氣缸蓋的水套結構的製作方法
2023-06-19 03:38:56
氣缸蓋的水套結構的製作方法
【專利摘要】提供一種氣缸蓋的水套結構，能夠實現排氣匯集部的冷卻效率的提高，並且抑制鑄造時的氣體和空氣的滯留。氣缸蓋的水套結構具有：多個燃燒室頂部（21）；多個排氣口（23）；使多個排氣口（23）匯集的排氣匯集部（24）；相對於排氣匯集部（24）配置在上側的上側排氣用水套（80）；以及相對於排氣匯集部（24）配置在下側的下側排氣用水套（90）。上側排氣用水套（80）和下側排氣用水套（90）形成相互獨立的流路。上側排氣用水套（80）具有突出部（81），下側排氣用水套具有突出部（91）。突出部（81）和突出部（91）被設置為在氣缸軸線方向上相互隔開預定間隔，突出部（81）的突出量L1小於突出部（91）的突出量L2。
【專利說明】氣缸蓋的水套結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及氣缸蓋的水套結構，尤其是，涉及一體地形成有使多個排氣口匯集的排氣匯集部的氣缸蓋的水套結構。
【背景技術】
[0002]作為氣缸蓋，已知有一體地形成有使從多個燃燒室延伸的多個排氣口匯集的排氣匯集部的氣缸蓋。在這樣的氣缸蓋中，為了充分冷卻容易成為高溫的排氣匯集部，除了冷卻燃燒室的燃燒室用水套之外，還設置有冷卻排氣口和排氣匯集部的排氣用水套。
[0003]例如，在專利文獻I中，公開了如下的氣缸蓋的水套結構:在排氣匯集部的上側和下側分別設置排氣用水套，在設置有排氣匯集部的排氣開口部的氣缸蓋的側面與該排氣匯集部之間，設置有連通上側與下側的排氣用水套的連通部。
[0004]然而，作為氣缸蓋的製造方法，通常採用使用型芯的鑄造成形進行製造的方法。已知，在這樣的鑄造方法中，通過澆注到模具的腔體內的熔融金屬的熱，使形成型芯的樹脂制粘結劑燃燒而產生氣體，如果該氣體混入熔融金屬而包含於鑄成品中，則會導致鑄造缺陷。此外，已知，如果澆注之前的腔體內存在的空氣混入熔融金屬中而包含於鑄造品，則會導致鑄造缺陷。因此，希望儘可能將氣體和空氣排出到模具外。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2010 - 209749號公報
【發明內容】
[0008]但是，在專利文獻I所述的結構中，由於具有連通排氣匯集部的上側和下側的排氣用水套的連通部，因此在鑄造氣缸蓋時，會產生這樣的弊病:氣體和空氣容易滯留在被與上側和下側的排氣用水套對應的型芯以及與連通部對應的型芯包圍的區域內。
[0009]本發明是鑑於這樣的問題而完成的，其課題在於，提供一種氣缸蓋的水套結構，該水套結構能夠實現排氣匯集部的冷卻效率的提高，並抑制鑄造時的氣體和空氣的滯留。
[0010]本發明的氣缸蓋的水套結構的特徵在於，所述氣缸蓋的水套結構具有:形成在氣缸蓋的底面的多個燃燒室頂部；多個排氣口，它們與所述多個燃燒室頂部中的各個燃燒室頂部分別連通；排氣匯集部，其在所述氣缸蓋的內部使所述多個排氣口匯集，並具有在所述氣缸蓋的沿著氣缸列方向的一側表面上開口的排氣開口部；上側排氣用水套，其相對於所述排氣匯集部被配置在氣缸軸線方向上的上側，冷卻所述排氣匯集部；以及下側排氣用水套，其相對於所述排氣匯集部配置在氣缸軸線方向上的下側，冷卻所述排氣匯集部，所述上側排氣用水套與所述下側排氣用水套在所述氣缸蓋的內部形成相互獨立的流路，所述上側排氣用水套具有上側突出部，該上側突出部被配置為朝所述下側排氣用水套突出並與所述排氣匯集部的下遊側側部相對，所述下側排氣用水套具有下側突出部，該下側突出部被配置為朝所述上側排氣用水套突出，並與所述排氣匯集部的下遊側側部相對，所述上側突出部和所述下側突出部被設置為在氣缸軸線方向上相互隔開預定間隔，所述上側突出部的突出量小於所述下側突出部的突出量。
[0011]此外，「氣缸軸線方向上的上下」是指:相對於作為與氣缸軸線垂直的平面的氣缸垂直平面，以成為上方的一側為上側，以成為下方的一側為下側。
[0012]根據本發明，由於上側突出部和下側突出部被設置為在氣缸軸線方向上相互隔開預定間隔，並且上側突出部的突出量小於下側突出部的突出量，因而在鑄造這樣的結構的氣缸蓋時，氣體和空氣不會滯留在與上側突出部對應的型芯的部位，而通過形成在與上側突出部對應的型芯的部位和與下側突出部對應的型芯的部位之間的間隙，排出到被與上下的排氣用水套對應的型芯包圍的區域外。因此，能夠抑制鑄造時的氣體和空氣的滯留。
[0013]此外，根據本發明，由於能夠利用上側突出部和下側突出部覆蓋排氣匯集部的下遊側側部而利用上下的排氣用水套覆蓋排氣匯集管整體，因而能夠提高排氣匯集部的冷卻效率。
[0014]此外，根據本發明，由於下側突出部的突出量大於上側突出部的突出量，因此，即使在例如內燃機傾斜地安裝於車輛的情況下或者內燃機由於斜坡等而傾斜的情況下，下側排氣用水套也能夠作為放氣通道發揮作用。由此，能夠抑制下側排氣用水套中產生空氣滯留，提高排氣匯集部的冷卻效率。
