CN110017205B

CN110017205B - 内燃机

Info

Publication number: CN110017205B
Application number: CN201811540361.XA
Authority: CN
Inventors: 坂本博信
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2021-04-02
Anticipated expiration: 2038-12-17
Also published as: US10690093B2; US20190211780A1; CN110017205A; JP6973093B2; JP2019120227A

Abstract

内燃机具备汽缸体、汽缸体通路、汽缸盖、汽缸盖通路、多个汽缸、导入部、限制壁及连通部。导入部构成为将在汽缸盖通路流动的冷却水向EGR冷却器引导。限制壁构成为对从与火花塞对应的部位朝向导入部的冷却水的流通进行限制。连通部使汽缸体通路与汽缸盖通路彼此连通。在将与各汽缸的中心轴的延伸方向和汽缸配列方向双方正交的方向定义为规定方向的情况下，连通部中的一部分的连通部配置于与限制壁相比在规定方向上靠近进气歧管的位置。

Description

内燃机

技术领域

本公开涉及一种使汽缸盖内的冷却水向EGR冷却器内导入的内燃机。

背景技术

在日本特开2013-83206号公报中记载了具备EGR冷却器的内燃机的一例。在该内燃机中，在汽缸体的内部循环后的冷却水流入汽缸盖的内部。并且，构成为将在汽缸盖的内部循环后的冷却水向EGR冷却器内导入。

汽缸盖的内部中的火花塞的周边位于燃烧室的正上方。因此，在汽缸盖的内部循环的冷却水中的流过火花塞的周边的冷却水比在远离火花塞的区域流动的冷却水容易接受在燃烧室内产生的热。即，流过火花塞的周边的冷却水的温度容易升高。并且，在这样的高温的冷却水被导入到EGR冷却器内的情况下，基于该EGR冷却器的EGR气体的冷却效率会变低。

发明内容

一技术方案的内燃机构成为，使在设置于汽缸体的内部的汽缸体通路循环后的冷却水流入设置于汽缸盖的内部的汽缸盖通路。另外，在将在汽缸体的内部多个汽缸排列的方向定义为汽缸配列方向的情况下，在汽缸盖的汽缸配列方向上的一端设置有将在汽缸盖通路流动的冷却水向EGR冷却器引导的导入部。另外，在将多个汽缸中的在汽缸配列方向上最靠近导入部地配置的汽缸定义为规定的汽缸的情况下，在汽缸盖通路中的针对规定的汽缸设置的火花塞与导入部之间设置有限制壁，该限制壁构成为对从与火花塞对应的部位朝向导入部的冷却水的流通进行限制。另外，在汽缸体通路中的冷却水的流动方向上的多个位置分别设置有使该汽缸体通路与汽缸盖通路连通的连通部。并且，在将与汽缸的中心轴的延伸方向和汽缸配列方向双方正交的方向设为规定方向的情况下，各连通部中的一部分的连通部配置于与限制壁相比在规定方向上靠近进气歧管的位置。

根据上述构成，冷却水经由连通部中的一部分的连通部而从汽缸体通路流入汽缸盖通路。通过限制壁抑制流过汽缸盖通路中的火花塞的周边的较高温的冷却水朝向导入部的流动，所以经由上述一部分的连通部流入到汽缸盖通路的冷却水容易流动至导入部。经由该上述一部分的连通部流入到汽缸盖通路的冷却水没有在火花塞的周边流动，所以该冷却水的温度没有升高。因此，能够抑制基于EGR冷却器的EGR气体的冷却效率的降低。

在上述内燃机中，优选，与作为划分规定的进气口和汽缸盖通路的划分壁的进气口用划分壁相分离地配置限制壁。此外，规定的进气口是指设置于汽缸盖的多个进气口中的在汽缸配列方向上位于最靠近导入部的位置的进气口。

根据上述构成，能够使经由上述一部分的连通部而从汽缸体通路流入到汽缸盖通路的较低温的冷却水的一部分经由进气口用划分壁与限制壁之间的间隙流入火花塞的周边。因此，与不使这样的较低温的冷却水流入火花塞的周边的情况相比，能够提高燃烧室内的冷却效率。

