CN106194479A

CN106194479A - 内燃机

Info

Publication number: CN106194479A
Application number: CN201610348354.4A
Authority: CN
Inventors: 山本康博; 藤田武久; 宫良直之; 高川元; 日冈英; 日冈英一
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2016-12-07
Also published as: EP3098425B1; US9964066B2; JP2016223303A; US20160348608A1; EP3098425A1

Abstract

本发明提供一种内燃机，其通过抑制进气用的气门座以及进气门的伞状部的温度上升，能够抑制吸入空气向燃烧室内的填充效率的降低。在内燃机(11)的气缸盖(13)、且在进气连接部分(25)以及排气连接部分(35)的双方设置有供气门(20、30)的伞状部(22、32)抵接的气门座(26、36)，其中，进气连接部分(25)是进气口(17)的与燃烧室(16)的连接部分，排气连接部分(35)是排气口(18)的与燃烧室(16)的连接部分。水套(19)与进气用的气门座(26)的气门座面的最短距离比水套(19)与排气用的气门座(36)的气门座面的最短距离短。

Description

内燃机

技术领域

本发明涉及具有进气门以及排气门的内燃机。

背景技术

在内燃机的气缸盖、且在进气口的与燃烧室连接的连接部分以及排气口的与燃烧室连接的连接部分的双方，设置有供气门的伞状部抵接的气门座。

作为这样设置于气缸盖的气门座，公知有通过堆焊而形成于气缸盖的上述连接部分的气门座。例如，如专利文献1中记载的那样，通过一边向气缸盖的上述连接部分照射激光一边供给金属粉末，能够在该连接部分形成通过堆焊而成的气门座。这样的气门座与气缸盖的密接程度高，向气缸盖的热的传导效率高。因此，能够适当地抑制气门座以及气门的伞状部的温度上升。

而且，在专利文献1所记载的气缸盖中，进气用的气门座以及排气用的气门座双方成为通过堆焊而形成的气门座。

专利文献1：日本特开2008－188648号公报

然而，在气缸盖内且在进气口与排气口之间设置有水套。而且，从气门座传导至气缸盖的热由在该水套内流动的冷却水回收。因此，若进气用的气门座至水套的距离长，则进气用的气门座、进气门的伞状部的热变得难以由在水套内流动的冷却水回收。

此处，由于从燃烧室向排气口排出的废气为高温，所以排气门的伞状部、排气用的气门座的温度容易变得比进气门的伞状部、进气用的气门座的温度高。尤其在内燃机的高速旋转高负荷运转时，废气的温度变得非常高。在该情况下，从排气用的气门座向气缸盖传导的热还向气缸盖中的进气用的气门座的周围部位传导，从而该周围部位的温度变高。

此时，若进气用的气门座至上述水套的距离长，则由于热从排气用的气门座向气缸盖中的进气用的气门座的周围部位传导，所以进气用的气门座以及进气门的伞状部的双方的温度上升。其结果，通过进气口而向燃烧室内供给的吸入空气的温度变高，从而吸入空气向燃烧室内的填充效率有可能降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内燃机，其通过抑制进气用的气门座以及进气门的伞状部的温度上升，能够抑制吸入空气向燃烧室内的填充效率的降低。

用于解决上述课题的内燃机以如下内燃机为前提：在气缸盖中，在进气连接部分设置有供气门的伞状部抵接的进气用的气门座，所述进气连接部分是进气口的与燃烧室的连接部分，并且，在排气连接部分设置有供气门的伞状部抵接的排气用的气门座，所述排气连接部分是排气口的与燃烧室的连接部分。将气门座中供气门的伞状部抵接的部位设为气门座面，将水套与排气用的气门座的气门座面的最短距离设为第一距离，其中，所述水套在所述气缸盖中位于所述进气口与所述排气口之间，并将该水套与进气用的气门座的气门座面的最短距离设为第二距离。该情况下，在上述内燃机中，第二距离比第一距离短。

根据上述结构，由在水套内流动的冷却水对排气用的气门座以及排气门的伞状部的冷却效率变低，与此相应地，由在同一水套内流动的冷却水对进气用的气门座以及进气门的伞状部的冷却效率变高。因此，即使从排气用的气门座传导至气缸盖的热向气缸盖中的进气用的气门座周围的部位传导，也能够利用在上述水套内流动的冷却水而高效地对该周围部位的热进行回收。其结果，进气用的气门座以及进气门的伞状部的温度上升得到抑制。因此，通过抑制进气用的气门座以及进气门的伞状部的温度上升，能够抑制吸入空气向燃烧室内的填充效率的降低。

