专利名称：用于制造气缸盖的方法以及气缸盖的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造气缸盖的方法，以及一种根据该方法制造的 气缸盖。
背景技术：
日本专利申请公开No. 1-182560 ( JP-A-1-182560 )描述了 一种内燃 机，该内燃机包括其中形成有两层水套的气缸盖。然而，该公开没有提 供关于制造这种气缸盖的方法的描述。发明内容本发明提供了一种用于制造其中形成有两层水套的气缸盖的方法， 以及一种根据该方法制造的气缸盖。本发明的第一方面涉及一种用于制造气缸盖的方法。根据该方法， 通过利用用来在气缸盖内形成两层水套的型芯，在上水套成型芯和下水 套成型芯之间布置排气口成型芯。所述型芯包括上水套成型芯；下水 套成型芯；以及型芯部分，其用来以在上水套成型芯和下水套成型芯之 间维持预定距离的方式保持上水套成型芯和下水套成型芯。型芯部分包 括保持型芯部分和距离维持型芯部分，距离维持型芯部分将各个保持型 芯部分的端部部分连接到上水套成型芯的侧端部分以及下水套成型芯 的侧端部分。所述型芯在保持型芯部分处分开成两个部分。在将排气口 成型芯布置在上水套成型芯和下水套成型芯之间以后，在保持每个保持 型芯部分的两个分开部分彼此相邻的情况下通过将熔化的材料注入到 用来形成气缸盖的模具中而模制气缸盖。本发明的第二方面涉及一种通过以下方法制造的气缸盖。才艮据该方 法，通过利用用来在气缸盖内形成两层水套的型芯，在上水套成型芯和 下水套成型芯之间布置排气口成型芯。所述型芯包括上水套成型芯； 下水套成型芯；以及型芯部分，其用来以在上水套成型芯和下水套成型 芯之间维持预定距离的方式保持上水套成型芯和下水套成型芯。所述型 芯部分包括保持型芯部分和距离维持型芯部分，距离维持型芯部分将各 个保持型芯部分的端部部分连接到上水套成型芯的侧端部分以及下水 套成型芯的侧端部分。所述型芯在保持型芯部分处分开成两个部分。在 将排气口成型芯布置在上水套成型芯和下水套成型芯之间以后，在保持料注入到用来^成气缸盖的模^中而模制气缸盖。； '根据第三方面，在本发明第二方面中的气缸盖具有通过上水套成 型芯形成的上水套；通过下水套成型芯形成的下水套；以及通过距离维 持型芯部分形成并在上水套和下水套之间提供连通的连通通道。在上水套和下水套之间提供连通的连通通道通过距离维持型芯部 分形成，距离维持型芯部分包括在用来保持上水套成型芯和下水套成型 芯的型芯部分中。
通过下面参照附图对优选实施方式的描述，本发明的前述及其他的 目的、特征和优点将变得明显，其中相同的附图标记用来表示相同的元 件，附图中图l是示出气缸盖的俯视截面图；图2是沿图1中的线II-II所取的截面图；图3是示出用来模制气缸盖的模具和型芯的截面图；图4是示出用来形成排气口的型芯的立体图；图5是示出用来形成排气口的型芯和用来形成两层水套的型芯的立 体图；以及图6是示出内燃机的截面图。
具体实施方式
首先将描述通过本发明实施方式的方法制造的气缸盖中形成的排 气口的排列。图1示出由铝合金铸造的单件的气缸盖1。由图l中的虚 线所表示的圆示出第一气缸#1、第二气缸#2、第三气缸#3和第四气 缸#4的布置。因此，图1中所示的内燃机为直列四缸内燃机并包括气 缸盖l。图1中的气门口 2由相应的进气门打开/关闭，图l中的气门口 3由相应的排气门打开/关闭。如图1所示，每个气缸#1、 #2、 #3和
