CN204511689U - 一种发动机缸盖 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种发动机缸盖，其可以获得根据发动机运行状态的适当的冷却性能。具有多个气缸(3)的发动机(10)的缸盖(1)中，排出从气缸(3)排出的排气的排气道(6)的周围形成有冷却水通道(4)，使其内部的冷却水沿着气缸(3)的列设方向L流通。另外，在排气道(6)的下游端设有使排气流路集合于一股的排气集合部(6C)，其配置在顺着气缸(3)的列设方向L比发动机(10)的中心C向冷却水通道(4)偏移的下游侧的位置。

Description

一种发动机缸盖

技术领域

本实用新型涉及一种具有多个气缸的发动机的缸盖。

背景技术

以往，开发了为使与发动机的燃烧室相连的多个排气道在缸盖内合流而将缸盖与排气歧管形成为一体的技术。这样的缸盖与另设有歧管的缸盖相比，容易接受排气热而变成高温。因此，提倡通过使发动机冷却水向排气道周边流动来提高冷却性能。具体地，提出了使排气道的周围呈被水套包围的形状，以及为使发动机冷却水的流动蜿蜒而形成水套形状的方案(参照专利文献1、2)。

【专利文献1】日本专利文献特许第4262343号公报

【专利文献2】日本专利文献特许第4098712号公报

实用新型所要解决的技术问题

然而，在以往的歧管内置型缸盖中，水套所需的冷却性能根据发动机的运行状态而变化，因此存在冷却性能设定困难的课题。

本实用新型的目的之一是提供一种缸盖，其鉴于如上所述的课题而发明，其能够获得根据发动机运行状态的适当的冷却性能。另外，本实用新型并不仅限于该目的，作为本实用新型的其他目的还可以定位为：取得根据后述的具体实施方式所示的各构成导出的作用效果，即根据现有技术无法得到的作用效果。

实用新型内容

在这里公开的发动机缸盖是具有多个气缸的发动机的缸盖，具有：排出从所述气缸排出的排气的排气道；以及形成于所述排气道的周围、使冷却水沿着所述气缸的列设方向在其内部流通的冷却水通道。另外，还具有排气集合部，其在所述排气道的下游端将多个排气流路集合于一股，配置于所述列设方向上比所述发动机的中心向所述冷却水通道的下游侧偏移的位置。

比较理想的是，从所述发动机后端的气缸到所述排气集合部的排气通道的长度比从所述发动机的后端气缸到所述排气集合部的排气通道的长度短。

另外，所述冷却水在所述冷却水通道内从所述发动机的前端朝向后端流通为佳。在这种情况下，所述排气集合部比所述发动机的中心靠近所述后端配置为佳。

比较理想的是，所述冷却水通道，其具有外侧冷却水路，其沿着位于所述缸盖外表面侧的歧管而配置、以及内侧冷却水路，其具有从所述外侧冷却水路分支后合流的形状，并沿着所述外侧冷却水路配置于所述缸盖的内表面侧。

本实用新型能够获得根据发动机运行状态的适当的冷却性能。

附图说明

图1是示例本实用新型一实施方式的发动机缸盖的斜视图；

图2是发动机的示意性纵截面图；

图3是示出缸盖内的排气道形状的水平截面图；

图4(A)是上侧水套的水平截面图；图4(B)是下侧水套的水平截面图。

符号说明

2  缸体

4  水套(冷却水通道)

6  排气道

6C 排气集合部 

C  中心线

具体实施方式

参照附图，对用于车辆的发动机缸盖进行说明。另外，以下所示的实施方式仅仅是举例说明，并没有排除在以下实施方式中未明示的各种变形及技术应用的意图。本实施方式的各构成，在不脱离这些宗旨的范围内可以实施各种变形，并且还可以根据需要选择取舍，或者适当进行组合。

[1.发动机的构成]

本实施方式的缸盖1被安装于水冷式多气缸发动机10的缸体2中。在发动机10的内部，排成列配置有多个缸孔3。图1所示为三个气缸3串联配置的三缸(前端开始依次为#1、#2、#3)发动机10。以下，将气缸3的列设方向用符号L表示。

