CN117307285A - 内燃机 - Google Patents

Abstract

内燃机的进气门具有轴部和伞部。伞部的上表面包括引导部。引导部具备特定切线，该特定切线在进气门为全开状态时，与从火花塞中的位于气缸内的部分及闭状态的排气门中的位于气缸内的部分中选择的1个以上交叉。在与伞部的中心轴平行且通过引导部的假想剖面上，与和引导部相切的切线一致且从切线相对于引导部的切点延伸至切线相对于中心轴的交点的线段和与中心轴一致且从所述交点朝向进气通路延伸的线段所成的角度是特定角度。使得特定角度最小的切线是所述特定切线。

Description

内燃机

技术领域

本公开涉及内燃机。

背景技术

日本特开2021-95899号公报所记载的内燃机具备气缸、进气通路及水喷射阀。在气缸中，进行进气及燃料的混合气的燃烧。进气通路连接于气缸。水喷射阀位于进气通路内。水喷射阀朝向气缸喷射水。

发明内容

发明所要解决的课题

上述公报所记载的内燃机具有用于排出排气的排气通路，并且具备排气门及火花塞。排气门对连接于气缸的排气通路的端部进行开闭。火花塞通过火花放电来对混合气点火。

在上述公报所记载的内燃机中，从水喷射阀喷射出的水不容易向火花塞及排气门附着。因而，无法高效地冷却火花塞及排气门。

用于解决课题的手段

本公开的一方案涉及的内燃机具备：气缸，具有进气开口及排气开口；火花塞，具有位于所述气缸内的顶端；进气通路，连接于所述气缸的所述进气开口；排气通路，连接于所述气缸的所述排气开口；水喷射阀，位于所述进气通路内，构成为向所述进气通路内喷射水；进气门，构成为选择性地开闭所述进气开口；及排气门，构成为选择性地开闭所述排气开口。所述进气门具有棒状的轴部和连接于所述轴部的顶端且位于所述气缸内的伞部。所述伞部的外表面具有面对所述进气开口的上表面。所述上表面包括弯曲的引导部。所述引导部具备特定切线，该特定切线在所述进气门为全开状态时，与从所述火花塞中的位于所述气缸内的部分及闭状态的所述排气门中的位于所述气缸内的部分中选择的1个以上交叉。在与所述伞部的中心轴平行且通过所述引导部的假想剖面上，与和所述引导部相切的切线一致且从所述切线相对于所述引导部的切点延伸至所述切线相对于所述中心轴的交点的线段和与所述中心轴一致且从所述交点朝向所述进气通路延伸的线段所成的角度是特定角度。使得所述特定角度最小的所述切线是所述特定切线。

附图说明

图1是内燃机的概略结构图。

图2是示出图1的内燃机的气缸及其周边部位的局部剖视图。

图3是将图2放大的局部剖视图。

图4是示出变更例的内燃机的气缸及其周边部位的局部剖视图。

具体实施方式

以下，将内燃机的一实施方式参照附图来说明。

<关于内燃机>

如图1所示，内燃机10具备4个气缸11(仅图示1个)、进气通路12及排气通路13。

气缸11是用于使燃料与吸入空气的混合气燃烧的空间。气缸11为大致圆筒状。气缸11具有4个开口。在从沿着气缸11的轴线的方向观察时，4个开口以2行2列排列。4个开口包括2个进气开口和2个排气开口。

进气通路12是进气流通的通路。进气通路12的下游部分分支成8个通路。8个分支出的通路中的2个相对于各气缸11连接。2个分支出的通路连接于各气缸11的2个进气开口。

排气通路13是排气流通的通路。排气通路13的上游部分分支成8个通路。8个分支出的通路中的2个相对于各气缸11连接。2个分支出的通路连接于各气缸11的2个排气开口。

内燃机10具有8个进气门14及8个排气门15。在图1中，图示了相对于1个气缸11设置的2个进气门14和2个排气门15。

进气门14位于进气通路12与气缸11之间的连接部位。进气门14能够开闭气缸11的进气开口。

如图2及图3所示，进气门14具有轴部21和伞部22。轴部21为棒状。伞部22设置于轴部21的顶端，位于气缸11内。在从沿着轴部21的中心轴C1的方向观察时，伞部22为圆形状。伞部22的中心轴与轴部21的中心轴C1一致。需要说明的是，关于伞部22的具体的形状后述。

