CN111102094B

CN111102094B - 汽缸盖

Info

Publication number: CN111102094B
Application number: CN201910982693.1A
Authority: CN
Inventors: 枪野素成
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2039-10-16
Also published as: US10914265B2; US20200132013A1; CN111102094A; JP2020070726A

Abstract

一种汽缸盖，维持与共用的燃烧室连通的一对进气道的截面积和强度并确保供冷却水向进气道间流动的流路。在本发明的汽缸盖中，一对进气道(11、12)的互相相对侧的气道壁(111、121)的壁厚与互相背对侧的气道壁(112、122)的壁厚相比相对薄。并且，在一对进气道(11、12)的互相相对侧的气道壁(111、121)之间形成有供冷却水流动的进气道间流路(20)。

Description

汽缸盖

技术领域

本发明涉及内燃机的汽缸盖，详细而言，涉及具备与共用的燃烧室连通的一对进气道的汽缸盖。

背景技术

在水冷式的内燃机中，在汽缸盖形成有冷却水的流路。通过将冷却水的流路形成于进气道的附近而冷却进气道的壁面，能够抑制爆震的发生，并且能够谋求由进气温度的降低实现的填充效率的提高。另外，在与共用的燃烧室连通的一对进气道设置于汽缸盖的情况下，通过使冷却水也向进气道间流动，能够进一步提高冷却效果。

在专利文献1中公开了一种用于确保向进气道间流动的冷却水的流量的汽缸盖的结构。在该文献所公开的汽缸盖中，进气道的开口部的间隔被扩宽，并且进气道的开口径与一般的4气门式内燃机相比被设定得相对小。不过，若减小进气道的开口径，则进气量减少，可能会招致效率、输出的下降。因而，在该文献所公开的汽缸盖中，为了防止效率、输出的下降，进气道都形成为进气阻力少的切向气道(tangential port)。另外，以使实际的进气通路截面积变大的方式增大了进气门的提升量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-329001号公报

发明内容

发明所要解决的课题

上述文献所公开的汽缸盖的结构并非能够应用于全部内燃机。一般来说，为了增加进气量，进气道的开口径最好大。但是，若增大进气道的开口径，则进气道的间隔变窄，难以确保向进气道间流动的冷却水的流量。若只是确保冷却水的流量的话，减薄气道壁的壁厚来确保冷却水流路的空间即可，但难以确保足以经受住来自燃烧室的爆发应力、热应力等的强度。

本发明鉴于上述那样的课题而完成，其目的在于，提供一种能够维持与共用的燃烧室连通的一对进气道的开口径和强度并确保供冷却水向进气道间流动的流路的汽缸盖。

用于解决课题的技术方案

在本发明的汽缸盖中，与共用的燃烧室连通的一对进气道将互相相对侧的气道壁的壁厚形成得薄，将互相背对侧的气道壁的壁厚形成得厚。并且，在一对进气道的互相相对侧的气道壁之间形成有供冷却水流动的进气道间流路。根据这样构成的汽缸盖，通过使互相相对侧的气道壁的壁厚相对薄，能够维持进气道的开口径并使进气道间流路的截面积大。另外，通过使互相背对侧的气道壁的壁厚相对厚，能够维持进气道的强度。

可以是，1个进气路在汽缸盖中分支成两条岔路而成为一对进气道。在该情况下，想要使冷却水向分支成一对进气道的进气路的分岔处与燃烧室之间的间隙流动。根据本发明的汽缸盖，即使在进气道这样构成的情况下，也能够在进气路径的分岔处与燃烧室之间的间隙形成截面积大的进气道间流路。

一对进气道的气道壁的壁厚可以从互相相对侧的气道壁朝向互相背对侧的气道壁而逐渐变厚。由此，能够防止应力集中。

在与燃烧室连通的喷射器***孔位于一对进气道与汽缸体配合面之间的情况下，喷射器***孔的与一对进气道相对侧的孔壁的壁厚可以比喷射器***孔的与一对进气道背对侧的孔壁的壁厚薄。并且，可以在一对进气道与喷射器***孔之间形成有用于向进气道间流路导入冷却水的联络流路。由此，能够确保供冷却水向进气道间流路流动的流路。

