專(zhuān)利名稱(chēng)：具有egr氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及EGR氣體的冷卻通路配置在水套內(nèi)的、具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往，在引擎等內(nèi)燃機(jī)中，為了實(shí)現(xiàn)燃燒時(shí)產(chǎn)生的氮氧化物(NOx)的減少和燃油經(jīng)濟(jì)性的提高，使用有排氣再循環(huán)裝置(EGR (Exhaust Gas Recirculation,廢氣循環(huán))裝置)。由于引擎燃燒室的燃燒溫度升高，空氣中的氮發(fā)生氧化從而產(chǎn)生作為有害成分的氮氧化物。排氣再循環(huán)裝置通過(guò)使成為具有惰性的(含氧量少)氣體的廢氣的一部分(EGR氣體)從氣缸蓋的排氣側(cè)再次回流至進(jìn)氣側(cè)并與吸入空氣混合從而降低燃燒室內(nèi)的燃燒 溫度，來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生的氮氧化物的減少。在這樣的排氣再循環(huán)裝置中，公知有以下技術(shù)通過(guò)在氣缸蓋的水套內(nèi)配設(shè)用于將EGR氣體從氣缸蓋的排氣側(cè)向進(jìn)氣側(cè)引導(dǎo)的氣體通路，來(lái)有效地冷卻EGR氣體(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)有可以通過(guò)包心鑄造不銹鋼管等管體來(lái)進(jìn)行所述氣體通路的成形的情況。專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本專(zhuān)利文獻(xiàn)實(shí)開(kāi)平6-76644號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問(wèn)題當(dāng)在氣缸蓋的水套內(nèi)配設(shè)EGR氣體的氣體通路時(shí)，在氣缸蓋內(nèi)包心鑄造薄壁的空心管，但是，雖然從EGR氣體的冷卻性能和氣體通路的生產(chǎn)率的角度出發(fā)，這種方法是優(yōu)選的，但是例如當(dāng)在氣缸蓋內(nèi)包心鑄造全體形成為薄壁的空心管時(shí)，出現(xiàn)氣體通路不能夠承受作用在空心管的外周面上的鑄造壓力(伴隨著金屬熔液的重力和金屬熔液的收縮產(chǎn)生的壓力)而被壓壞的情況。因此，難以制造冷卻性能高并且能夠容易地構(gòu)成的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸
至JHL ο因此，本發(fā)明提供冷卻性能高并且能夠容易地構(gòu)成的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋及其制造方法。為了解決問(wèn)題的方法解決上述問(wèn)題的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋及其制造方法具有以下特征。S卩，本發(fā)明涉及一種具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋，在所述氣缸蓋中，將用于向進(jìn)氣口側(cè)引導(dǎo)從排氣口排出的廢氣的一部分的氣體通路配置在氣缸蓋水套內(nèi)，來(lái)進(jìn)行在所述氣體通路內(nèi)流通的廢氣的冷卻，所述氣缸蓋的特征在于，所述氣體通路利用包括冷卻部和高強(qiáng)度部的空心管構(gòu)成，所述冷卻部與所述氣缸蓋水套內(nèi)的冷卻水接觸，所述高強(qiáng)度部位于所述冷卻部的側(cè)部并具有比所述冷卻部高的強(qiáng)度，并且，所述氣體通路的高強(qiáng)度部被包心鑄造至所述氣缸蓋由此，鑄造壓力不直接作用在作為冷卻EGR氣體的部分的冷卻部上，鑄造壓力導(dǎo)致的變形不容易產(chǎn)生，因此，能夠通過(guò)利用具有扁平形狀的空心管或者壁厚比高強(qiáng)度部薄的空心管構(gòu)成冷卻部來(lái)提高EGR氣體冷卻構(gòu)造的冷卻性能。另外，采用在水套內(nèi)配置氣體通路的構(gòu)成，因此，不需要在氣缸蓋的外部另外設(shè)置EGR氣體冷卻器，能夠容易地構(gòu)成EGR氣體的冷卻構(gòu)造。另外，不需要另行在引擎上設(shè)置的針對(duì)EGR氣體冷卻器的氣體配管，因此能夠省空間并且低成本地進(jìn)行EGR氣體的冷卻。另外，所述氣體通路的冷卻部利用具有扁平形狀的空心管構(gòu)成。由此，能夠減小冷卻部的短邊方向的內(nèi)徑、增大在冷卻部?jī)?nèi)流動(dòng)的EGR氣體的流動(dòng)場(chǎng)所中的紊流區(qū)域的比例，并且增大冷卻部的與通路截面積相對(duì)的表面積，從而能夠提高EGR氣體的熱交換率，提高冷卻效率。 另外，所述氣體通路的冷卻部利用與所述高強(qiáng)度部分開(kāi)的空心管構(gòu)成，所述氣體通路的高強(qiáng)度部包括形成為筒形狀的側(cè)壁部和閉塞所述側(cè)壁部中的筒形狀的一端的底部，在所述底部形成有所述冷卻部能夠進(jìn)行插入的插入口，通過(guò)將所述冷卻部的端部插入到所述底部的插入口，所述冷卻部與高強(qiáng)度部被連接。