轴部21连接于未图示的气门机构。通过来自气门机构的动力，进气门14能够在沿着该轴部21的中心轴C1的方向上进行动作。根据该动作，进气门14的伞部22在气缸11内开闭进气通路12。

进气门14能够在伞部22最接近进气开口的封闭位置与伞部22最远离进气开口的全开位置之间移动。若进气门14移动到封闭位置，则伞部22关闭进气开口。将伞部22关闭了进气开口的状态称作进气门14的闭状态。

若进气门14移动到全开位置，则伞部22将进气开口最大地打开。将伞部22将进气开口最大地打开的状态称作进气门14的全开状态。

排气门15位于排气通路13与气缸11之间的连接部位。排气门15能够开闭气缸11的排气开口。

排气门15具有轴部31和伞部32。轴部31为棒状。伞部32设置于轴部31的顶端，位于气缸11内。在从沿着轴部31的中心轴C2的方向观察时，伞部32为圆形状。

轴部31连结于未图示的气门机构。通过来自气门机构的动力，排气门15能够在沿着该轴部31的中心轴C2的方向上进行动作。根据该动作，排气门15的伞部32在气缸11内开闭排气通路13。

排气门15能够在伞部32最接近排气开口的封闭位置与伞部32最远离排气开口的全开位置之间移动。若排气门15移动到封闭位置，则伞部32关闭排气开口。将伞部32关闭了排气开口的状态称作排气门15的闭状态。

若排气门15移动到全开位置，则伞部32将排气开口最大地打开。将伞部32将排气开口最大地打开的状态称作排气门15的全开状态。

如图1所示，内燃机10具有4个火花塞16。在图1中，图示了相对于1个气缸11设置的1个火花塞16。另外，在图1中，仅图示了火花塞16中的包括顶端的一部分。火花塞16位于由气缸11的4个开口包围的区域。火花塞16的大部分埋于内燃机10的内部。火花塞16的顶端位于气缸11内。火花塞16对气缸11内的混合气进行点火。

如图2所示，内燃机10具有4个水喷射阀17。在图2中，图示了相对于1个气缸11设置的1个水喷射阀17。另外，在图2中，将水喷射阀17示意性地图示于进气通路12的下游端附近。水喷射阀17与未图示的水箱相连。水喷射阀17从水箱接受水的供给。

水喷射阀17位于进气通路12内。水喷射阀17向进气通路12内喷射水。从各水喷射阀17喷射出的水与进气一起向对应的1个气缸11内流入。另外，从各水喷射阀17喷射出的水向与对应的1个气缸11的2个进气开口分别连接的2个分支的通路流入。

<关于进气门的伞部的形状>

以下，关于进气门14进行说明。需要说明的是，以下，以1个气缸11为代表来说明。另外，以与1个气缸11对应的2个进气门14中的1个进气门14为代表来说明。

如图2所示，进气门14的伞部22的外表面具有面对进气开口的上表面22A。上表面22A包括引导部(引导面)23。

图2示出沿着包括进气门14的轴部21的中心轴C1和排气门15的轴部31的中心轴C2的面的内燃机10的剖面。将该剖面称作假想剖面。在该假想剖面上，引导部23是上表面22A呈凹状地弯曲的部位。另外，在假想剖面上，引导部23为凹的圆弧状。

如图1所示，引导部23在从沿着轴部21的中心轴C1的方向观察时，绕着中心轴C1呈圆环状地设置。如图2所示，与中心轴C1正交的方向、也就是伞部22的径向上的引导部23的宽度尺寸为L2。引导部23的宽度尺寸L2在绕着中心轴C1的整个360度中恒定。因此，与中心轴C1正交的方向上的引导部23的最大宽度尺寸与宽度尺寸L2一致。

如图3所示，引导部23与轴部21的外表面连续。在本实施方式中，轴部21的外表面在假想剖面上为直线。在假想剖面上，划定轴部21的外表面的直线和划定引导部23的圆弧相交的部位是轴部21与引导部23的交界。另外，如上所述，引导部23为圆环状。因此，在假想剖面上，在与中心轴C1正交的方向上，引导部23位于轴部21的两侧。

如图2所示，与中心轴C1正交的方向上的伞部22的尺寸即外径为L1。引导部23的宽度尺寸L2例如为伞部22的外径L1的1/4以上。在本实施方式中，引导部23的宽度尺寸L2为伞部22的外径L1的约1/4。如上所述，在假想剖面上，引导部23在与中心轴C1正交的方向上位于轴部21的两侧。因此，在假想剖面上，位于轴部21的两侧的引导部23的总宽度尺寸相对于伞部22的外径L1占据约1/2。

