專利名稱：內(nèi)燃機及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機及其制造方法，特別是一種帶有由兩半機體組成的可分開式鑄造機體的多缸四沖程柴油機，該兩半機體通過緊固螺栓相互固定在一起，此時該兩半機體的結(jié)合面在曲軸及氣缸軸線方向延伸。
現(xiàn)有技術(shù)中描述了這種內(nèi)燃機。
德國專利DE2718162A1描述了一種風冷式兩沖程內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機由一個帶有最少的排氣泄流通道的氣缸，一個兩分的機體及一個支承于該機體中的曲軸組成。其中該機體沿氣缸延伸方向分開直到排氣通道的上緣。該結(jié)合面延伸通過曲軸軸承及氣缸軸線。氣缸和氣缸頭被制成一體壓鑄件；散熱片設(shè)置于該氣缸之上，處于氣缸頭上。
此外，美國專利文獻Nr.4763619公開了一種帶有一分開的鑄造機體結(jié)構(gòu)的多缸內(nèi)燃機，其中結(jié)合面延伸通過該曲軸軸承及氣缸軸線。該兩半發(fā)動機通過螺栓相互連接，該螺栓穿過整個機體。氣缸套被制造成一個與一氣缸頭為一體的鑄件。通過一夾緊裝置與兩半發(fā)動機剛性閉鎖地連接。發(fā)動機機體和氣缸套之間的間隙由冷卻劑流過。
在上述兩種已知的內(nèi)燃機中，與氣缸套鑄為一體的氣缸頭構(gòu)成一復雜的鑄型部件，而這樣的鑄型件只有在使用成本極大的鑄造型芯時才能制造。在氣缸頭凸出于該機體很寬時，該氣缸頭也必須能設(shè)計得特別穩(wěn)定。這種一體結(jié)構(gòu)的另一缺點是即使只有一個氣缸套損壞了或氣缸頭的一部分損壞了，在修理時也必須更換整套氣缸套/氣缸頭構(gòu)件。
最后，DE-GM1993272公開了一種由水冷卻的單缸兩沖程發(fā)動機，該發(fā)動機由兩個在曲軸軸線方向分開的兩半組裝機體組成，它們分別以一體式鑄件制造出。其中，所述氣缸頭也一起鑄造成型，使得只需對鑄模的結(jié)構(gòu)提出一定的要求。鑄造一種多缸內(nèi)燃機的啟示沒有在出版文獻中給出過。
在美國專利文獻Nr.5429080中描述了一種內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機的兩半機體相互連接，在該機體中裝有一氣缸套和一氣缸蓋。該氣缸蓋具有閥孔及進排氣道，并凸出于機體上部。該兩半機體的結(jié)合面平行于氣缸軸線并垂直于曲軸軸線延伸，在多缸內(nèi)燃機的情況下，這樣做將導致產(chǎn)生許多分開的半機體部件，這些半機體分別被組裝成單缸模型，然后再將這些單缸模型組裝成一發(fā)動機機體，此時密封費用是相當高的，這個從機體上凸出的氣缸蓋出于制造方面的原因要求堅固的設(shè)計結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的在于創(chuàng)造一種成本較低并由較少鑄件制造成的緊湊形多缸內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機制造簡單，此外還便于維修和保養(yǎng)。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，即提供一種多缸內(nèi)燃機，尤其是作為四沖程柴油機的多缸內(nèi)燃機，其帶有由兩半機體構(gòu)成的可分開的鑄造機體，該兩半機體通過緊固螺栓相互夾緊連接，該兩半機體的結(jié)合面在曲軸及氣缸軸線方向延伸，各個氣缸套設(shè)置在該兩半機體的凹腔中，以致于該凹腔的頂部由分開的氣缸蓋密封住，每個氣缸蓋分別具有一環(huán)形凸緣，該氣缸蓋通過該凸緣至少是局部密封地套裝在該兩半機體之間。以及提供一種用壓鑄方法制造一個沿曲軸方向兩分的并用于一多缸內(nèi)燃機的發(fā)動機機體的方法，該方法包括下列步驟-制造出構(gòu)成該機體部件中用于輸送氣流及潤滑劑和冷卻劑的通道的管系，-將該管系嵌裝于用于制造該機體部件的壓鑄模中，-鑄造管系埋入其中的該機體部件，以構(gòu)成發(fā)動機機體的兩半機體。
