ГОЛОВКА ЦИЛИНДРОВ
CYLINDER HEAD

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к головке цилиндров двигателя.
В общем, головка цилиндров двигателя монтируется на верхней стороне блока цилиндров болтами крепления головки цилиндров с впускными клапанами для открытия и закрытия впускных окон камер сгорания, выпускными клапанами для открытия и закрытия выпускных окон камер сгорания, распределительным валом и коромыслами, которые приводят в действие впускные и выпускные клапаны для открытия и закрытия впускных и выпускных окон, вал коромысел, который удерживает коромысла, и тому подобным, чем оборудуется головка цилиндров. Вращение коленчатого вала передается на распределительный вал шестернями или ремнем привода газораспределительного механизма.
Совокупности опорных участков распределительного вала для удержания распределительного вала с возможностью вращения и опорных участков вала коромысел для поддержания вала коромысел с возможностью вращения предусматриваются на головке цилиндров. Конкретно, как эти опорные участки распределительного вала, так и опорные участки вала коромысел формируются седловидными (полукруглой формы) для вмещения валов и участков шеек для удержания. Эти опорные участки валов располагаются вдоль продольной оси валов.
С другой стороны, как описано выше, головка цилиндров прикреплена к блоку цилиндров болтами крепления головки цилиндров. Совокупность участков втулок под болты крепления головки цилиндров формируется на верхней поверхности участка нижней стенки головки цилиндров в местах, где проходят болты крепления головки цилиндров.
В данном случае необходимо пространство по периферии участка втулки под болты крепления головки цилиндров для вставления инструмента затяжки болта крепления головки цилиндров. По этой причине сравнительно широкое пространство предоставляется по периферии участка втулки под болты крепления головки цилиндров.
Головка блока цилиндров стремится к увеличению в размере, когда внутри нее формируются опорные участки распределительного вала, опорные участки вала коромысел и участки втулок под болты крепления головки цилиндров и по периферии участков втулок под болты крепления головки цилиндров предоставляется необходимое пространство, как описано выше. Однако с точки зрения сокращения общего размера двигателя требуется обеспечивать опорные участки распределительного вала и участки втулок под болты крепления головки цилиндров таким образом, чтобы сдерживать увеличение головки цилиндров.
Например, JP патент №3263118 может рассматриваться как раскрывающий конструкцию, которая может реализовать уменьшение размера головки цилиндров. В JP патенте №3263118 предлагается разработанная взаимосвязь положений между опорными конструкциями и болтами крепления головки цилиндров.
В JP патенте №3263118 нижние детали подшипников установлены на левой и правой несущих стенках и между ними, предусмотренных на верхней поверхности головки цилиндров так, чтобы подниматься над ней. Кулачковые колпачки установлены на нижние детали подшипников, и распределительный вал устанавливается между нижними деталями подшипников и кулачковыми колпачками. Болты крепления головки цилиндров расположены между опорными стенками, между болтами крепления головки цилиндров и опорными стенками обеспечено пространство, через которое вставляются и извлекаются болты. Головка цилиндров прикреплена к блоку цилиндров с помощью болтов крепления головки цилиндров, после чего нижние детали подшипников монтируются на опорных стенках и между ними.
В конструкции, раскрытой в JP патенте №3263118, нижние детали подшипников и болты крепления головки цилиндров перекрывают друг друга в направлении по высоте, при этом реализуется уменьшение размера головки цилиндров.
С другой стороны, дополнительно к уменьшению размера, требуется обеспечивать надлежащую жесткость головки цилиндров, и чтобы этого добиться, создают участки усиления, такие как ребра жесткости. Однако, хотя в конструкции в JP патенте №3263118 предпринята попытка реализовать такую высокую жесткость, отдельно от описанных в нем несущих стенок, располагаемых с расчетом обеспечения вставления и извлечения болтов крепления головки цилиндров, участки, такие как ребра жесткости, необходимо располагать в головке цилиндров. Считается, что расположение таких ребер жесткости в головке цилиндров делает сложным уменьшение размера двигателя до достаточного уровня.
Дополнительно, поскольку конструкции для удержания распределительного вала на головке цилиндров создаются на нижней стенке головки цилиндров таким способом, чтобы они выступали как единое целое от нижней стенки, предлагается, чтобы несущие конструкции сами выполняли функции усиления головки цилиндров, чтобы придать ей высокую жесткость. Однако в опорных конструкциях распределительного вала в JP патенте №3263118, поскольку принята конструкция, в которой несущая стенка и нижняя детали подшипников собираются из отдельных деталей, прочность по сравнению с конструкцией, выполненной как единое целое, уменьшается и выполнение функции участка усиления головки цилиндров сокращается.
Более того, в ситуации, когда несущая стенка и нижняя деталь подшипников собираются из отдельных частей, как в конструкции, раскрытой в JP патенте №3263118, имеет место рост стоимости изготовления вследствие увеличения числа используемых частей.
Раскрытие изобретения
Таким образом, задачей изобретения является создание головки блока цилиндров, которая может выполняться компактной и при этом увеличить ее жесткость.