由此，能夠容易地構(gòu)成EGR氣體冷卻管，能夠提高EGR氣體的冷卻構(gòu)造的生產(chǎn)率。另外，所述高強(qiáng)度部的側(cè)壁部被形成為圓筒形狀。因此，當(dāng)伴隨著金屬熔液凝固時(shí)的收縮產(chǎn)生的壓力施加至高強(qiáng)度部的外周面時(shí)，因?yàn)槟軌蚶眯纬蔀閳A筒形狀的側(cè)壁部均勻地承受所述壓力，高強(qiáng)度部不會(huì)發(fā)生變形。由此，能夠防止在高強(qiáng)度部的經(jīng)包心鑄造的部分與氣缸蓋之間產(chǎn)生間隙，并且能夠確保水套內(nèi)的包心鑄造了高強(qiáng)度部的部分的密封性。另外，所述氣體通路的冷卻部被配置為以下姿勢(shì)在所述冷卻部?jī)?nèi)流通的廢氣的流動(dòng)方向與在所述氣缸蓋水套內(nèi)流通的冷卻水的流動(dòng)方向交叉，并且所述扁平形狀的短邊側(cè)的面與所述冷卻水的流動(dòng)方向相對(duì)。由此，能夠在不妨礙在水套內(nèi)流通的冷卻水的流通的情況下，使冷卻水高效地與冷卻部的外周面接觸，從而能夠提高EGR氣體的冷卻效率。另外，在所述氣體通路中包括多個(gè)所述冷卻部，所述多個(gè)冷卻部在所述扁平形狀的短邊方向上層疊配置。由此，能夠通過(guò)節(jié)省空間增大水套內(nèi)的與冷卻水進(jìn)行接觸的冷卻部的表面積，能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻效率的進(jìn)一步提聞。另外，在所述高強(qiáng)度部中的側(cè)壁部的外周面形成有沿著圓周方向的凹槽或突起部。由此，缸體的包心鑄造部分與凹槽卡合，從而能夠防止包心鑄造至缸體的高強(qiáng)度部被從缸體脫離，并且能夠確保缸體與高強(qiáng)度部之間的密封性。另外，在位于EGR氣體流動(dòng)方向的下游側(cè)的高強(qiáng)度部中的側(cè)壁部的內(nèi)周面形成有斜坡，所述斜坡隨著從EGR氣體的流動(dòng)方向的上游側(cè)向下游側(cè)而展寬。由此，能夠防止在冷卻部?jī)?nèi)產(chǎn)生的冷凝水滯留在側(cè)壁部?jī)?nèi)從而氣體通路內(nèi)產(chǎn)生腐蝕等劣化、破損的情況。另外，本發(fā)明涉及一種具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋的制造方法，在所述氣缸蓋上，將用于向進(jìn)氣口引導(dǎo)從排氣口排出的廢氣的一部分的氣體通路配置在氣缸蓋水套內(nèi)，來(lái)進(jìn)行在所述氣體通路內(nèi)流通的廢氣的冷卻，所述制造方法的特征在于，利用具有冷卻部和高強(qiáng)度部的空心管構(gòu)成所述氣體通路，所述冷卻部與所述氣缸蓋水套內(nèi)的冷卻水接觸，所述高強(qiáng)度部位于所述冷卻部的側(cè)部并具有比所述冷卻部高的強(qiáng)度，并且通過(guò)將所述氣體通路的高強(qiáng)度部包心鑄造至所述氣缸蓋，來(lái)將所述冷卻部配置在氣缸蓋水套內(nèi)。由此，鑄造壓力不直接作用在作為冷卻EGR氣體的部分的冷卻部上，鑄造壓力導(dǎo)致的變形不容易產(chǎn)生，因此，能夠通過(guò)利用具有扁平形狀的空心管或者壁厚比高強(qiáng)度部薄的空心管構(gòu)成冷卻部來(lái)提高EGR氣體冷卻構(gòu)造的冷卻性能。另外，采用在水套內(nèi)配置氣體通路的構(gòu)成，因此，不需要在氣缸蓋的外部另外設(shè)置EGR氣體冷卻器，能夠容易地構(gòu)成EGR氣體的冷卻構(gòu)造。另外，不需要另行在引擎上設(shè)置的針對(duì)EGR氣體冷卻器的氣體配管，因此能夠省空間并且低成本地進(jìn)行EGR氣體的冷卻。另外，利用具有扁平形狀的空心管構(gòu)成所述氣體通路的冷卻部。 由此，能夠減小冷卻部的短邊方向的內(nèi)徑、增大在冷卻部?jī)?nèi)流動(dòng)的EGR氣體的流動(dòng)場(chǎng)所中的紊流區(qū)域的比例，并且增大冷卻部的與通路截面積相對(duì)的表面積，從而能夠提高EGR氣體的熱交換率，提高冷卻效率。另外，所述氣體通路的冷卻部利用與所述高強(qiáng)度部分開(kāi)的空心管構(gòu)成，所述氣體通路的高強(qiáng)度部包括形成為筒形狀的側(cè)壁部和閉塞所述側(cè)壁部中的筒形狀的一端的底部，在所述底部形成有所述冷卻部能夠插入的插入口，所述制造方法包括連接工序，將所述冷卻部的端部插入到所述底部的插入口來(lái)連接所述冷卻部與高強(qiáng)度部；型芯形成工序，利用型芯砂包圍所述冷卻部的周?chē)鷣?lái)形成型芯；把持工序，利用鑄造模具把持所述高強(qiáng)度部；以及鑄造工序，使金屬熔液流入到所述鑄造模具內(nèi)。由此，與通過(guò)一體地成形冷卻部和高強(qiáng)度部來(lái)構(gòu)成氣體通路的情況相比，所述氣體通路的制造變得容易，能夠提高具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋的生產(chǎn)率。