本發(fā)明的內(nèi)燃機具有單獨的氣缸套，它插入在該鑄造的半機體的預定凹腔中，該氣缸套的頂部通過設(shè)置的一個分開的且配有一邊緣或一凸邊的氣缸蓋密封，該氣缸蓋完全地且其邊緣密封地，例如與機體上緣相閉鎖地嵌裝在該兩半機體之間。通過對這兩半機體的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以得到較小的成型深度，由于可用輕金屬按壓鑄方法生產(chǎn)出兩半機體，因而本發(fā)明的內(nèi)燃機的成本低廉。如果利用鋁作鑄造材料，將可得到一種結(jié)構(gòu)緊湊的內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機的重量相對用灰鑄鐵的重量減少30％。此外，由于避免了從機體輪廓上凸出的構(gòu)件，因此有利于形成緊湊結(jié)構(gòu)。采用單個的氣缸套及氣缸蓋有利于降低制造成本并簡化安裝。由此還產(chǎn)生這樣的優(yōu)點，即例如在閥座損壞時，各個氣缸蓋都易于單獨進行更換。這種方案與液體冷卻的發(fā)動機通常采用的整體氣缸蓋相比具有相當多的優(yōu)點。通常不輕易更換的氣缸套此時可通過將一半機體拆開而容易地夠到并更換。各氣缸套及氣缸蓋被這樣裝配到機體中，即僅僅只有閥桿及噴射裝置的軸從該兩半機體上凸出。因此因外部影響使該氣缸套或氣缸蓋損壞的危險可按有利的方式減到最小。該氣缸套例如可由灰鑄鐵用離心鑄造方法制成或由AlSi材料用壓鑄制成。
在本發(fā)明的一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)中，該氣缸蓋具有一進氣閥和一排氣閥及一噴射裝置。因此各個必要的通孔及開口或者在鑄造后切削加工出或者在鑄造中直接制成。
此外，還預先設(shè)置了一種有利的實施形式，即該氣缸蓋在其凸邊區(qū)域設(shè)置有進氣口及一排氣口。該進排氣口的側(cè)向布置有可能使該氣缸蓋形成一個帶有氣閥，氣閥座及進排氣道的緊湊結(jié)構(gòu)組件，其中在裝配時，所述進排氣口與相應(yīng)的機體部分保持密封連接，并且氣缸蓋密封地設(shè)置于該氣缸套上。
此外，設(shè)置進排氣通道，使它們每個都側(cè)向延伸通過該半機體。因此進排氣接頭以簡單的方式連接到半機體的外側(cè)的側(cè)向法蘭上。
最好，該內(nèi)燃機具有處于該半機體中的潤滑劑及冷卻劑通道，從而保證發(fā)動機工作時具有足夠的冷卻及潤滑作用。其中該冷卻劑涉及水，油或其它任何合適的起冷卻作用的流體。
一有利的進一步結(jié)構(gòu)設(shè)置在于這些用于輸送潤滑劑和/或冷卻劑的通道由一個或多個預設(shè)的管系構(gòu)成，這些管系分別鑄造在該兩半機體中。這有利于以有利的方式合理地制造該發(fā)動機機體，因為可以取消其它常用的對鑄件鏜出冷卻劑通道和潤滑劑通道等昂貴且耗費很大的后處理措施。
一種用壓鑄方法制造一個在曲軸方向兩分的并用于一多缸內(nèi)燃機的發(fā)動機機體的方法，該方法具有下列步驟-制造出構(gòu)成該機體部件中用于輸送氣流及潤滑劑和冷卻劑的通道的管系，-將該管系嵌裝于用于制造該機體部件的壓鑄模中，-鑄造管系埋入其中的該機體部件，以構(gòu)成發(fā)動機機體的兩半機體。
