專利名稱：內(nèi)燃機中的缸體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及內(nèi)燃機中的缸體，尤其是涉及一種所謂的窄底水套型缸體，其中環(huán)繞在各個氣缸周圍的水套的底部位于缸體下艙板部的上方。
背景技術(shù)：
日本已公開專利申請(特開平)6-299900和日本已公開專利申請2000-291488均公開了用于內(nèi)燃機的窄低水套型缸體。在這些缸體中，環(huán)繞各個氣缸壁，延伸有一個外套側(cè)壁，來在它們之間限定出一個水套，從而使得在發(fā)動機工作過程中，冷卻水受迫在水套中流動，來吸收氣缸壁的熱量。外套側(cè)壁的下端部通過外套底壁連接在氣缸壁上。外套底壁位于缸體的下艙板部的上方。眾所周知，缸體的下艙板部是一個曲軸箱從這里向下延伸的部分。
利用這種窄底水套，靠近燃燒腔室的氣缸壁上部在冷卻水的作用下被高效冷卻，并且由于環(huán)繞氣缸壁下端部的周圍沒有水套，所以缸體的重量可以相應(yīng)地減輕。前述已公告的專利申請描述了各種由這種窄底水套構(gòu)造所帶來的優(yōu)點，比如，抑制了過冷現(xiàn)象、改善了燃料消耗、改善了廢氣特性、改善了加熱系統(tǒng)的加熱性能等等。

發(fā)明內(nèi)容
但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由于窄底水套的固有構(gòu)造，所以缸體的外套底壁，尤其是靠近缸體前壁的外套底壁，往往會在發(fā)動機工作過程中接收到一個巨大應(yīng)力。也就是說，這些位置處的外套底壁會受到應(yīng)力集中的破壞作用。如果應(yīng)力集中非常高，那么將導(dǎo)致氣缸壁發(fā)生變形并且由此使得前壁發(fā)生變形。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種窄底水套型缸體，其具有令人滿意的抵抗應(yīng)力集中的剛度。
也就是說，本發(fā)明的目的在于提供一種窄底水套型缸體，其中靠近前壁的外套底壁可以顯現(xiàn)出抵抗應(yīng)力集中的較高剛度。
本發(fā)明的另外一個目的在于提供一種窄底水套型缸體，其被構(gòu)造成抑制或者至少減輕前蓋的震顫現(xiàn)象，其中前蓋被固定在缸體的前壁上。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，在此提供了一種內(nèi)燃機中的缸體，其包括一個上艙板部(an upper deck portion)，缸頭將被安裝在其上；一個下艙板部，曲軸箱從這里向下延伸；直線排列的氣缸壁，各個氣缸壁均在所述上艙板部與下艙板部之間豎直延伸，這些氣缸壁分別具有形成于其中的缸膛；外套側(cè)壁，它們分別環(huán)繞在氣缸壁的周圍，從而使得在各個外套側(cè)壁與對應(yīng)的氣缸壁之間限定出一個水套；外套底壁，各個底壁均在各個外套側(cè)壁的豎直最下端部和對應(yīng)氣缸壁的豎直中部之間延伸，這些外套底壁均位于所述下艙板部的上方；一個前壁，其構(gòu)成了缸體的一個軸向端壁，該前壁與所述上艙板部的前部、下艙板部的前部、氣缸壁中前面的一個、外套側(cè)壁中前面的一個以及外套底壁中前面的一個構(gòu)成一體；以及一個補強結(jié)構(gòu)，其一體式形成于所述前壁上，用于對缸體的整個構(gòu)造進行補強，該補強結(jié)構(gòu)是這樣一種類型，即從所述前壁的主表面隆起。