另外，在所述各工序以連接工序一包圍工序一把持工序一鑄造工序的順序進(jìn)行的情況下，與在將高強(qiáng)度部嵌合至鑄造模具后連接冷卻部和高強(qiáng)度部的情況等相比，能夠容易地進(jìn)行冷卻部與高強(qiáng)度部的連接，能夠進(jìn)一步提高具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋的生產(chǎn)率。另外，將所述高強(qiáng)度部的側(cè)壁部形成為圓筒形狀，并且在利用鑄造模具把持所述側(cè)壁部的狀態(tài)下，包心鑄造所述高強(qiáng)度部。由此，能夠防止在高強(qiáng)度部的包心鑄造的部分與氣缸蓋之間產(chǎn)生間隙，并且能夠確保水套內(nèi)的包心鑄造了高強(qiáng)度部的部分的密封性將所述氣體通路的冷卻部配置為以下姿勢(shì)在所述冷卻部?jī)?nèi)流通的廢氣的流動(dòng)方向與在所述氣缸蓋水套內(nèi)流通的冷卻水的流動(dòng)方向交叉，并且所述扁平形狀的短邊側(cè)的面與所述冷卻水的流動(dòng)方向相對(duì)。由此，能夠在不妨礙在水套內(nèi)流通的冷卻水的流通的情況下，使冷卻水有效地與冷卻部的外周面接觸，從而能夠提高EGR氣體的冷卻效率。另外，所述氣體通路的冷卻部包括多個(gè)具有扁平形狀的空心管，并且在所述扁平形狀的短邊方向上層疊配置所述多個(gè)空心管。由此，能夠通過(guò)節(jié)省空間增大與水套內(nèi)的冷卻水進(jìn)行接觸的冷卻部的表面積，能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻效率的進(jìn)一步提聞。發(fā)明的效果本發(fā)明起到以下效果。S卩，通過(guò)利用具有扁平形狀的空心管構(gòu)成氣體通路的冷卻部或者利用壁厚薄于高強(qiáng)度部的空心管構(gòu)成氣體通路的冷卻部，能夠提高EGR氣體冷卻構(gòu)造的冷卻性能。另外，能夠容易地構(gòu)成EGR氣體的冷卻構(gòu)造，能夠省空間地、低成本地進(jìn)行EGR氣體的冷卻。


圖I是示出氣缸蓋的平面截面圖；圖2是示出氣缸蓋的側(cè)面圖； 圖3是示出氣缸蓋中的EGR氣體冷卻構(gòu)造的平面截面圖；圖4是示出氣缸蓋中的EGR氣體冷卻構(gòu)造的側(cè)面圖；圖5是示出氣缸蓋中的EGR氣體冷卻構(gòu)造的立體圖；圖6是示出EGR氣體冷卻管的高強(qiáng)度部的側(cè)面圖；圖7是示出EGR氣體冷卻管的高強(qiáng)度部的主視截面圖；圖8是示出EGR氣體冷卻管的高強(qiáng)度部和連接至高強(qiáng)度部的冷卻部的立體圖；圖9是示出在將EGR氣體冷卻管包心鑄造至氣缸蓋中時(shí)的流程的圖；圖10是示出氣缸蓋的鑄造模具中的包心鑄造EGR氣體冷卻管的高強(qiáng)度部的部分的平面截面圖；圖11是示出冷卻部的短邊的尺寸與EGR氣體的出口溫度的關(guān)系的圖；圖12是示出在構(gòu)成EGR氣體冷卻管的高強(qiáng)度部的側(cè)壁部的外周面形成了凹槽的例子的平面截面圖；圖13是示出在配置在EGR氣體冷卻管的EGR氣體出口側(cè)的高強(qiáng)度部中的側(cè)壁部的內(nèi)周面形成了斜坡的例子的平面截面圖。符號(hào)說(shuō)明11氣缸蓋Ila冷卻管支承部12:進(jìn)氣口13 排氣口15 水套31EGR氣體冷卻管32冷卻部32a冷卻部的長(zhǎng)邊側(cè)的面32b冷卻部的短邊側(cè)的面33高強(qiáng)度部33a側(cè)壁部33b 底部33c 插入口33d 凹槽
33e 斜坡
具體實(shí)施例方式接下來(lái)，使用附圖對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行說(shuō)明。在圖I 圖5中，示出了作為本發(fā)明涉及的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋的氣缸蓋11。氣缸蓋11例如存在于具有多個(gè)氣缸(在本實(shí)施方式中為4氣缸)的引擎中，每個(gè)氣缸具有進(jìn)氣口 12、12和排氣口 13、13。另外，在氣缸蓋11的內(nèi)部，為了冷卻排氣口 13等，形成有空心狀的水套15。水套15形成在從氣缸蓋11的前側(cè)(氣缸排列方向的一側(cè)；圖I中的左側(cè))的端部到后側(cè)(氣缸排列方向的另一側(cè)；圖I中的右側(cè))的端部的范圍。在水套15的內(nèi)部充滿(mǎn)有冷卻水，在氣缸蓋11的外部，水套15與未圖示的冷卻泵、 散熱器連接。并且，水套15被構(gòu)成為通過(guò)驅(qū)動(dòng)冷卻泵，冷卻水在水套15的內(nèi)部流通，從而冷卻氣缸蓋11的內(nèi)部。在本實(shí)施方式中，被構(gòu)成為冷卻水從氣缸蓋11的前側(cè)端部流入到水套15的內(nèi)部，并且在水套15內(nèi)從前側(cè)向后側(cè)流動(dòng)，然后，從氣缸蓋11的后側(cè)端部的冷卻水出口 15a排出。具有氣缸蓋11的引擎具有排氣再循環(huán)裝置，所述排氣再循環(huán)裝置使從排氣口 13排出的廢氣的一部分(EGR氣體)從氣缸蓋11的排氣側(cè)再次回流到進(jìn)氣側(cè)并與吸入空氣混
八
