水冷式发动机的冷却装置及其制造方法 技术领域 本发明涉及水冷式发动机的冷却装置及其制造方法， 特别涉及如下结构的水冷式 发动机的冷却装置以及其制造方法， 该水冷式发动机是进排气为横流式的发动机， 具有气 缸盖和多个排成列状的气缸， 并且该气缸盖中内置有与各燃烧室连通的排气口部和使各排 气口部汇合的排气集合部。
背景技术 通常， 排气歧管在气缸盖的外部与该气缸盖内的排气口连通。对此， 近年来， 如日 本专利公开公报特开 2000-205043 号所 ( 以下称作 “专利文献 1” ) 公开的那样， 为了达到 省略排气歧管的目的， 提出有在气缸盖的内部形成与各燃烧室连通的排气口部和使各排气 口部汇合的排气集合部的结构。
上述专利文献 1 所公开的结构中， 排气口部和排气集合部形成在气缸盖内。该情 况下， 高温的排气会对气缸盖产生大的热负荷。因此， 需要用于冷却气缸盖的水套。但是，
采用水套的结构存在排气被过度冷却的问题。 即， 从气缸盖的可靠性方面来看， 希望排气的 温度不要过高。但是， 从排气处理的观点来看， 则希望排气的温度高。因此， 希望水套内的 冷却水不过度冷却排气口部等。 发明内容 本发明鉴于上述问题而作， 其目的在于提供一种能够抑制排气的过度冷却的发动 机的冷却装置及其制造方法。
本发明提供一种水冷式发动机的冷却装置， 所述发动机是进排气为横流式的发动 机， 具有气缸盖和多个排成列状的气缸， 并且在该气缸盖中内置有与各燃烧室连通的排气 口部和使各排气口部汇合的排气集合部， 所述冷却装置包括 ： 冷却套， 形成在所述气缸盖 内， 冷却水流通该冷却套的内部， 其中， 所述冷却套具有主冷却套部和副冷却套部， 所述主 冷却套部具有位于所述发动机的进气口部周围的进气侧空间和位于所述排气口部周围且 与该进气侧空间连续的排气侧下部空间， 所述副冷却套部具有比所述排气侧下部空间位于 上方的排气侧上部空间， 所述主冷却套部与所述副冷却套部通过由沿上下方向延伸的圆柱 孔构成的连通通道相互连通， 而除了该连通通道之外， 该主冷却套部与该副冷却套部隔着 壁部在上下方向相互离开。
根据该结构， 形成于排气口部周围的主冷却套部的排气侧下部空间与副冷却套部 的排气侧上部空间通过圆柱状的连通通道而上下连通， 另一方面又隔着壁部而离开， 因此 能够在适当地冷却气缸盖的情况下抑制排气口部等内的排气的过度冷却。
此外， 本发明提供一种水冷式发动机的冷却装置的制造方法， 所述发动机是进排 气为横流式的发动机， 具有气缸盖和多个排成列状的气缸， 并且在该气缸盖中内置有与各 燃烧室连通的排气口部和使各排气口部汇合的排气集合部， 所述水冷式发动机的冷却装置 的制造方法包括以下步骤 ： 型芯配置步骤， 在所述气缸盖的主模内配置主冷却套型芯， 并且
在所述气缸盖的主模内配置副冷却套型芯， 以使该副冷却套型芯的所述排气侧上部空间形 成部相对于所述主冷却套型芯的所述排气侧下部空间形成部离开在上方， 并且使所述连通 通道形成部的下表面接触于所述排气侧下部空间形成部的上表面 ； 铸造步骤， 在所述主模 与所述各型芯之间浇注熔液， 并且去除所述各型芯， 以便在所述气缸盖内将由所述进气侧 空间和所述排气侧下部空间所构成的主冷却套部、 与由所述排气侧上部空间和所述连通通 道所构成的副冷却套部通过所述连通通道相互连通， 并且使所述排气侧下部空间与所述排 气侧上部空间形成在隔着壁部在上下方向相互离开的位置， 由此在所述气缸盖内形成具有 主冷却套部和副冷却套部的冷却装置， 其中， 所述主冷却套型芯包括进气侧空间形成部和 排气侧下部空间形成部， 所述进气侧空间形成部用于在所述气缸盖中的进气口部周围形成 进气侧空间， 所述排气侧下部空间形成部与所述进气侧空间形成部连续地设置， 用于在所 述气缸盖中的所述排气口部周围形成排气侧下部空间， 所述副冷却套型芯包括排气侧上部 空间形成部和连通通道形成部， 所述排气侧上部空间形成部用于在所述气缸盖中的所述排 气侧下部空间的上方形成排气侧上部空间， 所述连通通道形成部沿上下方向延伸， 用于形 成连通所述排气侧上部空间与所述排气侧下部空间的连通通道。
根据该方法， 能够在使主冷却套部与副冷却套部相互连通的情况下， 在主冷却套 部的排气侧下部空间与副冷却套部的排气侧上部空间之间形成适当厚度的壁部。因此， 能 够在适当地冷却气缸盖的情况下抑制排气口部等内的排气的过度冷却。 附图说明
图 1 是具有本发明涉及的水冷式发动机冷却装置的发动机的主要部分的侧视图。
图 2 是气缸盖的俯视图。
图 3 是表示进气排气口的结构的俯视图。
图 4 是表示下部型芯与排气通道型芯在组合状态下的俯视图。