在气缸3的周围，形成有沿着其缸面3B被曲面状掘入的水套4(冷却水通道)。水套4 不仅与缸体2的内部相连续，而且还与缸盖1的内部相连续而形成，冷却整个发动机10。水套4的上方向缸体2的上面开放，并且与形成于缸盖1一侧的水套4、4A、4B相连通。据此，排气道6的外周部分也通过发动机冷却水而被冷却。

如图2所示，在缸盖1的下面，形成有成为其顶棚面3A(燃烧室的顶棚面)的凹部，在燃烧室中与排气道6连接。排气道6是作为排气系统的歧管(多通管)发挥作用的多通型排气流路。本实施方式中，在排气道6的下游侧连接有涡轮增压器35和催化装置36(参照图1)。通过使发动机10启动后的排气温度提前升温，而提高这些装置35、36的工作效率。

[2.排气道]

如图3所示，排气道6的上游端呈分支为六股的形状，连接于每一个排气门孔12。另外，排气道6的下游端，每一个通道在缸盖1的内部汇集为一股的形状。将连接于排气门孔12的最细的通道(位于排气道6最上游的支管)称为小通道6A。一股小通道6A的截面积S₁被设定为大于等于一个排气门孔12的开口面积的大小。此外，连接于同一气缸3的一对小通道6A，在比较靠近排气门孔12的位置合流而形成中通道6B(位于排气道6的中间部的支管)。

中通道6B的截面积S₂为不使排气阻力上升而被设定为大于等于两股小通道6A的截面积2S₁。另外，在其下游侧中设有将多个中通道6B集合为一股的排气集合部6C。使中通道6B合流的顺序是任意的，例如使连接于#1气缸的中通道6B与连接于#2气缸的中通道6B集合之后(比其合流部位靠近下游侧)，与连接于#3气缸的中通道6B合流。

在排气集合部6C的上游侧，在被各个中通道6B夹持的部分形成有股部(裆部)16。在图3中，被来自#1气缸的排气流和来自#2气缸的排气流夹持的三角形状的部位为股部16A，被来自#2气缸的排气流和来自#3气缸的排气流夹持的部位为股部16B。这些股部16A(#1与#2之间)，16B(#2与#3之间)朝向缸盖1的外侧几乎同等地突出。俯视图中，连接股部16A，16B的前端的直线与气缸列方向L几乎平行。另外，如图3中虚线所示，在股部16A的#2气缸的侧壁面的延长面上设有排气集合部6C的出口(排气口18)的前侧壁的R部(曲面部)。据此，排气从#2气缸到排气集合部6C的流动变得顺畅，流路阻力减少。

在这里，通过#2气缸的中心水平延长的假设线中，把垂直于气缸列方向L的线称为发动机10的中心线C。如图3所示，排气集合部6C配置于相对于中心线C向发动机10后端偏移的位置。以中心线C为基准的排气集合部6C的偏移方向是朝向发动机冷却水下游侧的方向。即，排气集合部6C被设置在偏向于发动机10冷启动时的发动机冷却水的温度为高温的方向。作为排气集合部6C的下游端的单一开口部(以下，称为排气口18)也同样被设置于从中心线C向后端偏移的位置。

从各#1～#3气缸到排气集合部6C的排气通道中，发动机10前端的排气通道长度最长，后端的排气通道长度较短。例，如图3中所示，从#1气缸到排气集合部6C的出口(排气口18)的通道长L₁，从#2气缸到排气集合部6C的出口的通道长L₂，从#3气缸到排气集合部6C的出口的通道长L₃的大小关系为L₁>L₂>L₃。即，排气通道的长度在发动机冷却水升温的部分缩短而形成。

[3.水套]

如图4(A)、图4(B)所示，在缸盖1中设有俯视图中内侧及外侧两个系统的冷却水通道，同时在排气道6的上侧及下侧叠层设置。图4(B)中的符号25相当于从水泵侧供给冷却水的冷却水入口，符号26相当于冷却水出口。另外，图中较细的虚线是与缸盖1的突出部14及排气道6的轮廓相对应的线，双点划线是与气缸3的顶棚面3A的轮廓相对应的线。

在上侧水套4A中，设有外侧冷却水路23A以及内侧冷却水路24A。这些冷却水路23A、24A，均与形成于缸体2内的水套4连通。外侧冷却水路23A及内侧冷却水路24A的整体形状呈沿着排气道6的上面对于突出部14的上面14A几乎平行配置的半圆盘状。