若从上述一部分的连通部到导入部的距离长，则经由该一部分的连通部流入到汽缸盖通路的冷却水在到达导入部之前接受的热量容易变多。即，从上述一部分的连通部到导入部的距离越长，则向EGR冷却器内导入的冷却水的温度越容易升高。因此，在上述内燃机中，优选，将导入部配置于在上述规定方向上与限制壁相比靠近进气歧管的位置。根据该构成，从上述一部分的连通部到导入部的距离短，与此相应地，能够使经由该一部分的连通部流入到汽缸盖通路的冷却水在到达导入部之前接受的热量减少。因此，能够使向EGR冷却器内导入的冷却水的温度不容易升高。

另外，也可以是，在将汽缸盖中的与限制壁相比在汽缸配列方向上靠导入部侧的部位定义为第1端部的情况下，在汽缸盖的第1端部内设置供EGR气体朝向EGR冷却器内流动的EGR通路部分。在该情况下，在汽缸盖中的在规定方向上与导入部相比靠近排气歧管的位置设置作为划分汽缸盖通路与EGR通路部分的划分壁的通路用划分壁。

根据上述构成，能够利用在汽缸盖通路中的划分汽缸盖通路与EGR通路部分的通路用划分壁的周边流动的冷却水对在EGR通路部分流动的EGR气体进行冷却。即，通过使EGR气体向汽缸盖内流动，EGR气体以温度下降了某种程度的状态向EGR冷却器内流入。因此，能够进一步降低从EGR冷却器流出的EGR气体的温度。

此外，若从上述一部分的连通部到通路用划分壁的距离长，则经由该一部分的连通部流入到汽缸盖通路的较低温的冷却水难以到达至通路用划分壁的周边。在像这样经由上述一部分的连通部流入到汽缸盖通路的冷却水不到达通路用划分壁的周边的情况下，冷却水难以在该通路用划分壁的周边流动，在EGR通路部分流动的EGR气体的冷却效率会变低。

因此，优选，在与限制壁相比在汽缸配列方向上靠近导入部、并且在规定方向上的导入部与通路用划分壁之间的位置设置通路缩窄部，该通路缩窄部构成为使得汽缸的中心轴的延伸方向上的汽缸盖通路的宽度变窄。

根据上述构成，在经由上述一部分的连通部流入到汽缸盖通路的冷却水朝向通路用划分壁流动的情况下，当冷却水通过由于通路缩窄部而通路截面面积变窄了的部分时，该冷却水的流速变大。由此，容易使经由上述一部分的连通部流入到汽缸盖通路的冷却水到达至通路用划分壁的周边。结果，冷却水在通路用划分壁的周边流动，所以能够抑制在EGR通路部分流动的EGR气体的冷却效率的降低。

例如，也可以是，通路缩窄部是从汽缸盖通路的周壁中的位于与汽缸体相反的一侧的部分朝向该汽缸体突出的突出部。

附图说明

图1是示出在实施方式的内燃机中，汽缸体、汽缸盖及EGR冷却器的位置关系的示意图。

图2是示出该内燃机的示意图。

图3是示出汽缸盖的内部的冷却水通路的构成和EGR装置的一部分的图。

图4是汽缸盖的剖视图。

图5是以图4中的5-5线剖切了的情况下的汽缸盖的图。

图6是对汽缸盖的内部的冷却水的流动进行说明的作用图。

具体实施方式

以下，根据图1～图6对内燃机的一实施方式进行说明。

如图1和图2所示，内燃机10具备汽缸体11和安装于汽缸体11的汽缸盖20。在汽缸体11的内部设置有多个(在图1和图2中为3个)汽缸121、122、123。在本实施方式中，将在汽缸体11的内部多个汽缸121、122、123排列的方向定义为“汽缸配列方向X”。并且，由汽缸体11的汽缸121、122、123、汽缸盖20、以及在汽缸121、122、123内沿箭头方向往复运动的活塞13形成了燃烧室14。

