CN103573373A - 内燃机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种内燃机。在包含可暂停汽缸的内燃机中,向能够进行升温的设备提供高温的水。在具有可暂停汽缸组(19)和始终运转汽缸组(16)的内燃机(1)中,具有:第1水通路(21),其设置在可暂停汽缸组的周围;第2水通路(22),其设置在始终运转汽缸组的周围;上游侧汇集水通路(23),其在上游侧与泵(24)连通,其下游侧与第1水通路以及第2水通路的上游侧连通;下游侧汇集水通路(31),其上游侧分支而与第1水通路和第2水通路连通,在中间部具有汇合部(41),其下游侧与散热器(52)连通;联结通路(33、34、53、54),其连通散热器和泵;旁通路(60),其连接联结通路和下游侧汇集水通路中的、第2水通路侧的上游端和汇合部之间的部分;以及与旁通路相邻的变速器(56)。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机,具体地,涉及利用介质(水)来使其它装置升温的内燃机,其中,该介质通过内燃机主体而被升温。
背景技术
公知有如下内燃机:在汽缸体和汽缸盖中形成冷却水通路,使水(介质)在冷却水通路中流动,在汽缸、燃烧室和水之间进行热交换,并且,利用被升温的水来使变速器和节气门等其它设备(装置)进行升温(例如,专利文献1)。专利文献1所记载的内燃机是V型发动机,通过在两个组合件中形成的冷却水通路的水汇集于后部水接头,从后部水接头分配给加热器芯、节气门体、EGR(废气再循环)阀以及ISC阀等能够进行升温(预热)的设备。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第3240795号说明书
发明内容
专利文献1的内燃机由于将通过在两组合件中形成的冷却水通路而汇集于后部水接头后的水提供给其它设备,因此在通过各组合件的水的温度具有偏差的情况下,通过将其汇集于后部水接头来使水温平均化。例如,在一个组合件中包含可暂停汽缸的情况下,由于在暂停时通过该组合件的水的温度低于通过另一个组合件的水的温度,因此,汇集后的水的温度比刚通过另一个组合件的水的温度低,这对升温不利,其中,所述可暂停汽缸根据内燃机的状态来选择运转或暂停,所述另一个组合件由在内燃机的运转时始终运转的始终运转汽缸构成。
本发明是鉴于以上的背景而完成的,其课题是,在包含可暂停汽缸的内燃机中,向能够进行升温的设备提供高温的水。
为了解决上述课题,本发明是一种内燃机,其具有:可暂停汽缸组(19),其包含至少1个根据内燃机(1)的状态来选择运转或暂停的可暂停汽缸(18);以及始终运转汽缸组(16),其由在所述内燃机运转时始终运转的始终运转汽缸(15)构成,所述内燃机的特征在于,所述内燃机具有:第1水通路(21),其设置在所述可暂停汽缸组的周围;第2水通路(22),其设置在所述始终运转汽缸组的周围;上游侧汇集水通路(23),其在上游侧与泵(24)连通,另一方面,其下游侧与所述第1水通路以及所述第2水通路的上游侧连通;下游侧汇集水通路(31),其上游侧分支而与所述第1水通路和所述第2水通路的下游侧连通,在中间部具有汇合部(41),其下游侧与散热器(52)连通;联结通路(33、34、53、54),其连通所述散热器和所述泵;第3水通路(32、58、57、59、35、60),其连接所述联结通路和所述下游侧汇集水通路中的、所述第2水通路侧的上游端与所述汇合部之间的部分;设备(56),其与所述第3水通路的至少一部分相邻地配置,使得该设备与流经所述第3水通路的水之间进行热交换。此处,所谓设备,是指能够被升温或优选被升温的设备,例如,包括变速器、节气门以及用于空调装置的加热器芯等。
