專利名稱：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)燃機中，為了實現(xiàn)燃燒時產(chǎn)生的氮氧化物(NOx)的減少和燃油經(jīng)濟性的提高，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，來實現(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)向進氣側(cè)引導(dǎo)的氣體通路，來有效地冷卻EGR氣體(例如，參照專利文獻I)。在專利文獻I中，公開有可以通過包心鑄造不銹鋼管等管體來進行所述氣體通路的成形的情況。專利文獻I :日本專利文獻實開平6-76644號公報。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題當(dāng)在氣缸蓋的水套內(nèi)配設(shè)EGR氣體的氣體通路時，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，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。為了解決問題的方法解決上述問題的具有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)，來進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度，并且，所述氣體通路的高強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，能夠通過利用具有扁平形狀的空心管或者壁厚比高強度部薄的空心管構(gòu)成冷卻部來提高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、增大在冷卻部內(nèi)流動的EGR氣體的流動場所中的紊流區(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度部分開的空心管構(gòu)成，所述氣體通路的高強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行插入的插入口，通過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的收縮產(chǎn)生的壓力施加至高強度部的外周面時，因為能夠利用形成為圓筒形狀的側(cè)壁部均勻地承受所述壓力，高強度部不會發(fā)生變形。由此，能夠防止在高強度部的經(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在所述冷卻部內(nèi)流通的廢氣的流動方向與在所述氣缸蓋水套內(nèi)流通的冷卻水的流動方向交叉，并且所述扁平形狀的短邊側(cè)的面與所述冷卻水的流動方向相對。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所述冷卻部，所述多個冷卻部在所述扁平形狀的短邊方向上層疊配置。由此，能夠通過節(jié)省空間增大水套內(nèi)的與冷卻水進行接觸的冷卻部的表面積，能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻效率的進一步提聞。另外，在所述高強度部中的側(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度部被從缸體脫離，并且能夠確保缸體與高強度部之間的密封性。另外，在位于EGR氣體流動方向的下游側(cè)的高強度部中的側(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，能夠防止在冷卻部內(nèi)產(chǎn)生的冷凝水滯留在側(cè)壁部內(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)，來進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度，并且通過將所述氣體通路的高強度部包心鑄造至所述氣缸蓋，來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，能夠通過利用具有扁平形狀的空心管或者壁厚比高強度部薄的空心管構(gòu)成冷卻部來提高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、增大在冷卻部內(nèi)流動的EGR氣體的流動場所中的紊流區(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度部分開的空心管構(gòu)成，所述氣體通路的高強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連接所述冷卻部與高強度部；型芯形成工序，利用型芯砂包圍所述冷卻部的周圍來形成型芯；把持工序，利用鑄造模具把持所述高強度部；以及鑄造工序，使金屬熔液流入到所述鑄造模具內(nèi)。由此，與通過一體地成形冷卻部和高強度部來構(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行的情況下，與在將高強度部嵌合至鑄造模具后連接冷卻部和高強度部的情況等相比，能夠容易地進行冷卻部與高強度部的連接，能夠進一步提高具有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，包心鑄造所述高強度部。由此，能夠防止在高強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在所述冷卻部內(nèi)流通的廢氣的流動方向與在所述氣缸蓋水套內(nèi)流通的冷卻水的流動方向交叉，并且所述扁平形狀的短邊側(cè)的面與所述冷卻水的流動方向相對。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空心管。由此，能夠通過節(jié)省空間增大與水套內(nèi)的冷卻水進行接觸的冷卻部的表面積，能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻效率的進一步提聞。發(fā)明的效果本發(fā)明起到以下效果。S卩，通過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氣體冷卻管的高強度部的側(cè)面圖；圖7是示出EGR氣體冷卻管的高強度部的主視截面圖；圖8是示出EGR氣體冷卻管的高強度部和連接至高強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。符號說明11氣缸蓋Ila冷卻管支承部12:進氣口13 排氣口15 水套31EGR氣體冷卻管32冷卻部32a冷卻部的長邊側(cè)的面32b冷卻部的短邊側(cè)的面33高強度部33a側(cè)壁部33b 底部33c 插入口33d 凹槽
33e 斜坡
