CN111648875A - 缸体 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种缸体。在缸体划分形成有供活塞往复活动的气缸。气缸具备沿气缸的轴线方向从缸盖附近起依次配置的上侧缸孔、中央缸孔以及下侧缸孔。中央缸孔的内径大于上侧缸孔以及下侧缸孔的内径。在缸体划分形成有作为包围上侧缸孔的上侧水套发挥功能的上侧凹部和作为包围下侧缸孔的下侧水套发挥功能的下侧凹部。上侧凹部以及下侧凹部沿着气缸的轴线方向以之间隔着隔离物的方式相互分离。

Description

缸体

技术领域

本发明涉及缸体。

背景技术

在日本特开2017-198174号公报所公开的内燃机中的缸体划分形成有供活塞往复活动的气缸。该文献所公开的气缸具备沿气缸的轴线方向依次配置的上侧缸孔、中央缸孔以及下侧缸孔。中央缸孔的内径大于上侧缸孔以及下侧缸孔的内径。在缸体的上表面固定有覆盖气缸的上侧的缸盖。在该文献所公开的内燃机中，缸体中的气缸的内壁面、活塞的上表面以及缸盖的下表面形成供燃料燃烧的燃烧室。

在上述结构中，在供燃料燃烧的内燃机的实际工作时，缸体的温度按照每个位置不同。因此，划分于缸体的气缸的膨胀量也按照每个位置不同。因此，存在上侧缸孔、中央缸孔以及下侧缸孔的内径的大小关系发生变化的担忧。

发明内容

为了解决上述课题，根据本发明的第一形态，提供一种划分形成有供活塞往复活动的气缸以及供冷却水流通的水套的缸体。上述气缸具备：上侧缸孔；中央缸孔，与上述上侧缸孔连接并且内径大于上述上侧缸孔；以及下侧缸孔，与上述中央缸孔连接并且内径小于上述中央缸孔。沿上述气缸的轴线方向从固定于上述缸体的缸盖附近起依次配置上述上侧缸孔、上述中央缸孔以及上述下侧缸孔。上述水套具备：上侧水套，从上述气缸的径向外侧包围上述上侧缸孔；和下侧水套，从上述气缸的径向外侧包围上述下侧缸孔。上述上侧水套以及上述下侧水套沿着上述气缸的轴线方向以之间隔着未形成上述水套的非形成区域的方式相互分离配置。

附图说明

图1是内燃机的剖视图。

图2是缸体的俯视图。

具体实施方式

以下，根据图1以及图2对本发明的缸体所涉及的一个实施方式进行说明。在本实施方式中，内燃机100搭载于车辆。另外，将车辆的上下方向作为内燃机100的上下方向。

首先，对内燃机100的整体结构进行说明。

如图1所示，内燃机100具有整体呈长方体形状的缸体50。在缸体50的内部划分形成有大致圆柱形状的气缸70a。气缸70a从缸体50的上表面贯通至下表面。如图2所示，在缸体50划分形成有3个气缸70a。3个气缸配置为沿未图示的曲轴的轴线方向排列。

如图1所示，在各气缸70a收纳有整体呈圆柱形状的活塞31。活塞31在气缸70a的内部沿气缸70a的轴线方向往复运动。活塞31经由未图示的连杆与曲轴连结。图1用双点划线表示活塞31。

在缸体50的上表面固定有整体呈长方体形状的缸盖10。在缸盖10的下表面设置有下表面凹部15，在下表面凹部15中，缸盖10的下表面向上方凹陷。下表面凹部15在从气缸70a的轴线方向观察的情况下为大致圆形状。下表面凹部15配置为与气缸70a对置。通过下表面凹部15的内壁面、气缸70a的内壁面以及活塞31的上表面划分出燃烧室90。

