CN100432410C - 用于发动机的冷却水通道结构 - Google Patents

Abstract

一对排气口(4，4)具有形成在其各自内侧周表面上的、在彼此相对的方向上面对的平面部分(9，9)。当汽缸盖(1)被铸造时，中间冷却水通道(14)被形成在所述平面部分(9，9)之间。

Description

用于发动机的冷却水通道结构

技术领域

本发明涉及一种用于发动机的冷却水通道结构，其中冷却水通道形成在一对排气口之间。

背景技术

众所周知，发动机的汽缸盖具有用于通过其排出废气的排气口，因此汽缸盖上围绕排气口的部分被加热到高温。尤其是，在具有一对形成在汽缸盖上的排气口的四阀门发动机中，当废气的热量积聚在排气口之间的区域时有可能发生爆击，这是发动机性能下降的主要原因。为了消除这个问题，具有形成在两个排气口之间的冷却水通道的冷却水通道结构已经被提出，例如，在已审查的日本专利公报号H02-43025中(下面称为专利文件)已经提出了这种结构。

在该专利文件中揭示的冷却水通道结构中，一对冷却水通道通过钻孔形成，使得彼此交叉成字母X状并且位于火花塞和一对排气口之间。冷却水通道允许通过排气口的废气的热量散发到冷却水通道的冷却水中，因此防止热量传递到火花塞。虽然是用机械加工即通过钻孔形成冷却水通道，但是仍需要特殊的加工步骤，这样就出现一个问题，即伴随着加工步骤的附加的工作和时间导致制造成本的增加。

这样的位于排气口之间的冷却水通道可以通过铸造来形成铸造孔，但是在两个排气口之间没有足够的空间。尤其在小型发动机的情况下，很难通过铸造在两排气口之间形成冷却水通道。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于发动机的冷却水通道结构，其中在一对排气口之间确保具有足够宽度的空间，因此允许冷却水通道通过铸造来形成。

为了达到该目的，本发明提供一种用于发动机的冷却水通道结构，该结构包括汽缸盖，一对形成在所述汽缸盖中的排气口，以及位于所述排气口之间的中间冷却水通道。所述冷却水通道结构的特征在于，所述一对排气口具有形成在各自内侧周面的、在彼此相对的方向上面对的平面部分，以及当汽缸盖被铸造时，所述中间冷却水通道被形成在所述一对排气口之间，这样中间冷却水通道位于该平面部分之间。

这种结构使汽缸盖能够在排气口之间具有足够的壁厚，因此保证排气口之间的空间具有足够的宽度，并且使得通过铸造形成中间冷却水通道成为可能。

最好是，所述中间冷却水通道至少与位于排气口上方的上冷却水通道连通，并且沿排气口并列的方向看，中间冷却水通道的宽度小于上冷却水通道的宽度并且大于形成在各自的排气口的燃烧室侧开口处的座环配合部之间的间隔。

采用这样的设置，座环配合部之间的间隔可以被设定为较小值而不受中间冷却水通道的宽度的影响。因此，考虑到座环配合部之间的间隔和汽缸内径的各种限制，可以将排气阀的阀直径设定为较大值，从而防止排气效率的降低。

中间冷却水通道的宽度大于座环配合部之间的间隔，同样位于排气口上方但是不在排气口之间的上冷却水通道的宽度大于中间冷却水通道的宽度。这样，中间冷却水通道和上冷却水通道各自具有足够大的横截面积，并且因此可以在其中循环大量的冷却水。因此，废气的热量易于积聚的排气口之间的区域可以被通过这些冷却水通道循环的冷却水有效率地冷却，爆击可以被可靠地防止。

另外，最好是，所述上冷却水通道的宽度基本等于形成在各自的排气口的内侧周面上的平面部分之间的间隔。

采用这样的设置，即使在小型发动机的情况下，上冷却水通道也可以被构型成具有足够大的横截面积，同时排气阀的阀直径可以被设定为大值。

附图说明

图1是发动机的汽缸盖的部分平面截面图，根据本发明的实施例的冷却水通道结构被应用在该汽缸盖上。

图2是沿图1中II-II线的截面图，显示位于排气口之间的冷却水通道。

图3是沿图2中III-III线的截面图，同样显示了位于排气口之间的冷却水通道。

图4是显示从与图2的相同方向看的排气口的形状的截面图。

图5是沿图4中V-V线的截面图，显示排气口的横截面形状。

图6是沿图4中VI-VI线的截面图，同样显示了排气口的横截面形状。

图7是沿图4中VII-VII线的截面图，同样显示了排气口的横截面形状。

具体实施方式

下文将参考附图描述根据本发明的一个实施例的用于发动机的冷却水通道结构。

本发明的实施例应用到其上的发动机是直线排列三汽缸四阀门汽油发动机，图1显示发动机的相对应于一个汽缸的汽缸盖1的一部分。如图2所示，单斜面屋顶型燃烧室2被形成在汽缸盖1的下表面。如图2所示，当发动机被从其前侧看时，一对吸气口3的一端开在燃烧室2右手侧的倾斜表面，并且一对排气口4的一端开在燃烧室2左手侧的倾斜表面。吸气口3结合在一起并在汽缸盖1的右手侧表面处的另一端开口。类似地，排气口4结合在一起并在汽缸盖1左手侧的表面处的另一端开口。