图 5 是缸体套型芯、 下部型芯以及上部型芯的分解立体图。
图 6 是表示缸体套型芯、 下部型芯以及上部型芯在组合状态下的立体图。
图 7 是缸体套型芯的立体图。
图 8 是表示下部型芯与上部型芯在组合状态下的后视图。
图 9 是图 2 的 X-X 线的向视剖面图。
图 10 是图 2 的 A-A 线的向视剖面图。
图 11 是图 2 的 B-B 线的向视剖面图。
图 12 是图 2 的 C-C 线的向视剖面图。
图 13 是图 2 的 D-D 线的向视剖面图。
图 14 是图 2 的 E-E 线的向视剖面图。
图 15 是气缸盖衬垫的俯视图。 具体实施方式
以下， 参照附图对本发明涉及的发动机的冷却装置的实施例进行说明。
在各图中， 箭头 F 表示发动机前方， 箭头 R 表示发动机后方， 箭头 IN 表示进气侧， 箭头 EX 表示排气侧。图 1 是发动机 1 的侧视图。发动机 1 具有 ： 气缸体 2 ； 紧密固定于气缸体 2 的上部 的气缸盖 3 ； 安装于气缸体 2 的下部的油盘 ( 未图示 ) ； 以及安装于气缸盖 3 的上部的气缸 盖罩 ( 未图示 )。
图 2 是气缸盖 3 的俯视图。图 3 是表示进气排气口的结构的俯视图。本实施方式 所涉及的发动机 1 是直列四缸柴油发动机。在发动机 1 中， 如图 3 所示地形成有从前方向 后方沿发动机 1 的长度方向串联排列的第一气缸 #1、 第二气缸 #2、 第三气缸 #3、 第四气缸 #4。本实施方式所涉及的发动机 1 是进气两气门、 排气两气门型的发动机。在气缸盖 3 上， 与每个气缸对应地分别形成有两个进气门孔 4、 4 和两个排气门孔 5、 5。 在本实施方式中， 在 气缸盖 3 的一侧形成有排气门孔 5、 5， 在气缸盖 3 的另一侧形成有进气门孔 4、 4， 从而实施 横流式的进气和排气。
各进气门孔 4 分别与独立的进气口 6 连通。形成于各气缸的两个排气门孔 5、 5与 俯视呈 Y 字形的共同的排气口 7 连通。
在气缸盖 3 中的与第三气缸 #3 和第四气缸 #4 之间的部分相对的排气侧部分形成 有排气集合部 8。该排气集合部 8 与各 Y 字形的排气口 7 连通。另外， 在该排气集合部 8 的 下游侧， 在气缸盖 3 外侧连接有排气管 ( 未图示 )。 如图 2、 图 3 所示， 在排气口 7 与排气集合部 8 之间， 形成有将它们连通的沿气缸排 列方向延伸的排气连通通道 12。
气缸盖 3 上形成有从上述第四气缸 #4 的排气口 7 分支出的分支通道 9。该分支通 道 9 从排气口 7 向后方延伸， 并在气缸盖 3 的后端面中的排气侧部分开口。即， 在气缸盖 3 的后端面的排气侧部分形成有开口部 10( 排气侧的开口部 )。
在气缸盖 3 形成有从上述分支通道 9 分支出的 EGR 用连通通道 13。该 EGR 用连通 通道 13 从上述排气侧的开口部 10 附近向进气侧沿发动机宽度方向延伸后， 在气缸盖 3 的 后端面的进气侧部分开口。即， 在气缸盖 3 的后端面的进气侧部分形成有开口部 11( 进气 侧的开口部 )。
这样， 在气缸盖 3 上形成有在发动机宽度方向上相互离开的两个开口部 10、 11 作 为分支通道 9 以及 EGR 用连通通道 13 的开口部。在一方的开口部 10 连接有水冷却的 EGR 冷却器。在另一方的开口部 11 连接有绕过 EGR 冷却器的旁通管。
上述排气门孔 5、 排气口 7、 排气集合部 8、 分支通道 9、 开口部 10、 开口部 11、 排气 连通通道 12 和 EGR 用连通通道 13 构成气缸盖 3 内的排气通道。
在气缸盖 3 形成有用于冷却气缸盖 3 的冷却装置， 该冷却装置包括冷却套， 该冷却 套具有在内侧流通冷却水的下部套 100( 主冷却套部， 参照图 9 等 ) 和上部套 400( 副冷却 套部， 参照图 9 等 )。
接下来， 参照图 4 ～图 8， 对在气缸盖 3 中通过铸造来成型下部套 100 和上部套 400 时的型芯的结构进行说明。
在本实施方式中， 作为型芯， 使用了下部型芯 N100( 主冷却套型芯， 参照图 4)、 上部型芯 N400( 副冷却套型芯， 参照图 5)、 缸体套型芯 N300( 参照图 5) 和排气通道型芯 N200( 参照图 4)。
下部型芯 N100 用于形成下部套 100。下部套 100 是在内侧流通冷却水的部分， 其 在气缸体 2 的大致整个气缸排列方向上从气缸体 2 的进气侧扩展至排气侧。