在缸盖10的内部划分形成有用于向燃烧室90导入进气的进气端口11。进气端口11从燃烧室90的上部向与气缸70a的排列方向以及上下方向均正交的方向、具体而言为图1中的右侧延伸。进气端口11与气缸70a的数量对应地配置有3个。另外，在缸盖10安装有对与燃烧室90连通的进气端口11的开口进行开闭的进气门41。进气门41通过未图示的动阀机构动作。进气门41与曲轴的旋转联动来开闭进气端口11的开口。

在缸盖10的内部划分形成有用于从燃烧室90排出废气的排气端口12。排气端口12从燃烧室90的上部向与进气端口11相反的一侧即图1中的左侧延伸。在排气端口12与进气端口11之间配置有气缸70a的中心轴线70b。排气端口12与气缸70a的数量对应地配置有3个。在缸盖10安装有对与燃烧室90连通的排气端口12的开口进行开闭的排气门42。排气门42通过未图示的动阀机构动作。排气门42与曲轴的旋转联动来开闭排气端口12的开口。

在缸盖10中的进气端口11与排气端口12之间安装有用于将燃料点火的火花塞43。火花塞43按照每个气缸70a安装。

从未图示的燃料喷射阀向进气端口11内喷射燃料。从燃料喷射阀喷射出的燃料与在进气端口11内流动的进气混合之后被导入至燃烧室90。导入至燃烧室90内的燃料与进气的混合气被火花塞43点火并燃烧。在燃烧室90内燃烧了的混合气成为废气，被向排气端口12排出。

另外，在缸体50的下表面固定有曲轴箱20。曲轴箱20整体为箱形状。在曲轴箱20以能够旋转的方式支承有曲轴。在曲轴箱20的下侧固定有用于存积油的油盘。

接下来，对缸体50的结构具体地进行说明。

如图1所示，缸体50具有整体呈长方体形状的缸体主体60。在缸体主体60形成有沿上下方向贯通缸体主体60的剖面大致圆形状的贯通孔63。贯通孔63从缸体主体60的上表面到达下表面。贯通孔63的中心轴线与气缸70a的中心轴线70b同轴。贯通孔63与气缸70a的数量对应地贯通有3个。缸体主体60的材质为铝合金。

在贯通孔63的内周面固定有大致圆筒形状的衬里70。衬里70的中心轴线与气缸70a的中心轴线70b同轴。衬里70的轴线方向的长度与气缸70a的轴线方向的长度相同。气缸70a的内壁面由衬里70构成。衬里70的材质为铸铁。因此，衬里70的材质的线膨胀系数小于缸体主体60的材质的线膨胀系数。

衬里70具备沿气缸70a的轴线方向从上侧起依次配置的上侧壁71、中央壁72以及下侧壁73。中央壁72的内径稍大于上侧壁71以及下侧壁73的内径。另外，中央壁72的外径小于上侧壁71以及下侧壁73的外径。因此，中央壁72的厚度小于上侧壁71以及下侧壁73的厚度。上侧壁71以及下侧壁73的内径相同。另外，上侧壁71以及下侧壁73的外径相同。

上侧壁71、中央壁72以及下侧壁73分别构成气缸70a中的上侧缸孔71a、中央缸孔72a、以及下侧缸孔73a的各内壁面。因此，中央缸孔72a的内径大于上侧缸孔71a以及下侧缸孔73a的内径。图1夸张地示出中央缸孔72a的内径与上侧缸孔71a以及下侧缸孔73a的内径的差。

在缸体主体60的上表面设置有凹部65。在凹部65，缸体主体60的上表面向下方凹陷。即，如图1所示，在包含气缸70a的中心轴线70b的剖面观察缸体主体60的情况下，凹部65是从缸体主体60的上表面沿着气缸70a的中心轴线70b向下方延伸的凹陷。凹部65的底面位于缸体主体60的下端面附近。换言之，凹部65在气缸70a的轴线方向上遍及缸体主体60的大致整体凹陷，但未贯通缸体主体60。如图2所示，凹部65从外侧包围3个气缸70a整体，并且在缸体主体60的上表面附近具有大致一定的槽宽。

