專利名稱：內燃機的氣缸蓋的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過緊固在氣缸體上部而構成燃燒室、且相對該燃燒室 設置有進氣通路和排氣通路的內燃機的氣缸蓋。
背景技術：
一般在內燃機中，氣缸蓋組裝在氣缸體的上部，且由多個緊固螺栓 緊固，并呈直線狀地排列有多個燃燒室。此外，對該各燃燒室相對置地 分別形成進氣口和排氣口，且進氣通路連通于該各進氣口，另一方面， 排氣通路連通于各排氣口，且通過進氣閥和排氣閥自由開閉。另外，在 各進氣通路或各燃燒室安裝有噴射燃料的噴射器，并且安裝有對燃燒室 的混合氣進行點火的火花塞。此外，在各進氣通路上通過進氣歧管連結 進氣管，另一方面在各排氣通路上通過排氣歧管連結排氣管。因此，在進氣閥開放時，空氣從進氣通路通過進氣口進入到燃燒室， 并且燃料從噴射器被噴射到進氣通路或燃燒室，在燃燒室，空氣與燃料 的混合氣通過活塞的上升被壓縮，該高壓混合氣被引導至火花塞而點燃 并爆發(fā)，從而可得到驅動力，在排氣閥開放時，燃燒后的排氣氣體通過 排氣口被排出到排氣通路。于是，在這樣的內燃機中，對氣缸蓋不固定另體的排氣歧管，而是 在氣缸蓋內一體地設置排氣集合部，由此來實現(xiàn)小型化。 一體地形成有 該排氣集合部的以往的氣缸蓋構成為，對多個燃燒室連通排氣口，該各 排氣口集合并在側面開口，排氣管連結于該集合部，渦輪增壓器安裝在該排氣管上。另外，作為上述以往的內燃機的氣缸蓋，例如有下述專利文獻l記 載的氣缸蓋.專利文獻l: JP特開平01-182560號公報然而，在內燃機的排氣系統(tǒng)中，與渦輪增壓器一起安裝有排氣凈化 催化劑。而且，在內燃機的冷態(tài)起動時，延遲點火時期，將高溫排氣氣體通過排氣管導入到凈化催化劑中，由此來對該排氣凈化催化劑進行暖 機而實現(xiàn)早期活化。在上述以往的內燃機的氣缸蓋中，在內部形成的排 氣通路集合在集合部中，然后連結有排氣管，因此可減少排氣通路的截 面面積并抑制排氣氣體溫度的下降，從而促進排氣凈化催化劑的暖機。 但是，在排氣系統(tǒng)安裝有渦輪增壓器的內燃機中存在的問題是，即使是 冷態(tài)起動時，排氣氣體通過渦輪增壓器的渦輪機，因此在這里排氣氣體 的熱量被奪走而降溫，催化劑暖機性能下降。發(fā)明內容本發(fā)明是為了解決這樣的問題而成的，其目的是提供在改善催化劑 暖機性能的同時實現(xiàn)裝置的緊湊化的內燃機的氣缸蓋。為了解決上述問題以達成目的，本發(fā)明的內燃機的氣釭蓋，具有多個 燃燒室、和通過進氣口分別連通到上述各燃燒室的多個進氣通路、以及一 端部通過排氣口分別連通到上述各燃燒室且具有另 一端部集合的集合部 的排氣通路，增壓器和排氣凈化催化劑連結于上述排氣通路的集合部，且 設置有從上述排氣通路迂回上述增壓器而連通到上述排氣凈化催化劑的 旁路通路，并且設置有能夠開閉該旁路通路的控制閥，該內燃機的氣釭蓋的特征在于在內部設置有上述旁路通路的一部分。而且，本發(fā)明的內燃機的氣缸蓋的特征在于作為上述旁路通路， 形成有一端部連通到上述排氣通路的集合部而另一端部在氣缸蓋側面 開口的旁路孔。本發(fā)明的內燃機的氣缸蓋的特征在于上述旁路孔的另一端部在上 述排氣通路的集合部開口的側方開口形成。本發(fā)明的內燃機的氣缸蓋的特征在于上述控制閥被設置成能夠開 閉上述旁路孔的另一端部。本發(fā)明的內燃機的氣缸蓋的特征在于由能夠開閉上述旁路孔的另 一端部的閥主體、致動器、連結該致動器與上述閥主體的聯(lián)桿作為單元 而構成上述控制閥，該控制閥單元i殳置在氣缸蓋側面。本發(fā)明的內燃機的氣缸蓋的特征在于上述增壓器的渦輪機殼體具 有渦管部，且固定在氣缸蓋側面，由此該渦管部連通到上述排氣通路的集合部。本發(fā)明的內燃機的氣缸蓋的特征在于上述增壓器的渦輪機殼體具 有一端部在外部開口的排氣引導部、和該排氣引導部的另 一端部連通的 渦管部，上述排氣引導部配置在上述排氣通路的集合部內。本發(fā)明的內燃機的氣缸蓋的特征在于在上述增壓器的渦輪機殼體 上設置有冷卻通路，該冷卻通路連通到在氣缸蓋內部設置的水套。