Для решения задачи согласно изобретению создана головка блока цилиндров, содержащая:
участок нижней стенки, расположенный на стороне, обращенной к блоку цилиндров для образования участка основания;
участок внешней периферийной стенки, выступающий от периферии участка нижней стенки и задающий внутри установочное пространство, в котором расположены открывающиеся и закрывающиеся клапаны, открывающие и закрывающие камеру сгорания, коромысла, которые упираются в открывающиеся и закрывающиеся клапаны, распределительный вал, который приводит в действие коромысла, и вал коромысел, поддерживающий коромысла;
участок продольной стенки, проходящий вдоль распределительного вала в установочном пространстве, оба конца которого сформированы как единое целое с участком внешней периферийной стенки;
участок поперечной стенки, расположенный внутри установочного пространства, один конец которого сформирован как единое целое с участком продольной стенки, а другой конец которого сформирован как единое целое с участком внешней периферийной стенки, который противостоит участку продольной стенки;
опорный участок распределительного вала, сформированный на участке поперечной стенки для удержания распределительного вала;
опорный участок вала коромысел, сформированный на участке поперечной стенки для удержания вала коромысел таким образом, что положение вала коромысел по высоте от участка нижней стенки установлено со сдвигом от положения распределительного вала по высоте от участка нижней стенки; и
участок втулки под болты крепления головки цилиндров, сформированный в положении под участком поперечной стенки на участке нижней стенке, перекрывающем участок поперечной стенки, видимый в направлении по высоте от участка нижней стенки, внутри которого насквозь проходит болт крепления головки цилиндров для крепления участка нижней стенки к блоку цилиндров так, чтобы участок нижней стенки противостоял блоку цилиндров;
отличающаяся тем, что
участок поперечной стенки включает в себя проходной участок, через который проходит болт крепления головки цилиндров в участок втулки под болт крепления головки цилиндров и который перекрывает участок втулки под болт крепления головки цилиндров в направлении по высоте.
Кроме того, в головке цилиндров опорный участок вала коромысел расположен ниже в направлении по высоте, чем опорный участок распределительного вала, а часть участка продольной стенки сформирована с участком крепления инжекторов для подачи топлива внутрь камер сгорания.
При этом в головке цилиндров участок втулки под болты крепления головки цилиндров расположен в положении, перекрывающем опорный участок распределительного вала, видимый в направлении по высоте от нижней стенки,
опорный участок распределительного вала выполнен более толстым, чем другой участок участка поперечной стенки, и
между обоими краевыми участками опорного участка распределительного вала в направлении толщины расположен проходной участок.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение станет более понятным из подробного описания, приведенного ниже в этом документе и прилагаемых чертежей, которые даются только в качестве иллюстрации и, следовательно, не являются ограничительными в отношении настоящего изобретения, на которых:
На Фиг.1 показан в виде схемы изометрический вид двигателя, который включает в себя головку цилиндров согласно варианту осуществления изобретения;
На Фиг.2 показан вид двигателя в разрезе по линии F2-F2, показанной на Фиг.1;
На Фиг.3 показан изометрический вид двигателя, показывающий двигатель с разрезом по линии F3-F3, показанной на Фиг.1;
На Фиг.4 показан изометрический вид двигателя, показывающий двигатель с разрезом по линии F4-F4, показанной на Фиг.1;
На Фиг.5 показан вид двигателя в разрезе, показывающий монтаж впускного распределительного вала и механизм коромысел на головке цилиндров, показанной на Фиг.4;
На Фиг.6 показан вид в плане, показывающий головку цилиндров, показанную на Фиг.1.
Осуществление изобретения
Головка цилиндров согласно варианту осуществления настоящего изобретения будет описана с использованием Фиг.1-6. На Фиг.1 показан в виде схемы изометрический вид двигателя 10, который включает в себя головку 30 цилиндров согласно варианту осуществления изобретения.
Как показано на Фиг.1, двигатель является, например, четырехцилиндровым рядным дизельным двигателем. Двигатель 10 включает в себя блок 20 цилиндров и головку 30 цилиндров. На Фиг.5 показан схематический вид двигателя в разрезе, показывающий внутреннее устройство блока 20 цилиндров. Как показано на Фиг.5, цилиндры 22 сформированы внутри блока 20 цилиндров. Поршни 23 размещены в цилиндрах 22. Не показанные штоки соединяют между собой соответствующие цилиндры и коленчатый вал, также не показанный.
Камеры 24 сгорания сформированы между соответствующими поршнями 23 и головкой 30 цилиндров, которая будет описана ниже. Поршни 23 перемещаются при рабочем ходе энергией, производимой внутри камер 24 сгорания, и эти перемещения поршней 23 передаются на коленчатый вал шатунами, в результате чего коленчатый вал вращается.
Как показано на Фиг.1, головка 30 цилиндров расположена на поверхности 21 опорной плиты блока 20 цилиндров, в которой выполнены отверстия цилиндров 22. Уплотняющий элемент, такой как прокладка, не показанный, размещен между блоком 20 цилиндров и головкой 30 цилиндров.
Головка 30 цилиндров прикреплена к блоку 20 цилиндров болтами 90 крепления головки цилиндров, болт показан в правой крайней части фигуры. Конструкция крепления головки 30 цилиндров к блоку 20 цилиндров с использованием болтов 90 крепления головки цилиндров будет подробно описана ниже.
На Фиг.2 показан вид двигателя в разрезе по линии F2-F2, показанной на Фиг.1. На Фиг.2 показан вид двигателя в разрезе, который получается на линии разреза, проходящей поперек коленчатого вала. Заметим, что на Фиг.2 штрихпунктирной линией с двойными штрихами показан только контур блока 20 цилиндров. Кроме того, не показаны впускные и выпускные распределительные валы, соответственно и механизм 50 коромысел, которые будут описаны ниже.
Как показано на Фиг.1, 2, головка 30 цилиндров включает в себя отверстие, открывающееся в сторону, противоположную обращенной к блоку 20 цилиндров. Например, не показанная крышка головки устанавливается на отверстие в головке 30 цилиндров. Как показано на Фиг.1, 2, головка 30 цилиндров имеет участок 31 нижней стенки, участок 32 внешней периферийной стенки и участок 33 продольной стенки.