如图1所示，凹部65具备从凹部65的底侧依次配置的下侧凹部66、中央凹部67以及上侧凹部68。下侧凹部66在气缸70a的轴线方向上从凹部65的底面起直达与下侧缸孔73a的上端相同的高度位置。下侧凹部66从气缸70a的径向外侧包围下侧缸孔73a。从下侧越朝向上侧，下侧凹部66的槽宽越大。在本实施方式中，下侧凹部66为第一凹部。

从下侧凹部66的上端起向上方延伸有中央凹部67。中央凹部67在气缸70a的轴线方向上从中央缸孔72a的下端直达与中央缸孔72a的上端相同的高度位置。中央凹部67从气缸70a的径向外侧包围中央缸孔72a。从下侧越朝向上侧，中央凹部67的槽宽越大。另外，中央凹部67中的下端部的槽宽大于下侧凹部66中的上端部的槽宽。因此，在下侧凹部66的上端部与中央凹部67的下端部之间产生台阶部69。

从中央凹部67的上端朝向上方延伸有上侧凹部68。上侧凹部68在气缸70a的轴线方向上从上侧缸孔71a的下端直达缸体主体60的上表面。上侧凹部68从气缸70a的径向外侧包围上侧缸孔71a。从下侧越朝向上侧，上侧凹部68的槽宽越大。另外，上侧凹部68中的下端部的槽宽大于中央凹部67中的上端部的槽宽。并且，如图1所示，在包含气缸70a的中心轴线70b的剖面观察的情况下，上侧凹部68的剖面积大于下侧凹部66的剖面积。在本实施方式中，中央凹部67以及上侧凹部68为第二凹部。

在中央凹部67配置有用于填埋中央凹部67的内部空间的隔离物80。隔离物80具有与中央凹部67的空间对应的形状。隔离物80的下端部与凹部65中的台阶部69抵接。因此，凹部65的内部空间被隔离物80划分为上侧凹部68与下侧凹部66。上侧凹部68作为用于使冷却水流通的上侧水套发挥功能。下侧凹部66作为用于使冷却水流通的下侧水套发挥功能。在上侧凹部68以及下侧凹部66流通的冷却水经由未图示的导入水路分别被导入至上侧凹部68以及下侧凹部66。另外，在上侧凹部68以及下侧凹部66流通后的冷却水经由未图示的排出水路从上侧凹部68以及下侧凹部66分别排出。

如上所述，在包含气缸70a的中心轴线70b的剖面观察的情况下，上侧凹部68的剖面积大于下侧凹部66的剖面积。因此，在包含气缸70a的中心轴线70b的剖面观察的情况下，上侧水套的流路剖面积大于下侧水套的流路剖面积。另外，上侧水套以及下侧水套从气缸70a的轴线方向以隔着构成未形成有水套的非形成区域的隔离物80的方式相互分离。

如上所述，上侧凹部68的槽宽大于下侧凹部66的槽宽。因此，隔开上侧水套与气缸70a的上侧缸孔71a的上侧隔壁部86的平均厚度小于隔开下侧水套与气缸70a的下侧缸孔73a的下侧隔壁部87的平均厚度。这里，平均厚度是上侧隔壁部86、下侧隔壁部87所存在的整个区域内的厚度的平均值。

接下来，对缸体50的制造方法进行说明。

缸体主体60通过作为铸造方法的一种的压铸成型制造。在该铸造工序中，使用配置于缸体主体60的上侧的第一模具和配置于缸体主体60的下侧的第二模具。第一模具是与缸体主体60的上侧形状对应的形状。具体而言，在第一模具形成有与凹部65的形状对应的凸部。另外，第二模具是与缸体主体60的下侧形状对应的形状。在第一模具以及第二模具之间的空间内的规定的位置配置预先成型的衬里70。接下来，在第一模具以及第二模具之间的空间以高压力浇注熔融的铝合金。然后，将第一模具以及第二模具从在第一模具以及第二模具间的空间凝固的金属脱模，从而从第一模具以及第二模具取出凝固的金属。通过该铸造工序，衬里70与缸体主体60一体构成。

