CN106368845B - 一种水冷式发动机气缸体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水冷式发动机气缸体，其包括基材为铝合金的气缸体，气缸体镶铸有主轴承座嵌件和气缸套；主轴承座嵌件上设置有气缸盖螺栓孔和主轴承螺栓孔；气缸套的外侧与气缸体的之间的空腔构成水套。本发明结构简单，能够有效地改善机体整体刚度，同时提高缸孔刚度、承压能力以及曲轴轴承孔的抗疲劳强度，从而有效地抑制缸孔、主轴承座及曲轴箱的变形，确保了发动机的正常运转，改善了发动机耐久性和排放性。

Description

一种水冷式发动机气缸体
技术领域
本发明涉及一种汽车发动机的气缸体的结构，属于汽车发动机技术领域，具体涉及一种水冷式发动机气缸体。
背景技术
众所周知，汽车用发动机气缸体通常采用铸铁或铝合金铸造成型，铸铁缸体具有高的强度和抗变形能力，但自重较大，而镶铸铸铁气缸套的铝合金缸体在改善缸孔变形的同时，其自重减少至铸铁缸体的1/2左右，因而应用非常普遍。
近来，高功率、小型化、轻量化已成为汽车发动机行业的发展趋势，当试图通过进一步增大气缸内部压力来获得更大的输出时，气缸体则需要具有更大的强度。
为适应高功率、小型化和轻量化的发展趋势，现有的气缸体大都采用镶铸铸铁缸套的技术方案，该方案虽然能抑制缸孔的变形，但无法削弱主轴承螺栓和气缸盖螺栓拧紧轴力对缸孔变形的影响，针对此情况又发展了压板绗磨工艺来抑制缸孔的变形，但工艺复杂，生产节拍缓慢，并未得到大力推广，且该方法未就从根源上改善缸体的结构强度。
而发动机功率提高后，缸内压力将不断增加，膨胀行程产生的缸内爆发压力直接作用在缸孔上，会引起缸孔变形增大，当活塞环无法补偿时，活塞窜气量、曲轴箱压力和机油消耗量增加，发动机排放性恶化，同时缸内爆发压力通过曲柄连杆机构传递给气缸体主轴承座，会影响主轴孔的圆度和圆柱度，进而影响发动机的摩擦功耗。因而有必要确保足够的强度以抑制缸孔、主轴承座及整个曲轴箱的变形。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种水冷式发动机气缸体，在所述气缸体中，机体整体刚度改善，同时缸孔刚度和承压能力提高，曲轴轴承孔的抗疲劳强度提高，从而可以抑制缸孔、主轴承座及曲轴箱的变形，确保发动机的正常运转，改善发动机耐久性和排放性。
为解决上述技术问题，本发明采用了这样一种水冷式发动机气缸体，其包括基材为铝合金的气缸体，所述气缸体镶铸有主轴承座嵌件和气缸套；所述主轴承座嵌件上设置有气缸盖螺栓孔和主轴承螺栓孔；所述气缸套的外侧与所述气缸体的之间的空腔构成水套。
在本发明的一种优选实施方案中，所述气缸体内设置有多个主轴承座嵌件；所述主轴承座嵌件等间距布置；相邻两个主轴承座嵌件之间固接有所述气缸套；相邻气缸套相互连接。
在本发明的一种优选实施方案中，所述气缸套相互通过铸造成型构成为一体式气缸套结构；所述一体式气缸套结构与所述主轴承座通过铸造成型构成为一体式结构。
在本发明的一种优选实施方案中，所述主轴承座嵌件的上端设置有沿缸孔轴线方向布置的两个气缸盖螺栓孔；所述主轴承座嵌件的下端设置有沿缸孔轴线方向布置的两个主轴承螺栓孔。
在本发明的一种优选实施方案中，同一主轴承座嵌件上的气缸盖螺栓孔的中心轴线与主轴承螺栓孔的中心轴线共面。
在本发明的一种优选实施方案中，所述主轴承座嵌件上还设置有沿主轴承孔轴线方向布置的通孔。
在本发明的一种优选实施方案中，所述通孔沿所述主轴承孔的中心轴线对称布置。
在本发明的一种优选实施方案中，所述主轴承座嵌件上还设置有主油道斜油孔；所述主油道斜油孔与主轴承孔连通。