上部型芯 N400 用于形成包含排气侧上部空间的上部套 400。 上部套 400 是在内侧 流通冷却水的部分， 其在上述下部套 100 的排气侧部分的上侧沿气缸体 2 的大致整个气缸 排列方向扩展。
缸体套型芯 N300 用于在气缸体 2 的气缸筒外周部形成水套。排气通道型芯 N200 用于在上述气缸盖 3 形成排气通道。
图 4 是下部型芯 N100 与排气通道型芯 N200 的组合状态的俯视图。图 5 是缸体套 型芯 N300、 下部型芯 N100 和上部型芯 N400 的分解立体图。图 6 是缸体套型芯 N300、 下部 型芯 N100 和上部型芯 N400 的组合状态的立体图。
如图 4、 图 5、 图 6 所示， 形成下部套 100 的下部型芯 N100 具有 ： 分别与各气缸对应 的进气侧空间形成部 N14 和排气侧下部空间形成部 N15 ； 主冷却水导出部形成部 N16 ； 以及 多个冷却水导入部形成部 ( 未图示 )。这些进气侧空间形成部 N14、 排气侧下部空间形成部 N15、 主冷却水导出部形成部 N16 以及冷却水导入部形成部相互形成为一体。进气侧空间形 成部 N14 用于在气缸盖 3 内的各气缸的进气口 6 周围形成进气侧空间 14( 参照图 9 等 )。 排气侧下部空间形成部 N15 用于形成向包含各气缸的排气口 7 的周围的排气通道的下方扩 展的排气侧下部空间 15( 参照图 9 等 )。这些进气侧空间形成部 N14 与排气侧下部空间形 成部 N15 连续设置， 通过这些形成部 N14、 N15 而形成的进气侧空间 14 和排气侧下部空间 15 相互连通。 主冷却水导出部形成部 N16 用于在气缸盖 3 内形成主冷却水导出部 16( 参照图 1)， 该主冷却水导出部 16 与上述进气侧空间 14 连通， 从而将下部套 100 内部的冷却水从该 内部导出至气缸盖 3 的外部。主冷却水导出部形成部 N16 从下部型芯 N100 中的第一气缸 #1 附近的进气侧端部向进气侧突出， 主冷却水导出部 16 形成于下部套 100 的进气侧端部。
各冷却水导入部形成部用于在气缸盖 3 内形成冷却水导入孔 22( 冷却水导入部， 参照图 10)， 该冷却水导入孔 22 用于将冷却水从气缸筒外周部的水套导入至下部套 100。 各冷却水导入孔 22 分别与后述的气缸盖衬垫 30 的冷却水导入用的开口 36( 参照图 15) 对 应， 并且分别在下部型芯 N100 中的与各气缸的排气侧部分对应的部分各设置有 3 个。如图 7 所示， 各开口 36 与形成于气缸筒外周部的水套的排气侧部分 ( 由后述的缸体套型芯 N300 的形成部 N17、 N18、 N19、 N20 形成的部分 ) 对应。
如图 5、 图 6 所示， 形成上部套 400 的上部型芯 N400 具有上部型芯主体 N401( 排气 侧上部空间形成部 )、 空调用冷却水导出部形成部 ( 副冷却水导出部形成部 )N23、 增压器冷 却水导出部形成部 N24( 副冷却水导出部形成部 )、 供给部形成部 N25 以及连通通道形成部 N26。这些上部型芯主体 N401、 空调用冷却水导出部形成部 N23、 增压器冷却水导出部形成 部 N24、 供给部形成部 N25 以及连通通道形成部 N26 相互形成为一体。
上部型芯主体 N401 用于形成排气侧上部空间 27( 参照图 9 等 )， 该排气侧上部空 间 27 在包含各气缸的排气口 7 的周围的排气通道的上侧向上述排气侧下部空间 15 的上方 扩展。
空调用冷却水导出部形成部 N23 和增压器冷却水导出部形成部 N24 分别从上部 型芯主体 N401 的排气侧端部向排气侧突出。空调用冷却水导出部形成部 N23 用于在上 部套 400 的排气侧端部形成空调用冷却水导出部， 该空调用冷却水导出部与上述排气侧上 部空间 27 连通， 从而将该排气侧上部空间 27 内的冷却水引导向空调用暖气芯体 (heater
core)。增压器冷却水导出部形成部 N24 用于在上部套 400 的排气侧端部形成导出部， 该导 出部与上述排气侧上部空间 27 连通， 从而将该排气侧上部空间 27 内的冷却水引导向增压 器。
上述供给部形成部 N25 设置在上部型芯 M400 的后侧且进气侧的部分、 并且设置在 与上述 EGR 用连通通道 13 对应的部分。该供给部形成部 N25 用于形成向 EGR 阀供给冷却 水的供给部。
如图 8 所示， 上述下部型芯 N100 在与上部型芯 N400 组合的状态下位于上部型芯 N400 的下侧。在该组合状态下， 下部型芯 N100 与上部型芯 N400 的上部型芯主体 N401 在上 下隔开间隔 L 而离开。