Как показано на Фиг.2, участок 31 нижней стенки располагается на стороне головки 30 цилиндров, которая обращена к поверхности 21 плиты блока 20 цилиндров, и образует участок основания головки 30 цилиндров.
Как показано стрелками на Фиг.1, направление оси, по которой выставляются соответствующие камеры 24 сгорания, то есть осевое направление, в котором проходит коленчатый вал, является продольным направлением А двигателя 10, а направление, проходящее поперек направления, оси, по которой выставляются соответствующие камеры 24 сгорания, является направлением по ширине или поперечным направлением В двигателя 10. Направление, по которому совмещаются блок 20 цилиндров и головка 30 цилиндров (направление, по которому совмещаются блок 20 цилиндров и участок 31 нижней стенки), является вертикальным направлением (направлением по вертикали) С двигателя 10, и головка 30 цилиндров размещается над блоком 20 цилиндров. Заметим, что в этом варианте осуществления изобретения вертикальное направление С является параллельным направлению по высоте участка 31 нижней стенки.
Участок 32 внешней периферийной стенки выступает, например, по существу, в вертикальном направлении от периферийного краевого участка участка 31 нижней стенки и проходит по периферии. Участок 32 внешней периферийной стенки задает внешнюю и внутреннюю поверхность головки 30 цилиндров и имеет участки 35 внешней продольной стенки, которые проходят, по существу, в продольном направлении А, и участки 36 внешней поперечной стенки, которые проходят, по существу, в поперечном направлении В.
Участок 33 продольной стенки расположен, по существу, по центру головки 30 цилиндров на поперечном направлении В и проходит вдоль продольного направления А. Дополнительно, участок 33 продольной стенки сформирован как одно целое с участком 31 нижней стенки, чтобы выступать, по существу, в вертикальном направлении С, и также сформирован как единое целое с участками 36 внешней поперечной стенки на своих обоих концах в продольном направлении А.
Как показано на Фиг.1, совокупность участков 38 втулок крепления инжекторов 37 (показанные на Фиг.5) для впрыскивания топлива в камеры сгорания сформирована на участке 33 продольной стенки. Участки 38 втулок крепления инжекторов сформированы, чтобы индивидуально соответствовать камерам сгорания. Участок 31 нижней стенки, участок 32 внешней периферийной стенки и участок 33 продольной стенки формируются как единое целое.
Впускные клапаны 34 (частично показанные на Фиг.5), выпускные клапаны, впускной распределительный вал 39 и выпускной распределительный вал 40, которые приводятся в действие вращением коленчатого вала, передаваемым на них, механизм 50 коромысел (частично показанные на Фиг.4) и тому подобное смонтированы на головке 30 цилиндров. Заметим, что эти впускные клапаны 34, выпускные клапаны, впускные и выпускные распределительные валы 39, 40 и механизмы 50 коромысел, а также описанные выше инжекторы 37 являются примерами частей, которые монтируются на головке 30 цилиндров.
Впускной клапан 34 предусмотрен во впускном окне, которое связано с камерой 24 сгорания. Выпускной клапан (не показан) предусмотрен в выпускном окне, которое связано с камерой 24 сгорания.
Как показано на Фиг.1, впускной и выпускной распределительные валы 39, 40 вращаются для приведения в действие впускных клапанов 34 и выпускных клапанов вращением, передаваемым на них от коленчатого вала. Впускной распределительный вал 39 расположен на стороне впуска (справа на фигуре) двигателя 10 так, чтобы приводить в действие механизм 50 коромысел. Выпускной распределительный вал 40 расположен на стороне выпуска (слева на фигуре) двигателя 10 так, чтобы приводить в действие выпускные клапаны. Заметим, что как впускной распределительный вал 39, так и выпускной распределительный вал 40 схематически показаны на Фиг.1.
Опорные конструкции для поддерживания впускного и выпускного распределительных валов 39, 40 и механизма 50 коромысел предусмотрены на головке 30 цилиндров. Опорные конструкции будут описаны особо.
Первой будет описана опорная конструкция выпускного распределительного вала 40. Совокупность участков 41 поперечных стенок стороны выпуска для удержания выпускного распределительного вала 40 сформирована на стороне выпуска головки 30 цилиндров. Участки 41 поперечных стенок стороны выпуска сформированы так, чтобы проходить в поперечном направлении В, между участком 33 продольной стенки и участком 35 внешней продольной стенки, которая расположена на стороне выпуска головки 30 цилиндров (участок 35 внешней продольной стенки, расположенный на левой стороне головки 30 цилиндров, если смотреть на Фиг.1). Участки 41 поперечных стенок стороны выпуска расположены в положениях, прилегающих к участкам 38 втулок крепления инжекторов, и сформированы как единое целое с участком 33 продольной стены на одних концах и участком 35 внешней продольной стены на других концах.
На разрезе, показанном на Фиг.2, участок 41 поперечой стенки стороны выпуска не попадает в разрез, но показан спереди. Дополнительно, на Фиг.3 показан изометрический вид, показывающий двигатель 10 в разрезе по линии F3-F3, показанной на Фиг.1. Заметим, что на этих фигурах штрихпунктирной линией с двойными штрихами показан только контур блока 20 цилиндров. Кроме того, впускные и выпускные распределительные валы 39, 40 не показаны.
Как показано на Фиг.2, 3, участок 41 поперечной стенки стороны выпуска сформированы как единое целое с участком 31 нижней стенки у его концевых участков. В участке 41 поперечной стенки стороны выпуска сформировано пространство между неконцевым участком и верхней поверхностью участка 31 нижней стенки.
