气缸盖的水套构造的制作方法

本发明涉及一种气缸盖的水套构造，其中，在气缸盖的内部夹着排气集合部而形成有下部水套和上部水套，被供给到所述下部水套的进气侧的冷却水在朝向排气侧流动之后，从所述下部水套的排气侧通过多个连通部而被供给到所述上部水套。

背景技术：

通过下述专利文献1而公知了在气缸盖的内部夹着排气集合部而形成有下部水套和上部水套的气缸盖的水套构造。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-84736号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，当在形成于气缸盖的下部水套的内部的多个流路中流动的冷却水在汇流之后通过多个连通部而被供给到上部水套的情况下，若下部水套的多个流路中的冷却水的流速存在偏差，则在冷却水的流速较慢的部分可能无法得到充分的冷却性能。特别地，在使下部水套和上部水套连通的多个连通部中的、设置于大量流路汇流的位置的连通部的附近，冷却水的流动停滞，因此，需要消除该冷却水的流动的停滞而使在下部水套的各部中流动的冷却水的流速均一化。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，在通过多个连通部而使气缸盖的下部水套和上部水套连通的结构中，使在下部水套的各部中流动的冷却水的流速均一化。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的，根据本发明，提出一种气缸盖的水套构造，在气缸盖的内部夹着排气集合部而形成有下部水套和上部水套，被供给到所述下部水套的进气侧的冷却水在朝向排气侧流动之后，从所述下部水套的排气侧通过多个连通部而被供给到所述上部水套，该气缸盖的水套构造的第1特征在于，所述多个连通部中的至少两个连通部位于比所述排气集合部靠冷却水的流动方向下游侧的位置，所述下部水套在所述至少两个连通部中的最接近所述排气集合部的连通部的附近具有容积扩大部。

此外，根据本发明，提出一种气缸盖的水套构造，除了所述第1特征之外，其第2特征在于，在所述下部水套的排气侧的、比所述容积扩大部靠冷却水的流动方向上游侧的位置，设置有从所述下部水套向所述上部水套排出气泡的脱气孔，在所述下部水套的排气侧部分形成有冷却水的流路，该冷却水的流路从设置有所述脱气孔的部分朝向所述排气集合部的下方急剧下降，并且从所述排气集合部的下方朝向所述容积扩大部急剧上升。

发明效果

根据本发明的第1特征，在气缸盖的内部夹着排气集合部而形成有下部水套和上部水套，被从进气侧供给到下部水套的冷却水在朝向排气侧流动之后，从下部水套通过连通部而被供给到上部水套。多个连通部中的至少两个连通部位于比排气集合部靠冷却水的流动方向下游侧的位置，因此，大量冷却水从下部水套的多个流路集中在最接近排气集合部的连通部处，在该连通部的附近，冷却水的流动可能停滞而导致上游侧的流路的冷却水的流速下降。但是，由于下部水套在所述至少两个连通部中的最接近排气集合部的连通部的附近具有容积扩大部，因此，通过容积扩大部消除了该连通部的附近的冷却水的停滞，防止了在该连通部的上游侧的流路中流动的冷却水的流速的下降，由此，能够使在下部水套的各部中流动的冷却水的流速均一化，从而提高冷却性能。特别地，在排气集合部的附近，冷却水的流路变窄而冷却性能下降，但由于在比排气集合部靠下游侧的位置具有容积扩大部，因此，冷却水能够顺畅地通过排气集合部的附近，从而冷却性能得以提高。

此外，根据本发明的第2特征，在下部水套的排气侧的、比容积扩大部靠冷却水的流动方向上游侧的位置，设置有从下部水套向上部水套排出气泡的脱气孔，在下部水套的排气侧部分形成有冷却水的流路，该冷却水的流路从设置有脱气孔的部分朝向排气集合部的下方急剧下降，并且从排气集合部的下方朝向所述容积扩大部急剧上升，因此，在下部水套中流动的冷却水所包含的气泡被冷却水的流路的下降部分遮挡而滞留在脱气孔的附近，能够将气泡从下部水套通过脱气孔顺畅地排出到上部水套。而且，即使由于排气集合部的下方的冷却水的流路下降和上升而导致冷却水不易流动，也能够通过容积扩大部来促进冷却水顺畅地通过该部分。