具體實施例方式接下來，使用附圖對用于實施本發(fā)明的方式進行說明。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氣缸(在本實施方式中為4氣缸)的引擎中，每個氣缸具有進氣口 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)成為通過驅(qū)動冷卻泵，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，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 (參照圖3)，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；進氣側(cè)連結(jié)管23，所述進氣側(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)和與進氣口 12連通的進氣歧管之間，并且向進氣口 12側(cè)引導(dǎo)經(jīng)EGR氣體冷卻管31進行了冷卻的EGR氣體。此外，例如在進氣側(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)動引擎的過程中打開所述EGR閥時，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，通過在水套15內(nèi)流動的冷卻水被冷卻。然后，經(jīng)冷卻的EGR氣體通過進氣側(cè)連結(jié)管23回流到進氣歧管。在所述引擎中，通過如上述那樣驅(qū)動排氣再循環(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氣歧管并與吸入空氣混合。由此，實現(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，針對配置在水套15內(nèi)的EGR氣體冷卻管31進行詳細(xì)的說明。EGR氣體冷卻管31配置在水套15內(nèi)的、冷卻水的流動方向的下游側(cè)部分，詳細(xì)地說，配置在位于最下游側(cè)的位置的氣缸的進氣口 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和高強度部33、33，所述冷卻部32與在水套15內(nèi)流動的冷卻水接觸，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中具有多個冷卻部32，多個冷卻部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為短邊并且以與層疊方向正交的方向為長邊的矩形或橢圓形，多個冷卻部32以長邊側(cè)的面32a相互對置的方式層疊。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)流動的EGR氣體的流動場所中的紊流區(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，因為冷卻部32由薄壁的空心管構(gòu)成，因此能夠進一步提高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氣體的流動方向與在水套15內(nèi)流通的冷卻水的流動方向交叉的姿勢。在本實施方式中，在冷卻部32內(nèi)流通的EGR氣體的流動方向與在水套15內(nèi)流通的冷卻水的流動方向正交。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方向相對的姿勢。S卩，各冷卻部32被配置成長邊側(cè)的面32a與在水套15內(nèi)流通的冷卻水的流動方向平行的姿勢。通過這樣配置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的端部形狀對應(yīng)的形狀。并且，如圖8所示，通過將冷卻部32的端部分別插入底部33b的插入口 33c、33c···，各冷卻部32與高強度部33連接。例如通過釬焊,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，除了通過一體地成形側(cè)壁部33a和底部33b來構(gòu)成高強度部33之外，還可以通過利用釬焊等接合分開成形的側(cè)壁部33a和底部33b來構(gòu)成高強度部33。高強度部33被構(gòu)成為強度高于冷卻部32。尤其是，高強度部33被構(gòu)成為針對施加到外周面的壓縮力的耐壓強度高于冷卻部32。所述高強度部33的高強度例如通過以下方式實現(xiàn)相對于冷卻部32被形成為扁平形狀，高強度部33的側(cè)壁部33a被形成為圓筒形狀。
另外，還能夠通過利用比冷卻部32壁厚的部件形成高強度部33，來實現(xiàn)高強度。此外，還能夠通過在高強度部33的內(nèi)周部形成肋等加強部來實現(xiàn)高強度部33的高強度。此外，作為冷卻部32和高強度部33的構(gòu)成材料，例如使用有鋁、不銹鋼等。如上所述，如同高強度部33被形成為具有高強度的圓筒形狀部件而冷卻部32由強度低于高強度部33的扁平形狀的薄壁空心管形成，高強度部33和冷卻部32被構(gòu)成為具有不同特性的部件，但是，因為通過分開地形成冷卻部32和高強度部33，并且通過將冷卻部32插入到高強度部33的插入口 33c、33c…來構(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)的冷卻水的流動方向正交的方向上對置的氣缸蓋11的兩側(cè)壁上，分別形成有支承EGR氣體冷卻管31的高強度部33、33的冷卻管支承部11a、11a。S卩，通過由冷卻管支承部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，通過利用氣缸蓋11對高強度部33、33進行包心鑄造來將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)量并且不需要進行所述固定器具的組裝操作，從而能夠以低成本來制造具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋。另外，當(dāng)將EGR氣體冷卻管31的高強度部33、33包心鑄造至缸體11時，在高強度部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，高強度部33通過將側(cè)壁部33a形成為圓筒形狀等而針對從外周側(cè)施加的壓力構(gòu)成為高強度，因此，即使存在所述鑄造壓力，高強度部33也不會發(fā)生變形。具體地說，當(dāng)伴隨著金屬熔液凝固時的收縮而產(chǎn)生的壓力施加至高強度部33的外周面時，因為能夠利用形成為圓筒形狀的側(cè)壁部33a均勻地承受所述壓力，因此高強度部33不會發(fā)生變形。由此，能夠防止在高強度部33的進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時不承受鑄造壓力，因此可以以低于高強度部33的強度來構(gòu)成。S卩，通過將高強度部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度部33的空心管構(gòu)成冷卻部32來提高冷卻性能。接下來，針對將EGR氣體冷卻管31包心鑄造至氣缸蓋11時的流程進行說明。如圖9所示，在包心鑄造EGR氣體冷卻管31時，首先，將冷卻部32的端部插入到形成在高強度部33的底部33b的插入口 33c，實施連接冷卻部32與高強度部33的連接工序(SOl)。在該情況下，高強度部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，實施利用型芯砂包圍EGR氣體冷卻管31中的冷卻部32的周圍從而形成型芯的型芯形成工序(S02)。