本發(fā)明的內燃機的氣缸蓋的特征在于上述冷卻通路設置在上述渦 輪機殼體的外周部，且在上端部形成有連通到上述水套的冷卻水導入 口 ，在下端部形成有連通到上述水套的冷卻水排出口 。根據(jù)本發(fā)明的內燃機的氣缸蓋，其構成為對于多個燃燒室通過排 氣口連通排氣通路的一端部，在另一端部設置有集合部，在該集合部連 結增壓器和排氣凈化催化劑，設置有從排氣通路迂回增壓器而連通到排 氣凈化催化劑的旁路通路，并且設置有能夠開閉該旁路通路的控制閥， 另外在氣缸蓋內部設置有旁路通路的一部分，由此，減少從燃燒室到排 氣凈化催化劑的通路表面積，從而抑制排氣氣體溫度的降低而能夠改善 催化劑暖機性能，并且由于排出排氣氣體的配管筒化而具有能夠實現(xiàn)裝 置緊湊化的效果。


圖l是表示本發(fā)明實施例1涉及的內燃機的氣缸蓋的筒要圖。 圖2是表示實施例1的內燃機的縱向剖視圖。 圖3是表示實施例1的內燃機的氣缸蓋的縱向剖視圖。 圖4是表示實施例1的內燃機中的腰閘閥的剖視圖。 圖5是表示本發(fā)明實施例2涉及的內燃機的氣缸蓋的筒要圖。 圖6是表示實施例2的內燃機的氣缸蓋的縱向剖視圖。 圖7是表示本發(fā)明實施例3涉及的內燃機的氣缸蓋的簡要圖。 圖8是表示實施例3的內燃機的氣缸蓋的主要部分的縱向剖視圖(圖7的V0M1剖視圖).符號說明11、 71、 81氣缸蓋 14活塞17、 83a、 83b、 83c18、 84a、 84b、 84c19、 85a、 85b、 85c20、 86排氣通路 22、 88a、 88b集合部 38火花塞45、 96渦輪增壓器(增壓器) 47、 98排氣凈化催化劑 52、 72旁路通路 54a、 54b、 55a、 55b水套 59渦管部 62、 74旁路孔 107連結部12氣釭體16、 82a、 82b、 82c、 82d燃燒室 83d進氣口 84d排氣口 85d進氣通路21、 87a、 87b、 87c、 87d排氣通路部 37噴射器 41、 92進氣管 46、 97排氣管 49、 102渦輪機 53、 73排氣控制岡(控制閥) 57、 104渦輪機殼體 60冷卻通路 63、 75旁路管 110、 111排氣引導部具體實施方式
以下，基于附圖對本發(fā)明涉及的內燃機的氣缸蓋的實施例進行詳細 說明。但是，本發(fā)明不被該實施例所限定。實施例1圖1是表示本發(fā)明實施例1涉及的內燃機的氣缸蓋的簡要圖，圖2 是表示實施例l的內燃機的縱向剖視圖，圖3是表示實施例1的內燃機 的氣缸蓋的縱向剖視圖，圖4是表示實施例1的內燃機中的腰閘閥的剖 視圖。實施例1的內燃機是直列4缸發(fā)動機，如圖1和圖2所示，氣缸蓋 11在其下部組裝有氣缸體12，且由多個未圖示的緊固螺栓來緊固。在 氣缸體12上直線狀地排列形成有多個(本實施例是4個)缸徑13，在 各缸徑13活塞14沿其軸方向移動自由地嵌合著.而且，在氣缸體12 的下部能夠自由旋轉地支承有未圖示的曲柄軸，各活塞14通過連桿157連結在該曲柄軸上。在氣缸蓋11上，與各缸徑13對應地在其上方分別形成有燃燒室16。 該燃燒室16被缸徑13的內側面、氣缸蓋ll的下面、活塞14的頂面圍 繞著，且以頂部(氣缸蓋11的下面)的中央部高的方式呈傾斜的棱頂 形狀。而且，在該各燃燒室16的上方，也就是氣缸蓋ll的下面，進氣 口 17和排氣口 18分別相對置地開口。另外，在氣缸蓋11形成有4個進氣通路19，其一端部連通于各進 氣口 17,且另一端部在一側面開口。而且，在氣缸蓋ll形成有l(wèi)個排 氣通路20，其一端部連通于各排氣口 18，且另一端部集合并在另一側 面開口 。該排氣通路20具有連通于各排氣口 18的4個排氣通路部21 和該排氣通路部21的端部集合的集合部22，各排氣通路部21通過排氣 口 18連通于燃燒室16，集合部22在氣缸蓋11的另一側面開口。而且，對該各進氣口 17和排氣口 18分別有進氣閥23和排氣閥24。 該進氣閥23和排氣閥24通過被固定在氣缸蓋11上的各導管25、 26被 能夠沿軸向移動自由地支承，并且通過各氣門彈簧27、 28被向關閉進 氣口 17和排氣口 18的方向施力支承。