按照本發(fā)明的第二方面，在此提供了一種內(nèi)燃機中的缸體，其包括一個上艙板部，缸頭將被安裝在其上；一個下艙板部，曲軸箱從這里向下延伸；直線排列的氣缸壁，各個氣缸壁均在所述上艙板部與下艙板部之間豎直延伸，這些氣缸壁分別具有形成于其中的缸膛；外套側(cè)壁，它們分別環(huán)繞在氣缸壁的周圍，從而使得在各個外套側(cè)壁與對應(yīng)的氣缸壁之間限定出一個水套；外套底壁，各個底壁均在各個外套側(cè)壁的豎直最下端部和對應(yīng)氣缸壁的豎直中部之間延伸，這些外套底壁均位于所述下艙板部的上方；一個前壁，其構(gòu)成了缸體的一個軸向端壁，該前壁與所述上艙板部的前部、下艙板部的前部、氣缸壁中前面的一個、外套側(cè)壁中前面的一個以及外套底壁中前面的一個構(gòu)成一體；以及一個補強結(jié)構(gòu)，其一體式形成于所述前壁上，用于對缸體的整個構(gòu)造進行補強，該補強結(jié)構(gòu)包括相互交叉的豎直和橫向凸肋，豎直凸肋沿著一個虛擬平面在所述上艙板部與下艙板部之間延伸，所述缸膛的軸線位于該虛擬平面上，并且橫向凸肋構(gòu)成了所述外套底壁中前面的一個上的凸脊。
按照本發(fā)明的第三方面，在此提供了一種內(nèi)燃機中的缸體，其包括一個上艙板部，缸頭將被安裝在其上；一個下艙板部，曲軸箱從這里向下延伸；直線排列的氣缸壁，各個氣缸壁均在所述上艙板部與下艙板部之間豎直延伸，這些氣缸壁分別具有形成于其中的缸膛；外套側(cè)壁，它們分別環(huán)繞在氣缸壁的周圍，從而使得在各個外套側(cè)壁與對應(yīng)的氣缸壁之間限定出一個水套；外套底壁，各個底壁均在各個外套側(cè)壁的豎直最下端部和對應(yīng)氣缸壁的豎直中部之間延伸，這些外套底壁均位于所述下艙板部的上方；一個前壁，其構(gòu)成了缸體的一個軸向端壁，該前壁與所述上艙板部的前部、下艙板部的前部、氣缸壁中前面的一個、外套側(cè)壁中前面的一個以及外套底壁中前面的一個構(gòu)成一體；以及一個補強結(jié)構(gòu)，其一體式形成于所述前壁上，用于對缸體的整個構(gòu)造進行補強，該補強結(jié)構(gòu)包括一個隆起的螺栓凸臺，其一體式形成在所述外套底壁中前面的一個上，來卡持住一根連接螺栓，所述連接螺栓用于將前蓋的中部固定在所述前壁上，該隆起的螺栓凸臺被設(shè)置在一個虛擬平面上，所述缸膛的各條軸線均位于該虛擬平面上。


圖1是一個根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機中的缸體的前視圖。
圖2是沿著圖1中的線“II-II”的剖視圖。
圖3是沿著圖1中的線“III-III”的剖視圖。
圖4是一個即將被固定在缸體前壁上的前蓋的后視圖。
具體實施例方式
參照附圖，尤其是圖1和2，在此示出了一個本發(fā)明中內(nèi)燃機中的缸體10。缸體10實際應(yīng)用的發(fā)動機屬于直列式四缸水冷型。在使用中，發(fā)動機被橫向安裝在車體中的發(fā)動機艙室內(nèi)，同時其進氣側(cè)面朝前方，而其排氣側(cè)面朝后方。
缸體10由模鑄的鋁合金或者類似材料制成。
正如從圖2和3中看到的那樣，缸體10屬于所謂的敞口型(a socalled open deck type)，在其中限定出一個水套18，水套18的上端部明顯地暴露在缸體10的上艙板部20上。
正如從圖2和3中明白的那樣，在缸體10中，形成有四個氣缸(或者缸膛)11，它們直線排列。盡管沒有示出，但是在各個氣缸11中均工作性設(shè)置有一個活塞。
各個氣缸11均由一個圓柱型氣缸壁12限定而成。