对本实施方式的作用以及效果进行说明。

(1)在中央凹部67配置有隔离物80，中央凹部67不作为水套发挥功能。因此，与隔离物80相邻的气缸70a的中央缸孔72a的内壁面难以被冷却水冷却。因此，在内燃机100的实际工作时，中央缸孔72a的温度较高，中央缸孔72a的内径的膨胀量比较大。

另一方面，上侧凹部68以及下侧凹部66作为用于使冷却水流通的上侧水套以及下侧水套发挥功能。因此，与上侧水套以及下侧水套相邻的上侧缸孔71a以及下侧缸孔73a的内壁面容易通过与在上侧水套以及下侧水套流通的冷却水的热交换被冷却。因此，在内燃机100的实际工作时，上侧缸孔71a以及下侧缸孔73a的内壁面的温度难以比中央缸孔72a的内壁面的温度高。其结果是，上侧缸孔71a以及下侧缸孔73a的内径的膨胀量小于中央缸孔72a的内径的膨胀量。即，难以抑制中央缸孔72a的内径的膨胀量，另一方面，有效抑制上侧缸孔71a以及下侧缸孔73a的内径的膨胀量。由此，在内燃机100的实际工作时，也能够维持中央缸孔72a的内径大于上侧缸孔71a以及下侧缸孔73a的内径的关系。

(2)在内燃机100的实际工作时，燃料的燃烧热大体从缸体50的上侧传递至下侧。因此，上侧缸孔71a的内壁面的温度容易比下侧缸孔73a的内壁面的温度高。

在包含气缸70a的中心轴线70b的剖面观察的情况下，上侧水套的剖面积大于下侧水套的剖面积。因此，在上侧水套流通的冷却水量大于在下侧水套流通的冷却水量。并且，隔开上侧水套与气缸70a的上侧缸孔71a的上侧隔壁部86的平均厚度小于隔开下侧水套与气缸70a的下侧缸孔73a的下侧隔壁部87的平均厚度。即，上侧水套比下侧水套接近气缸70a，因而能够更高效地冷却温度容易因燃料的燃烧热变高的上侧缸孔71a的内壁面。

(3)上侧凹部68在气缸70a的轴线方向上从上侧缸孔71a的下端直达缸体主体60的上表面。即，气缸70a的上侧缸孔71a在上侧缸孔71a的轴线方向整个区域被供冷却水流通的上侧水套包围。因此，在上侧缸孔71a的轴线方向整个区域，上侧缸孔71a的内壁面被在上侧水套流通的冷却水冷却。由此，在上侧缸孔71a的轴线方向整个区域，能够抑制上侧缸孔71a的内径的膨胀。

(4)在铝合金制的缸体主体60固定有铸铁制的衬里70。因此，气缸70a中的上侧缸孔71a、中央缸孔72a以及下侧缸孔73a的内径的热膨胀量不仅受到铝合金制的缸体主体60的影响，还受到铸铁制的衬里70的影响。在本实施方式中，衬里70中的上侧壁71以及下侧壁73的厚度大于衬里70中的中央壁72的厚度。因此，与气缸70a中的中央缸孔72a相比，上侧缸孔71a以及下侧缸孔73a的内径的膨胀量容易受到铸铁制的衬里70的影响。即，上侧缸孔71a以及下侧缸孔73a的内径反映线膨胀系数较小的铸铁制的衬里70，难以膨胀。另一方面，与上侧缸孔71a以及下侧缸孔73a相比，中央缸孔72a的内径的膨胀量容易受到铝合金制的缸体主体60的影响。即，气缸70a中的中央缸孔72a的内径反映线膨胀系数较大的铝合金制的缸体主体60，容易膨胀。由此，上侧缸孔71a以及下侧缸孔73a的内径的膨胀量容易小于中央缸孔72a的内径的膨胀量。