口 ο所述排氣再循環(huán)裝置具有用于向進(jìn)氣口 12側(cè)引導(dǎo)所述EGR氣體的氣體通路，所述氣體通路配置在氣缸蓋11內(nèi)，并且包括EGR氣體冷卻管31，所述EGR氣體冷卻管31利用水套15內(nèi)的冷卻水冷卻EGR氣體；排氣側(cè)連結(jié)管22 (參照?qǐng)D3)，所述排氣側(cè)連結(jié)管22介入安裝在EGR氣體冷卻管31的一端部(圖3中的上端部)與廢氣進(jìn)行流通的排氣管之間，并且向EGR氣體冷卻管31引導(dǎo)EGR氣體；進(jìn)氣側(cè)連結(jié)管23，所述進(jìn)氣側(cè)連結(jié)管23介入安裝在EGR氣體冷卻管31的另一端部(圖3中的下端部)和與進(jìn)氣口 12連通的進(jìn)氣歧管之間，并且向進(jìn)氣口 12側(cè)引導(dǎo)經(jīng)EGR氣體冷卻管31進(jìn)行了冷卻的EGR氣體。此外，例如在進(jìn)氣側(cè)連結(jié)管23的中途部設(shè)置有EGR閥，所述EGR閥調(diào)節(jié)從排氣管側(cè)回流到進(jìn)氣口 12側(cè)的EGR氣體的流量。在這樣構(gòu)成的排氣再循環(huán)裝置中，當(dāng)在驅(qū)動(dòng)引擎的過(guò)程中打開(kāi)所述EGR閥時(shí)，廢氣的一部分(EGR氣體)從排氣管流入到排氣側(cè)連結(jié)管22，然后被引導(dǎo)至EGR氣體冷卻管31。在經(jīng)引導(dǎo)至EGR氣體冷卻管31的EGR氣體在EGR氣體冷卻管31內(nèi)流通時(shí)，通過(guò)在水套15內(nèi)流動(dòng)的冷卻水被冷卻。然后，經(jīng)冷卻的EGR氣體通過(guò)進(jìn)氣側(cè)連結(jié)管23回流到進(jìn)氣歧管。在所述引擎中，通過(guò)如上述那樣驅(qū)動(dòng)排氣再循環(huán)裝置，使作為具有惰性的(含氧量少)氣體的EGR氣體從排氣管再次回流至進(jìn)氣歧管并與吸入空氣混合。由此，實(shí)現(xiàn)降低氣缸蓋11中的燃燒室內(nèi)部的燃燒溫度，減少氮氧化物。接下來(lái)，針對(duì)配置在水套15內(nèi)的EGR氣體冷卻管31進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。EGR氣體冷卻管31配置在水套15內(nèi)的、冷卻水的流動(dòng)方向的下游側(cè)部分，詳細(xì)地說(shuō)，配置在位于最下游側(cè)的位置的氣缸的進(jìn)氣口 12、12和排氣口 13、13與冷卻水出口 15a之間。如圖3 圖5所示，EGR氣體冷卻管31包括冷卻部32和高強(qiáng)度部33、33，所述冷卻部32與在水套15內(nèi)流動(dòng)的冷卻水接觸，并且成為冷卻在內(nèi)部流通的EGR氣體的部分，所述高強(qiáng)度部33、33配置在冷卻部32的兩端，并且包心鑄造在氣缸蓋11中。即，高強(qiáng)度部33、33位于冷卻部32的兩側(cè)部。冷卻部32由具有扁平形狀的薄壁的空心管構(gòu)成。在EGR氣體冷卻管31中具有多個(gè)冷卻部32，多個(gè)冷卻部32層疊地配置在所述扁平形狀的短邊方向上。S卩，冷卻部32形成為截面形狀以層疊方向?yàn)槎踢叢⑶乙耘c層疊方向正交的方向?yàn)殚L(zhǎng)邊的矩形或橢圓形，多個(gè)冷卻部32以長(zhǎng)邊側(cè)的面32a相互對(duì)置的方式層疊。這樣，利用扁平形狀的空心管構(gòu)成了冷卻部32，因此，能夠減小冷卻部32的短邊方向的內(nèi)徑、增大在冷卻部32內(nèi)流動(dòng)的EGR氣體的流動(dòng)場(chǎng)所中的紊流區(qū)域的比例，并且能 夠增大冷卻部32的與通路截面積相對(duì)的表面積，從而能夠提高EGR氣體的熱交換率、提高冷卻效率。另外，因?yàn)槔鋮s部32由薄壁的空心管構(gòu)成，因此能夠進(jìn)一步提高EGR氣體的冷卻效率。另外，在EGR氣體冷卻管31中，由扁平形狀的空心管構(gòu)成的多個(gè)冷卻部32在所述扁平形狀的短邊方向上層疊配置，因此，能夠通過(guò)節(jié)省空間增大與水套15內(nèi)的冷卻水接觸的冷卻部32的表面積，能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻效率的進(jìn)一步提高。另外，EGR氣體冷卻管31被配置成在冷卻部32內(nèi)流通的EGR氣體的流動(dòng)方向與在水套15內(nèi)流通的冷卻水的流動(dòng)方向交叉的姿勢(shì)。在本實(shí)施方式中，在冷卻部32內(nèi)流通的EGR氣體的流動(dòng)方向與在水套15內(nèi)流通的冷卻水的流動(dòng)方向正交。此外，EGR氣體冷卻管31被配置成各冷卻部32的短邊側(cè)的面32b與在水套15內(nèi)流通的冷卻水的流動(dòng)方向相對(duì)的姿勢(shì)。S卩，各冷卻部32被配置成長(zhǎng)邊側(cè)的面32a與在水套15內(nèi)流通的冷卻水的流動(dòng)方向平行的姿勢(shì)。通過(guò)這樣配置EGR氣體冷卻管31，能夠在不妨礙在水套15內(nèi)流通的冷卻水的流通的情況下，使冷卻水高效地與冷卻部32的外周面接觸，從而能夠提高EGR氣體的冷卻效率。如圖6、圖7所示，高強(qiáng)度部33由形成為圓筒形狀的側(cè)壁部33a和閉塞側(cè)壁部33a的筒形狀的一端(即，側(cè)壁部33a的軸心方向的一端)的底部33b構(gòu)成。