Как показано на Фиг.1, опорные участки 42 выпускного распределительного вала сформированы на участках 41 поперечных стенок стороны выпуска для поддерживания шеек 40а выпускного распределительного вала 40. Опорный участок 42 выпускного распределительного вала сформирован в поперечном сечении седловидной формы, вырезанной полукругом, и вмещает шейку 40а выпускного распределительного вала 40. Заметим, что на Фиг.1 шейки 40а выпускного распределительного вала 40 являются участками, показанными штрихпунктирными линиями с двойными штрихами.
Выпускной распределительный вал 40 удерживается на головке 30 цилиндров шейками 40а, опирающимися на опорные участки 42 выпускного распределительного вала. Совокупность (в этом варианте осуществления изобретения четыре) участков 41 поперечных стенок стороны выпуска сформирована с совмещением по продольной оси таким образом, что один участок 41 поперечных стенок стороны выпуска удерживает одну из шеек 40а выпускного распределительного вала 40. Кроме того, опорные участки 42 выпускного распределительного вала 40 также сформированы на участках 36 внешней поперечной стенки для поддержания концевых участков выпускного распределительного вала 40.
Следующими будут описаны конструкции впускного распределительного 39 и механизма 50 коромысел. Как показано на Фиг.1, первые участки 43 поперечных стенок стороны впуска сформированы на стороне впуска головки 30 цилиндров таким образом, чтобы проходить по прямой линии в поперечном направлении В.
На Фиг.3 показан изометрический вид, на котором не выполнено разреза ни одного из участков 43 поперечных стенок стороны впуска. Как показано на Фиг.3, первые участки 43 поперечных стенок стороны впуска сформированы таким образом, чтобы проходить между участком 33 продольной стенки и участком 35 внешней продольной стенки, которая расположена на стороне впуска головки 30 цилиндров (участок 35 внешней продольной стенки, расположенный на правой стороне головки 30 цилиндров, если смотреть на Фиг.1).
Совокупность первых участков 43 поперечных стенок стороны впуска сформирована таким образом, чтобы один первый участок 43 поперечной стенки стороны впуска располагался, по существу, в центральном положении между участками 38 втулок крепления инжекторов, которые располагаются рядом друг с другом в продольном направлении А. В этом варианте осуществления изобретения сформированы четыре первых участка 43 поперечных стенок стороны впуска. Первые участки 43 поперечных стенок стороны впуска сформированы как единое целое с участком 33 продольной стенки на одном конце и сформированы как единое целое с участком 35 внешней продольной стенки на другом конце.
Первый участок 43 поперечной стенки стороны впуска имеет опорный участок 44 впускного распределительного вала для удержания шейки 39а впускного распределительного вала 39. Опорный участок 44 впускного распределительного вала формируется на стороне первого участка 43 поперечной стенки стороны впуска, которая обращена к участку 33 продольной стенки. Опорный участок 43 впускного распределительного вала в поперечном сечении формируется седловидной формы с полукруглым вырезом для вмещения в нем шейки 39а впускного распределительного вала 39.
Таким образом, как уже описано выше, впускной распределительный вал 39 удерживается на головке 30 цилиндров, опираясь на опорные участки 44 впускного распределительного вала. Заметим, что на Фиг.1 шейки 39а впускного распределительного вала 39 являются участками, показанными штрихпунктирными линиями с двойными штрихами. Совокупность первых участков 43 поперечных стенок стороны впуска располагается по оси продольного направления А таким образом, чтобы один участок 43 поперечной стенки стороны впуска удерживал одну шейку 39а впускного распределительного вала 39. В дополнение, опорные участки 44 впускного распределительного вала также сформированы на участках 36 внешней поперечной стенки подобным же образом для удержания обоих концов впускного распределительного вала 39.
На Фиг.4 показан изометрический вид двигателя, демонстрирующий двигатель в разрезе по линии F4-F4 на Фиг.1. На Фиг.1 разрез выполнен по участку 41 поперечной стенки стороны выпуска. Заметим, что на фигуре не показаны впускные и выпускные распределительные валы 39, 40, а также механизмы 50 коромысел. Кроме того, только контур блока 20 цилиндров показан штрихпунктирными линиями с двойными штрихами.
Как показано на Фиг.4, механизмы 50 коромысел располагаются между участком 33 продольной стенки и участком 35 внешней продольной стенки стороны впуска. Как показано штрихпунктирными линиями с двойными штрихами на Фиг.4, механизмы 50 коромысел располагаются между первыми участками 43 поперечной стенки стороны впуска.
Механизм 50 коромысел является регулируемым, в котором впускной клапан 34 приводится в действие с возможностью регулирования в связи с режимом работы двигателя 10. Вдобавок два впускных клапана 34 используются для одной камеры 24 сгорания. Впускные клапаны 34 выставляются по оси, например, продольного направления А. Впускной клапан 34 является примером закрывающегося и открывающегося клапана.
На Фиг.4 один из механизмов 50 коромысел, относящийся к одному цилиндру, показан с увеличением в зоне D, окруженной штрихпунктирной линией с двойными штрихами. Как показано в зоне D, на впускном распределительном вале 39 сформирован кулачок 45 низких оборотов и кулачок 46 высоких оборотов.
Кулачок 45 низких оборотов приводит в действие впускной клапан 34 по установке моментов открытия и закрытия клапанов, подходящей для работы двигателя на низких оборотах, и имеет криволинейный контур, который может обеспечивать величину подъема клапана, подходящую для такой работы на низких оборотах. Кулачок 46 высоких оборотов приводит в действие впускной клапан 34 по установке моментов открытия и закрытия клапанов, подходящей для работы двигателя на высоких оборотах, и имеет криволинейный контур, который может обеспечивать величину подъема клапана, подходящую для такой работы на высоких оборотах.
