專利名稱：內(nèi)燃機中的油路結(jié)構(gòu)和氣缸蓋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括所謂的雙回路冷卻設備的內(nèi)燃機中的油路結(jié)構(gòu)和具有該油路結(jié)構(gòu)的氣缸蓋。內(nèi)燃機的雙回路冷卻設備具有用于氣缸蓋和氣缸體的兩個分開的冷卻回路，其中，冷卻水分開地流過氣缸蓋水套和氣缸體水套。
背景技術(shù)：
日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 2002-227648已經(jīng)提出了各種雙回路冷卻設備，這些設備現(xiàn)在已經(jīng)實用化了。在雙回路冷卻設備中，冷卻水分開地流過氣缸蓋水套和氣缸體水套。例如，雖然溫度較高的氣缸蓋被有效冷卻，但氣缸體卻保持在較高的溫度以防止由于機油的粘性而造成的摩擦問題。
另一方面，從內(nèi)燃機的機油泵排出的機油通過設置在氣缸體中的油道供給至氣缸蓋，然后用在氣缸蓋的多個部分中。在上述專利申請公開中，從機油泵排出的機油通過熱交換器與氣缸體冷卻水交換熱量，以便在內(nèi)燃機起動后使機油的溫度快速升高，并且在機油的溫度升高后冷卻機油。
但是，在上述現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，由于機油是通過與氣缸體中的冷卻水交換熱量來冷卻的，而氣缸體的溫度高于氣缸蓋的溫度，所以對機油的冷卻作用小，并且例如需要大型的熱交換器。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種內(nèi)燃機的油路結(jié)構(gòu)。該內(nèi)燃機包括雙回路冷卻設備，其中，冷卻水分開地流過氣缸蓋水套和氣缸體水套。從機油泵排出的機油既與氣缸體冷卻水交換熱量，又與氣
缸蓋冷卻水交換熱量。例如，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，氣缸蓋水套的出口通到氣缸蓋的端面，氣缸體水套的出口設置在氣缸蓋的端部并且通到氣缸蓋的同一端面，油路設置在分隔氣缸體水套的出口和氣缸蓋水套的出口的分隔壁內(nèi)，并且既與氣缸體冷卻水交換熱量，又與氣缸蓋冷卻水交換
熱量o
根據(jù)本發(fā)明，在內(nèi)燃機起動后，在機油的溫度低于冷卻水的溫度的階段，機油被溫度比氣缸蓋冷卻水的溫度高的氣缸體冷卻水加熱，這允許快速提高機油的溫度。在完成預熱并且機油的溫度變得高于冷卻水的溫度之后，可以通過溫度比氣缸體冷卻水的溫度低的氣缸蓋冷卻水有效冷卻機油。


圖1是沿圖2的線I-I截取的根據(jù)本發(fā)明的實施例的氣缸蓋的橫截面視圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的氣缸蓋的后端的后視圖3是沿圖i中的線in-ni截取的橫截面視圖4是在包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的氣缸蓋的內(nèi)燃機中的冷卻水通路的示意圖；以及
圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的機油通路的示意圖。
具體實施例方式
下面參考附圖描述本發(fā)明的實施例。
圖1至3示出了在具有油路結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機中的根據(jù)本發(fā)明實施例的氣缸蓋l。在本實施例中，氣缸蓋1用于直列三缸內(nèi)燃機或者V型六缸內(nèi)燃機之一的氣缸組中，并且包括沿氣缸排方向布置的三個氣缸。圖4是在包括氣缸蓋1的內(nèi)燃機中的冷卻水通路50的示意圖。
圖2示出了氣缸蓋1在氣缸排方向上的一個端部處的后端面。圖1是沿圖2的線I-I截取的橫截面視圖，圖3是沿圖1中的線III-III截取的橫截面視圖。如圖l所示，本實施例的氣缸蓋l包括沿氣缸排方向布置的三個氣缸。每個氣缸包括位于中心位置的火花塞插入孔2、 一對進氣閥導孔3和一對排氣閥導孔4。在圖1中，以在與氣缸 中心方向(垂直于圖1的平面的方向)垂直的水平方向上的橫截面的