发明的效果

如以上所述，根据本发明的汽缸盖，能够维持与共用的燃烧室连通的一对进气道的开口径和强度，并确保供冷却水向进气道间流动的流路。

附图说明

图1是将本发明的实施方式1的汽缸盖的水套以透视的方式描绘出的俯视图。

图2是示出本发明的实施方式1的汽缸盖的水套的进气道附近的结构的立体图。

图3是示出本发明的实施方式1的汽缸盖的水套的进气道间流路的结构和冷却水的流动的立体图。

图4是示出本发明的实施方式1的汽缸盖的水套的进气道间流路的结构的仰视图。

图5是对本发明的实施方式1的汽缸盖的进气道的形状进行说明的示意图。

图6是示出相对于本发明的实施方式1的汽缸盖的比较例的示意图。

图7是对本发明的实施方式1的汽缸盖的效果进行说明的图。

图8是示出压缩端气体温度的降低量(日文：低減代)与热效率的提高量的关系的图。

图9是对本发明的实施方式2的汽缸盖的喷射器***孔的形状进行说明的示意图。

图10是示出相对于本发明的实施方式2的比较例的示意图。

图11是对本发明的实施方式2的汽缸盖的喷射器***孔的形状的变形例进行说明的示意图。

附图标记说明

2 汽缸盖

4 燃烧室

6 水套

10 进气路

11、12 进气道

110、120 气道壁

111、121 相对侧的气道壁

112、122 背对侧的气道壁

20 进气道间流路

25、26 冷却水入口

27、28 联络流路

16 喷射器***孔

160 孔壁

161 相对侧的孔壁

162 背对侧的孔壁

具体实施方式

参照附图来说明本发明的实施方式。不过，以下所示的实施方式例示用于将本发明的技术思想具体化的装置、方法，除了特别明示的情况之外，并非意在将构成部件的构造、配置、处理的顺序等限定于下述的说明。本发明不限定于以下所示的实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内各种变形而实施。

实施方式1.

使用附图对本发明的实施方式1进行说明。

图1是将实施方式1的汽缸盖的水套以透视的方式描绘出的俯视图。应用本实施方式的汽缸盖2的内燃机是火花点火式的水冷式直列4缸内燃机，也是不具备增压器的自然吸气型内燃机，也是从配置于进气道的下方的直喷喷射器向燃烧室内直接喷射燃料的侧喷射式的直喷内燃机。不过，应用本发明的汽缸盖的内燃机除了是具有与共用的燃烧室连通的一对进气道的水冷式的内燃机以外，不限定于该规格。

在汽缸盖2中，4汽缸量的4个燃烧室4在长度方向上以直列的方式等间隔地并排形成。在汽缸盖2，按每个燃烧室4各设置有向燃烧室4开口的一对进气道11、12和向燃烧室4开口的一对排气道13、14。图中用虚线描绘出的椭圆表示进气道11、12的开口部的大概的位置和排气道13、14的开口部的大概的位置。此外，在本说明书中，在汽缸盖2的宽度方向上，将从曲轴观察时进气道11、12所处侧(在图中记为IN侧)称作进气侧，将从曲轴观察时排气道13、14所处侧(在图中记为EX侧)称作排气侧。

在汽缸盖2，按每个燃烧室4各设置有将汽缸盖2上下贯通并向燃烧室4的中央开口的火花塞***孔15。图中用虚线描绘出的火花塞***孔15的圆表示喷射器***孔16的开口部的大概的位置。另外，在进气道11、12与汽缸盖2的相对于未图示的汽缸体的配合面(汽缸体配合面)之间，按每个各燃烧室4各设置有通过进气道11、12的下方并向燃烧室4的进气侧开口的喷射器***孔16。图中用虚线描绘出的喷射器***孔16的椭圆表示在汽缸盖2的外侧形成的喷射器***孔16的入口的位置。

汽缸盖2具备供冷却水流动的水套6。水套6在汽缸盖2的浇铸时使用型芯而形成于汽缸盖2的内部。该型芯的形状与图1所示的水套6的形状相同。在利用型芯形成水套6时出现的出砂孔(日文：砂抜き穴)的一部分作为用于向水套6内供给冷却水的冷却水入口25、26而利用。冷却水入口25、26按每个燃烧室4设置于各进气道11、12的开口部的外侧。

水套6由冷却燃烧室4的顶部及其周边的燃烧室侧水套6a和冷却排气道13、14的周边的排气侧水套6b构成。进气道11、12的冷却由燃烧室侧水套6a进行。

燃烧室侧水套6a具备供冷却水从冷却水入口25、26通过进气道11、12的旁边而向排气侧水套6b流动的、从进气侧向排气侧延伸的多个冷却水流路20、21、22、23。冷却水流路20、21、22、23包括通过相邻的燃烧室4、4之间的燃烧室间流路21、通过汽缸盖2的端部与外侧的燃烧室4之间的端部流路22、23、及通过与共用的燃烧室4连通的一对进气道11、12之间的进气道间流路20。不过，进气道间流路20通过形成于进气道11、12与喷射器***孔16之间的联络流路27、28而与冷却水入口25、26连接。图中的从冷却水入口25、26延伸的箭头线表示从冷却水入口25、26导入到燃烧室侧水套6a内的冷却水的流动。冷却水与各进气道11、12的外侧并行地也在进气道11、12之间流动，通过火花塞***孔15的周围即燃烧室4的中央部并向排气侧水套6b流动。