根据该结构,第3通路从下游侧汇集水通路中的、第2水通路侧的上游端与汇合部之间的部分处形成,因此,通过第2水通路的水易于流入第3通路,通过第1水通路的水难以流入第3通路。因此,即使可暂停汽缸暂停、第1水通路中的水温比第2水通路中的水温低,也能够利用第3水通路来提供更高温度的水,提高设备升温的效率。
在上述发明中,优选具有与所述始终运转汽缸和所述可暂停汽缸的至少一方连通的排气通路(47、37、44、38、48、46),将所述排气通路的一部分(38)与所述第3水通路相邻地配置,使得流经所述排气通路的废气和流经所述第3水通路的水之间进行热交换。
根据该结构,流经第3水通路的水由于流经排气通路的废气而被升温,因此,进一步提高了设备升温的效率。
在上述发明中,所述排气通路的所述一部分可以是将废气导入该内燃机的进气系统的EGR(废气再循环)通路。
根据该结构,利用与流经第3通路的水之间的热交换,能够降低EGR气体的温度,从而提高进气的填充效率。
在上述发明中,所述第3水通路的一部分和所述EGR通路可形成为1个成型体。
根据该结构,能够提高流经EGR通路的EGR气体和流经第3水通路的水之间的热交换效率,并且减少部件数。
在上述发明中,该内燃机可具有2个组合件(4、5),所述可暂停汽缸组和所述第1水路形成为一个组合件,所述始终运转汽缸组和所述第2水路形成为另一个组合件。
根据该结构,由于可暂停汽缸组和始终运转汽缸组相互间隔地配置,因此,在通过第1水通路和第2水通路的水之间难以产生热交换,从而在汽缸暂停时,将通过第2水通路的水的温度维持在比通过第1水通路的水更高的温度。因此,流经第3水通路水被维持在更高的温度。
在上述发明中,可以在所述下游侧汇集水通路的比所述汇合部更靠下游侧的部分,或者在所述联结通路的比与所述第3水通路连通的部分更靠上游侧的部分,设置开闭阀(43),该开闭阀(43)控制水向所述散热器的流动。
根据该结构,能够利用开闭阀来控制流经散热器的水。
根据以上的结构,能够在包含可暂停汽缸的内燃机中,向能够进行升温的设备提供高温的水。
附图说明
图1是以透视的方式示出第1实施方式的内燃机的平面图
图2是示出第1实施方式的内燃机的水通路和进排气通路的示意图
图3是示出第1实施方式的管道单元的平面图
图4是以透视的方式示出第1实施方式的管道单元的通路的平面图
图5是第1实施方式的管道单元的立体图
图6是示出第1实施方式的内燃机的水温和油温的变化的曲线图
图7是以透视的方式示出第1实施方式的部分变形例的管道单元的通路的平面图
标号说明
1…内燃机,4…前侧组合件,5…后侧组合件,6…汽缸,9…进气系统,12…排气系统,15…始终运转汽缸,16…始终运转汽缸组,18…可暂停汽缸,19…可暂停汽缸组,21…第1水通路,22…第2水通路,23…上游侧汇集水管(上游侧水通路),24…水泵,27…管道单元,31…下游侧汇集水通路,32…上游侧升温用水通路(第3水通路),33…阀壳,34…联结通路,35…下游侧升温用水通路(第3水通路),37…第1EGR通路,38…第2EGR通路,41…汇合部,43…恒温器,44…EGR阀,45…EGR阀接合面,46…EGR通路,47…排气侧EGR管,48…进气侧EGR管,51…配管,52…散热器,53…第1联结管,54…第2联结管,56…变速器,57…水套(第3水通路),58…上游侧升温用配管(第3水通路),59…下游侧升温用配管(第3水通路),60…旁通路(第3水通路)
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的内燃机的第1实施方式进行详细说明。
在以下的说明中,以搭载有内燃机的车辆的前进方向为前方来决定各方向。如图1和图2所示,本实施方式的内燃机1是用于汽车的V型内燃机,相对于车体横置地搭载,使得曲轴(未图示)沿车宽方向延伸。内燃机1具有汽缸体2、前后一对汽缸盖3,并由汽缸体2和汽缸盖3形成前后一对组合件4、5。在汽缸体2的与各组合件4、5对应的部分中,形成有在车宽方向上成行地设置的多个汽缸6。在本实施方式中,在组合件4、5中各形成有3个汽缸6。汽缸盖3的与各汽缸6对应的部分与汽缸6一起划出燃烧室。
