CN1940281B - 多缸发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够防止EGR冷却器被损坏，并且同时还能使EGR冷却器变得紧凑的多缸发动机。假设将曲柄轴架设的方向作为前后方向，将垂直于该前后方向的气缸盖(2)的宽度方向作为左右方向，该气缸盖(2)的左右方向的一个侧面连接有进气分配通道壁(3)，该气缸盖(2)的左右方向的另一个侧面连接有废气聚集通道壁(4)，该废气聚集通道壁(4)的内部区域经由EGR冷却器(6)与该进气分配通道壁(3)的内部区域相通。在该多缸发动机中，该进气分配通道壁(3)的上部直立有进气入口管(5)，该EGR冷却器(6)架设于该进气分配通道壁(3)的上方。另外，该进气入口管(5)与该EGR冷却器(6)并排设置。

Description

多缸发动机
技术领域
本发明涉及一种多缸发动机，尤其是涉及一种能够防止EGR(废气再循环)冷却器被损坏，并且同时还能使EGR冷却器变得紧凑的多缸发动机。
背景技术
这里提供一种多缸发动机的传统模式，假设将曲柄轴架设的方向作为前后方向，将垂直该前后方向的气缸盖的宽度方向作为左右方向，该多缸发动机包括气缸盖，该气缸盖的左右方向的一个侧面连接有进气分配通道壁，该气缸盖的左右方向的另一个侧面连接有废气聚集通道壁，该废气聚集通道壁的内部区域经由EGR冷却器与进气分配通道壁的内部区域相通，这些与本发明均相同。
这种形式的多缸发动机的优点在于能够通过降低流经EGR冷却器的EGR气体的温度来有效地减少NOx。
但是，有些传统的发动机的每个EGR冷却器均架设在废气聚集通道壁(废气歧管)的上方(例如，见日本专利公开No.2000-8973)。由此将产生一些问题。
传统的发动机具有以下问题：
EGR冷却器易于损坏。
EGR冷却器接收自废气聚集通道壁散发的热量而变得过热，从而导致易于损坏。
EGR冷却器增大。
由于EGR冷却器接收自废气聚集通道壁散发的热量，因此有必要提高EGR冷却器的制冷能力以去除这些热量。这将导致EGR冷却器增大。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够解决上述问题的多缸发动机，即提供一种能够防止EGR冷却器被损坏，并且同时能够使EGR冷却器变得紧凑的多缸发动机。
本发明的特征内容如下：
如图2所示，假设将曲柄轴1架设的方向作为前后方向，垂直于该前后方向的气缸盖2的宽度方向作为左右方向，该多缸发动机包括：进气分配通道壁3，其连接至该气缸盖2的左右方向的一个侧面；以及废气聚集通道壁4，其连接至该气缸盖2的左右方向的另一个侧面，该废气聚集通道壁4的内部区域经由EGR冷却器6与该进气分配通道壁3的内部区域相通。
如图1和图2所示，在该多缸发动机中，该进气分配通道壁3的上部直立有进气入口管5，该EGR冷却器6在所述前后方向上架设于该进气分配通道壁3的上方，该进气入口管5在所述前后方向上与该EGR冷却器6并排设置。
本发明可以防止EGR冷却器被损坏。
如图1和图2所示，EGR冷却器6在所述前后方向上架设于进气分配通道壁3的上方。因此，EGR冷却器6没有机会(room)接收自废气聚集通道壁4散发的热量，从而能够防止EGR冷却器6由于过热而被损坏。
本发明可以使EGR冷却器变得紧凑。
由于EGR冷却器6没有机会接收自废气聚集通道壁4散发的热量，因此不需要提高EGR冷却器6的制冷能力以去除热量，从而可使EGR冷却器6变得紧凑。
本发明可以减小发动机的尺寸。