(5)例如，在通过铸造在缸体主体60独立地形成上侧水套与下侧水套的情况下，有时还增加为了形成上侧水套、下侧水套而成型砂制的型芯的工序、为了配置型芯而导致铸造工序复杂化。

在本实施方式中，利用在凹部65的中央凹部67配置隔离物80的简便的构造将凹部65的内部空间划分为上侧水套与下侧水套。在该情况下，不会增加用于制造缸体主体60的工序，也不会导致用于制造缸体主体60的工序复杂化。因此，能够以比在缸体主体60独立地形成上侧水套与下侧水套的情况简便的工序制造缸体50。

(6)隔离物80以与台阶部69抵接的状态配置于凹部65中的中央凹部67。即，隔离物80与台阶部69抵接，从而决定隔离物80在中央凹部67的内部的气缸70a的轴线方向上的位置。因此，在制造缸体50时，能够在中央凹部67的内部的规定位置可靠地配置隔离物80。其结果是，能够抑制因无法在中央凹部67的内部的规定位置配置隔离物80而导致上侧水套以及下侧水套的形状、剖面积变化之类的不良状况。

(7)在缸体主体60的铸造工序中，在使第一模具从在第一模具以及第二模具之间的空间凝固的金属脱模时，从缸体主体60的凹部65取出第一模具的凸部。这里，在本实施方式中，越朝向上方，凹部65中的下侧凹部66、中央凹部67以及上侧凹部68的槽宽越大。因此，在为了使第一模具从缸体主体60脱模而使第一模具沿着气缸70a的中心轴线70b脱模的情况下，缸体主体60中的凹部65的内壁面与第一模具的凸部的外壁面难以干涉。即，能够利用模具容易地制造缸体50。

本实施方式能够如以下那样进行变更来实施。本实施方式以及以下的变更例能够在技术上不矛盾的范围内相互组合来实施。

在上述实施方式中，凹部65的形状能够变更。例如，在包含气缸70a的中心轴线70b的剖面观察的情况下，上侧凹部68的剖面积可以与下侧凹部66的剖面积相同，也可以小于下侧凹部66的剖面积。

另外，例如在气缸70a的轴线方向上，上侧凹部68的下端可以位于比上侧缸孔71a的下端更靠下侧，也可以位于比上侧缸孔71a的下端更靠上侧。即便在该情况下，只要供冷却水流通的上侧凹部68与下侧凹部66在气缸70a的轴线方向上相互分离，中央缸孔72a就比上侧缸孔71a难以被冷却，因而中央缸孔72a的内径容易膨胀。同样，下侧凹部66的上端也可以位于比下侧缸孔73a的上端更靠上侧，也可以位于比下侧缸孔73a的上端更靠下侧。

并且，例如，上侧凹部68的槽宽可以遍及气缸70a的轴线方向恒定。同样，中央凹部67以及下侧凹部66的槽宽也可以遍及气缸70a的轴线方向恒定。

另外，例如中央凹部67中的下端部的槽宽可以与下侧凹部66中的上端部的槽宽相同。即，在下侧凹部66的上端部与中央凹部67的下端部之间可以不存在台阶部69。

隔离物80的形状能够变更。例如，隔离物可以具备与中央凹部67的空间对应的形状的主体部和从主体部的下表面向下侧突出的脚部。而且，通过使隔离物的脚部与下侧凹部66的底面抵接，从而能够将隔离物的主体部配置于凹部65的中央凹部67。另外，只要隔离物的脚部的大小小于下侧凹部66的槽宽，下侧凹部66就能够作为下侧水套发挥功能。

隔开气缸70a与凹部65的壁部的厚度能够变更。例如，上侧隔壁部86的平均厚度可以与下侧隔壁部87的平均厚度相同，也可以大于下侧隔壁部87的平均厚度。

衬里70的形状能够变更。例如，中央壁72的外径可以与上侧壁71以及下侧壁73的外径相同，也可以大于上侧壁71以及下侧壁73的外径。另外，中央壁72的厚度可以与上侧壁71以及下侧壁73的厚度相同，也可以大于上侧壁71以及下侧壁73的厚度。