螺纹孔5被形成为在燃烧室2的中心开口，并且通过火花塞孔6也在汽缸盖1的上表面开口。通过螺纹孔5，未显示的火花塞被固定在火花塞孔6内，因此位于其末端的电极被暴露在燃烧室2内。

吸气口3和排气口4的每一个都具有在其通向燃烧室2的开口处通过锪孔加工形成的环状座环配合部7，未显示的座环被压配合入每个座环配合部7。尽管没有显示，但是吸气阀被设置在各自的吸气口3中，和轴线L_in对齐，排气阀被设置在各自的排气口4中，和轴线L_ex对齐。每个吸气和排气阀通过阀门弹簧的力正常关闭，阀门头被保持与相应的座环紧密接触。在发动机的运转过程中，通过凸轮轴的方法，吸气和排气阀在各自的预定时间打开。

其形状被清楚地显示在图4中的排气口4在沿废气流动的方向上不同的部分具有不同的横截面形状，如图5-7所示。两个排气口4靠近结合点的下游部分具有大体上圆形的横截面形状，如图5所示。两个排气口4的排气阀的阀导向装置向排气口4突起的中间部分具有大体上圆形的横截面形状但是具有凹入部分8，如图6的上面部分所示，为的是保证阀导向装置的基础部分有足够的壁厚。

排气口4靠近座环配合部7的上游部分具有基本上圆形的横截面形状，但是带有在各自的排气口4的内周面彼此最靠近的侧部上形成的平面部分9，如图7所示。平面部分9是平行的，并且在彼此相对的方向上面对。由于平面部分9，将排气口4彼此分离的汽缸盖的壁厚T可以被做得充分地大于例如排气口4具有完全圆形横截面形状的情况。

如图2所示，用于从汽缸盖1收集润滑油并将收集到的油引导到未显示的油槽的油通路20被形成在汽缸盖1内部。也是在汽缸盖1的内部，冷却水通道11被形成在油通道20下方，基本延伸过汽缸盖的整个区域。当汽缸盖1通过铸造形成时，冷却水通道11通过利用型芯形成。在发动机的运转中，从汽缸体侧提供的冷却水循环穿过汽缸盖1中的冷却水通道11，使热量从燃烧室2和排气口4散发到冷却水，因此汽缸盖1被冷却。

在汽缸盖1一侧上的部分冷却水通道11延伸到两排气口4的上方和下方区域，因此分别形成位于排气口4上方和下方的上下冷却水通道12，13。上下冷却水通道12和13通过形成在排气口4之间的中间冷却水通道14互相连通。因此，从汽缸体侧提供到下冷却水通道13的冷却水经过中间冷却水通道14被引导到上冷却水通道12来冷却汽缸盖。

在图2和图3中，对应于中间冷却水通道14的区域用阴影线包围，为的是阐明通道14与上下冷却水通道12，13之间的关系。如图2所示，当从发动机的前面看时，中间冷却水通道14具有大体三角形的形状，并且位于排气口4的上游部分的附近。还有，如图3所示，沿排气口4并排设置的方向(沿图3中的水平方向)，中间冷却水通道14具有大致不变的宽度，并且位于排气口的平面部分9之间。

当汽缸盖1通过铸造形成时，通过利用型芯，中间冷却水通道14和诸如上下冷却水通道12，13的冷却水通道11的其余部分一起形成。

上下冷却水通道12，13分别具有主要部12a，13a以及连接部12b，13b。主要部12a，13a在排气口并列方向上加宽，使其分别覆盖排气口4的上下两侧，具有较小宽度的连接部12b，13b(上冷却水通道12的连接部12b被显示在图3中)从各自的主要部12a，13a延伸并且分别连接到中间冷却水通道14的上部和下部。

图3中所示的在排气口并列方向上的上冷却水通道12的连接部12b的宽度t1被设定为例如10毫米，在同一方向上，中间冷却水通道14的宽度t2被设定为3.5毫米。两排气口4的座环配合部7之间的间隔t3(t3不是配合部7中心之间的距离，而是配合部7外周边之间的距离)被设定为3毫米。即，在本实施例中，中间冷却水通道14的宽度t2小于上冷却水通道12的连接部12b的宽度t1，同时大于座环配合部7之间的间隔t3。下面解释为什么宽度和间隔被设定成这样的值并且可以得到哪些优点。