另外，实施方式的气缸盖侧下部水套15与本发明的下部水套对应，实施方式的气缸盖侧上部水套16与本发明的上部水套对应，实施方式的第1连通部13g和第2连通部13h与本发明的连通部对应。

附图说明

图1是示出气缸体和气缸盖的水套(型芯)的形状和冷却水的流动的图。(第1实施方式)

图2是示出气缸体的顶面、衬垫和气缸盖的下表面的图(沿图1的箭头2A方向、箭头2B方向以及箭头2C方向的视图)。(第1实施方式)

图3是从排气侧观察气缸盖的水套的图(沿图1的箭头3方向的视图)。(第1实施方式)

图4是气缸盖的水套的俯视图(沿图3的箭头4方向的视图)。(第1实施方式)

图5是气缸盖的水套的俯视图(沿图3的箭头5方向的视图)。(第1实施方式)

图6是示出气缸盖侧下部水套的上表面和气缸盖侧上部水套的下表面的图。(第1实施方式)

图7是气缸体的排气侧的侧视图(沿图1的箭头7方向的视图)。(第1实施方式)

图8是沿图7的8-8线的剖视图。(第1实施方式)

图9是沿图7的9-9线的剖视图。(第1实施方式)

图10是沿图7的10-10线的剖视图。(第1实施方式)

标号说明

13：气缸盖；

13f：脱气孔；

13g：第1连通部(连通部)；

13h：第2连通部(连通部)；

15：气缸盖侧下部水套(下部水套)；

15b：容积扩大部；

16：气缸盖侧上部水套(上部水套)；

28：排气集合部。

具体实施方式

以下，根据图1～图10对本发明的实施方式进行说明。另外，关于本说明书中的上下方向，与发动机的搭载姿态无关地，将气缸轴线方向上的气缸体侧定义为下方，将气缸轴线方向上的气缸盖侧定义为上方。

第1实施方式

如图1和图2所示，水冷式的直列3气缸发动机具有：气缸体11；以及气缸盖13，其底面隔着衬垫12而与气缸体11的顶面结合。气缸体11具有包围沿着气缸排列线直列配置的3个气缸膛的周围的气缸体侧水套14，此外，气缸盖13具有夹着排气歧管(未图示)而上下重合的气缸盖侧下部水套15和气缸盖侧上部水套16。在图1的左上侧部分分别示出了在气缸盖13的内部仅描绘了气缸盖侧下部水套15的状态以及在气缸盖13的内部仅描绘了气缸盖侧上部水套16的状态。另外，各附图中的水套的形状也是通过铸造来形成该水套的型芯的形状。

在气缸体11的进气侧形成有沿气缸排列线方向延伸的副水套17，在其一端侧(#1气缸侧)形成有从冷却水泵18供给冷却水的冷却水导入口11a。气缸体侧水套15在#2气缸的气缸膛的进气侧具有冷却水入口11b，该冷却水入口11b与副水套17经由热敏阀19而连接。热敏阀19根据冷却水的温度而自动地开闭，热敏阀19在低温时关闭而切断冷却水向气缸体侧水套15的供给，从而促进发动机的暖机，热敏阀19在高温时打开而允许冷却水向气缸体侧水套15供给，从而促进发动机的冷却。

气缸体侧水套14在其另一端侧(#3气缸侧)具有向气缸盖侧下部水套15排出冷却水的冷却水出口11c。因此，在使供给到气缸体侧水套14的冷却水入口11b的冷却水朝向冷却水出口11c流动的冷却水的流路中，存在短流路和长流路，该短流路在图2(A)中在气缸体侧水套14的进气侧部分的一半逆时针流动而到达冷却水出口11c，该长流路在气缸体侧水套14的进气侧部分的另一半和排气侧部分的全部顺时针流动而到达冷却水出口11c。而且，在短流路中安装有将气缸体侧水套14的一部分分隔开来抑制冷却水的流动的分隔部件20。

