CN101636577B

CN101636577B - 气缸体

Info

Publication number: CN101636577B
Application number: CN2008800086749A
Authority: CN
Inventors: 野村笃志; 大村清治
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2028-03-13
Also published as: EP2131030B1; WO2008114693A1; US20100095912A1; EP2131030A4; JP2008231937A; US8256389B2; EP2131030A1; JP4187045B2; CN101636577A

Abstract

本发明一种实施方式的顶面敞开式气缸体(10)构造如下。水套(20)设置有浅部(21)和深部(22)。所述浅部(21)设置在比较远离气缸盖螺栓孔(17)的位置，另一方面，所述深部(22)设置在比较靠近所述气缸盖螺栓孔(17)的位置。在所述浅部(21)的底壁部分与作为曲轴箱的裙部(14)之间设置凹入部(18)，在所述凹入部中，气缸体外壁朝向气缸中心侧凹入。

Description

气缸体

技术领域

本发明涉及用于例如汽车发动机的内燃发动机的气缸体的结构。

背景技术

用于汽车发动机等的气缸体通常是通过铸造工艺来制造的，但是近来，考虑到获得高的加工精度和缩短加工时间，已经常常经由压铸成形来制造这种气缸体。另外，考虑到减轻气缸体的重量等等，由铝合金制成的气缸体也已经变得普遍。

关于气缸体的形状，存在顶面敞开式和顶面封闭式，在顶面敞开式中，形成于气缸体中的用作为冷却水路径的水套在气缸体上侧面(与气缸盖接合的面：气缸体顶面)处是敞开的，而在顶面封闭式中，水套未在气缸体顶面处敞开。在这些型式中，顶面敞开式在铸造工艺中不需要芯部，因此特别适用于如上所述的压铸气缸体。

作为压铸的顶面敞开式气缸体的常规示例，例如已经提出了在PTL1(专利文献1)中公开的技术。在这种技术中，在水套的气缸盖螺栓孔附近具有变浅的结构，其中用于附接气缸盖的气缸盖螺栓紧固于所述气缸盖螺栓孔。通过采用这样的变浅的结构以减小水套的宽度，以便使气缸孔和气缸盖螺栓孔更加靠近，易于环绕气缸孔传递气缸盖螺栓的紧固力，因而改善了气缸孔周围的密封，并且提高了水套的外壁和内壁(气缸)的刚性。

〖引用列表〗

〖专利文献〗

〖PTL1〗JPS63-141862U

发明内容

〖技术问题〗

附带地，近来，已经要求在膨胀行程期间增大气缸内部压力以便获得增大的发动机输出。特别是，因为气缸内部压力在柴油发动机中比在汽油发动机(目前，通常为大约16MPa(兆帕))中高，所以，当试图通过进一步增大气缸内部压力来获得增大的输出时，气缸体需要具有更大的强度。

对于气缸体而言，要求在发动机的膨胀行程期间应当足够坚固以承受气缸内部压力。更具体地，因为在膨胀行程开始时(例如，当曲柄转角已从活塞上止点位置提前了以曲柄角为单位的大约数十度时的时间点)——此时气缸内部压力最大，特别高的应力作用在气缸内部压力(燃烧压力)所作用的部分，即，作用在气缸体中的气缸盖侧的部分(气缸轴线沿竖直方向延伸的发动机中的上侧的部分)上，所以这部分需要高强度。

特别是，在如上所述的顶面敞开式气缸体中，前述应力主要作用在气缸的设置在水套内侧的部分(气缸孔外壁部分)上，因而有必要确保足够的强度以抑制气缸的气缸盖侧的这部分的变形。但是，另一方面，也有必要确保气缸的充分冷却。在气缸中，气缸的气缸盖侧的部分所需的冷却比位于与气缸盖侧相反的一侧的曲轴箱侧的部分(气缸轴线沿竖直方向延伸的发动机中的下侧的部分)多。

尽管以上的PTL1提到了在气缸盖螺栓孔附近对水套采用变浅的结构，由此改善气缸孔周围的密封，以及改善水套的外壁和内壁(气缸)的刚性，但未就气缸冷却采取任何措施。

考虑到这些问题而完成了本发明，并且本发明的目的在于提供一种顶面敞开式气缸体，在所述气缸体中，可以抑制气缸的设置在水套内侧的气缸盖侧部分(气缸孔外壁部分)处的变形，而且可以确保该气缸充分冷却。

