каждой из нижних зон канальных участков 22, 22х, 22Y после остановки двигателя 2, и значение, полученное путем вычитания количества оставшейся текучей среды из количества текучей среды перед эксплуатацией двигателя 2 рассчитывали как количество текучей среды, которое всосалось в основной корпус 10 двигателя. На Фиг. 5 представлена диаграмма, показывающая количество текучей среды, всасываемой в основной корпус 10 двигателя. Количество всасываемой текучей среды является самым большим в варианте осуществления изобретения, а наименьшим в первом сравнительном примере.
[0039] Далее будут описаны причины таких результатов. Фиг. 6А и фиг. 6В представляют собой изображения, иллюстрирующие состояние поверхностей С, Сх текучей среды во время работы двигателя 2 в варианте осуществления изобретения и первом сравнительном примере. Поскольку поверхность С текучей среды находится на более высоком уровне, чем поверхности Сх, Cy текучей среды, вполне вероятно, что поверхность С текучей среды более легко покрывается рябью, чем поверхность Сх текучей среды, из-за вибрации основного корпуса 10 двигателя или прохождения всасываемого воздуха, как это показано на фиг. 6А и 6В. Соответственно, текучая среда легко распыляется с поверхности С текучей среды. С другой стороны, так как поверхность Сх текучей среды находится на более низком уровне, чем поверхности С, Cy текучей среды, вполне вероятно, что на поверхности Сх текучей среды с трудом возникает рябь, и, соответственно, текучая среда не так легко распыляется с поверхности С текучей среды.
[0040] Здесь, наклонные участки bc, bd наружного периферийного участка 22b в нижней зоне В канального участка 22 варианта осуществления изобретения являются прямолинейными и наклонены так, чтобы приближаться друг к другу, при этом расстояние в направлении ширины W между наклонными участками bc, bd уменьшается в направлении наружу OD, что позволяет обеспечить высокий уровень поверхности текучей среды. Соответственно, эффективность всасывания текучей среды внутри канального участка 22 возрастает. Кроме того, с наружным периферийным участком 2b, имеющим такую форму, например, капли, пристающие к боковому участку 22С, боковому участку 22d, изогнутому участку 22rc, изогнутому участку 22rd, наклонному участку bc или наклонному участку bd, легко собираются в одной части нижнего участка bb под воздействием силы тяжести или вибрации от основного корпуса 10 двигателя. Таким образом, текучая среда, генерерируемая внутри канального участка 22, может быть быстро собрана на нижнем участке bb, и текучая среда может быстро всасываться в основной корпус 10 двигателя до того, как большое количество текучей среды накопится внутри канального участка 22.
[0041] Так как коллектор 20 согласно варианту осуществления изобретения повысил эффективность всасывания текучей среды, например, нет необходимости отдельно выполнять сливной канал, который имеет один конец, соединенный с нижней зоной В, а другой конец соединен с впускным каналом 3, и через который накопленная в нижней зоне В текучая среда всасывается во впускной канал 3 отрицательным давлением внутри впускного канала 3. Таким образом, по сравнению с тем, когда предусмотрен такой канал, в варианте осуществления изобретения предотвращается увеличение стоимости производства.
3
[0042] Желательно, чтобы форма наружного периферийного участка 22b в нижней зоне В была такова, что, если 10 см текучей среды накапливается в нижней зоне В канального участка 22, уровень текучей среды поверхности С составлял бы 3 мм или выше. Обеспечение высокого уровня поверхности текучей среды с таким небольшим количеством текучей среды позволяет облегчить распыление текучей среды с поверхности текучей среды до того, как большое количество текучей среды накопится в нижней зоне В, и, таким образом, предотвратить накопление большого количества текучей среды в нижней зоне В. Соответственно, когда количество всасываемого воздуха увеличивается из-за запроса на быстрое ускорение из состояния, когда накопилось большое количество текучей среды, в то время как продолжается режим холостого хода, например, предотвращается всасывание текучей среды сразу в большом количестве в основной корпус 10 двигателя.
[0043] Далее будут описаны потери давления всасываемого воздуха в варианте осуществления изобретения, а также первом и втором сравнительных примерах. Потери давления всасываемого воздуха рассчитывались путем анализа компьютерного моделирования (КМ) с учетом предположения ситуации, когда нет текучей среды в нижних зонах канальных участков частей 22-22y и двигатель 2 работает в устойчивом состоянии. На фиг. 7А приведен диаграмма, показывающий потери давления всасываемого воздуха в центральном зоне проходного сечения в каждом из вариантов: варианте осуществления изобретения, а также первого и второго сравнительных примеров. Фиг. 7В представляет собой диаграмму, показывающую потери давления в непосредственной близости от внутренней поверхности проходного сечения в каждом из вариантов: варианте осуществления изобретения, а также первом и втором сравнительных примерах.
[0044] Как показано на фиг. 7А и фиг. 7В, не было обнаружено существенной разницы в потерях давления. Возможная причина этого результата состоит в том, что в варианте осуществления изобретения увеличение потерь давления всасываемого воздуха предотвращается, так как боковые участки 22с, 22d плавно соединены с наружным периферийным участком 22b через плавно изогнутые участки 22rc, 22rd, а нижний участок bb изогнут так, чтобы быть выпуклым в радиальном направлении наружу. Таким образом, в коллекторе 20 варианта осуществления изобретения, предотвращается увеличение потерь давления всасываемого воздуха.
