CN103912365A - 用于车辆的内燃机 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的内燃机，包括：高压燃料泵，配置为对提供至内燃机的燃料进行加压；增压器，配置为对送到内燃机的空气进行增压；以及中间冷却器，配置为冷却增压空气。高压燃料泵设置在内燃机的汽缸盖的上部。中间冷却器设置在高压燃料泵的相对于车辆的前侧。中间冷却器的上端设置成高于高压燃料泵的上端，以使得从车辆的前侧观察高压燃料泵在内燃机机体的表面之内被中间冷却器所覆盖。

Description

用于车辆的内燃机

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的内燃机，其中，能够准确地使燃料系统免于碰撞物体的进入的伤害。

背景技术

作为用于车辆的内燃机，已知这样一种内燃机，其设置有用于将燃料直接喷射到燃烧室的汽缸喷射阀、以及用于将燃料喷射到进气通道的汽门喷射阀。根据诸如改善响应能力、燃料效率或输出的目的选择在汽缸喷射阀与汽门喷射阀之间进行转换，从而以最佳方式控制运行情况。

通过由凸轮轴驱动的高压燃料泵，将高压燃料提供给用于将燃料直接喷射到燃烧室中的汽缸喷射阀。为此，将泵凸轮设置在凸轮轴内，并且高压燃料泵设置在内燃机的汽缸盖部，所以高压燃料泵能够通过与凸轮轴的旋转同步的泵凸轮来驱动（例如，参照JP-A-2000-220549）。

另一方面，在安装有使用燃料的内燃机的车辆内，假设发生碰撞时对燃料系统的损害必须抑制到最小。例如，当设置有上述高压燃料泵的车辆从后面碰撞到诸如卡车的大车的后部，由于碰撞物体或诸如车辆本身的发动机盖撞针（striker）或发动机盖闩的部件，下杆等（碰撞物体）的进入可能造成对汽缸盖部中高压燃料泵或管道布置的伤害。在当前的情况中，设置保护件用于将损害抑制到最小。

发明内容

已考虑到上述情况完成了本发明。本发明的目的是提供一种用于车辆的内燃机，其中即使当碰撞物体进入时在不提供保护件等的情况下对燃料系统的损害能够抑制至最小。

为了达到以上目标，根据本发明，提供了一种用于车辆的内燃机，所述内燃机的特征在于包括：高压燃料泵，配置为对提供至内燃机的燃料进行加压；增压器，配置为对送入内燃机的空气进行增压；以及中间冷却器，配置为对增压空气进行冷却，其中，高压燃料泵设置在内燃机的汽缸盖的上部，中间冷却器设置在高压燃料泵相对于车辆的前侧，并且中间冷却器的上端被设置成高于高压燃料泵的上端，所以在从车辆的前侧观察时高压燃料泵在内燃机机体的表面内为中间冷却器所覆盖。

根据以上发明的一个方面，从车辆的前侧观察，设置于汽缸盖的上部的高压燃料泵在内燃机机体的表面内为中间冷却器所覆盖。因此，即使当碰撞物体进入时，碰撞物体或车辆本身的部件抵靠覆盖高压燃料泵的中间冷却器。因此，在未设置保护件的情况下，对包括高压燃料泵和管道布置的燃料系统的损害能够抑制到最小。

内燃机还可以包括高压燃料提供路径，通过该路径，来自高压燃料泵的燃料被传输至用于将燃料直接喷射至内燃机机体的燃烧室中的汽缸喷射阀，并且从车辆的前侧观察，高压燃料提供路径和高压燃料泵可以在内燃机机体的表面内为中间冷却器所覆盖。

根据以上发明的一个方面，对包括用于将高压燃料泵的燃料传输至汽缸喷射阀的高压燃料提供路径的高压燃料系统的损害能够抑制到最小。

中间冷却器可以包括热交换部分，热交换部分设置成使得热交换部分的上侧比热交换部分的下侧更朝向车辆的后侧倾斜。

根据以上发明的一个方面，包括热交换部分的中间冷却器被设置成使其上侧向车辆的后侧倾斜。例如，当车辆碰撞到诸如卡车的大车的后部，下杆或车辆本身的部件进入。随着进入，倾斜的热交换部分抵靠着下杆或车辆本身的部件并移动。因此，发动机机体向下移动。结果，即使当碰撞物体或车辆本身的部件进入时，也不用担心碰撞物体或车辆本身的部件可能抵靠高压燃料泵或管道布置。

