内燃机的气缸盖
阅读说明：本技术 内燃机的气缸盖 (Cylinder head of internal combustion engine ) 是由 松岛贤悟 于 2021-03-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种内燃机的气缸盖,能够缓和由气缸盖的排气集合部的鼓出部的热膨胀引起的应力集中,并且能够抑制由热膨胀引起的变形,维持排气集合部的冷却性能。内燃机的气缸盖(1)具备：多个排气端口(3),其形成于气缸盖(1)的内部；排气集合部(4),其使排气端口(3)汇合；水套(5),其覆盖供螺栓贯插的螺栓孔(6)的周围、排气端口(3)和排气集合部(4),且该水套在气缸(2)的排列方向的一侧端具备冷却液出口(5a)；螺栓孔(6),其在水套(5)的内部配置于相邻的气缸(2)的延长线上之间,供螺栓贯插；以及第一支柱(7),其位于将相邻的气缸(2)之间连接的假想线上,划分出水套的位于相邻的排气端口之间的部分。(The invention provides a cylinder head of an internal combustion engine, which can alleviate stress concentration caused by thermal expansion of a bulging part of an exhaust collecting part of the cylinder head, inhibit deformation caused by the thermal expansion and maintain the cooling performance of the exhaust collecting part. A cylinder head (1) of an internal combustion engine is provided with: a plurality of exhaust ports (3) formed inside the cylinder head (1); an exhaust collection unit (4) that merges the exhaust ports (3); a water jacket (5) that covers the periphery of a bolt hole (6) through which a bolt is inserted, the exhaust port (3), and the exhaust collecting portion (4), and that is provided with a coolant outlet (5a) at one end in the direction in which the cylinders (2) are arranged; a bolt hole (6) which is arranged between extension lines of adjacent cylinders (2) in the water jacket (5) and through which a bolt is inserted; and a first pillar (7) that is located on an imaginary line connecting between adjacent cylinders (2) and that demarcates a portion of the water jacket that is located between adjacent exhaust ports.)
技术领域
本发明涉及在内部形成有排气集合部的内燃机的气缸盖。
背景技术
在多气缸发动机中，一般的形态是：在气缸盖的内部形成多个进气端口和排气端口，对气缸盖的进气侧侧面和排气侧侧面分别接合分配进气气体的进气歧管和使排出气体汇合的排气歧管。近年来，也存在如下形态：在气缸盖的内部形成使排出气体汇合的排气集合部，在气缸盖的排气侧侧面形成单一的排气出口而将单一的排气管接合于气缸盖。
在排气集合部形成于气缸盖内的多气缸发动机中，由于不需要单独设置排气歧管，因此除了能够使发动机整体小型化之外，还能够抑制废气的散热量，能够在暖机时使废气净化装置的温度尽早提高而使催化剂活化。另外，由于能够缩短从燃烧室到排气集合部的出口的距离，所以在设置利用排出气体的增压器(涡轮增压器)的情况下还能够提高增压器的响应性。
