CN108350763A - 内燃机的气缸盖构造和内燃机 - Google Patents

Abstract

凸轮载体(20)由1对纵框架(21)和多个横框架(22)构成，该1对纵框架(21)被与凸轮轴(30)的轴向平行地设置，该多个横框架(22)被相互分离地连接在该1对纵框架(21)上，且用凸轮轴承(31)支承凸轮轴(30)，并且，在纵框架(21)中，在相邻的横框架(22)之间的壁面(23)中的至少1个壁面(23a)上设置有柔性构造(40)，该柔性构造(40)抑制因热膨胀而引起的凸轮轴承(31)相对于凸轮轴(30)的相对位置及倾斜角度的变化量。

Description

内燃机的气缸盖构造和内燃机

技术领域

本公开涉及在气缸盖的上部载置有一体构造的凸轮载体的内燃机的气缸盖构造和内燃机。

背景技术

通常，柴油引擎等内燃机的多数被构成为设置有多个气缸(cylinder)的多气缸引擎。在该多气缸引擎中对气门机构采用OHC(顶置凸轮载体)的情况下，包括凸轮轴，并将该凸轮轴在设置于气缸盖的上部的凸轮载体(cam carrier)上可转动地支承，其中，该凸轮轴包括多个用于对配置在各气缸内的上部的进气门及排气门进行开闭的凸轮。

在该多气缸OHC引擎中，该凸轮载体具有：与凸轮轴的轴向平行地设置的1对纵框架、以及相互分离地连接在该1对纵框架上的多个横框架，该横框架被以夹着引擎的气缸的方式与气缸数对应地设置，用被配置在该横框架上的凸轮轴承支承凸轮轴。

而且，因为在对各个气缸的凸轮轴承位置的加工中同轴度的精度会对可靠性或耐久性产生较大的影响，所以为了能够将凸轮轴的凸轮配置在准确的位置，而使用了如下构成：将纵框架和横框架一体化，作为一体构造而进行同轴加工。该一体构造的凸轮载体由螺栓固定在气缸盖上。

但是，在气缸盖的上部固定有一体构造的凸轮载体的内燃机中，存在如下问题：在凸轮载体与气缸盖之间发生温度差这样的引擎的运转条件，例如从冷态时等低负荷运转突然转移到高负荷运转的运转条件、或从高负荷运转突然转移到低负荷运转或无负荷运转(引擎制动工作状态)的运转条件下，因气缸盖与凸轮载体之间的热温度差而产生相对变位、或者在凸轮载体中因接触气缸盖的接触面与相反侧的上表面侧之间的热膨胀差而产生热变形。

即，因为在急剧的引擎运转状态的变化中，引擎的气缸中的发热量大幅变化，气缸盖的温度会变化，所以在气缸盖与凸轮载体之间产生温度差，因该温度差所导致的热膨胀差而产生相对变位，因此，会发生在微小的往复滑动重复作用时产生的表面损伤即振动磨损。

另一方面，在凸轮载体的与气缸盖接触而温度容易追随气缸盖的接触面侧、和凸轮载体的与气缸盖相反侧且热传递较慢而且放热量较大且温度难以追随气缸盖的上表面侧之间，会产生温度差，接触面侧的热膨胀量和上表面侧的热膨胀量之间会产生差，因此，在凸轮载体内会发生热变形。当发生该热变形时，凸轮轴承相对于凸轮轴的位置或倾斜度会变化，会发生凸轮轴承的磨损或烧伤等不良。

即，如图6所示，在现有技术的内燃机的气缸盖构造1X中，如图7所示，当从正常状态下凸轮载体20的温度大致均等时起、气缸盖10的温度急上升进而热膨胀(ΔLb)时，凸轮载体20的接触面20r侧追随气缸盖10的热膨胀而达到比较大的伸长量ΔLr，因此，被拧合在气缸盖10上螺栓50的接触面20r侧的位置Pr也会移动。另一方面，在放热量较大的上表面20t侧，无法追随温度上升，达到比较小的伸长量ΔLt，因此，螺栓50的上表面20t侧的位置Pt与接触面20r侧的位置Pr偏离。即，由于凸轮载体20中的热膨胀的差而热变形。另外，在用于说明的图7中，是仅关注图7的横方向的伸长而示意性地画的图，未精确地表示上下等整体的伸长。此外，在温度上升时，“ΔLb≧Lr≧Lt”，在温度下降时，“ΔLb≦Lr≦Lt”。

