CN101666272A - 内燃机中的油路结构和气缸盖 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机中的油路结构和气缸盖。本发明公开了一种双回路冷却设备，其中，冷却水分开地流过气缸盖水套和气缸体水套。在气缸盖的后端，气缸盖冷却水出口通到偏离中心线的位置。形成气缸体冷却水通路的一部分的排出室设置成与气缸盖冷却水出口相邻，并且作为气缸体冷却水出口。在用于分隔排出室的薄分隔壁中钻出油路，该油路与气缸体油道连通。流过油路的机油在内燃机起动后被温度较高的气缸体冷却水快速加热，并在预热完成后由温度较低的气缸盖冷却水有效冷却。

Description

内燃机中的油路结构和气缸盖

技术领域

本发明涉及包括所谓的双回路冷却设备的内燃机中的油路结构和具有该油路结构的气缸盖。内燃机的双回路冷却设备具有用于气缸盖和气缸体的两个分开的冷却回路，其中，冷却水分开地流过气缸盖水套和气缸体水套。

背景技术

日本未经审查的专利申请公开No.2002-227648已经提出了各种双回路冷却设备，这些设备现在已经实用化了。在双回路冷却设备中，冷却水分开地流过气缸盖水套和气缸体水套。例如，虽然温度较高的气缸盖被有效冷却，但气缸体却保持在较高的温度以防止由于机油的粘性而造成的摩擦问题。

另一方面，从内燃机的机油泵排出的机油通过设置在气缸体中的油道供给至气缸盖，然后用在气缸盖的多个部分中。在上述专利申请公开中，从机油泵排出的机油通过热交换器与气缸体冷却水交换热量，以便在内燃机起动后使机油的温度快速升高，并且在机油的温度升高后冷却机油。

但是，在上述现有技术的结构中，由于机油是通过与气缸体中的冷却水交换热量来冷却的，而气缸体的温度高于气缸盖的温度，所以对机油的冷却作用小，并且例如需要大型的热交换器。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种内燃机的油路结构。该内燃机包括双回路冷却设备，其中，冷却水分开地流过气缸盖水套和气缸体水套。从机油泵排出的机油既与气缸体冷却水交换热量，又与气缸盖冷却水交换热量。

例如，根据本发明的优选实施例，气缸盖水套的出口通到气缸盖的端面，气缸体水套的出口设置在气缸盖的端部并且通到气缸盖的同一端面，油路设置在分隔气缸体水套的出口和气缸盖水套的出口的分隔壁内，并且既与气缸体冷却水交换热量，又与气缸盖冷却水交换热量。

根据本发明，在内燃机起动后，在机油的温度低于冷却水的温度的阶段，机油被温度比气缸盖冷却水的温度高的气缸体冷却水加热，这允许快速提高机油的温度。在完成预热并且机油的温度变得高于冷却水的温度之后，可以通过温度比气缸体冷却水的温度低的气缸盖冷却水有效冷却机油。

附图说明

图1是沿图2的线I-I截取的根据本发明的实施例的气缸盖的横截面视图；

图2是根据本发明的实施例的气缸盖的后端的后视图；

图3是沿图1中的线III-III截取的横截面视图；

图4是在包括根据本发明的实施例的气缸盖的内燃机中的冷却水通路的示意图；以及

图5是根据本发明的实施例的机油通路的示意图。

具体实施方式

下面参考附图描述本发明的实施例。

图1至3示出了在具有油路结构的内燃机中的根据本发明实施例的气缸盖1。在本实施例中，气缸盖1用于直列三缸内燃机或者V型六缸内燃机之一的气缸组中，并且包括沿气缸排方向布置的三个气缸。图4是在包括气缸盖1的内燃机中的冷却水通路50的示意图。

