CN113494384A - 水套 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水套，能够通过进行高效的冷却来抑制爆震，并且防止水泵的损失恶化。作为本发明的水套的气缸盖内冷却液通路(30)具有：燃烧室壁，其形成气缸盖(3)的燃烧室(6)；进气口壁，其形成与燃烧室(6)相连的进气口(7)；排气口壁，其形成与燃烧室(6)相连的排气口(8a)；作为冷却液流路的主冷却液通路(31)，其面向燃烧室壁、进气口壁和排气口壁，供冷却液流动；和多个第一突条部(101)和第二突条部(103)，它们在主冷却液通路(31)内沿与在进气口壁和排气口壁之间流动的冷却液的流动方向垂直的方向延伸，第一突条部(101)和第二突条部(103)形成在比进气口壁及排气口壁中的至少一方与燃烧室壁的边界部靠燃烧室壁侧的位置。

Description

水套

技术领域

本发明涉及对内燃机的气缸盖进行冷却的水套。

背景技术

以往，作为在气缸盖的水套的底壁上具备向中央延伸的翅片的水套，已知有如下的水套：在划定水套部的气缸盖下表面侧的壁部鼓出形成有翅片，该翅片向气缸中心侧弯曲且从气缸盖的一侧向另一侧延伸(例如参照专利文献1)。根据专利文献1的水套，通过翅片能够提高散热效果，并且通过翅片能够使冷却液靠近中央，因此能够防止冷却液在端部停滞。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平7-103828号公报

发明内容

发明要解决的课题

现有的气缸盖的水套为了冷却气缸盖，被设定为形成没有滞留的均匀的流动，作为其作用之一，具有通过抑制爆震而提高燃烧效率的作用。

另一方面，近年来的水套的形状复杂化，也有部分地发生冷却液的滞留而阻碍冷却的情况。

作为其对策，通过对流路内的壁面赋予像翅片那样的突起形状，从而控制冷却液的流动并防止滞留，实现接触面积的扩大带来的冷却性能的提高，然而，如果不赋予最佳的突起形状，则会由于压力损失的增大而产生水泵效率的恶化。另外，超过必要的突起高度成为使水套芯子的成型性和气缸盖的铸造性恶化的原因，生产性降低。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能通过进行高效的冷却来抑制爆震，并能防止水泵的损失恶化的水套。

用于解决课题的手段

[1]为了达到上述目的，本发明的水套的特征在于，具有：

燃烧室壁，其形成气缸盖的燃烧室；

进气口壁，其形成与所述燃烧室相连的进气口；

排气口壁，其形成与所述燃烧室相连的排气口；

冷却液流路，其面向燃烧室壁、进气口壁和排气口壁，供冷却液流动；以及

多个突条部，它们在所述冷却液流路内沿着与在进气口壁和排气口壁之间流动的冷却液的流动方向垂直的方向延伸，

所述突条部形成在比进气口壁以及排气口壁中的至少一方与燃烧室壁的边界部靠燃烧室壁侧的位置。

根据本发明，能够通过突条部提高热传递效率，提高冷却性能。另外，通过形成于壁面的突条部提高壁面刚性，通过薄壁化能够进一步提高热传递效率。

[2]另外，在本发明中，优选所述突条部在突出方向末端具有水平部，在多个所述突条部之间具有朝向突出方向基端侧凹陷的滞留部。

根据本发明，能够通过水平部抑制因形成突条部而导致的压力损失的增加，并且能够提高因冷却液与突条部碰撞而导致的热传递效率。

[3]另外，在本发明中，优选所述突条部形成在进气口壁与排气口壁之间的燃烧室壁上。

根据本发明，能够通过突条部提高燃烧室周围的刚性，并且，能够使燃烧室壁变薄而实现热传递效率的提高。

[4]另外，在本发明中，优选所述气缸盖组装在气缸体之上，具有气缸盖的同气缸体接合的接合面与进气口壁底面的边界部、以及所述接合面与排气口壁底面的边界部，

所述突条部至少形成在所述接合面与排气口壁底面的边界部。

根据本发明，能够冷却燃烧室紧下游的排放气体，能够有效地进行排放气体的冷却。另外，能够有效地进行气缸盖的阀座周围的冷却。

[5]另外，在本发明中，优选所述水套被用于多气缸内燃机，该多气缸内燃机具备气缸盖，该气缸盖具有多个排气口和使排气口汇合的排气集合部，

所述水套具有覆盖所述排气集合部的集合部冷却液流路，

所述集合部冷却液流路的截面积形成得小，所述集合部冷却液流路的表面积形成得大，以使流过所述集合部冷却液流路的冷却液的流速比流过所述冷却液流路的冷却液的流速高。

根据本发明，能够使冷却液的主流流到成为高温的排气集合部而可靠地冷却排气热。另外，通过利用突条部提高热传递效率，能够可靠地冷却燃烧室。即，能够以规定的冷却液的流速适当地冷却燃烧室及排气集合部。