各连通通道形成部 N26 设置于各气缸 #1 ～ #4 之间的部分。具体来说， 各连通通 道形成部 N26 形成于第一气缸 #1 与第二气缸 #2 之间、 第二气缸 #2 与第三气缸 #3 之间、 第 三气缸 #3 与第四气缸 #4 之间。这些连通通道形成部 N26 分别用于形成连通下部套 100 和 上部套 400 的连通通道 26( 连通通道， 参照图 9)。在上述下部型芯 N100 与上部型芯 N400 相互组合的状态下， 下部型芯 N100 与上部型芯主体 N401 上下离开， 并且在这些连通通道形 成部 N26 处上下连接。 各连通通道形成部 N26 是上下延伸的圆柱状。因此， 由各连通通道形成部 N26 形 成的上述连通通道 26 分别形成为上下延伸的圆柱孔。
各连通通道形成部 N26 和连通通道 26 的孔径设定成如下尺寸 ： 从下部套 100 通过 该连通通道 26 流入上部套 400 侧的冷却水的水量为不会过度冷却排气通道中通过的排气、 且能够适度冷却气缸盖 3 的量。具体来说， 该孔径设定成气缸筒直径的 1/10 以上且 1/5 以 下的尺寸， 该孔的面积相对于上部型芯 N400 和下部型芯 N100 的截面面积 ( 与孔的轴线正 交方向的截面面积 ) 足够小。
另外， 在图 4 中， 为了表示连通通道形成部 N26 位于气缸之间， 出于方便， 在下部型 芯 N100 以记号 “ο” 图示出连通通道形成部 N26。
如图 4 所示， 形成气缸盖 3 内的排气通道的排气通道型芯 N200 具有形成部 N5、 N7、 N8、 N9、 N10、 N11、 N12、 N13， 这些形成部 N5、 N7、 N8、 N9、 N10、 N11、 N12、 N13 分别用于形成构成 该排气通道的各要素， 即， 排气门孔 5、 排气口 7、 排气集合部 8、 分支通道 9、 开口部 10、 开口 部 11、 排气连通通道 12、 EGR 用连通通道 13。所述各形成部相互一体形成。如图 5、 图 6、 图 7 所示， 在气缸体 2 的气缸筒外周部形成水套的缸体套型芯 N300 用于在开式 (open deck) 结构的气缸体 2 形成水套。缸体套型芯 N300 具有形成部 N17、 N18、 N19、 N20 和气缸体侧冷 却水导入部形成部 N21。各形成部 N17、 N18、 N19、 N20 用于在气缸体 2 中的各气缸 #1 ～ #4 的气缸筒外周形成水套。气缸体侧冷却水导入部形成部 N21 从第一气缸 #1 的形成部 N17 向进气侧突出。
另外， 缸体套型芯 N300 与其他的型芯不同， 各形成部 N17 ～ N20 和气缸体侧冷却 水导入部形成部 N21 由模具形成。
对使用如上构成的各型芯 N100、 N200、 N400 来铸造气缸盖 3 的顺序进行说明。
此处， 各型芯 N100、 N200、 N400 均由气体硬化型的壳芯形成。
(1) 型芯配置工序
首先， 在气缸盖 3 的主模 ( 使用沙模或金属模 ) 上设置下部型芯 N100、 用于形成进
气通道的进气通道型芯 ( 未图示 )、 排气通道型芯 N200 以及上部型芯 N400。此时， 将上部 型芯主体 N401 配置成位于下部型芯 N100 的排气侧下部空间形成部 N15 的上方、 且从该下 部型芯 N100 向上方隔开间隔 L， 并且使上部型芯 N400 的连通通道形成部 N26 的下表面与下 部型芯 N100 的上表面中的与气缸之间对应的部分接触。通过该配置， 下部型芯 N100 的与 气缸间对应的部分的上表面和连通通道形成部 N26 的下表面形成接合面。如上所述， 连通 通道形成部 N26 的截面面积被设定得小， 其接合面的面积与上部型芯 N400 和下部型芯 N100 的面积相比足够小。
(2) 铸造工序
(2-1) 浇注工序
接下来， 采用低压铸造 (low pressure die casting) 方法， 利用低压力气体向铅 直方向上方提升熔液， 从而在主模与各型芯 N100、 N200、 N400 之间的型腔内浇注熔液。
(2-2) 型芯去除工序
在熔液凝固后， 去除各型芯 N100、 N200、 N400。
伴随型芯的去除， 铸造出分别形成有与各型芯 N100、 N200、 N400 对应的水套、 冷却 水出入口、 排气通道以及进气口的气缸盖 3。