而且，進氣閥23和排氣閥24在 上端部連結滾輪搖臂29、 30的一端部，該滾輪搖臂29、 30的另一端部 連結于固定在氣缸蓋11上的間隙調節(jié)器31、 32，進氣凸輪軸33的進氣 凸輪34和排氣凸輪軸35的排氣凸輪36接觸于各滾輪搖臂29、 30。從而，如果與內燃機同步地進氣凸輪軸33和排氣凸輪軸35旋轉， 則進氣凸輪34和排氣凸輪36使?jié)L輪搖臂29、 30動作，各進氣閥23和 排氣閥24在規(guī)定的正時上下移動，由此開閉進氣口 17和排氣口 18，且 能夠分別連通進氣通路19與燃燒室16、燃燒室16與排氣通路20的排 氣通路部21。而且，在燃燒室16的側部，也就是各進氣通路19側的氣缸蓋11 的下面，安裝有直接向該燃燒室16噴射燃料的噴射器37。而且在燃燒 室16的頂部中央，也就是各進氣通路19與排氣通路部21之間的氣缸 蓋11的下面，安裝有火花塞38。并且，在車輛上搭載有電子控制單元 (ECU),該ECU能夠控制噴射器37的燃料噴射正時或由火花塞38 的點火時期等，根據(jù)檢測出的進入空氣量、節(jié)氣門開度(油門開度)、 發(fā)動機轉速等的發(fā)動機運轉狀態(tài)，來決定燃料噴射量、噴射時期、點火時期等。而且，在氣缸蓋11的一側面，固定有與各進氣通路19連通的進氣 歧管39，調壓室40連結于該進氣歧管39。關于進氣管41,在上游側的 空氣取入口安裝有空氣濾清器42，下游側端部連結于調壓室40,位于 空氣濾清器42的下游側地設置有具有節(jié)流閥43的電子節(jié)氣裝置44。另一方面，在氣缸蓋ll的另一側面，固定與排氣通路20的集合部 22連通的渦輪增壓器45，排氣管46連結于該渦輪增壓器45，在該排氣 管46安裝有排氣凈化催化劑(二元催化劑)47。該渦輪增壓器45通過 連結軸50 —體地連結在進氣管41側設置的壓縮機48和在進排氣管46 側設置的渦輪機49來構成。而且，在該渦輪增壓器45中的壓縮機48 的下游側，且電子節(jié)氣裝置44 (節(jié)流閥43)的上游側的進氣管41，設 置有對由該壓縮機48壓縮而溫度上升的進入空氣進行冷卻的內部冷卻 器51。在此，對本實施例的發(fā)動機中的排氣系統(tǒng)進行詳細說明。在本實施 例的發(fā)動機中，如圖1、圖3和圖4所示，設置有從在氣缸蓋ll形成的 排氣通路20迂回渦輪增壓器45而連通到排氣凈化催化劑47的旁路通 路52，并且設置有具有能夠開閉該旁路通路52的腰閘功能的排氣控制 閥53,在氣缸蓋11的內部"^殳置有該旁路通路52的一部分。即，如上所述，在氣缸蓋11上形成有一端部連通于燃燒室16的進 氣通路19，該進氣通路19的另 一端部在氣缸蓋11的一側面開口 。而且， 在氣缸蓋11上形成有一端部連通于燃燒室16的排氣通路20，該排氣通 路20的另一端部作為集合部22在氣缸蓋11的另一側面開口。而且， 在氣缸蓋ll上，位于進氣通路19的上下而形成有水套54a、 54b，另一 方面，位于排氣通路20的上下而形成有水套55a、 55b。在各水套54a、 54b、 55a、 55b內填充有發(fā)動機冷卻水，通過未圖示的水泵能夠循環(huán)。渦輪增壓器45中，壓縮機48與渦輪機49通過連結軸50 —體地連 結，壓縮機48被存放在壓縮機殼體56中，渦輪機49被存放在渦輪機 殼體57中，連結軸50被存放在連結軸殼體58中，各殼體56、 57、 58 一體地連結。而且，渦輪機殼體57由內部殼體57a和外部殼體57b構 成，該內部殼體57a在內側形成渦管部59，該外部殼體57b覆蓋該內 部殼體57a并在內側形成冷卻通路60。在這種情況下，內部殼體57a通過鑄造制造，外部殼體57b由板金制造，兩殼體57a、 57b—體地固 定。而且，渦輪機殼體57緊貼在氣缸蓋11的側面，以使渦管部59的排 氣導入部59a連通于排氣通路20的集合部22，凸緣部57c由多個緊固 螺栓61固定在氣缸蓋11上。并且，渦輪機殼體57在上端部形成有冷 卻水導入口 60a，在下端部形成有冷卻水排出口 60b，且在固定于氣缸 蓋ll的狀態(tài)下，冷卻水導入口 60a與水套55a連通，冷卻水排出口 60b 與水套55b連通。而且，上述的旁路通路52由在氣缸蓋11內部形成的旁路孔62和連 結氣缸蓋11與排氣管46的旁路管63構成，排氣控制閥53連結于該旁 路管63。