这样，由于仅设置有1个将冷却水从气缸体侧水套14供给到气缸盖侧下部水套15的冷却水出口11c，因此，从冷却水入口11b供给到气缸体侧水套14的冷却水能够不经由冷却水出口11c而到达气缸体侧水套14的全部位置，能够有效地对气缸体11整体进行冷却。

此外，当假定不存在分隔部件20时，从冷却水入口11b供给到气缸体侧水套14的冷却水的大部分在短流路中流动而到达冷却水出口11c，因此，在长流路中流动的冷却水的流量变小，可能无法充分地对高温的气缸体11的排气侧进行冷却。但是，根据本实施方式，由于在短流路中安装分隔部件20来限制冷却水的流量，因此，能够使在长流路中流动的冷却水的流量增加，能够促进高温的气缸体11的排气侧的冷却。

在气缸体11的顶面上形成有沿着穿过3个气缸膛之间的方向延伸的2个槽状的冷却水通路11d、11d。冷却水通路11d、11d的入口侧与气缸体侧水套14的排气侧连通，冷却水通路11d、11d的出口侧在气缸体侧水套14的进气侧的附近终止。

在衬垫12上形成有3个第1连通孔12a、12b、12c、1个第2连通孔12d以及2个第3连通孔12e、12e。此外，在气缸盖13的底面分别形成有与气缸盖侧下部水套15连通的3个第1冷却水入口13a、13b、13c、1个第2冷却水入口13d以及2个第3冷却水入口13e、13e。

气缸体11的副水套17经衬垫12的3个第1连通孔12a、12b、12c而与气缸盖侧下部水套15的3个第1冷却水入口13a、13b、13c连通。此时，衬垫12的3个第1连通孔12a、12b、12c中的离副水套17的冷却水导入口11a最近的第1连通孔12a具有最小的开口面积，离副水套17的冷却水导入口11a最远的第1连通孔12c具有最大的开口面积，与副水套17的冷却水导入口11a的距离中等的第1连通孔12b具有中等的开口面积。

如果假定衬垫12的3个第1连通孔12a、12b、12c的开口面积相同的话，则通过离副水套17的冷却水导入口11a最近的第1连通孔12a的冷却水的流量变多，通过离副水套17的冷却水导入口11a最远的第1连通孔12c的冷却水的流量变少，但通过使3个第1连通孔12a、12b、12c的开口面积根据与副水套17的冷却水导入口11a的距离而改变，能够向气缸盖侧下部水套15的3个第1冷却水入口13a、13b、13c均等地供给冷却水。

气缸体侧水套14的冷却水出口11c经衬垫12的第2连通孔12d而与气缸盖侧下部水套15的第2冷却水入口13d连通。而且，形成于气缸体11的顶面的2个冷却水通路11d、11d的成为终端的进气侧的端部经衬垫12的第3连通孔12e、12e而与气缸盖侧下部水套15的2个第3冷却水入口13e、13e连通。另外，当热敏阀19打开时，从副水套17不经由气缸体侧水套14而直接供给到气缸盖侧下部水套15的冷却水的流量是全部流量的大约70％，从副水套17经由气缸体侧水套14供给到气缸盖侧下部水套15的冷却水的流量是全部流量的大约30％。

接下来，根据图3～图10对气缸盖侧下部水套15和气缸盖侧上部水套16的构造进行说明。

气缸盖侧上部水套16是气缸盖侧下部水套15的大约一半的大小，该气缸盖侧上部水套16配置于气缸盖侧下部水套15的排气侧的上方。

气缸盖侧下部水套15和气缸盖侧上部水套16具有朝向它们的外侧突出的6个芯头部21～26。芯头部21～26是用于在铸造气缸盖13时将砂制的型芯保持于模具的内部的突起，该砂制的型芯用于在气缸盖侧下部水套15和气缸盖侧上部水套16上进行铸孔，当在铸造后将型芯排出时，芯头部21～26成为构成气缸盖侧下部水套15和气缸盖侧上部水套16的一部分的开口部。由于芯头部21～26的末端在气缸盖13的表面开口，因此，为了防止冷却水从该部分泄漏，所述末端通过塞子27…(参照图7～图10)而被封闭。