〖技术方案〗

在本发明中，用于处理以上问题的装置构造如下。即，本发明提供了一种顶面敞开式气缸体，在所述气缸体中，在气缸周围两侧形成沿气缸列的方向延伸的水套，且该水套在气缸体顶面处敞开：在所述水套两侧的沿所述气缸列的方向延伸的部分中分别设置浅部和深部；所述浅部设置在比较远离气缸盖螺栓孔的部分中，而另一方面，所述深部设置在比较靠近所述气缸盖螺栓孔的部分中，其中用于附接气缸盖的气缸盖螺栓紧固于所述气缸盖螺栓孔；并且在所述浅部的底壁部分与曲轴箱之间设置凹入部，在所述凹入部中，气缸体外壁朝向气缸中心侧凹入，其中所述凹入部设置在所述浅部下方的区域并且不设置在所述深部下方的区域，在被从相邻气缸中一个的中心延伸的对所述相邻气缸之间的气缸盖螺栓孔的两条切线相夹的范围内设置有一个倾斜部，在被从所述相邻气缸中另一个的中心延伸的对所述相邻气缸之间的所述气缸盖螺栓孔的两条切线相夹的范围内设置有另一个倾斜部，并且所述深部设置在这一对倾斜部之间，并且浅部设置在这一对倾斜部的外侧，并且所述浅部和所述倾斜部连续设置。

根据本发明的另一方面，提供了一种顶面敞开式气缸体，在所述气缸体中，在气缸周围两侧形成沿气缸列的方向延伸的水套，且该水套在气缸体顶面处敞开：在所述水套两侧的沿所述气缸列的方向延伸的部分中分别设置浅部和深部；所述浅部设置在比较远离气缸盖螺栓孔的部分中，而另一方面，所述深部设置在比较靠近所述气缸盖螺栓孔的部分中，其中用于附接气缸盖的气缸盖螺栓紧固于所述气缸盖螺栓孔；并且在位于所述浅部的沿气缸轴线方向的曲轴箱侧的部分中设置冷却水路径，并且，在所述浅部的底壁部分与所述曲轴箱之间设置凹入部，在所述凹入部中，气缸体外壁朝向气缸中心侧凹入，其中所述凹入部设置在所述浅部下方的区域并且不设置在所述深部下方的区域，在被从相邻气缸中一个的中心延伸的对所述相邻气缸之间的气缸盖螺栓孔的两条切线相夹的范围内设置有一个倾斜部，在被从所述相邻气缸中另一个的中心延伸的对所述相邻气缸之间的所述气缸盖螺栓孔的两条切线相夹的范围内设置有另一个倾斜部，并且所述深部设置在这一对倾斜部之间，并且浅部设置在这一对倾斜部的外侧，并且所述浅部和所述倾斜部连续设置。

根据以上构造，在水套的浅部中，从顶面(敞开面)到底面的距离比在未采用变浅结构的水套中的短，由此缩短了在可能发生气缸变形的气缸轴线方向上的长度，因而增大了气缸的刚性。因而，可以抑制由于气缸内部压力而引起的气缸的气缸盖侧部分中的变形。

而且，在所述水套的浅部中，冷却水的流动路径的截面面积减小，因而冷却水的流率增大，因此可以改善所述气缸的气缸盖侧部分的冷却。因而，可以确保所述气缸的气缸盖侧部分充分冷却。而且，在气缸内部压力最大时的膨胀行程开始时，可以抑制气缸的气缸盖侧部分的温度的上升，并且与这种抑制温度上升一起，还可以减小所述气缸的气缸盖侧部分与曲轴箱侧部分之间的温度差。即，可以抑制气缸中沿气缸轴线方向的温度差，因而有助于改善例如燃料消耗。

而且，在设置有凹入部且比较远离气缸盖螺栓孔的部分中，通过从凹入部释放热量来冷却气缸的曲轴箱侧的部分。另一方面，在比较靠近所述气缸盖螺栓孔的部分中，气缸的曲轴箱侧部分由流经所述水套的深部的下部的冷却水冷却。由此，可以确保气缸的曲轴箱侧部分的冷却。在这种情况下，在比较远离气缸盖螺栓孔的部分中，可以通过采用以上类别的变浅结构来增大凹入部在气缸轴线方向上的宽度，因而可以改善气缸的曲轴箱侧部分的冷却。

在此，在比较远离气缸盖螺栓孔的部分中，当仅采用变浅结构而未设置凹入部时，气缸的曲轴箱侧部分变得较厚，因而该曲轴箱侧部分的热容量增大。因而，削弱了气缸的曲轴箱侧部分的冷却。因此，在比较远离气缸盖螺栓孔的部分中，情况并不总是仅采用变浅结构，而是在对应于浅部的部分中还设置凹入部，由此确保气缸的曲轴箱侧部分的冷却。此外，通过设置凹入部，有助于气缸体的减重。

另一方面，在比较靠近所述气缸盖螺栓孔的部分中，有必要确保用于气缸盖螺栓孔的凸台部具有一定量的厚度，以便在确保气缸盖螺栓的紧固力的同时抑制当附接部件时气缸孔的变形。因而，难以在比较靠近所述气缸盖螺栓孔的部分中设置诸如凹入部的部分。因此，气缸的曲轴箱侧部分的冷却也因在该部分中在水套中采用变浅结构而受到削弱。相应地，在比较靠近所述气缸盖螺栓孔的部分中，不采用变浅结构，并且由水套的深部来确保气缸的曲轴箱侧部分的冷却。

以上，采用了在水套的浅部的底壁部分与曲轴箱之间设置凹入部的构造，但是，也可以采用设置冷却水路径以代替这种凹入部的构造。而且，可以采用既设置这种凹入部又设置冷却水路径的构造。在此，例如，冷却水路径可通过钻削工艺形成。