鉴于行人保护（尤其是减轻头部上的震动），必须使中间冷却器的上端位于低于发动机盖轮廓预定距离处。包括热交换部分的中间冷却器被设置成其上侧向车辆的后侧倾斜。因此，中间冷却器的上端的位置能够容易地制得低于发动机盖轮廓。

内燃机进一步包括：曲柄轴，沿车辆的宽度方向延伸；以及进气歧管，设置在内燃机的前侧上并且被配置为向内燃机分配空气，并且中间冷却器可以通过支架固定在进气歧管上。

根据以上发明的一个方面，中间冷却器被固定在进气歧管上。因此，当中间冷却器抵靠下杆或车辆本身的部件时，中间冷却器由发动机机体的进气歧管支撑以使得中间冷却器的姿势（尤其是倾斜的状态）能够保持。例如，优选在进气歧管中设置用于保持中间冷却器的姿势（倾斜状态）的突起等。中间冷却器直接或通过支架固定在进气歧管上。

内燃机的整个长度方向上的中间冷却器的端部可以在内燃机的整个长度方向上设置在内燃机的内侧上而不是端部上。

根据以上发明的一个方面，中间冷却器的端部在整个长度方向上设置在内燃机的内侧上而不是端部上。因此，能够同时实现使内燃机的组件紧凑并保护燃料系统。

从车辆的前侧观察，发动机盖闩可以设置在内燃机的前侧，并且中间冷却器可以设置成与发动机盖闩相重叠。

根据以上发明的方面，即使当与发动机盖闩接合的发动机盖撞针与碰撞物体一起进入时，发动机盖撞针（和发动机盖闩）抵靠中间冷却器使得能够保护燃料系统中的高压燃料泵、管道布置等。

在根据本发明的用于车辆的内燃机中，即使在碰撞物体进入时，在不设置保护件等的情况下可以将对燃料系统的损害抑制到最小。

附图说明

图1是用于说明根据本发明实施方式的内燃机的车辆的概念视图。

图2是根据本发明实施方式的用于车辆的内燃机的示意性系统视图。

图3是根据本发明实施方式的用于车辆的内燃机的外形视图。

图4是根据本发明实施方式的用于车辆的内燃机的外形视图。

图5是示出用于燃料喷射阀的燃料供应路径的内燃机的外形视图。

图6是从车辆的侧面观察的内燃机的主视图。

图7是从车辆的前侧观察的内燃机的侧视图。

图8A和8B是用于说明在碰撞时的状态的视图。

具体实施方式

将基于图1和图2描述根据本发明实施方式的内燃机的总体结构。

图1示出了用于说明根据本发明实施方式的内燃机的车辆的概念。图2示出了根据本发明实施方式的用于车辆的内燃机的示意性系统。

将基于图1描述内燃机的安装状态。

如在图1中所示，内燃机（发动机）2安装在车辆1的前侧上的发动机室中。发动机2设置有包括汽缸体3和汽缸盖4的内燃机机体（发动机机体）5。曲柄轴6设置在发动机2（发动机机体5）中从而在车辆1的宽度方向上延伸。

进气系统（进气歧管、中间冷却器24、燃料供给系统等）设置在发动机2（发动机机体5）相对于车辆1的前侧上。排气系统（排气管、增压器、废气门阀（排废门）、排气净化催化剂等）设置在发动机2（发动机机体5）相对于车辆1的后侧上。

高压燃料泵11附接至车辆1的前侧上的发动机机体5的汽缸盖4的上部（汽缸盖罩的上部）。高压燃料泵11是由设置在凸轮轴中的泵凸轮驱动的。用于将燃料直接喷射到发动机机体5的每个汽缸的燃烧室的汽缸喷射阀是设置用于发动机2中的每个汽缸。燃料通过高压燃料提供路径从高压燃料泵11提供至汽缸喷射阀。

此外，用于将燃料喷射到发动机机体5的每个汽缸的进气通道的汽门喷射阀设置用于车辆1的发动机2中的每个进气通道。来自设置于未示出的燃料箱中的低压燃料泵的燃料通过低压燃料提供路径提供至汽门喷射阀。