[0015]此外，優選構成為:所述下側突出部隔著所述排氣開口部而設置於兩側，所述下側突出部的突出端以越沿著所述排氣匯集部的下遊側側部遠離所述排氣開口部就越位於氣缸軸線方向上的上側的方式傾斜。
[0016]根據這樣的結構，下側突出部的突出端以越沿著排氣匯集部的下遊側側部遠離排氣開口部就越位於氣缸軸線方向上的上側的方式傾斜，因而下側排氣用水套內的冷卻液中含有的空氣在通過下側突出部時，沿著下側突出部的傾斜面被引導而不會停滯，因而容易流動。由此，能夠抑制下側突出部處發生空氣滯留，提高排氣匯集部的冷卻效率。
[0017]此外，優選構成為:所述上側突出部隔著所述排氣開口部而設置於兩側，所述上側突出部的突出端以越沿著所述排氣匯集部的下遊側側部遠離所述排氣開口部就越位於氣缸軸線方向上的下側的方式傾斜之後，以越沿著所述排氣匯集部的下遊側側部遠離所述排氣開口部就越位於氣缸軸線方向上的上側的方式傾斜。
[0018]根據這樣的結構，上側突出部的突出端以越沿著排氣匯集部的下遊側側部遠離排氣開口部就越位於氣缸軸線方向上的下側的方式傾斜之後，以越沿著排氣匯集部的下遊側側部遠離排氣開口部就越位於氣缸軸線方向上的上側的方式傾斜，因此，在鑄造這樣的結構的氣缸蓋時，能夠將氣體和空氣從與抑制了突出量的傾斜面對應的型芯的部位引導到間隙，從而能夠抑制氣體和空氣的滯留。尤其是，氣體和空氣容易繞著與上側突出部的突出量最大的部位(傾斜方向變化的部位)對應的型芯的部位，從與傾斜面對應的型芯的部位被引導到間隙。
[0019]本發明的氣缸蓋的水套結構的特徵在於，所述氣缸蓋的水套結構具有:形成在氣缸蓋的底面的多個燃燒室頂部；多個排氣口，它們與所述多個燃燒室頂部中的各個燃燒室頂部分別連通；排氣匯集部，其在所述氣缸蓋的內部使所述多個排氣口匯集，並具有在所述氣缸蓋的沿著氣缸列方向的一側表面上開口的排氣開口部；上側排氣用水套，其相對於所述排氣匯集部配置在氣缸軸線方向上的上側，冷卻所述排氣匯集部；以及下側排氣用水套，其相對於所述排氣匯集部配置在氣缸軸線方向上的下側，冷卻所述排氣匯集部，所述上側排氣用水套與所述下側排氣用水套在所述氣缸蓋的內部形成相互獨立的流路，被配置成與所述排氣匯集部的下遊側側部相對的突出部僅被設置在所述下側排氣用水套，所述突出部朝所述上側排氣用水套突出，所述上側排氣用水套和所述突出部被設置為在氣缸軸線方向上相互隔開預定間隔。
[0020]根據本發明，上側排氣用水套和突出部被設置為在氣缸軸線方向相互隔開預定間隔，並且，被配置成與排氣匯集部的下遊側側部相對的突出部僅被設置在下側排氣用水套，因而在鑄造這樣的結構的氣缸蓋時，氣體和空氣不會滯留在與上側排氣用水套對應的型芯處，而通過形成在與上側排氣用水套對應的型芯和與突出部對應的型芯的部位之間的間隙，排出到被與上下的排氣用水套對應的型芯包圍的區域外。因此，能夠抑制鑄造時的氣體和空氣的滯留。
[0021]此外，根據本發明，由於能夠利用突出部覆蓋排氣匯集部的下遊側側部，利用上下的排氣用水套覆蓋排氣匯集管整體，因而能夠提高排氣匯集部的冷卻效率。
[0022]此外，根據本發明，由於只對下側排氣用水套設置突出部，能夠確保突出部的突出量較大，因此，即使在例如內燃機傾斜地安裝於車輛的情況下或者內燃機因斜坡等而傾斜的情況下，下側排氣用水套也能夠作為放氣通道發揮作用。由此，能夠抑制下側排氣用水套處發生空氣積存，提高排氣匯集部的冷卻效率。
[0023]根據本發明，能夠提供一種氣缸蓋的水套結構，該水套結構能夠實現排氣匯集部的冷卻效率的提聞，並且能夠抑制鑄造時的氣體和空氣的滯留。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是具有本實施方式的缸蓋的水套結構的內燃機的剖視圖。
[0025]圖2是缸蓋的立體圖。
[0026]圖3是以透視的方式繪出了氣缸蓋的內部的排氣匯集部和缸蓋側水套的立體圖。
[0027]圖4是沿上下方向分解缸蓋側水套和排氣匯集部來示出的立體圖。
[0028]圖5是進氣用水套、燃燒室用水套和上側排氣用水套的底面圖。
[0029]圖6是下側排氣用水套的底面圖。
[0030]圖7是從前方觀察缸蓋側水套和排氣匯集部的前視圖。
[0031]圖8是圖1的局部放大剖視圖。
[0032]圖9是用於說明冷卻液從缸體側水套流入進氣用水套的分解立體圖。
[0033]圖10是用於說明冷卻液從缸體側水套流入下側排氣用水套的分解立體圖。
[0034]圖11是將缸蓋側水套和缸體側水套與襯墊重合來繪製的底面圖。
[0035]圖12是用於說明進氣用水套、燃燒室用水套和上側排氣用水套的冷卻液的流動的底面圖。
[0036]圖13是用於說明下側排氣用水套的冷卻液的流動的底面圖。
[0037]圖14是與圖8對應的部位的鑄造模具裝置的局部放大剖視圖，圖14的(a)示出向腔體內注入熔融金屬之前的狀態，圖14的(b)示出向腔體內注入熔融金屬的過程中的狀態，圖14的(c)示出腔體內整體被注入了熔融金屬後的狀態。