而且，优选地，在所述水套的浅部与深部之间设置具有倾斜底面的倾斜部。

通过以这种方式在所述浅部与所述深部之间设置倾斜部，与未设置这种倾斜部的情况相比，冷却水流动更加平稳，因而能够进一步改善气缸冷却。而且，通过设置倾斜部，更容易进行冷却水路径的加工。例如，当通过钻削工艺形成冷却水路径时，所述倾斜部的底面能够用作为钻削工艺的加工面。

〖发明的有益效果〗

根据本发明，在顶面敞开式气缸体中，可以抑制气缸的设置在水套内侧的气缸盖侧部分(气缸孔外壁部分)处的变形，而且另外，可以确保该气缸充分冷却。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施方式的气缸体的俯视图。

图2是沿图1中的线X1-X1的截面图。

图3示出了设置在图1中的气缸盖的水套中的浅部和深部。

图4示出了根据本发明第二实施方式的气缸体，且对应于图2。

图5示出了设置在图4中的气缸盖的水套中的浅部、深部以及冷却水路径，且对应于图3。

图6示出了根据本发明第二实施方式的修改示例的气缸体，且对应于图2。

〖参考标记列表〗

10：气缸体

10a：气缸体顶面

11：缸套

11a：气缸孔

12：缸套部分

13：气缸体外壁部分

13a：底壁部分

17：气缸盖螺栓孔

18：凹入部

20：水套

21：浅部

21a：底面

22：深部

22a：底面

23：倾斜部

23a：底面

具体实施方式

以下是基于附图对本发明的实施方式的描述。

以下是将本发明应用于在汽车用直列四缸柴油发动机中使用的具有叉形联接(siamese)结构的压铸气缸体的第一实施方式和第二实施方式的描述。

〖第一实施方式〗

(气缸体的总体构造)

首先是参考图1和图2对根据本发明第一实施方式的气缸体的总体构造的描述。

图1是气缸体10的俯视图(气缸体10的上部的端面视图)，其示出了根据第一实施方式的直列四缸柴油发动机的气缸孔11a及其附近区域。图1示出了作为与气缸盖接合的面的气缸体顶面10a(气缸体上侧面)、气缸列以及水套(冷却水路径)20的布置状态。图2是沿图1中的线X1-X1的截面图，而且示出了水套20的浅部21以及位于浅部21下方的凹入部18。

在本说明书中，假设气缸轴线沿竖直方向延伸，气缸体10的气缸体顶面10a侧朝上，而裙部14侧朝下。而且，在本说明书中，在图1中，位于左端的气缸称作第一气缸#1，位于第一气缸#1右侧的气缸称作第二气缸#2，位于第二气缸#2右侧的气缸称作第三气缸#3，且位于第三气缸#3右侧的气缸称作第四气缸#4。此外，在本说明书中，在图1中，上侧称作进气侧，而下侧称作排气侧。但是，气缸轴线方向、气缸数目、以及进气/排气系统的形式是示例，并且不局限于这些示例。

根据本实施方式的气缸体10由铝合金制成，而且是经由压铸模制制造。气缸体10设置有：气缸部12，四个气缸11在其中沿直线设置；气缸体外壁部分13，其设置在气缸部12的外周侧；以及裙部14，其用作为曲轴箱，并且设置在气缸部12和气缸体外壁部分13的下侧。

气缸部12形成为这样的形状：其中，用作为气缸11的四个气缸本体依次沿直线连接。以此方式，气缸体10呈现所谓的叉形联接结构以使气缸体10实现较小尺寸和较轻的重量，并且实现在气缸列方向上的长度缩短。每个气缸11都用作为气缸孔11a的外壁部分，活塞在气缸孔11a中滑动。即，每个气缸11都构成气缸孔11a的内面。

气缸体外壁部分13形成为面向气缸部12，并且在气缸体外壁部分13与气缸部12之间具有预定的间隙。水套20由气缸部12的外壁面和气缸体外壁部分13的内壁面形成。水套20设置成大致环绕四个气缸11的整个周边，而且沿用作为气缸11的外壁面的气缸表面形状延伸。而且，水套20在作为气缸盖的安装面(气缸盖安装面)的气缸体顶面10a处敞开。即，气缸体10构造为顶面敞开式气缸体。

在气缸体外壁部分13中，用于将冷却水(冷却流体)从水泵(未示出)引入至水套20的冷却水进入路径16沿气缸列方向形成于一个端部侧(图1中的左端侧)，即，形成于第一气缸#1的附近区域。就水套20中的冷却水的主流而论，已从冷却水进入路径16引入的冷却水沿气缸列方向大致在水平方向上流动，并由此冷却气缸体10。具体地，从冷却水进入路径16引入的冷却水流被分流到气缸部12的一侧(图1中上侧的进气侧)和另一侧(图1中下侧的排气侧)，而且每侧的冷却水流都大致在水平方向上从第一气缸#1流动至第四气缸#4(见图1中的箭头)，由此冷却气缸体10。已对气缸体10进行冷却的冷却水随后流入气缸盖的水套中，由此冷却气缸盖。注意，冷却水进入路径16在气缸体10中的位置以及冷却水在水套20中的循环路径都是示例，并且不局限于这些示例。例如，可以采用这样的构造：在第二气缸#2与第三气缸#3之间，在气缸体外壁部分13的排气侧部分中设置冷却水进入路径。