如图1和图2所示，在该进气分配通道壁3的上部直立有进气入口管5，该EGR冷却器6在所述前后方向上架设于该进气分配通道壁3的上方。而且，该进气入口管5与该EGR冷却器6在所述前后方向上并排设置。因此，可以有效利用原本为死角(dead space)的进气分配通道壁3上方的空间来设置EGR冷却器6，从而可以减小发动机的尺寸。
除了上述本发明的功效外，本发明还提供以下功效：
本发明可以防止EGR阀被损坏。
如图1所示，EGR阀座7设置在EGR冷却器6的下游。因此，由EGR冷却器6冷却的EGR气体流入EGR阀座7中。这样可以防止EGR阀9由于过热而受损。
本发明可以防止阀动器被损坏。
如图1所示，EGR阀座7设置在EGR冷却器6的下游。阀动器8连接至EGR阀座7。因此，由EGR冷却器6冷却的EGR气体流入EGR阀座7中，使连接至EGR阀座7的阀动器8不易过热。从而可以防止阀动器8由于过热而被损坏。
本发明可以减小发动机的尺寸。
如图1和图2所示，EGR阀座7设置在进气分配通道壁3的上方。而且，该进气入口管5、该EGR阀座7与该EGR冷却器6在前后方向上彼此并排设置。这样可有效利用原本为死角的进气分配通道壁3的上方的空间来设置该EGR阀座7和该EGR冷却器6，从而能够使发动机变得紧凑。
除了上述本发明的功效外，本发明还提供以下功效：
本发明可以防止EGR阀被损坏。
如图1所示，EGR阀9的轴9a直立，并可滑动地装配在该EGR阀座7内的阀轴***孔7c中。因此，与EGR阀的轴为水平的情况不同，本发明不会出现EGR阀的阀轴由于其自身重力而与阀轴***孔的单侧抵触的不利现象，从而防止EGR阀9由于偏心磨损(eccentric abrasion)而被损坏。
除了上述本发明的功效外，本发明还提供以下功效：
本发明可以防止EGR阀被损坏。
如图1所示，止回阀10c可防止进气从该进气入口管5流入该EGR阀座7中。这将消除EGR阀9被流入的进气快速冷却的缺点，从而可防止EGR阀9由于快速冷却而被损坏。
本发明可以减少NOx。
如图1所示，止回阀10c可防止EGR气体从该进气入口管5回流至该EGR阀座7中。这将使废气循环率(EGR rate)最优化，从而有效减少NOx。
除了上述本发明的功效外，本发明还提供以下功效：
本发明可使EGR冷却器变得紧凑。
如图2所示，该气缸盖2设置有穿过水冷套的内部区域的盖内(in-head)EGR通道11，并且该EGR冷却器6设置在该盖内EGR通道11的下游。因此，EGR气体能够通过盖内EGR通道而被冷却，进而可以通过由该冷却而获得的热量的降低量来降低EGR冷却器6的制冷能力。因此可使EGR冷却器6变得紧凑。
本发明可以减少NOx。
EGR气体能由盖内EGR通道11冷却，进而可以通过由该冷却而获得的热量的降低量来降低EGR气体的温度。因此可以有效减少NOx。
除了上述本发明的功效外，本发明还提供以下功效：
本发明可以防止EGR冷却器被损坏。
如图1和图2所示，该进气入口管5、该EGR阀座7、该EGR冷却器6和连接管12按所述顺序从该后侧设置到该前侧。因此，在制造发动机或维护发动机时，即使部件、工具或类似物等从后侧接近EGR冷却器6时，这些物体也能在从后侧撞击EGR冷却器6之前，被进气入口管5和连接至该进气入口管5的进气供应管18所接收。这样就可以避免EGR冷却器6被物体从后侧反向撞击而损坏。而且类似地，即使物体从前侧接近，连接管12也能够在该物体从前侧撞击EGR冷却器6之前接收该物体。从而，可以防止EGR冷却器6被物体从前侧撞击而损坏。
除了上述本发明的功效外，本发明还提供以下功效：
本发明可以在发动机的装配生产线上顺利地进行零部件的装配工作。