正如從圖2中明白的那樣，各個氣缸壁12的上半部分由一個圓柱形外套側(cè)壁14環(huán)繞起來，在它們之間遺留下水套18。眾所周知，利用受迫在水套18中流動的冷卻水來吸收氣缸壁12中由于空氣/燃料混合物在燃燒腔室中燃燒而產(chǎn)生的熱量。
為了減小缸體10的軸向長度，采用了一種所謂的二重連接排布方式，其中相鄰氣缸壁12的相鄰部件被相互合并在一起。
正如從圖2中看出的那樣，各個氣缸壁12均在前述上艙板部20與下艙板部22之間豎直延伸。
正如從圖1和2中看出的那樣，從下艙板部22，向下延伸出一個曲軸箱24。眾所周知，曲軸箱24包括多個軸承蓋安裝壁26，它們借助于這些軸承蓋(未示出)可旋轉(zhuǎn)地支撐起一根曲軸。
正如從圖2中明白的那樣，在上艙板部20上，緊密地安裝有一個缸頭(未示出)，同時一個缸頭墊圈被氣密性地放置于它們之間。為了進行緊密安裝，使用了大量的缸頭螺栓(未示出)。
在各個外套側(cè)壁14與對應(yīng)氣缸壁12的中部之間，延伸有一個外套底壁16，在其中限定出水套18的底表面。利用這種方式，外套底壁16被設(shè)置在下艙板部22的上方，從而使得水套18僅環(huán)繞各個氣缸壁12的上部形成。也就是說，形成了窄底水套18。
由于水套18的這種構(gòu)造，靠近燃燒腔室的氣缸壁12的上部在冷卻水的作用下被高效冷卻，并且由于環(huán)繞氣缸壁12的下部沒有水套，所以能夠減輕缸體10的重量。當(dāng)然，還可以獲得其它優(yōu)點，比如抑制過冷現(xiàn)象、改善燃料消耗、改善廢氣特性、改善加熱系統(tǒng)的加熱性能等等。
正如從圖1和2中看出的那樣，在缸體10的即將固定前蓋38(參見圖4)的前壁28上，顯露出上艙板部20的前部、下艙板部22的前部、氣缸壁12中前面的一個、外套側(cè)壁14中前面的一個以及外套底壁16中前面的一個。也就是說，前壁28基本上由上艙板部20的前部、下艙板部22的前部、氣缸壁12中前面的一個、外套側(cè)壁14中前面的一個以及外套底壁16中前面的一個構(gòu)成。
需要指出的是，當(dāng)對應(yīng)的發(fā)動機被橫向安裝在發(fā)動機艙室中時，缸體10的前壁28相對于車輛面朝左側(cè)。
正如從圖1和2中看出的那樣，在缸體10的前壁28上，還顯露出沿著上艙板部20延伸的上艙板凸緣30、沿著下艙板部22延伸的下艙板凸緣32、沿著缸體10的左側(cè)周邊延伸的左側(cè)蓋安裝凸緣34a、沿著缸體10的右側(cè)周邊延伸的右側(cè)蓋安裝凸緣34b、以及左側(cè)和右側(cè)缸頭螺栓凸臺36a和36b，缸頭螺栓凸臺36a和36b被設(shè)置成用于卡持住前述缸頭螺栓。
左側(cè)蓋安裝凸緣34a和右側(cè)蓋安裝凸緣34b被制成帶有大量帶有螺紋的螺栓開口35，用于借助于連接螺栓(未示出)將前蓋38的圓周部分連接到其上。
正如從圖2中看出的那樣，下艙板凸緣32被制成帶有一條水通道33，其與前述水套18發(fā)生連通。由于這種水通道33的存在，下艙板凸緣32如圖所示被擴展成具有一個圓形外表面。如果需要，所述水通道33可以被從下艙板部32中去除。
前蓋38(參見圖4)由模鑄鋁合金或者類似材料制成。如圖所示，前蓋38被制成在其圓周凸緣部分38a處帶有大量的螺栓開口38b。也就是說，前述連接螺栓穿過螺栓開口38b，用于將前蓋38固定到缸體10的前壁28上。
正如從圖1清楚看出的那樣，缸體10的前壁28被一體式制成帶有一個補強結(jié)構(gòu)，用于對缸體10的整個構(gòu)造進行補強。
這種補強結(jié)構(gòu)包括一條豎直凸肋42和一條橫向凸肋44，它們被設(shè)置成大體以直角發(fā)生交叉。