在本发明的一种优选实施方案中，所述主轴承座嵌件和所述气缸套通过铝液镶铸在所述气缸体内部。
在本发明的一种优选实施方案中，所述主轴承座嵌件和所述气缸套的基材均为铸铁。
本发明的有益效果是：本发明结构简单，能够有效地改善机体整体刚度，同时提高缸孔刚度、承压能力以及曲轴轴承孔的抗疲劳强度，从而有效地抑制缸孔、主轴承座及曲轴箱的变形，确保了发动机的正常运转，改善了发动机耐久性和排放性。
附图说明
图1是本发明实施例一种水冷式发动机气缸体的轴测示意图；
图2是本发明实施例一种水冷式发动机气缸体的结构示意图；
图3是本发明实施例一种水冷式发动机气缸体的主轴承座嵌件和气缸套的轴向视图；
图4是本发明实施例一种水冷式发动机气缸体的主轴承座嵌件和气缸套的俯视图；
图5是图4中本发明实施例一种水冷式发动机气缸体的B-B线剖切的剖视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，气缸体100由高压铸造形成，基材为铝合金，内部镶嵌一体式铸铁主轴承座嵌件和气缸套,缸孔11，缸孔12，缸孔13，缸孔14沿直线方向分布并连成一体，由一体式气缸套20组成，两缸套相连部分构成气缸体缸间鼻梁区，在气缸套20外表面包围着铝合金，构成气缸体开放式水套30，活塞在气缸套20内沿缸孔轴线方向运动，冷却液在水套30内流动，对缸孔及活塞进行冷却。缸孔周围均匀布置气缸盖螺栓孔01、02…10，沿缸孔连线对称分布，由于气缸盖螺栓孔由铸铁组成，所以其强度增加，抗变形能力增强，具有足够的强度来抑制气缸盖螺栓拧紧轴力和气缸爆发压力对缸孔变形的影响。
如图2所示，主轴承座嵌件51两侧布置主轴承螺栓孔31、40，主轴承座嵌件52两侧布置主轴承螺栓孔32、39，主轴承座嵌件53两侧布置主轴承螺栓孔33、38，主轴承座嵌件54两侧布置主轴承螺栓孔34、37，主轴承座嵌件55两侧布置主轴承螺栓孔35、36，五个主轴承座嵌件通过一体式气缸套20(如图3所示)连成一体，镶铸在气缸体100上，主轴承座嵌件两侧部分由铝合金包围，可减少整体重量，达到轻量化目的。主轴承螺栓孔31、32…40沿主轴承孔70中心线对称分布，由于主轴承孔和主轴承螺栓孔部分也由铸铁材料构成，与纯铝合金缸体相对，其可以更好的抑制主轴承螺栓轴力和做功冲程中曲柄连杆机构所产生的冲击对主轴孔变形的影响，减少摩擦功。
如图3、图4所示，气缸套沿直线方向连成一体，两缸之间相连的区域构成气缸体缸间鼻梁区，在气缸套底部两缸相结合部位与主轴承座嵌件相连，形成一个整体，每个主轴承座嵌件上设计有两个通孔。气缸盖螺栓孔01、10布置在图示缸孔11左侧，由一体式主轴承座嵌件51(如图2所示)沿缸孔轴线方向延伸形成。气缸盖螺栓孔02、09布置在图示缸孔11和缸孔12中间，由一体式主轴承座嵌件52(如图2所示)沿缸孔轴线方向延伸形成。气缸盖螺栓孔03、08布置在图示缸孔12和缸孔13中间，由一体式主轴承座嵌件53(如图2所示)沿缸孔轴线方向延伸形成。气缸盖螺栓孔04、07布置在图示缸孔13和缸孔14中间，由一体式主轴承座嵌件54(如图2所示)沿缸孔轴线方向延伸形成。气缸盖螺栓孔05、06布置在图示缸孔14右侧，由一体式主轴承座嵌件55(如图2所示)沿缸孔轴线方向延伸形成。
如图5所示，气缸盖螺栓孔04、07和主轴承螺栓孔34、37理论中线在同一平面，布置在第四主轴承座嵌件上，气缸盖螺栓孔04、07沿缸孔中心连线对称分布在两侧，主轴承螺栓孔34、37沿主轴孔中心线对称分布在两侧，在第四主轴承座嵌件中间设计通孔61、62，沿主轴孔中心线对称分布在两侧，在压铸过程中，铝液将填充该区域，并与主轴承座嵌件两侧的铝合金基材相结合，使主轴承座嵌件及其两侧的铝合金基材结合更加紧密。主轴承座嵌件上设计主油道斜油孔60，机油通过该孔到达主轴承孔，对主轴承和曲轴等进行润滑，第一、二、三、五主轴承座嵌件设计同理。