在底部33b,形成有冷卻部32的端部能夠進(jìn)行插入的插入口 33c、33c···，所述插入口 33c、33c…形成為與冷卻部32的端部形狀對(duì)應(yīng)的形狀。并且，如圖8所示，通過(guò)將冷卻部32的端部分別插入底部33b的插入口 33c、33c···，各冷卻部32與高強(qiáng)度部33連接。例如通過(guò)釬焊,底部33b的插入口 33c、33c…形成部分與已經(jīng)插入到插入口 33c、33c…的冷卻部32之間的連接狀態(tài)被固定。此外，除了通過(guò)一體地成形側(cè)壁部33a和底部33b來(lái)構(gòu)成高強(qiáng)度部33之外，還可以通過(guò)利用釬焊等接合分開(kāi)成形的側(cè)壁部33a和底部33b來(lái)構(gòu)成高強(qiáng)度部33。高強(qiáng)度部33被構(gòu)成為強(qiáng)度高于冷卻部32。尤其是，高強(qiáng)度部33被構(gòu)成為針對(duì)施加到外周面的壓縮力的耐壓強(qiáng)度高于冷卻部32。所述高強(qiáng)度部33的高強(qiáng)度例如通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)相對(duì)于冷卻部32被形成為扁平形狀，高強(qiáng)度部33的側(cè)壁部33a被形成為圓筒形狀。
另外，還能夠通過(guò)利用比冷卻部32壁厚的部件形成高強(qiáng)度部33，來(lái)實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度。此外，還能夠通過(guò)在高強(qiáng)度部33的內(nèi)周部形成肋等加強(qiáng)部來(lái)實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度部33的高強(qiáng)度。此外，作為冷卻部32和高強(qiáng)度部33的構(gòu)成材料，例如使用有鋁、不銹鋼等。如上所述，如同高強(qiáng)度部33被形成為具有高強(qiáng)度的圓筒形狀部件而冷卻部32由強(qiáng)度低于高強(qiáng)度部33的扁平形狀的薄壁空心管形成，高強(qiáng)度部33和冷卻部32被構(gòu)成為具有不同特性的部件，但是，因?yàn)橥ㄟ^(guò)分開(kāi)地形成冷卻部32和高強(qiáng)度部33，并且通過(guò)將冷卻部32插入到高強(qiáng)度部33的插入口 33c、33c…來(lái)構(gòu)成EGR氣體冷卻管31，所以能夠容易地構(gòu)成EGR氣體冷卻管31，能夠提高EGR氣體的冷卻構(gòu)造的生產(chǎn)率。在與水套15內(nèi)的冷卻水的流動(dòng)方向正交的方向上對(duì)置的氣缸蓋11的兩側(cè)壁上，分別形成有支承EGR氣體冷卻管31的高強(qiáng)度部33、33的冷卻管支承部11a、11a。S卩，通過(guò)由冷卻管支承部lla、lla支承配置在EGR氣體冷卻管31的兩端部的高強(qiáng)度部33、33，EGR氣體冷卻管31安裝在氣缸蓋11上。在該情況下，EGR氣體冷卻管31的高 強(qiáng)度部33、33包心鑄造在鑄造的氣缸蓋11中，由此被冷卻管支承部IlaUla支承。這樣，通過(guò)利用氣缸蓋11對(duì)高強(qiáng)度部33、33進(jìn)行包心鑄造來(lái)將EGR氣體冷卻管31固定至氣缸蓋11，因此，不需要用于固定EGR氣體冷卻管31的螺栓等固定器具，從而減少了構(gòu)成EGR氣體的冷卻構(gòu)造的零件的數(shù)量并且不需要進(jìn)行所述固定器具的組裝操作，從而能夠以低成本來(lái)制造具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋。另外，當(dāng)將EGR氣體冷卻管31的高強(qiáng)度部33、33包心鑄造至缸體11時(shí)，在高強(qiáng)度部33、33上，從外周側(cè)施加有鑄造壓力(伴隨著金屬熔液的重力和金屬熔液的收縮產(chǎn)生的壓力)，但是，高強(qiáng)度部33通過(guò)將側(cè)壁部33a形成為圓筒形狀等而針對(duì)從外周側(cè)施加的壓力構(gòu)成為高強(qiáng)度，因此，即使存在所述鑄造壓力，高強(qiáng)度部33也不會(huì)發(fā)生變形。具體地說(shuō)，當(dāng)伴隨著金屬熔液凝固時(shí)的收縮而產(chǎn)生的壓力施加至高強(qiáng)度部33的外周面時(shí)，因?yàn)槟軌蚶眯纬蔀閳A筒形狀的側(cè)壁部33a均勻地承受所述壓力，因此高強(qiáng)度部33不會(huì)發(fā)生變形。由此，能夠防止在高強(qiáng)度部33的進(jìn)行了包心鑄造的部分與氣缸蓋11之間產(chǎn)生間隙，并且能夠確保水套15內(nèi)的包心鑄造了高強(qiáng)度部33的部分的密封性。另一方面，EGR氣體冷卻管31的冷卻部32配置在形成有水套15的部分，其不被包心鑄造至氣缸蓋11，在鑄造缸體11時(shí)不承受鑄造壓力，因此可以以低于高強(qiáng)度部33的強(qiáng)度來(lái)構(gòu)成。