CN111406151A - 内燃机的制造方法、内燃机以及连接气缸 - Google Patents
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Abstract
本发明提供内燃机的制造方法、通过该制造方法制造的内燃机以及该内燃机中使用的连接气缸,该内燃机的可维护性和可循环性出色,而且内燃机的设计自由度也高;该内燃机的制造方法至少经过嵌合工序来制造内燃机(100),在嵌合工序中,将选自由(1)第一连接气缸和(2)第二连接气缸组成的群中的任一种连接气缸(10),嵌合在设有从一端侧贯穿至另一端侧的中空部(64)的气缸体主体(60)的中空部(64)中;该第一连接气缸包括两个以上的气缸套和将两个以上的所述气缸套相互连接的连接部;该第二连接气缸包括设置有两个以上的气缸孔的连接气缸主体部、和将连接气缸主体部的设置有气缸孔的内周面覆盖的覆盖膜;该气缸体主体的一端侧形成有曲柄室(62),另一端侧安装有气缸盖。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机的制造方法、内燃机以及连接气缸。
背景技术
现有技术中,作为旨在实现往复运动式多缸内燃机的小型轻量化等目的的气缸体,已知有具有形成相邻气缸孔的气缸套彼此呈一体结合而形成的结构的所谓连体型的气缸体。作为上述气缸体的制造方法,已知有例如(1)将气缸套的集合体在铸造气缸体时设置于模具中之后,将其包铸在气缸体主体中,从而将其固定在气缸体主体中的方法、(2)将气缸套的集合体通过嵌合固定在气缸体主体中的方法等(专利文献1、2)。在上述专利文献1、2所述的气缸体的制造方法中,多个气缸套呈一体成型,并且使用由一个部件构成的气缸套的集合体。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1:日本专利特许第2813947号
专利文献2:日本专利特许第4278125号
发明内容
另一方面,内燃机需要根据使用内燃机的车辆或车辆以外的机器的要求规格而满足各种性能。因此,在设计内燃机时,其自由度越高越有利。另外,也要求内燃机具有出色的可维护性。进而,近年来,从环境负荷的观点出发,也要求内燃机具有可循环性。然而,本发明人经过研究后发现,专利文献1、2所述的气缸体的制造方法及使用该制造方法制成的内燃机难以满足可维护性、可循环性以及设计自由度全部三个方面。
本发明是鉴于上述情况而完成的,其课题在于,提供内燃机的可维护性和可循环性出色,而且内燃机的设计自由度也高的内燃机的制造方法、使用该制造方法制造的内燃机以及该内燃机中使用的连接气缸。
上述课题通过以下的本发明实现。即,
本发明的内燃机的制造方法的特征在于,至少经过嵌合工序来制造内燃机,在嵌合工序中,将选自由(1)第一连接气缸和(2)第二连接气缸组成的群中的任一种连接气缸,嵌合在设有从一端侧贯穿至另一端侧的中空部的气缸体主体的中空部中;该第一连接气缸包括两个以上的气缸套和将两个以上的气缸套相互连接的连接部;该第二连接气缸包括设置有两个以上的气缸孔的连接气缸主体部、和将连接气缸主体部的设置有气缸孔的内周面覆盖的覆盖膜;气缸体主体的一端侧形成有曲柄室,另一端侧安装有气缸盖。
本发明的内燃机的制造方法的一实施方式中,优选两个以上的气缸套与连接部呈一体不可分割地形成。
本发明的内燃机的制造方法的另一实施方式中,优选连接部将两个以上的气缸套的整个外周面覆盖。
本发明的内燃机的制造方法的另一实施方式中,优选构成连接部的材料与构成气缸体主体的材料为不同材料。
本发明的内燃机的制造方法的另一实施方式中,优选构成连接气缸主体部的材料与构成气缸体主体的材料为不同材料。
本发明的内燃机的制造方法的另一实施方式中,优选嵌合工序采用选自间隙配合、过渡配合以及过盈配合中的任意一种嵌合方式实施。
本发明的内燃机的制造方法的另一实施方式中,优选连接气缸为第一连接气缸,且仅在嵌合工序之前实施通过对气缸套的内周面进行精加工而形成滑动面的滑动面形成工序。
本发明的内燃机的制造方法的另一实施方式中,优选连接气缸为第一连接气缸;在实施了在气缸套的内周面上形成覆盖膜的覆盖膜形成工序之后,实施通过对覆盖膜的表面进行精加工而形成滑动面的滑动面形成工序,并且仅在嵌合工序之前实施滑动面形成工序。
本发明的内燃机的制造方法的另一实施方式中,优选连接气缸为第二连接气缸;仅在嵌合工序之前实施滑动面形成工序,该滑动面形成工序是指:通过对于将连接气缸主体部的设置有气缸孔的内周面覆盖的覆盖膜的表面进行精加工而形成滑动面。
本发明的内燃机的制造方法的另一实施方式中,优选嵌合工序采用选自间隙配合和过渡配合中的任意一种嵌合方式实施。
本发明的内燃机的制造方法的另一实施方式中,优选嵌合工序采用间隙配合实施。
本发明的内燃机的制造方法的另一实施方式中,优选连接气缸为第一连接气缸;仅在嵌合工序之后实施通过对气缸套的内周面进行精加工而形成滑动面的滑动面形成工序。
本发明的内燃机的制造方法的另一实施方式中,优选连接气缸为第一连接气缸;在实施了在气缸套的内周面上形成覆盖膜的覆盖膜形成工序之后,实施通过对覆盖膜的表面进行精加工而形成滑动面的滑动面形成工序,并且仅在嵌合工序之后实施滑动面形成工序。