借助于本發(fā)明的制造方法可以徹底簡化鑄造方法，以致于該兩個鑄造機體的脫模深度與普通的灰鑄鐵機體相比相當小。借助于在該壓鑄模中插入預制好的管系還可附帶節(jié)省對鑄件的修整，因為省去了對潤滑劑和/或冷卻劑供給通道的切削加工。此外，該管作為拉條(Zuganker)可用于分配點火壓力并與主軸承實現(xiàn)傳遞力的連接。一種較有利的鑄造方法是鋁的壓鑄方法。通過將兩半機體的結(jié)合面布置得沿曲軸及氣缸軸線方向延伸可使一多缸發(fā)動機按簡單的方式由兩個平坦的半機體構(gòu)成。通過將該管系鑄造于該曲軸箱的兩半箱體或內(nèi)燃機的兩半機體中，在將兩半機體裝配起來時可得到一個靜止的桁架式機架，以致于只要很少的鋁重鑄材料作填充材料就可承受住動力學力。該氣缸套最好由離心鑄造法鑄造為一灰鑄鐵氣缸套。但也可使用陶瓷做氣缸套。該氣缸蓋具有適當?shù)膱A盤形結(jié)構(gòu)。它具有一個在該進排氣通道及閥座和氣閥導桿彈簧旁邊的，并用于安裝噴射裝置和快速起動熾熱點火棒的孔。該氣缸蓋可預先安裝好地設(shè)置于該兩半機體之間。同樣地，其曲軸也適于這樣設(shè)置，即將曲軸，在該曲軸上設(shè)置的連桿和活塞及套裝它們的并帶有附加的密封裝置的氣缸套裝于半機體內(nèi)，通過與另一半機體共同作用得到支承。為此，該兩半機體借助于在橫向延伸通過發(fā)動機機體的螺栓相互緊固連接。夾緊該兩半機體的夾緊裝置最好是在鑄管擰入的，此時利用該管中剩余的環(huán)形間隙作為壓力油供給通道。按這種方式可以得到較有利的制造成本并因此可附帶簡化維修保養(yǎng)，即只要簡單地將其中一半箱體翻開，就可以夠到發(fā)動機的內(nèi)裝零件。
下面根據(jù)附圖所示實施例對本發(fā)明進行說明，附圖中

圖1是本發(fā)明的一個多缸四沖程發(fā)動機的分解圖；圖2是潤滑劑通道及用于固定兩半機體的螺栓的布置圖；圖3是一個通過本發(fā)明的氣缸并垂直于該發(fā)動機的兩半機體的結(jié)合面的剖視圖；圖4是一個通過該發(fā)動機并平行于該發(fā)動機的兩半機體的結(jié)合面的剖視圖；圖5是圖4中V部分的放大詳細示圖；圖6是對一氣缸的局部剖俯視圖。
圖1示出本發(fā)明一四缸發(fā)動機的示意性分解圖。該發(fā)動機具有兩個由輕金屬制成的半機體1a,1b，這兩個半機體的結(jié)合面在裝配狀態(tài)沿曲軸軸線和氣缸軸線延伸。用于裝入氣缸套2的兩半機體1a,1b的凹腔具有支承肋3，冷卻劑在該支承肋之間流動。此外所述用于容納氣缸套2的空腔還設(shè)置有臺階狀凸緣4，該凸緣垂直于氣缸軸線延伸。該凸緣4在裝配狀態(tài)時用于支承該氣缸套2的凸邊19。此外，在該半個機體1a,1b中分開的軸承座5用于裝納曲軸軸承。所述軸承座5成型在機體的搭接壁18中，在機體的搭接壁18中另外還有用于夾緊這兩個半機體的張緊螺栓用的通孔6。此外在這搭接壁18上，在各氣缸腔之間設(shè)置有貫通孔17。通過這些貫通孔17進行潤滑油交換及曲軸箱通風。在兩個半機體1a,1b之間設(shè)置有帶連桿8及活塞9的曲軸7。此外在兩個半機體1a,1b之間設(shè)置有帶氣閥彈簧11和噴油嘴12及進/排氣口13的氣缸蓋10。該氣缸蓋10具有一圓柱形周邊14，其寬度可延伸超過該進/排氣口13且該圓柱形周邊被兩個半機體1a,1b完全接納，并由夾緊裝置壓緊。氣缸蓋10的進或排氣口13與兩半機體中的通道15相匹配。潤滑劑通道的各孔16分別設(shè)置在兩半機體的上側(cè)。這些孔16同時用作凸輪軸承用的螺栓連接點，這些螺栓連接點同時用于將該氣缸蓋10夾緊。飛輪殼體100及飛輪101設(shè)置于該機體的端部。該兩半機體1a,1b的密封通過金屬的相互夾緊獲得，或借助于該兩半機體的表面密封材料通過粘結(jié)并相互夾緊而獲得。