与此相关联，提出了一种气缸盖，其为了防止进气凸轮轴轴颈部与排气凸轮轴轴颈部的凸轮轴间距扩大，气门间隙增大并产生异响，而在铝制的气缸盖主体之上载置有与该气缸盖主体相互独立的凸轮载体，其中，通过铝压铸制作凸轮载体，并且，在凸轮载体中铸入铸铁制的轴承构件，使得凸轮载体的热变形量较小(例如，参照专利文献1)。

但是，在该气缸盖中，会产生如下问题：因为在铝制的凸轮载体中铸入有铸铁制的轴承构件，所以在铝合金与铸铁中，因热膨胀率之差，除了特定的温度范围以外，始终会作用热变形量之差所导致的热应力，此外，会产生如下问题：因为将凸轮载体的热膨胀量控制得较小，所以气缸盖主体与被载置在其上的凸轮载体之间的相对变位变大。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002－205159号公报

发明内容

发明要解决的课题

本公开是鉴于上述的情况而完成，其目的在于提供一种内燃机的气缸盖构造和内燃机，在气缸盖的上部载置有一体构造的凸轮载体的内燃机中，即使在气缸盖与凸轮载体产生温度差那样的引擎的运转条件下，也能够抑制振动磨损对气缸盖与凸轮载体的连接部位造成的损伤，并且，减少凸轮轴与凸轮轴承的相对位置及相对角度的变化量，能够维持被配置在凸轮载体的横框架上的各凸轮轴承的同轴加工精度，能够抑制各凸轮轴承的磨损或烧伤。

用于解决课题的手段

用于达成上述的目的的本公开的内燃机的气缸盖构造是在气缸盖的上部载置有一体构造的凸轮载体的内燃机的气缸盖构造，上述凸轮载体由1对纵框架和多个横框架构成，该1对纵框架被与凸轮轴的轴向平行地设置，该多个横框架被相互分离地连接在该1对纵框架上，且用凸轮轴承支承上述凸轮轴，并且，在上述纵框架中，在相邻的上述横框架之间的壁面中的至少1个壁面上设置有柔性构造，该柔性构造抑制因热膨胀而引起的上述凸轮轴承相对于上述凸轮轴的相对位置及倾斜角度的变化量。

根据该构成，通过利用该柔性构造(flexible structure)使纵框架的凸轮轴的轴向的刚性降低，从而能够吸收因气缸盖与凸轮载体之间的热膨胀差而产生的相对变位，因此，能够抑制气缸盖与凸轮载体的接触面上的振动磨损所导致的损伤。

并且，通过利用该柔性构造使纵框架的凸轮轴的轴向的刚性降低，从而吸收纵框架的上表面侧与接触面侧之间的热膨胀差，换言之，通过柔性构造部分沿凸轮轴的轴向变形相当于热膨胀差的量，从而能够减少因在凸轮载体内发生的温度不均等而产生的热膨胀差所导致的热变形对凸轮轴承相对于凸轮轴的相对位置及倾斜角度带来的影响，能够抑制凸轮轴承的磨损或烧伤的发生。

此外，在上述的内燃机的气缸盖构造中，将上述柔性构造设为凸形状构造，该凸形状构造将上述壁面的一部或全部在与该壁面垂直的方向上设为凸状。该凸形状构造例如能够通过将凸轮载体的纵框架的壁面在与该壁面垂直的方向上进行冲压加工等从而容易地形成。于是，根据该构成，能够利用冲压加工等比较简易的加工来在凸轮载体的纵框架上形成柔性构造，此外，也能够容易地应用在既存的引擎中。