Механизм 50 коромысел включает в себя вал 51 коромысел, коромысло 52 низких оборотов и коромысло 53 высоких оборотов. Как показано на Фиг.1, вал 51 коромысел расположен на стороне впуска головки 30 цилиндров. Как показано на Фиг.1-4, опорные участки 54 вала коромысел сформированы на первом участке 43 поперечной стенки стороны впуска для удержания вала 51 коромысел.
Опорный участок 54 вала коромысел располагается на первом участке 43 поперечной стенки стороны впуска в положении, прилежащем к опорному участку 44 впускного распределительного вала и вблизи его конца, обращенного к участку 35 внешней продольной стенки. Следовательно, опорный участок 54 вала коромысел располагается в положении, прилежащем к опорному участку 44 впускного распределительного вала в поперечном направлении В.
Опорный участок 54 вала коромысел сформирован в поперечном сечении седловидной формы с полукруглым вырезом для вмещения в него шейки 51а вала 51 коромысел. На Фиг.1 шейка 51а является участком, показанным штрихпунктирными линиями с двойными штрихами. Опорные участки 54 вала коромысел размещают в себе вал 51 коромысел. Вал 51 коромысел опирается на головку 30 цилиндров своими шейками 51а, опирающимися на опорные участки 54 вала коромысел. Один опорный участок 54 вала коромысел удерживает одну из шеек 51а вала 51 коромысел.
Кроме того, принимающая поверхность 100 опорного участка 54 вала коромысел, которая поддерживает вал 51 коромысел, установлена еще ниже принимающей поверхности 101 опорного участка 44 впускного распределительного вала, которая удерживает впускной распределительный вал 39. То есть, опорный участок 54 вала коромысел расположен еще ниже (в сторону блока 20 цилиндров), чем опорный участок 44 впускной распределительный вал.
Это будет описано особо. На Фиг.5 показан вид двигателя 10 в разрезе, показывающий состояние, в котором впускной распределительный вал 39 и механизмы 50 коромысел смонтированы на головке 30 цилиндров, показанной на Фиг.4. Дополнительно на Фиг.5 показан вид в разрезе по линии F4-F4 на Фиг.1.
Как показано на Фиг.5, опорный участок 54 вала коромысел сформирован так, чтобы в состоянии, когда опорный участок 54 вала коромысел поддерживает вал 51 коромысел, вал 51 коромысел располагается еще ниже по отношению к впускному распределительному вала 39 (в положении, при котором кулачки 45 низких оборотов и кулачки 46 высоких оборотов не создают помех валу 51 коромысел).
Будучи расположенным смещенным вниз относительно впускного распределительного вала 39, валу 51 коромысел предоставляется возможность располагаться в направлении внутрь (в сторону участка 33 продольной стенки) головки 30 цилиндров, при этом предотвращается создание помех кулачкам 45 низких оборотов и кулачкам 46 высоких оборотов.
Дополнительно, компоновка, в которой впускной распределительный вал 39 и механизмы 50 коромысел расположены таким образом, что они перекрывают друг друга в вертикальном направлении, может реализовываться расположением вала 51 коромысел под впускным распределительным валом 39.
Как показано на Фиг.3, под первым участком 43 поперечной стенки стороны впуска сформировано пространство S между опорным участком 44 впускного распределительного вала и участком 31 нижней стенки.
На Фиг.4 показан механизм 50 коромысел в разобранном виде в зоне Е, обозначенной штрихпунктирной линией с двойными штрихами. Как показано на Фиг.4, рычаг 52 коромысла низких оборотов имеет участок 55 втулки низких оборотов и участок 56 рычажка низких оборотов.
Участок 55 втулки низких оборотов сформирован цилиндрической трубчатой формы с прохождением внутри него вала 51 коромысел. Участок 55 втулки низких оборотов выполнен с возможностью вращения относительно вала 51 коромысел. Участок 56 рычажка низких оборотов сформирован на участке 55 втулки низких оборотов таким образом, чтобы выступать от участка 55 втулки низких оборотов к впускному клапану 34.
Дальний конец участка 56 рычажка низких оборотов, по существу, раздваивается, принимая Y-образную форму, и каждый из участков раздвоенного конца приводит в действие один впускной клапан 34. Кроме того, как показано на Фиг.5, впускной клапан 34 сконструирован с возможностью открывать впускное окно, когда его отжимают в нормальном состоянии, он поджат в направлении, в котором он закрывает впускное окно (в направлении отжимания), например, спиральной пружиной 57.
Как показано на Фиг.4, роликовая деталь 58 низких оборотов предусмотрена на участке 56 рычажка низких оборотов. Роликовая деталь 58 низких оборотов расположена под кулачком 45 низких оборотов, и кулачок 45 низких оборотов выполнен с возможностью упора в роликовую деталь 58 низких оборотов.
Роликовая деталь 58 низких оборотов поджимается для упора в кулачок 45 низких оборотов всегда посредством участка 56 рычажка низких оборотов, поджимаемого (отжимаемого) спиральной пружиной 57 впускного клапана 34. Вследствие этого роликовая деталь 58 низких оборотов смещается в процессе следования профилю кулачка 45 низких оборотов, когда впускной распределительный вал 39 вращается, при этом коромысло 52 приводится в действие, поворачиваясь на вале 51 коромысел, как на оси шарнира.
Коромысло 53 высоких оборотов опирается на вал 51 коромысел и расположено рядом с коромыслом 52 низких оборотов на валу 51 коромысел. Коромысло 53 высоких оборотов включает в себя участок 59 втулки высоких оборотов роликовую деталь 60 высоких оборотов.