如圖所示，豎直凸肋42被設(shè)置在前壁28的上半部分處，并且沿著一個虛擬平面“L1”豎直延伸，四個氣缸11的軸線位于該虛擬平面“L1”上。
豎直凸肋42的上端部與上艙板凸緣30的前邊緣合并起來，而其下端部與下艙板凸緣32的前邊緣合并起來。也就是說，豎直凸肋42在上艙板凸緣30的前邊緣與下艙板凸緣32的前邊緣之間豎直延伸。
正如從圖1和2明白的那樣，橫向凸肋44被設(shè)置在前壁28的上半部分處，并且沿著外套底壁16的前部橫向延伸。也就是說，橫向凸肋44構(gòu)成了外套底壁16中前面的一個上的凸脊。
正如從圖1中看出的那樣，橫向凸肋44的左側(cè)端部與左側(cè)缸頭螺栓凸臺36a合并起來，而其右側(cè)端部與右側(cè)缸頭螺栓凸臺37b合并起來。
正如從圖2中看出的那樣，在前壁28的上半部分處，外套側(cè)壁14突伸到氣缸壁12之外，并且豎直凸肋42具有一個貫穿其長度的共用頂部凸脊。因此，設(shè)置于外套側(cè)壁14上的豎直凸肋42的上部42A從外套壁15具有一個較小的突起度，而設(shè)置于氣缸壁12的下部上的豎直凸肋42的下部42B從氣缸壁12具有一個較大的突起度。
正如從圖1清楚示出的那樣，在前壁28上豎直凸肋42與橫向凸肋44發(fā)生交叉的部分處，一體式成形有一個螺栓凸臺46，該螺栓凸臺46具有一個帶有螺紋的螺栓開口46a。
正如從圖1、3和4中明白的那樣，當(dāng)前蓋38被固定在缸體10的前壁28上時，一個貫穿前蓋38上的中心螺栓凸臺開口39的中心螺栓(未示出)與前壁28上的螺栓凸臺46中的螺紋式螺栓開口46a嚙合起來。優(yōu)選的是，螺栓凸臺46呈圓柱形，并且具有一個較大的尺寸和厚度。
在下面，將對由本發(fā)明提供的各種優(yōu)點進行描述。
在本發(fā)明中，由缸體10的前壁28形成補強結(jié)構(gòu)。也就是說，由于存在有大體成直角交叉的豎直凸肋42和橫向凸肋44，前壁28的剛度明顯提高，由此使得缸體10的剛度明顯提高。因此，可靠地抑制了氣缸壁12和前壁28發(fā)生所不希望的變形現(xiàn)象。
由于橫向凸肋44被構(gòu)造成構(gòu)成了外套底壁16的前部上的凸脊，在發(fā)動機工作過程中會發(fā)生應(yīng)力集中的外套底壁16可以具有令人滿意的剛度。由此，抑制了外套底壁16以及氣缸壁12發(fā)生所不希望的變形現(xiàn)象。
在本發(fā)明中，豎直凸肋42的上端部與上艙板凸緣30合并起來，增加了上艙板凸緣30的剛度。由此，可靠地抑制了上艙板凸緣30發(fā)生所不希望的變形現(xiàn)象，所述變形現(xiàn)象將由氣密性放置在缸頭10與缸頭(未示出)之間的缸頭墊圈的巨大彈性所導(dǎo)致。
在本發(fā)明中，除了將其圓周部分螺接到缸體10的前壁28上之外，前蓋38的中部被緊密地螺接在缸體10的前壁28上的螺栓凸臺46上。因此，可靠地抑制了前蓋38發(fā)生所不希望的震顫現(xiàn)象。
螺栓凸臺46通過合理地利用豎直凸肋42與橫向凸肋44之間的交叉部分而形成。這樣就使得與常規(guī)情況相比，缸體10的構(gòu)造更為簡單，在所述常規(guī)情況中，螺栓凸臺(46)獨立地從前壁28上隆起。
在本發(fā)明中，豎直凸肋42在上艙板凸緣30與下艙板凸緣32之間延伸，并且橫向凸肋44在左側(cè)缸頭螺栓凸臺36a與右側(cè)缸頭螺栓凸臺36b之間延伸。因此，利用缸體10的前壁28形成了一個所謂的格柵狀補強結(jié)構(gòu)，這樣就確保了使得前壁28帶有一個令人滿意的剛度來抵抗應(yīng)力集中。