如图3所示，引导部23具备特定切线ST。关于特定切线ST，以下进行说明。在假想剖面上，将与引导部23相切的切线和中心轴C1所成的角度称作特定角度SA。详细而言，特定角度SA是在假想剖面上与和引导部23相切的切线一致且从切线相对于引导部23的切点P1延伸至切线相对于中心轴C1的交点P2的线段和与中心轴C1一致且从交点P2朝向进气通路12延伸的线段所成的角度。特定切线ST是与引导部23相切的切线，且是使特定角度SA最小的切线。由特定切线ST规定的特定角度SA例如比90度小。

在本实施方式中，特定切线ST相对于引导部23的切点P1在假想剖面上位于引导部23的径向外侧端。在进气门14为全开状态时，特定切线ST与闭状态的排气门15中的位于气缸11内的部分交叉。具体而言，特定切线ST与闭状态的排气门15的伞部32(更详细而言，朝向气缸11内的伞部32的面)交叉。特定切线ST在相对于排气门15的轴部31而进气门14所在的一侧与排气门15的伞部32交叉。

另外，不是仅在进气门14为全开状态时，而是在进气门14处于包括全开状态的特定的开度范围时，特定切线ST与闭状态的排气门15的伞部32中的位于气缸11内的部分交叉。具体而言，在将闭状态设为0％的开度、将全开状态设为100％的开度时，在进气门14为约75％～100％的范围的开度时，特定切线ST与闭状态的排气门15中的位于气缸11内的部分交叉。

如以上这样，以在进气门14处于包括全开状态的特定的开度范围时特定切线ST与闭状态的排气门15的伞部32中的位于气缸11内的部分交叉的方式，规定引导部23的形状。

<关于本实施方式的作用>

根据内燃机10的运转状态，水喷射阀17向进气通路12喷射水。喷射出的水通过进气门14的周围的空间而向气缸11内流入。流入到气缸11内的水到达进气门14的伞部22的上表面22A。到达了伞部22的上表面22A的水沿着上表面22A流动。即，到达了进气门14的伞部22的上表面22A的水沿着引导部23流动。该水在特定切线ST相对于引导部23的切点P1处从引导部23飞散。飞散出的水沿着特定切线ST移动。即，引导部23对沿着上表面22A移动的水起到跳台那样的作用。

<关于本实施方式的效果>

(1)在上述实施方式中，如上所述，从水喷射阀17喷射出的水沿着引导部23流动。该水沿着特定切线ST飞散，其结果，被向排气门15引导。因此，喷射出的水容易向排气门15碰撞。通过水被朝向排气门15引导，能够高效地冷却排气门15。

(2)在假设引导部23的弯曲的曲率大的情况下，沿着上表面22A流动的水的势头容易在引导部23处衰减。相对于伞部22的引导部23的区域越大，则能够使弯曲的曲率越小，因此沿着上表面22A流动的水的势头越不容易在引导部23处衰减。在上述实施方式中，与中心轴C1正交的方向上的引导部23的宽度尺寸L2相对于伞部22的外径L1为1/4以上。因此，根据上述实施方式，引导部23设置于伞部22的上表面22A的相当大的区域。因而，水的势头不容易衰减，从伞部22飞散的水容易到达排气门15。

(3)在上述实施方式中，在假想剖面上，引导部23与轴部21的外表面连续。换言之，在轴部21的外表面与伞部22的上表面22A的交界部分不存在台阶等。根据该结构，不会产生水的流动被轴部21的外表面与伞部22的上表面22A的交界部分妨碍之类的问题。

(4)假设：引导部23不为圆环状，仅设置于绕着中心轴C1的一部分的角度范围。在该情况下，在组装进气门14时，需要以使引导部23的位置相对于排气门15成为合适的位置的方式进行调整。另外，需要避免组装后的进气门14以中心轴C1为中心进行旋转。另一方面，在上述实施方式中，在从沿着中心轴C1的方向观察时，引导部23绕着中心轴C1呈圆环状地设置。因而，在组装进气门14时，无需进行如上所述的引导部23的位置调整。由此，进气门14的组装变得简便。

(5)在上述实施方式中，不是仅在进气门14为全开状态时，而是在进气门14处于包括全开状态的特定的开度范围时，特定切线ST与排气门15中的位于气缸11内的部分交叉。因此，在进气门14从闭状态向全开状态进行动作的过程中，水也由引导部23朝向排气门15合适地引导。