# 4设有一对进气门和一对排气门。气缸盖l实际上具有沿着复杂路径延伸的冷却液通道、支撑气门 机构的部分、插入火花塞的部分、插入燃料喷射阀的部分、以及其它形 成于其中的部分。然而，图1中省略了这些通道和部分。气缸盖1具有侧壁面4和5，侧壁面4和5形成在包括气缸#1、 # 2、 #3和#4的轴线的平面的相对侧。侧壁面4和5以基本上平行于该 平面的方式延伸。形成在气缸盖1内的气缸#1、 #2、 #3和#4的进 气口 6在侧壁面4上开口。在气缸盖l内形成有第一气缸#1的排气口 7、第二气缸#2的排 气口 8、第三气缸#3的排气口 9和第四气缸#4的排气口 10。如图1 所示，排气口 7、 8、 9和10中的每个在靠近相应的成对的气门口 3的 部分处分支成两个部分，而排气口 7、 8、 9和10中的每个在稍稍离开 这些气门口 3的部分处形成单个排气口 。如图l所示，成对的中间气缸的排气口一一即第二气缸#2的排气 口 8和第三气缸#3的排气口 9一一在气缸盖1中结合在一起，从而形 成联合排气口 11,并且联合排气口 11延伸至气缸盖1的侧壁面5。下 文中，在气缸的轴向上延伸穿过第二气缸#2和第三气缸#3之间的中 心部分并垂直于包括气缸#1、 #2、 #3和#4的轴线的平面的平面将 称为对称平面K-K。第二气缸#2的排气口 8和第三气缸#3的排气 口 9关于对称平面K-K对称布置。联合排气口 11沿着对称平面K-K 延伸至气缸盖1的侧壁面5。成对的端部气缸的排气口一一即第一气缸#1的排气口 7和第四气 缸弁4的排气口 10—一也关于对称平面K-K对称布置。第一气缸#1 的排气口 7从第一气缸#1朝向联合排气口 ll延伸。于是，在联合排气 口 11的一侧，排气口 7沿着联合排气口 11延伸至气缸盖1的侧壁面5， 同时排气口 7和联合排气口 11通过薄壁12彼此隔开。相似地，第四气 缸#4的排气口 10从第四气缸#4朝向联合排气口 ll延伸。于是，在 联合排气口 n的另一侧，排气口 10沿着联合排气口 11延伸至气缸盖1的侧壁面5，同时排气口 10和联合排气口 11通过薄壁13彼此隔开。如图1所示，沿排气口 7和10延伸的薄壁12和13的长度分别大 于排气口 7和10的直径。如图1所示，第一气缸#1的排气口 7和第四 气缸#4的排气口 IO在气缸盖1的侧壁面5上开口。排气口 7的开口15和排气口 IO的开口 16形成在联合排气口 ll的开口 14的相应侧。在本发明的实施方式中，内燃机中的气缸的点火次序为#1—#3— #4—#2或#1—#2—#4—#3。在这些次序的4壬意一个中，以其间具 有 一个居间做功冲程的方式进行各自做功沖程的 一对气缸为 一对中间 气缸，即第二气缸#2和第三气缸#3 (在第二气缸#2和第三气缸#3 的做功冲程之间发生居间做功沖程)。另一对这样的气缸为一对端部气 缸，即第一气缸#1和第四气缸#4 (在第一气釭#1和第四气釭#4的 做功冲程之间发生居间做功冲程)。在这种情况下，如果所有的排气口 在气缸盖l内结合到一起，则在排气冲程过程中在一个气缸的排气口中 产生的正压力会在排气冲程过程中施加到接下来将进行做功冲程的另 一个气缸的排气口。这妨碍了燃烧后的气体从燃烧室平稳排放。相反，根据本发明的实施方式，只有以其间具有一个居间做功冲程 的方式进行各自做功冲程的气缸的排气口结合在一起，即第二气缸# 2 的排气口 8和第三气缸#3的排气口 9结合在一起，以及第一气缸#1 的排气口 7和第四气缸#4的排气口 IO结合在一起。利用这种结构，在 排气冲程过程中通过一个气缸的排气口排放废气时，另一气缸的排气口 中产生的正压力不会施加到所述一个气缸的排气口。因此，燃烧后的气 体从燃烧室平稳地排出。即，防止了从不同的排气口排放的废气的冲突， 这使得可以高效地排放废气。废气仅在每隔一个气缸的排气冲程期间而非在所有气缸的排气冲 程期间流经联合排气口 ll的开口 14。这防止了开口 14周围的过热。此 外，在相应的气缸#1和#4的一个循环中，废气仅流经第一气缸#1 的开口 15和第四气缸#4的开口 16—次。由于该构造，几乎不可能造 成开口 15和16周围的过热。