即，旁路孔62在氣缸蓋11內一體地形成，且平面看呈L字 形狀， 一端部連通于排氣通路20中的集合部22側部，另一端部在氣缸 蓋11側面開口 。在此情況下，旁路孔62的另一端部在排氣通路20的 集合部22開口的側方開口。也就是，在氣缸蓋ll側面，旁路孔62的 開口和排氣通路20中的集合部22的開口在水平方向上排列形成。而且，在排氣控制閥53，外殼64呈圓筒箱型形狀， 一端部緊貼在 氣缸蓋ll的側面，另一端部緊貼在旁路管63的一端部，且分別由未圖 示的緊固螺栓固定。臂65中，基端部經(jīng)由支承軸66旋轉自由地支承在 外殼64上，且安裝有能夠開閉旁路孔62的另一端部(開口 )的閥主體 67。該閥主體67能夠緊貼于在該旁路孔62開口周邊的氣缸蓋11側面 安裝的閥座(密封部件)68，以能夠關閉旁路孔62的開口。而且，在 氣缸蓋11安裝有致動器69，驅動桿69a的前端部與臂65的基端部通過 聯(lián)桿70連結。再有，旁路管63的另一端部連結在排氣管46中的渦輪 增壓器45與排氣凈化催化劑47之間。這樣，排氣控制岡53以外殼64、臂65、支承軸66、閥主體67、致 動器69、聯(lián)桿70為單元來構成，該排氣控制閥單元設置在氣缸蓋11 的側面。從而，當驅動致動器69而使驅動連桿69a向軸向移動時，通 過聯(lián)桿70使臂65以支承軸66為支點轉動，而能夠由閥主體67開閉旁 路孔62也就是旁路通路52。此時，排氣控制閥53通過開閉旁路通路 52，能夠控制渦輪增壓器45的增壓壓力，當進氣側的增壓壓力達到規(guī) 定的壓力時，為了不使壓縮機48繼續(xù)加壓，而放出排氣氣體來抑制渦 輪機49的旋轉。而且，該排氣控制閥53,如后面敘述那樣，在發(fā)動機的冷態(tài)起動時，使排氣氣體迂回渦輪機49而直接流入到排氣凈化催化 劑47，由此來對該排氣凈化催化劑47進行以實現(xiàn)早期活化。在此，對組裝有上述氣缸蓋11的內燃機的動作進行說明。如圖1 至圖4所示，通過空氣濾清器42導入到進氣管41的空氣被渦輪增壓器 45的壓縮機48壓縮。并且，被壓縮的增壓進氣在節(jié)流閥43被調量后流 入到調壓室40，通過進氣歧管39流過氣缸蓋11的各進氣通路19而到 達各進氣口 17，在進氣閥23開放時，進氣口 17的空氣進入到燃燒室 16。而且，在該進氣沖程時或活塞14上升而壓縮進入空氣的壓縮沖程 時，噴射器37對燃燒室16噴射規(guī)定量的燃料。這樣，在燃燒室16中 高壓空氣和霧狀燃料混合，對該混合氣體火花塞38進行點火而爆發(fā)， 由此活塞14被按下而輸出驅動力。之后，在排氣閥24開放時，各燃燒室16的排氣氣體通過排氣口 18 流入到排氣通路20,在集合部22中集合并從氣缸蓋11排出。從氣缸蓋 11排出的排出氣體驅動渦輪增壓器45的渦輪機49，并驅動通過連結軸 50與該渦輪機49連結的壓縮機48,從而能夠壓縮導入到進氣管41的 空氣。并且，驅動渦輪機49的排氣氣體通過排氣管46流入到排氣凈化 催化劑47中，在此排氣氣體中的有害物質被凈化處理后排出到大氣中。然而，在發(fā)動機的冷態(tài)起動時，排氣凈化催化劑47處于低溫狀態(tài)， 未達到排氣氣體的活化溫度，因此大幅延遲點火時期而由火花塞38點 火，由此來減少為驅動發(fā)動機而消費的燃料的燃燒能量，且由高溫的排 氣氣體急速地使排氣凈化催化劑47暖機。因此，此時ECU通過驅動排 氣控制閥53的致動器69來由閥主體67開放旁路孔62 (旁路通路52 )。 這樣，從燃燒室16通過排氣口 18排出到排氣通路20的高溫排氣氣體， 從集合部22通過旁路通路52流動到排氣管46，并迂回渦輪增壓器45 而直接流入到排氣凈化催化劑47中。因此，通過該高溫排氣氣體能夠 有效地對排氣凈化催化劑47進行暖機并使其活化。而且，在渦輪增壓器45中，氣缸蓋11的水套55a中流動的發(fā)動機 冷卻水從渦輪機殼體57的冷卻水導入口 60a被導入到冷卻通路60中， 且在渦管部59的外側流動，并從冷卻水排出口 60b排出到水套55b。 因此，被高溫的排氣氣體加熱的渦輪機49及渦輪機殼體57被適當?shù)乩?