外侧冷却水路23A，其沿着#1气缸及#3气缸的排气通道而配置于其上面侧。外侧冷却水路23A的配置形状在发动机10的俯视图中呈半圆弧状。发动机冷却水的流向，如图4(A)中黑箭头显示，发动机10的前端(#1气缸侧)为上游，后端(#3气缸侧)为下游。

内侧冷却水路24A是比外侧冷却水路23A配置于更内侧的冷却水路，其沿着使主要来自#2气缸的排气流通的排气道6配置于其上面侧。内侧冷却水路24A的配置形状，在发动机10的俯视图中呈比外侧冷却水路23A更小的半圆弧状，下游侧与外侧冷却水路23A成为共通流路。如图4(A)所示，内侧冷却水路24A在#1气缸附近从外侧冷却水路23A分支，在连接于#3气缸的中通道6B的上方与外侧冷却水路23A合流。发动机冷却水的流向是#2气缸侧为上游，#3气缸侧为下游。

在外侧冷却水路23A与内侧冷却水路24A之间，设有发动机冷却水不流通的岛部29A及连接两者的连接冷却水路28A。连接冷却水路28A，相对于排气道6的支管合流的股部16，配置于与上下方向邻接的位置。

在下侧水套4B中也设有外侧冷却水路23B及内侧冷却水路24B。外侧冷却水路23B是位于突出部14的外表面侧的冷却水路，其沿着使来自#1气缸及#3气缸的排气通道而配置于其下面侧。外侧冷却水路23B的配置形状，与外侧冷却水路23A同样，在发动机10的俯视图中，呈半圆弧状。据此，通过成对的外侧冷却水路23A、23B从上下夹持排气道6而配置。发动机 冷却水的流向，发动机10的前端(#1气缸侧)为上游，后端(#3气缸侧)为下游。

在比外侧冷却水路23B更内侧沿着使来自#2气缸排气流通的排气道6配置有内侧冷却水路24B。内侧冷却水路24B的配置形状，与内侧冷却水路24A同样，在发动机10的俯视图中，呈比外侧冷却水路23A更小的半圆弧状，下游侧与外侧冷却水路23B为共通流路。据此，排气道6处于通过成对的内侧冷却水路24A、24B从上下被夹持的状态。发动机冷却水的流向，#2气缸侧为上游，#3气缸侧为下游。

在外侧冷却水路23B与内侧冷却水路24B之间，设有发动机冷却水不流通的岛部29B与连接两者的连接冷却水路28B。连接冷却水路28B，与排气道6的支管合流的股部16上下方向邻接而配置。

在冷却水流入发动机10的入口部分，设有根据发动机冷却水的温度开关与未图示的散热器连接的通道的恒温器。发动机10冷态启动时，发动机冷却水不经由散热器返回到发动机10的冷却水入口25。相反，热态下，恒温器开启，发动机冷却水通过散热器在被冷却的状态下返回发动机10的冷却水入口25。

[4.作用，效果]

(1)发动机10预热(暖机)时，未图示的恒温器开启，发动机冷却水不通过散热器。因此，缸盖1内流通的冷却水温度受到发动机10的气缸3及排气道6中所产生的热量的影响而边升温边循环。在缸盖1内的发动机冷却水的冷却水温度，吸收气缸3及排气道6中所产生的热量之后达到最高，返回冷却水入口25，再次吸收气缸3及排气道6的热量供给冷却水出口26。发动机10冷启动时，缸盖1内的发动机冷却水温度在冷却水出口26一侧上升，随着发动机10启动后时间的流逝，等温度线从下游侧朝向上游侧移动。

基于这样的发动机冷却水的温度特性，上述缸盖1中，顺着气缸列方向L的排气集合部6C的位置被设定为比中心线C向发动机冷却水的下游侧偏移的位置。据此，缸盖1的内部中在冷却水温度较高的位置能够使排气集合，从发动机10排出的通过排气道6的排气热不被缸盖1剥夺而排出。因此，能够抑制发动机10预热时排气集合部6C的排气温度的降低，能够获得根据发动机10运行状态的适当的冷却性能。