盡管前面的描述涉及直列式四缸水冷型內(nèi)燃機，但是本發(fā)明也可以被應(yīng)用于其它類型的內(nèi)燃機，比如直列式三缸發(fā)動機、直列式五缸發(fā)動機、直列式六缸發(fā)動機、直列式七缸發(fā)動機、直列式八缸發(fā)動機等等。
在此，通過引用將日本專利申請2003-351586(2003年10月10日提交)中的全部內(nèi)容結(jié)合入本發(fā)明。
盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的實施例對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于如前所述的實施例。在前述內(nèi)容的啟示下，本技術(shù)領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人員可以對所述實施例進行各種改進和變型。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機的缸體，包括一個上艙板部，缸頭將被安裝在其上；一個下艙板部，曲軸箱從這里向下延伸；直線排列的氣缸壁，每個氣缸壁均在所述上艙板部與下艙板部之間豎直延伸，這些氣缸壁分別具有形成于其中的缸膛；外套側(cè)壁，它們分別環(huán)繞在氣缸壁的周圍，從而使得在每個外套側(cè)壁與對應(yīng)的氣缸壁之間限定出一個水套；外套底壁，每個底壁均在各個外套側(cè)壁的豎直最下端部和對應(yīng)氣缸壁的豎直中部之間延伸，這些外套底壁位于所述下艙板部的上方；一個前壁，其構(gòu)成了缸體的一個軸向端壁，該前壁與所述上艙板部的前部、下艙板部的前部、氣缸壁中前面的一個、外套側(cè)壁中的前面的一個以及外套底壁中前面的一個構(gòu)成一體；以及一個補強結(jié)構(gòu)，其一體式形成于所述前壁上，用于對缸體的整個構(gòu)造進行補強，該補強結(jié)構(gòu)是這樣一種類型，即從所述前壁的主表面上隆起。
2.如權(quán)利要求1中所述的缸體，其特征在于所述補強結(jié)構(gòu)包括相互交叉的豎直和橫向凸肋，豎直凸肋在所述上艙板部與下艙板部之間延伸，而橫向凸肋形成了所述外套底壁中前面的一個上的凸脊。
3.如權(quán)利要求1中所述的缸體，其特征在于所述補強結(jié)構(gòu)還包括兩個缸頭螺栓凸臺，它們一體式形成在所述前壁上，各個缸頭螺栓凸臺均被構(gòu)造成卡持住一根缸頭螺栓，該缸頭螺栓用于將缸頭固定到所述上艙板部上。
4.如權(quán)利要求3中所述的缸體，其特征在于所述缸頭螺栓凸臺具有各自的下端部，所述橫向凸肋在這些下端部之間延伸。
5.如權(quán)利要求2中所述的缸體，其特征在于所述豎直和橫向凸肋在它們的交叉部具有一個螺栓凸臺，該螺栓凸臺被構(gòu)造成卡持住一根連接螺栓，所述連接螺栓用于將前蓋的中部固定到所述前壁上。
6.如權(quán)利要求5中所述的缸體，其特征在于所述前壁被制成在其圓周部處帶有大量的螺栓開口，這些螺栓開口被構(gòu)造成卡持住一些連接螺栓，這些連接螺栓用于將前蓋的圓周部固定到所述前壁上。
7.如權(quán)利要求2中所述的缸體，其特征在于所述豎直凸肋沿著一個虛擬平面豎直延伸，所述缸膛的軸線位于該虛擬平面上。
8.如權(quán)利要求1中所述的缸體，其特征在于所述補強結(jié)構(gòu)包括一個隆起的螺栓凸臺，其一體式形成在所述外套底壁中前面的一個上，來卡持住一根連接螺栓，該連接螺栓用于將前蓋的中部固定在所述前壁上。