本发明所应用的发动机不限于设置有在车辆1的宽度方向上延伸的曲柄轴6的发动机2（发动机机体5），而本发明可以应用于设置有在车辆1的前/后方向上延伸的曲柄轴6的发动机。此外，发动机不限于进气系统设置于发动机2（发动机机体5）的相对于车辆1的前侧上的发动机2，而本发明可以应用于进气系统设置于车辆1的后侧的发动机。

将基于图2示意性地描述发动机2的系统（结构）。

如在图2中所示，为发动机2的汽缸盖4中的每个汽缸形成进气口7，并且进气阀8设置于每个进气口7的燃烧室12侧上。操作进气阀8以根据凸轮轴51（其根据发动机的旋转而旋转）的凸轮打开或关闭，从而在相应进气口7与燃烧室12之间形成连接或断开连接。

进气歧管9的一端连接到每个进气口7以使得进气歧管9能够与进气口7连通。每个汽门喷射阀13附接至汽缸盖4（或进气歧管9）以使在驱动低压燃料泵时燃料能够被传输至汽门喷射阀13。

此外，排气口16是为发动机2的汽缸盖4中的每个汽缸而设的，并且排气阀（排气门）10设置在每个排气口16的燃烧室12侧上。操作排气阀10操作以根据凸轮轴（其根据发动机的旋转而旋转）的凸轮打开或关闭，从而在相应排气口16与燃烧室12之间形成连接或断开连接。

排气歧管17设置在发动机2的汽缸盖4中，并且排气歧管17的一端连接到每个排气口16。排气歧管17的另一端以集合管的形式从汽缸盖4向外部打开。可以使用包括排气歧管的汽缸盖。

另一方面，每个汽缸喷射阀18附接至汽缸盖4从而面向燃烧室12。在驱动高压燃料泵11时，燃料传输至汽缸喷射阀18。高压燃料泵11设置于汽缸盖4的上部中。高压燃料泵11是由根据发动机的旋转而旋转的凸轮轴51的泵凸轮50驱动的。

用这种方式控制上述发动机2，即根据运行状态适当地选择通过驱动低压燃料泵从汽门喷射阀13喷射燃料和通过驱动高压燃料泵11从汽门喷射阀18喷射燃料。

进气管21在涡轮增压器23的压缩机23b的下游侧上连接到进气歧管9，并且排气管22连接到从汽缸盖4向外部打开的排气歧管17的另一端。涡轮增压器23的排气引入管可以直接连接到排气歧管17的另一端。

用作增压器的涡轮增压器23设置于进气管21和排气管22之间的中间部。涡轮增压器23的涡轮23a设置于排气管22侧，并且与涡轮链接的压缩机23b设置于进气管21侧。当发动机2的排气从排气管22输送至涡轮增压器23时，涡轮23a由于排气的流动而旋转。压缩机23b根据涡轮23a的旋转而旋转从而对进气管21中的入口空气进行增压。

中间冷却器24在涡轮增压器23的压缩机23b的下游侧上设置在进气管21中。通过涡轮增压器23增压的入口空气通过中间冷却器24冷却并经由节流阀25传输至燃烧室12。排气净化催化剂26在涡轮增压器23的下游侧上设置在排气管22中。

废气门阀（WG阀）27设置于排气管22中涡轮增压器23的上游侧和下游侧之间。操作WG阀27以在驱动（旋转驱动）电动执行机构（电动机）27a时打开或关闭。由于WG阀27根据电动机27a的驱动而进行的打开/关闭操作，调整传输至涡轮23a的排气量以便能够调整增压压力。

将基于图3至图7具体描述发动机2的结构。

图3示出了在车辆1的前侧上发动机2的外观（从前侧观察）。图4示出了车辆1的后侧上发动机2的外观（从后侧观察）。图5示出了发动机2的外观，示出用于燃料喷射阀的燃料提供路径。图6示出了在车辆1的向前移动方向上从右侧观察到的发动机2的主视图（示出在发动机2的前/后方向上从前侧观察到的发动机2的状态以便示出的右侧与在车辆1的前/后方向上车辆1的前侧对应）。图7示出了从车辆1的前侧观察到的发动机2的侧视图。