在各汽缸盖3上,形成有与各燃烧室连通的进气口和排气口。各进气口在前后汽缸盖3彼此相对的一侧的侧面上开口,各排气口在与各进气口开口侧的侧面相反的一侧的侧面上开口。各进气口与进气歧管8连通,进气歧管8和各进气口对应地进行分支。进气歧管的上游侧经由节气门和空气过滤器与进气口连通,构成进气系统9。各排气口与排气歧管11连通,排气歧管11与各排气口对应地进行分支。排气歧管11的下游侧经由三元催化器和消声器向大气开放,构成排气系统12。
在各燃烧室中,设置有开闭进气口和排气口的进气门和排气门。进气门和排气门被气门弹簧向始终关闭的位置施力。在汽缸盖3上,以自由旋转的方式支撑有与曲轴在时间上协调地旋转的凸轮轴,并且,支撑有将摇臂支撑为可摆动的摇臂轴。通过凸轮轴的旋转,被凸轮轴推压的摇臂会抵抗气门弹簧的作用力而发生位移,通过摇臂将进气门和排气门向打开方向推压,从而打开进气口和排气口。
配置在内燃机1的前侧的组合件4、5的汽缸组是仅由在内燃机1运转时始终以预定的定时进行燃烧的始终运转汽缸15构成的始终运转汽缸组16。另一方面,配置在内燃机1的后侧的组合件4、5的汽缸组是至少包含1个如下所述的可暂停汽缸18、其它汽缸6由始终运转汽缸15构成的可暂停汽缸组19,其中,上述可暂停汽缸18根据内燃机1的状态选择是否燃烧、即选择运转或暂停。在本实施方式中,构成可暂停汽缸组19的汽缸6全部由可暂停汽缸18构成。可暂停汽缸18的对应的摇臂具有暂停机构。具有暂停机构的摇臂具有:分别被摇臂轴支撑的驱动摇臂和从动摇臂;以及联结销,其被油压驱动,选择性地联结或解除驱动摇臂和从动摇臂。驱动摇臂被凸轮轴推压,进行摆动。从动摇臂通过进行摆动来抵抗气门弹簧的作用力,推压进气门和排气门,打开进气口和排气口。具有暂停机构的摇臂在汽缸6运转时利用突出的联结销使驱动摇臂和从动摇臂联结而一体地摆动,随着凸轮轴的旋转而打开进气门和排气门。另一方面,在汽缸6暂停时,通过使联结销收入到驱动摇臂或从动摇臂中,来解除驱动摇臂和从动摇臂的联结,即使驱动摇臂被凸轮轴驱动,从动摇臂也不摆动,进气门和排气门维持关闭状态。此外,在暂停时,喷射器停止朝燃烧室喷射燃料。这样的可暂停汽缸18的暂停可根据内燃机1的冷却水温、发动机的请求扭矩、发动机转速和车辆的加减速状态等来选择。
在构成后侧组合件5的汽缸体2和汽缸盖3中,以包围可暂停汽缸组19的各汽缸18的方式形成有第1水通路21。另一方面,在构成前侧组合件4的汽缸体2和汽缸盖3中,以包围始终运转汽缸组16的各汽缸15的方式形成有第2水通路22。第1水通路21和第2水通路22在曲柄轴线方向上的各组合件4、5的汽缸盖3的一端面(右端面)和另一端面(左端面)上开口,以一端面侧为上游侧,水朝作为下游侧的另一端面侧流动。
如图2所示,在各汽缸盖3的曲柄轴线方向上的一端面上,接合有与第1水通路21和第2水通路22的上游端连通的上游侧汇集水管23。上游侧汇集水管23的上游侧构成单一的通路,在中间部分支为两股,上游侧汇集水管23的下游侧构成2个通路。上游侧汇集水管23的各下游端与第1水通路21或第2水通路22连通。上游侧汇集水管23的上游端与水泵24接合。
如图3~图5所示,在各汽缸体2的曲柄轴线方向上的另一端面(左端面)上,接合有单一的管道单元27。管道单元27通过例如金属铸造或树脂射出成形而一体地成形。管道单元27一体地具有下游侧汇集水通路31、上游侧升温用水通路32、阀壳33、联结通路34、下游侧升温用水通路35、第1EGR通路37以及第2EGR通路38。