从气门口 3至开口 15的距离以及从气门口 3至开口 16的距离—— 即排气口 7和10的通道长度一一分别长于排气口 8和9的通道长度。 因此，流经排气口 7和10的废气的温度与流经排气口 11的废气的温度 相比较大幅度地降低。因此，形成在联合排气口 11与排气口 7之间的 薄壁12以及形成在联合排气口 11与排气口 IO之间的薄壁13分别通过 流经排气口 7和排气口 10的废气进行冷却。这进一步可靠地防止了联 合排气口 11的开口 14周围的过热。图2是沿图1中的线线II-II所取的截面图。图2示出气缸体17、 活塞18、燃烧室19、燃料喷射阀20和火花塞21。如图2所示，在气 盖1中形成有上水套30和下水套31。上水套30形成在排气口 7、 8、 9 和10的上侧，并在气缸盖1的纵向和横向上延伸。下水套31形成在排 气口 7、 8、 9和10的下侧，并在气缸盖1的纵向和横向上延伸。图2示出内燃机安装在车体上的状态。如图2所示，才艮据本发明的 实施方式，内燃机以气缸的轴线相对于竖直线倾斜的方式安装在车体 上，从而使得总体上，每个水套的排气口侧部分在竖直方向上高于其进 气口侧部分。在上、下方向上延伸的连通通道32在下水套31的排气口 侧部分和上水套30的排气口侧部分之间提供了连通。连通通道32连接 到下水套31的排气口侧部分的最高端部部分以及上水套30的排气口侧 端部部分。因为形成有这种连通通道32,所以包含在下水套31中的冷却液中 的气泡被引导到上水套30中，然后被排放到气缸盖1的外部。因此， 即使下水套31倾斜，空气也不会遗留在下水套31的排气口侧端部部分。 于是，可以防止水套31中的冷却液冷却排气口 7、 8、 9和10时的冷却 效率的下降。接下来，将参照图3至5来描述用来制造图l和2中所示的气缸盖 l的方法。图3示出用来模制气缸盖1的模具和型芯。图3示出下模具 40、上模具41、分开成两个部分的侧模具42、另一侧模具43、用来形 成排气口 7、 8、 9和10的排气口成型芯44、用来形成上水套30的上水 套成型芯45、以及用来形成下水套31的下水套成型芯46。图4是排气口成型芯44的立体图。图5是示出排气口成型芯44以 及布置成包围排气口成型芯44的上水套成型芯45和下水套成型芯46 的立体图。图4中由虚线示出的部分表示在模制过程中用来保持排气口 成型芯44的型芯。尽管实际的上水套成型芯45和下水套成型芯46具 有相当复杂的结构，但是在图5中简化了这些结构。将参照图3和5描述用来在根据本发明实施方式的气缸盖1内形成 两层水套一一即上水套30和下水套31 — 一的型芯的结构。用来以在上 水套成型芯45和下水套成型芯46之间维持预定距离的方式保持上水套 成型芯45和下水套成型芯46的型芯部分47包括保持型芯部分48和 49以及距离维持型芯部分50和51，距离维持型芯部分50和51将保持 型芯部分48和49的端部部分连接到上水套成型芯45的侧端部分和下 水套成型芯46的侧端部分。型芯部分47在保持型芯部分48和49处分 开成两个部分。 如由附图标记52所示的那样，保持型芯部分48和49各自分开成 两个部分所处的表面分别在保持型芯部分48和49的竖直中心处沿型芯 部分48和49的轴向延伸。因此，如图3所示，保持型芯部分48包括 上半部分48a和下半部分48b。距离维持型芯部分50包括连接部分 53a，其从保持型芯部分48的上半部分48a的内端部分朝上延伸至上水 套成型芯45的端部部分；以及连接部分53b，其从保持型芯部分48的 下半部分48b的内端部分朝下延伸至下水套成型芯46的端部部分。如 图3所示，这些连接部分53a和53b在彼此的顶部叠置。如图3和5所示，当模制气缸盖l时，排气口成型芯44布置在上 水套成型芯45和下水套成型芯46之间。