如图2所示，在汽缸盖20连接有进气歧管31和排气歧管32。流过进气歧管31内的吸入空气经由形成于汽缸盖20的进气口21导入各燃烧室14。在各燃烧室14中，包含吸入空气与燃料的混合气通过由火花塞33进行的点火而燃烧。并且，通过混合气的燃烧而在各燃烧室14中生成的排气经由形成于汽缸盖20的排气口22而向排气歧管32内排出。

另外，在内燃机10设置有使排气歧管32内的排气作为EGR气体向进气管内回流的EGR装置40。“EGR”是“Exhaust Gas Recirculation：排气再循环”的简记。EGR装置40具有上游侧EGR通路41、汽缸盖内EGR通路42、EGR冷却器43及下游侧EGR通路44。上游侧EGR通路41连接于排气歧管32。汽缸盖内EGR通路42连接于上游侧EGR通路41，并且设置于汽缸盖20内。EGR冷却器43连接于汽缸盖内EGR通路42，并且构成为对EGR气体进行冷却。下游侧EGR通路44构成为供由EGR冷却器43冷却后的EGR气体流动。在本实施方式中，汽缸盖内EGR通路42相当于汽缸盖20的内部中的供EGR气体流动的部分即“EGR通路部分”。

如图1和图2所示，EGR冷却器43安装于汽缸盖20的汽缸配列方向X上的一端，即第1端。即，如图4所示，在汽缸盖20的汽缸配列方向X上的第1端设置有将汽缸盖20内的冷却水向EGR冷却器43导入的导入部55。因此，图1和图2所示的各汽缸121、122、123中的在汽缸配列方向X上位于最靠近导入部55的位置的汽缸123相当于“规定的汽缸”。

图3示出设置于汽缸体11的内部的冷却水通路即汽缸体通路16与设置于汽缸盖20的内部的冷却水通路即汽缸盖通路50的位置关系。汽缸体通路16以从外侧包围设置于汽缸体11内的各汽缸121、122、123的方式形成。并且，在介于汽缸体11与汽缸盖20之间的衬垫中的汽缸体通路16中的冷却水的流动方向上的多个位置分别设置有将汽缸体通路16与汽缸盖通路50彼此连通的连通部60(60A、60B、60C)。由此，在汽缸体通路16流动的冷却水经由连通部60向汽缸盖通路50流入。

如图3和图4所示，在将与汽缸123的中心轴12a的延伸方向和汽缸配列方向X双方正交的方向定义为规定方向Y的情况下，导入部55配置于与火花塞33相比在规定方向Y上靠近进气歧管31(在图3和图4中为下侧)的位置。即，导入部55配置于火花塞33与进气歧管31之间。并且，汽缸盖通路50具有形成于包围火花塞33的环状的火花塞用划分壁23的周围的火花塞周围通路部51和形成于针对汽缸123设置的2个排气口22之间的排气口间通路部52。排气口间通路部52中的以汽缸123的中心轴12a为中心的径向上的外侧的端部经由连通部60A而与汽缸体通路16连通。因此，冷却水在排气口间通路部52中朝向上述径向的内侧流动，流过排气口间通路部52的冷却水向火花塞周围通路部51流入。此外，火花塞周围通路部51配置于燃烧室14的正上方。

在汽缸盖通路50内中的火花塞周围通路部51与导入部55之间设置有限制壁24。在将针对汽缸123设置的2个进气口21中的在汽缸配列方向X上靠近导入部55的一侧的进气口21定义为规定的进气口21A的情况下，与作为划分规定的进气口21A和汽缸盖通路50的划分壁的进气口用划分壁25相分离地配置有限制壁24。具体而言，限制壁24配置于与进气口用划分壁25相比在汽缸配列方向X上靠近导入部55、并且与进气口用划分壁25相比在规定方向Y上靠近排气歧管32(在图3和图4中为上侧)的位置。因此，允许限制壁24与进气口用划分壁25之间的冷却水的流通。