附图说明

图1是本发明的实施方式的内燃机的主要部分的与气缸列方向垂直的方向的剖视图。

图2是从下方观察气缸盖的立体图。

图3是沿图1中的III-III线表示的气缸盖的剖视图。

图4是抽出气缸盖的冷却液通路并从斜上方观察的立体图。

图5是抽出气缸盖的冷却液通路并从斜下方观察的立体图。

图6是表示主冷却液通路的第一突条部的说明图。

图7是表示排气侧冷却液流路的第二突条部的说明图。

标号说明

1：气缸；

2：气缸体；

3：气缸盖；

3S：侧壁；

6：燃烧室；

7：进气口；

8：排气集合口；

8a：排气口；

8b：排气集合部；

8c：排气出口；

11：气门传动室；

18：排气出口管状部(划定排气出口的部分)；

19：鼓出部；

30：气缸盖内冷却液通路；

32：上排气侧冷却液通路；

33：下排气侧冷却液通路；

101：第一突条部；

101a：水平部；

101b：滞留部；

103：第二突条部；

103a：水平部；

103b：滞留部；

E：发动机。

具体实施方式

以下，参照附图，对将本发明应用于机动车用内燃机(以下，简记为发动机E。)的实施方式进行详细说明。以下，以发动机E搭载在机动车上的状态为基准，按照图1所示的上下方向进行说明。

如图1和图2所示，发动机E是SOHC4阀式的直列四缸汽油发动机。如图1所示，发动机E具备：气缸体2，其呈一列地形成有收容活塞的4个气缸1；箱形的气缸盖3，其紧固在气缸体2的上部；以及气缸盖罩4，其紧固在气缸盖3的上部，发动机E以将气缸盖3配置在铅垂方向的上侧的姿势搭载在机动车上。气缸体2及气缸盖3由铝合金铸造。

气缸1分别在大致上下方向上延伸，相互平行地形成在气缸体2上。以下，将排列设置的多个气缸1的排列方向称为气缸列方向。各气缸1的上端在气缸体2的上端面2a开口，下端在形成于气缸体2的下部的曲轴室(未图示)开口。在气缸体2的气缸1的侧部，以一体地包围各气缸1的侧周部的方式形成有气缸体内冷却液通路5(气缸体内水套)。气缸体内冷却液通路5以沿着各气缸1的侧周部的方式弯曲，气缸体内冷却液通路5的上端在气缸体2的上端面2a开口。为了使冷却水、油、制冷剂等冷却液流通，气缸体内冷却液通路5在气缸体2成型时通过砂型等形成为空洞。

在气缸盖3的与气缸体2接合的接合面(以下，称为对气缸体接合面3a)中的与各气缸1相对的部分，形成有曲面状的凹陷即燃烧室凹部3b。各燃烧室凹部3b与各气缸1的比活塞靠上方的部分一起划定燃烧室6。即，气缸盖3划定燃烧室6的上缘。

在气缸盖3的内部形成有：4个进气口7，其上游端在气缸盖3的沿着气缸列方向的一侧面(图1的左侧的侧面)开口，另一方面，分支为两股的下游端在各燃烧室凹部3b的壁面开口；一个排气集合口8，其上游端在各燃烧室凹部3b的壁面各开口有两个，另一方面，下游端在气缸盖3的沿着气缸列方向的另一侧面(图1的右侧的侧面)开口。

即，排气集合口8在气缸盖3的内部具有向各燃烧室凹部3b开口的多个(8个)排气口8a和使所有的排气口8a集合的排气集合部8b，排气集合部8b在气缸盖3的另一侧面形成有单一的排气出口8c。以燃烧室凹部3b为基准，将设有进气口7的一侧作为进气侧，将设有排气集合口8的一侧作为排气侧。