或者，在上述的内燃机的气缸盖构造中，将上述柔性构造设为缝隙形状构造，该缝隙形状构造在上述壁面的一部分上设置有至少1个从壁面的下表面或上表面沿高度方向切入的缝隙。该缝隙形状构造例如能够通过沿气缸盖的高度方向进行切削加工等从而容易地形成。于是，根据该构成，能够利用切削加工等比较简易的加工来在凸轮载体的纵框架上形成柔性构造，此外，能够应用于既存的引擎中。

而且，用于达成上述的目的的本公开的内燃机被构成为包括上述的内燃机的气缸盖构造，能够得到与上述的内燃机的气缸盖构造同样的效果。

发明效果

根据本公开的内燃机的气缸盖构造和内燃机，在气缸盖的上部载置有一体构造的凸轮载体的内燃机中，即使在发生气缸盖与凸轮载体的温度差那样的引擎的运转条件下，也能够吸收气缸盖与凸轮载体之间的相对变位，从而抑制对气缸盖与凸轮载体的接触部位的振动磨损所导致的损伤。此外，通过吸收因凸轮载体内的温度的不均匀而产生的热变形，从而能够减少凸轮轴与凸轮轴承的相对位置及相对角度的变化量，维持被嵌入在凸轮载体的横框架上的各凸轮轴承的同轴加工精度，因此，能够抑制各凸轮轴承的磨损或烧伤。

附图说明

图1是示意性地表示本公开的第1实施方式的内燃机的气缸盖构造的图。

图2是将图1的A部分放大的图，是在凸轮载体的纵框架上设置有凸形状构造的柔性构造的图。

图3是本公开的第2实施方式的内燃机的气缸盖构造的、将相当于图1的A部分的部分放大的图，是在凸轮载体的纵框架上设置有缝隙形状构造的柔性构造的图。

图4是示意性地表示现有技术的形态的内燃机的构成的图。

图5是将图4的A部分放大的图。

图6是从B方向看图5的图，是示意性地表示引擎的正常运转条件时的现有技术的气缸盖与凸轮载体的位置关系的图。

图7是从B方向看图5的图，是示意性地表示引擎的过渡运转条件时的现有技术的气缸盖与凸轮载体的位置关系及凸轮载体的变形的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本公开的实施方式的内燃机的气缸盖构造和内燃机。另外，在以下的说明中，以在凸轮载体上用凸轮载体支承单一的凸轮轴的所谓的SOHC(单顶置凸轮载体)引擎为例进行说明，其中，该单一的凸轮轴包括多个用于对在引擎的各气缸(cylinder)的内的上部配置的进气门及排气门进行开闭的凸轮，但是，对于在凸轮载体上包括具有进气门的动作用的多个凸轮的进气门用凸轮轴、以及具有排气门的动作用的多个凸轮的排气门用凸轮轴这2个凸轮轴而构成的所谓的DOHC(双顶置凸轮轴)引擎，也能够应用本公开。

如图1所示，本公开的第1实施方式的内燃机的气缸盖构造1A是如下构造：在气缸盖10的上部载置有一体构造的凸轮载体20并用螺栓50固定。

而且，在该内燃机的气缸盖构造1中，凸轮载体20由1对纵框架21和多个横框架22(22a、22b、22c、22d、22e)构成，该1对纵框架21与凸轮轴30的轴向(纵方向)平行地设置，该多个横框架22相互分离地连接在该1对纵框架21上，且用凸轮轴承31支承凸轮轴30。

另外，此处，预先说明图1所示的各方向。纵方向表示气缸盖20的纵方向，是与凸轮轴30的轴向相同的方向。该方向是与被配置在凸轮载体20的横框架22上的各凸轮轴承31的轴向相同的方向。此外，横方向是与纵方向垂直的方向，是气缸盖10的横方向，是与凸轮载体20的各横框架22的配置方向相同的方向。此外，高度方向是气缸盖10的高度方向，是与气缸盖10的纵方向及横方向垂直的方向。

该横框架22与引擎1的气缸数(在图1的构成中是4气缸)相对应，从上方观察，被设置为分别跨越这些气缸。此外，在凸轮轴30上具有用于进行进气门和排气门的开闭的多个凸轮32。