另外，在气缸体外壁部分13的多个位置处形成有气缸盖螺栓孔17，用于附接作为单体的气缸盖和气缸盖垫片的气缸盖螺栓紧固于所述气缸盖螺栓孔17。在本实施方式中，为每个气缸11(气缸孔11a)设置四个气缸盖螺栓孔17。具体地，环绕每个气缸孔11a以大致相等的间隔，换言之，以从气缸孔11a的中心(气缸中心)观察的90度间隔来设置四个气缸盖螺栓孔17。设置在相邻一对气缸孔11a之间的进气侧气缸盖螺栓孔和排气侧气缸盖螺栓孔17由该对气缸孔11a共用。为四个气缸孔11a总共设置了10个气缸盖螺栓孔17。即，设置了：总共六个设置在相邻气缸孔11a之间的气缸盖螺栓孔17(例如图3中的气缸盖螺栓孔17A)，以及总共四个设置在左端和右端的气缸盖螺栓孔17(例如图3中的气缸盖螺栓孔17B)。

(第一实施方式的区别部分)

接下来是参考图1至图3对本实施方式的气缸体10的区别部分的描述。

图3示出了设置在水套中的浅部、深部以及倾斜部。图3(a)是示出这些部分的局部的俯视图，且图3(b)示出了在这些部分的该局部中水套的深度的变化。

在本实施方式中，气缸体10的水套20的深度，即，从顶面(敞开面)至底面的距离，不是固定的，而是依据位置而变化的，而且在水套20的局部中采用了变浅结构。具体地，如图3(a)和图3(b)所示，在水套20中设置了浅部21和深部22。而且，浅部21与深部22之间的部分是倾斜部23。浅部21、深部22、以及倾斜部23在图1中未示出。

浅部21是水套20的深度浅的部分，即，是从敞开面21b至底面21a的距离小的部分。浅部21的底面21a是平行于敞开面21b的平面。在水套20中设置了多个浅部21，而且这些浅部21的深度是相同的。

深部22是水套20的深度深的部分，即，是从敞开面22b至底面22a的距离大的部分。深部22的底面22a是平行于敞开面22b的平面。在水套20中设置了多个深部22，而且这些深部22的深度是相同的。

倾斜部23是设置在浅部21与深部22之间的部分。倾斜部23的底面23a是平面，该平面相对于倾斜部23的平面23a的敞开面23b倾斜预定的角度。在水套20中设置了多个倾斜部23。

浅部21、深部22、以及倾斜部23以对称方式设置在气缸体10中的进气侧与排气侧之间，并以对称方式设置在第一气缸#1与第四气缸#4之间，且以对称方式设置在第二气缸#2与第三气缸#3之间，而且相对于穿过第二气缸#2的气缸中心的线X1-X1对称。此外，在第三气缸#3中，浅部21、深部22、以及倾斜部23设置成相对于穿过气缸中心并与前述的线X1-X1相平行的线对称。

设置水套20的浅部21和深部22的位置是根据与气缸盖螺栓孔17的位置关系来设定的。具体地，深部22设置于比较靠近气缸盖螺栓孔17的部分(气缸盖螺栓孔17附近的部分)，而浅部21设置于比较远离气缸盖螺栓孔17的部分(除气缸盖螺栓孔17附近之外的部分)。以下，将分别描述设置在相邻气缸孔11a之间的气缸盖螺栓孔17(例如，图3中的气缸盖螺栓孔17A)的附近区域和设置在左端和右端的气缸盖螺栓孔17(例如，图3中的气缸盖螺栓孔17B)的附近区域。

首先是对设置在气缸体10的相邻气缸孔11a之间的六个气缸盖螺栓孔17的附近区域中的水套20的描述。在此，以图3中示出的气缸盖螺栓孔17A的附近区域为代表性示例进行描述。

在这种情况下，深部22和一对倾斜部23设置在最靠近气缸盖螺栓孔17A的部分。具体地，在俯视图中，深部22设置在气缸盖螺栓孔17A与气缸孔11a之间的叉形联接部(连接部)彼此面对的部分，而倾斜部23设置在该面对部分的两侧。

更具体地，在俯视图中，其中一个倾斜部23设置于夹在从其中一个气缸孔11a的中心OA延伸的对气缸盖螺栓孔17A的两条切线L11和L12中间的范围G11内。在俯视图中，另一个倾斜部23设置于夹在从另一个气缸孔11a的中心OB延伸的对该气缸盖螺栓孔17A的两条切线L13和L14中间的范围G13内。深部22设置在这一对倾斜部23之间。即，在俯视图中，深部22设置于由两条切线L12和L13夹在中间的范围G12内。