在气缸盖3上分别滑动自如地设有对进气口7的与燃烧室6连接的各连接部进行开闭的进气门9以及对排气集合口8的与燃烧室6连接的各连接部进行开闭的排气门10。在气缸盖3和气缸盖罩4之间，由两者划定出气门传动室11，在气门传动室11中收容有驱动进气门9和排气门10打开的气门传动机构12。气门传动机构12包括可旋转地安装在气缸盖3上的凸轮轴13、配置在凸轮轴13上方的摇臂轴14、以及由摇臂轴14可摆动地支撑的进气摇臂15和排气摇臂16等。在凸轮轴13上，形成有4个气门传动凸轮13a，这4个气门传动凸轮13a按气缸1驱动一对进气门9和排气门10。

如图2所示，排气出口8c形成在气缸盖3的排气侧侧面3c的长度方向的中间位置。另外，在燃烧室凹部3b的壁面的四个进气口7及排气集合口8的中央，以贯通气缸盖3的上表面的方式形成有用于插入火花塞(未图示)的火花塞插入孔17。

如图1及图2所示，排气集合部8b形成在比气缸盖3的对气缸体接合面3a靠排气侧的位置。更具体地说，排气出口8c由气缸盖3的排气侧侧面3c上突出的管状的排气出口管状部18划定，气缸盖3的排气出口管状部18及其附近相对于气缸体2向侧方鼓出而成为形成排气集合部8b的鼓出部19。

排气出口管状部18的末端面成为未图示的增压器(涡轮增压器)的涡轮或排气净化装置等的下游侧排气通路部件20的接合面18a。并且，在排气出口管状部18的末端，以包围排气出口8c的方式形成有多个(在图示例中为4个)用于通过螺栓紧固下游侧排气通路部件20的紧固凸台21。另一方面，在鼓出部19的下表面，以从对气缸体接合面3a的周缘分别到达紧固凸台21的方式形成有两个肋22。这些肋22沿相对于气缸列接近远离的方向即前后方向延伸，呈从紧固凸台21朝向对气缸体接合面3a敞开的八字形。

如上所述，在气缸体2及气缸盖3的前方配置有增压器或排气净化装置等的下游侧排气通路部件20，在发动机E起动后，它们成为高温。因此，相对于气缸体2向侧方鼓出的气缸盖3的鼓出部19容易从增压器或排气净化装置通过热传递、放射及对流而被传递热，特别是下表面容易成为高温。而且，如果鼓出部19的下表面成为高温，则由于伴随着热膨胀的变形，气缸盖3和下游侧排气通路部件20的密封性容易降低，但在本实施方式中，通过在鼓出部19的下表面形成沿相对于气缸列接近远离的方向延伸的肋22，能够抑制鼓出部19的变形。

如图1及图3～图5所示，在气缸盖3的内部，为了抑制由来自燃烧室6内或排气集合口8内的燃烧气体的热传递引起的温度上升，在燃烧室凹部3b、进气口7及排气集合口8的周边形成有气缸盖内冷却液通路30(31～39，气缸盖内水套)。气缸盖内冷却液通路30也为了使冷却水、油、制冷剂等冷却液流通，在气缸盖3成型时通过砂型等形成为空洞，但在图4以及图5中，透视气缸盖3而实体地表示作为空间部分的气缸盖内冷却液通路30。

气缸盖内冷却液通路30作为主要要素具有主冷却液通路31、上排气侧冷却液通路32、下排气侧冷却液通路33、排气侧连结通路34、进气侧冷却液通路35以及进气侧连结通路36等。主冷却液通路31以通过多个燃烧室凹部3b的上方附近的方式在气缸盖3的气缸列方向(长度方向)上延伸。上排气侧冷却液通路32及下排气侧冷却液通路33以从上下夹着排气集合部8b的方式配置，分别在气缸盖3的长度方向上延伸。排气侧连结通路34将主冷却液通路31与上排气侧冷却液通路32以及下排气侧冷却液通路33连通。进气侧冷却液通路35配置在进气口7的下方，沿气缸盖3的长度方向延伸。进气侧连结通路36连通主冷却液通路31和进气侧冷却液通路35。