[0038]標號說明[0039]I氣缸體，Ia氣缸，2氣缸蓋，21燃燒室頂部，22進氣口，23排氣口，24排氣匯集部，24a開口部(排氣開口部)，24d下遊側側部，3襯墊，10缸體側水套，40缸蓋側水套，50進氣用水套，60燃燒室用水套，70排氣用水套，80上側排氣用水套，81突出部(上側突出部)，81a第I傾斜面，81b第2傾斜面，90下側排氣用水套，91突出部(下側突出部)，91a第3傾斜面，91b第4傾斜面，L1、L2突出量，E內燃機，Lc氣缸軸線。
【具體實施方式】
[0040]參照圖1?圖14，對本發明的實施方式進行詳細說明。在說明中，對於相同的要素標註相同的編號，並省略重複的說明。此外，如各圖所示，在說明方向時，根據將內燃機E設置於車輛的狀態下的前後左右上下來說明。
[0041]圖1是具有本實施方式的缸蓋的水套結構的內燃機的剖視圖。
[0042]如圖1所示，應用了本發明的內燃機E具有內燃機主體，該內燃機主體由氣缸體1、與氣缸體I的上側端部接合的氣缸蓋2、設置在氣缸體I和氣缸蓋2之間的襯墊3、與氣缸蓋2的上側端部接合的缸蓋罩(省略圖示)構成，其中，氣缸體I 一體地設置有直列地排列的4個氣缸Ia (在圖1中僅圖示了 I個)。
[0043]內燃機E是具有4個氣缸la、以能夠往復運動的方式嵌合在各個氣缸Ia內的活塞4、經由連杆5與各活塞4聯結的曲柄軸6的多氣缸內燃機，並以曲柄軸6的旋轉中心線指向左右方向的橫向配置方式搭載於作為搭載對象的車輛中。此外，內燃機E將進氣側配置為朝向車輛後方並將排氣側配置為朝向車輛前方。
[0044]在每個氣缸Ia中，在與該氣缸Ia的氣缸軸線Lc平行的方向即氣缸軸線方向上，在活塞4和氣缸蓋2之間，由氣缸la、活塞4和氣缸蓋2形成燃燒室7。
[0045]此外，在本實施方式中，內燃機E被設置為氣缸軸線Lc與垂直軸方向(即上下方向)一致，但是本發明不限於此，例如也可以將內燃機E設置為氣缸軸線Lc相對於垂直軸方向傾斜。
[0046]氣缸體I除了具有所述的氣缸Ia和曲軸箱(省略圖示)以外，還具有作為冷卻氣缸Ia的冷卻液的流路的缸體側水套10。缸體側水套10是連續地包圍4個氣缸Ia的整體的凹槽狀空間，並開口於氣缸體I的上表面(參照圖9、圖10)。在缸體側水套10的一端側，被提供由未圖示的散熱器冷卻的冷卻液。此外，缸體側水套10經由襯墊3的貫通孔32、35等與後述的進氣用水套50和下側排氣用水套90連通，向兩者提供冷卻液。關於缸體側水套10和襯墊3，將在後面進行詳細說明。
[0047]圖2是氣缸蓋的立體圖。圖3是以透視的方式繪出了氣缸蓋的內部的排氣匯集部和缸蓋側水套的立體圖。此外，在圖3中，以假想線(雙點劃線)繪出氣缸蓋2的外形。
[0048]氣缸蓋2是由使用了型芯的鑄造成形製造的金屬制部件。如圖1?圖3 (主要是圖1)所示，氣缸蓋2主要具有:構成燃燒室7的頂部的4個燃燒室頂部21 (在圖1中僅圖示了 I個)、向各個燃燒室7導入空氣的進氣口 22、從各個燃燒室7排出燃燒氣體的排氣口23、在氣缸蓋2的內部使多個排氣口 23匯集的排氣匯集部24以及用於對它們進行冷卻的缸蓋側水套40。此外，氣缸蓋2在其上部具有收納閥門傳動機構的一部分(省略圖示)的閥門傳動室25。
[0049]燃燒室頂部21是設置在氣缸蓋2的底面2a的大致圓錐形狀的凹部。進氣口 22將各個燃燒室頂部21和氣缸蓋2的後表面2b連通。排氣口 23將各個燃燒室頂部21和排氣匯集部24連通。針對I個燃燒室頂部21，分別設置2個進氣口 22和排氣口 23。此外，在進氣口 22和排氣口 23上，設置有未圖示的進氣閥和排氣閥。
[0050]如圖2所示，排氣匯集部24具有I個開口部24a，該開口部24a在氣缸蓋2的前表面2c的左右方向上的大致中央部開口。排氣匯集部24設置在氣缸蓋2的內部且設置在比氣缸體I向前方突出的部位(參照圖1)。閥門傳動室25是形成在氣缸蓋2的上表面2d的凹狀的空間。閥門傳動室25收納未圖示的凸輪軸、搖臂以及閥門等閥門傳動機構的一部分。此外，在氣缸蓋2的左側面2e，形成有後述的作為缸蓋側水套40的冷卻液的出口的出口開口部63、83、93。在氣缸蓋2的左側面2e，安裝有將從出口開口部63、83、93排出的冷卻液分配給加熱器和散熱器的出水口(省略圖示)。
[0051 ] 此外，在氣缸蓋2的前表面2c存在有兩個支承孔2f，這兩個支承孔2f是通過聯結鑄造成形時設置在腔體240 (參照圖14)內的型芯100 (參照圖14)與支承於模具的芯座的聯結部而形成的，該支承孔2f由後備的帽等封閉。
[0052]如圖1和圖3所示，缸蓋側水套40是成為冷卻液的流路的空間，具有用於冷卻進氣口 22的進氣用水套50、用於冷卻燃燒室頂部21的燃燒室用水套60以及用於冷卻排氣口23和排氣匯集部24的排氣用水套70。