另外，优选使排气用的气门座的导热系数比进气用的气门座的导热系数低。根据该结构，从排气用的气门座向气缸盖的热的传递效率变低，与此相应地，能够提高进气用的气门座以及进气门的伞状部的冷却效率。因此，能够更加提高对进气用的气门座以及进气门的伞状部的温度上升的抑制效果。

另外，优选使排气用的气门座的热容量比进气用的气门座的热容量大。在内燃机暂时进行高旋转高速负荷运转的情况下，废气的温度暂时上升。此时，即使在废气的温度暂时上升时，也能够与排气用的气门座的热容量增大的量相应地减小从排气用的气门座向气缸盖的热的传递量。即，排气用的气门座从废气接受到的热逐渐向气缸盖传导。其结果，因废气的温度暂时上升而引起的、从进气用的气门座向气缸盖的热的传递效率的降低得到抑制，从而能够抑制该进气用的气门座以及进气门的伞状部的温度上升。

附图说明

图1是示意地示出一个实施方式的内燃机的一部分的剖视图。

图2是将该内燃机的气缸盖的一部分放大的剖视图。

附图标记的说明：

11…内燃机；13…气缸盖；16…燃烧室；17…进气口；18…排气口；19…水套；20…进气门；22…进气门的伞状部；25…进气连接部分；26…进气用的气门座；261…气门座面；30…排气门；32…排气门的伞状部；35…排气连接部分；36…排气用的气门座；361…气门座面。

具体实施方式

以下，根据图1及图2对使内燃机具体化的一个实施方式进行说明。如图1所示，本实施方式的内燃机11具备：气缸体12；以及气缸盖13，其组装于气缸体12的图中的上部。在这样的内燃机11的内部形成有多个气缸14，在各气缸14内设置有沿图中的上下方向进退移动的活塞15。而且，在气缸盖13与活塞15的顶面151之间形成有燃烧室16，含有燃料和吸入空气的混合物在该燃烧室16燃烧。

在气缸盖13设置有：进气口17，其用于将吸入空气向燃烧室16内导入；以及排气口18，其用于将在燃烧室16产生的废气排出。另外，在这样的气缸盖13内且在进气口17与排气口18之间设置有水套19，冷却水在该水套19流动。

另外，内燃机11具备：进气门20，其相对于燃烧室16对进气口17进行开闭；以及排气门30，其相对于燃烧室16对排气口18进行开闭。上述各气门20、30具有：呈杆状的轴部21、31；以及在轴部21、31的前端设置的伞状部22、32。

图1中，白色空心箭头表示吸入气体或排出气体流动的方向。如图1及图2所示，进气口17的下游端成为进气口17的与燃烧室16连接的连接部分亦即进气连接部分25。同样，排气口18的上游端成为排气口18的与燃烧室16连接的连接部分亦即排气连接部分35。而且，在进气连接部分25设置有供进气门20的伞状部22抵接的进气用的气门座26，并且在排气连接部分35设置有供排气门30的伞状部32抵接的排气用的气门座36。

此外，在进气用的气门座26的内周面形成有供进气门20的伞状部22抵接的气门座面261。另外，在排气用的气门座36的内周面形成有供排气门30的伞状部32抵接的气门座面361。

进气用的气门座26是通过堆焊而形成于进气连接部分25的气门座。例如，这样的气门座能够通过以下所示的方法而形成。即，若一边对进气连接部分25照射激光、一边供给作为金属粉末的一个例子的铜基材合金粉末，则该铜基材合金粉末熔解并附着于进气连接部分25。以该方式对进气连接部分25中的铜基材合金粉末的附着部分进行加工，由此形成进气用的气门座26。此外，还有时将这样使用了激光的气门座的制造方法称作激光熔敷加工，并将通过激光熔敷加工而形成的气门座称作激光熔敷气门座。

另一方面，排气用的气门座36构成为使得以下所示的两个条件成立。(条件1)导热系数比进气用的气门座26的导热系数低。(条件2)热容量比进气用的气门座26的热容量大。

本实施方式的内燃机11中，作为满足上述两个条件的排气用的气门座36，能够采用通过对铁基材等金属的基材进行烧结而形成的环座(ring seat)。这样通过烧结而形成的气门座构成为含有多个微小的空孔，从而该气门座的导热系数变得比通过堆焊而形成的气门座的导热系数低。

另外，排气用的气门座36构成为：轴部31的长度方向、即轴向上的长度比进气用的气门座26的轴部21的长度方向、即轴向上的长度长，并且，与所述轴向大致正交的径向上的宽度比进气用的气门座26的与所述轴向正交的径向上的宽度宽。因此，排气用的气门座36的热容量变得比进气用的气门座26的热容量大。