另外，在将针对汽缸123设置的2个排气口22中的在汽缸配列方向X上靠近导入部55的一侧的排气口22定义为规定的排气口22A的情况下，限制壁24也与作为划分规定的排气口22A和汽缸盖通路50的划分壁的排气口用划分壁26相分离。具体而言，限制壁24配置于与排气口用划分壁26相比在汽缸配列方向X上靠近导入部55、并且与排气口用划分壁26相比在规定方向Y上靠近进气歧管31(在图3和图4中为下侧)的位置。因此，允许限制壁24与排气口用划分壁26之间的冷却水的流通。

此外，在本实施方式中，限制壁24与进气口用划分壁25的间隔和限制壁24与排气口用划分壁26的间隔为相同程度。

汽缸盖通路50具有隔着进气口21而位于与火花塞周围通路部51相反的一侧的进气口外通路部53。这样的进气口外通路部53中的、位于针对汽缸123设置的2个进气口21中的规定的进气口21A的周围的进气口外通路部53A，连接于作为汽缸盖通路50中的与导入部55相连的区域的通路区域54。

此外，如图3所示，冷却水经由连通部60B而从汽缸体通路16流入进气口外通路部53A的上游端部。另外，冷却水经由连通部60C而从汽缸体通路16流入通路区域54中的与限制壁24相比在规定方向Y上靠近进气歧管31(在图中为下侧)的位置。即，上述的连通部60B、60C相当于连通部60中的配置于与限制壁24相比在规定方向Y上靠近进气歧管31的位置的“一部分的连通部”。

如图3和图4所示，在将汽缸盖20中的汽缸配列方向X上的与限制壁24相比靠近导入部55的部位定义为汽缸盖20的第1端部20A的情况下，在该第1端部20A内设置有汽缸盖内EGR通路42。具体而言，汽缸盖内EGR通路42位于在以汽缸123的中心轴12a为中心的径向上与汽缸体通路16相比靠外侧、并且与导入部55相比在规定方向Y上靠近排气歧管32(在图3和图4中为上侧)的位置。因此，作为划分汽缸盖通路50与汽缸盖内EGR通路42的划分壁的通路用划分壁27配置与与导入部55相比在规定方向Y上靠近排气歧管32的位置。而且，在与限制壁24相比在汽缸配列方向X上靠近导入部55、并且在规定方向Y上的导入部55与通路用划分壁27之间的位置设置有通路缩窄部28，该通路缩窄部28构成为使得汽缸123的中心轴12a的延伸方向上的汽缸盖通路50的宽度变窄。

具体而言，如图5所示，通路缩窄部28由从汽缸盖通路50的周壁50a中的位于与汽缸体11相反的一侧的部分(在图5中为上方)朝向汽缸体11(在图5中为下方)突出的突出部28a构成。该突出部28a的顶端不与汽缸盖通路50的周壁50a中的汽缸体11的部位接触。

接着，对本实施方式的作用和效果进行说明。

冷却水经由连通部60B、60C流入汽缸盖通路50。像这样经由连通部60B、60C流入到汽缸盖通路50的冷却水如在图6中用虚线箭头所示那样流动。即，该冷却水朝向进气口用划分壁25与限制壁24之间流动、朝向导入部55流动、朝向通路用划分壁27流动。

另外，冷却水也经由连通部60A流入汽缸盖通路50。这样的冷却水如在图6中用实线箭头所示那样流动。即，该冷却水在排气口间通路部52中朝向上述径向的内侧流动而向火花塞周围通路部51流入。如图3所示，火花塞周围通路部51位于汽缸123内的燃烧室14的正上方。因此，火花塞周围通路部51的冷却水容易接受在燃烧室14中产生的热，火花塞周围通路部51的冷却水的温度比不在火花塞周围通路部51流动的冷却水的温度高。并且，火花塞周围通路部51的较高温的冷却水的一部分如图6所示那样朝向导入部55流动。

在本实施方式中，在火花塞周围通路部51与导入部55之间设置有限制壁24。因此，通过该限制壁24限制了冷却水从火花塞周围通路部51朝向导入部55的流动。即，接受了在燃烧室14内产生的热的较高温的冷却水难以向导入部55引导，与此相应地，经由连通部60B、60C流入到汽缸盖通路50的冷却水，即没怎么接受在燃烧室14内产生的热的较低温的冷却水容易向导入部55引导。因此，能够抑制基于EGR冷却器43的EGR气体的冷却效率的降低。