本发明的内燃机的制造方法的另一实施方式中,优选连接气缸为第二连接气缸;仅在嵌合工序之后实施滑动面形成工序,该滑动面形成工序是指:通过对于将连接气缸主体部的设置有气缸孔的内周面覆盖的覆盖膜的表面进行精加工而形成滑动面。
本发明的内燃机的制造方法的另一实施方式中,优选滑动面形成工序以将连接气缸安装至模拟气缸体主体和气缸盖的夹具中,并至少将连接气缸加热的状态实施。
本发明的内燃机的制造方法的另一实施方式中,优选至少在嵌合工序之前实施冷却液用通道形成工序,冷却液用通道形成工序是指:在连接气缸的相互邻接的两个气缸孔之间形成冷却液用通道。
本发明的内燃机的制造方法的另一实施方式中,优选冷却液用通道设置于相比连接气缸的能够配置气缸盖的一侧的端面更靠近内侧的位置处,并且,与设置于连接气缸中的各个气缸孔的中心线平行的平面中的冷却液用通道的剖面形状呈狭缝状。
本发明的内燃机的制造方法的另一实施方式中,优选气缸体主体通过选自铸造和树脂成型的任一种方法制造。
本发明的内燃机的特征在于,至少具备选自由(1)第一连接气缸和(2)第二连接气缸组成的群中的任一种连接气缸和气缸体主体;该第一连接气缸包括两个以上的气缸套和将两个以上的气缸套相互连接的连接部;第二连接气缸包括设置有两个以上的气缸孔的连接气缸主体部、和将连接气缸主体部的设置有气缸孔的内周面覆盖的覆盖膜;气缸体主体的一端侧形成有曲柄室,另一端侧安装有气缸盖,并且设置有从一端侧贯穿至另一端侧的中空部;连接气缸可拆装地嵌合在气缸体主体的中空部内。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选连接气缸采用选自间隙配合和过渡配合中的任意一种嵌合方式嵌合在气缸体主体的中空部中。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选在连接气缸的相互邻接的两个气缸孔之间,在相比连接气缸的配置有气缸盖的一侧的端面更靠近内侧的位置处配置有冷却液用通道;并且,与设置于连接气缸中的各个气缸孔的中心线平行的平面中的冷却液用通道的剖面形状呈狭缝状。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选在连接气缸的外周面上,沿着与设置于连接气缸中的各个气缸孔的中心线平行的方向设置有固定用凸缘部;在气缸体主体的中空部的内周面上,设置有与固定用凸缘部嵌合的导向槽。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选固定用凸缘部设置于连接气缸的、各个气缸孔的排列方向的两端侧的外周面上;导向槽设置于气缸体主体的中空部的、中空部的开口部的长度方向两端侧的内周面上。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选气缸体主体的中空部的内周面上,沿着与中空部的贯通方向平行的方向设置有固定用凸缘部;在连接气缸的外周面上,设置有与固定用凸缘部相嵌合的导向槽。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选固定用凸缘部设置于气缸体主体的中空部的、中空部的开口部的长度方向的两端侧的内周面上;导向槽设置于连接气缸的、设置于连接气缸中的各个气缸孔的排列方向两端侧的外周面上。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选内燃机是水平对置型发动机。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选连接气缸的外周面与气缸体主体的中空部的内周面之间设置有冷却液套。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选在从连接气缸的外周面和气缸体主体的中空部的内周面中选择的至少任意一个面上,设置有将冷却液套分割成两个以上的部分的分割用凸缘部。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选固定用凸缘部还具有分割用凸缘部的功能。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选分割用凸缘部不具有沿分割用凸缘部的宽度方向贯通的贯通孔。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选分割用凸缘部具有沿分割用凸缘部的宽度方向贯通的贯通孔和能够封闭贯通孔的封闭部件。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选在内燃机工作时,贯通孔被封闭部件封闭。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选在冷却液套内未配置冷却液套隔环。