如图1和图2所示，将该EGR阀座7、该EGR冷却器6和该连接管12制造为刚性连接体的组件，这些组件构成不变形的刚性连接体。从而，可以通过预先在发动机的装配生产线外将所述刚性连接体的组件进行连接，而后就可以在发动机的装配生产线上同时装配多个零部件以构成完整的刚性连接体，因此可以在发动机的装配生产线上顺利地进行零部件的装配工作。
本发明可以容易地处理该刚性连接体。
由于刚性连接体没有弹性，所以刚性连接体在进入发动机的装配生产线或在发动机的装配生产线上进行装配时不会变形，因此易于处理。
除了上述本发明的功效外，本发明还提供以下功效：
本发明可以防止EGR阀被损坏。
如图1所示，止回阀10c能够防止进气流入，并防止EGR气体从进气入口管5回流至EGR阀座7。这将消除EGR阀9被流入的进气快速冷却的缺点，从而防止EGR阀9由于快速冷却而损坏。
本发明可以减少NOx。
如图1所示，止回阀10c能够防止EGR气体从进气入口管5回流至EGR阀座7。这将使废气循环率最优化，从而有效减少NOx。
除了上述本发明的功效外，本发明还提供以下功效：
本发明可以减少NOx。
如图2所示，盖内EGR通道11和盖外(exo-head)EGR通道13均设置为将EGR气体引入EGR冷却器6，从而可以确保较高的废气循环率。因此可以有效地减少NOx。
除了上述本发明的功效外，本发明还提供以下功效：
本发明可以使EGR冷却器变得紧凑。
如图3至图5所示，由发动机冷却风扇14产生的发动机冷却空气吹向盖外EGR通道13。进而可以通过由该冷却而获得的热量的降低量来降低EGR冷却器6的制冷能力。从而可以使EGR冷却器变得紧凑。
本发明可以减少NOx。
EGR气体可以通过盖外EGR通道13而冷却。进而可以通过由该冷却而获得的热量的降低量来降低EGR气体的温度。从而可以有效地减少NOx。
除了上述本发明的功效外，本发明还提供以下功效：
本发明可以减少NOx。
如图6所示，左右方向延伸的EGR气体入口部分5a被钻孔以形成一对孔：左EGR气体入口孔5b和右EGR气体入口孔5c。因此，与对EGR气体入口部分5a钻孔而形成单个EGR气体入口孔的情况相比，可以在不增大EGR气体入口直径的情况下增加EGR气体入口的总面积，从而确保较高的废气循环率以减少NOx。而且，位于该气缸盖2的外侧部分并远离该气缸盖2设置的该EGR气体入口孔5b的中心轴线25b比位于该气缸盖2的内侧部分并靠近该气缸盖2设置的该EGR气体入口孔5c的中心轴线25c更远离在所述前后方向上延伸的假想线17。该进气入口管5连接有进气供应管18，该进气供应管18从气缸盖2一侧进入进气入口管5。因此，EGR气体可以均匀地分布到每个气缸，从而有效地减少NOx。这样做的原因是：从位于外侧部分的EGR气体入口孔5b流入到进气入口管5的外侧部分的EGR气体卷入到在进气入口管5的外侧部分处产生的高速进气气流中，从而可提高EGR气体与进气的混合程度。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的发动机的进气分配通道壁及其周围部件的左侧视图；
图2是根据本发明上述实施例的发动机的气缸盖及其周围部件的俯视图；
图3是根据本发明上述实施例的发动机的左侧视图；
图4是根据本发明上述实施例的发动机的俯视图；
图5是根据本发明上述实施例的发动机的正视图；以及
图6A、图6B和图6C分别是后部的左侧视图、沿着图6A中的线B-B的剖视图以及后部的俯视图，它们均为根据本发明上述实施例应用于发动机中的进气分配通道壁的说明图。
具体实施方式
