內燃機的氣缸蓋的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供內燃機的氣缸蓋。在氣缸蓋(1)以包圍火花塞安裝孔(5)的方式形成有水套(4)。通過進氣口、排氣口(7、8)與火花塞安裝孔(5)之間的部分處的水套(4)的上表面(12～14)低于火花塞安裝孔(5)的周圍的除此以外的部分處的水套(4)的上表面(15～17)來提高剛性，由此來抑制因缸內壓力導致的氣缸蓋(1)的變形，緩和伴隨著該變形的火花塞安裝孔(5)周圍的應力集中。
【專利說明】內燃機的氣缸蓋
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及具備進氣口、排氣口、用于安裝被冷卻部件的安裝孔以及設置在該安裝孔周圍的水套的內燃機的氣缸蓋。
【背景技術】
[0002]眾所周知，內燃機的氣缸蓋在上蓋(upper deck)與下蓋(lower deck)之間具備進氣口、排氣口以及通過火花塞安裝孔的周圍的水套。進而，利用在這樣的水套中流動的冷卻水來進行氣缸蓋的冷卻。
[0003]進而，以往，在專利文獻I中提出有形成為如下結構的氣缸體:在包括鄰接的兩個氣缸蓋螺栓穿通孔的平面與火花塞安裝孔之間設置結合上蓋和下蓋的柱狀部。在該文獻所記載的氣缸蓋中，通過設置柱狀部，緩和火花塞周圍的應力，并且確?；鸹ㄈ車睦鋮s性倉泛。
[0004]另外，在專利文獻2中記載有如下的氣缸蓋:通過利用設置于下蓋的厚壁部連結氣缸蓋螺栓凸臺與進氣口、排氣口來提高下蓋的強度。并且，在專利文獻3中記載有如下的氣缸蓋:在下蓋的上表面設置將排氣口的上游側開口部之間連結在一起的肋，利用該肋來提高剛性。
[0005]專利文獻1:日本特開2009-264260號公報
[0006]專利文獻2:日本特開2004-218481號公報
[0007]專利文獻3:日本特開2003-310157號公報
[0008]然而，在內燃機的運轉中，如圖6所示，借助缸內壓力，設置有火花塞安裝孔50的燃燒室的頂面部分被推起。進而，產生以火花塞安裝孔50為中心而進氣口 51以及排氣口52朝外側打開的方向的拉伸應力。應力集中于火花塞安裝孔50的周圍。
[0009]在該點上，在上述文獻I的氣缸蓋中，由于僅對氣缸蓋兩端部進行了加強，因此認為火花塞周圍的應力緩和并不充分。并且，為了確保足夠的強度，考慮增加柱狀部的數(shù)量，但是，在這種情況下，會招致氣缸蓋的重量的增加。
[0010]另外，近年來，通過使用渦輪增壓器進行的增壓供氣來確保最大輸出從而降低排氣量的內燃機的潤輪小型化(turbo downsizing)得到發(fā)展。在這樣的內燃機中，由于增壓區(qū)域的擴大，在廣闊的運轉區(qū)域中都作用有較高的缸內壓力，因此，圍繞氣缸蓋的環(huán)境在強度上、熱力學上都變得苛刻。

【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠抑制因缸內壓力導致的氣缸蓋的變形、能夠適當?shù)鼐徍桶殡S著該變形的火花塞等的安裝孔周圍的應力集中的內燃機的氣缸蓋。
[0012]為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種內燃機的氣缸蓋，上述內燃機的氣缸蓋具備:進氣口、排氣口、用于安裝被冷卻部件的安裝孔以及設置在該安裝孔的周圍的水套，上述內燃機的氣缸蓋的特征在于，進氣口以及排氣口中的至少一方與安裝孔之間的部分處的水套的周邊的剛性高于安裝孔的周圍的除此以外的部分處的水套的周邊的剛性。