图2示出了气缸盖1在气缸排方向上的一个端部处的后端面。图1是沿图2的线I-I截取的横截面视图，图3是沿图1中的线III-III截取的横截面视图。如图1所示，本实施例的气缸盖1包括沿气缸排方向布置的三个气缸。每个气缸包括位于中心位置的火花塞插入孔2、一对进气阀导孔3和一对排气阀导孔4。在图1中，以在与气缸中心方向(垂直于图1的平面的方向)垂直的水平方向上的横截面的方式示出了进气口5和排气口6。多个气缸盖螺栓孔7布置成围绕每个气缸，气缸盖螺栓插入到这些气缸盖螺栓孔中。

该气缸盖1用例如铝合金或者铸铁一体铸造而成。在气缸盖1中，利用型芯形成用作气缸盖冷却剂通路的气缸盖水套11，该气缸盖水套11在气缸排方向上连续延伸。气缸盖水套11覆盖气缸的燃烧室的顶壁，并且包围进气口5和排气口6。此外，气缸盖水套11在气缸排方向上从气缸盖1的一端(前端)连续地延伸至另一端(后端)。气缸盖水套11通过一个或多个连通开口12a与用作气缸体中的冷却剂通路的气缸体水套31连通，开口12a通到在气缸排方向上比最前面的气缸更靠近前端的位置。即，如图4所示，通过水泵32向气缸体水套31加压供给的冷却水部分通过设置在气缸体水套31前端的连通开口12b流入气缸盖1。连通开口12a用作气缸盖水套11的冷却水入口，并将冷却水分配到气缸盖水套11中。由水泵32加压供给的一部分冷却水在机油冷却器33中与机油交换热量，然后循环。气缸盖水套11的下游端作为气缸盖冷却水出口14通到气缸盖1的后端面13。冷却水出口14由阀门机构41打开和关闭，以便基本上控制冷却水通过气缸盖水套11的流动。在这种情况下，例如，阀门机构41的打开和关闭由用于检测冷却水温度的传感器42控制。冷却水通过气缸体水套31的流动也在下游侧由阀门机构41控制。当内燃机的温度升高时，恒温器阀门35打开，并且散热器34从冷却水辐射热量以进行热交换。这样，内燃机包括构造成所谓的双回路冷却设备的冷却水通路，其中，冷却水并行地流过气缸盖1和气缸体，并且可独立地控制气缸盖1的温度和气缸体的温度。

作为通过相互连通的连通开口12a和12b供给到气缸盖水套11和气缸体水套31的代替方案，冷却水可以从水泵32通过独立的冷却水入口供给到气缸盖水套11和气缸体水套31。另外，作为设置在出口侧的替代方案，阀门机构41可设置在入口侧，从而在入口侧(即上游侧)控制冷却水的流动。

公知的是，在冷却水分开流过气缸盖水套11和气缸体水套31的双回路冷却设备中，在气缸体的冷却系统中使冷却水流过的预设温度高于在气缸盖的冷却系统中使冷却流过的预设温度。因此，例如，在冷起动后，在冷却水仍然保持在气缸体水套31中的状态下，执行预热以快速提高气缸壁的温度。在预热之后的操作期间，控制冷却水的流动，从而有效地冷却温度变得较高的燃烧室侧，并且将气缸壁的温度保持成高于燃烧室的温度。

气缸盖水套11包括主流动部分11b和下游部分11a。参考图1和图2，主流动部分11b是在气缸排方向上靠近气缸的火花塞插入孔2延伸的通路。下游部分11a在气缸盖1的后端从气缸排方向侧向倾斜(具体地说，朝向排气阀)弯曲。换句话说，气缸盖冷却水出口14通到从在气缸排方向延伸的气缸盖中心线(穿过三个气缸的中心的直线)M(参考图1)向排气阀(排气口6)偏移的位置。