下游侧汇集水通路31的上游侧从中间部的汇合部41开始分支为二股,下游侧汇集水通路31的下游侧是1个通路。下游侧汇集水通路31的2个上游端在管道单元27的与汽缸盖3的接合面上开口,并与第1水通路21或第2水通路22的下游端连通。下游侧汇集水通路31的下游端在管道单元27的外表面上开口。
上游侧升温用水通路32的一端与下游侧汇集水通路31的上游端和汇合部41之间的部分连通,其中,上述上游端与第2水通路22连通,上游侧升温用水通路32的另一端在管道单元27的外表面上开口。如图2所示,阀壳33是凹设在管道单元27的外表面的凹部,其将作为开闭阀的恒温器43容纳于内部。在其它实施方式中,可使用电磁阀来替代恒温器43。联结通路34的一端与阀壳33连通,而另一端在管道单元27的外表面上开口。下游侧升温用水通路35的一端与联结通路34连通,而另一端在管道单元27的外表面上开口。
如图3所示,在管道单元27的外表面的一部分中形成有EGR阀接合面45,其用于接合作为电磁阀的EGR阀44。如图1~图5所示,第1EGR通路37和第2EGR通路38成为从排气歧管11向进气歧管8延伸的EGR通路46的一部分,它们各自的一端在EGR阀接合面45上开口,而另一端在管道单元27的外表面上开口。第1EGR通路37的另一端与排气侧EGR管47连通,排气侧EGR管47与排气歧管11连通。第2EGR通路38的另一端与进气侧EGR管48连通,进气侧EGR管48与进气歧管8连通。由此,流过排气歧管11的废气的一部分依次通过排气侧EGR管47、第1EGR通路37、与EGR阀接合面45接合的EGR阀44内部、第2EGR通路38、进气侧EGR管48,导入进气歧管8。第2EGR通路38的一部分被配置为靠近下游侧汇集水通路31的与第2水通路22连通的上游端与汇合部41之间的部分、以及上游侧升温用水通路32。尤其是,第2EGR通路38被配置为靠近上游侧升温用水通路32和下游侧汇集水通路31之间的联结部。另外,在其它实施方式中,可将第1EGR通路37配置成靠近下游侧汇集水通路31的与第2水通路22连通的上游端与汇合部41之间的部分、以及上游侧升温用水通路32。
如图2所示,下游侧汇集水通路31的下游端经由配管51与散热器52的入口连通。散热器52的出口经由第1联结管53与阀壳33连通。通过使第1联结管53与管道单元27接合来闭塞阀壳33。联结通路34的与阀壳33侧相反的另一端的开口端经由第2联结管54与水泵24连通。
上游侧升温用水通路32的与下游侧汇集水通路31侧相反的一侧的端部与上游侧升温用配管58的一端连通,上游侧升温用配管58的另一端与在变速器56的外壳上形成的水套57的入口连通。水套57与被保持在变速器56内的油进行热交换,作为进行升温的暖油器来工作。另外,在其它实施方式中,也可以取代在变速器56的外壳上形成的水套57,而采用在节气门的外壳上形成的水套、在ISC阀(怠速控制阀)的外壳上形成的水套、在空调装置的加热器芯等需要升温的装置上形成的水通路。水套57的出口经由下游侧升温用配管59与下游侧升温用水通路35的开口端连通。串联地配置的上游侧升温用水通路32、上游侧升温用配管58、水套57、下游侧升温用配管59以及下游侧升温用水通路35,构成绕过散热器52的1个旁通路(第3通路)60。
如图1、图4和图5所示,在本实施方式中,预备水通路62从下游侧汇集水通路31的第1水通路21侧的上游端与汇合部41之间的部分处开始延伸。预备水通路62的一端在管道单元27的外表面上开口,与在加热器芯等其它装置上形成的水通路连通。预备水通路62不是必需的结构,在其它实施方式中可省略。