本发明不仅可以实现缸体强化和小型化，而且减少了缸孔和主轴承孔变形；气缸体本体基材为铝合金，镶铸有铸铁主轴承座嵌件和铸铁气缸套,主轴承座嵌件和气缸套连为一体，主轴承座嵌件其外周面具有沿缸孔轴线方向延伸形成的气缸盖螺栓孔和主轴承螺栓孔；气缸套相邻缸相互连接成一体。在气缸体中，气缸盖螺栓孔、主轴承螺栓孔与主轴承座嵌件呈一整体，并且同一主轴承座嵌件上的气缸盖螺栓孔和主轴承螺栓孔理论中心线在同一平面，气缸套的底部与主轴承座嵌件相连，因而增大了气缸体的强度，在发动机装配时，产生的轴力可在气缸盖螺栓孔和主轴承螺栓孔之间相互传递，避免过多的转移至缸孔，同时主轴承座嵌件与气缸套连接成一体，发动机在运行工况下，气缸体拥有足够的强度抵抗缸内爆发压力对缸孔和主轴承孔的变形影响，由此可抑制由于装配拧紧轴力及缸内爆发压力而引起的缸孔、主轴孔变形。
一方面，相邻缸相互连接成一体的气缸套结构，缸间直接由铸铁构成，因此缸间允许最高温度相对铝合金缸体也相应增加，同时对于缸间打孔工艺而言，冷却水孔可适当增大，机加工艺性更好，更有利于缸间冷却，改善例如疲劳和缸孔变形。
另一方面，气缸体镶铸有一体式铸铁主轴承座嵌件和铸铁气缸套，曲轴轴承孔的抗疲劳强度增加，更有利于采用铸铁独立瓦盖的结构。铸铁主轴承座嵌件与铸铁独立瓦盖一起构成曲轴孔，与采用上下缸体结构其中上缸体主轴座孔材料为铝合金，下缸体主轴承座孔镶铸铁主轴承座嵌件相比，本发明中所采用的结构曲轴孔周向材料一致，曲轴孔加工精度将更高，同时可减少刀具损耗。
而且，连成一体的铸铁主轴承座嵌件与铸铁气缸套，与未设置这种结构的情况相比，缸体压铸工艺性更好。主轴承座嵌件及气缸套一体铸造成型，不同主轴承座嵌件及气缸套之间的相对位置更加精确。
本发明不仅限于上述实施方式，可以在不违背权利要求书及说明书整体所述的发明要点或思想的范围内进行适当变更，另外，伴随着这种变更而使用的气缸体结构也包含于本发明的技术范围内。

Claims (3)

1.一种水冷式发动机气缸体，包括基材为铝合金的气缸体(100)，所述气缸体(100)镶铸有主轴承座嵌件和气缸套；所述主轴承座嵌件上设置有气缸盖螺栓孔和主轴承螺栓孔；所述气缸套的外侧与所述气缸体(100)之间的空腔构成水套(30)；其特征在于：所述气缸体(100)内设置有多个主轴承座嵌件；所述主轴承座嵌件等间距布置；相邻两个主轴承座嵌件之间固接有所述气缸套；相邻气缸套相互连接；所述主轴承座嵌件的上端设置有沿缸孔轴线方向布置的两个气缸盖螺栓孔；所述主轴承座嵌件的下端设置有沿缸孔轴线方向布置的两个主轴承螺栓孔；同一主轴承座嵌件上的气缸盖螺栓孔的中心轴线与主轴承螺栓孔的中心轴线共面；所述主轴承座嵌件上还设置有沿主轴承孔(70)轴线方向布置的通孔；所述通孔沿所述主轴承孔(70)的中心轴线对称布置；所述主轴承座嵌件上还设置有主油道斜油孔(60)；所述主油道斜油孔(60)与主轴承孔(70)连通；所述主轴承座嵌件和所述气缸套通过铝液镶铸在所述气缸体(100)内部。
2.根据权利要求1所述的一种水冷式发动机气缸体，其特征在于：所述气缸套相互通过铸造成型构成为一体式气缸套结构；所述一体式气缸套结构与所述主轴承座通过铸造成型构成为一体式结构。
3.根据权利要求1所述的一种水冷式发动机气缸体，其特征在于：所述主轴承座嵌件和所述气缸套的基材均为铸铁。
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