[0013]在上述結構中，進氣口、排氣口與安裝孔之間的部分的剛性提高。該剛性提高的部分就是因缸內壓力將燃燒室的頂面部分推起而產生朝外側打開的方向的拉伸應力的部分。因此，能夠抑制因缸內壓力導致的氣缸蓋的變形，能夠適當?shù)鼐徍桶殡S著該變形的氣缸蓋周圍的應力集中。
[0014]并且，為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種內燃機的氣缸蓋，上述內燃機的氣缸蓋具備:進氣口、排氣口、用于安裝被冷卻部件的安裝孔以及設置在該安裝孔的周圍的水套，上述內燃機的氣缸蓋的特征在于，進氣口以及排氣口中的至少一方與安裝孔之間的部分處的水套的周邊被實施了用于提高剛性的加強。
[0015]在上述結構中，進氣口、排氣口與安裝孔之間的部分的剛性提高。該剛性提高的部分就是因缸內壓力將燃燒室的頂面部分推起而產生朝外側打開的方向的拉伸應力的部分。因此，能夠抑制因缸內壓力導致的氣缸蓋的變形，能夠適當?shù)鼐徍桶殡S著該變形的氣缸蓋周圍的應力集中。
[0016]另外，例如通過使進氣口以及排氣口中的至少一方與安裝孔之間的部分處的水套的上表面低于安裝孔的周圍的除此以外的部分處的水套的上表面，或者通過對水套的周圍的壁面進行增厚，實施上述加強。
[0017]并且，為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種內燃機的氣缸蓋，上述內燃機的氣缸蓋具備:進氣口、排氣口、用于安裝被冷卻部件的安裝孔以及設置在該安裝孔的周圍的水套，上述內燃機的氣缸蓋的特征在于，進氣口以及排氣口中的至少一方與安裝孔之間的部分處的水套的上表面低于安裝孔的周圍的除此以外的部分處的水套的上表面。
[0018]在上述結構中，通過降低水套的上表面，進氣口、排氣口與安裝孔之間的部分的剛性提高。該剛性提高的部分就是因缸內壓力將燃燒室的頂面部分推起而產生朝外側打開的方向的拉伸應力的部分。因此，能夠抑制因缸內壓力導致的氣缸蓋的變形，能夠適當?shù)鼐徍桶殡S著該變形的氣缸蓋周圍的應力集中。
[0019]此外，為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種內燃機的氣缸蓋，上述內燃機的氣缸蓋具備:進氣口、排氣口、用于安裝被冷卻部件的安裝孔以及設置在該安裝孔的周圍的水套，上述內燃機的氣缸蓋的特征在于，對進氣口以及排氣口中的至少一方與安裝孔之間的部分處的水套的壁面進行增厚。
[0020]在上述結構中，通過進行水套的壁面的增厚，進氣口、排氣口與安裝孔之間的部分的剛性提高。該剛性提高的部分就是因缸內壓力將燃燒室的頂面部分推起而產生朝外側打開的方向的拉伸應力的部分。因此，能夠抑制因缸內壓力導致的氣缸蓋的變形，能夠適當?shù)鼐徍桶殡S著該變形的氣缸蓋周圍的應力集中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的第一實施方式所涉及的內燃機的氣缸蓋的剖視圖，是示出沿著圖中右下所示的示意平面圖的A-A線的截面構造的剖視圖。
[0022]圖2是該實施方式的氣缸蓋的剖視圖，是示出沿著圖中右下所示的示意平面圖的B-B線的截面構造的剖視圖。
[0023]圖3是示出形成于該實施方式的氣缸蓋的水套的從上方觀察的平面構造的平面圖。