另外，浅部21分别设置在切线L11的外侧(图3(a)中的右侧)和L14的外侧(图3(a)中的左侧)，即，由两条切线L11和L14夹在中间的范围G11、G12及G13的外部。浅部21分别设置到与设置在另一气缸盖螺栓孔17附近的倾斜部23的边界为止。

倾斜部23的底面23a以预定的角度(在本示例中为45度)倾斜。即，由深部22的底面22a和倾斜部23的底面23a形成的角度为135度。另外，由浅部21的底面21a和倾斜部23的底面23a形成的角度为225度(135度)。在这种情况下，倾斜部23的范围设定至上述范围G11和G13，因而能够将浅部21的底面21a与深部22的底面22a之间的高度差h11设定成使得每个倾斜部23的底面23a的倾斜角是45度。

以此方式，在气缸盖螺栓孔17A附近，深部22和一对倾斜部23设置在比较靠近气缸盖螺栓孔17A的部分，而另一方面，浅部21设置在比较远离气缸盖螺栓孔17A的部分。

接下来是对设置于气缸体10的左端和右端的四个气缸盖螺栓孔17的附近区域中的水套20的描述。在此，以图3中示出的气缸盖螺栓孔17B的附近区域为代表性示例进行描述。

在这种情况下，深部22设置在最靠近气缸盖螺栓孔17的部分。具体地，在俯视图中，深部22设置在沿气缸盖螺栓孔17B与气缸孔11a的中心OB彼此面对的方向面对气缸盖螺栓孔17B的部分。

更具体地，在俯视图中，深部22设置于夹在从气缸孔11a的中心OB延伸的对气缸盖螺栓孔17B的两条切线L21和L22中间的范围G21内。倾斜部23设置在深部22的两侧，而浅部21设置在这一对倾斜部23的两侧。每个浅部21设置到与设置在另一气缸盖螺栓孔17附近的倾斜部23的边界为止。

倾斜部23的底面23a以预定的角度(在本示例中为45度)倾斜。即，由深部22的底面22a和倾斜部23的底面23a形成的角度为135度。另外，由浅部21的底面21a和倾斜部23的底面23a形成的角度为225度(135度)。在这种情况下，如上所述，将浅部21的底面21a与深部22的底面22a之间的高度差设定成h11，因而能够将倾斜部23的范围设定成使得每个倾斜部23的底面23a的倾斜角是45度。

以此方式，在气缸盖螺栓孔17B附近，深部22和一对倾斜部23设置在比较靠近气缸盖螺栓孔17B的部分，而另一方面，浅部21设置在比较远离气缸盖螺栓孔17B的部分。

另外，在本实施方式中，如图2所示，在水套20的浅部21的下方设置凹入部(铸造部)18，在所述凹入部中，气缸体外壁朝向内侧(气缸中心侧)延伸。这在以下详细描述。

凹入部18是气缸体外壁部分13中的形成水套20的底壁的底壁部分13a与裙部14之间的部分，并且凹入部18形成为朝向内侧凹入。在气缸11下部的设置有凹入部18的外侧形成有凹陷的凹入空间。该凹入空间是一种凹陷空间：其中，气缸体外壁部分13的底壁部分13a与裙部14之间的部分形成为朝向内侧凹入。

凹入部18设置在比较远离气缸体10的气缸盖螺栓孔17的部分。如上所述，水套20的浅部21设置在比较远离气缸盖螺栓孔17的部分。因此，浅部21和凹入部18两者都设置在比较远离气缸盖螺栓孔17的部分。

注意，可以采用仅在浅部21下方的区域设置凹入部18的构造，但是，也可以采用这样的构造：其中，凹入部18设置成扩大至浅部21两侧的倾斜部23下方的区域，而不仅仅是设置在浅部21下方的区域中。但是，因为下述原因，难以将凹入部18设置在深部22下方的区域中。

以此方式，在气缸体10中，凹入部18设置成对应于水套20的浅部21。相应地，凹入部18以对称方式设置在气缸体10中的进气侧与排气侧之间，并以对称方式设置在第一气缸#1与第四气缸#4之间，且以对称方式设置在第二气缸#2与第三气缸#3之间，而且相对于穿过第二气缸#2的气缸中心的线X1-X1(见图2)对称。此外，在第三气缸#3中，凹入部18设置成相对于穿过气缸中心并与前述的线X1-X1相平行的线对称。

(第一实施方式的工作效果)

根据上述第一实施方式的气缸体10，获得了以下工作效果。

在气缸体10的水套20的浅部21中，从敞开面21b至底面21a的距离比未采用变浅结构的水套中的短，因而缩短了在可能发生气缸11的变形的气缸轴线方向上的长度，因此增大了气缸11的刚性。因而，可抑制由于气缸内部压力而引起的气缸11的气缸盖侧部分(在本示例中为气缸11的上部)中的变形。