卻。這樣，在實施例1的內燃機的氣缸蓋，對多個燃燒室16通過排氣口 18連通排氣通路20的一端部，在該排氣通路20的另一端部設置集合部 22,在該集合部22連結渦輪增壓器45、排氣管46和排氣凈化催化劑 47，另一方面，設置從排氣通路20迂回渦輪增壓器45而從排氣管46 連通到排氣凈化催化劑47的旁路通路52，并且設置能夠開閉該旁路通 路52的排氣控制閥53，并在氣缸蓋11內部設置旁路通路52的一部分。從而，在發(fā)動機冷態(tài)起動時，通過排氣控制閥53開放旁路通路52， 由此從燃燒室16通過排氣口 18排出到排氣通路20的高溫的排氣氣體 26，從集合部22通過旁路通路52流動到排氣管46，并迂回渦輪增壓器 45直接流入到排氣凈化催化劑47。因此，減少從燃燒室16到排氣凈化 催化劑47的通路表面積，高溫排氣氣體的熱量不被渦輪增壓器45奪走 而抑制排氣氣體溫度的下降，能夠通過排氣氣體有效地對排氣凈化催化 劑47進行暖機并使其活化，進而能夠改善催化劑暖機性能。而且，這種情況下，在氣缸蓋11的內部形成有作為旁路通路52 — 部分的旁路孔62。從而，通過在處于高溫狀態(tài)的氣缸蓋11內形成旁路 孔62，能夠抑制排氣氣體溫度的下降并改善催化劑暖機性能，而且通過 簡化露出在外部的配管(旁路管63)能夠實現(xiàn)裝置的緊湊化。而且，本實施例中，作為旁路通路52，在氣缸蓋ll的內部形成旁 路孔62,將該旁路孔62的一端部連通到排氣通路20的集合部22，將 另一端部在氣缸蓋11的側面開口。從而，能夠縮短從排氣通路20到排 氣凈化催化劑47的距離，抑制排氣氣體溫度的降低而改善催化劑暖機 性能，并且，由于從集合部22抽出排氣氣體，所以各氣缸之間沒有背 壓的不均衡，能夠改善燃燒。而且，該旁路孔62形成為另 一端部在排氣通路20的集合部22開口 的一側開口，能夠容易地安裝渦輪增壓器45的渦輪機殼體57、排氣管 46或排氣凈化催化劑47等，能夠實現(xiàn)裝置的簡化。另外，本實施方式中，將排氣控制閥53設置成能夠開閉旁路孔62 的另一端部的開口。并且，此時排氣控制閥53構成為使外殼64、臂65、 支承軸66、閥主體67、致動器69、聯(lián)桿70成為單元，該排氣控制閥單 元設置在氣缸蓋11的側面。從而，通過將排氣控制閥53設置在維持于 比排氣管46低溫狀態(tài)的氣缸蓋11側，能夠防止由熱造成的損傷并提高可靠性，而且能夠減少耐熱材料來實現(xiàn)低成本化。另外，本實施方式中，在渦輪增壓器45的渦輪機殼體57上設置渦 管部59，將該渦輪機殼體57固定在氣缸蓋11的側面，由此來連通渦管 部59與排氣通路20的集合部22。從而，能夠使渦輪增壓器45成為緊 湊化的結構，能夠使裝置的簡化及低成本化變?yōu)榭赡?。進一步，本實施方式中，在渦輪增壓器45的渦輪機殼體57上設置 設置冷卻通路60,將該冷卻通路60連通到在氣缸蓋11內部設置的水套 55a、 55b。從而，能夠將在氣缸蓋11的水套55a中流動的發(fā)動機冷卻 水導入到渦輪機殼體57的冷卻通路60并進行冷卻，被高溫排氣氣體加 熱的渦輪機49及渦輪機殼體57適當?shù)乩鋮s，能夠使材料的低成本化變 為可能。這種情況下，將冷卻通路60設置在渦輪機殼體57的外周部，且在 上端部形成有連通于水套55a的冷卻水導入口 60a，在下端部形成有連 通于水套55b的冷卻水排出口 60b。從而，在氣缸蓋11的水套55a中 流動的發(fā)動機冷卻水，被從渦輪機殼體57的冷卻水導入口 60a導入到 冷卻通路60，而在渦管部59的外側流動，且從冷卻7jC排出口 60b排出 到水套55b，從而能夠有效地冷卻被高溫排氣氣體加熱的渦輪機49及 渦輪機殼體57。而且，該渦輪機殼體57由形成渦管部59的內部殼體57a和覆蓋該 內部殼體57a而形成冷卻通路60的外部殼體57b構成，內部殼體57a 由鑄造制造，外部殼體57b由板金制造，兩殼體57a、 57b固定成一體。 從而，能夠由內部殼體57a確保耐熱性及強度，且能夠由外部殼體57b 使輕量化及低成本化變?yōu)榭赡?。實施?圖5是表示本發(fā)明實施例2涉及的內燃機的氣釭蓋的簡要圖，圖6 是表示實施例2的內燃機的氣缸蓋的縱向剖視圖。