在气缸盖1的后端，利用型芯形成用作气缸体水套31的出口的排出室15，排出室15与气缸盖水套11的下游部分11a相邻。排出室15通过设置在排出室15和气缸盖水套11之间的分隔壁16与气缸盖水套11隔开。如图2所示，排出室15具有通到气缸盖1的下表面的连通开口17a。连通开口17a允许排出室15与设置在气缸体中的气缸体水套31后端的连通开口17b连通(参考图4)。此外，如图2所示，排出室15具有通到气缸盖1的后端面13的圆形的气缸体冷却水出口18。如图1所示，气缸体冷却水出口18通到靠近气缸盖1的中心的位置，即，通到沿着气缸盖中心线M的位置。此外，气缸体冷却水出口18在左右方向上与气缸盖冷却水出口14相邻。即，沿着气缸排方向流过气缸体水套31的冷却水通过位于内燃机后端的连通开口17b和17a流入气缸盖1的排出室15，并最终从气缸体冷却水出口18排出。

气缸盖水套11的下游部分11a从气缸盖中心线M向排气阀(排气口6)偏移，并且形成气缸体冷却水通路的一部分的排出室15沿着气缸盖中心线M设置在气缸盖1的中心的附近。因此，如图1所示，用于分隔下游部分11a和排出室15的分隔壁16从气缸盖水套11的进气阀侧内壁表面向气缸盖的后端面13倾斜延伸。

在分隔壁16内部，第一油路21沿竖直方向延伸。如作为机油通路示意图的图5中的油路60所示，气缸盖1中的第一油路21与设置在气缸体下盖中的油道连通，并且与设置在气缸盖罩中的油路52连通。

参考图2和3，当从内燃机后方观察时，第一油路相对于气缸轴线倾斜。在本实施例中，第一油路21是通过直线钻孔形成的，并且其下端21a通到与进气阀(进气口5)侧的气缸盖螺栓孔7相邻的位置，并与在气缸体中沿竖直方向延伸的油路的上端相连。倾斜的第一油路21的上端21b与基本上竖直的第二油路22相连，第二油路22通到气缸盖1的上表面。第二油路22通过开口22a与气缸盖罩中的油路相连，从而将机油供给到气缸盖1的需要机油的部分。

如图2所示，当沿着内燃机的前后方向投影时，第一油路21与气缸体的冷却水通路的排出室15重叠。参考图1，当沿着内燃机的前后方向投影时，第一油路还与气缸盖水套11重叠。

在上述构造中，第一油路21在分隔壁16中延伸，分隔壁16既与在气缸盖水套11中流动的冷却水接触以便冷却气缸盖1，又与在排出室15中流动的冷却水接触以便冷却气缸体。因此，在第一油路21中流动的机油和冷却水之间有效地进行热交换。在内燃机起动后，虽然机油的温度在一段时间内低于冷却水的温度，但是因为机油从双回路冷却设备中的温度保持较高的气缸体冷却水接收热量，所以机油的温度快速升高。另一方面，当预热完成后，机油的温度高于冷却水的温度。在这种状态下，通过双回路冷却设备中的温度保持较低的气缸盖冷却水有效冷却机油。特别是，冷却水在气缸排方向上沿着气缸盖1的中心线M的主流动部分与分隔壁16发生碰撞，并由此将主流动部分的方向转向成朝向横向偏移的下游部分11a。由于第一油路21位于冷却水的主流动部分的碰撞位置，所以有效地进行了冷却。此外，由于第一油路21倾斜延伸，所以与油路沿气缸轴线延伸的情况相比，可以使第一油路21的长度更长。这增加了热交换面积，从而使热交换更有效。由于第一油路21的下端21a向气缸盖1的进气阀(进气口5)侧偏移，所以下端21a不会接收过多的排气热量，因此，与设置在温度高的排气阀侧的情况相比，下端21a的温度更低。这有利于冷却机油。相应地，例如，能够限制高负荷操作期间机油的最高温度，使用具有较低的热交换性能的外部机油冷却器，或者取消使用外部机油冷却器。

Claims (11)