[0024]圖4是局部地示出形成于該實施方式的氣缸蓋的水套的立體構造的立體圖。
[0025]圖5是示出本發(fā)明的第二實施方式所涉及的內燃機的氣缸蓋的截面構造的剖視圖。
[0026]圖6是示出以往的內燃機的氣缸蓋的與缸內壓力對應的拉伸應力的作用方式的剖視圖。
【具體實施方式】
[0027](第一實施方式)
[0028]以下，參照圖1?圖4對將本發(fā)明的內燃機的氣缸蓋具體化了的第一實施方式詳細地進行說明。另外，本實施方式的氣缸蓋應用于直列四缸的內燃機。
[0029]如圖1所示，氣缸蓋I的內部形成為由下蓋2和上蓋3這兩個蓋構成的雙層構造。在下蓋2和上蓋3之間形成有供冷卻水流動的水套4。
[0030]如圖2所示，在氣缸蓋I的下部形成有供作為被冷卻部件的火花塞安裝的火花塞安裝孔5，和進氣口 7以及排氣口 8等各口。另外，在該氣缸蓋1，在各氣缸分別設置有一個火花塞安裝孔5、一對進氣口 7以及一對排氣口 8。
[0031]在這樣的氣缸蓋I中，形成有如圖3以及圖4所示的形狀的水套4。另外，水套4形成為避開火花塞安裝孔5所通過的部分9、進氣口所通過的部分10以及排氣口 8所通過的部分11。
[0032]如圖4所示，在該氣缸蓋I中，進氣口 7以及排氣口 8與火花塞安裝孔5之間的部分處的水套4的上表面12?14形成為比火花塞安裝孔5周圍的其他部分處的水套4的上表面15?17低一級。進而，由此來進行進氣口 7以及排氣口 8與火花塞安裝孔5之間的部分的加強，該部分處的水套4周圍的剛性提高。對于這樣的本實施方式的氣缸蓋1，從圖2中以虛線示出的以往的氣缸蓋的同樣的水套省略了該圖2中以剖面線示出的部分C。
[0033]其次，對以上述方式構成的氣缸蓋I的作用進行說明。
[0034]在具備本實施方式的氣缸蓋I的內燃機中，由于因燃燒而產生的缸內壓力，位于燃燒室的頂面的氣缸蓋I的下表面被推起。進而，通過該推起，產生以火花塞安裝孔5為中心而進氣口 7以及排氣口 8朝外側打開的方向的拉伸應力。然而，在這種氣缸蓋I中，進氣口 7以及排氣口 8與火花塞安裝孔5之間的部分的剛性提高，此時的氣缸蓋I的變形被抑制。進而，結果，作用有缸內壓力時的火花塞安裝孔5周圍的應力集中得以緩和。
[0035]根據以上說明了的本實施方式，能夠起到如下的效果。
[0036](I)在本實施方式中，在火花塞安裝孔5的周圍，進氣口 7以及排氣口 8與火花塞安裝孔5之間的部分處的水套4的上表面12?14比火花塞安裝孔5周圍的除此以外的部分處的水套4的上表面15?17低。進而，由此，進氣口 7以及排氣口 8與火花塞安裝孔5之間的部分的水套4的周圍被加強，其剛性提高。因此，能夠抑制因缸內壓力而導致的氣缸蓋I的變形，能夠適當?shù)鼐徍桶殡S著該變形的火花塞安裝孔5周圍的應力集中。
[0037](2)在本實施方式中，在提高剛性的同時，在靠近燃燒室的火花塞安裝孔5的下部的周圍殘留有水套4。因此，在提高火花塞安裝孔5周圍的剛性而緩和火花塞安裝孔5周圍的應力集中的同時，能夠維持變得高溫的燃燒室側的部分的冷卻性能。[0038](3)在本實施方式中，在降低進氣口 7以及排氣口 8與火花塞安裝孔5之間的部分處的水套4的上表面12?14的同時，兩個排氣口 8之間的部分的水套4的上表面17仍然較聞。因此，在提聞火花塞安裝孔5周圍的剛性而緩和火花塞安裝孔5周圍的應力集中的同時，能夠維持變得高溫的排氣口 8之間的部分的冷卻性能。
[0039](第二實施方式)