圖2示出一個在該兩半機體1a,1b的橋接壁18的高度上通過發(fā)動機機體的橫剖面。其中可看到供給設(shè)置在頂部的發(fā)動機部件潤滑油的鑄管20。該管20從軸承5中被供予潤滑油，這些軸承5平行于結(jié)合面并在澆鑄過程中放到該兩半機體的鑄模中。該軸承5由一夾緊的供油管103供油，該供油管103本身直接連接于油泵和濾油器之后。該供油管103設(shè)置于換氣貫通孔17之上，并通過管104與軸承5連接。孔21相對該結(jié)合面延伸，用于容納夾緊螺栓22，該夾緊螺栓借助一螺母23來旋緊。在氣缸蓋的范圍內(nèi)，兩半機體1a,1b借助于一缸蓋螺栓24和一螺母23來旋緊。該缸蓋螺栓24上裝有一護套25，由于該螺栓穿過冷卻劑外罩，兩頭各裝有一個用于密封的圓形密封環(huán)102。該凸輪軸支承座27借助于膨脹螺釘26固定于該兩半機體1a,1b的上側(cè)，該膨脹螺釘26同時用于夾緊氣缸蓋。因此螺栓26擰入管20的內(nèi)螺紋中。管20還用于向上朝氣缸蓋和凸輪軸軸承輸油。管20從軸承5中通過連接孔28被供予壓力潤滑油。此外，在圖2中可看出設(shè)置有定位銷29和換氣貫通孔17。換氣貫通孔17可用于連通氣缸腔并可以使氣缸腔通風換氣。該潤滑油泵的水平面在貫通孔17的底邊之上。
圖3是通過本發(fā)明一氣缸的剖視圖。其中，可以看出設(shè)置在氣缸套2中帶有連桿8的活塞9。該氣缸套2嵌套在兩半機體1a,1b之間，并支承在支承肋的中間區(qū)域。因此在其下部區(qū)域，該氣缸套2是由一環(huán)形密封30來密封的。在該支承肋和機體中間設(shè)有用于冷卻該氣缸套2的冷卻劑流經(jīng)空腔31。在此，冷卻劑通過管32和套筒33輸送并通過通道38輸送出去。在該氣缸套2的頂部設(shè)置有環(huán)繞的凸緣19，該凸緣19位于階梯4上。氣缸套2的頂部被氣缸蓋10蓋住，該氣缸蓋10密封地緊緊壓靠在氣缸套2上。在這個同樣作為鑄件而制出的氣缸蓋10中設(shè)置有一進氣通道35和一排氣通道34，其中只用虛線表示出進氣閥的閥座，因為該閥座處于該剖視平面之前。該噴油器(泵噴嘴)37設(shè)置于該進氣與排氣閥36a,36b之間。所述氣缸蓋也同樣通過通道38被冷卻劑流過并在其上部區(qū)域通過密封39，以及進氣和排氣孔13a,13b處的密封301和302進行密封。
圖4示出沿結(jié)合面的方向通過氣缸的另一剖視圖。除示出氣缸套2，活塞9，連桿8及拉緊螺栓24和22外，還示出定位銷29和密封環(huán)30。此外，在該兩半機體之間嵌裝有一繩密封40。支承肋3突出在殼體橋接壁18上，對氣缸套2提供側(cè)面支承。一個讓冷卻劑流過的空隙41設(shè)置于支承肋3下面。氣缸蓋10設(shè)置于氣缸套2上面并與氣缸套2相互壓緊保持密封。閥36a,36b與進排氣道34,35連接，此處進氣孔13a用虛線表示。包圍氣缸螺栓24的套管25和o形環(huán)102用作該鑄管20中冷卻劑腔和潤滑油輸送腔之間的密封。氣缸蓋10具有側(cè)向設(shè)置的凹腔43，這些凹腔43部分用于裝納套管25及o形環(huán)102。
圖5為圖4中V部分的詳示圖，其示出了從氣缸套2至氣缸蓋10之間的連接情況，此處示出了帶臺階4的支承肋3及氣缸套2的凸緣19。力從凸輪軸軸承通過氣缸蓋10被傳遞到氣缸套2中，再通過套筒凸緣19傳遞到機體橋接壁內(nèi)的臺階4上。在氣缸蓋10和氣缸套2之間設(shè)置一個密封水和氣的金屬密封環(huán)50，并且兩個嵌裝的并在接口上切開且相互扭曲的薄金屬帶51,51a可附帶用作燃氣密封。該薄金屬帶51,51a將由一氣缸套2的凸邊52支撐。該薄金屬帶由壓縮壓力和點火壓力壓緊在壁上，并密封住間隙不讓燃氣泄漏。