另外，据此，例如在发动机10的预热中，能够快速激活相比排气集合部6C而配置在排气下游侧的催化装置36，从而能够使催化装置36的排气净化性能提高。或者，能够抑制流入排气通道上的涡轮增压器35的排气体积的减少，从而能够提高涡轮增压器35的增压效率。

(2)在上述缸盖1中，为使从#1～#3气缸到排气集合部6C的距离L₁，L₂，L₃为L₁>L₂>L₃ 而形成有排气道6。即，在排气与冷却水之间形成热交换的部分的距离(换言之，热量被接受的部分的面积)为#1气缸侧较大，#3气缸侧较小。另一方面，水套4内的冷却水从#1气缸侧向#3气缸侧流通，因此，冷启动时的冷却水温度为#1气缸侧略低温，#3气缸侧略高温。通过将排气集合部6C偏移设置于冷却水温度呈高温一侧，能够促进冷启动时冷却水的升温，从而可以缩短发动机10的预热时间。

(3)上述缸盖1中，水套4沿着排气道6及排气集合部6C配置成平面状。另外，排气道6、排气集合部6C，如图4(A)和图4(B)所示，呈被上下水套4夹持的状态。据此，能够增加在排气与冷却水之间呈热交换部分的面积，从而可以提高冷启动时冷却水的保暖效果及热态时的冷却效果。

(4)上述缸盖1中，如图3所示，中通道6B的流路面积大于等于两股小通道6A的截面积2S₁，在股部16A的#2侧壁面的延长面上设有排气集合部6C的出口(排气口18)的前侧壁的R部。通过这样的构造，可以一边整流从各气缸排出的排气，一边使水套4及排气集合部6C重叠的面积最大化。因此，冷启动时可以使冷却水温度有效的上升，热态时还可以适当的冷却发动机10。

(5)上述外侧冷却水路23A、23B，沿着连接#1气缸、#3气缸的排气通道，在发动机10的俯视图中呈半圆弧状而配置。另一方面，内侧冷却水路24A、24B沿着连接#2气缸的排气通道，在外侧冷却水路23A、23B的内侧呈半圆弧状而配置。通过这样的冷却水路的布局可以提高排气道6整体的冷却效率，还可以达到水套4的节省空间。另外，通过设有内外两个系统的冷却水路，可以确保总通道的截面积，还可以缩小各个通道的截面积，从而提高冷却水的流速。据此，可以提高内置于缸盖1的排气道6周围的冷却效率。

另外，在每一个冷却水路23、24中，发动机冷却水的流速，根据每一个通道截面积及形状而定。由此，考虑来自突出部14的散热性，可以分别设定两个系统的各冷却水路23、24中的流速、流量，从而能够提高缸盖1的冷却效率。

另外，在缸盖1的外表面侧与内表面侧，缸盖1对外部的散热性不同，因此要求水套4的冷却能力也有些不同。另一方面，在上述缸盖1中，对于每一个缸盖1的外表面侧及内部侧，分离设置水套4。据此，可以提供适合于各冷却水路的冷却能力，从而能够提高发动机10的冷却性能及其控制性能。

另外，上述缸盖1，也可以应用于串联三缸发动机以外的多缸发动机(例如，串联四缸发动机及V型六缸发动机等)。另外，也可以是在一个气缸3中各设置一个进气门孔及一个排气门孔12的发动机。

Claims (3)

1.一种发动机缸盖，其为具有多个气缸的发动机的缸盖，其特征在于，具备:

排气道，其排出从所述气缸排出的排气；

冷却水通道，其形成于所述排气道的周围，为使冷却水沿着所述气缸的列设方向在其内部流通而设置；

排气集合部，其在所述排气道下游端将多个排气流路集合于一股，配置在所述列设方向上比所述发动机的中心向所述冷却水通道的下游端偏移的位置。

2.根据权利要求1所述的发动机缸盖，其特征在于，从所述发动机后端的气缸到所述排气集合部的排气通道的长度，比从所述发动机前端的气缸到所述排气集合部的排气通道的长度短。

3.根据权利要求1或2所述的发动机缸盖，其特征在于，具备:

外侧冷却水路，其为所述冷却水通道沿着位于所述缸盖的外表面侧的歧管而配置；以及

内侧冷却水路，其具有从所述外侧冷却水路分支后合流的形状，并沿着所述外侧冷却水路配置于所述缸盖的内部侧。