[0040]接著，參照圖5對將本發(fā)明的內燃機的氣缸蓋具體化了的第二實施方式詳細地進行說明。另外，本實施方式的氣缸蓋相對于第一實施方式的氣缸蓋僅僅對形成在火花塞安裝孔5周圍的水套的形狀進行了變更。因此，在本實施方式中，對與第一實施方式的結構共通的結構標注相同標號并省略詳細說明。
[0041]如圖5所示，在本實施方式的氣缸蓋20中也以冷卻水通過火花塞安裝孔5的周圍流動的方式形成有水套21。然而，在本實施方式中形成為:即便是在進氣口 7、排氣口 8與火花塞安裝孔5之間的部分，水套21的上表面也與火花塞安裝孔5周圍的除此以外的部分的水套21的上表面形成為相同高度。
[0042]然而，在本實施方式的氣缸蓋20中，通過將進氣口 7、排氣口 8與火花塞安裝孔5之間的部分處的水套21的內周側的壁面21a增厚來進行加強。該圖5中以剖面線示出的部分22表示該實施了增厚的部分。
[0043]其次，對以上述方式構成的氣缸蓋20的作用進行說明。
[0044]在本實施方式的氣缸蓋20中，當作用有缸內壓力時，燃燒室正上的火花塞安裝孔5周圍被推起，以火花塞安裝孔5為中心，進氣口 7以及排氣口 8以朝外側打開的方式變形。此時，在該氣缸蓋20中，通過形成增厚部22，進氣口 7以及排氣口 8與火花塞安裝孔5之間的部分的剛性提高。因此，在該氣缸蓋20中，能夠抑制因缸內壓力的作用而導致的變形，能夠緩和伴隨著該變形的火花塞安裝孔5周圍的應力集中。
[0045]根據以上說明了的本實施方式，能夠起到如下的效果。
[0046](4)在本實施方式中，對進氣口 7以及排氣口 8與火花塞安裝孔5之間的部分處的水套4的壁面進行增厚。進而，由此，進氣口 7以及排氣口 8與火花塞安裝孔5之間的區(qū)域的水套4的周圍被加強，其剛性提高。因此，能夠適當?shù)鼐徍鸵蚋變葔毫Χ鴮е碌幕鸹ㄈ惭b孔5周圍的應力集中。
[0047](5)在本實施方式中，在水套21的上部進行用于對水套21的壁面進行加強的增厚。因此，在提高進氣口 7、排氣口 8與火花塞安裝孔5之間的部分的剛性的同時，在靠近燃燒室的區(qū)域，并不縮小流路面積，水套21保持原樣，因此能夠維持變得高溫的燃燒室側的區(qū)域的冷卻性能。
[0048]以上說明了的各實施方式能夠以下述方式變更而加以實施。
[0049].在第二實施方式中，對進氣口 7、排氣口 8與火花塞安裝孔5之間的部分處的水套21的內周側進行增厚，然而，也可以對該部分處的水套21的外周側進行增厚。
[0050].在第二實施方式中，對進氣口 7、排氣口 8與火花塞安裝孔5之間的部分處的水套21的上部進行增厚，然而，如果需要確保用于緩和應力集中的剛性，也可以對水套21的下部也進行增厚。另外，為了確保冷卻性能，優(yōu)選擴寬水套21的下部的流路面積。因此，SP便在需要從水套21的上部到下部進行增厚的情況下，也優(yōu)選減少下部的增厚量并增多上部的增厚量，從而以使得越趨向下部則寬度越寬的方式形成水套21。[0051].在上述實施方式中，通過降低水套4的上表面或者進行災難過后來提高進氣口
7、排氣口 8與火花塞安裝孔5之間的部分處的水套4、21周圍的剛性。用于提高這樣的部分的剛性的加強例如也可以通過設置梁或者肋、或者利用比其他部分的材料的剛性高的材料來形成上述的部分的水套4、21的周圍等其他的加強方法來進行加強。
[0052].在上述實施方式中，對火花塞安裝孔5與進氣口 7之間的部分、以及火花塞安裝孔5與排氣口 8之間的部分雙方進行加強，然而，如果能夠充分地緩和應力集中，則也可以省略其中的任一方的加強。