方式示出了進氣口 5和排氣口 6。多個氣缸蓋螺栓孔7布置成圍繞每 個氣缸，氣缸蓋螺栓插入到這些氣缸蓋螺栓孔中。
該氣缸蓋1用例如鋁合金或者鑄鐵一體鑄造而成。在氣缸蓋1 中，利用型芯形成用作氣缸蓋冷卻劑通路的氣缸蓋水套11，該氣缸 蓋水套11在氣缸排方向上連續(xù)延伸。氣缸蓋水套11覆蓋氣缸的燃燒 室的頂壁，并且包圍進氣口 5和排氣口 6。此外，氣缸蓋水套ll在 氣缸排方向上從氣缸蓋1的一端(前端)連續(xù)地延伸至另一端(后端)。 氣缸蓋水套11通過一個或多個連通開口 12a與用作氣缸體中的冷卻 劑通路的氣缸體水套31連通，開口 12a通到在氣缸排方向上比最前 面的氣缸更靠近前端的位置。即，如圖4所示，通過水泵32向氣缸 體水套31加壓供給的冷卻水部分通過設置在氣缸體水套31前端的連 通開口 12b流入氣缸蓋1。連通開口 12a用作氣缸蓋水套11的冷卻 水入口，并將冷卻水分配到氣缸蓋水套11中。由水泵32加壓供給的 一部分冷卻水在機油冷卻器33中與機油交換熱量，然后循環(huán)。氣缸 蓋水套11的下游端作為氣缸蓋冷卻水出口 14通到氣缸蓋1的后端面 13。冷卻水出口 14由閥門機構(gòu)41打開和關(guān)閉，以便基本上控制冷卻 水通過氣缸蓋水套11的流動。在這種情況下，例如，閥門機構(gòu)41 的打開和關(guān)閉由用于檢測冷卻水溫度的傳感器42控制。冷卻水通過 氣缸體水套31的流動也在下游側(cè)由閥門機構(gòu)41控制。當內(nèi)燃機的溫 度升高時，恒溫器閥門35打開，并且散熱器34從冷卻水輻射熱量以 進行熱交換。這樣，內(nèi)燃機包括構(gòu)造成所謂的雙回路冷卻設備的冷卻 水通路，其中，冷卻水并行地流過氣缸蓋1和氣缸體，并且可獨立地 控制氣缸蓋1的溫度和氣缸體的溫度。
作為通過相互連通的連通開口 12a和12b供給到氣缸蓋水套11 和氣缸體水套31的代替方案，冷卻水可以從水泵32通過獨立的冷卻 水入口供給到氣缸蓋水套11和氣缸體水套31。另外，作為設置在出 口側(cè)的替代方案，閥門機構(gòu)41可設置在入口側(cè)，從而在入口側(cè)(即 上游側(cè))控制冷卻水的流動。
7公知的是，在冷卻水分開流過氣缸蓋水套11和氣缸體水套31的雙回路冷卻設備中，在氣缸體的冷卻系統(tǒng)中使冷卻水流過的預設溫度高于在氣缸蓋的冷卻系統(tǒng)中使冷卻流過的預設溫度。因此，例如，
在冷起動后，在冷卻水仍然保持在氣缸體水套31中的狀態(tài)下，執(zhí)行
預熱以快速提高氣缸壁的溫度。在預熱之后的操作期間，控制冷卻水的流動，從而有效地冷卻溫度變得較高的燃燒室側(cè)，并且將氣缸壁的溫度保持成高于燃燒室的溫度。
氣缸蓋水套11包括主流動部分llb和下游部分lla。參考圖1和圖2，主流動部分lib是在氣缸排方向上靠近氣缸的火花塞插入孔2延伸的通路。下游部分lla在氣缸蓋1的后端從氣缸排方向側(cè)向傾斜(具體地說，朝向排氣閥)彎曲。換句話說，氣缸蓋冷卻水出口14通到從在氣缸排方向延伸的氣缸蓋中心線(穿過三個氣缸的中心的直線)M (參考圖1)向排氣閥(排氣口 6)偏移的位置。
在氣缸蓋1的后端，利用型芯形成用作氣缸體水套31的出口的排出室15，排出室15與氣缸蓋水套11的下游部分lla相鄰。排出室15通過設置在排出室15和氣缸蓋水套ll之間的分隔壁16與氣缸蓋水套11隔開。如圖2所示，排出室15具有通到氣缸蓋1的下表面的連通開口 17a。連通開口 17a允許排出室15與設置在氣缸體中的氣缸體水套31后端的連通開口 17b連通(參考圖4)。此外，如圖2所示，排出室15具有通到氣缸蓋1的后端面13的圓形的氣缸體冷卻水出口 18。如圖1所示，氣缸體冷卻水出口 18通到靠近氣缸蓋1的中心的位置，g口，通到沿著氣缸蓋中心錢M的位置。此外，氣缸體冷卻水出口 18在左右方向上與氣缸蓋冷卻水出口 14相鄰。即，沿著氣缸排方向流過氣缸體水套31的冷卻水通過位于內(nèi)燃機后端的連通開口 17b和17a流入氣缸蓋1的排出室15，并最終從氣缸體冷卻水出口 18排出。