而且，这样的排气用的气门座36被压入于气缸盖13的排气连接部分35。进气用的气门座26与气缸盖13一体形成，与此相对，排气用的气门座36与气缸盖13分体构成。微小的间隙有时介于这样被压入于连接部分的气门座与气缸盖13之间。也就是说，排气用的气门座36与气缸盖13的密接程度比进气用的气门座26与气缸盖13的密接程度低。因此，从排气用的气门座36向气缸盖13的热传递效率比从进气用的气门座26向气缸盖13的热传递效率低。

另外，当将排气用的气门座36向气缸盖13压入时，会对气缸盖13的排气连接部分35的周围施加负荷。此时，若排气连接部分35与水套19之间的间隔狭窄，则水套19的形状有可能因该负荷而过度变形。

因此，本实施方式的内燃机11中，通过使排气连接部分35至水套19的最短距离比进气连接部分25至水套19的最短距离长，能够提高气缸盖13中的排气连接部分35与水套19之间的部分的刚性。因此，难以产生气缸盖13中的排气连接部分35与水套19之间的部分因将排气用的气门座36向排气连接部分35压入时所施加的负荷而过度变形的现象。

而且，将排气用的气门座36的气门座面361至水套19的最短距离设为“第一距离L1”，并将进气用的气门座26的气门座面261至水套19的最短距离设为“第二距离L2”。通过这样使气缸盖13中的排气连接部分35与水套19之间的部分变厚，使得第二距离L2比第一距离L1短。

接下来，对本实施方式的内燃机11的作用进行说明。在吸入空气通过进气口17而被导入燃烧室16内的情况下，在进气门20(尤其是进气门20的伞状部22)以及进气用的气门座26与吸入空气之间进行热交换。当进气门20以及进气用的气门座26的温度比吸入空气的温度高时，吸入空气由进气门20以及进气用的气门座26加热并被向燃烧室16内导入。另一方面，当将在燃烧室16产生的废气向排气口18排出时，废气的热向排气门30(尤其是排气门30的伞状部32)以及排气用的气门座36传递。因此，排气门30的伞状部32以及排气用的气门座36的温度容易变高。尤其在排气用的气门座36中，与排气门30的伞状部32抵接的气门座面361的温度容易变高。

本实施方式的内燃机11中，排气用的气门座36与气缸盖13的密接程度比进气用的气门座26与气缸盖13的密接程度低。另外，排气用的气门座36构成为导热系数比进气用的气门座26的导热系数低。因此，难以从排气用的气门座36向气缸盖13传导热。

其结果，传递至排气用的气门座36的废气的热难以传递至气缸盖13中的进气连接部分25的周围。即，能够抑制因废气的热而引起的、气缸盖13中的进气连接部分25的周围的温度上升。于是，气缸盖13中的进气连接部分25的周围的温度难以变高，与此相应地，进气用的气门座26的温度难以变高。其结果，经由进气用的气门座26进行的从进气门20的伞状部22向气缸盖13的热传递效率变高。

此处，从气门座传递至气缸盖13的热由在位于进气口17与排气口18之间的水套19内流动的冷却水回收。因此，气门座至水套19的距离越短，则气门座以及气门的伞状部的冷却效率越高，该距离越长，则气门座以及气门的伞状部的冷却效率越低。

在这一点上，在本实施方式的内燃机11中，进气用的气门座26的气门座面261至水套19的最短距离亦即第二距离L2，比排气用的气门座36的气门座面361至水套19的最短距离亦即第一距离L1短。因此，在水套19内流动的冷却水对进气用的气门座26以及进气门20的冷却效率变高。由此，即使废气的热传递至气缸盖13中的进气连接部分25的周围，也能够利用在水套19内流动的冷却水而适当地回收该废气的热。其结果，进气用的气门座26以及进气门20的伞状部22的温度上升得到抑制。

由此，通过进气口17而被向燃烧室16内导入的吸入空气的温度的上升得到抑制，从而吸入空气向燃烧室16内的填充效率的降低得到抑制。此外，在内燃机11的高旋转高负荷运转时，废气的温度变得非常高。而且，即使在内燃机11暂时进行这样的旋转高速负荷运转而使得废气的温度暂时上升时，也能够与排气用的气门座36的热容量增大的量相应地减少从排气用的气门座36向气缸盖的热的传递量。即，排气用的气门座36从废气接受的热逐渐向气缸盖13传导。其结果，因废气温度的暂时上升而引起的热难以向气缸盖13中的进气连接部分25的周围传递。因此，因废气温度暂时上升而引起的、从进气用的气门座26向气缸盖13的热的传递效率的降低得到抑制，从而吸入空气向燃烧室16内的填充效率的降低得到抑制。