具体来说， 如图 9 ～图 14 所示， 下部型芯 N100 在铸造后在气缸体 2 的大致整个气 缸排列方向上从气缸体 2 的进气侧扩展至排气侧， 成为主要冷却气缸盖 3 的下部套 100。 详 细地说， 下部型芯 N100 中的进气侧空间形成部 N14 成为进气口 7 周围的进气侧空间 14， 排 气侧下部空间形成部 N15 成为向包含各气缸的排气口的排气通道的下方扩展的排气侧下 部空间 15。根据型芯形状可知， 该下部套 100 中的进气侧空间 14 与排气侧下部空间 15 连 通。
此外， 如图 1 所示， 下部型芯 N100 中的主冷却水导出部形成部 N16 用于在下部套 100 中的进气侧部分形成主冷却水导出部 16。
此外， 如图 10 等所示， 冷却水导入部形成部用于在下部套 100 的排气侧部分形成 冷却水导入孔 22。 俯视下， 该冷却水导入孔 22 的下端的开口位置与由上述缸体套型芯 N300 在气缸筒外周部形成的水套的排气侧部分一致。
如图 9 ～图 14 所示， 上述上部型芯 N400 在铸造后成为辅助地冷却气缸盖 3 的上 部套 400。
具体来说， 上部型芯 N400 的上部型芯主体 N401 成为位于包含各气缸排气口的排 气通道的上侧、 且向上述排气下部空间 15 的上方扩展的排气侧上部空间 27。 上述上部型芯 N400 的连通通道形成部 N26 成为连通排气侧下部空间 15 和排气侧上部空间 27 的连通通 道 26。如图 2 所示， 各连通通道 26 形成在各气缸 #1 ～ #4 之间的部位 ( 详细地说， 第一气 缸 #1 与第二气缸 #2 之间、 第二气缸 #2 与第三气缸 #3 之间、 第三气缸 #3 与第四气缸 #4 之 间 )。此外， 如图 2 所示， 俯视下， 各连通通道 26 与冷却水导入孔 22 互不重叠而离开。具体 来说， 连通通道 26 形成在比冷却水导入孔 22 靠进气侧的位置。设置于上述上部型芯 N400 的排气侧的空调用冷却水导出部形成部 N23 和增压器冷却水导出部形成部 N24 分别形成为 将冷却水导向空调用暖气芯体的空调用冷却水导出部 23 和将冷却水导向增压器的增压器 冷却水导出部 24。
此处， 如上所述， 上述下部型芯 N100 与上部型芯主体 N401 在上下方向上隔开间隔L 的间隙地分离配置。因此， 对应于该间隙， 在下部套 100 与上部套 400 之间， 如图 10、 图 14 所示地形成有壁部 28， 这两个套 100、 400( 更详细地说， 下部套 100 和排气侧上部空间 27) 隔着壁部 28 而上下离开。在本实施方式中， 如图 10、 图 14 所示， 壁部 28 位于排气通道的上 下方向大致中央。
并且， 下部套 100 与上部套 400 仅通过连通通道 26 而上下连通。
(3) 铸造毛刺去除工序
如上所述， 下部型芯 N100 的与气缸之间对应的部分的上表面与连通通道形成部 N26 的下表面形成为接合面。因此， 在该接合面、 即通过连通通道形成部 N26 形成的连通通 道 26 的下端的开口端会产生铸造毛刺。因此， 在该工序中， 去除该铸造毛刺。
如上所述， 连通通道 26 为圆孔 ( 圆柱孔 )。因此， 在该工序中， 通过在连通通道 26 内插入钻头、 并使钻头在该连通通道 26 内旋转， 来将产生于连通通道 26 的铸造毛刺从连通 通道 26 分离并去除。这样， 在本方法中， 由于构成接合面的连通通道 26 为圆孔， 所以能够 通过钻头简单地去除在接合面产生的铸造毛刺。
在钻削加工后， 如图 9 所示， 将柱塞 29 插入连通通道 26 的上端部， 以封闭连通通 道 26 的上端开口。 通过如上操作， 气缸盖 3 的制造以及包括下部套 100 及上部套 400 的冷却装置的 制造完成。
气缸体 2 与气缸盖 3 分开铸造。在气缸体 2 的铸造工序中， 上述缸体套型芯 N300 在铸造后成为敞开式结构的气缸体 2 中的水套。此外， 各形成部 N17 ～ N20 成为气缸筒外 周的水套 17 ～ 20。 而且， 上述气缸体侧冷却水导入部形成部 N21 成为气缸体侧冷却水导入 部 21( 参照图 1)。
图 15 是夹设在气缸体 2 与气缸盖 3 之间的气缸盖衬垫 30 的俯视图。在该气缸盖 衬垫 30 上， 形成有与多个气缸筒分别对应的多个开口 31、 32、 33、 34、 多个螺栓贯通孔 35 以 及与每个气缸对应地形成有 3 个的冷却水导入用开口 36。在各螺栓贯通孔 35 中贯通用于 紧固气缸体 2 和气缸盖 3 的螺栓。