图5是示出已从图3中移去中间冷却器24和进气歧管9的状态的外形视图。

如在图3和图4中所示，涡轮增压器23在车辆1的后侧（在图4中示出的侧）上附接至发动机机体5。例如，涡轮增压器23的压缩机侧外壳通过支架等附接至汽缸盖4。另一方面，中间冷却器24通过支架53（参见图4和图6）附接至车辆1的前侧（在图3中示出的侧）上的发动机机体5的进气歧管9。中间冷却器24可以直接附接至发动机机体5的进气歧管9。

涡轮增压器23的涡轮的入口侧连接到排气歧管17（参见图2）的从汽缸盖4向外部打开的另一端（排气收集部），而设置有排气净化催化剂26的排气管22连接到涡轮的出口侧。

涡轮增压器23的压缩机的入口侧连接到未示出的外界空气引入系统，从而使外界空气引进到压缩机中，而中间冷却器24的上游侧上的进气管21a连接到压缩机的出口侧。

从车辆1的前侧观察（在图3的状态中），进气管21a在车辆宽度方向的右侧上连接到压缩机。进气管21a朝左近侧延伸并连接到中间冷却器24的入口侧。从车辆1的后侧观察（在图4的状态中），进气管21a在车辆宽度方向的左侧上连接到压缩机。进气管21a朝右前侧延伸并连接到中间冷却器24的入口侧。

如在图3中所示，中间冷却器24的下游侧上的进气管21b连接到中间冷却器24的出口侧（示出的右侧）。进气管21b通过节流阀25（节流阀体）连接到进气歧管9（参见图2）。

如在图4中所示，根据电动机27a的旋转驱动打开或关闭的WG阀27在车辆1的后侧上在发动机机体5中设置于涡轮增压器23的压缩机的下部。WG阀27设置成使得从涡轮增压器23朝向车辆的前侧（示出的近侧）转移。WG阀27设置成使得从涡轮增压器23的压缩机朝向示出的左侧（车辆1的前进移动方向上的左侧）转移。

此外，在排气歧管17的另一端（排气收集部）插入的情况下，WG阀27位于排气净化催化剂26的示出的左侧（车辆1的前进移动方向上的左侧）（参见图2）。

当驱动在未示出的燃料箱中设置的低压燃料泵时，燃料通过低压传输32（低压燃料提供路径）传输至每个进气口7的汽门喷射阀13。

高压燃料泵11设置于汽缸盖4的上部（汽缸顶盖）从而面朝上。向下推动驱动柱塞。通过凸轮轴51的旋转驱动高压燃料泵11（参见图2），并且由于泵凸轮50（参见图2）柱塞逆着推动力向上驱动。当驱动高压燃料泵11时，打开燃料供应路径以将燃料通过高压传输33（高压燃料提供路径）传输至每个汽缸喷射阀18。

主要在图3和图6中示出，中间冷却器24包括热交换部分34，并且热交换部分34的上端34b（上侧）设置成比热交换部分34的下端34a（下侧）更靠近车辆1的后侧（在图6中的左侧）。即，中间冷却器24设置成朝向车辆1的后侧倾斜。

鉴于行人保护（尤其是减轻头部上的震动），必须使中间冷却器24的上端（上端34b）位于低于发动机盖60的轮廓预定距离处。包括热交换部分34的中间冷却器24设置成使上端34b向车辆的后侧倾斜。因此，上端34b的位置能够制得低于发动机盖60的轮廓预定距离从而产生支持行人保护的结构。

更优选地，中间冷却器24的倾斜（倾角）设置成大于发动机盖60的轮廓的倾斜。因此，建立对高压燃料系统的保护和任何行人的保护的同时增加了从车辆的前侧进入发动机室的冷空气穿过中间冷却器24的面积。

如在图6中所示，发动机盖闩（发动机盖闩锁件）61设置在发动机室的前侧上（前端横向构件（横梁）），并且与发动机盖闩61接合的发动机盖撞针62被固定到发动机盖60的前端。发动机盖闩61（发动机盖撞针62）位于与设置成倾斜的中间冷却器24的上端34b和下端34a之间的中间位置一样高。