首先，为了防止燃烧室2的温度高时座环掉下，座环配合部7之间的间隔t3需要被设定成最小大约为3毫米。在前面提到的常规的冷却水通道结构中，排气阀的阀门间距被增加以保证用于冷却水通道的足够空间。根据本实施例，通过对比，座环配合部7之间的间隔t3首先被设定为3毫米的最小值，然后考虑到汽缸内径的限制设定座环配合部7的最大可能直径，也就是排气阀的最大可能阀直径。

另一方面，为了冷却排气口4，围绕排气口4的冷却水通道11的横截面积应最好被设定得尽可能大。如图3所示，除了其中间冷却水通道14附近的下部，上冷却水通道12的连接部12b的主要部分位于两排气口4的上方。因此，下部必须在宽度上被单独减小，从而使其和排气口4的横截面形状相一致，并且除了下部的连接部12b的宽度可以被设定为10毫米的足够大的宽度，不需要考虑排气口4。

中间冷却水通道14位于两个排气口4之间。因此，中间冷却水通道14需要被形成得比彼此分离排气口4的汽缸盖1的壁厚T更窄，其宽度t2应该不可避免地小于上冷却水通道12的连接部12b的宽度t1(10毫米)，排气口4没有对宽度t2加以限制。然而，由于排气口4配备平面部分9，汽缸盖1的壁厚T可以被制成足够大并且因此中间冷却水通路14的宽度t2可以被增加到相当大的程度。因此，中间冷却水通路14的宽度t2可以被设定为3.5毫米，大于座环配合部7之间的间隔t3(3毫米)。

因此，不仅排气口4没有对其加以限制的上冷却水通道12的连接部12b的宽度t1被设定得足够大，而且排气口4对其加以限制的中间冷却水通道14的宽度t2通过给排气口4配备平面部分9而被设定得尽可能大，因此上冷却水通道12和中间冷却水通道14分别单独地具有足够大的横截面积。因此，大量的冷却水可以从下冷却水通道13经过中间冷却水通道14到达上冷却水通道12，有效率地冷却废气的热量易于积聚的排气口4之间的区域，因此抑制了发动机的爆击。

另一方面，座环配合部7之间的间隔t3被减小到最小值，因此排气阀的阀直径可以被设定为最大可能值而不受中间冷却水通道14存在的影响。因此可以获得显著高的排气效率，能大大提高发动机的性能以及抑制发动机的爆击。

虽然对本发明的实施例进行了描述，但应注意到本发明不仅仅限于上述实施例。例如，虽然在上述实施例中，本发明表现为用于直线排列三汽缸四阀门汽油发动机的冷却水通道结构，但本发明也可用于在中间冷却水通道14被形成在两排气口4之间的情况下的任何发动机，并且也可被用于柴油机或者具有不同汽缸排列或不同阀门设计的其他类型的发动机。

同样，在前述实施例中，排气口4被构型成具有平面部分9而不改变排气口4的直径或间距，为的是使汽缸盖1具有互相分离排气口4的足够大的壁厚T。但是，保证足够大的壁厚的方法并不限于上述实施例采用的和常规的结构不一样的互相隔开排气口4不导致减小排气阀的阀门直径的方法。因此，排气口4的直径可以被减小到不降低排气效率的程度，或者排气口4之间的间距或间隔可以被增加从而保证足够大的壁厚T。

Claims (2)

1.一种用于发动机的冷却水通道结构，包括汽缸盖(1)，一对形成在所述汽缸盖(1)中的排气口(4，4)，以及位于所述排气口(4，4)之间的中间冷却水通道(14)，

其特征在于，所述一对排气口(4，4)具有形成在其各自内侧周表面上的、在彼此相反的方向上面对的平面部分(9，9)，以及当汽缸盖(1)被铸造时，所述中间冷却水通道(14)被形成在所述一对排气口(4，4)之间，这样中间冷却水通道(14)位于平面部分(9，9)之间，所述中间冷却水通道(14)至少与位于排气口(4，4)上方的上冷却水通道(12)相连通，并且沿排气口(4)并列的方向看，中间冷却水通道(14)的宽度小于上冷却水通道(12)的宽度并且大于形成在各个排气口(4，4)的燃烧室侧开口处的座环配合部(7，7)之间的间隔。

2.如权利要求1所述的冷却水通道结构，其特征在于，所述上冷却水通道(12)的宽度等于形成在各个排气口(4，4)的内侧周表面上的平面部分(9，9)之间的间隔。

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