[0053]如圖1所示，進氣用水套50設置在進氣口 22的下方。燃燒室用水套60設置在燃燒室頂部21的正上方且設置在進氣口 22與排氣口 23之間。排氣用水套70具有配置在排氣口 23和排氣匯集部24的上側的上側排氣用水套80和配置在排氣口 23和排氣匯集部24的下側的下側排氣用水套90。
[0054]進氣用水套50與缸體側水套10連通，並且與燃燒室用水套60連通(參照圖1的虛線)。燃燒室用水套60與缸體側水套10連通，並且與上側排氣用水套80連通。下側排氣用水套90與缸體側水套10連通。並且，下側排氣用水套90不與進氣用水套50、燃燒室用水套60和上側排氣用水套80連通。即，上側排氣用水套80與下側排氣用水套90在氣缸蓋2的內部形成相互獨立的流路。
[0055]接下來，參照圖4?圖7，對排氣匯集部24和缸蓋側水套40 (即、進氣用水套50、燃燒室用水套60、上側排氣用水套80和下側排氣用水套90)的詳細結構進行說明。
[0056]圖4是沿上下方向分解缸蓋側水套和排氣匯集部來示出的立體圖。圖5是進氣用水套、燃燒室用水套和上側排氣用水套的底面圖。圖6是下側排氣用水套的底面圖。圖7是從前方觀察缸蓋側水套和排氣匯集部的前視圖。
[0057]此處，在圖4?圖7中，為了便於說明，將作為空間的排氣匯集部24和缸蓋側水套40繪製為具有實體(即與它們對應的型芯)。
[0058]如圖4所示，排氣匯集部24具有:第I匯集部24b，其將與各個燃燒室7連通的2個排氣口 23匯集成I個；以及第2匯集部24c，其將4個第I匯集部24b匯集到緊靠開口部24a前面的一個部位。第2匯集部24c和開口部24a設置在氣缸蓋2的左右方向上的大致中央部。在4個第I匯集部24b中，右側和左側的第I匯集部24b比兩者之間的兩個第I匯集部24b長。該右側和左側的第I匯集部24b的前側的側面構成了作為由後述上側排氣用水套80的突出部81和下側排氣用水套90的突出部91 (參照圖1、圖4?圖6)進行冷卻的冷卻對象的排氣匯集部24的下遊側側部24d。在俯視圖中，下遊側側部24d從左右兩端的排氣口 23起，以越靠近中央的開口部24a就越位於前側的方式傾斜。
[0059]如圖4、圖5 (主要是圖5)所示，進氣用水套50是對進氣口 22 (參照圖1)進行冷卻的部位，並以沿左右方向橫跨在各個進氣口 22的下側的方式蜿蜒地延伸。進氣用水套50在各個進氣口 22的下方，具有8個開口於氣缸蓋2的底面2a (參照圖2)的進氣側流入部51。此外，進氣用水套50在相鄰的氣缸Ia彼此之間(以下，有時稱作「氣缸軸間」)以及與左右的氣缸Ia的外側對應的位置，具有與燃燒室用水套60連通的連通部52。在3個氣缸軸間的連通部52的下方，分別設置有開口於氣缸蓋2的底面2a的軸間流入部53。
[0060]燃燒室用水套60是對燃燒室頂部21 (參照圖1)進行冷卻的部位，並以沿左右方向橫跨在各個燃燒室頂部21的上方的方式延伸。燃燒室用水套60形成為在前後方向上比進氣用水套50寬，並包圍在未圖示的火花塞的周圍。燃燒室用水套60在右側的端部具有開口於氣缸蓋2的底面2a的兩個燃燒室側流入部61 (參照圖7)。此外，燃燒室用水套60在與排氣口 23 (參照圖1)彼此之間對應的位置，具有與上側排氣用水套80連通的連通部62。此外，燃燒室用水套60在左側的端部，具有開口於氣缸蓋2的左側面2e而成為冷卻液的出口的出口開口部63 (參照圖2)。出口開口部63形成為在前後方向上比燃燒室用水套60寬，且延伸到前側。
[0061]如圖4、圖5、圖7 (主要是圖5)所示，上側排氣用水套80被設置為覆蓋各個排氣口 23和排氣匯集部24的上側。上側排氣用水套80形成為:與進氣用水套50和燃燒室用水套60相比，前後方向上的寬度尺寸較大，並且上下方向上的厚度尺寸較薄(參照圖1)。上側排氣用水套80具有從前側的端部向下突出的突出部81 (參照圖1)。突出部81被配置為與排氣匯集部24的下遊側側部24d相對。此外，在上側排氣用水套80的前側的端部中的與排氣匯集部24的開口部24a對應的部分82，不設置突出部81。上側排氣用水套80在左側的端部，具有開口於氣缸蓋2的左側面2e而成為冷卻液的出口的出口開口部83(參照圖2)。
[0062]另外，如果參照圖5來說明，則在進氣用水套50與燃燒室用水套60之間的部位55，設置有進氣口 22。此外，在燃燒室用水套60中的與氣缸Ia的中心位置對應的部位65，設置有火花塞(省略圖示)。此外，在燃燒室用水套60和上側排氣用水套80之間的部位67，設置有排氣閥(省略圖示)。
[0063]如圖4、圖6、圖7 (主要是圖6)所不,下側排氣用水套90被設置為覆蓋各個排氣口 23和排氣匯集部24的下側。下側排氣用水套90以厚度尺寸為與上側排氣用水套80相同程度的方式形成為扁平(參照圖1)。下側排氣用水套90具有從前側的端部向上突出的突出部91 (參照圖1)。突出部91被配置為與排氣匯集部24的下遊側側部24d相對。此外，在下側排氣用水套90的前側的端部中的與排氣匯集部24的開口部24a對應的部分92，不設置突出部91。下側排氣用水套90在左側的端部，具有開口於氣缸蓋2的左側面2e而成為冷卻液的出口的出口開口部93 (參照圖2)。下側排氣用水套90在後側的端部且與各個排氣口 23的下方對應的位置，具有8個開口於氣缸蓋2的底面2a的排氣側流入部94。這樣，由於在排氣口 23的正下方設置有排氣側流入部94，因而能夠高效地冷卻排氣口 23。此夕卜，在距離出口開口部93最遠的一側(即上遊側)的兩個排氣側流入部94之間，設置有追加流入部95。