在本实施方式中，在限制壁24与进气口用划分壁25之间形成有间隙。因此，火花塞周围通路部51的较高温的冷却水欲经由该间隙而向导入部55侧流动。但是，这样的较高温的冷却水的流动被经由连通部60B、60C流入到汽缸盖通路50的较低温的冷却水抑制。因此，火花塞周围通路部51的较高温的冷却水如在图5中用实线箭头所示那样，经由限制壁24与排气口用划分壁26之间而向火花塞周围通路部51之外流出。

此外，朝向限制壁24与进气口用划分壁25之间的间隙流动的较低温的冷却水的一部分经由该间隙而朝向火花塞周围通路部51流动。通过像这样使较低温的冷却水向火花塞周围通路部51流入，能够提高使用了冷却水的燃烧室14内的冷却效率。

在本实施方式中，还能够获得以下所示的效果。

(1)导入部55在规定方向Y上配置于与限制壁24相比靠近连通部60B、60C的位置。因此，能够使从连通部60B、60C到导入部55的距离比较短。由此，在经由连通部60B、60C流入到汽缸盖通路50的冷却水到达导入部55之前，该冷却水接受的热的量不容易变多。即，能够使向EGR冷却器43内导入的冷却水的温度不容易升高，进而能够谋求基于EGR冷却器43的EGR气体的冷却效率的提高。

(2)在汽缸盖20的第1端部20A内，汽缸盖通路50与汽缸盖内EGR通路42隔着通路用划分壁27而相邻。因此，能够利用在汽缸盖通路50中的通路用划分壁27的周边流动的冷却水对在汽缸盖内EGR通路42流动的EGR气体进行冷却。因此，能够进一步降低向进气管内回流的EGR气体的温度。

此外，汽缸盖内EGR通路42配置于与导入部55相比在规定方向Y上靠近排气歧管32的位置。因此，从在汽缸盖内EGR通路42流动的EGR气体接受了热的冷却水不容易向导入部55引导。因此，经由导入部55向EGR冷却器43内导入的冷却水的温度不容易升高。

(3)在规定方向Y上的连通部60B、60C与通路用划分壁27之间配置有通路缩窄部28。因此，在经由连通部60B、60C流入到汽缸盖通路50的冷却水朝向通路用划分壁27流动的情况下，当冷却水通过由于通路缩窄部28而通路截面面积变窄了的部分时，该冷却水的流速变大。由此，使得经由连通部60B、60C流入到汽缸盖通路50的冷却水容易到达至通路用划分壁27的周边。结果，冷却水在通路用划分壁27的周边流动，所以能够抑制在汽缸盖内EGR通路42流动的EGR气体的冷却效率的降低。

上述实施方式可以像以下这样进行变更而实施。上述实施方式和以下的变更例可以在技术上不冲突的范围内彼此进行组合而实施。

·通路缩窄部28也可以由从汽缸盖通路50的周壁50a中的与汽缸体11相对的部分朝向与汽缸体11相反的一侧突出的突出部构成。

另外，通路缩窄部28也可以由从汽缸盖通路50的周壁50a中的与汽缸体11相对的部分朝向与汽缸体11相反的一侧突出的突出部、和从汽缸盖通路50的周壁50a中的位于与汽缸体11相反的一侧的部分朝向汽缸体11突出的突出部构成。

·即使不通过设置通路缩窄部28增大冷却水的流速，如果能够使经由连通部60B、60C流入到汽缸盖通路50的冷却水流动至通路用划分壁27的周边，则也可以不设置通路缩窄部28。

·使EGR气体从排气歧管32流动至EGR冷却器43时，也可以以使得EGR气体不通过汽缸盖20的内部的方式构成EGR气体的流通路径。

·如果导入部55隔着限制壁24而位于汽缸配列方向X上的与火花塞33相反的一侧，则也可以不将导入部55配置于在规定方向Y上与限制壁24相比靠近进气歧管31的位置。例如，可以将导入部55配置于在规定方向Y上与限制壁24相同的位置。