图2中的虚线表示在气缸体2和气缸盖3被紧固时与气缸体内冷却液通路5的上端相接的部分。在气缸体内冷却液通路5中，冷却液如空心箭头所示地流通。在气缸列方向的一端，在气缸体内冷却液通路5的上端与对气缸体接合面3a相接的部分，形成有两个冷却液流入通路37，该冷却液流入通路37在气缸盖3内从对气缸体接合面3a向上方延伸并与气缸盖内冷却液通路30连通。两个冷却液流入通路37分别与配置在气缸盖内冷却液通路30的气缸列方向的一端侧的排气侧连结通路34以及进气侧连结通路36连通，使冷却液从气缸体内冷却液通路5流入。

另外，在气缸体内冷却液通路5的上端与对气缸体接合面3a相接的虚线部分中的比冷却液流入通路37靠气缸列方向的另一端侧的部分，在适当部位形成有在气缸盖3内从对气缸体接合面3a向上方延伸并与气缸盖内冷却液通路30连通的旁通通路38。旁通通路38与气缸盖内冷却液通路30的排气侧连结通路34、下排气侧冷却液通路33、进气侧连结通路36或进气侧冷却液通路35连通。各旁通通路38形成为流路截面积比冷却液流入通路37小。

如图4及图5所示，在上排气侧冷却液通路32的气缸列方向的另一端(与设有冷却液流入通路37的一侧不同的端部)，形成有用于将冷却液从气缸盖内冷却液通路30排出的冷却液流出通路39。冷却液流出通路39的外端经由配管或软管等与散热器(未图示)连通。在主冷却液通路31、上排气侧冷却液通路32、下排气侧冷却液通路33以及进气侧冷却液通路35中，如图3中黑色箭头所示，冷却液在气缸列方向上流通。

如图6所示，在主冷却液通路31中设有多个第一突条部101，所述主冷却液通路31面对划定燃烧室6的燃烧室壁、划定进气口7的进气口壁和划定排气口8a的排气口壁，且供冷却液流动，所述多个第一突条部101位于进气口壁和排气口壁之间的燃烧室壁，且在主冷却液通路31内沿与在进气口壁和排气口壁之间流动的冷却液的流动方向垂直的方向延伸。

如图7所示，在相邻的排气侧连结通路34之间和/或相邻的进气侧连结通路36之间设置有多个第二突条部103。

在第一突条部101及第二突条部103的突出方向末端设有水平部101a、103a。此外，在相邻的第一突条部101之间以及相邻的第二突条部103之间设有朝向突出方向基端侧凹陷的滞留部101b、103b。

在本实施方式中，将第一突条部101和第二突条部103的突出高度设定为0.25mm，宽度设定为0.5mm～2.0mm，间隔设定为2.5mm～7.5mm。另外，本发明的突条部不限于该数值，优选根据发动机E的种类和规格、水套的形状等适当设定。

另外，在作为本实施方式的水套的气缸盖内冷却液通路30中，具备作为覆盖排气集合部的集合部冷却液流路的上排气侧冷却液通路32以及下排气侧冷却液通路33。

上排气侧冷却液通路32及下排气侧冷却液通路33的截面积形成得小，表面积形成得大，以使流过作为集合部冷却液流路的上排气侧冷却液通路32以及下排气侧冷却液通路33的冷却液比流过作为冷却液流路的主冷却液通路31的冷却液的流速高(快)。

根据作为本实施方式的水套的气缸盖内冷却液通路30，通过第一突条部101和第二突条部103可以提高热传递效率，并且可以提高冷却性能。此外，通过形成在气缸盖内冷却液通路30的壁面上的第一突条部101和第二突条部103，壁面刚性得以提高，并且由于划定气缸盖内冷却液通路30的壁的薄壁化，还能够使热传递效率提高。

另外，根据本实施方式，能够利用突出方向末端的水平部101a、103a抑制由于形成第一突条部101及第二突条部103而导致的压力损失的增加，并且，流过作为水套的气缸盖内冷却液通路30的冷却液与第一突条部101和第二突条部103的侧面碰撞，从而能够提高热传递效率。

此外，在气缸盖内冷却液通路30中流动的冷却液在越过第一突条部101和第二突条部103之后流入滞留部101b、103b。

并且，在本实施方式中，第一突条部101形成在对燃烧室6进行划定的燃烧室壁上，该燃烧室壁位于对进气口7进行划定的进气口壁和对排气口8a进行划定的排气口壁之间。通过该第一突条部101能够提高燃烧室6周围的燃烧室壁的刚性，并且能够使燃烧室壁变薄而实现热传递效率的提高。