[0064]此處，參照圖7和圖8，對上側排氣用水套80的突出部81和下側排氣用水套90的突出部91進行詳細說明。圖8是圖1的局部放大剖視圖。
[0065]如圖8所示，突出部(上側突出部)81和突出部(下側突出部)91被設置為在氣缸軸線方向上相互隔開預定間隔。突出部81的突出量LI形成為小於突出部91的突出量L2。換言之,設置為中心線Cl比中心線C2更位於上方，其中，中心線Cl穿過突出部81的突出端和突出部91的突出端之間的氣缸軸線方向中心且沿著與氣缸軸線方向垂直的方向，中心線C2穿過排氣匯集部24的氣缸軸線方向中心且與氣缸軸線方向垂直。如圖7所示，突出部81、91隔著開口部(排氣開口部)24a而設置於左右兩側。
[0066]突出部81的突出端形成有第I傾斜面81a和第2傾斜面81b。第I傾斜面81a以越沿著排氣匯集部24的下遊側側部24d遠離開口部24a就越位於氣缸軸線方向上的下側的方式傾斜。第2傾斜面81b與第I傾斜面81a相連，以越沿著排氣匯集部24的下遊側側部24d遠離開口部24a就越位於氣缸軸線方向上的上側的方式傾斜。另一方面，突出部91的突出端形成有第3傾斜面91a和第4傾斜面91b。第3傾斜面91a以越沿著排氣匯集部24的下遊側側部24d遠離開口部24a就越位於氣缸軸線方向上的上側的方式傾斜。第4傾斜面91b與第3傾斜面91a相連，以越沿著排氣匯集部24的下遊側側部24d遠離開口部24a就越位於氣缸軸線方向上的上側的方式傾斜。第4傾斜面91b比第3傾斜面91a平緩地傾斜。突出部81設置在第3傾斜面91a和第4傾斜面91b的氣缸軸線方向上的上側。另外，冷卻液中含有的空氣容易滯留在突出部91的最高的部位，但是在本實施方式中，突出部91的突出端以朝著排氣匯集部24逐漸降低的方式傾斜，因而空氣沿著第3傾斜面91a和第4傾斜面91b被引導而不會停滯，因而容易流動。
[0067]圖9是用於說明冷卻液從缸體側水套流入進氣用水套的分解立體圖。圖10是用於說明冷卻液從缸體側水套流入下側排氣用水套的分解立體圖。圖11是在襯墊的底面圖上以重疊的方式繪出了缸蓋側水套和缸體側水套的底面圖。
[0068]此外，在圖9、圖10中，為了便於說明，用假想線(雙點劃線)來繪製缸蓋側水套40中的流入部以外的部分。此外，在圖11中，對襯墊3附加點陰影，並用假想線(粗虛線)繪出缸體側水套10的開口部。
[0069]如圖9、圖10、圖11所示，缸體側水套10形成為整體地包圍在4個氣缸Ia的周圍。缸體側水套10在最右側的氣缸Ia的前側，具有比其它部位寬的冷卻液的導入部11。在導入部11中插入有間隔部件11a，限制冷卻液的流動方向。在本實施方式中，冷卻液配管P連接於比導入部11的間隔部件Ila靠左側的位置。此外，缸體側水套10在與氣缸Ia彼此之間(氣缸軸間)對應的部位具有縮頸部12。此外，在氣缸軸之間，形成有使前側和後側的縮頸部12彼此連通的凹槽狀的軸間縫13。
[0070]如圖9，圖10，圖11 (主要是圖11)所示，襯墊3是密封氣缸體I與氣缸蓋2的接合部的金屬制板狀部件。襯墊3具有與氣缸體I的4個氣缸Ia對應的4個氣缸開口部31。此外，襯墊3具有:進氣側貫通孔32和軸間貫通孔33，它們形成在與進氣用水套50的進氣側流入部51和軸間流入部53對應的位置；燃燒室側貫通孔34，其形成在與燃燒室用水套60的燃燒室側流入部61對應的位置；以及排氣側貫通孔35和追加貫通孔36，它們形成在與下側排氣用水套90的排氣側流入部94和追加流入部95對應的位置。這些進氣側貫通孔32、軸間貫通孔33、燃燒室側貫通孔34、排氣側貫通孔35和追加貫通孔36均形成在與缸體側水套10的開口部對應的位置。進氣側貫通孔32和排氣側貫通孔35形成為:除了一部分例外，位於右側的孔(遠離出口開口部63、83、93的孔)大體上口徑較大。尤其是，與其它貫通孔32、33、35、36相比，燃燒室側貫通孔34形成為較大的口徑。由此，容易形成後述的縱流。
[0071]接下來，參照圖9?圖13，對對缸體側水套10和缸蓋側水套40中的冷卻液的流動進行說明。
[0072]圖12是用於說明進氣用水套、燃燒室用水套和上側排氣用水套的冷卻液的流動的底面圖。圖13是用於說明下側排氣用水套的冷卻液的流動的底面圖。
[0073]如圖9、圖10所示，從冷卻液配管P流入導入部11的冷卻液(箭頭Yl)順著缸體側水套10朝左方向流過氣缸Ia的前側(箭頭Y2)，在左端部掉頭(箭頭Y3)，順著缸體側水套10朝右方向流過氣缸Ia的後側(箭頭Y4)，到達右端部(箭頭Y5)。此外，冷卻液通過軸間縫13，從前側的縮頸部12朝後側的縮頸部12流動(箭頭Y6)。