氣缸蓋水套11的下游部分lla從氣缸蓋中心線M向排氣閥(排氣口6)偏移，并且形成氣缸體冷卻水通路的一部分的排出室15沿著氣缸蓋中心線M設置在氣缸蓋1的中心的附近。因此，如圖l所示，用于分隔下游部分lla和排出室15的分隔壁16從氣缸蓋水套11的進氣閥側(cè)內(nèi)壁表面向氣缸蓋的后端面13傾斜延伸。
在分隔壁16內(nèi)部，第一油路21沿豎直方向延伸。如作為機油
通路示意圖的圖5中的油路60所示，氣缸蓋1中的第一油路21與設 置在氣缸體下蓋中的油道連通，并且與設置在氣缸蓋罩中的油路52 連通。
參考圖2和3，當從內(nèi)燃機后方觀察時，第一油路相對于氣缸軸 線傾斜。在本實施例中，第一油路21是通過直線鉆孔形成的，并且 其下端21a通到與進氣閥(進氣口 5)側(cè)的氣缸蓋螺栓孔7相鄰的位 置，并與在氣缸體中沿豎直方向延伸的油路的上端相連。傾斜的第一 油路21的上端21b與基本上豎直的第二油路22相連，第二油路22 通到氣缸蓋1的上表面。第二油路22通過開口 22a與氣缸蓋罩中的 油路相連，從而將機油供給到氣缸蓋1的需要機油的部分。
如圖2所示，當沿著內(nèi)燃機的前后方向投影時，第一油路21與 氣缸體的冷卻水通路的排出室15重疊。參考圖1，當沿著內(nèi)燃機的 前后方向投影時，第一油路還與氣缸蓋水套11重疊。
在上述構(gòu)造中，第一油路21在分隔壁16中延伸，分隔壁16既 與在氣缸蓋水套11中流動的冷卻水接觸以便冷卻氣缸蓋1，又與在 排出室15中流動的冷卻水接觸以便冷卻氣缸體。因此，在第一油路 21中流動的機油和冷卻水之間有效地進行熱交換。在內(nèi)燃機起動后， 雖然機油的溫度在一段時間內(nèi)低于冷卻水的溫度，但是因為機油從雙 回路冷卻設備中的溫度保持較高的氣缸體冷卻水接收熱量，所以機油 的溫度快速升高。另一方面，當預熱完成后，機油的溫度高于冷卻水 的溫度。在這種狀態(tài)下，通過雙回路冷卻設備中的溫度保持較低的氣 缸蓋冷卻水有效冷卻機油。特別是，冷卻水在氣缸排方向上沿著氣缸 蓋1的中心線M的主流動部分與分隔壁16發(fā)生碰撞，并由此將主流 動部分的方向轉(zhuǎn)向成朝向橫向偏移的下游部分lla。由于第一油路21 位于冷卻水的主流動部分的碰撞位置，所以有效地進行了冷卻。此外， 由于第一油路21傾斜延伸，所以與油路沿氣缸軸線延伸的情況相比， 可以使第一油路21的長度更長。這增加了熱交換面積，從而使熱交 換更有效。由于第一油路21的下端21a向氣缸蓋1的進氣閥(進氣口5)側(cè)偏移，所以下端21a不會接收過多的排氣熱量，因此，與設置在溫度高的排氣閥側(cè)的情況相比，下端21a的溫度更低。這有利于冷卻機油。相應地，例如，能夠限制高負荷操作期間機油的最高溫度，使用具有較低的熱交換性能的外部機油冷卻器，或者取消使用外部機油冷卻器。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機的氣缸組件，包括氣缸蓋，其具有氣缸蓋冷卻劑通路，冷卻劑通過所述氣缸蓋冷卻劑通路流動；氣缸體，其具有氣缸體冷卻劑通路，冷卻劑與流過所述氣缸蓋冷卻劑通路的冷卻劑并行地流過所述氣缸體冷卻劑通路；以及油路，機油通過所述油路流動；其中，所述油路構(gòu)造并布置成既與流過所述氣缸體冷卻劑通路的冷卻劑交換熱量，又與流過所述氣缸蓋冷卻劑通路的冷卻劑交換熱量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣缸組件，還包括 油道，其形成在所述氣缸體中；其中，所述油路形成在所述氣缸蓋中，并且所述油路構(gòu)造和布 置成與所述油道流體連通以向所述油路供給機油。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣缸組件，其中， 所述氣缸蓋包括第一端部和第二端部，所述第二端部與所述第一端部在所述內(nèi)燃機的氣缸排方向上相對，并且所述第二端部具有端 面；在所述氣缸蓋的所述第二端的所述端面上形成有氣缸體冷卻劑 通路出口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣缸組件，還包括分隔壁，其將所述氣缸體冷卻劑通路與所述氣缸蓋冷卻劑通路 分隔開；其中，所述油路形成在所述分隔壁中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣缸組件，其中，所述氣缸蓋冷卻劑通路在所述氣缸排方向上從所述氣缸蓋的所 述第一端部延伸到所述氣缸蓋的所述第二端部，并且包括形成在所述 氣缸蓋的所述第二端部的所述端面上的氣缸蓋冷卻劑通路出口。