在本实施方式的构成中，与此同时，在纵框架21中，在相邻的横框架22之间的壁面23(23a、23b、23c、23d)中的至少1个(在图1的构成中是2个)壁面23a、23d上，设置有抑制因热膨胀而引起的凸轮轴承31相对于凸轮轴30的相对位置及倾斜角度的变化量的柔性构造40(40a、40d)。另外，在图1中，为了简化附图，省略了被配置在纸面的里侧方向的纵框架21，但是，对于该纵框架21也能够应用后述的本公开的柔性构造40。

该柔性构造40是通过使纵框架21的凸轮轴30的轴向即在气缸盖10与凸轮载体20之间产生较大的相对变位的方向的刚性降低，从而吸收气缸盖10与凸轮载体20之间的相对变位的构造。此外，与此同时，是吸收纵框架21的上表面侧与接触面侧之间的热膨胀差，换言之，柔性构造40部分在凸轮轴30的轴向上变形相当于热膨胀差的量的构造。

此外，当在纵框架21的端部侧的壁面(在图1中是23a、23d)上设置该柔性构造40时，与在中央侧的壁面(在图1中是23b、23c)上设置柔性构造40的情况相比，因为在气缸盖10与凸轮载体20之间的相对变位变大的部位，能够吸收相对变位，所以效果变得更大，因此优选。此外，在横框架22的热膨胀成为问题这样的情况下，也可以将柔性构造40设置在凸轮载体20的各横框架22的壁面上。

如图2所示，图1所示的第1实施方式的内燃机的气缸盖构造1A将该柔性构造40用凸形状构造构成，该凸形状构造对凸轮载体20的纵框架21的壁面23的一部分或全部通过沿与该壁面23垂直的方向设置凸部41而设为凸状。该凸形状构造例如能够通过将凸轮载体20的纵框架21的壁面23在与该壁面23垂直的方向上进行冲压加工等从而容易地形成。于是，根据该构成，能够通过冲压加工等比较简易的加工来在凸轮载体20的纵框架21上形成柔性构造40，此外，也能够容易地应用于既存的引擎中。

另外，关于凸部41的形状、尺寸等具体的规格，预先通过实验或模拟等求出内燃机的过渡运转条件时的气缸盖10与凸轮载体20之间的相对变位的量，基于该相对变位的量来设定。此外，将多个凸部41设置在壁23上的情况下的各柔性构造40的形状、尺寸等具体的规格的设定也同样。

此外，在图3所示的第2实施方式的内燃机的气缸盖构造1B中，将柔性构造40(在图3中是40a)设为在壁面23的一部分上设置有至少一处从壁面23的下表面或上表面沿高度方向切入而成的缝隙42的缝隙形状构造。该缝隙形状构造例如能够通过在气缸盖10的高度方向上进行切削加工等从而容易地形成。于是，根据该构成，能够通过切削加工等比较简易的加工来在凸轮载体20的纵框架21上形成柔性构造40，此外，能够应用于既存的引擎中。

另外，预先通过实验或模拟等求出引擎1的过渡运转条件时的气缸盖10与凸轮载体20之间的相对变位的量，并基于该相对变位的量来设定缝隙形状构造40的形状、尺寸等具体的规格。此外，将多个缝隙42设置在壁23上的情况下的各柔性构造40的形状、尺寸等具体的规格的设定也同样。

而且，本公开的实施方式的内燃机被构成为包括上述的第1实施方式及第2实施方式的内燃机的气缸盖构造1A、1B中的至少任意一者。

根据上述的构成的内燃机的气缸盖构造1A、1B及内燃机，通过利用该柔性构造40使纵框架21的凸轮轴30的轴向的刚性降低，从而能够吸收因气缸盖10与凸轮载体20之间的热膨胀差而产生的相对变位，因此，能够抑制气缸盖10与凸轮载体20的接触面上的振动磨损所导致的损伤。