[0074]如圖10所示，順著缸體側水套10朝左方向流過氣缸Ia的前側的冷卻液(箭頭Y2)中的一部分通過襯墊3中形成的排氣側貫通孔35和追加貫通孔36，從排氣側流入部94和追加流入部95流入下側排氣用水套90的內部(箭頭Y7)。即，本實施方式中的冷卻液的流動是冷卻液在流入進氣用水套50之前先流入下側排氣用水套90的所謂排氣在先型的流動。由此，能夠高效地冷卻排氣口 23和排氣匯集部24。
[0075]此外，如圖9所示，順著缸體側水套10朝右方向流過氣缸Ia的後側的冷卻液(箭頭Y4)中的一部分，通過襯墊3中形成的進氣側貫通孔32，從進氣側流入部51流入進氣用水套50的內部(箭頭Y8a)。此外，通過軸間縫13的冷卻液(箭頭Y6)在後側的縮頸部12匯合，由此,通過襯墊3中形成的軸間貫通孔33，從軸間流入部53流入進氣用水套50的內部(箭頭Y8b)。此外，到達了缸體側水套10的右端部的冷卻液(箭頭Y5)通過襯墊3中形成的燃燒室側貫通孔34，從燃燒室側流入部61流入燃燒室用水套60的右端部(箭頭Y9)。
[0076]如圖12所示，從燃燒室側流入部61流入燃燒室用水套60的右端部的冷卻液從右向左流向左端部的出口開口部63 (箭頭Y10)。該流動(箭頭Y10)在燃燒室用水套60中，形成沿著氣缸Ia (即燃燒室頂部21)的排列方向Lb (參照圖9、圖10)的流動(所謂縱流)。此外，從進氣側流入部51和軸間流入部53流入進氣用水套50的內部的冷卻液通過連通部52流入燃燒室用水套60 (箭頭Y11)，與所述的縱流匯合。從右向左流過燃燒室用水套60的內部的冷卻液(箭頭Y10)從出口開口部63流出到氣缸蓋2的外部。
[0077]流過燃燒室用水套60的冷卻液中的一部分通過連通部62流入上側排氣用水套80。從各連通部62流入的流動(箭頭Y12)在上側排氣用水套80的前端側匯合，形成沿著氣缸Ia (即燃燒室頂部21)的排列方向Lb (參照圖9、圖10)的流動(所謂的縱流)(箭頭Y13)。此外，上側排氣用水套80的右前部80a由於以越靠近出口開口部83就越位於前側的方式傾斜，因而從右側的連通部62朝前方流入的冷卻液容易被引導到上側排氣用水套80的右前部80a而流向出口開口部83。從右向左流過上側排氣用水套80的內部的冷卻液從出口開口部83流出到氣缸蓋2的外部。
[0078]如圖13所示，從排氣側流入部94流入下側排氣用水套90的冷卻液(箭頭Y14)向前方流動而在下側排氣用水套90的前端側匯合，形成沿著氣缸Ia (即燃燒室頂部21)的排列方向Lb (參照圖9、圖10)的流動(所謂的縱流)(箭頭Y15)。此外，下側排氣用水套90的右前部90a由於以越靠近出口開口部93就越位於前側的方式傾斜，因而從右側的排氣側流入部94和追加流入部95流向前方的冷卻液容易被引導到下側排氣用水套90的右前部90a而流向出口開口部93。從右向左流過下側排氣用水套90的內部的冷卻液(箭頭Y15)從出口開口部93流出到氣缸蓋2的外部。
[0079]接下來，參照圖4和圖14，對鑄造模具裝置200和型芯100進行說明。
[0080]圖14是與圖8對應的部位的鑄造模具裝置的局部放大剖視圖，圖14的(a)示出向腔體內注入熔融金屬之前的狀態，圖14的(b)示出向腔體內注入熔融金屬的過程中的狀態，圖14的(c)示出腔體內整體被注入了熔融金屬後的狀態。
[0081]如圖14所示，鑄造模具裝置200是用於鑄造氣缸蓋2的裝置，由被設置為能夠沿上下方向移動的上模210、為固定型的下模220、被設置為能夠沿水平方向移動的4個側模230 (在圖14中僅圖示了 I個)構成。通過將這些多個模具合模而形成腔體240。
[0082]在下模220設置有用於從下方將熔融金屬注入到腔體240內的未圖示的澆口。在上模210和側模230設置有連通模具內外的未圖示的排出孔。排出孔具有將型芯100與熔融金屬接觸時產生的氣體和澆注之前腔體240內存在的空氣排出到模具外的功能。此外，排氣孔設置在型芯100的上方位置。
[0083]型芯100是用於形成排氣匯集部24和缸蓋側水套40的砂模。型芯100是以鑄造砂為主原料、並在其中混合入以樹脂為主成分的粘結劑而形成的。如圖4和圖14所示，型芯100由第2水套用型芯120、排氣用型芯130和第I水套用型芯110構成，並從下方起按該順序設置在鑄造模具裝置200的腔體240中。即，只要從下方按順序地重疊配置3個型芯100即可完成型芯100的設置，因而抑制了型芯100的設置操作的複雜化。
[0084]如圖4所示,第I水套用型芯110用於形成進氣用水套50、燃燒室用水套60和上側排氣用水套80。如圖14所示，在第I水套用型芯110的端部，一體地形成有用於形成突出部81的突出部用型芯部位110a。