并且，例如上侧壁71的内径可以大于下侧壁73的内径，也可以小于下侧壁73的内径。另外，上侧壁71的外径可以大于下侧壁73的外径，也可以小于下侧壁73的外径。

缸体主体60以及衬里70的材质能够变更。例如，缸体主体60的材质可以为铸铁，衬里70的材质可以为铝合金。即，衬里70的材质的线膨胀系数可以与缸体主体60的材质的线膨胀系数相同，也可以大于缸体主体60的材质的线膨胀系数。另外，缸体主体60以及衬里70可以为相同的材质。

缸体50中的气缸70a的数量能够变更。在缸体50的内部可以划分形成2个以下的气缸70a，也可以划分形成4个以上的气缸70a。

缸体50的制造方法能够变更。例如，可以通过作为铸造方法的一种的砂型铸造来制造缸体50。

在缸体主体60中，可以分别独立地形成上侧水套以及下侧水套。例如在铸造缸体主体60时，可以通过将预先成型的砂制的型芯配置于第一模具以及第二模具之间的空间来独立地形成上侧水套以及下侧水套。

Claims (6)

1.一种缸体，划分形成有供活塞往复活动的气缸以及供冷却水流通的水套，其中，

所述气缸具备：

上侧缸孔；

中央缸孔，与所述上侧缸孔连接并且内径大于所述上侧缸孔；以及

下侧缸孔，与所述中央缸孔连接并且内径小于所述中央缸孔，

沿所述气缸的轴线方向从固定于所述缸体的缸盖附近起依次配置所述上侧缸孔、所述中央缸孔以及所述下侧缸孔，

所述水套具备：

上侧水套，从所述气缸的径向外侧包围所述上侧缸孔；和

下侧水套，从所述气缸的径向外侧包围所述下侧缸孔，

所述上侧水套以及所述下侧水套沿着所述气缸的轴线方向以两者之间隔着未形成有所述水套的非形成区域的方式相互分离配置。

2.根据权利要求1所述的缸体，其中，

在包含所述气缸的中心轴线的剖面的剖视视角中，所述上侧水套的流路剖面积大于所述下侧水套的流路剖面积，隔开所述上侧水套与所述气缸的上侧隔壁部的平均厚度小于隔开所述下侧水套与所述气缸的下侧隔壁部的平均厚度。

3.根据权利要求1或2所述的缸体，其中，

在固定所述缸盖的所述缸体的端面设置有凹部，

所述凹部从所述气缸的径向外侧包围所述上侧缸孔、所述中央缸孔以及所述下侧缸孔，

在所述凹部配置有构成所述非形成区域的隔离物，

所述隔离物将所述凹部的内部空间划分为所述上侧水套与所述下侧水套。

4.根据权利要求3所述的缸体，其中，

所述凹部从固定所述缸盖的所述缸体的端面沿所述气缸的轴线方向凹陷地延伸，

越靠近固定所述缸盖的所述缸体的端面，所述凹部的槽宽越大。

5.根据权利要求3或4所述的缸体，其中，

所述凹部具备：

第一凹部，包围所述下侧缸孔；和

第二凹部，从所述第一凹部一直延伸至固定所述缸盖的所述缸体的端面，

所述第二凹部中的所述第一凹部附近的端部的槽宽大于所述第一凹部中的所述第二凹部附近的端部的槽宽，

所述隔离物跟所述第一凹部与所述第二凹部之间的台阶部抵接。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的缸体，其中，具备：

缸体主体，具有圆柱状的贯通孔；和

圆筒形状的衬里，固定于所述贯通孔的内周面，构成所述气缸的内壁面，

所述衬里的材质的线膨胀系数小于所述缸体主体的材质的线膨胀系数，

所述衬里中的构成所述上侧缸孔的内壁面的部分的厚度以及所述衬里中的构成所述下侧缸孔的内壁面的部分的厚度大于所述衬里中的构成所述中央缸孔的内壁面的部分的厚度。

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