接着，对水套6(尤其是燃烧室侧水套6a)的详情进行说明。图2是示出水套6的进气道11、12附近的结构的立体图。在图2中描绘出了进气道11、12的气道壁的内壁面。图2中的进气道11、12与水套6之间的间隙相当于进气道11、12的气道壁，该间隙的宽度表示气道壁的壁厚。另外，在本实施方式中，1个进气路10在汽缸盖中分支成两条岔路而成为了一对进气道11、12。进气道间流路20以通过分支成一对进气道11、12的进气路10的分岔处间的方式形成。

图3是示出水套6的进气道间流路20的结构和冷却水的流动的立体图。另外，图4是示出水套6的进气道间流路20的结构的仰视图。如这些图所示，进气道间流路20由多个壁面61、62、63、64、65、66、67构成。另外，联络流路27、28也由多个壁面62、63、67、68构成。壁面61是位置及形状根据进气路10分支成一对进气道11、12的分岔处的位置及形状而决定的壁面。壁面62、63是与进气道11、12的气道壁的外壁面对应的壁面。壁面64、65是沿着进气门的喉部形成的壁面。壁面66是沿着燃烧室4的屋脊形成的壁面。壁面67是沿着燃烧室4的用于避免与来自直喷喷射器的燃料喷雾的干涉的切除部分(英文：cut portion)形成的壁面。壁面68是与喷射器***孔16的孔壁的外壁面对应的壁面。

在进气道间流路20中流动的冷却水有助于使燃烧室4和进气道11、12周围的壁面温度下降、抑制压缩端气体温度的上升。冷却水的流量依赖于进气道间流路20的流路截面积，因此，通过使流路截面积尽量大，能够使抑制压缩端气体温度的上升的效果更大。但是，构成进气道间流路20的各壁面61～67的形状、位置存在制约，无法容易地扩大流路截面积。例如，决定进气道间流路20的高度的壁面61的位置根据进气路10的分岔处的位置而决定，但在进气路10的分岔处的部分安装未图示的气道喷射喷射器。因而，因由气道喷射喷射器与进气道11、12之间的位置关系带来的制约，难以改变壁面61的位置来提高进气道间流路20的高度。

在本实施方式中，通过扩大构成进气道间流路20的壁面61～67中的、与进气道11、12的气道壁的外壁面对应的壁面62、63之间的距离来扩大进气道间流路20的流路截面积。详细而言，如以下说明这样，通过减薄进气道11、12的气道壁的壁厚来使壁面62、63之间的距离扩大。

图5是对在本实施方式的汽缸盖2形成的进气道11、12的形状进行说明的示意图。图6是示出相对于本实施方式的比较例的示意图。不过，在这些图中，进气道11、12的截面的内侧和外侧都示意性地用圆形表示，但这是为了使本实施方式的特征容易理解的表达，实际上具有更复杂的形状。

在图6所示的比较例中，进气道11、12的气道壁110、120在进气道11、12的周向上以一样的厚度形成。在该情况下，不存在进气道11、12之间的间隙，无法使进气道间流路20的宽度宽。相对于此，在图5所示的本实施方式中，进气道11、12的气道壁110、120在进气道11、12的周向上壁厚变化。具体而言，进气道11、12使互相相对侧的气道壁111、121的壁厚形成得相对薄，使互相背对侧的气道壁112、122的壁厚形成得相对厚。互相相对侧的气道壁111、121的外壁面的至少一部分与构成进气道间流路20的壁面62、63对应。

若只是使进气道间流路20的宽度宽的话，减小进气道11、12的直径或者减薄气道壁110、120的壁厚即可。但是，在前者的方法中，会因进气量的减少而招致效率、输出的下降。另外，在后者的方法中，会招致进气道11、12的强度的下降，难以经受住来自燃烧室4的爆发应力、热应力等。

关于这样的问题，在本实施方式中，如上所述，互相相对侧的气道壁111、121的壁厚被减薄，另一方面，互相背对侧的气道壁112、122的壁厚被加厚。也就是说，不是减薄气道壁110、120的整体的壁厚，而是减薄与进气道间流路20的宽度有关的部位的壁厚，且与一部分的减薄相应地加厚了其他部位的壁厚。另外，在本实施方式中，从互相相对侧的气道壁111、121朝向互相背对侧的气道壁112、122，气道壁110、120的壁厚也逐渐加厚。通过不使气道壁110、120的壁厚具有级差而在周向上使壁厚渐变，能够防止应力集中。