[0045] Как описано выше, площадь поперечного сечения канального участка 22, по существу, постоянна, или постепенно увеличивается от впускной стороны к выпускной стороне. Соответственно, по сравнению с впускным канальным участком, имеющим зону, в которой площадь проходного сечения постепенно уменьшается, потери давления всасываемого воздуха уменьшаются в канальном участке 22 согласно варианту осуществления изобретения. Таким образом, в коллекторе 20 по варианту осуществления изобретения, эффективность всасывания текучей среды внутри канальной части 22 возрастает, и при этом предотвращается увеличение потерь давления всасываемого воздуха.
[0046] Желательно, чтобы угол между наклонными участками bc, bd в нижней зоне В составлял, например, угол 90 градусов или больше, но меньше 150 градусов. Если угол меньше 90 градусов, потери давления всасываемого воздуха могут увеличиваться, тогда как, если угол составляет 150 градусов или больше, трудно обеспечить высокий уровень поверхности текучей среды. Угол между наклонными участками bc, bd в заранее заданной зоне В1, отличной от нижней зоны В, может быть меньше 180 градусов.
[0047] В вышеупомянутом варианте осуществления изобретения был описан пример, в котором наружный периферийный участок 22b в заранее заданной зоне В1 имеет выпуклую форму в направлении наружу OD, однако зона, в которой наружный периферийный участок 22b имеет такую форму, не ограничивается заранее заданной зоной В1. Например, как показано на фиг. 3, форма наружного периферийного участка 22b может быть выпуклой в направлении наружу OD в зоне канального участка 22 от нижней зоны В к среднему положению М в положении, когда коллектор 20 установлен на основном корпусе 10 двигателя. В результате увеличение потерь давления всасываемого воздуха может быть, таким образом, предотвращено. В случае, когда форма наружного периферийного участка 22В выпуклая в направлении наружу OD в зоне от нижней зоны В к впускному отверстию 22с на впускной стороне, наружный периферийный участок 22b может быть плоским в зоне на выпускной стороне от нижней зоны В, как в первом и втором сравнительных примерах. Зона, в которой наружный периферийный участок 22b является выпуклым в направлении наружу OD, может простираться по всему канальному участку 22.
[0048] В приведенном выше варианте осуществления изобретения первый радиус кривизны изогнутого участка 22rc и второй радиус кривизны изогнутого участка 22rd одинаковы, однако эти радиусы кривизны могут отличаться друг от друга. В этом случае также, ширина между наклонными участками bc, bd постепенно сужается в направлении наружу OD, так что высокий уровень поверхности С текучей среды может быть обеспечен.
[0049] В вышеупомянутом варианте осуществления изобретения, наклонные участки bc, bd прямолинейны, как показано на фиг. 4А, однако настоящее изобретение не ограничивается этим примером. Например, наклонные участки bc, bd могут быть изогнуты так, чтобы быть выпуклыми наружу от канального участка 22, при том условии, что радиусы кривизны наклонных участков bc, bd больше, чем первый радиус кривизны изогнутого участка 22rc и второй радиус кривизны изогнутого участка 22rd, соответственно, если смотреть в разрезе, показанном на фиг. 4А. Даже когда первый радиус кривизны изогнутого участка 22rc и второй радиус кривизны изогнутого участка 22rd отличаются друг от друга, наклонные участки bc, bd могут быть изогнуты так, что радиусы кривизны наклонных участков будут больше, чем первый радиус кривизны изогнутого участка 22rc и второй радиус кривизны изогнутого участка 22rd, соответственно. В качестве альтернативного варианта, один из наклонных участков bc, bd может быть прямолинейным, а другой может быть изогнутым, и в этом случае радиус кривизны изогнутого наклонного участка должен быть больше, чем радиус кривизны изогнутого участка, плавно соединенного с этим наклонным участком. Во всех этих случаях, ширина между наклонными участками bc, bd, постепенно сужается в направлении наружу OD, так что высокий уровень поверхности С текучей среды может быть обеспечен.
[0050] Нижний участок bb в вышеупомянутом варианте осуществления изобретения имеет форму, которая изгибается так, чтобы быть выпуклой в направлении наружу OD, как показано на фиг. 4А, однако настоящее изобретение не ограничивается этим примером. Например, если смотреть в разрезе, показанном на фиг. 4А, нижний участок bb может иметь форму, выпуклую в направлении наружу OD, при этом два прямолинейных стороны пересекают друг друга без искривления, либо прямолинейную форму, ортогональную радиальному направлению. В этом случае ширина между наклонными участками bc, bd также постепенно сужается в направлении наружу OD, так что высокий уровень поверхности С текучей среды может быть обеспечен.
[0051] В то время как этот вариант осуществления настоящего изобретения подробно описан, настоящее изобретение не ограничивается этим конкретным вариантом осуществления, и в него могут быть внесены различные модификации и изменения в пределах объема защиты настоящего изобретения, определяемого формулой изобретения.