在該情況下，靠近高強度部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，實施利用氣缸蓋11的鑄造模具把持EGR氣體冷卻管31的高強度部33的把持工序(S03)。通過利用鑄造模具把持高強度部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，通過在把持部Ia的內(nèi)周面嵌合高強度部33的外周面，鑄造模具I進行高強度部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，實施鑄造工序，鑄造氣缸蓋11 (S04)。由此，EGR氣體冷卻管31的高強度部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把持高強度部33時，以在高強度部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)下進行把持。另外，在利用鑄造模具I的把持部Ia把持高強度部33時，把持部Ia與高強度部33之間被密封，流入到鑄造模具I的金屬熔液不會進入到所述具有預(yù)定尺寸d的間隙部分。通過這樣構(gòu)成，高強度部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 (參照圖3)。由此，能夠在配置在EGR氣體冷卻管31的兩端部的高強度部33、33與連接到氣缸蓋11的排氣側(cè)連結(jié)管22和進氣側(cè)連結(jié)管23不干涉的情況下，防止負(fù)載施加在高強度部33,33上，因此能夠提高氣缸蓋11與高強度部33、33的密封狀態(tài)的可靠性。通過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的高強度部33被包心鑄造至氣缸蓋11 ο于是，通過將高強度部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通過連接彼此分開地形成的冷卻部32和高強度部33構(gòu)成，因此，與通過一體地成形冷卻部32和高強度部33來構(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，在將高強度部33包心鑄造至氣缸蓋11時，在將高強度部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和高強度部33，因此，與在將高強度部33嵌合至鑄造模具I的把持部Ia之后連接冷卻部32和高強度部33的情況等相比，能夠容易地進行冷卻部32與高強度部33的連接，能夠進一步提高具有EGR氣體冷卻構(gòu)造的氣缸蓋11的生產(chǎn)率。如前所述，通過利用扁平形狀的空心管構(gòu)成冷卻部32來提高在冷卻部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、即通過冷卻水進行了冷卻后的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。這是因為所述尺寸h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的高強度部33從缸體11脫離，并且能夠確保缸體11與高強度部33之間的密封性。此外,通過在側(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氣體流動方向的下游側(cè))的高強度部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氣體的流動方向的上游側(cè)向下游側(cè)而展寬。當(dāng)EGR氣體通過冷卻部32被冷卻時，冷凝水產(chǎn)生在冷卻部32內(nèi)，產(chǎn)生的冷凝水通過EGR氣體的流動而流出到出口側(cè)的側(cè)壁部33a內(nèi)，但是，通過如上述那樣在側(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)，來進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度，并且 所述氣體通路的高強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度部分開的空心管構(gòu)成， 所述氣體通路的高強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在所述冷卻部內(nèi)流通的廢氣的流動方向與在所述氣缸蓋水套內(nèi)流通的冷卻水的流動方向交叉，并且所述扁平形狀的短邊側(cè)的面與所述冷卻水的流動方向相對。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項所述的具有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所述冷卻部， 所述多個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氣體流動方向的下游側(cè)的高強度部中的側(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)，來進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度，并且 通過將所述氣體通路的高強度部包心鑄造至所述氣缸蓋，來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度部分開的空心管構(gòu)成， 所述氣體通路的高強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連接所述冷卻部與高強度部; 型芯形成工序，利用型芯砂包圍所述冷卻部的周圍來形成型芯； 把持工序，利用鑄造模具把持所述高強度部；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，包心鑄造所述高強度部。
14.如權(quán)利要求10至13中任一項所述的具有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在所述冷卻部內(nèi)流通的廢氣的流動方向與在所述氣缸蓋水套內(nèi)流通的冷卻水的流動方向交叉，并且所述扁平形狀的短邊側(cè)的面與所述冷卻水的流動方向相對。
15.如權(quán)利要求10至14中任一項所述的具有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)，來進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度，并且所述氣體通路的高強度部包心鑄造至所述氣缸蓋。
文檔編號F01P3/12GK102893012SQ20108006683
公開日2013年1月23日 申請日期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 申請人:豐田自動車株式會社