此外，對具有與上述 實施例中說明的部件相同功能的部件附加同 一符號并省略重復說明。實施例2的內燃機中，如圖5、圖6所示，氣缸蓋71在其下部組裝 有氣缸體12，且由未圖示的多個緊固螺栓緊固。在該氣缸蓋71形成有 多個燃燒室16，進氣口 17與排氣口 18相對置地開口，通過該進氣口17連通進氣通路19，并且通過排氣口 18連通排氣通路20,排氣通路 20具有4個排氣通路部21和1個集合部22，集合部22在氣缸蓋71的 另一側面開口。在氣缸蓋71的側面固定與排氣通路20的集合部22連通的渦輪增壓 器45，排氣管46連結于該渦輪增壓器45,在該排氣管46安裝有排氣 凈化催化劑47。而且，設置有從在氣缸蓋71形成的排氣通路20迂回渦 輪增壓器45而連通于排氣凈化催化劑47的旁路通路72，并且設置有具 有能夠開閉該旁路通路72的腰閘功能的排氣控制岡73，在氣缸蓋71 的內部設置有該旁路通路72的一部分。該旁路通路72由在氣缸蓋11內部形成的旁路孔74和連結氣缸蓋 71與排氣管46的旁路管75構成，排氣控制閥73連結于氣缸蓋71側。 即，旁路孔74向氣缸蓋71內傾斜地一體地形成，上端部連通于排氣通 路20中的集合部22的下部，下端部在氣缸蓋71側面開口。在此情況 下，旁路孔74的下端部在排氣通路20的集合部22開口的下方開口。 也就是，在氣缸蓋71側面，旁路孔74的開口和排氣通路20的集合部 22的開口在鉛直方向上排列地形成。而且，在氣缸蓋71的旁路孔74的開口處安裝有排氣控制閥73，并 且連結有旁路管75。再有，雖然未圖示，該旁路管75的另一端部連結 在排氣管46中的渦輪增壓器45與排氣凈化催化劑47之間。另外，對于本實施例的發(fā)動機動作，由于基本與上述實施例l相同， 因而省略說明。這樣，在實施例2的內燃機的氣缸蓋中，對于多個燃燒室16通過排 氣口 18連通排氣通路20的一端部，在該排氣通路20的另一端部i殳置 集合部22，在該集合部22連結渦輪增壓器45、排氣管46和排氣凈化 催化劑47 ，另一方面，設置從排氣通路20迂回渦輪增壓器45而從排 氣管46連通到排氣凈化催化劑47的旁路通路72，并且設置有能夠開閉 該旁路通路72的排氣控制閥73，且在氣缸蓋71內部形成有作為旁路通 路72 —部分的旁路孔74。從而，在發(fā)動機冷態(tài)起動時，通過排氣控制閥73開放旁路通路72， 從而從燃燒室16通過排氣口 18排出到排氣通路20的高溫的排氣氣體，從集合部22通過旁路通路72流動到排氣管46,并迂回渦輪增壓器45 而直接流入到排氣凈化催化劑47。因此，減少從燃燒室16到排氣凈化 催化劑47的通路表面積，高溫排氣氣體的熱量不被渦輪增壓器45奪走 而抑制排氣氣體溫度的下降，能夠通過排氣氣體有效地對排氣凈化催化 劑47進行暖機并使其活化，進而能夠改善催化劑暖機性能。而且，這種情況下，在氣缸蓋71的內部形成有作為旁路通路72 — 部分的旁路孔74。從而，通過在處于高溫狀態(tài)的氣缸蓋11內形成旁路 孔72，能夠抑制排氣氣體溫度的下降并改善催化劑暖機性能，而且通過 簡化露出在外部的配管(旁路管75)能夠實現(xiàn)裝置的緊湊化。而且，作為旁路通路72，在氣缸蓋71內部形成旁路孔74，將該旁 路孔74的一端部連通于排氣通路20的集合部22，將另一端部在氣缸蓋 11的側面開口。從而，能夠縮短從排氣通路20到排氣凈化催化劑47 的距離，抑制排氣氣體溫度的降低而改善催化劑暖機性能，并且由于從 集合部22抽出排氣氣體，所以各氣缸間沒有背壓的不均衡，能夠改善 燃燒。實施例3圖7是表示本發(fā)明實施例3涉及的內燃機的氣缸蓋的簡要圖，圖8 是表示實施例3的內燃機的氣缸蓋的主要部分的縱向剖視圖(圖7的 週-週剖視圖)。還有，對具有與上述實施例中說明的部件相同功能的部 件附加同一符號，并省略重復說明。實施例3的內燃機中，如圖7和圖8所示，在該氣缸蓋81形成有多 個燃燒室82a、 82b、 82c、 82d，進氣口 83a、 83b、 83c、 83d與排氣口 84a、 84b、 84c、 84d相對置地開口，通過該進氣口 83a、 83b、 83c、 83d 連通4個進氣通路85a、 85b、 85c、 85d,并且通過排氣口 84a、 84b、 84c、 84d連通1個排氣通路86，該排氣通路86具有4個排氣通路部87a、 87b、 87c、 87d和2個集合部88a、 88b，各集合部88a、 88b連通于在 氣缸蓋81的另一側面開口的連結孔89。