[0053]?在上述實施方式中，形成用于安裝火花塞的火花塞安裝孔5，然而，例如在柴油機等重，代替火花塞而在氣缸蓋安裝有噴射器。即便在這種情況下，如果對進氣口、排氣口中的至少一方與噴射器安裝孔之間的部分處的水套的周圍進行加強，則能夠緩和噴射器安裝孔周圍的應力集中。另外，在該情況下，噴射器成為被冷卻部件。
[0054].在上述實施方式中，針對每個氣缸分別設置有一對進氣口 7和一對排氣口 8，然而，每個氣缸的進氣口 7以及排氣口 8的數(shù)量、配置并不限于此，可以適當變更。
[0055].在上述實施方式中，對將本發(fā)明應用于直列四缸的內燃機的情況進行了說明，然而，本發(fā)明同樣能夠應用于除此以外的氣缸排列類型的內燃機。
[0056]附圖標記說明:
[0057]1:氣缸蓋；2:下蓋；3:上蓋；4:水套；5:火花塞安裝孔(用于安裝被冷卻部件的安裝孔)；7:進氣口 ；8:排氣口 ；9:火花塞安裝孔所通過的部分；10:進氣口所通過的部分；11:排氣口所通過的部分；12-14(進氣口、排氣口和火花塞安裝孔之間的部分處的水套的)上表面；15-17:(火花塞安裝孔周圍的除此以外的部分的水套的)上表面；20:氣缸蓋；21:水套；21a:水套的壁面；22:被增厚的部分；50:火花塞安裝孔；51:進氣口 ；52:排氣口。
【權利要求】
1.一種內燃機的氣缸蓋， 所述內燃機的氣缸蓋具備:進氣口、排氣口、用于安裝被冷卻部件的安裝孔以及設置在該安裝孔的周圍的水套， 所述內燃機的氣缸蓋的特征在于， 所述進氣口以及所述排氣口中的至少一方與所述安裝孔之間的部分處的所述水套的周邊的剛性高于所述安裝孔的周圍的除此以外的部分處的所述水套的周邊的剛性。
2.一種內燃機的氣缸蓋， 所述內燃機的氣缸蓋具備:進氣口、排氣口、用于安裝被冷卻部件的安裝孔以及設置在該安裝孔的周圍的水套， 所述內燃機的氣缸蓋的特征在于， 所述進氣口以及所述排氣口中的至少一方與所述安裝孔之間的部分處的所述水套的周邊被實施了用于提高剛性的加強。
3.根據權利要求2所述的內燃機的氣缸蓋，其中， 通過使所述進氣口以及所述排氣口中的至少一方與所述安裝孔之間的部分處的所述水套的上表面低于所述安裝孔的周圍的除此以外的部分處的所述水套的上表面，實施所述加強。
4.根據權利要求2所述內燃機的氣缸蓋，其中， 所述加強是通過對所述水套的周圍的壁面進行增厚而實施的。
5.一種內燃機的氣缸蓋， 所述內燃機的氣缸蓋具備:進氣口、排氣口、用于安裝被冷卻部件的安裝孔以及設置在該安裝孔的周圍的水套， 所述內燃機的氣缸蓋的特征在于， 所述進氣口以及所述排氣口中的至少一方與所述安裝孔之間的部分處的所述水套的上表面低于所述安裝孔的周圍的除此以外的部分處的所述水套的上表面。
6.一種內燃機的氣缸蓋， 所述內燃機的氣缸蓋具備:進氣口、排氣口、用于安裝被冷卻部件的安裝孔以及設置在該安裝孔的周圍的水套， 所述內燃機的氣缸蓋的特征在于， 對所述進氣口以及所述排氣口中的至少一方與所述安裝孔之間的部分處的所述水套的壁面進行增厚。
【文檔編號】F02F1/24GK103459814SQ201180069978
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2011年4月11日 優(yōu)先權日:2011年4月11日
【發(fā)明者】池田晃浩, 脅屋努, 中村秀雄 申請人:豐田自動車株式會社