9.如權(quán)利要求8中所述的缸體，其特征在于所述隆起的螺栓凸臺被設(shè)置在一個虛擬平面上，所述缸膛的各條軸線均位于其上。
10.如權(quán)利要求9中所述的缸體，其特征在于所述隆起的螺栓凸臺被設(shè)置成借助于一根連接螺栓將前蓋的大體中部連接于其上。
11.一種內(nèi)燃機中的缸體，包括一個上艙板部，缸頭將被安裝在其上；一個下艙板部，曲軸箱從這里向下延伸；直線排列的氣缸壁，每個氣缸壁均在所述上艙板部與下艙板部之間豎直延伸，這些氣缸壁分別具有形成于其中的缸膛；外套側(cè)壁，它們分別環(huán)繞在氣缸壁的周圍，從而使得在各個外套側(cè)壁與對應(yīng)的氣缸壁之間限定出一個水套；外套底壁，每個底壁均在各個外套側(cè)壁的豎直最下端部和對應(yīng)氣缸壁的豎直中部之間延伸，這些外套底壁位于所述下艙板部的上方；一個前壁，其構(gòu)成了缸體的一個軸向端壁，該前壁與所述上艙板部的前部、下艙板部的前部、氣缸壁中前面的一個、外套側(cè)壁中前面的一個以及外套底壁中前面的一個構(gòu)成一體；以及一個補強結(jié)構(gòu)，其一體式形成于所述前壁上，用于對缸體的整個構(gòu)造進行補強，該補強結(jié)構(gòu)包括相互交叉的豎直和橫向凸肋，豎直凸肋沿著一個虛擬平面在所述上艙板部與下艙板部之間延伸，所述缸膛的軸線位于該虛擬平面上，并且橫向凸肋構(gòu)成了所述外套底壁中前面的一個上的凸脊。
12.一種內(nèi)燃機中的缸體，包括一個上艙板部，缸頭將被安裝在其上；一個下艙板部，曲軸箱從這里向下延伸；直線排列的氣缸壁，各個氣缸壁均在所述上艙板部與下艙板部之間豎直延伸，這些氣缸壁分別具有形成于其中的缸膛；外套側(cè)壁，它們分別環(huán)繞在氣缸壁的周圍，從而使得在各個外套側(cè)壁與對應(yīng)的氣缸壁之間限定出一個水套；外套底壁，各個底壁均在各個外套側(cè)壁的豎直最下端部和對應(yīng)氣缸壁的豎直中部之間延伸，這些外套底壁均位于所述下艙板部的上方；一個前壁，其構(gòu)成了缸體的一個軸向端壁，該前壁與所述上艙板部的前部、下艙板部的前部、氣缸壁中前面的一個、外套側(cè)壁中前面的一個以及外套底壁中前面的一個構(gòu)成一體；以及一個補強結(jié)構(gòu)，其一體式形成于所述前壁上，用于對缸體的整個構(gòu)造進行補強，該補強結(jié)構(gòu)包括一個隆起的螺栓凸臺，其一體式形成在所述外套底壁中前面的一個上，來卡持住一根連接螺栓，該連接螺栓用于將前蓋的中部固定在所述前壁上，該隆起的螺栓凸臺被設(shè)置在一個虛擬平面上，所述缸膛的各條軸線均位于該虛擬平面上。
全文摘要
一種補強結(jié)構(gòu)被一體式形成在一個窄底水套型缸體的前壁上。這種補強結(jié)構(gòu)包括相互交叉的豎直和橫向凸肋。豎直凸肋在上艙板部與下艙板部之間延伸，而橫向凸肋構(gòu)成了外套底壁前部上的凸脊?？蛇x擇地，這種補強結(jié)構(gòu)包括一個隆起的螺栓凸臺，其一體式形成在所述外套底壁中前面的一個上，來卡持住一根連接螺栓，所述連接螺栓用于將前蓋的中部固定在所述前壁上。
文檔編號F02F7/00GK1605736SQ200410084939
公開日2005年4月13日 申請日期2004年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月10日
發(fā)明者松尾和典 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社