<变更例>

本实施方式能够如以下这样变更而实施。本实施方式及以下的变更例能够在技术上不矛盾的范围内互相组合而实施。

·在上述实施方式中，也可以以使特定切线ST与火花塞16交叉的方式规定引导部23的形状。

具体而言，例如，如图4所示，假设在包括进气门14的中心轴C1和火花塞16的中心轴的假想剖面上画出了与引导部23相切的切线。在该假想剖面上，与图3同样，与引导部23相切且使特定角度SA最小的切线是特定切线ST。在进气门14为全开状态时，特定切线ST与火花塞16中的位于气缸11内的部分交叉。根据该变更例，与在上述的(1)的效果中说明的同样，能够使水朝向火花塞16飞散。因此，能够高效地冷却火花塞16。在该变更例中，也可以在进气门14处于包括全开状态的一定的开度范围时特定切线ST与火花塞16中的位于气缸11内的部分交叉。

·在上述实施方式中，内燃机10的结构不限定于上述实施方式的例子。例如，气缸11的数量也可以与上述实施方式的例子不同。另外，水喷射阀17的数量也不限定于上述方式的例子。

·在上述实施方式中，关于包括进气门14的轴部21的中心轴C1和排气门15的轴部31的中心轴C2的假想剖面中的特定切线ST进行了说明，但假想剖面不限于这样的剖面。在与轴部21的中心轴C1平行且通过引导部23的假想剖面中画出特定切线ST即可。特定切线ST与排气门15中的位于气缸11内的部分交叉的假想剖面存在至少1个即可。

·在上述实施方式中，引导部23的宽度尺寸L2也可以小于伞部22的外径L1的1/4。宽度尺寸L2能够根据伞部22的外径L1、引导部23的圆弧的曲率、从水喷射阀17喷射的水的流速等而适当变更。

·在上述实施方式中，引导部23也可以不与轴部21的外表面平滑地连续。即，也可以在轴部21与引导部23之间存在斜面或台阶等。

·在上述实施方式中，引导部23也可以不绕着中心轴C1呈圆环状地设置。引导部23存在于伞部22中的相对于中心轴C1距排气门15近的一侧即可。

·在假想剖面上，引导部23也可以不为圆弧状。引导部23也可以在假想剖面上具有直线状的部分。

·在上述实施方式中，也可以是仅在进气门14为全开状态时特定切线ST与闭状态下的排气门15中的位于气缸11内的部分交叉的结构。

Claims (5)

1.一种内燃机，具备：

气缸，具有进气开口及排气开口；

火花塞，具有位于所述气缸内的顶端；

进气通路，连接于所述气缸的所述进气开口；

排气通路，连接于所述气缸的所述排气开口；

水喷射阀，位于所述进气通路内，构成为向所述进气通路内喷射水；

进气门，构成为选择性地开闭所述进气开口；及

排气门，构成为选择性地开闭所述排气开口，

所述进气门具有棒状的轴部和连接于所述轴部的顶端且位于所述气缸内的伞部，

所述伞部的外表面具有面对所述进气开口的上表面，

所述上表面包括弯曲的引导部，

所述引导部具备特定切线，该特定切线在所述进气门为全开状态时，与从所述火花塞中的位于所述气缸内的部分及闭状态的所述排气门中的位于所述气缸内的部分中选择的1个以上交叉，

在与所述伞部的中心轴平行且通过所述引导部的假想剖面上，与和所述引导部相切的切线一致且从所述切线相对于所述引导部的切点延伸至所述切线相对于所述中心轴的交点的线段和与所述中心轴一致且从所述交点朝向所述进气通路延伸的线段所成的角度是特定角度，

使得所述特定角度最小的所述切线是所述特定切线。

2.根据权利要求1所述的内燃机，

在与所述中心轴正交的方向上，所述引导部的最大宽度尺寸为所述伞部的外径的1/4以上。

3.根据权利要求1所述的内燃机，

在所述假想剖面上，

所述轴部的外表面为直线，

所述引导部为凹的圆弧状，且与所述轴部的外表面连续。

4.根据权利要求1所述的内燃机，

在从沿着所述中心轴的方向观察时，所述引导部绕着所述中心轴呈圆环状地设置。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的内燃机，

在所述进气门处于包括所述全开状态的特定的开度范围时，所述特定切线与从所述火花塞中的位于所述气缸内的部分及闭状态的所述排气门中的位于所述气缸内的部分中选择的1个以上交叉。