S卩，通過(guò)將高強(qiáng)度部33、33包心鑄造至氣缸蓋11，EGR氣體冷卻管31被氣缸蓋11支承，鑄造壓力不會(huì)直接作用在作為冷卻EGR氣體的部分的冷卻部32上，鑄造壓力導(dǎo)致的變形不容易產(chǎn)生，因此，能夠通過(guò)利用具有扁平形狀的空心管構(gòu)成冷卻部32或者利用壁厚薄于高強(qiáng)度部33的空心管構(gòu)成冷卻部32來(lái)提高冷卻性能。接下來(lái)，針對(duì)將EGR氣體冷卻管31包心鑄造至氣缸蓋11時(shí)的流程進(jìn)行說(shuō)明。如圖9所示，在包心鑄造EGR氣體冷卻管31時(shí)，首先，將冷卻部32的端部插入到形成在高強(qiáng)度部33的底部33b的插入口 33c，實(shí)施連接冷卻部32與高強(qiáng)度部33的連接工序(SOl)。在該情況下，高強(qiáng)度部33與冷卻部32的兩端部連接，構(gòu)成EGR氣體冷卻管31。在利用連接工序構(gòu)成了 EGR氣體冷卻管31后，實(shí)施利用型芯砂包圍EGR氣體冷卻管31中的冷卻部32的周?chē)鷱亩纬尚托镜男托拘纬晒ば?S02)。
在該情況下，靠近高強(qiáng)度部33的冷卻部32的內(nèi)側(cè)部分也可以被構(gòu)成為與冷卻部32 —起被型芯所覆蓋。但是，高強(qiáng)度部33的外側(cè)部分成為包心鑄造至氣缸蓋11中的部分和在后述的把持工序中由鑄造模具I進(jìn)行把持的部分，因此，型芯以所述部分露出的方式形成。接下來(lái)，實(shí)施利用氣缸蓋11的鑄造模具把持EGR氣體冷卻管31的高強(qiáng)度部33的把持工序(S03)。通過(guò)利用鑄造模具把持高強(qiáng)度部33，在型芯形成工序中形成的型芯設(shè)置在鑄造|吳具中。如圖10所示，例如，在氣缸蓋11的鑄造模具I的內(nèi)周面，形成有向內(nèi)側(cè)方向突出的圓環(huán)形狀的把持部la，通過(guò)在把持部Ia的內(nèi)周面嵌合高強(qiáng)度部33的外周面，鑄造模具I進(jìn)行高強(qiáng)度部33的把持。此外，當(dāng)在鑄造模具中設(shè)置了型芯之后，使金屬熔液流入到所述鑄造模具I中，實(shí)施鑄造工序，鑄造氣缸蓋11 (S04)。由此，EGR氣體冷卻管31的高強(qiáng)度部33包心鑄造在氣缸蓋11中?！ぎ?dāng)利用鑄造模具I的把持部Ia把持高強(qiáng)度部33時(shí)，以在高強(qiáng)度部3的外側(cè)端與鑄造模具I中的把持部Ia所包圍的部分的內(nèi)表面Ib之間設(shè)置有具有預(yù)定尺寸d的間隙的狀態(tài)下進(jìn)行把持。另外，在利用鑄造模具I的把持部Ia把持高強(qiáng)度部33時(shí)，把持部Ia與高強(qiáng)度部33之間被密封，流入到鑄造模具I的金屬熔液不會(huì)進(jìn)入到所述具有預(yù)定尺寸d的間隙部分。通過(guò)這樣構(gòu)成，高強(qiáng)度部33的外側(cè)端在從氣缸蓋11的外表面向內(nèi)側(cè)牽引了尺寸d的狀態(tài)下包心鑄造至氣缸蓋11 (參照?qǐng)D3)。由此，能夠在配置在EGR氣體冷卻管31的兩端部的高強(qiáng)度部33、33與連接到氣缸蓋11的排氣側(cè)連結(jié)管22和進(jìn)氣側(cè)連結(jié)管23不干涉的情況下，防止負(fù)載施加在高強(qiáng)度部33,33上，因此能夠提高氣缸蓋11與高強(qiáng)度部33、33的密封狀態(tài)的可靠性。通過(guò)像這樣按照連接工序(SOl)—型芯形成工序(S02)—把持工序(S03)—鑄造工序(S04)的順序?qū)嵤┧龈鞴ば?，EGR氣體冷卻管31的高強(qiáng)度部33被包心鑄造至氣缸蓋11 ο于是，通過(guò)將高強(qiáng)度部33包心鑄造至氣缸蓋11，將EGR氣體冷卻管31配置在水套15內(nèi)，制造有在水套15內(nèi)具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋11。在將EGR氣體冷卻管31配置在水套15內(nèi)的構(gòu)成中，不需要另外在氣缸蓋11的外部設(shè)置EGR氣體冷卻器，能夠容易地構(gòu)成EGR氣體的冷卻構(gòu)造。另外，不需要在引擎上另外設(shè)置的針對(duì)EGR氣體冷卻器的氣體配管，因此能夠省空間并且低成本地進(jìn)行EGR氣體的冷卻。另外，配置在氣缸蓋11的水套15內(nèi)的EGR氣體冷卻管31通過(guò)連接彼此分開(kāi)地形成的冷卻部32和高強(qiáng)度部33構(gòu)成，因此，與通過(guò)一體地成形冷卻部32和高強(qiáng)度部33來(lái)構(gòu)成EGR氣體冷卻管31的情況相比，EGR氣體冷卻管31的制造變得容易，能夠提高具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋11的生產(chǎn)率。此外，在將高強(qiáng)度部33包心鑄造至氣缸蓋11時(shí)，在將高強(qiáng)度部33嵌合至鑄造模具I的把持部Ia從而利用鑄造模具I把持EGR氣體冷卻管31之前，連接冷卻部32和高強(qiáng)度部33，因此，與在將高強(qiáng)度部33嵌合至鑄造模具I的把持部Ia之后連接冷卻部32和高強(qiáng)度部33的情況等相比，能夠容易地進(jìn)行冷卻部32與高強(qiáng)度部33的連接，能夠進(jìn)一步提高具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋11的生產(chǎn)率。如前所述，通過(guò)利用扁平形狀的空心管構(gòu)成冷卻部32來(lái)提高在冷卻部32內(nèi)流通的EGR氣體的冷卻效率，所述扁平形狀的扁平程度越高，越能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻性能的提高。S卩，在圖11中，示出了形成為扁平形狀的冷卻部32的截面中的短邊的尺寸h與EGR氣體的冷卻部32的出口溫度、即通過(guò)冷卻水進(jìn)行了冷卻后的EGR氣體的溫度之間的關(guān)