另外，在本实施方式中，气缸盖3组装在气缸体2之上，气缸盖3具有同气缸体2接合的接合面与进气口壁底面的边界部、以及同气缸体2接合的接合面与排气口壁底面的边界部。

如图7所示，第二突条部103形成在同气缸体2接合的接合面与进气口壁底面的边界部、以及同气缸体2接合的接合面与排气口壁底面的边界部。由此，根据本实施方式，能够冷却面向燃烧室6的排气口8的紧下方的排放气体，有效地进行排放气体的冷却。另外，能够有效地进行面向燃烧室8的阀座周围的冷却。另外，本发明的第二突条部只要至少形成在同气缸体2接合的接合面与排气口壁底面的边界部即可，也可以不必在同气缸体2接合的接合面与进气口壁底面的边界部设置第二突条部。

另外，作为本实施方式的水套的气缸盖内冷却液通路30被用于作为多气缸内燃机的发动机E，该发动机E具备气缸盖3，该气缸盖3具有多个排气口8a和使排气口8a汇合的排气集合部8b。

气缸盖内冷却液通路30具有覆盖排气集合部8b的作为集合部冷却液流路的上排气侧冷却液通路32和下排气侧冷却液通路33。

上排气侧冷却液通路32及下排气侧冷却液通路33的截面积形成得小，表面积形成得大，以使流过作为集合部冷却液流路的上排气侧冷却液通路32以及下排气侧冷却液通路33的冷却液比流过作为冷却液流路的主冷却液通路31的冷却液的流速高(快)。

根据本实施方式，能够使冷却液的主流流到成为高温的排气集合部8b而可靠地冷却排气热。此外，通过利用第一突条部101和第二突条部103提高热传递效率，即使以小的流量也能够可靠地冷却燃烧室6。即，能够以规定的冷却液的流量适当地冷却燃烧室6以及排气集合部8b。

以上结束了具体的实施方式的说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够广泛地变形实施。例如，在上述实施方式中，将本发明应用于机动车用的四气门式的直列四缸汽油发动机，但也可以应用于用于其他用途的不同形式的内燃机。另外，在上述实施方式中，仅形成有一个排气出口8c，但也可以按相互接近的每两个气缸形成两个排气出口8c，在气缸盖3内形成多个排气集合部8b。此外，各部件或部位的具体结构或配置、数量、角度等只要在不脱离本发明的主旨的范围内就能够适当变更。另一方面，上述实施方式所示的本发明的气缸盖3的各构成要素不一定全部是必须的，也可以适当选择。

Claims (5)

1.一种水套，其特征在于，具有：

燃烧室壁，其形成气缸盖的燃烧室；

进气口壁，其形成与所述燃烧室相连的进气口；

排气口壁，其形成与所述燃烧室相连的排气口；

冷却液流路，其面向燃烧室壁、进气口壁和排气口壁，供冷却液流动；以及

多个突条部，它们在所述冷却液流路内沿着与在进气口壁和排气口壁之间流动的冷却液的流动方向垂直的方向延伸，

所述突条部形成在比进气口壁以及排气口壁中的至少一方与燃烧室壁的边界部靠燃烧室壁侧的位置。

2.根据权利要求1所述的水套，其特征在于，

所述突条部在突出方向末端具有水平部，在多个所述突条部之间具有朝向突出方向基端侧凹陷的滞留部。

3.根据权利要求2所述的水套，其特征在于，

所述突条部形成在进气口壁与排气口壁之间的燃烧室壁上。

4.根据权利要求2或3所述的水套，其特征在于，

所述气缸盖组装在气缸体之上，具有气缸盖的同气缸体接合的接合面与进气口壁底面的边界部、以及所述接合面与排气口壁底面的边界部，

所述突条部至少形成在所述接合面与排气口壁底面的边界部。

5.根据权利要求3所述的水套，其特征在于，

所述水套被用于多气缸内燃机，该多气缸内燃机具备气缸盖，该气缸盖具有多个排气口和使排气口汇合的排气集合部，

所述水套具有覆盖所述排气集合部的集合部冷却液流路，

所述集合部冷却液流路的截面积形成得小，所述集合部冷却液流路的表面积形成得大，以使流过所述集合部冷却液流路的冷却液的流速比流过所述冷却液流路的冷却液的流速高。

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