主要如图3、图6和图7所示，低压传输32、进气口7、汽门喷射阀13和低压燃料管道布置的一部分设置在中间冷却器24的在车辆1的高度方向上的范围内。此外，高压燃料泵11、高压传输33、汽缸喷射阀18和高压燃料管道布置30设置在中间冷却器24的在车辆1的高度方向上的范围内。

即，从车辆1的前侧（车辆1在上下方向上的范围内）观察，一组低压传输32、进气口7、汽门喷射阀13、低压燃料管道布置（低压燃料提供路径）的一部分、以及一组高压燃料泵11、高压传输33、汽缸喷射阀18以及高压燃料管道布置30（高压燃料提供路径）在发动机机体5的表面内被中间冷却器24所覆盖。

此外，在从车辆1的前侧观察的车辆主视图中，中间冷却器24设置成在发动机2的前方与发动机盖闩61和发动机盖撞针62重叠。因此，即使当发动机盖闩61或与发动机盖闩61接合的又硬又小的发动机盖撞针62与碰撞物体一起进入时，发动机盖闩61或发动机盖撞针62抵靠中间冷却器24所以能够保护燃料系统中的高压燃料泵11、管道布置等。

因此，当碰撞物体从车辆1的前侧进入时，碰撞物体或作为车辆本身的部件的发动机盖撞针62抵靠中间冷却器24所以能够防止碰撞物体、发动机盖闩61或发动机盖撞针62抵靠包括高压燃料泵11的燃料系统（高压燃料提供路径）。因此，即使当碰撞物体进入时，对包括高压燃料泵11的燃料系统的损害能够在未设置专用保护件的情况下抑制到最小。

当由下杆等推动的中间冷却器24抵靠发动机盖60或发动机盖闩61时，中间冷却器24通过支架53由发动机机体5的进气歧管9支撑所以能够保持中间冷却器24的倾斜状态。例如，突起等可以设置于进气歧管9中从而保持中间冷却器24的热交换部分34的倾斜状态。

如在图7中所示，发动机2的整个长度方向（曲柄轴的轴线方向）上的中间冷却器24的端部21S在发动机2的整个长度方向上设置在内侧而不是发动机的端部2S。因此，发动机2的组件能够制成紧凑的。因此，能够同时实现将发动机2制成紧凑并保护燃料系统。

将基于图8A和8B描述安装有上述发动机2的车辆1碰撞到大车的情况中的情形。

图8A和8B示出了关于在碰撞时的情况说明。图8A示出了车辆1的发动机室在下杆（碰撞物体）下面滑动并且下杆、发动机盖闩61和发动机盖撞针62抵靠发动机2的状态。图8B示出了下杆、发动机盖闩61和发动机盖撞针62进一步进入发动机2侧的状态。

图8A和图8B以主视图示出了发动机2的状态，其中发动机2是从车辆1的前进移动方向上的右侧观察到的。图8A和8B中的右侧对应车辆1的前/后方向上的前侧。

如在图8A中所示，当车辆1碰撞车辆1前方停的大卡车等时，大卡车等的下杆41（碰撞物体）由于车辆1向前移动而从车辆1的前侧进入发动机室。即，所处位置高于车辆1的保险杠的大卡车的下杆41等进入发动机室。

同时，发动机盖60（参见图6）被压垮了，并且发动机盖闩61和与发动机盖闩61接合的发动机盖撞针62与下杆41一起进入发动机室。

从车辆1的前侧进入的下杆41、发动机盖闩61和发动机盖撞针62抵靠中间冷却器24的热交换部分34的下端34a。当下杆41和发动机盖撞针62（发动机盖闩61）抵靠中间冷却器24的热交换部分34的下端34a并且车辆1进一步向前移动时，下杆41推动热交换部分34的下端34a在示出的顺时针方向上旋转中间冷却器24直到下端34a抵靠进气歧管9（设置于进气歧管9中的突起9a）。

如在图8B中所示，当下杆41和发动机盖撞针62（发动机盖闩61）在中间冷却器24的热交换部分34的下端34a抵靠进气歧管9的状态下进一步进入时，下杆41、发动机盖闩61和发动机盖撞针62在进气歧管9阻止中间冷却器24旋转的状态下沿着中间冷却器24的热交换部分34在示出的左侧上相对向上地移动。