[0085]如圖4所示，第2水套用型芯120用於形成下側排氣用水套90。如圖14所示，在第2水套用型芯120的端部，一體地形成用於形成突出部91的突出部用型芯部位120a。在突出部用型芯部位IlOa與突出部用型芯部位120a之間設置有預定的間隙G。突出部用型芯部位IlOa的突出量形成為小於突出部用型芯部位120a的突出量。
[0086]如圖4所示，排氣用型芯130用於形成排氣匯集部24。
[0087]接下來，參照圖14，對鑄造模具裝置200和型芯100的作用效果進行說明。
[0088]如圖14的(a)?(C)所示，從下模220的未圖示的澆口進行澆注的熔融金屬從下方被注入到腔體240內。在該情況下，通過熔融金屬被灌入配置在腔體240內的型芯100而與型芯100接觸，使樹脂制粘結劑燃燒而產生氣體。該氣體與腔體240內的空氣一起被熔融金屬的液面推進到上模210和側模230的內壁側。
[0089]此時，在本實施方式中，如圖14的(b)所示，在突出部用型芯部位IlOa與突出部用型芯部位120a之間設置有預定的間隙G，並且，突出部用型芯部位IlOa的突出量小於突出部用型芯部位120a的突出量，因而氣體和空氣不會滯留在突出部用型芯部位IIOa處，而通過間隙G排出到被第I水套用型芯110和第2水套用型芯120包圍的區域外(參照圖14的(b)的箭頭)。
[0090]接下來，被排出到所述區域外的氣體和空氣通過未圖示的排氣孔排出到模具外。並且，在熔融金屬冷卻硬化之後，將鑄造模具裝置200開模，去除(粉碎)型芯100，由此使氣缸蓋2成形。
[0091]如上所述，根據本實施方式的氣缸蓋的水套結構，上側排氣用水套80的突出部81和下側排氣用水套90的突出部91被設置為在氣缸軸線方向上相互隔開預定間隔，並且，突出部81的突出量LI小於突出部91的突出量L2，因而在鑄造這樣的結構的氣缸蓋2時，氣體和空氣不會滯留在與突出部81對應的突出部用型芯部位IlOa處，而通過形成在突出部用型芯部位IlOa和與突出部91對應的突出部用型芯部位120a之間的間隙G，排出到被與上下的排氣用水套80、90對應的第I水套用型芯110和第2水套用型芯120包圍的區域外。因此，能夠抑制鑄造時的氣體和空氣的滯留。
[0092]此外，由於上側排氣用水套80和下側排氣用水套90具有彼此朝另一側突出並與排氣匯集部24的下遊側側部24d相對地配置的突出部81、91，因而能夠使上側排氣用水套80與下側排氣用水套90形成相互獨立的流路，並利用突出部81、91覆蓋排氣匯集部24的下遊側側部24d，因而能夠利用排氣用水套70覆蓋排氣匯集部24的整體而提高冷卻效率。
[0093]此外，由於突出部91的突出量L2大於突出部81的突出量LI，因此，即使在例如內燃機E傾斜地安裝於車輛的情況下或者在內燃機E因斜坡等而傾斜的情況下，下側排氣用水套90也能夠作為放氣通道發揮作用。由此，能夠抑制下側排氣用水套90中產生空氣滯留，提高排氣匯集部24的冷卻效率。
[0094]此外，由於在突出部91的突出端形成有以越沿著排氣匯集部24的下遊側側部24d遠離開口部24a就越位於氣缸軸線方向上的上側的方式傾斜的第3傾斜面91a和第4傾斜面91b，因而下側排氣用水套90內的冷卻液中含有的空氣在通過突出部91時，沿著第3傾斜面91a和第4傾斜面91b被引導而不會停滯，因而容易流動。由此，能夠抑制突出部91處發生空氣滯留，提高排氣匯集部24的冷卻效率。
[0095]另一方面，如果在突出部91的突出端形成第3傾斜面91a和第4傾斜面91b，則會減小覆蓋排氣匯集部24的面積，但是在本實施方式中，由於在突出部91的第3傾斜面91a和第4傾斜面91b的氣缸軸線方向上的上側設置有上側排氣用水套80的突出部81，因而能夠藉助突出部81減輕排氣匯集部24的覆蓋面積(冷卻面積)的減少。
[0096]此外，如果在上側排氣用水套80設置突出部81，則在鑄造氣缸蓋2時，氣體和空氣容易滯留在與突出部81對應的突出部用型芯部位IlOa處，但是在本實施方式中，由於將突出部81的突出量LI設為小於突出部91的突出量L2，並且在突出部81的突出端，形成有第I傾斜面81a和第2傾斜面81b，其中，第I傾斜面81a以越沿著排氣匯集部24的下遊側側部24d遠離開口部24a就越位於氣缸軸線方向上的下側的方式傾斜，第2傾斜面81b以越沿著排氣匯集部24的下遊側側部24d遠離開口部24a就越位於氣缸軸線方向上的上側的方式傾斜，因而能夠將氣體和空氣從與抑制了突出量的第I傾斜面81a和第2傾斜面81b對應的第I水套用型芯110的部位引導到間隙G，因而能夠抑制氣體和空氣的滯留。
[0097]尤其是，氣體和空氣容易繞著與突出部81的突出量最大的部位(傾斜方向變化的部位)對應的第I水套用型芯110的部位，從與第I傾斜面81a和第2傾斜面81b對應的第I水套用型芯110的部位被引導到間隙G。
[0098]以上，參照附圖，對本實施方式的氣缸蓋的水套結構進行了詳細說明，但是不言而喻，本發明不限於這些實施方式，在不脫離本發明的主旨的範圍內，能夠進行適當變更。