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣缸組件，其中，所述氣缸蓋冷卻劑通路出口通到從所述氣缸蓋的中心軸線橫向 偏移的位置，所述中心軸線與所述氣缸排方向平行地延伸；所述油路形成在所述分隔壁中的與所述氣缸體冷卻劑通路出口 對應并且與所述氣缸蓋冷卻劑通路出口相鄰的位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣缸組件，其中，所述氣缸蓋包括位于所述中心軸線的第一側(cè)的進氣口和位于所 述中心軸線的第二側(cè)的排氣口，所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對；所述氣缸蓋冷卻劑通路出口向所述氣缸蓋的所述排氣口側(cè)偏移。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣缸組件，其中，所述氣缸蓋冷卻劑通路包括主流動部分，所述冷卻劑通過所 述主流動部分沿著所述氣缸排方向流動；以及氣缸蓋冷卻劑通路出 口，其通到偏離所述主流動部分的位置；所述分隔壁構(gòu)造并布置成將所述冷卻劑在所述主流動部分中的 流動改變成朝向所述氣缸蓋冷卻劑通路出口 。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣缸組件，其中， 所述油路直線延伸，并且相對于氣缸軸線傾斜。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣缸組件，其中， 所述氣缸蓋包括位于所述氣缸蓋的中心軸線的一側(cè)的進氣口，所述中心軸線與所述氣缸排方向平行地延伸；所述油路包括開口，所述開口通到所述氣缸蓋的面向所述氣缸體的表面并且向所述氣缸蓋的進氣口側(cè)偏移。
11. 一種具有雙回路冷卻設備的內(nèi)燃機的氣缸設備，包括 氣缸蓋，其具有氣缸蓋水套，冷卻水通過所述氣缸蓋水套沿著 氣缸排方向流動，所述氣缸蓋水套包括位于所述氣缸蓋水套的下游端 部的氣缸蓋冷卻水出口，所述氣缸蓋冷卻水出口通到所述氣缸蓋的第 一表面；氣缸體，其具有氣缸體水套，冷卻水通過所述氣缸體水套與所 述氣缸蓋水套的冷卻水流動并行地流動；和分隔壁，其將所述氣缸蓋水套和所述氣缸體水套分隔開； 其中，所述氣缸蓋包括位于所述氣缸蓋的面向所述氣缸體的 表面上的連通開口，所述連通開口與所述氣缸體水套連通；以及排出 室，其形成在所述氣缸蓋中，通過所述連通開口與所述氣缸體水套連 通，并且在與所述氣缸蓋冷卻水出口相鄰的位置通到所述氣缸蓋的所 述第一表面；并且在所述分隔壁中形成有油路，所述油路構(gòu)造并布置成既與所述 氣缸體水套中的冷卻水交換熱量，又與所述氣缸蓋水套中的冷卻水交換熱量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機中的油路結(jié)構(gòu)和氣缸蓋。本發(fā)明公開了一種雙回路冷卻設備，其中，冷卻水分開地流過氣缸蓋水套和氣缸體水套。在氣缸蓋的后端，氣缸蓋冷卻水出口通到偏離中心線的位置。形成氣缸體冷卻水通路的一部分的排出室設置成與氣缸蓋冷卻水出口相鄰，并且作為氣缸體冷卻水出口。在用于分隔排出室的薄分隔壁中鉆出油路，該油路與氣缸體油道連通。流過油路的機油在內(nèi)燃機起動后被溫度較高的氣缸體冷卻水快速加熱，并在預熱完成后由溫度較低的氣缸蓋冷卻水有效冷卻。
文檔編號F02F1/00GK101666272SQ20091014384
公開日2010年3月10日 申請日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月9日
發(fā)明者禰津廣直 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社