以上，根据上述结构以及作用，能够得到以下所示的效果。(1)本实施方式的内燃机11中，通过使第二距离L2比第一距离L1短，提高了由在水套19内流动的冷却水对进气用的气门座26以及进气门20的伞状部22的冷却效率。因此，即使从排气用的气门座36传递至气缸盖13的热向气缸盖13中的进气连接部分25的周围传导，也能够利用在水套19内流动的冷却水而高效地对进气连接部分25的周围的热进行回收。其结果，进气用的气门座26以及进气门20的伞状部22的温度上升得到抑制。因此，通过抑制进气用的气门座26以及进气门20的伞状部22的温度上升，能够抑制吸入空气向燃烧室16内的填充效率的降低。

(2)此外，进气用的气门座26是通过向进气连接部分25的堆焊而形成的气门座，与此相对，排气用的气门座36成为压入于排气连接部分35的气门座。因此，与和排气用的气门座36同样地将进气用的气门座26设为压入于排气连接部分35的气门座的情况相比，能够缩小进气连接部分25与水套19之间的间隔。其结果，能够使进气用的气门座26的气门座面261更加接近水套19。即，能够容易实现使得第二距离L2比第一距离L1短的结构。

(3)另外，将进气用的气门座26设为通过向进气连接部分25的堆焊而形成的气门座，并将排气用的气门座36设为压入于排气连接部分35的气门座，由此使得排气用的气门座36与气缸盖13的密接程度比进气用的气门座26与气缸盖13的密接程度低。因此，从排气用的气门座36向气缸盖13的热的传递效率比从进气用的气门座26向气缸盖13的热的传递效率低。其结果，热难以从排气用的气门座36向气缸盖13传递，从而废气的热难以向气缸盖13中的进气连接部分25的周围传递。因此，气缸盖13中的进气连接部分25的周围的温度难以变高，从而能够抑制从进气用的气门座26向气缸盖13的热的传递效率的降低。

(4)另外，使排气用的气门座36的导热系数比进气用的气门座26的导热系数低。因此，从排气用的气门座36向气缸盖13的热的传递效率变得更低，从而能够进一步提高进气用的气门座26以及进气门20的伞状部22的冷却效率。

(5)另外，使排气用的气门座36的热容量比进气用的气门座26的热容量大。因此，即使在内燃机11暂时进行高旋转高速负荷运转等而使得废气的温度暂时上升的情况下，也能够抑制从进气用的气门座26向气缸盖13的热的传递效率的降低。

此外，上述实施方式也可以变更为以下的其它实施方式。·只要排气用的气门座36在向排气连接部分35的压入时不会破损，也可以采用大小相对于进气用的气门座26的大小为相同程度的气门座作为排气用的气门座36。

·只要能够压入于排气连接部分35，也可以采用除通过烧结而形成的环座以外的其它环座作为排气用的气门座36。·只要进气用的气门座26是通过堆焊而形成于进气连接部分25的气门座，也可以通过激光熔敷加工以外的其它方法形成。

·只要能够使第二距离L2比第一距离L1短，也可以与进气用的气门座26同样地将排气用的气门座36设为通过向排气连接部分35的堆焊而形成的气门座。

·只要能够使第二距离L2比第一距离L1短，也可以与排气用的气门座36同样地将进气用的气门座26设为压入于进气连接部分25的气门座。

Claims

1.一种内燃机，在气缸盖，在进气连接部分设置有供气门的伞状部抵接的进气用的气门座，所述进气连接部分是进气口的与燃烧室的连接部分，并且，在排气连接部分设置有供气门的伞状部抵接的排气用的气门座，所述排气连接部分是排气口的与所述燃烧室的连接部分，

所述内燃机的特征在于，

将所述进气用的气门座以及所述排气用的气门座中分别供所述气门的伞状部抵接的部位作为气门座面，将水套与所述排气用的气门座的所述气门座面的最短距离设为第一距离，其中，所述水套在所述气缸盖内位于所述进气口与所述排气口之间，将所述水套与所述进气用的气门座的所述气门座面的最短距离设为第二距离，在该情况下，所述第二距离比所述第一距离短。

2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，

所述排气用的气门座的导热系数比所述进气用的气门座的导热系数低。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于，

所述排气用的气门座的热容量比所述进气用的气门座的热容量大。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机，其特征在于，

所述排气用的气门座与所述气缸盖分体形成，所述进气用的气门座与所述气缸盖一体形成。