减薄互相相对侧的气道壁111、121的壁厚具有能够维持进气道11、12的开口径并使进气道间流路20的截面积大这一效果。另一方面，加厚互相背对侧的气道壁112、122的壁厚具有能够维持进气道11、12的强度这一效果。也就是说，根据本实施方式，能够维持进气道11、12的开口径和强度，并确保供冷却水向进气道11、12之间流动的流路。

在此，图7是对本实施方式的效果进行说明的图。根据本实施方式，能够使进气道间流路20的流路截面积比比较例大，因此能够确保向进气道11、12之间流动的冷却水的流量，进而，如上排的图表所示，能够将燃烧室4、进气道11、12的壁面温度抑制得比比较例低。其结果，如下排的图表所示，根据本实施方式，能够相对于比较例降低压缩端气体温度。图8是示出压缩端气体温度的降低量与热效率的提高量的关系的图。根据本实施方式，能够通过压缩端气体温度的降低来提高热效率。

实施方式2.

接着，使用附图对本发明的实施方式2进行说明。

如在实施方式1中说明了的那样，进气道间流路20通过形成于进气道11、12与喷射器***孔16之间的联络流路27、28而与冷却水入口25、26连接。因而，在进气道间流路20中流动的冷却水的流量依赖于联络流路27、28中的冷却水的流动容易度。

如使用图3及图4说明了的那样，联络流路27、28由多个壁面62、63、67、68构成。其中，关于壁面62、63，通过减薄对应的进气道11、12的气道壁111、121的壁厚而扩大了壁面62、63之间的距离。在本实施方式中，进一步通过降低与喷射器***孔16的孔壁的外壁面对应的壁面68的高度来谋求联络流路27、28的流路截面积的扩大。

图9是对在本实施方式的汽缸盖2形成的喷射器***孔16的形状进行说明的示意图。图10是示出相对于本实施方式的比较例的示意图。在图10所示的比较例中，喷射器***孔16的孔壁160在喷射器***孔16的周向上以一样的厚度形成。相对于此，在图9所示的本实施方式中，喷射器***孔16的孔壁160的厚度在喷射器***孔16的周向上不是一样的。具体而言，喷射器***孔16的与进气道11、12相对侧的孔壁161通过将其外侧的一部分平坦地切除而使壁厚比喷射器***孔16的与进气道11、12背对侧的孔壁162薄。从图9与图10的比较也可知，通过减薄与进气道11、12相对侧的孔壁161，构成联络流路27、28的壁面68的高度变低，联络流路27、28的流路截面积扩大。

图11是对在本实施方式的汽缸盖2形成的喷射器***孔16的形状的变形例进行说明的示意图。在该图中，喷射器***孔16的与进气道11、12相对侧的孔壁161通过朝向进气道11和进气道12的各自斜着切除而使壁厚比喷射器***孔16的与进气道11、12背对侧的孔壁162薄。另外，虽然图示省略，但也可以从与进气道11、12背对侧的孔壁162朝向与进气道11、12相对侧的孔壁161逐渐减薄孔壁160的壁厚。

Claims

1.一种汽缸盖，具备与共用的燃烧室连通的一对进气道，其特征在于，

所述一对进气道将互相相对侧的气道壁的壁厚形成得相对薄，将互相背对侧的气道壁的壁厚形成得相对厚，

在所述一对进气道的互相相对侧的气道壁之间形成有供冷却水流动的进气道间流路，

所述汽缸盖具备位于所述一对进气道与汽缸体配合面之间且与所述燃烧室连通的喷射器***孔，

所述喷射器***孔的与所述一对进气道相对侧的孔壁的壁厚比所述喷射器***孔的与所述一对进气道背对侧的孔壁的壁厚薄，

在所述一对进气道与所述喷射器***孔之间形成有用于向所述进气道间流路导入冷却水的联络流路。

2.根据权利要求1所述的汽缸盖，其特征在于，

所述一对进气道通过1个进气路在所述汽缸盖中分支成两条岔路而成，

所述进气道间流路形成于分支成所述一对进气道的所述进气路的分岔处与所述燃烧室之间的间隙。

3.根据权利要求1或2所述的汽缸盖，其特征在于，

所述一对进气道的气道壁的壁厚从互相相对侧的气道壁朝向互相背对侧的气道壁而逐渐变厚。