现将参考附图说明本发明的一个实施例。图1至图6C示出了根据本发明的一个实施例的多缸发动机。在本实施例中，将使用立式水冷多缸柴油机进行说明。
本发明的实施例概述如下：
如图3所示，气缸体26的上部装配有气缸盖2。气缸体26的下部装配有油盘27。气缸体26的前部装配有齿轮箱28。气缸体26的后部装配有飞轮罩29。
EGR设备构造如下：
如图2所示，假设将曲柄轴1的架设方向作为前后方向，将垂直该前后方向的气缸盖2的宽度方向作为左右方向，在气缸盖2的左侧面上连接有进气分配通道壁3，在气缸盖2的右侧面上连接有废气聚集通道壁4。废气聚集通道壁4的内部区域经由EGR冷却器6与进气分配通道壁3的内部区域相通。虽然进气分配通道壁3用作进气歧管(manifold)，但是如图1所示其形成为盒形，没有任何支管。因此采用了进气分配通道壁这样的名称。废气聚集通道壁4用作废气歧管，但是废气聚集通道壁4这个名称是相应于进气分配通道壁的名称而确定的。
EGR设备设计如下：
如图1和图2所示，在进气分配通道壁3的上部直立有进气入口管5，EGR冷却器6在前后方向上架设于进气分配通道壁3的上方。进气入口管5在前后方向上与EGR冷却器6并排设置。EGR冷却器6设置在进气分配通道壁3的正上方，当从平行于气缸中心轴线25的方向上看时，如图2所示，EGR冷却器6位于进气分配通道壁3的上方并叠盖该进气分配通道壁3。在从平行于气缸中心轴线25的方向上看时，这样设置的EGR冷却器6不会投影在进气分配通道壁3的左右方向的外侧(远离气缸盖)。冷却水从气缸体26内的水冷套(water-cooling jacket)引入EGR冷却器6，再引出到冷却水泵(未示出)。
如图1所示，在进气分配通道壁3的上方设置有EGR阀座(valve case)7。进气入口管5、EGR阀座7和EGR冷却器6在前后方向上彼此并排设置。EGR阀座7设置在EGR冷却器6的下游，阀动器8连接至EGR阀座7。阀动器8利用脉冲马达。EGR阀座7设置在进气分配通道壁3的正上方，当从平行于气缸中心轴线25的方向上看时，如图2所示，EGR阀座7位于进气分配通道壁3的上方并叠盖该进气分配通道壁3。如图1所示，由提升阀构成的EGR阀9的轴9a直立，并可滑动地装配到EGR阀座7内的阀轴***孔7c内。
如图1和图2所示，在EGR阀座7与进气入口管5之间设置有止回阀座10。设置于该止回阀座10内的止回阀10c能够防止进气流入，并防止EGR气体从进气入口管5回流到EGR阀座7。气缸盖2设置有穿过水冷套的内部区域的盖内EGR通道11，并且EGR冷却器6设置在该盖内EGR通道11的下游。
如图3所示，在前后方向上设置有发动机冷却风扇14的一侧作为前侧，相反的一侧作为后侧。进气入口管5、EGR阀座7、EGR冷却器6和连接管12按上述顺序从后侧设置到前侧。如图1和图2所示，位于进气入口管5的外壁(peripheral wall)前部的EGR气体入口部分5a与位于EGR阀座7的后部的EGR阀座出口部分7a相通。位于EGR冷却器6的后端的冷却器出口部分6a连接至位于EGR阀座7的前部的EGR阀座入口部分7b，并与该EGR阀座入口部分7b相通。位于连接管12的后面上部的连接管出口部分12a连接至位于EGR冷却器6的前端的冷却器入口部分6b，并与该冷却器入口部分6b相通。位于连接管12的侧面下部的连接管入口部分12b连接至位于气缸盖2的侧面前部的盖内EGR通道出口部分11a，并与该盖内EGR通道出口部分11a相通。