·在上述实施方式中，限制壁24与进气口用划分壁25的间隔和限制壁24与排气口用划分壁26的间隔为相同程度。但是，不限于此，限制壁24与进气口用划分壁25的间隔也可以不同于限制壁24与排气口用划分壁26的间隔。例如，限制壁24与进气口用划分壁25的间隔也可以比限制壁24与排气口用划分壁26的间隔宽。

另外，限制壁24与进气口用划分壁25的间隔也可以比限制壁24与排气口用划分壁26的间隔窄。通过像这样使限制壁24与进气口用划分壁25的间隔变窄，能够提高抑制较高温的冷却水从火花塞周围通路部51朝向导入部55的流动的效果。

·如果限制壁24与进气口用划分壁25相分离，则在汽缸配列方向X上限制壁24的一部分也可以与进气口用划分壁25重叠。

·限制壁24也可以与进气口用划分壁25相邻。

Claims

1.一种内燃机，具备：

汽缸体；

汽缸体通路，设置于所述汽缸体的内部；

汽缸盖；

汽缸盖通路，设置于所述汽缸盖的内部，构成为供在所述汽缸体通路循环后的冷却水流入；

多个汽缸，在所述汽缸体的内部排列设置；

导入部，在将所述多个汽缸排列的方向定义为汽缸配列方向的情况下，该导入部设置于所述汽缸盖的所述汽缸配列方向上的一端，构成为将在所述汽缸盖通路流动的冷却水向EGR冷却器引导；

限制壁，在将所述多个汽缸中的在所述汽缸配列方向上最靠近所述导入部地配置的汽缸定义为规定的汽缸的情况下，该限制壁设置于所述汽缸盖通路中的针对所述规定的汽缸设置的火花塞与所述导入部之间，构成为对从与所述火花塞对应的部位朝向所述导入部的冷却水的流通进行限制；及

连通部，分别设置于所述汽缸体通路中的冷却水的流动方向上的多个位置，使该汽缸体通路与所述汽缸盖通路彼此连通，

在将与各所述汽缸的中心轴的延伸方向和所述汽缸配列方向双方正交的方向定义为规定方向的情况下，所述连通部中的一部分的连通部配置于与所述限制壁相比在所述规定方向上靠近进气歧管的位置。

2.根据权利要求1所述的内燃机，

所述内燃机还具备设置于所述汽缸盖的多个进气口，

在将所述多个进气口中的在所述汽缸配列方向上位于最靠近所述导入部的位置的进气口定义为规定的进气口的情况下，

所述内燃机还具备作为划分所述规定的进气口与所述汽缸盖通路的划分壁的进气口用划分壁，

所述限制壁与所述进气口用划分壁相分离。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机，

所述导入部配置于在所述规定方向上与所述限制壁相比靠近所述进气歧管的位置。

4.根据权利要求3所述的内燃机，

所述内燃机还具备：

EGR通路部分，在将所述汽缸盖中的与所述限制壁相比在所述汽缸配列方向上靠近所述导入部的部位定义为第1端部的情况下，该EGR通路部分设置于所述汽缸盖的所述第1端部内，构成为供EGR气体朝向所述EGR冷却器内流动；和

作为划分所述汽缸盖通路与所述EGR通路部分的划分壁的通路用划分壁，设置于所述汽缸盖中的在所述规定方向上与所述导入部相比靠近排气歧管的部位。

5.根据权利要求4所述的内燃机，

所述内燃机还具备通路缩窄部，该通路缩窄部设置于与所述限制壁相比在所述汽缸配列方向上靠近所述导入部、并且在所述规定方向上的所述导入部与所述通路用划分壁之间的部位，构成为使得所述汽缸的中心轴的延伸方向上的所述汽缸盖通路的宽度变窄。

6.根据权利要求5所述的内燃机，

所述通路缩窄部是从所述汽缸盖通路的周壁中的位于与所述汽缸体相反的一侧的部分朝向该汽缸体突出的突出部。