另一方面，在内部形成有排气集合部的气缸盖中，划定排气出口及其附近的排气集合部的部分大多成为相对于气缸体(与气缸体的接合面)向侧方鼓出的形状，因此为了防止因过度的温度上升而导致的对气缸盖主体和排气管的热损害，需要对该鼓出部分进行冷却。作为对形成于气缸盖内的排气集合部的周边有效地进行冷却的结构，已知有使气缸盖内的水套(冷却液通路)以从上表面侧和下表面侧覆盖排气集合部的方式延伸到鼓出部分的结构(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2000-205042号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在这样在内部形成有排气集合部的气缸盖中，若在排气出口的正下游设置增压器或废气净化装置催化剂，与增压器或废气净化装置成为高温的情况相互作用，在热负载变高时，鼓出部分的壁会变形。特别是，划定水套的壁中的位于内侧的内壁划定排气集合部，直接暴露于作为热源的排出气体中，因此与位于外侧而与外部空气接触的外壁相比容易成为高温。
当像这样在内壁与外壁产生温度差，则内壁与外壁相比向鼓出方向大幅度热膨胀，应力集中于这些壁的排气出口侧的端部。另外，这样的热膨胀产生损害形成有排气出口的接合面的平坦性这样的变形、或使外壁以接近内壁的方式挠曲的变形，因此气缸盖与其下游侧排气通路部件的密封性降低，而且水套的截面积缩小，冷却性能有可能降低。
鉴于这样的现有技术中包含的课题，本发明的目的在于提供一种内燃机的气缸盖，即使形成构成于气缸盖内的排气集合部的壁成为相对于气缸体向侧方鼓出的形状，也能够缓和由该鼓出部的热膨胀引起的应力集中，并且抑制热膨胀引起的变形，从而能够维持气缸盖与其下游侧排气通路构件的密封性以及排气集合部周边的冷却性能。
用于解决课题的手段
[1]为了实现上述目的，本发明是一种内燃机的气缸盖，其通过螺栓紧固于内燃机的具备多个气缸的气缸体之上，其特征在于，所述内燃机的气缸盖具备：多个排气端口，其形成于气缸盖的内部；排气集合部，其使所述排气端口汇合；水套，其覆盖所述螺栓的周围、排气端口和排气集合部，且在气缸列方向的一侧端具备冷却液出口；螺栓孔，其配置于水套的内部，且配置于相邻的气缸的延长线上之间，供所述螺栓贯插；以及第一支柱，其设置成位于将相邻的气缸之间连接的假想线上，划分出位于相邻的排气端口之间的水套的部分。
根据本发明，能够提高排气集合部的冷却性能。
[2]另外，在本发明中，优选的是，所述第一支柱的一端为宽度朝向所述排气集合部而逐渐变窄的末端变细的形状，另一端以相对于供所述螺栓贯插的螺栓孔隔着间隔地沿着所述螺栓孔的方式形成为圆弧形状。
根据本发明，能够通过积极地指向排气集合部而提高高温部的冷却性能。
[3]另外，在本发明中，优选的是，所述第一支柱由使所述气缸盖的外壁凹陷而成的凹部形成。
根据本发明，通过利用使外壁凹陷而成的凹部来形成第一支柱，从而能够在不使气缸盖的形成有第一支柱的部分形成为厚壁的情况下，通过与其他外壁相同的壁厚还形成第一支柱的外壁部分，能够对形成排气集合部的外壁进行加强，并且能够抑制伴随壁厚的变化而产生局部的应力集中。
[4]另外，在本发明中，优选的是，在所述气缸盖的侧面形成单一的排气出口，在所述第一支柱与所述排气出口之间设置有第二支柱。
根据本发明，能够通过第一支柱和第二支柱进一步抑制应力集中。
附图说明
图1是从下方表示发明的实施方式的内燃机的气缸盖的说明图。
图2是表示本实施方式的气缸盖的截面的说明图。
图3是从气缸盖的上方表示在本实施方式的水套中流动的冷却液的温度分布的说明图。
图4是从气缸盖的下方示出在本实施方式的水套中流动的冷却液的温度分布的说明图。
标号说明
1：气缸盖；
2：燃烧室凹部；
2a：进气门；
2b：排气门；
3：排气集合端口；
3a：排气端口；
4：排气集合部；
4a：排气出口；
5：水套；
5a：冷却液出口；
5b：冷却液入口；
6：螺栓孔；
7：第一支柱；
7a：第一凹部；
8：第二支柱；
8a：第二凹部。
具体实施方式
参照附图，对发明的实施方式的内燃机的气缸盖进行说明。
本实施方式的内燃机的气缸盖1通过螺栓而紧固于具备多个气缸(未图示)的气缸体(未图示)上。内燃机具备4个气缸。将排列设置的多个气缸的排列方向称为气缸列方向。气缸的上端在气缸体的上端面开口，下端在形成于气缸体的下部的曲轴室(未图示)开口。在气缸体的气缸的侧部，以一体地包围各气缸的侧周部的方式形成有气气缸体内冷却液通路(未图示)。气缸体内冷却液通路以沿着各气缸的侧周部的方式弯曲，气缸体内冷却液通路的上端在气缸体的上端面开口。气缸体内冷却液通路供冷却水、油、制冷剂等冷却液流通。