在气缸盖衬垫 30 夹设于气缸体 2 与气缸盖 3 之间的状态下， 各冷却水导入用开口 36 位于基于上述型芯 N300 的形成部 N17、 N18、 N19、 N20 而形成于气缸体 2 的水套 17 ～ 20 的排气侧上部， 并且分别与上述冷却水导入孔 22 连通。这些冷却水导入用开口 36 允许冷 却水从气缸体 2 流向气缸盖 3。即， 冷却水从气缸体 2 的水套 17 ～ 20 通过上述冷却水导入 用开口 36 和冷却水导入孔 22 而被导入至形成于气缸盖 3 的上述下部套 100。各冷却水导 入用开口 36 的开口面积设定成使流入气缸盖 3 侧的冷却水的水量为适当的量。
另外， 如图 2、 图 9 所示， 在气缸盖 3 形成有螺栓贯通孔 37， 用于将气缸盖 3 紧固于 气缸体 2 的螺栓贯通该螺栓贯通孔 37。此外， 在气缸盖 3 形成有油位计用孔 38。
接下来， 对如上制造出的冷却装置的冷却作用进行说明。
如图 7 的箭头 a 所示， 冷却水从气缸体侧冷却水导入部 21 流入形成于气缸体 2 中 的气缸筒外周的水套 17 ～ 20。流入的冷却水在从水套 17 ～ 20 的进气侧部分向排气侧部 分流动后， 如图 7 的箭头 b 所示， 从排气侧部分上升， 并通过上述气缸盖衬垫 30 的冷却水导 入用开口 36 和冷却水导入孔 22 而流入气缸盖 3 内的下部套 100。
上述冷却水导入孔 22 与形成于水套 17 ～ 20 的排气侧部分的上述冷却水导入用
开口 36 连通。因此， 水套 17 ～ 20 内的冷却水流入下部套 100 的排气侧部分、 即排气侧下 部空间 15 内， 并从下部套 100 的排气侧部分流向进气侧部分。该冷却水在通过下部套 100 的过程中冷却排气门孔 5、 5 和进气门孔 4、 4 的周围从而冷却形成于排气门、 进气门和气缸 的燃烧室的周围。冷却了排气门等后的冷却水如图 6 中箭头 e 所示从上述主冷却水导出部 16 流出到下部套 100 从而流出到气缸盖 3 的外部。
另一方面， 向上述下部套 100 内流入的冷却水的一部分通过上述连通通道 26 而流 入上部套 400 内。如上所述， 俯视下， 冷却水导入下部套 100 的冷却水导入孔 22 与上述连 通通道 26 相互离开。此外， 在上部套 400 的排气侧部分， 形成有用于将冷却水向外部排出 的空调用冷却水导出部 23 和增压器冷却水导出部 24。因此， 通过冷却水导入孔 22 而流入 下部套 100 内的冷却水在通过下部套 100 的过程中流入上部套 400 内， 流入到上部套 400 内的冷却水不再返回下部套 100 侧， 而是在上部套 400 内向排气侧流动。特别是， 连通通道 26 位于比冷却水导入孔 22 靠进气侧的位置， 下部套 100 内的水从排气侧向进气侧流动。 因 此， 下部套 100 内的冷却水在向进气侧流动的过程中切实地通过连通通道 26 而流入上部套 400 内。
流入到上部套 400 内的冷却水如图 6 中箭头 c、 d 所示地向排气侧流动， 并从副冷 却水导出部 23、 24 流出。从这些副冷却水导出部 23、 24 流出的冷却水分别流向空调用暖气 芯体和增压器侧。 此处， 上述下部套 100 与上部套 400 仅通过连通通道 26 连通， 其主要部分隔着壁 部 28 在上下方向上离开。因此， 能够将从下部套 100 流入上部套 400 的冷却水量以及沿排 气口 7 从下部套 100 朝上部套 400 向上方流动的冷却水的量抑制得较少， 并且能够使上部 套 400 与排气通道适当离开， 能够在利用这两个套 100、 400 适当冷却气缸盖 3 的情况下， 抑 制排气通道 ( 参照图 3 的各要素 7、 8、 12) 的过度冷却。
特别是， 上述连通通道 26 形成在各气缸之间， 与形成在各气缸的排气口 7 之间的 情况等相比， 距离排气口 7 更远。因此， 能够抑制通过该连通通道 26 的冷却水过度冷却排 气口 7 内的排气的情况。
如上所述， 根据本实施方式涉及的装置， 能够在将排气口部 7 和排气集合部 8 内置 于气缸盖 3 内的情况下， 适当地冷却气缸盖 3， 并且能够抑制排气口部 7 等内的排气的过度 冷却。
另外， 根据本实施方式涉及的制造方法， 形成下部套 100 的型芯 N100 与形成上部 套 400 的型芯 N400 由不同的型芯构成， 另一方面， 这些型芯 N100、 N400 在连通通道形成部 N26 的下表面相互接合， 因此， 能够在将这些套 100、 400 相互连通的情况下， 在下部套 100 的 排气侧下部空间 15 与上部套 400 的排气侧上部空间 27 之间形成适当厚度的壁部， 并且能 够实现具有复杂形状的各副套 100、 400。