而且，在氣缸蓋81的一側面固定有與各排氣通路85a、 85b、 85c、 85d連通的進氣歧管卯，調壓室91連結于該進氣歧管卯。進氣管92， 在上游側的空氣取入口安裝有空氣濾清器93,下游側端部連結于調壓室91,位于空氣濾清器93的下游側來設置有具有節(jié)流閥94的電子節(jié)流裝 置95。另一方面，在氣缸蓋81另一側面的連結孔89上固定與排氣通路 86的集合部88a、 88b連通的渦輪增壓器96，排氣管97連結于該渦輪 增壓器96，在該排氣管97安裝有排氣凈化催化劑98。而且，雖然未圖 示，但設置有從在氣缸蓋81形成的排氣通路86迂回渦輪增壓器96而 連通于排氣凈化催化劑98的旁路通路和排氣控制閥。而且，渦輪增壓器96是雙進式渦輪增壓器，壓縮機101與渦輪機 102通過連結軸103 —體地連結，壓縮機101被存放在壓縮機殼體104 中，渦輪機102被存放在渦輪機殼體105中，連結軸103被存放在連結 軸殼體106中，各殼體104、 105、 106—體地連結。而且，渦輪機殼體 105在內側形成有未圖示的2個渦管部。而且，渦輪增壓器96的渦輪機殼體105連結有可嵌合在氣缸蓋81 的連結孔89中的連結部107。該連結部107由內釭108和外釭109構成， 且形成有2個排氣引導部110、 111。該排氣引導部IIO、 111中， 一端 部連通于渦輪機殼體105內的各渦管部，另一方面，在排氣引導部IIO 的另一端部形成開口 110a，排氣引導部111的另一端部變速而在其左右 側部形成有開口 llla。而且，氣缸蓋81的連結孔89在其入口部形成內 螺紋部89a,連結部107在其基端部側形成有能夠與該內螺紋部89a螺 紋結合的外螺紋部107a，并且，在外螺紋部107a螺紋結合防松螺母112。因此，將渦輪機殼體105的連結部107嵌合在氣缸蓋81的連結孔 89中，使外螺紋部107a與內螺紋部89a螺紋結合后，緊固防松螺母112， 由此將渦輪機殼體105固定在氣缸蓋81上。而且，在這種狀態(tài)下，渦 輪機殼體105的排氣引導部110、 111被配置在氣缸蓋71的排氣通路86 上的集合部88a、 88b內。而且，燃燒室82b、 82c通過排氣通路部87b、 87c、集合部88a連通于排氣引導部110，燃燒室82a、 82d通過排氣通 路部87a、 87d、集合部88b連通于排氣引導部111。從而，各燃燒室82b、 82c的排氣氣體通過排氣通路部87b、 87c和 集合部88a被導入到排氣引導部110，通過該排氣引導部110流入到渦 輪增壓器96的一方渦管部，而且，各燃燒室82a、 82d的排氣氣體通過 排氣通路部87a、 87d和集合部88b被導入到排氣引導部111，通過該排 氣引導部111流入到渦輪增壓器96的另一方渦管部。因此，通過流入 到各渦管部的排氣氣體來驅動渦輪機102，并驅動通過連結軸103與該渦輪機102連結的壓縮機101 ，由此能夠壓縮被導入到進氣管92的空氣。 而且，驅動渦輪機102的排氣氣體通過排氣管97流入到排氣凈化催化 劑98，在此，排氣氣體中的有害物質被凈化處理后排出到大氣中。另外，對于本實施例的發(fā)動機的動作，因為與上述的實施例l基本 相同，故省略說明。這樣，在實施例3的內燃機的氣缸蓋中，對于多個燃燒室82a、 82b、 82c、 82d通過排氣口84a、 84b、 84c、 84d連通排氣通路86的一端部， 在該排氣通路86的另一端部i更置集合部88a、 88b，在該集合部88a、 88b連結渦輪增壓器96、排氣管97和排氣凈化催化劑98，在渦輪機殼 體105的連結部107設置一端部在外部開口的排氣引導部110、 111，將 該排氣引導部110、 111配置在排氣通路86的集合部88a、 88b內。從而，將渦輪機殼體105的連結部107嵌合固定在氣缸蓋81的連結 孔89,由此能夠在氣缸蓋81安裝渦輪機殼體105，能夠提高渦輪增壓 器96的組裝性。