另外，在水套20的浅部21中，冷却水的流动路径的截面积减小，因而冷却水的流率增大，因此可改善气缸11上部的冷却。因而，可确保气缸11的上部充分冷却。另外，在气缸内部压力最大时的膨胀行程开始时，可抑制气缸11上部的温度上升，而且与这种抑制温度上升一起，还可减小气缸11的上部与下部之间的温度差。即，可抑制气缸11中沿气缸轴线方向的温度差，因而有助于改善例如燃料消耗。

另外，在设置了凹入部18且比较远离气缸盖螺栓孔17的部分中，通过从凹入部18向凹入空间释放热量来冷却气缸11的曲轴箱侧的部分(在本示例中为气缸11的下部)。另一方面，在未设置凹入部18且比较靠近气缸盖螺栓孔17的部分中，气缸11的下部由流经水套20的深部22的下部的冷却水冷却。由此，可确保气缸11的下部的冷却。

在此，在比较远离气缸盖螺栓孔17的部分中，当仅采用变浅结构而未设置凹入部18时，气缸11的下部变得较厚，因此该下部的热容量增大。因而，削弱了气缸11的下部的冷却。因此，在本实施方式中，在比较远离气缸盖螺栓孔17的部分中，除了采用变浅结构之外，还在对应于浅部21的部分中设置凹入部18，由此确保了气缸11的下部的冷却。而且，通过设置凹入部18，有助于气缸体10的减重。

在这种情况下，在比较远离气缸盖螺栓孔17的部分中，通过采用变浅结构，可以使得凹入部18的在气缸轴线方向上的宽度(高度)H1大于未采用变浅结构的情况。更具体地，如果将气缸体外壁部分13的底壁部分13a的厚度制成与未采用变浅结构的情况相同，则将对应于浅部21的底壁部分13a设置成比未采用变浅结构的情况高(例如，高出了浅部21的底面21a与深部22的底面22a之间的高度差h11)。相应地，凹入部18的高度H1增加到该程度。因此，可改善气缸11的下部的冷却。

另一方面，在比较靠近气缸盖螺栓孔17的部分中，有必要确保气缸体外壁部分13中用于气缸盖螺栓孔17的凸台部具有一定量的厚度，以便在确保气缸盖螺栓的紧固力的同时抑制当附接部件时气缸孔11a的变形。因而，难以在比较靠近气缸盖螺栓孔17的部分中设置诸如凹入部18的部分。因此，气缸11的下部的冷却还因在该部分中在水套中采用变浅结构而受到削弱。相应地，在比较靠近气缸盖螺栓孔17的部分中，不采用变浅结构，并且由水套20的深部22来确保气缸11的下部的冷却。

另外，通过在浅部21与深部22之间设置倾斜部23，与未设置这种倾斜部23的情况相比，冷却水流动更加平稳，因此能够进一步改善气缸11的冷却。

〖第二实施方式〗

接下来是对本发明的第二实施方式的描述。本实施方式与上述第一实施方式的区别在于，在水套的浅部的下方设置有单独的冷却水路径。另一方面，就气缸体的总体构造以及设置在水套中的浅部、深部及倾斜部而言，本实施方式与第一实施方式相同。即，在本实施方式中同样在水套的局部中采用变浅结构。以下，将主要描述与第一实施方式的区别点。

图4示出了根据本发明第二实施方式的气缸体10′，并且图4对应于图2。图4示出了：水套20′的浅部21；冷却水路径24，其设置在浅部21的下方；以及凹入部18′，其设置在冷却水路径24的下方。图5示出了设置在水套20′中的浅部21、深部22、倾斜部23、以及冷却水路径24。图5(a)是示出气缸体10′的选取局部的俯视图，图5(b)示出了在该选取局部内的水套20′的深度(从敞开面到底面的距离)的变化。

在本实施方式中，如图4和图5所示，在气缸体10′的水套20′的浅部21的下方设置单独的冷却水路径24。在气缸体10′中，环绕四个气缸11(气缸部12放置有多个冷却水路径24。冷却水路径24是形成于底壁部分13a′中的具有圆形截面形状的孔并且形成为具有比水套20′的宽度小的直径，其中所述底壁部分13a′在气缸体10′的气缸体外壁部分13中形成水套20′的底壁。

具体地，冷却水路径24是使用孔24a和24b构造的，所述孔24a和24b各自从浅部21两侧的倾斜部23朝向浅部21呈直线延伸。孔24a和24b是通过例如钻削等孔加工来形成的。

在此，在截面图中，冷却水路径24的孔24a和24b相对于倾斜部23的底面23a沿预定的方向(在本示例中为正交方向)延伸。即，孔24a和24b相对于气缸体顶面10a的倾斜角度是45度。另外，孔24a和24b的端部在浅部21下方彼此连接。即，孔24a和24b在孔24a和24b以预定角度(在本示例中为90度)弯曲的状态下彼此连接。

另外，在俯视图中，冷却水路径24的孔24a和24b设置成与水套20′的区域交迭。孔24a和24b设置在靠近气缸11的部分中，而不是设置在靠近水套20′的气缸体外壁部分13的部分中。另外，孔24a和24b在孔24a和24b以预定角度弯曲的状态下彼此连接。