此外， 由于各套 100、 400 由不同的型芯形成， 所以与这些套 100、 400 由 1 个型芯形 成的情况相比， 能够在维持型芯的刚性的情况下， 将上述连通通道形成部 N26 和连通通道 26 的容积抑制得较小。
另外， 在铸造毛刺去除工序中， 通过将钻头插入连通通道 26 内并进行旋转驱动这 样的简单步骤， 就能够去除在各套的型芯 N100、 N400 的接合面产生的铸造毛刺， 能够高效 率且高精度地去除铸造毛刺。
此处， 在上述实施方式中， 作为发动机， 例示了直列 4 缸柴油发动机， 但本发明涉 及的发动机的冷却装置也可以应用于其他的直列多气缸发动机。
如上所述， 本发明提供一种水冷式发动机的冷却装置， 所述发动机是进排气为横 流式的发动机， 具有气缸盖和多个排成列状的气缸， 并且在该气缸盖中内置有与各燃烧室 连通的排气口部和使各排气口部汇合的排气集合部， 所述冷却装置包括 ： 冷却套， 形成在 所述气缸盖内， 冷却水流通该冷却套的内部， 其中， 所述冷却套具有主冷却套部和副冷却套 部， 所述主冷却套部具有位于所述发动机的进气口部周围的进气侧空间和位于所述排气口 部周围且与该进气侧空间连续的排气侧下部空间， 所述副冷却套部具有比所述排气侧下部 空间位于上方的排气侧上部空间， 所述主冷却套部与所述副冷却套部通过由沿上下方向延 伸的圆柱孔构成的连通通道相互连通， 而除了该连通通道之外， 该主冷却套部与该副冷却 套部隔着壁部在上下方向相互离开。
根据本发明， 形成于排气口部周围的主冷却套部的排气侧下部空间与副冷却套部 的排气侧上部空间通过圆柱状的连通通道而上下连通， 另一方面又隔着壁部而离开， 因此 能够在将冷却水导入排气侧上部空间的情况下， 使该排气侧上部空间与排气口部等适当离 开。因此， 能够在适当冷却气缸盖的情况下抑制排气口部等内的排气的过度冷却。 此外， 连通主冷却套部和副冷却套部的连通通道为圆柱状。 因此， 在通过不同的型 芯形成了主冷却套部和副冷却套部时， 能够通过钻头等容易地去除该连通通道上产生的铸 造毛刺。
在本发明中， 优选的是， 所述连通通道将所述主冷却套部中位于所述气缸之间的 部位与所述副冷却套部中位于所述气缸之间的部位予以连通。
根据上述结构， 与沿上下方向延伸的连通通道例如配置在各气缸的排气口部之间 的情形相比， 连通通道距离排气口部更远。 因此， 能够抑制通过该连通通道的冷却水过度冷 却排气口内的排气的情况。
此外， 在本发明中， 优选的是， 所述主冷却套部包括 ： 冷却水导入部， 设置于该主冷 却套部的排气侧部分， 并将冷却水从位于所述气缸盖的下部的气缸体导入到该主冷却套部 的所述排气侧下部空间内 ； 主冷却水导出部， 设置于该主冷却套部的进气侧部分， 并与所述 进气侧空间连通， 以将在该主冷却套部内流动的冷却水导出到所述气缸盖的外部 ； 其中， 所 述连通通道与所述冷却水导入部俯视下彼此离开， 所述副冷却套部包括 ： 副冷却水导出部， 设置于该副冷却套部的排气侧部分， 并与所述排气侧下部空间连通， 以将在该副冷却套部 内流动的冷却水导出到所述气缸盖的外部。
在上述结构中， 从气缸体导入至主冷却套部内的冷却水从主冷却套部的排气侧部 分向设置于进气侧的主冷却水导出部流动。另一方面， 通过连通通道而导入至副冷却套部 内的冷却水向副冷却水导出部流动。并且， 上述连通通道配置在俯视下与上述冷却水导入 部不同的位置。因此， 能够抑制通过连通通道后而流入至副冷却套部内的冷却水返回到主 冷却套部内的情形。这确保了副冷却套部内的冷却水的流动。此外， 能够将流入至副冷却 套部的冷却水经由副冷却水导出部导入至室内暖气 ( 空调用的暖气芯体 ) 等， 能够高效利 用冷却水。
此外， 本发明提供一种水冷式发动机的冷却装置的制造方法， 所述发动机是进排 气为横流式的发动机， 具有气缸盖和多个排成列状的气缸， 并且在该气缸盖中内置有与各
燃烧室连通的排气口部和使各排气口部汇合的排气集合部， 所述水冷式发动机的冷却装置 的制造方法包括以下步骤 ： 型芯配置步骤， 在所述气缸盖的主模内配置主冷却套型芯， 并且 在所述气缸盖的主模内配置副冷却套型芯， 以使该副冷却套型芯的所述排气侧上部空间形 成部相对于所述主冷却套型芯的所述排气侧下部空间形成部离开在上方， 并且使所述连通 通道形成部的下表面接触于所述排气侧下部空间形成部的上表面 ； 铸造步骤， 在所述主模 与所述各型芯之间浇注熔液， 并且去除所述各型芯， 以便在所述气缸盖内将由所述进气侧 空间和所述排气侧下部空间所构成的主冷却套部、 与由所述排气侧上部空间和所述连通通 道所构成的副冷却套部通过所述连通通道相互连通， 并且使所述排气侧下部空间与所述排 气侧上部空间形成在隔着壁部在上下方向相互离开的位置， 