1.一种内燃机的气缸组件，包括：

气缸盖，其具有气缸盖冷却剂通路，冷却剂通过所述气缸盖冷却剂通路流动；

气缸体，其具有气缸体冷却剂通路，冷却剂与流过所述气缸盖冷却剂通路的冷却剂并行地流过所述气缸体冷却剂通路；以及

油路，机油通过所述油路流动；

其中，所述油路构造并布置成既与流过所述气缸体冷却剂通路的冷却剂交换热量，又与流过所述气缸盖冷却剂通路的冷却剂交换热量。

2.根据权利要求1所述的气缸组件，还包括：

油道，其形成在所述气缸体中；

其中，所述油路形成在所述气缸盖中，并且所述油路构造和布置成与所述油道流体连通以向所述油路供给机油。

3.根据权利要求1所述的气缸组件，其中，

所述气缸盖包括第一端部和第二端部，所述第二端部与所述第一端部在所述内燃机的气缸排方向上相对，并且所述第二端部具有端面；

在所述气缸盖的所述第二端的所述端面上形成有气缸体冷却剂通路出口。

4.根据权利要求3所述的气缸组件，还包括：

分隔壁，其将所述气缸体冷却剂通路与所述气缸盖冷却剂通路分隔开；

其中，所述油路形成在所述分隔壁中。

5.根据权利要求4所述的气缸组件，其中，

所述气缸盖冷却剂通路在所述气缸排方向上从所述气缸盖的所述第一端部延伸到所述气缸盖的所述第二端部，并且包括形成在所述气缸盖的所述第二端部的所述端面上的气缸盖冷却剂通路出口。

6.根据权利要求5所述的气缸组件，其中，

所述气缸盖冷却剂通路出口通到从所述气缸盖的中心轴线横向偏移的位置，所述中心轴线与所述气缸排方向平行地延伸；

所述油路形成在所述分隔壁中的与所述气缸体冷却剂通路出口对应并且与所述气缸盖冷却剂通路出口相邻的位置。

7.根据权利要求6所述的气缸组件，其中，

所述气缸盖包括位于所述中心轴线的第一侧的进气口和位于所述中心轴线的第二侧的排气口，所述第二侧与所述第一侧相对；

所述气缸盖冷却剂通路出口向所述气缸盖的所述排气口侧偏移。

8.根据权利要求4所述的气缸组件，其中，

所述气缸盖冷却剂通路包括：主流动部分，所述冷却剂通过所述主流动部分沿着所述气缸排方向流动；以及气缸盖冷却剂通路出口，其通到偏离所述主流动部分的位置；

所述分隔壁构造并布置成将所述冷却剂在所述主流动部分中的流动改变成朝向所述气缸盖冷却剂通路出口。

9.根据权利要求2所述的气缸组件，其中，

所述油路直线延伸，并且相对于气缸轴线倾斜。

10.根据权利要求2所述的气缸组件，其中，

所述气缸盖包括位于所述气缸盖的中心轴线的一侧的进气口，所述中心轴线与所述气缸排方向平行地延伸；

所述油路包括开口，所述开口通到所述气缸盖的面向所述气缸体的表面并且向所述气缸盖的进气口侧偏移。

11.一种具有双回路冷却设备的内燃机的气缸设备，包括：

气缸盖，其具有气缸盖水套，冷却水通过所述气缸盖水套沿着气缸排方向流动，所述气缸盖水套包括位于所述气缸盖水套的下游端部的气缸盖冷却水出口，所述气缸盖冷却水出口通到所述气缸盖的第一表面；

气缸体，其具有气缸体水套，冷却水通过所述气缸体水套与所述气缸盖水套的冷却水流动并行地流动；和

分隔壁，其将所述气缸盖水套和所述气缸体水套分隔开；

其中，所述气缸盖包括：位于所述气缸盖的面向所述气缸体的表面上的连通开口，所述连通开口与所述气缸体水套连通；以及排出室，其形成在所述气缸盖中，通过所述连通开口与所述气缸体水套连通，并且在与所述气缸盖冷却水出口相邻的位置通到所述气缸盖的所述第一表面；并且

在所述分隔壁中形成有油路，所述油路构造并布置成既与所述气缸体水套中的冷却水交换热量，又与所述气缸盖水套中的冷却水交换热量。

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