Участок 59 втулки высоких оборотов расположен рядом с участок 55 втулки низких оборотов. Участок 59 втулки высоких оборотов сформирован цилиндрической трубчатой формы с прохождением внутри него вала 51 коромысел. Участок 59 втулки высоких оборотов выполнен с возможностью свободного вращения относительно вала 51 коромысел.
На участке 59 втулки высоких оборотов устроена роликовая деталь 60 высоких оборотов и расположена под кулачком 46 высоких оборотов. Кулачок 46 высоких оборотов упирается в роликовую деталь 60 высоких оборотов. Участок 61 упора сформирован на нижнем концевом участке коромысла 53 высоких оборотов. Участок 61 упора сформирован выступающим вниз.
Как показано на Фиг.5, деталь 62 отжимающего толкателя упирается в участок 61 упора со стороны блока 20 цилиндров. Деталь 62 отжимающего толкателя выполнена с возможностью увеличения и уменьшения своей длины и сконструирована с возможностью включения в ее состав пружинной детали. Верхний концевой торец 63 детали 62 отжимающего толкателя поджимает участок 61 упора вверх верхним концевым торцом 63, поджимаемым пружинной деталью.
По этой причине, поскольку роликовая деталь 60 высоких оборотов выполнена с возможностью постоянного упора в кулачок 46 высоких оборотов, роликовая деталь 60 высоких оборотов смещается в процессе следования профилю кулачка 46 высоких оборотов, когда впускной распределительный вал 39 вращается. В результате коромысло 53 высоких оборотов поворачивается на вале 51 коромысел, как на шарнире.
Деталь 62 отжимающего толкателя выполнена на втором участке 70 поперечной стенки стороны впуска. Как показано на Фиг.1, 4, второй участок 70 поперечной стенки стороны впуска сформирован для прохождения в поперечном направлении В между участком 33 продольной стенки и участком 35 внешней продольной стенки. Периферия второго участка 70 поперечной стенки стороны впуска сформирована как единое целое с участком 33 продольной стенки, участком 31 нижней стенки и участком 35 внешней продольной стенки.
Верхняя концевая поверхность 71 второго участка 70 поперечной стенки стороны впуска расположена под участком 61 упора. Посадочное отверстие 72 просверлено в верхней концевой поверхности 71 второго участка 70 поперечной стенки стороны впуска для размещения в нем детали 62 отжимающего толкателя.
Переключающий механизм 73 установлен между коромыслом 53 высоких оборотов и коромыслом 52 низких оборотов, который переключает передачу смещения на впускной клапан 34 между коромыслом 53 высоких оборотов и коромыслом 52 низких оборотов. Переключающий механизм 73 включает в себя участок 74 трубчатого корпуса, поршень 75, спиральную пружину 76, рычажок 77 передачи и не показанный гидравлический механизм.
Участок 74 трубчатого корпуса обеспечен на участке 55 втулки низких оборотов. Участок 74 трубчатого корпуса выполнен трубчатой формы. Участок 78 окна сформирован на участке задней стороны участка 74 трубчатого корпуса, которая является противоположной по отношению к стороне, обращенной к кулачковому валу 39 выпускных клапанов, вырезом соответствующего участка. Участок 74 трубчатого корпуса осуществляет внешнюю связь через участок 78 окна.
Поршень 75 помещен на участке 74 трубчатого корпуса. Как показано на Фиг.4, участок 79 выреза сформирован на верхнем концевом участке поршня 75 частичным отрезанием участка верхнего конца. Участок 78 окна расположен на стороне участка 55 втулки низких оборотов (внизу) участка 74 трубчатого корпуса.
Когда поршень 75 установлен на стороне участка 55 втулки низких оборотов, участок 79 выреза открыт наружу через участок 78 окна. Кроме того, когда поршень 75 перемещается к стороне верхнего конца (стороне, противоположной участку 55 втулки низких оборотов) участка 74 трубчатого корпуса, участок 79 выреза закрывается другим участком (участком стенки) вместо участка 78 окна на своем заднем участке.
Спиральная пружина 76 находится внутри участка 74 трубчатого корпуса и располагается между поршнем 75 и верхним концом участка 74 трубчатого корпуса. Вследствие этого поршень 75 поджимается вниз (к участку 55 втулки низких оборотов) спиральной пружиной 76. Следовательно, участок 79 выреза выполнен с возможностью нормального открывания наружу через участок 78 окна.
Рычажок 77 передачи сформирован на участке 59 втулки высоких оборотов. Дальний конец 80 рычажка передачи сформирован таким, чтобы входить внутрь участка 74 трубчатого корпуса через участок 78 окна в связи с вращением коромысла 53 высоких оборотов.
По этой причине, когда поршень 75 устанавливается в положение, при котором участок 79 выреза становится напротив участка 78 окна, дальний конец 80 рычажка 77 передачи ни в коем случае не упирается в поршень 75 через участок 78 окна, при этом дальний конец 80 рычажка 77 передачи может войти внутрь участка 74 трубчатого корпуса. Следовательно, поскольку коромысло 53 высоких оборотов установлено в состояние, в котором оно совершает колебания вхолостую, угловое смещение коромысла 53 высоких оборотов не передается на коромысло 52 низких оборотов.
Когда поршень 75 устанавливается так, что участок 78 окна закрывается поршнем 75 (не его участком 79 с вырезом), передаточному рычажку 77 предоставляется возможность упереться в поршень 75. В результате этого угловое смещение коромысла 53 высоких оборотов передается на коромысло 52 низких оборотов посредством поршня 75. Величина подъема впускного клапана кулачком 46 высоких оборотов больше, чем его величина подъема кулачком 45 низких оборотов. По этой причине коромысло 53 высоких оборотов выполнено с возможностью передавать угловое смещение на впускной клапан 34 посредством коромысла 52 низких оборотов.