如图7和图8所示，在芯头部22的内部，气缸盖侧下部水套15和气缸盖侧上部水套16通过脱气孔13f而连通。脱气孔13f是通过将钻头从作为空间的芯头部23的开口部沿水平方向插入而加工出来的。这样，通过利用芯头部22对脱气孔13f进行钻孔加工，防止了在气缸盖13上形成不需要的钻孔，不需要用于塞住该钻孔的工序，脱气孔13f的加工变得容易。

如图4和图9所示，在芯头部23的内部，气缸盖侧下部水套15和气缸盖侧上部水套16经由第1连通部13g而连通。此外，如图4和图10所示，在芯头部24的内部，气缸盖侧下部水套15和气缸盖侧上部水套16经由第2连通部13h而连通。

对照作为都是从排气侧观察到的图的图3和图7可知，排气歧管的排气集合部28从气缸盖侧下部水套15的排气侧的上表面的凹部15a与气缸盖侧上部水套16的排气侧的下表面的凹部16a之间延伸到外部。相对于排气集合部28，在气缸排列线方向的#3气缸侧，形成有脱气孔13f的芯头部22位于与排气集合部28相邻的位置，相对于排气集合部28，在气缸排列线方向的#1气缸侧，形成有第1连通部13g的芯头部23位于与排气集合部28相邻的位置，而且，相对于芯头部23，在气缸排列线方向的#1气缸侧，形成有第2连通部13h的芯头部24位于与芯头部23相邻的位置。

相对于气缸盖侧下部水套15的凹部15a，位于该凹部15a的两侧的芯头部22(脱气孔13f)和芯头部23(第1连通部13g)处于较高的位置，因此，气缸盖侧下部水套15的排气侧的冷却水的流路以如下方式弯曲：在朝向脱气孔13f上升之后朝向凹部15a的下方下降，进一步从凹部15a的下方朝向第1连通部13g再次上升。

在气缸盖侧下部水套15和气缸盖侧上部水套16的与芯头部23相邻的部分，形成有朝向外侧呈三角形状膨出的容积扩大部15b、16b(参照图3～图5)。此外，在冷却水的流路从气缸盖侧下部水套15的设置有脱气孔13f的位置朝向凹部15a的下方急剧下降的部分，形成有以流路截面积变小的方式收缩的收缩部15c(参照图3)。

接下来，对具有上述结构的本发明的实施方式的作用进行说明。

从冷却水泵18供给到气缸体11的副水套17的冷却水从副水套17通过热敏阀19而被供给到气缸体侧水套14的进气侧的冷却水入口11b，在冷却水入口11b中分支成两个方向的冷却水在气缸体侧水套14的内部朝着顺时针方向和逆时针方向流动并在冷却水出口11c处汇流，然后，通过衬垫12的第2连通孔12d而被供给到气缸盖侧下部水套15的#3气缸侧。

此外，在副水套17的内部从#1气缸侧朝向#3气缸侧流动的冷却水通过衬垫12的第1连通孔12a、12b、12c和气缸盖13的第1冷却水入口13a、13b、13c而被供给到气缸盖侧下部水套15的进气侧，并从该处在气缸盖侧下部水套15的内部朝向排气侧流动。

入口端与气缸体侧水套14的排气侧连通的2个冷却水通路11d、11d的终端的出口端经由衬垫12的第3连通孔12e、12e和气缸盖13的第3冷却水入口13e、13e而与气缸盖侧下部水套15连通，并且，当从气缸盖13的第1冷却水入口13a、13b、13c观察时，气缸盖13的第3冷却水入口13e、13e位于冷却水的流动方向的正下游，因此，冷却水以很快的流速通过第3冷却水入口13e、13e之上从而产生大的负压。

其结果为，通过在第3冷却水入口13e、13e产生的负压，气缸体侧水套14的排气侧的高温的冷却水通过2个冷却水通路11d、11d而被吸到气缸盖侧下部水套15中，气缸体侧水套14的排气侧的冷却水的滞留被消除，由此，能够有效地对比气缸体11的进气侧温度高的气缸体11的排气侧进行冷却。