系O根據(jù)圖11可知，伴隨著冷卻部32的短邊的尺寸h的減小，EGR氣體的出口溫度降低，冷卻部32的扁平程度越高，冷卻性越提高。這是因?yàn)樗龀叽鏷變得越小(扁平形狀的冷卻部32變得越薄)，在冷卻部32內(nèi)流通的EGR氣體的流速和熱傳導(dǎo)率越提高。
另外，如圖12所示，在EGR氣體冷卻管31的構(gòu)成高強(qiáng)度部33的側(cè)壁部33a中的、包心鑄造至缸體11的部分(受到缸體11的冷卻管支承部Ila的支承的部分)的外周面，可以沿著圓周方向形成凹槽33d。通過(guò)像這樣在側(cè)壁部33a的外周面形成凹槽33d，缸體11的包心鑄造部分與凹槽卡合，從而能夠防止包心鑄造至缸體11的高強(qiáng)度部33從缸體11脫離，并且能夠確保缸體11與高強(qiáng)度部33之間的密封性。此外,通過(guò)在側(cè)壁部33a的外周面形成沿著圓周方向的突起部，也可以起到相同的效果。另外，如圖13所示，可以在配置在EGR氣體冷卻管31的EGR氣體出口側(cè)(EGR氣體流動(dòng)方向的下游側(cè))的高強(qiáng)度部33的側(cè)壁部33a的內(nèi)周面形成斜坡(斜面)33e，所述斜坡33e伴隨著從EGR氣體的流動(dòng)方向的上游側(cè)向下游側(cè)而展寬。當(dāng)EGR氣體通過(guò)冷卻部32被冷卻時(shí)，冷凝水產(chǎn)生在冷卻部32內(nèi)，產(chǎn)生的冷凝水通過(guò)EGR氣體的流動(dòng)而流出到出口側(cè)的側(cè)壁部33a內(nèi)，但是，通過(guò)如上述那樣在側(cè)壁部33a的內(nèi)周面形成斜坡33e，側(cè)壁部33a內(nèi)的冷凝水容易地排出到外部。由此，能夠防止所述冷凝水滯留在側(cè)壁部33a內(nèi)而EGR氣體冷卻管31內(nèi)產(chǎn)生腐蝕等劣化、破損的情況。產(chǎn)業(yè)可用性本發(fā)明能夠用于在包括排氣再循環(huán)裝置的引擎的氣缸蓋中構(gòu)成EGR氣體冷卻構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋，在所述氣缸蓋中，將用于向進(jìn)氣口側(cè)引導(dǎo)從排氣口排出的廢氣的一部分的氣體通路配置在氣缸蓋水套內(nèi)，來(lái)進(jìn)行在所述氣體通路內(nèi)流通的廢氣的冷卻，所述具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋的特征在于， 所述氣體通路利用包括冷卻部和高強(qiáng)度部的空心管構(gòu)成，所述冷卻部與所述氣缸蓋水套內(nèi)的冷卻水接觸，所述高強(qiáng)度部位于所述冷卻部的側(cè)部并具有比所述冷卻部高的強(qiáng)度，并且 所述氣體通路的高強(qiáng)度部被包心鑄造至所述氣缸蓋。
2.如權(quán)利要求I所述的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋，其特征在于， 所述氣體通路的冷卻部利用具有扁平形狀的空心管構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求I或2所述的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋，其特征在于， 所述氣體通路的冷卻部利用與所述高強(qiáng)度部分開(kāi)的空心管構(gòu)成， 所述氣體通路的高強(qiáng)度部包括形成為筒形狀的側(cè)壁部和閉塞所述側(cè)壁部中的筒形狀的一端的底部， 在所述底部形成有所述冷卻部能夠插入的插入口， 通過(guò)將所述冷卻部的端部插入到所述底部的插入口，所述冷卻部與高強(qiáng)度部被連接。
4.如權(quán)利要求3所述的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋，其特征在于， 所述高強(qiáng)度部的側(cè)壁部形成為圓筒形狀。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋，其特征在于， 所述氣體通路的冷卻部被配置為以下姿勢(shì)在所述冷卻部?jī)?nèi)流通的廢氣的流動(dòng)方向與在所述氣缸蓋水套內(nèi)流通的冷卻水的流動(dòng)方向交叉，并且所述扁平形狀的短邊側(cè)的面與所述冷卻水的流動(dòng)方向相對(duì)。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋，其特征在于， 在所述氣體通路中包括多個(gè)所述冷卻部， 所述多個(gè)冷卻部在所述扁平形狀的短邊方向上層疊配置。