并且，通过利用该柔性构造40使纵框架21的凸轮轴30的轴向的刚性降低，从而吸收纵框架21的上表面侧与接触面侧之间的热膨胀差，换言之，通过柔性构造40部分沿凸轮轴30的轴向变形相当于热膨胀差的量，从而能够减少因在凸轮载体20内发生的温度不均等而产生的热膨胀差所导致的热变形对凸轮轴承31相对于凸轮轴30的相对位置及倾斜角度带来的影响，能够抑制凸轮轴承31的磨损或烧伤的发生。

因此，在气缸盖10的上部载置有一体构造的凸轮载体20的内燃机的气缸盖构造1A、1B及内燃机中，即使在发生气缸盖10与凸轮载体20的温度差那样的引擎的运转条件下，也能够吸收气缸盖10与凸轮载体20之间的相对变位，从而抑制对气缸盖10与凸轮载体20的接触部位的振动磨损所导致的损伤，并且，通过吸收因凸轮载体20内的温度的不均匀而产生的热变形，从而能够减少凸轮轴30与凸轮轴承31的相对位置及相对角度的变化量，维持被配置在凸轮载体20的横框架22上的各凸轮轴承31的同轴加工精度，因此，能够抑制各凸轮轴承31的磨损或烧伤。

此外，根据本公开，提供一种内燃机的气缸盖构造，其特征在于，

包括：

气缸盖，以及

凸轮载体，其被安装在上述气缸盖的上部；

上述凸轮载体具有：

1对纵框架，其在与凸轮轴的轴向平行的方向上延伸，以及

多个横框架，其在与上述1对纵框架交叉的方向上延伸，并安装有对上述凸轮轴进行支承的凸轮轴承；

上述1对纵框架在连接上述多个横框架的多个壁部中的至少一部分壁部上具有柔性构造，该柔性构造吸收热膨胀所导致的凸轮载体的变形。

本申请基于2015年11月09日申请的日本国专利申请(日本特愿2015-219400)，将其内容作为参照援引于此。

工业实用性

本公开的内燃机的气缸盖构造和内燃机取得能够抑制振动磨损对气缸盖与凸轮载体的接触部位所导致的损伤这样的效果、及能够抑制凸轮轴承的磨损或烧伤这样的效果，在能够利用简便的构造来使内燃机的性能或耐久性提高这一点有用。

附图标记说明

1A、1B、1X 内燃机的气缸盖构造

10 气缸盖

20 凸轮载体

20r 接触面

20t 上表面

21 纵框架

22(22a、22b、22c、22d、22e) 横框架

23(23a、23b、23c、23d) 横框架之间的纵框架的壁面

30 凸轮轴

31 凸轮轴承

32 凸轮

40、40a、40d 柔性构造

41 凸部

42 缝隙

50 螺栓

Pr 接触面中的螺栓的中心的位置

Pt 上表面中的螺栓的中心位置

Claims (4)

1.一种内燃机的气缸盖构造，在气缸盖的上部载置有一体构造的凸轮载体，其特征在于，

上述凸轮载体由1对纵框架和多个横框架构成，该1对纵框架被与凸轮轴的轴向平行地设置，该多个横框架被相互分离地连接在该1对纵框架上，且用凸轮轴承支承上述凸轮轴；

在上述纵框架中，在相邻的上述横框架之间的壁面中的至少1个壁面上设置有柔性构造，该柔性构造抑制因热膨胀而引起的上述凸轮轴承相对于上述凸轮轴的相对位置及倾斜角度的变化量。

2.如权利要求1所述的内燃机的气缸盖构造，其中，

将上述柔性构造设为凸形状构造，该凸形状构造将上述壁面的一部分或全部在与该壁面垂直的方向上设为凸状。

3.如权利要求1所述的内燃机的气缸盖构造，其中，

上述柔性构造设为缝隙形状构造，该缝隙形状构造在上述壁面的一部分上设置有至少1个从壁面的下表面或上表面沿高度方向切入的缝隙。

4.一种内燃机，其特征在于，

包括权利要求1～3的任何一项所述的内燃机的气缸盖构造。