另外，在本实施方式中，如图4所示，气缸体外壁朝向内侧(气缸中心侧)延伸所在的凹入部(铸造部)18′设置在水套20′的浅部21的下方。具有与上述第一实施方式中的凹入部18(见图2)大致相同构造的凹入部18′是位于在气缸体外壁部分13中形成水套20′底壁的底壁部分13a′与裙部14之间的部分，并且凹入部18′形成为朝向内侧凹入。在设置有凹入部18′的气缸11下部的外侧形成有凹陷的凹入空间。但是，因为气缸体外壁部分13的底壁部分13a′较厚，所以通过如上所述设置冷却水路径24，凹入部18′在气缸轴线方向上的宽度(高度)H2小于在上述第一实施方式中的凹入部18的高度H1。

冷却水路径24和凹入部18′设置在比较远离气缸体10′的气缸盖螺栓孔17的部分中。水套20′的浅部21设置在比较远离气缸盖螺栓孔17的该部分中。因此，浅部21、冷却水路径24及凹入部18′设置在比较远离气缸盖螺栓孔17的部分中。

以此方式，在气缸体10′中，冷却水路径24和凹入部18′设置成对应于水套20′的浅部21。相应地，冷却水路径24和凹入部18′以对称方式设置在气缸体10′中的进气侧与排气侧之间，并以对称方式设置在第一气缸#1与第四气缸#4之间，且以对称方式设置在第二气缸#2与第三气缸#3之间，而且相对于穿过第二气缸#2的气缸中心的线X1-X1(见图2)对称。此外，在第三气缸#3中，冷却水路径24和凹入部18′设置成相对于穿过气缸中心并与前述线X1-X1相平行的线对称。

根据上述第二实施方式的气缸体10′，获得了与上述第一实施方式的气缸体10大致相同的工作效果。

具体地，在气缸体10′的水套20′的浅部21中，从敞开面21b至底面21a的距离比在未采用变浅结构的水套中的短，因而缩短了在可能发生气缸11的变形的气缸轴线方向上的长度，因此增大了气缸11的刚性。因而，可抑制由于气缸内部压力而引起的气缸11的气缸盖侧部分(在本示例中为气缸11的上部)中的变形。

另外，在水套20′的浅部21中，冷却水的流率增大，因此可改善气缸11的上部的冷却。因而，可确保气缸11的上部充分冷却。另外，在气缸内部压力最大时的膨胀行程开始时，可抑制气缸11的上部的温度上升，而且与这种抑制温度上升一起，还可减小气缸11的上部与下部之间的温度差。即，可抑制气缸11中沿气缸轴线方向的温度差，因而有助于改善例如燃料消耗。

另外，在设置了冷却水路径24和凹入部18′且比较远离气缸盖螺栓孔17的部分中，通过由流经冷却水路径24的冷却水进行冷却以及从凹入部18′向凹入空间释放热量来冷却气缸11的曲轴箱侧部分(在本示例中为气缸11的下部)。另一方面，在未设置冷却水路径24和凹入部18′且比较靠近气缸盖螺栓孔17的部分中，气缸11的下部由流经水套20′的深部22的下部的冷却水冷却。由此，可确保气缸11的下部的冷却。

在此，在比较远离气缸盖螺栓孔17的部分中，当仅采用变浅结构而未设置冷却水路径24和凹入部18′时，气缸11的下部变得较厚，因此该下部的热容量增大。因而，削弱了气缸11的下部的冷却。因此，在本实施方式中，在比较远离气缸盖螺栓孔17的部分中，除了采用变浅结构之外，还在对应于浅部21的部分中设置冷却水路径24和凹入部18′，由此确保气缸11的下部的冷却。此外，通过设置凹入部18′，可以有助于气缸体10的减重。在这种情况下，在比较远离气缸盖螺栓孔17的部分中，向凹入空间的热量释放低于在上述第一实施方式中的情况，低的程度为凹入部18′的高度H2比上述第一实施方式中的凹入部18的高度H1低的程度。因此，通过单独设置冷却水路径24以主动对气缸11的下部进行冷却，改善了气缸11的下部的冷却。

另一方面，在比较靠近气缸盖螺栓孔17的部分中，有必要确保气缸体外壁部分13中用于气缸盖螺栓孔17的凸台部具有一定量的厚度，以便在确保气缸盖螺栓的紧固力的同时抑制当附接部件时气缸孔11a的变形。因而，难以在比较靠近气缸盖螺栓孔17的部分中设置诸如冷却水路径或凹入部的部分。因此，气缸11的下部的冷却还因在该部分中在水套中采用变浅结构而受到削弱。相应地，在比较靠近气缸盖螺栓孔17的部分中，不采用变浅结构，并且由水套20′的深部22来确保气缸11的下部的冷却。