由此在所述气缸盖内形成具有 主冷却套部和副冷却套部的冷却装置， 其中， 所述主冷却套 型芯包括进气侧空间形成部和 排气侧下部空间形成部， 所述进气侧空间形成部用于在所述气缸盖中的进气口部周围形成 进气侧空间， 所述排气侧下部空间形成部与所述进气侧空间形成部连续地设置， 用于在所 述气缸盖中的所述排气口部周围形成排气侧下部空间， 所述副冷却套型芯包括排气侧上部 空间形成部和连通通道形成部， 所述排气侧上部空间形成部用于在所述气缸盖中的所述排 气侧下部空间的上方形成排气侧上部空间， 所述连通通道形成部沿上下方向延伸， 用于形 成连通所述排气侧上部空间与所述排气侧下部空间的连通通道。
根据该方法， 形成主冷却套部的型芯与形成副冷却套部的型芯由不同的型芯构 成， 因此能够容易地形成具有复杂形状的各副冷却套部。 而且， 这些型芯在连通通道形成部 的下表面相互接合， 因此能够在使主冷却套部与副冷却套部相互连通的情况下， 在主冷却 套部的排气侧下部空间与副冷却套部的排气侧上部空间之间形成适当厚度的壁部。因此， 能够在将冷却水导入排气侧上部空间的情况下使该排气侧上部空间与排气口部等适度地 离开， 从而能够在适当地冷却气缸盖的情况下抑制排气口部等内的排气的过度冷却。
此外， 由于各套部由不同的型芯形成， 所以与这些套部由 1 个型芯形成的情形相 比， 能够在维持型芯的刚性的情况下， 容易地调整上述连通通道形成部以及连通通道的容 积。
在上述方法中， 优选的是， 在所述型芯配置步骤中， 将所述副冷却套型芯的所述连 通通道形成部接触于所述主冷却套型芯的所述排气侧下部空间形成部中的位于所述气缸 之间的部位， 在所述铸造步骤中， 在将所述主冷却套部中位于所述气缸之间的部位与所述 副冷却套部中位于所述气缸之间的部位予以连通的位置形成所述连通通道。
根据该方法， 与沿上下方向延伸的连通通道例如形成在各气缸的排气口部之间的 情形相比， 连通通道形成在距离排气口部更远的位置， 因此能够抑制通过该连通通道的冷 却水过度冷却排气口内的排气的情形。
此外， 在上述方法中， 优选的是， 所述连通通道形成部呈沿上下方向延伸的圆柱 状， 在所述铸造步骤中， 将所述连通通道形成为沿上下方向延伸的圆柱孔， 所述水冷式发动 机的冷却装置的制造方法还包括 ： 铸造毛刺去除步骤， 将钻头插入到所述圆柱孔的连通通 道中， 通过钻头来去除形成于该连通通道上的铸造毛刺。
这样， 能够通过钻头容易地去除在主冷却套型芯与副冷却套型芯的接合面、 即连 通通道的下表面上产生的铸造毛刺， 能够高效率且高精度地去除铸造毛刺。这能够提高作 业效率、 并且抑制因残留的铸造毛刺引起的气缸盖的损伤。此外， 在上述方法中， 优选的是， 所述主冷却套型芯包括 ： 冷却水导入部形成部， 形成用于将冷却水从位于所述气缸盖的下部的气缸体导入到所述主冷却套部的所述排气 侧下部空间内的冷却水导入部 ； 主冷却水导出部形成部， 将主冷却水导出部形成在所述主 冷却套部的进气侧部分， 所述主冷却水导出部与所述主冷却套部的所述进气侧空间连通， 以将在该主冷却套部内流动的冷却水导出到所述气缸盖的外部， 所述副冷却套型芯包括 ： 副冷却水导出部形成部， 将副冷却水导出部形成在所述副冷却套部的排气侧部分， 所述副 冷却水导出部与所述副冷却套部的所述排气侧下部空间连通， 以将在该副冷却套部内部流 动的冷却水导出到所述气缸盖的外部， 其中， 在所述型芯配置步骤中， 使所述副冷却套型芯 的所述连通通道形成部在俯视下与所述冷却水导入部形成部离开而配置， 在所述铸造步骤 中， 在所述主冷却套部的排气侧部分形成所述冷却水导入部， 在所述主冷却套部的进气侧 部分形成所述主冷却水导出部， 在所述副冷却套部的排气侧部分形成所述副冷却水导出 部。
根据该方法， 用于将冷却水从气缸体导入到主冷却套部内的冷却水导入部形成于 主冷却套部的排气侧， 用于将主冷却套部内的冷却水导出至气缸盖外部的主冷却水导出部 形成于主冷却套部的进气侧。因此， 导入至主冷却套部的冷却水从主冷却套部的排气侧部 分向进气侧流动。 另一方面， 在副冷却套部的排气侧部分， 形成有用于将冷却水导出到气缸 盖外部的副冷却水导出部。因此， 导入到副冷却套部内的冷却水向与主冷却套部不同的导 出部流动。并且， 上述连通通道形成在俯视下与上述冷却水导入部不同的位置。因此， 能够 抑制通过连通通道后而流入至副冷却套部内的冷却水返回到主冷却套部内的情形。 这确保 了副冷却套部内的冷却水的流动。此外， 能够将流入至副冷却套部的冷却水经由副冷却水 导出部导入至室内暖气 ( 空调用的暖气芯体 ) 等， 能够高效利用冷却水。