而且，通過將排氣引導部110、 111配置在氣缸蓋81 內，能夠使渦輪增壓器96本身緊湊化，減少從燃燒室82a、 82b、 82c、 82d到排氣凈化催化劑98的通路表面積，高溫排氣氣體的熱量不被渦 輪增壓器98奪走而抑制排氣氣體溫度的下降，能夠通過排氣氣體有效 地對排氣凈化催化劑98進行暖機并使其活化，進而能夠改善催化劑暖 機性能。另外，在上述各實施例中，作為直列4氣缸發(fā)動機對內燃機進行了 說明，但并不限于該形式。此外，在上述各實施例中，作為將燃料直接 噴射到燃燒室的缸內噴射式的內燃機進行了說明，但若適用于將燃料噴 射到進氣口的進氣口噴射式內燃機，也能夠起到與上述同樣的效果。產業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明涉及的內燃機的氣缸蓋中，通過在內部設置迂回 增壓器的旁路通路的一部分，來改善催化劑暖機性能并實現(xiàn)裝置的緊湊 化，且也可適用于任何種類的內燃機。
權利要求
1.一種內燃機的氣缸蓋，具有多個燃燒室、和通過進氣口分別連通到上述各燃燒室的多個進氣通路、以及一端部通過排氣口分別連通到上述各燃燒室且具有另一端部集合的集合部的排氣通路，增壓器和排氣凈化催化劑連結于上述排氣通路的集合部，且設置有從上述排氣通路迂回上述增壓器而連通到上述排氣凈化催化劑的旁路通路，并且設置有能夠開閉該旁路通路的控制閥，該內燃機的氣缸蓋的特征在于在內部設置有上述旁路通路的一部分。
2. 根據(jù)權利要求l所述的內燃機的氣缸蓋，其特征在于作為上 述旁路通路，形成有一端部連通到上述排氣通路的集合部而另一端部在 氣缸蓋側面開口的旁路孔。
3. 根據(jù)權利要求2所述的內燃機的氣缸蓋，其特征在于上述旁 路孔的另 一端部在上述排氣通路的集合部開口的側方開口形成。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述的內燃機的氣缸蓋，其特征在于上 述控制閥被設置成能夠開閉上述旁路孔的另 一端部。
5. 根據(jù)權利要求3或4所述的內燃機的氣缸蓋，其特征在于由 能夠開閉上述旁路孔的另一端部的閥主體、致動器、連結該致動器與上 述閥主體的聯(lián)桿作為單元而構成上述控制閥，該控制閥單元設置在氣缸 蓋側面。
6. 根據(jù)權利要求1至5中任一所述的內燃機的氣缸蓋，其特征在 于上述增壓器的渦輪機殼體具有渦管部，且固定在氣缸蓋側面，由此 該渦管部連通到上述排氣通路的集合部。
7. 根據(jù)權利要求1至5中任一所述的內燃機的氣缸蓋，其特征在 于上述增壓器的渦輪機殼體具有一端部在外部開口的排氣引導部、和 該排氣引導部的另一端部連通的渦管部，上述排氣引導部配置在上述排 氣通路的集合部內。
8. 根據(jù)權利要求1至7中任一所述的內燃機的氣缸蓋，其特征在 于在上述增壓器的渦輪機殼體上設置有冷卻通路，該冷卻通路連通到 在氣缸蓋內部設置的水套。
9.根據(jù)權利要求8所述的內燃機的氣缸蓋，其特征在于上述冷 卻通路設置在上述渦輪機殼體的外周部，在上端部形成有連通到上述水 套的冷卻水導入口 ，在下端部形成有連通到上述水套的冷卻水排出口 。
全文摘要
本發(fā)明的內燃機的氣缸蓋中，對于多個燃燒室(16)，通過排氣口(18)連通到排氣通路(20)的一端部，在該排氣通路(20)的另一端部設置集合部(22)，在該集合部(22)連結渦輪增壓器(45)、排氣管(46)、排氣凈化催化劑(47)，另一方面，設置有從排氣通路(20)迂回渦輪增壓器(45)而從排氣管(46)連通到排氣凈化催化劑(47)的旁路通路(52)，并且設置有能夠開閉該旁路通路(52)的排氣控制閥(53)，在氣缸蓋(11)的內部設置成為旁路通路(52)一部分的旁路孔(62)。在內燃機的氣缸蓋中，改善催化劑暖機性能且實現(xiàn)裝置的緊湊化。
文檔編號F02F1/42GK101600876SQ200880003689
公開日2009年12月9日 申請日期2008年2月7日 優(yōu)先權日2007年2月7日
發(fā)明者大下哲男, 戶佐直己, 高川元 申請人:豐田自動車株式會社