另外，通过在浅部21与深部22之间设置倾斜部23，与未设置这种倾斜部23的情况相比，冷却水流动更加平稳，因此能够进一步改善气缸11的冷却。另外，通过设置倾斜部23，更容易进行底壁部分13a′中的冷却水路径24的加工。例如，当通过钻削工艺形成冷却水路径24时，有必要将冷却水路径24的孔24a和24b在浅部21的下方彼此连接，并且在这种情况下，与在浅部21的底面21a中相比，在倾斜部23的底面23a中更容易进行冷却水路径24的孔24a和24b的钻削工艺。即，通过使用倾斜部23的底面23a作为钻削工艺的加工面，能够容易地进行将孔24a和24b彼此连接的钻削工艺。

〖修改示例〗

以上描述了本发明的实施方式，但这些实施方式仅是示例，而且能够以各种方式修改。这些修改示例描述如下。

(1)本发明例如能够应用于在汽车用直列四缸柴油发动机中使用的具有叉形联接结构的气缸体，但并不局限于此；本发明还能够应用于汽油发动机的气缸体。本发明还能够应用于不具有叉形联接结构的气缸体。此外，本发明并不局限于应用于汽车用发动机的气缸体；本发明还能够应用于除汽车之外的应用中所使用的发动机的气缸体。另外，并不特别限制气缸的数目、发动机形式(发动机类型，例如直列发动机、V型发动机、或卧式发动机)等。

(2)对于压铸气缸体，可以采用这样的构造：其中，气缸体通过整体铸造铸铁缸套构成。通过以这种方式使用铸铁缸套，易于确保活塞在其中滑动的气缸孔内表面的机械强度、耐磨性、耐热性等。

(3)在上述第一实施方式和第二实施方式中，采用了在浅部与深部之间设置倾斜部的构造，但是也可采用未设置这种倾斜部的构造。另外，倾斜部的底面的倾斜角度可以不同于45度。此外，倾斜部的底面的形状可以不同于平面。但是，如上所述，为了允许冷却水平稳地流动，优选在浅部与深部之间设置倾斜部，并且为了有利于冷却水路径的钻削工艺，优选使用平面作为倾斜部的底面。

(4)在上述第二实施方式中，采用了设置冷却水路径和凹入部的构造，但是，只要仅以冷却水路径就能够确保气缸下部的冷却，就还可以采用未设置凹入部的构造，如图6所示。另外，冷却水路径的形状、冷却水路径中孔的截面形状和尺寸(孔径)、冷却水路径中孔相对于气缸体顶面的倾斜角度、冷却水路径中的孔彼此连接的角度等都不局限于如上所述。

在不背离本发明的精神或实质特性的情况下，可以各种其它形式实施本发明。在本申请中公开的实施方式在各方面都应当视为说明性的而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求限定而不是由前述说明书限定，并且本文意图包含落在权利要求等同物的意义和范围内的所有修改或变化。

〖工业实用性〗

本发明的气缸体可用作为在如汽车发动机之类的内燃发动机中使用的气缸体，而且除了作为本发明示例应用给出的在汽车用直列四缸柴油发动机中使用的具有叉形联接结构的气缸体之外，还能够应用于汽油发动机中的气缸体。本发明的气缸体还能够应用于不具有叉形联接结构的气缸体。此外，本发明并不局限于用于汽车，而且还能够应用于在其它应用中使用的发动机的气缸体。

Claims

1.一种顶面敞开式气缸体，在所述气缸体中，在气缸周围两侧形成沿气缸列的方向延伸的水套，且该水套在气缸体顶面处敞开：

在所述水套两侧的沿所述气缸列的方向延伸的部分中分别设置浅部和深部；

所述浅部设置在比较远离气缸盖螺栓孔的部分中，而另一方面，所述深部设置在比较靠近所述气缸盖螺栓孔的部分中，其中用于附接气缸盖的气缸盖螺栓紧固于所述气缸盖螺栓孔；并且

在所述浅部的底壁部分与曲轴箱之间设置凹入部，在所述凹入部中，气缸体外壁朝向气缸中心侧凹入，

其中所述凹入部设置在所述浅部下方的区域并且不设置在所述深部下方的区域，

在被从相邻气缸中一个的中心延伸的对所述相邻气缸之间的气缸盖螺栓孔的两条切线相夹的范围内设置有一个倾斜部，在被从所述相邻气缸中另一个的中心延伸的对所述相邻气缸之间的所述气缸盖螺栓孔的两条切线相夹的范围内设置有另一个倾斜部，并且所述深部设置在这一对倾斜部之间，并且

浅部设置在这一对倾斜部的外侧，并且所述浅部和所述倾斜部连续设置。

2.如权利要求1所述的气缸体，其中每个所述倾斜部具有倾斜底面。

3.一种顶面敞开式气缸体，在所述气缸体中，在气缸周围两侧形成沿气缸列的方向延伸的水套，且该水套在气缸体顶面处敞开：

在位于所述浅部的沿气缸轴线方向的曲轴箱侧的部分中设置冷却水路径，并且，在所述浅部的底壁部分与所述曲轴箱之间设置凹入部，在所述凹入部中，气缸体外壁朝向气缸中心侧凹入，

4.如权利要求3所述的气缸体，其中，所述冷却水路径通过钻削工艺形成。

5.如权利要求3至4中任一项所述的气缸体，其中，每个所述倾斜部具有倾斜底面。