在如上构成的内燃机1中,从水泵24压送来的水在上游侧汇集水管23分流后,分别被提供给配置为构成并联回路的第1水通路21和第2水通路22,重新在下游侧汇集水通路31中汇合,依次通过配管51、散热器52、第1联结管53、阀壳33、联结通路34以及第2联结管54后,返回水泵24。此外,水从下游侧汇集水通路31的第2水通路22侧的上游端与汇合部41之间的部分处分流后,通过旁通路60,该旁通路60被配置为绕过散热器52,即相对于由下游侧汇集水通路31的下游侧部分、配管51、散热器52、第1联结管53、阀壳33构成的通路形成并联回路。恒温器43在水温为预定值以下的情况下,关闭阀壳33所形成的通路,中断向散热器52提供水。在本实施方式中,恒温器43在水温为82℃以上时打开,使得能够向散热器52提供水。在水温比82℃低的情况下,恒温器43截断通路,使通过第1水通路21以及第2水通路22而在下游侧汇集水通路31中汇合的水全部通过旁通路60而循环到水泵24。
已参照图6对如上构成的内燃机1的作用进行了说明。本实施方式的内燃机1具有:第1温度传感器,其设置在第2水通路22的下游端附近,测定内部的水温(内燃机水温Tw1);第2温度传感器,其设置在散热器52的上游端附近,测定内部的水温(散热器水温Tw2);第3温度传感器,其测定存积在内燃机1的油底壳内的发动机油的温度(发动机油温To1);以及第4温度传感器,其设置在变速器内,测定存积在内部的油的温度(变速器油温To2)。内燃机1被控制为:在内燃机水温Tw1为60℃以上时,可暂停汽缸18全部暂停。此外,在内燃机水温Tw1为82℃以上时,恒温器43打开,使水可流向散热器52。
如图6所示,在时间t=0处、内燃机1起动前,内燃机水温Tw1、散热器水温Tw2、发动机油温To1以及变速器油温To2与外部气温相等,约为25℃。
在内燃机1刚起动后,由于内燃机水温Tw1比60℃低,恒温器43截断通路,禁止水流向散热器52,并且,可暂停汽缸18全部运转。因此,从水泵24压送来的水通过第1水通路21和第2水通路22,分别与各汽缸15、18进行热交换而被升温,依次通过下游侧汇集水通路31、上游侧升温用水通路32、上游侧升温用配管58、水套57、下游侧升温用配管59、下游侧升温用水通路35、联结通路34以及第2联结管54,返回水泵24。在该状态下,由于进行循环的水在第1水通路21和第2水通路22中被升温,因此,随着时间过去,内燃机水温Tw1上升。此外,因内燃机1的运转,发动机油温To1也随着时间过去而上升。由于从通过水套57的水会接受热量,因此,变速器油温To2虽然比内燃机水温Tw1和发动机油温To1缓慢,但是也随着时间过去而上升。由于利用恒温器43使水禁止流入散热器52,因此散热器水温Tw2不变化。
在起动后经过约90秒、内燃机水温Tw1达到60℃时,可暂停汽缸18全部暂停。由此,由于通过第1水通路21的水没被升温,内燃机水温Tw1的上升速度下降。此外,在起动后经过约240秒、内燃机水温Tw1达到82℃时,恒温器43打开通路,允许水流入散热器52。通过利用散热器52进行散热、温度降低了的水返回到水泵24,从而,使内燃机水温Tw1的温度上升显著地降低。此外,使通过第1水通路21和第2水通路22的水流经散热器52,散热器水温Tw2随着时间而上升。
在内燃机水温Tw1达到82℃、恒温器43打开通路的时刻(起动后约240秒后),变速器油温To2为约35℃,升温(预热)尚未达到足够的状态。因此,需要向水套57提供更高温度的水,来向变速器56提供热量。在执行汽缸暂停后,通过第1水通路21的水的温度比通过第2水通路22的水的温度低,其中,第2水通路22设置在始终运转汽缸组16的周围。因此,通过将上游侧升温用水通路32设置在通过第1水通路21的水与通过第2水通路22的水被混合之前的、下游侧汇集水通路31的第2水通路22侧的上游端与汇合部41之间的部分,能够向水套57提供更高温度的水,促进变速器油温To2的温度上升。