参照图1，在气缸盖1的与气缸体结合的接合面上的、与各气缸对置的部分，形成有作为曲面状的凹陷的燃烧室凹部2。各燃烧室凹部2与各气缸的比活塞(未图示)靠上方的部分一起划定出燃烧室。即，气缸盖1划定了燃烧室的上边缘。
在气缸盖1上分别滑动自如地设置有对进气端口的与燃烧室凹部2连接的各连接部进行开闭的进气门2a和对排气集合端口3的与燃烧室凹部2连接的各连接部进行开闭的排气门2b。在气缸盖1中划定有气门传动室(未图示)，在气门传动室收纳有对进气门2a和排气门2b进行开阀驱动的气门传动机构(未图示)。
在气缸盖1的内部形成有：4个进气端口(未图示)，它们的上游端在气缸盖1的沿着气缸列方向的一侧面(图1的右侧的侧面)开口，而分支成两股的下游端在各燃烧室凹部3b的壁面上开口；以及1个排气集合端口3，其上游端在各燃烧室凹部2的壁面上各开设有2个，而下游端在沿着气缸盖1的气缸列方向的另一侧面(图1的左侧的侧面)上开口。即，排气集合端口3在气缸盖1的内部具有在各燃烧室凹部2开口的多个(8根)排气端口3a和使所有排气端口3a集合的排气集合部4，排气集合部4在气缸盖1的另一侧面形成单一的排气出口4a。以燃烧室凹部2为基准将设置有进气端口的一侧设为进气侧，将设置有排气集合端口3的一侧设为排气侧。
排气出口4a形成于气缸盖1的排气侧侧面上的长度方向的中间位置，排气出口4a的附近构成相对于气缸体向侧方鼓出而形成排气集合部4的鼓出部，构成未图示的增压器(涡轮增压器)的涡轮机、废气净化装置等的接合面。
气缸盖1具备形成于气缸盖1的内部的多个排气端口3a、使排气端口3a汇合的排气集合部4、以及水套5。在水套5的内部，为了抑制来自燃烧室内或排气集合端口3内的燃烧气体的热传播引起的温度上升，在燃烧室凹部2、进气端口2a及排气集合端口3的周边形成有气缸盖内冷却液通路。气缸盖内冷却液通路也供冷却水、油、制冷剂等冷却液流通。在图3和图4中，透视气缸盖1而作为实体来示出作为空间部分的气缸盖内冷却液通路。
水套5构成为沿气缸列方向(长度方向)延伸并覆盖供用于紧固至气缸体的螺栓贯插的螺栓孔6的周围、排气端口3和排气集合部4，且水套5在气缸列方向的一侧端具备冷却液出口5a。
水套5从气缸体内冷却液通路向上方延伸，形成有多个与气缸盖内冷却液通路连通的冷却液入口5b，使冷却液从气缸体内冷却液通路流入。
在水套5的内部具备：螺栓孔6，其配置于彼此相邻的2个气缸2各自的延长线上之间；以及第一支柱7，其设置成位于将排气集合部4的中央之间连接的假想线上，对水套5的位于相邻的排气端口3a之间的部分进行划分。
第一支柱7的一端是宽度朝向排气集合部4逐渐变窄的末端变细的形状，第一支柱7的另一端以相对于供螺栓贯插的螺栓孔6隔开间隔地沿着螺栓孔6的外缘的方式形成为圆弧形状。换言之，第一支柱7呈心形。
若像这样形成第一支柱7，则能够使从冷却液入口5b流入的冷却液指向排气集合部4，冷却液从排气集合部4朝向冷却液出口5a流动，因此能够通过第一支柱7基于积极地指向排气集合部4而提高高温部的冷却性能，提高排气集合部4的冷却性能。
参照图2，第一支柱7由使气缸盖1的外壁凹陷而成的第一凹部7a形成。这样，通过利用使气缸盖1的外壁凹陷而成的第一凹部7a来形成第一支柱7，从而能够在不使气缸盖1的形成有第一支柱7的部分形成厚壁的情况下，通过与其他外壁相同的壁厚还形成第一支柱7的外壁部分，能够抑制伴随壁厚的变化而产生局部的应力集中。
另外，在第一支柱7与排气出口4a之间，以供冷却液流动的方式隔开间隔地设置有截面为椭圆形状的第二支柱8。通过这样构成，能够通过第一支柱7和第二支柱8进一步抑制应力集中。
第二支柱8由使气缸盖1的外壁凹陷而成的第二凹部8a形成。这样，通过利用使气缸盖1的外壁凹陷而成的第二凹部8a来形成第二支柱8，能够在不使气缸盖1的形成有第二支柱8的部分变厚的情况下，通过与其他外壁同样的壁厚还形成第一支柱7的外壁部分，能够加强形成排气集合部4的外壁，并且能够抑制伴随壁厚的变化而产生局部的应力集中。
图3是从气缸盖1的上方通过浓淡示出在水套中流动的冷却液的温度分布的图。图4是从气缸盖1的下方示出在水套中流动的冷却液的温度分布的图。图3及图4的箭头表示冷却液的流动。
根据本实施方式的内燃机的气缸盖1，即使构成形成于气缸盖1内的排气集合部4的壁成为相对于内燃机的气缸体向侧方鼓出的形状，也能够缓和由该鼓出部的热膨胀引起的应力集中，并且抑制热膨胀引起的变形，能够维持气缸盖1与位于其下游侧的排气通路构件的密封性、以及排气集合部周边的冷却性能。