7.如權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋，其特征在于， 在所述高強(qiáng)度部中的側(cè)壁部的外周面形成有沿著圓周方向的凹槽或者突起部。
8.如權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋，其特征在于， 在位于EGR氣體流動(dòng)方向的下游側(cè)的高強(qiáng)度部中的側(cè)壁部的內(nèi)周面形成有斜坡，所述斜坡隨著從EGR氣體的流動(dòng)方向的上游側(cè)向下游側(cè)而展寬。
9.一種具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋的制造方法，在所述氣缸蓋中，將用于向進(jìn)氣口引導(dǎo)從排氣口排出的廢氣的一部分的氣體通路配置在氣缸蓋水套內(nèi)，來(lái)進(jìn)行在所述氣體通路內(nèi)流通的廢氣的冷卻，所述制造方法的特征在于， 利用具有冷卻部和高強(qiáng)度部的空心管構(gòu)成所述氣體通路，所述冷卻部與所述氣缸蓋水套內(nèi)的冷卻水接觸，所述高強(qiáng)度部位于所述冷卻部的側(cè)部并具有比所述冷卻部高的強(qiáng)度，并且 通過(guò)將所述氣體通路的高強(qiáng)度部包心鑄造至所述氣缸蓋，來(lái)將所述冷卻部配置在氣缸蓋水套內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋的制造方法，其特征在于， 利用具有扁平形狀的空心管構(gòu)成所述氣體通路的冷卻部。
11.如權(quán)利要求9或10所述的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋的制造方法，其特征在于， 所述氣體通路的冷卻部利用與所述高強(qiáng)度部分開(kāi)的空心管構(gòu)成， 所述氣體通路的高強(qiáng)度部包括形成為筒形狀的側(cè)壁部和閉塞所述側(cè)壁部中的筒形狀的一端的底部， 在所述底部形成有所述冷卻部能夠插入的插入口， 所述制造方法包括 連接工序，將所述冷卻部的端部插入到所述底部的插入口來(lái)連接所述冷卻部與高強(qiáng)度部; 型芯形成工序，利用型芯砂包圍所述冷卻部的周?chē)鷣?lái)形成型芯； 把持工序，利用鑄造模具把持所述高強(qiáng)度部；以及 鑄造工序，使金屬熔液流入到所述鑄造模具內(nèi)。
12.如權(quán)利要求11所述的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋的制造方法，其特征在于， 所述各工序按照連接工序一包圍工序一把持工序一鑄造工序的順序進(jìn)行。
13.如權(quán)利要求11或12所述的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋的制造方法，其特征在于， 將所述高強(qiáng)度部的側(cè)壁部形成為圓筒形狀，并且 在利用鑄造模具把持所述側(cè)壁部的狀態(tài)下，包心鑄造所述高強(qiáng)度部。
14.如權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋的制造方法，其特征在于， 將所述氣體通路的冷卻部配置為以下姿勢(shì)在所述冷卻部?jī)?nèi)流通的廢氣的流動(dòng)方向與在所述氣缸蓋水套內(nèi)流通的冷卻水的流動(dòng)方向交叉，并且所述扁平形狀的短邊側(cè)的面與所述冷卻水的流動(dòng)方向相對(duì)。
15.如權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋的制造方法，其特征在于， 所述氣體通路的冷卻部包括多個(gè)具有扁平形狀的空心管，并且 在所述扁平形狀的短邊方向上層疊配置所述多個(gè)空心管。
全文摘要
以往，難以制造冷卻性能高并且能夠容易地構(gòu)成的具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋。因此，本發(fā)明提供一種具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋，所述氣缸蓋將用于向進(jìn)氣口側(cè)引導(dǎo)從排氣口排出的廢氣的一部分的氣體通路配置在氣缸蓋水套內(nèi)，來(lái)進(jìn)行在所述氣體通路內(nèi)流通的廢氣的冷卻，其中，所述氣體通路由具有冷卻部和高強(qiáng)度部的空心管構(gòu)成，所述冷卻部與所述氣缸蓋水套內(nèi)的冷卻水接觸，所述高強(qiáng)度部位于所述冷卻部的側(cè)部并具有比所述冷卻部高的強(qiáng)度，并且所述氣體通路的高強(qiáng)度部包心鑄造至所述氣缸蓋。
文檔編號(hào)F01P3/12GK102893012SQ20108006683
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者原田高宏, 淺野昌彥 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社