从副水套17不经由气缸体侧水套14而直接流入到气缸盖侧下部水套15的3个第1冷却水入口13a、13b、13c的冷却水以分别在燃烧室的周围迂回的方式分支为二股而从进气侧流动向排气侧。另一方面，从位于气缸体侧水套14的#3气缸侧的冷却水出口11c供给到气缸盖13的第2冷却水入口13d的冷却水向#1气缸侧流动，并与从副水套17直接流入到气缸盖侧下部水套15的冷却水汇流，并且同时朝向第1连通部13g和第2连通部13h在气缸盖侧下部水套15的排气侧向#1气缸侧流动。而且，从气缸盖侧下部水套15通过第1连通部13g和第2连通部13h流入到气缸盖侧上部水套16的冷却水在气缸盖侧上部水套16中从#1气缸侧流向#3气缸侧后，从气缸盖13的冷却水排出口13i朝向未图示的散热器排出。

由于以将气缸盖侧下部水套15和气缸盖侧上部水套16短路的方式设置有脱气孔13f，因此，在气缸盖侧下部水套15中流动的冷却水所包含的气泡通过脱气孔13f而排出到气缸盖侧上部水套16，能够防止气泡滞留在气缸盖侧下部水套15中。

由图3可知，脱气孔13f设置于气缸盖侧下部水套15的最高的位置，并且气缸盖侧下部水套15的凹部15a位于脱气孔13f的冷却水的流动方向下游侧，因此，在气缸盖侧下部水套15的排气侧从#3气缸侧向#1气缸侧流动的冷却水的流路在朝向脱气孔13f急剧上升之后急剧下降，然后，再次急剧上升。其结果为，气泡容易聚集在脱气孔13f的下方，滞留的气泡经脱气孔13f而被从气缸盖侧下部水套15顺畅地排出到气缸盖侧上部水套16。

此外，在气缸盖侧下部水套15的排气侧，在设置有脱气孔13f的部分与排气集合部28的下方之间，形成有流路截面积缩小的收缩部15c(参照图3)，因此，通过收缩部使排气集合部28的附近的冷却水的流速增加，由此，能够提高高温的排气集合部28的冷却效果。

通过了凹部15a的下方的冷却水从气缸盖侧下部水套15通过第1连通部13g和第2连通部13h而被供给到气缸盖侧上部水套16，但相比于冷却水的流动方向下游侧的第2连通部13h而言，冷却水的流动方向上游侧的第1连通部13g将来自气缸盖侧下部水套15的多个流路的冷却水聚集，因此，在第1连通部13g的附近，冷却水的流动停滞，第1连通部13g的上游侧的流路的冷却水的流速可能比第2连通部13h的上游侧的流路的冷却水的流速慢。

但是，根据本实施方式，由于在上游侧的第1连通部13g的附近设置了将冷却水的流路的容积扩大的容积扩大部15b、16b(参照图3～图5)，因此，通过该容积扩大部15b、16b消除了第1连通部13g的附近的冷却水的流动的停滞，能够使足够量的冷却水通过第1连通部13g。其结果为，防止了第1连通部13g的上游侧的流路的冷却水的流速下降，在气缸盖侧下部水套15的各流路中流动的冷却水的流速均一化，从而冷却性能得以提高。

此外，在气缸盖侧下部水套15的凹部15a的下方，冷却水的流路临时急剧下降后又急剧上升，因此，存在冷却水的顺畅流动被阻碍的担忧，但由于在凹部15a的冷却水的流动方向下游侧形成有将流路的容积扩大的容积扩大部15b、16b，因此，冷却水能够顺畅地通过气缸盖侧下部水套15的凹部15a的下方，能够有效地对高温的排气集合部28进行冷却。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明能够在不脱离其主旨的范围内进行各种设计变更。

例如，实施方式的发动机是直列3气缸发动机，但发动机的气缸的数量和排列不限于实施方式。

此外，实施方式的连通部是第1连通部13g和第2连通部13h这2个连通部，但连通部的数量也可以是3个以上。

此外，在实施方式中，在气缸盖侧下部水套15和气缸盖侧上部水套16分别设置有容积扩大部15b、16b，但容积扩大部15b只要至少设置于气缸盖侧下部水套15即可。