上半部分48a和下半部分48b 以适当对齐的方式叠置以形成保持型芯部分48。保持型芯部分48保持 在侧壁42的两个分开部分之间，同时保持用于排气口成型芯44的型芯 保持部分。然后，将熔化的金属注入由模具和型芯限定的空间中，用以 模制气缸盖l。以这种方式，通过上水套成型芯45形成上水套30，通过下水套成 型芯46形成下水套31,以及通过距离维持型芯部分50和51形成在上 水套30和下水套31之间提供连通的连通通道32。在完成气缸盖l的模制以后，将型芯砂除去。于是，得到了通过保 持型芯部分48形成的从连通通道32延伸至气缸盖1的侧壁面5的通道 部分33。在气缸盖侧壁面5—侧，通过机加工工艺在限定通道部分33 的部分的端部形成有环形沟槽。盖34配合在环形沟槽中，并且通道部 分33的位于气缸盖侧壁面5 —侧的端部由盖34封闭。如图1所示，排气口 7、 8、 9和IO在气缸盖侧壁面5上开口，并 且所有的排气口 7、 8、 9和10的开口形成在气缸盖侧壁面5的中心部 分处的有限区域R中。如图5所示，距离维持芯部分50和51布置在区 域R相应侧的与区域R相邻的位置处。因此，当完成气缸盖l的模制 时，在区域R的每一侧上与区域R相邻的位置处形成连通通道32。利用以下结构，即在区域R的每一侧上与区域R相邻的位置处形成 连通通道32这样的结构，排气口 7、 8、 9和10聚集处的部分得到适当 的冷却。图5示出用来形成冷却液出口的型芯部分54，冷却液通过所述冷却 液出口从气缸盖l中排出。如图5所示，冷却液出口形成于在气缸盖1 内形成的水套30和31的最高位置处，从而将气泡从气缸盖1中排出。图6是用来描述用于冷却形成废气涡轮增压器的涡轮增压器60的 方法的视图。图6示出涡轮增压器的转轴61、轴承62和水套63，用于 冷却轴承62的冷却液通过水套63流动。根据本发明的实施方式，如图 6所示，涡轮增压器60的水套63形成于在竖直方向上低于形成在气缸 盖1内的水套30和31的位置处。形成在涡轮增压器60内的水套63的 冷却液出口 64与形成在气缸盖1内的水套30和31通过从冷却液出口 64朝上延伸的冷却液通道65连通。在这种情况下，如图6所示，在盖34中形成有冷却液入口 66，而 且冷却液通道65与冷却液入口 66连通。水套63的冷却液入口 67与形 成在气缸体17内的水套69通过冷却液通道68连通。在本发明的实施 方式中，气缸体17的水套69中的冷却液通过冷却液通道68引导至涡 轮增压器60的水套63中。然后，由于冷却轴承62而温度升高的冷却 液通过冷却液通道65排放到通道部分33中。当内燃机停机时，水套63中的冷却液也停止流动。因此，水套63 中的冷却液的温度升高，并产生蒸汽。在产生蒸汽之后，蒸汽随即通过 冷却液通道65排放到水套30中。因此，具有低温的冷却液在轴承62 周围流动。从而，抑制了轴承62的过热。
权利要求
1. 一种用于制造气缸盖的方法，包括提供型芯，所述型芯包括上水套成型芯(45)，其用来形成气缸盖内的上水套；下水套成型芯(46)，其用来形成所述气缸盖内的下水套；和型芯部分(47)，其包括保持型芯部分(48，49)和距离维持型芯部分(50，51)，所述型芯部分(47)用来以在所述上水套成型芯(45)和所述下水套成型芯(46)之间维持预定距离的方式保持所述上水套成型芯(45)和所述下水套成型芯(46)，所述距离维持型芯部分(50，51)将所述保持型芯部分的端部部分连接到所述上水套成型芯(45)的侧端部分和所述下水套成型芯(46)的侧端部分，并且所述型芯在所述保持型芯部分处分开成两个部分；利用所述型芯在所述上水套成型芯(45)和所述下水套成型芯(46)之间布置排气口成型芯(44)；以及在保持所述保持型芯部分(48，49)的两个分开部分彼此相邻的情况下，通过将熔化的材料注入到用来形成所述气缸盖的模具中而模制所述气缸盖。