如上所述,本实施方式的内燃机1在需要预热的装置的预热(升温)完成之前执行汽缸暂停的情况下,能够提高预热的效率。此外,在本实施方式的内燃机1中,由于上游侧升温用水通路32与第2EGR通路38由一体的部件形成,并被配置成相互接近,因此,能够从通过第2EGR通路38的EGR气体接受热量,使通过上游侧升温用水通路32的水的温度上升,向水套57提供更高温度的水,向变速器56提供更多的热量。
接下来,参照图7对部分变形例进行说明,所述部分变形例将上述第1实施方式的内燃机1的一部分进行了变形。如图7所示,在部分变形例中,第2EGR通路38形成为:与上游侧升温用水通路32接近,并且沿着彼此而延伸。第2EGR通路38从上游侧升温用水通路32的下游侧汇集水通路31侧的端部开始延伸到上游侧升温用水通路32的长度方向上的中间部后,弯曲而跨过上游侧升温用水通路32以及下游侧汇集水通路31的上方,在管道单元27的外表面上开口。这样,通过延长第2EGR通路38和上游侧升温用水通路32相互并列的距离,能够利用EGR气体来使流经上游侧升温用水通路32的水升温。
以上,完成了具体的实施方式的说明,但是本发明不限于上述实施方式,能够广泛地实施变形。例如,由于阀壳33、联结通路33、下游侧升温用水通路35、第1EGR通路37以及第2EGR通路38是可选的结构,因此在其它实施方式中可省略。此外,在本实施方式中,采用了V型内燃机、并采用将始终运转汽缸组16和可暂停汽缸组19分别设置在组合件4、5的结构,但是也可采用串联发动机、并采用将始终运转汽缸组16和可暂停汽缸组19设置在1个组合件的结构。此外,关于使可暂停汽缸18能够进行暂停的暂停机构的结构,能够应用各种公知技术。此外,恒温器43不限于上述实施方式的位置,只要是能够控制水朝散热器52的流动的位置即可,可配置在从下游侧汇集水通路31的汇合部41开始到散热器52的入口为止的、下游侧汇集水通路31或配管51中。
Claims (6)
1.一种内燃机,其具有:
可暂停汽缸组,其包含至少1个根据内燃机的状态来选择运转或暂停的可暂停汽缸;以及
始终运转汽缸组,其由在所述内燃机运转时始终运转的始终运转汽缸构成,
所述内燃机的特征在于,所述内燃机具有:
第1水通路,其设置在所述可暂停汽缸组的周围;
第2水通路,其设置在所述始终运转汽缸组的周围;
上游侧汇集水通路,其在上游侧与泵连通,另一方面,其下游侧与所述第1水通路和所述第2水通路的上游侧连通;
下游侧汇集水通路,其上游侧分支而与所述第1水通路和所述第2水通路的下游侧连通,在中间部具有汇合部,其下游侧与散热器连通;
联结通路,其连通所述散热器和所述泵;
第3水通路,其连接所述联结通路和所述下游侧汇集水通路中的、所述第2水通路侧的上游端与所述汇合部之间的部分;以及
设备,其与所述第3水通路的至少一部分相邻地配置,使得该设备与流经所述第3水通路的水之间进行热交换。
2.根据权利要求1所述的内燃机,其特征在于,
所述内燃机具有与所述始终运转汽缸和所述可暂停汽缸的至少一方连通的排气通路,所述排气通路的一部分与所述第3水通路相邻地配置,使得流经所述排气通路的废气与流经所述第3水通路的水之间进行热交换。
3.根据权利要求2所述的内燃机,其特征在于,
所述排气通路的所述一部分是将废气导入该内燃机的进气系统的废气再循环通路。
4.根据权利要求3所述的内燃机,其特征在于,
所述第3水通路的一部分和所述废气再循环通路形成为1个成型体。
5.根据权利要求1~4中的任意一项所述的内燃机,其特征在于,
该内燃机具有2个组合件,所述可暂停汽缸组和所述第1水路形成为一个组合件,所述始终运转汽缸组和所述第2水路形成为另一个组合件。
6.根据权利要求1~5中的任意一项所述的内燃机,其特征在于,
在所述下游侧汇集水通路的比所述汇合部更靠下游侧的部分,或者在所述联结通路的比与所述第3水通路连通的部分更靠上游侧的部分,设置有开闭阀,该开闭阀控制水向所述散热器的流动。
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