将EGR阀座7、EGR冷却器6和连接管12制造为刚性连接体的组件。这些组件构成不变形的刚性连接体。另外，将止回阀座10也制造为一个刚性连接体的组件。位于止回阀座10的前部的止回阀座入口部分10b连接至位于EGR阀座7的后部的EGR阀座出口部分7a，并与该EGR阀座出口部分7a相通。位于止回阀座10的后面的止回阀座出口部分10a连接至位于进气入口管5的外壁前部的EGR气体入口部分5a，并与该EGR气体入口部分5a相通。设置于止回阀座10内的止回阀10c能够防止进气流入，并能防止EGR气体从进气入口管5回流到EGR阀座7。
如图1和图2所示，从废气聚集通道壁4的内部区域引导出盖外EGR通道13，该盖外EGR通道13穿过气缸盖2的外部区域，EGR冷却器6设置在该盖外EGR通道13的下游。因此，EGR气体可从盖内EGR通道11和盖外EGR通道13引入EGR冷却器6中。
如图3至图5所示，盖外EGR通道13设置在发动机冷却风扇14的后面，以使由发动机冷却风扇14所产生的发动机冷却空气能够吹向盖外EGR通道13。如图5所示，当从平行于曲柄轴1架设的方向上看时，尽管盖外EGR通道13略微偏离于叠盖冷却风扇14的位置，但由于发动机冷却空气吹向的区域分布在发动机冷却风扇14的外缘位置，因此发动机冷却空气可以吹向盖外EGR通道13。
如图6所示，进气入口管5的外壁前部设置有左右方向延伸的EGR气体入口部分5a。该EGR气体入口部分5a被钻孔以形成一对孔：左EGR气体入口孔5b和右EGR气体入口孔5c。当从平行于进气入口管5的中心轴线16的方向上看时，EGR气体入口孔5b和5c各自的中心轴线25b和25c设置在前后方向上延伸的假想线17的左侧和右侧，该假想线17穿过进气入口管5的中心轴线16。位于气缸盖2的外侧部分并远离气缸盖2设置的EGR气体入口孔5b的中心轴线25b比位于气缸盖2的内侧部分并靠近气缸盖2设置的EGR气体入口孔5c的中心轴线25c更远离在前后方向上延伸的假想线17。连接至进气入口管5的进气供应管18从气缸盖2一侧进入进气入口管5。如图3至图5所示，进气供应管18从废气聚集通道壁4的上部连接的增压器30引导出。

Claims (10)

1.一种多缸发动机，假设将曲柄轴(1)架设的方向作为前后方向，将垂直于该前后方向的气缸盖(2)的宽度方向作为左右方向，该多缸发动机包括：进气分配通道壁(3)，其连接至该气缸盖(2)的左右方向的一个侧面；以及废气聚集通道壁(4)，其连接至该气缸盖(2)的左右方向的另一个侧面，该废气聚集通道壁(4)的内部区域经由EGR冷却器(6)与该进气分配通道壁(3)的内部区域相通，其中：
在该进气分配通道壁(3)的上部直立有进气入口管(5)，该EGR冷却器(6)在所述前后方向上架设于该进气分配通道壁(3)的上方，该进气入口管(5)在所述前后方向上与该EGR冷却器(6)并排设置；而且
该气缸盖(2)设置有穿过水冷套的内部区域的盖内EGR通道(11)，并且该EGR冷却器(6)设置在该盖内EGR通道(11)的下游。
2.如权利要求1所述的多缸发动机，其中：
在该进气分配通道壁(3)的上方设置有EGR阀座(7)，该进气入口管(5)、该EGR阀座(7)和该EGR冷却器(6)在所述前后方向上彼此并排设置，并且该EGR阀座(7)设置在该EGR冷却器(6)的下游，该EGR阀座(7)连接有阀动器(8)。
3.如权利要求2所述的多缸发动机，其中：
EGR阀(9)的轴(9a)直立，并可滑动地装配在该EGR阀座(7)的阀轴***孔(7c)内。
4.如权利要求2所述的多缸发动机，其中：
在该EGR阀座(7)与该进气入口管(5)之间设置有止回阀座(10)，设置在该止回阀座(10)内的止回阀(10c)可防止进气流入，并防止EGR气体从该进气入口管(5)回流到该EGR阀座(7)中。