[0099]例如，在本實施方式中，構成為使燃燒室用水套60與上側排氣用水套80連通，但是本發明不限於此，只要上側排氣用水套80與下側排氣用水套90成為相互獨立的流路，也可以構成為使燃燒室用水套60與下側排氣用水套90連通。另外，由於使燃燒室用水套60與上側排氣用水套80連通的結構能夠增大連通部62的上下方向上的寬度尺寸，因而能夠增強圖4所示的第I水套用型芯110的剛性。
[0100]此外,在本實施方式中，對上側排氣用水套80和下側排氣用水套90這兩者設置了突出部81、91，但是本發明不限於此，也可以只對下側排氣用水套90設置突出部91，不對上側排氣用水套80設置突出部81。在這樣的結構中，在鑄造氣缸蓋2時，氣體和空氣也不會滯留在與上側排氣用水套80對應的第I水套用型芯110處，而通過形成在第I水套用型芯110和與突出部91對應的突出部用型芯部位120a之間的間隙G，排出到被與上下的排氣用水套80、90對應的第I水套用型芯110和第2水套用型芯120包圍的區域外。因此，能夠抑制鑄造時的氣體和空氣的滯留。此外，能夠使上側排氣用水套80與下側排氣用水套90分離，並對排氣匯集部24的下遊側側部24d進行冷卻。此外，由於只對下側排氣用水套90設置突出部91，能夠確保突出部91的突出量L2較大，因此，即使在例如內燃機E傾斜地安裝於車輛的情況下或者內燃機E因斜坡等而傾斜的情況下，下側排氣用水套90也能夠作為放氣通道發揮作用。由此，能夠抑制下側排氣用水套90處發生空氣滯留，提高排氣匯集部24的冷卻效率。
[0101]此外，在本實施方式中，在處於氣缸蓋2的左右方向上的大致中央的位置形成排氣匯集部24的開口部24a，但是也可以在靠近左右任意一方的位置形成排氣匯集部24的開口部 24a。
[0102]此外，本發明以直列4氣缸形式的內燃機E為例進行了說明，但是本發明不限於此，也能夠應用於2氣缸、3氣缸等其它氣缸數的內燃機E，此外，也能夠應用於V型形式的內燃機E等。此外，不言而喻，本發明不限於汽車的內燃機E，也能夠應用於船舶或通用機械等其它內燃機E。
【權利要求】
1.一種氣缸蓋的水套結構，其特徵在於，具有: 形成在氣缸蓋的底面的多個燃燒室頂部； 多個排氣口，它們與所述多個燃燒室頂部中的各個燃燒室頂部分別連通； 排氣匯集部，其在所述氣缸蓋的內部使所述多個排氣口匯集，並具有在所述氣缸蓋的沿著氣缸列方向的一側表面上開口的排氣開口部； 上側排氣用水套，其相對於所述排氣匯集部被配置在氣缸軸線方向上的上側，冷卻所述排氣匯集部；以及 下側排氣用水套，其相對於所述排氣匯集部配置在氣缸軸線方向上的下側，冷卻所述排氣匯集部， 所述上側排氣用水套與所述下側排氣用水套在所述氣缸蓋的內部形成相互獨立的流路， 所述上側排氣用水套具有上側突出部，該上側突出部被配置成朝所述下側排氣用水套突出並與所述排氣匯集部的下遊側側部相對， 所述下側排氣用水套具有下側突出部， 該下側突出部被配置成朝所述上側排氣用水套突出並與所述排氣匯集部的下遊側側部相對， 所述上側突出部和所述下側突出部被設置為在氣缸軸線方向上相互隔開預定間隔， 所述上側突出部的突出量小於所述下側突出部的突出量。
2.根據權利要求1所述的氣缸蓋的水套結構，其特徵在於， 所述下側突出部隔著所述排氣開口部而被設置於兩側， 所述下側突出部的突出端以越沿所述排氣匯集部的下遊側側部遠離所述排氣開口部就越位於氣缸軸線方向上的上側的方式傾斜。
3.根據權利要求1或者權利要求2所述的氣缸蓋的水套結構，其特徵在於， 所述上側突出部隔著所述排氣開口部而被設置於兩側， 所述上側突出部的突出端以越沿所述排氣匯集部的下遊側側部遠離所述排氣開口部就越位於氣缸軸線方向上的下側的方式傾斜之後，以越沿所述排氣匯集部的下遊側側部遠離所述排氣開口部就越位於氣缸軸線方向上的上側的方式傾斜。
4.一種氣缸蓋的水套結構，其特徵在於，具有: 形成在氣缸蓋的底面的多個燃燒室頂部； 多個排氣口，它們與所述多個燃燒室頂部中的各個燃燒室頂部分別連通； 排氣匯集部，其在所述氣缸蓋的內部使所述多個排氣口匯集，並具有在所述氣缸蓋的沿著氣缸列方向的一側表面上開口的排氣開口部； 上側排氣用水套，其相對於所述排氣匯集部配置在氣缸軸線方向上的上側，冷卻所述排氣匯集部；以及 下側排氣用水套，其相對於所述排氣匯集部配置在氣缸軸線方向上的下側，冷卻所述排氣匯集部， 所述上側排氣用水套與所述下側排氣用水套在所述氣缸蓋的內部形成相互獨立的流路， 被配置成與所述排氣匯集部的下遊側側部相對的突出部僅被設置在所述下側排氣用水套，所述突出部朝所述上側排氣用水套突出，所述上側排氣用水套和所述突出部`被設置為在氣缸軸線方向上相互隔開預定間隔。
【文檔編號】F02F1/16GK103775230SQ201310491971
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2012年10月19日
【發明者】藤井健史, 井川誠崇, 松持祐司 申請人:本田技研工業株式會社