圖6是在排氣和進氣通道的高度上對帶有一氣缸蓋10的氣缸剖切后的俯視圖，在閥孔61,62之間設(shè)置有噴油閥用的孔63。此外，示出了用于拉緊氣缸蓋的凸輪軸軸承座27′以及用虛線示出套管25，因為該套管在另一平面內(nèi)。最后，控制氣閥的搖臂64也用虛線示出。
權(quán)利要求
1．一種多缸內(nèi)燃機，尤其是作為四沖程柴油機的多缸內(nèi)燃機，其帶有由兩半機體(1a,1b)構(gòu)成的可分開的鑄造機體，該兩半機體通過緊固螺栓(22,24)相互夾緊連接，該兩半機體的結(jié)合面在曲軸及氣缸軸線方向延伸，其特征在于各個氣缸套2設(shè)置在該兩半機體(1a,1b)的凹腔中，以致于該凹腔的頂部由分開的氣缸蓋(10)密封住，每個氣缸蓋分別具有環(huán)形凸緣，該氣缸蓋通過該凸緣至少是局部密封地套裝在該兩半機體(1a,1b)之間。
2．如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于所述氣缸蓋(10)分別基本上全部套裝在該兩半機體(1a,1b)之間。
3．如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于所述氣缸蓋(10)分別具有一進氣閥(36a)和一排氣閥(36b)及一噴射裝置(37)。
4．如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于所述氣缸蓋(10)在其凸邊區(qū)域分別具有一進氣口(13a)和一排氣口(13b)。
5．如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于分別設(shè)置側(cè)向延伸通過該兩半機體(1a,1b)到進排氣口(13a,13b)的通道(15a,15b)。
6．如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于所述兩半機體(1a,1b)包含用于潤滑劑和/或冷卻劑供應(yīng)源(31,38,41)的輸送通道(20)。
7．如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于所述兩半機體(1a,1b)包含用于輸送冷卻水的通道(31,38,41)。
8．如權(quán)利要求6或7所述的內(nèi)燃機，其特征在于這些輸送潤滑劑和/或冷卻劑的通道(20)由一個或多個在每個半機體(1a,1b)中經(jīng)澆注預制成的管系構(gòu)成。
9．一種用壓鑄方法制造一個沿曲軸方向兩分的并用于一多缸內(nèi)燃機的發(fā)動機機體的方法，該方法包括下列步驟-制造出構(gòu)成該機體部件中用于輸送氣流及潤滑劑和冷卻劑的通道的管系，-將該管系嵌裝于用于制造該機體部件的壓鑄模中，-鑄造管系埋入其中的該機體部件，以構(gòu)成發(fā)動機機體的兩半機體(1a,1b)。
全文摘要
一種多缸內(nèi)燃機,尤其是一種作為四沖程柴油機的多缸內(nèi)燃機,其帶有由兩半機體(1a,1b)構(gòu)成的可分開的鑄造機體,該兩半機體通過緊固螺栓(22,24)相互夾緊連接,該兩半機體的結(jié)合面在曲軸及氣缸軸線方向延伸,各個氣缸套(2)設(shè)置在這兩半機體(1a,1b)的凹腔中,所述氣缸套的頂部由分開的氣缸蓋(10)密封住,每個氣缸蓋都設(shè)置有環(huán)形延伸的環(huán)形凸緣,該氣缸蓋(10)完全密封地套裝在這兩半機體(1a,1b)之間。此外,還描述了一種制造這種內(nèi)燃機的方法。
文檔編號F02B3/00GK1234482SQ9811472
公開日1999年11月10日 申請日期1998年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月6日
發(fā)明者岡特·坎皮什勒, 埃里克·埃德 申請人:哈茲電機制造公司