即，随着车辆1向前移动，发动机2在右侧向下移动以在车辆1下面滑动从而从下杆41、发动机盖闩61和发动机盖撞针62撤离发动机机体5。

因此，响应下杆41从车辆1的前侧进入，由于中间冷却器24的热交换部分34，相对发动机机体5将下杆41、发动机盖闩61和发动机盖撞针62向上引导。因此，即使当未提供保护件时，也不用担心下杆41、发动机盖闩61和发动机盖撞针62可能抵靠包含高压燃料泵11的燃料系统（尤其是高压燃料提供路径）。

因此，即使当车辆1碰撞到停着的大卡车等，不用担心包括高压燃料泵11的燃料系统受到损坏引起燃料泄漏。

在上述车辆1的发动机2中，即使当大车的下杆41进入时，对包括高压燃料泵11的燃料系统（高压燃料提供路径）的损伤能够在不设置诸如保护件的专用件的情况下抑制到最小。

本发明可被用于车辆的内燃机的工业领域中，在每个所述车辆的内燃机中，能够准确地使燃料系统免于碰撞物体的进入对其的伤害。

Claims (10)

1.一种用于车辆的内燃机，所述内燃机的特征在于包括：

高压燃料泵，配置为对提供至所述内燃机的燃料进行加压；

增压器，配置为对送到所述内燃机的空气进行增压；以及

中间冷却器，配置为对所增压的空气进行冷却，其中，

所述高压燃料泵设置在所述内燃机的汽缸盖的上部中，

所述中间冷却器设置在所述高压燃料泵的相对于所述车辆的前侧上，并且

所述中间冷却器的上端设置成高于所述高压燃料泵的上端，以使得从所述车辆的前侧观察，所述高压燃料泵在内燃机机体的表面内被所述中间冷却器覆盖。

2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，进一步包括：

高压燃料提供路径，通过所述高压燃料提供路径，来自于所述高压燃料泵的所述燃料被传输至用于将所述燃料直接喷射到所述内燃机机体的燃烧室中的汽缸喷射阀，其中

从所述车辆的所述前侧观察，所述高压燃料提供路径和所述高压燃料泵在所述内燃机机体的所述表面内被所述中间冷却器覆盖。

3.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，

所述中间冷却器包括热交换部分，所述热交换部分被设置成使得所述热交换部分的上侧比所述热交换部分的下侧更加朝向所述车辆的后侧倾斜。

4.根据权利要求2所述的内燃机，其特征在于，

所述中间冷却器包括热交换部分，所述热交换部分被设置成使得所述热交换部分的上侧比所述热交换部分的下侧更加朝向所述车辆的后侧倾斜。

5.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，还包括：

曲柄轴，在所述车辆的宽度方向上延伸；以及

进气歧管，设置在所述内燃机的前侧上并且配置为向所述内燃机分配所述空气，其中

所述中间冷却器通过支架固定至所述进气歧管。

6.根据权利要求2所述的内燃机，其特征在于，还包括：

曲柄轴，在所述车辆的宽度方向上延伸；以及

进气歧管，设置在所述内燃机的前侧上并且配置为向所述内燃机分配所述空气，其中

所述中间冷却器通过支架固定至所述进气歧管。

7.根据权利要求3所述的内燃机，其特征在于，还包括：

曲柄轴，在所述车辆的宽度方向上延伸；以及

进气歧管，设置在所述内燃机的前侧上并且配置为向所述内燃机分配所述空气，其中

所述中间冷却器通过支架固定至所述进气歧管。

8.根据权利要求4所述的内燃机，其特征在于，还包括：

曲柄轴，在所述车辆的宽度方向上延伸；以及

进气歧管，设置在所述内燃机的前侧上并且配置为向所述内燃机分配所述空气，其中

所述中间冷却器通过支架固定至所述进气歧管。

9.根据权利要求1至8任一项所述的内燃机，其特征在于，

所述内燃机的整个长度方向上的所述中间冷却器的端部在所述内燃机的所述整个长度方向上设置在所述内燃机的内侧上而不是所述内燃机的端部上。

10.根据权利要求1至8任一项所述的内燃机，其特征在于，

发动机盖闩设置在所述内燃机的前侧中，并且

从所述车辆的所述前侧观察，所述中间冷却器设置成与所述发动机盖闩重叠。