Функцией гидравлического механизма является отжимание поршня 75 вверх, против упругой силы спиральной пружины 76. Гидравлический механизм переключает положения поршня 7 5 согласно режиму работы двигателя 10.
Гидравлический механизм не поджимает поршень 75, когда двигатель 10 работает на режиме низких оборотов коленчатого вала. По этой причине, поскольку участок 79 выреза выполнен с возможностью вставать против участка 78 окна, угловое смещение коромысла 53 высоких оборотов не передается на коромысло 52 низких оборотов, при этом впускной клапан 34 приводится в действие коромыслом 52 низких оборотов.
Когда двигатель 10 работает в режиме высоких оборотов коленчатого вала, гидравлический механизм поджимает поршень 75, при этом, поскольку участок 79 выреза перемещается от участка 78 окна и участок 78 окна перекрыт поршнем 75, угловое смещение коромысла 53 высоких оборотов передается на коромысло 52 низких оборотов посредством рычажка 77 передачи и поршня 75. В результате этого впускной клапан 34 приводится в действие коромыслом 53 высоких оборотов.
Следующей будет специально описана конструкция крепления головки 30 цилиндров к блоку 20 цилиндров. Как показано на Фиг.1, головка 30 цилиндров крепится к блоку 20 цилиндров болтами 90 крепления головки цилиндров. Совокупность участков 91 втулок под болты крепления головки цилиндров сформирован на участке 31 нижней стенки.
На Фиг.6 показан вид в плане, показывающий головку 30 цилиндров. Как показано на Фиг.6, участки 91 втулок под болты крепления головки цилиндров, которые располагаются на стороне выпуска головки 30 цилиндров, располагаются таким способом, чтобы один участок 91 втулки под болт крепления головки цилиндров располагался между соседними участками 41 поперечных стенок стороны выпуска в продольном направлении А. По этой причине может обеспечиваться достаточное рабочее пространство для вставления болта 90 крепления головки цилиндров в участок 91 втулки под болт крепления головки цилиндров по периферии участка 91 втулки под болт крепления головки цилиндров, расположенное таким образом.
Также участки 91 втулок под болты крепления головки цилиндров располагаются под опорными участками 42 выпускного распределительного вала, которые сформированы на участках 36 внешних поперечных стенок. На опорных участках 42 выпускных распределительных валов, сформированных на участках 36 внешних поперечных стенок, и на участке, который перекрывает участок 91 втулки под болт крепления головки цилиндров в вертикальном направлении С, формируются сквозные проходные отверстия, через которые пропускаются болты 90 крепления головки цилиндров и инструмент, используемый для их затяжки. Следовательно, болт 90 крепления головки цилиндров и инструмент, используемый для затяжки болтов крепления головки цилиндров, может вставляться сверху через опорный участок 42 выпускного распределительного вала.
На Фиг.2 показан вид в разрезе по плоскости, проходящей через первый участок 43 поперечной стенки стороны впуска. Как показано на Фиг.2, 6, участки 91 втулок под болты крепления головки цилиндров, которые расположены на стороне впуска головки 30 цилиндров, расположены под опорными участками 44 кулачкового вала, сформированными на первых участках 43 поперечных стенок стороны впуска.
Как показано на Фиг.3, 4, 6, если смотреть сверху, опорный участок 44 впускного распределительного вала, сформированный на первом участке 43 поперечной стенки стороны впуска, выполнен более толстым в продольном направлении А, чем другие участки первого участка 43 поперечной стенки стороны впуска, чем опорный участок 44 впускного распределительного вала. Кроме того, проходное отверстие (проходной участок) 44а сформировано между крайними участками 44b опорного участка 44 впускного распределительного вала в продольном направлении А так, чтобы достигать участка 91 втулки под болт крепления головки цилиндров. Участок 91 втулки под болт крепления головки цилиндров стороны впуска открывается так, чтобы быть доступным сверху через проходное отверстие 44а.
Размер проходного отверстия или проходного участка 44а подбирается таким, чтобы предоставить возможность прохода болта 90 крепления головки цилиндров и инструмента, используемого, когда болт 90 крепления головки цилиндров монтируется в участок 91 втулки под болт крепления головки цилиндров. Таким образом, обеспечивается пространство на периферии участка 91 втулки под болт крепления головки цилиндров стороны впуска, которое необходимо для монтажа болта 90 крепления головки цилиндров в участок 91 втулки под болт крепления головки цилиндров.
Кроме того, опорный участок 44 впускного распределительного вала, который сформирован на одном из других участков 36 внешней поперечной стенки, также сконструирован так, чтобы сформировать проходное отверстие 44а способом, аналогичным тому, каким сформировано проходное отверстие 44а на опорном участке 44 впускного распределительного вала на первом участке 43 поперечной стенки стороны впуска, и чтобы болт 90 крепления головки цилиндров и инструмент могли проходить через них.
Заметим, что участки 41 поперечных стенок стороны выпуска и первые и вторые участки 43, 70 поперечных стенок стороны впуска сформированы как единое целое, в то время как головка 30 цилиндров сформирована в процессе литья, и таким образом участок 31 нижней стенки, участок 33 продольной стенки и участок 32 внешней периферийной стенки выполнены как единое целое.
В головке 30 цилиндров, скомпонованной, как описано выше в этом документе, поскольку участок 33 продольной стенки, который удерживает участки 41 поперечных стенок стороны выпуска и первые и вторые участки 43, 70 поперечных стенок стороны впуска, проходит в продольном направлении А, для соединения своими концами с участком 32 внешней периферийной стенки, при этом участок 33 продольной стенки выполняет функцию ребра жесткости головки 30 цилиндров.