5.如权利要求1所述的多缸发动机，其中：
假设将前后方向上的任一侧作为前侧，另一侧作为后侧，则该进气入口管(5)、该EGR阀座(7)、该EGR冷却器(6)和连接管(12)按所述顺序从该后侧设置到该前侧，以及
位于该EGR阀座(7)的后部的EGR阀座出口部分(7a)与位于该进气入口管(5)的外壁前部的EGR气体入口部分(5a)相通；位于该EGR冷却器(6)的后端的冷却器出口部分(6a)连接至位于该EGR阀座(7)的前部的EGR阀座入口部分(7b)，并与该EGR阀座入口部分(7b)相通；位于该连接管(12)的后面上部的连接管出口部分(12a)连接至位于该EGR冷却器(6)的前端的冷却器入口部分(6b)，并与该冷却器入口部分(6b)相通；位于该连接管(12)的侧面下部的连接管入口部分(12b)连接至位于该气缸盖(2)的侧面前部的盖内EGR通道出口部分(11a)，并与该盖内EGR通道出口部分(11a)相通。
6.如权利要求5所述的多缸发动机，其中：
将该EGR阀座(7)、该EGR冷却器(6)和该连接管(12)制成刚性连接体的组件，所述这些组件构成不变形的刚性连接体。
7.如权利要求6所述的多缸发动机，其中：
将止回阀座(10)也制成该刚性连接体的一个组件，以及
位于该止回阀座(10)的前部的止回阀座入口部分(10b)连接至位于该EGR阀座(7)的后部的该EGR阀座出口部分(7a)，并与该EGR阀座出口部分(7a)相通；位于该止回阀座(10)的后面的止回阀座出口部分(10a)连接至位于该进气入口管(5)的外壁前部的EGR气体入口部分(5a)，并与该EGR气体入口部分(5a)相通，设置在该止回阀座(10)内的止回阀(10c)能够防止进气流入，并防止EGR气体从该进气入口管(5)回流到该EGR阀座(7)中。
8.如权利要求1所述的多缸发动机，其中：
从该废气聚集通道壁(4)的内部区域引导出盖外EGR通道(13)，该盖外EGR通道(13)穿过该气缸盖(2)的外部区域，该EGR冷却器(6)设置在该盖外EGR通道(13)的下游，该盖内EGR通道(11)和该盖外EGR通道(13)均将所述EGR气体引导至该EGR冷却器(6)中。
9.如权利要求8所述的多缸发动机，其中：
假设将前后方向上设置有发动机冷却风扇(14)的一侧作为前侧，相对的一侧作为后侧，该盖外EGR通道(13)设置在该发动机冷却风扇(14)的后面，该发动机冷却风扇(14)所产生的发动机冷却空气吹向该盖外EGR通道(13)。
10.如权利要求1所述的多缸发动机，其中：
假设将所述前后方向的任一侧作为前侧，在该进气入口管(5)的外壁前部设置有左右方向延伸的EGR气体入口部分(5a)，该EGR气体入口部分(5a)被钻孔以形成一对孔：左EGR气体入口孔(5b)和右EGR气体入口孔(5c)，当从平行于该进气入口管(5)的中心轴线(16)的方向上看时，所述EGR气体入口孔(5b)和(5c)各自的中心轴线(25b)和(25c)设置在在所述前后方向上延伸的假想线(17)的左侧和右侧，该假想线(17)穿过该进气入口管(5)的中心轴线(16)，位于该气缸盖(2)的外侧部分并远离该气缸盖(2)设置的该EGR气体入口孔(5b)的中心轴线(25b)比位于该气缸盖(2)的内侧部分并靠近该气缸盖(2)设置的该EGR气体入口孔(5c)的中心轴线(25c)更远离在所述前后方向上延伸的假想线(17)，该进气入口管(5)连接有进气供应管(18)，该进气供应管(18)从该气缸盖(2)一侧进入该进气入口管(5)。
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