2.才艮据权利要求l所迷的方法，其中，分开成所述两个分开部分的所 述保持型芯部分(48， 49 )通过用来形成所述气釭盖的所#具的侧壁(42 ) 来保持。
3. —种气缸盖，其通过以下步骤制造提供型芯，所述型芯包括上水套成型芯(45)，其用来形成气釭盖内的上水套；下水套成型芯(46)，其用来形成所述气缸盖内的下水套；和型芯部分(47)，其包括保持型芯部分(48， 49)和距离维持型 芯部分(50, 51),所述型芯部分(47)用来以在所述上水套成型芯 (45 )和所述下水套成型芯(46 )之间维持预定距离的方式保持所述上水套成型芯(45)和所述下水套成型芯(46)，所i^巨离维持型芯 部分(50， 51)将所述保持型芯部分的端部部分连接到所述上水套成 型芯(45)的侧端部分和所述下水套成型芯(46)的侧端部分，并且 所述型芯在所述保持型芯部分处分开成两个部分；利用所述型芯在所述上水套成型芯(45)和所述下水套成型芯(46) 之间布置排气口成型芯(44);以及在保持所述保持型芯部分(48， 49)的两个分开部分彼此相邻的情况 下，通过将熔化的材料注入到用来形成所述气缸盖的模具中而模制所述气 缸盖。
4.根据权利要求3所述的气釭盖，其中，所述气釭盖具有通过所 述上水套成型芯(45 )形成的上水套(30 )、通过所述下水套成型芯(46) 形成的下水套(31)、以及通过所述距离维持型芯部分(50， 51)形成 并在所述上水套(30 )和所述下水套(31 )之间提供连通的连通通道(32 )。
5.根据权利要求4所述的气釭盖，其中在气缸的轴线相对于竖直线倾斜的情况下将内燃机安装在车体上， 从而使得总体上，每个水套的排气口侧部分在竖直方向上高于每个水套 的进气口侧部分；以及在上、下方向上延伸的所述连通通道(32)在所述下水套(31)的 排气口侧部分的最高部分和所述上水套(30 )的排气口侧部分的端部部 分之间提供了连通。
6.根据权利要求4所述的气缸盖，其中通过所述保持型芯部分(48， 49)形成通道部分(33 )，所述通道部分 (33)从所述连通通道(32)延伸至所述气釭盖的侧壁面(5);以及所igii道部分(33)的位于所迷气釭盖的侧壁面(5) —侧的端部部分 由盖(34)封闭。
7.根据权利要求3所述的气缸盖，其中:所有排气口 (7， 8， 9， 10)在所述气缸盖的侧壁面(5)上开口， 并且开口位置处于所述侧壁面(5)中心部分的预定区域中；以及所述连通通道(32)形成在所述预定区域每一侧的与所述区域相邻 的位置处。
8.根据权利要求4所述的气釭盖，其中涡轮增压器(60)的水套(63)形成于沿竖直方向低于形成在所述 气缸盖内的水套(30， 31)的位置处；以及所述涡轮增压器(60 )的水套(63 )的冷却液出口 ( 64 )通过朝上 延伸的冷却液通道(65)与形成在所述气缸盖内的所述水套(30, 31)连通o
9.根据权利要求5所述的气釭盖，其中，在所述气缸盖内形成的水 套(30， 31)中沿竖直方向最高的位置处形成有冷却液出口。
全文摘要
型芯部分(47)包括保持型芯部分(48)和距离维持型芯部分(50)，所述型芯部分(47)用来以在上水套成型芯(45)和下水套成型芯(46)之间维持预定距离的方式保持上水套成型芯(45)和下水套成型芯(46)。上水套成型芯(45)和下水套成型芯(46)在保持型芯部分(48)处彼此分开。通过距离维持型芯部分(50)形成连通通道，该连通通道提供了上水套和下水套之间的连通。
文档编号B22C9/10GK101400462SQ200780008973
公开日2009年4月1日 申请日期2007年3月13日 优先权日2006年3月15日
发明者永渊博树 申请人:丰田自动车株式会社