По этой причине жесткость головки 30 цилиндров увеличивается. В дополнение к этому, при выполнении функции ребра жесткости участком 33 продольной стенки исключается необходимость создания отдельного ребра жесткости, в результате чего головка 30 цилиндров выполняется компактной.
В дополнение к этому, жесткость головки 30 цилиндров увеличивается участками 41 поперечных стенок стороны выпуска и первыми и вторыми участками 43, 70 поперечных стенок стороны впуска, которые проходят в поперечном направлении В, выполняя функцию ребер жесткости.
Более того, головка 30 цилиндров может выполняться компактной в поперечном направлении В при установке вала 51 коромысел под впускным распределительным валом 39 и расположении его по направлению внутрь головки 30 цилиндров.
Кроме того, поскольку может быть реализовано устройство, в котором впускной распределительный вал 39 и механизмы 50 коромысел расположены таким способом, чтобы перекрывать друг друга, в вертикальном направлении при расположении вала 51 коромысел под впускным распределительным валом 39 головка 30 цилиндров может выполняться компактной в поперечном направлении В.
В дополнение к этому, расположением участков 91 втулок под болты крепления головки цилиндров в положениях (внизу), где они перекрывают опорные участки 44 впускного распределительного вала и обеспечивают доступ участкам 91 втулок под болты крепления головки цилиндров через проходные отверстия 44а, головка 30 цилиндров может не только выполняться компактной, но и может устранять снижение жесткости, которое в противном случае может быть вызвано сборкой опорных участков 44 впускного распределительного вала из отдельных частей.
Головка 30 цилиндров может выполняться компактной вместе с увеличением ее жесткости с использованием вышеописанных преимуществ.
Кроме того, поскольку участки втулок 38 крепления инжекторов сформированы на участках 33 продольной стенки, исключается необходимость создания добавочных участков втулок 38 крепления инжекторов в пределах головки 30 цилиндров. В результате этого головка 30 цилиндров может выполняться компактной.
Дополнительно, опорные участки 44 впускного распределительного вала поддерживают впускной распределительный вал 39 также на крайних участках 44b. В результате этого впускной распределительный вал 39 поддерживается, будучи хорошо сбалансированным.
Кроме того, участки 91 втулок под болты крепления головки цилиндров расположены под опорными участками 44 впускного распределительного вала, и опорные участки 54 вала коромысел располагаются под опорными участками 44 впускного распределительного вала. В результате этого, поскольку удается избежать расположения механизмов 50 коромысел в положении выше участка 31 нижней стенки, преодолевается увеличение общей высоты двигателя 10. То есть, двигатель 10 выполняется компактным.
Заметим, что в варианте осуществления изобретения механизмы 50 коромысел выполнены на стороне впуска головки 30 цилиндров, а на ее стороне выпуска механизм коромысла не обеспечен. Однако механизм коромысел может быть выполнен на стороне выпуска головки 30 цилиндров. В этом случае взаимное расположение кулачкового вала и вала коромысел и положение участков 91 втулок под болты крепления головки цилиндров может быть одинаковым с таковыми на стороне впуска. Посредством этой компоновки получаются аналогичные преимущества, даже в случае, если конструкция стороны впуска установлена на стороне выпуска.
Кроме того, хотя вариант осуществления изобретения описывается в применении к дизельному двигателю, изобретение этим не ограничивается. Аналогичные преимущества могут быть получены и в случае применения изобретения в бензиновом двигателе.
Согласно аспекту изобретения участок продольной стенки не только несет поперечные стенки, но также выполняет функцию участков усиления головки цилиндров. В результате формирования опорных участков распределительного вала на участках поперечных стенок может сохраняться достаточная прочность при сдерживании увеличения стоимости изготовления в сравнении с конфигурацией, в которой опорные участки вала формируются как отдельные элементы на головке цилиндров. Кроме того, при выполнении вала коромысел со смещением от распределительного вала в направлении по высоте, например, что касается устройства коромысел, части, составляющие сборку клапана могут располагаться с перекрыванием распределительного вала в направлении по высоте. Вдобавок не допускается размещение участков поперечных стенок и участков втулок болтов головки на одной плоскости, в результате чего может быть реализовано сокращение блока цилиндров.
Согласно аспекту изобретения части, такие как коромысла, которые монтируются на вале коромысел, могут располагаться в нижнем положении при расположении распределительного вала сдвинутым дополнительно вниз относительно вала коромысел в направлении по высоте.
Согласно аспекту изобретения, поскольку участки крепления инжекторов выполняются с использованием участка продольной стенки, устраняется необходимость создания дополнительного установочного пространства инжекторов в головке цилиндров.
Согласно аспекту изобретения, поскольку опорные участки распределительного вала выполняются с возможностью удерживать распределительный вал у обоих краев толстых участков (оба боковых участка проходных участков), реализуется устойчивая поддержка распределительного вала. Кроме того, поскольку болты крепления головки цилиндров могут вставляться через проходные участки сверху опорных участков распределительного вала и могут затягиваться с применением инструмента над опорными участками кулачкового вала, устраняется необходимость сохранения пространства для инструмента затяжки и удаления болтов крепления головки цилиндров внутри установочного пространства внутри головки цилиндров, что также вносит вклад в общее сокращение габаритных размеров головки блока цилиндров.
Из описанного таким образом изобретения должно быть очевидным, что возможно внесение самых различных изменений. Такие вариации не рассматриваются как отступление от сущности и объема изобретения, и любому специалисту в данной области очевидно, что все подобные модификации предназначены для включения в состав объема следующей формулы изобретения.