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选冷却液套的深度D为冷却液套在与设置于连接气缸中的各个气缸孔的中心线平行的方向上的全长L的1/2倍以下。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选冷却液套的深度D为冷却液套在与设置于连接气缸中的各个气缸孔的中心线平行的方向上的全长L的1/2倍以下,并且,冷却液套内未配置有冷却液套隔环。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选连接气缸的外周面中的另一端侧(气缸盖侧)的外周面的至少一部分上设置有突出部;突出部的前端部与气缸体主体的中空部的另一端侧(气缸盖侧)的内周面紧密接触。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选连接气缸的另一端侧(气缸盖侧)的外周面与气缸体主体的另一端侧(气缸盖侧)的内周面之间,设置有将连接气缸与气缸体主体相互固定的固定部件。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选第一连接气缸具有将各个气缸套的孔径扩大后的连环状的外周形状;在各个气缸套的中心线方向上,由从气缸盖侧附近至中央部附近为止的外周面构成的第一区域以各个气缸套的中心线为基准的外径D1,大于由曲柄室侧附近的外周面构成的第二区域以各个气缸套的中心线为基准的外径D2;并且,在第一区域与第二区域之间形成有与外周方向平行且连续的阶梯部;进而,在第一区域与气缸体主体的中空部的内周面之间形成有冷却液套。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选第二连接气缸具有将各个气缸孔的孔径扩大后的连环状的外周形状;在各个气缸孔的中心线方向上,由从气缸盖侧附近至中央部附近为止的外周面构成的第一区域以各个气缸孔的中心线为基准的外径D1,大于由曲柄室侧附近的外周面构成的第二区域以各个气缸孔的中心线为基准的外径D2;并且,在第一区域与第二区域之间形成有与外周方向平行且连续的阶梯部;进而,在第一区域与气缸体主体的中空部的内周面之间形成有冷却液套。
本发明的内燃机的另一实施方式中,优选第一区域中设置有将第一区域分割为气缸盖侧的区域和曲柄室侧的区域的凸缘部;冷却液套在气缸套或气缸孔的中心线方向上被凸缘部分割。
本发明的第一连接气缸的特征在于,包括两个以上的气缸套和将两个以上的气缸套相互连接的连接部。
本发明的第一连接气缸的一实施方式中,优选具有将各个气缸套的孔径扩大后的连环状的外周形状;在各个气缸套的中心线方向上,由从气缸盖侧附近至中央部附近为止的外周面构成的第一区域以各个气缸套的中心线为基准的外径D1,大于由曲柄室侧附近的外周面构成的第二区域以各个气缸套的中心线为基准的外径D2;并且,在第一区域与第二区域之间,形成有与外周方向平行且连续的阶梯部。
本发明的第二连接气缸的特征在于,包括设置有两个以上的气缸孔的连接气缸主体部、和将连接气缸主体部的设置有气缸孔的内周面覆盖的覆盖膜。
本发明的第二连接气缸的一实施方式中,优选具有将各个气缸孔的孔径扩大后的连环状的外周形状;在各个气缸孔的中心线方向上,由从气缸盖侧附近至中央部附近为止的外周面构成的第一区域以各个气缸孔的中心线为基准的外径D1,大于由曲柄室侧附近的外周面构成的第二区域以各个气缸孔的中心线为基准的外径D2;并且,在第一区域与第二区域之间,形成有与外周方向平行且连续的阶梯部。
本发明的第一及第二连接气缸的一实施方式中,优选外周面上设置有凸缘部。
本发明的第一及第二连接气缸的另一实施方式中,优选第一区域中设置有将第一区域分割为气缸盖侧的区域和曲柄室侧的区域的凸缘部。
本发明的第一及第二连接气缸的另一实施方式中,优选凸缘部不具有沿凸缘部的宽度方向贯通的贯通孔。
本发明的第一及第二连接气缸的另一实施方式中,优选凸缘部具有沿凸缘部的宽度方向贯通的贯通孔和能够封闭贯通孔的封闭部件。
本发明的第一及第二连接气缸的另一实施方式中,优选在连接气缸的相互邻接的两个气缸孔之间,在相比连接气缸的能够配置气缸盖的一侧的端面更靠近内侧的位置处设置有冷却液用通道;与设置于连接气缸中的各个气缸孔的中心线平行的平面中的冷却液用通道的剖面形状呈狭缝状。
本发明的第一及第二连接气缸的另一实施方式中,优选第一区域不具有突出部。
本发明的第一及第二连接气缸的另一实施方式中,优选第二区域不具有突出部。
(发明效果)
根据本发明,可以提供内燃机的可维护性和可循环性出色,而且内燃机的设计自由度也高的内燃机的制造方法、使用该制造方法制造的内燃机以及该内燃机中使用的连接气缸。
附图说明
图1是表示本实施方式的内燃机的制造方法中使用的第一连接气缸的一例的外观立体图。
图2是图1所示的第一连接气缸的气缸盖侧附近的放大立体图。
图3是表示图2所示的第一连接气缸的符号III-III之间的剖面结构的一例的放大剖面图。
图4是表示本实施方式的内燃机的制造方法中使用的第二连接气缸的气缸盖侧附近的一例的放大立体图。
图5是表示图4所示的第二连接气缸的符号V-V之间的剖面结构的一例的放大剖面图。
图6表示本实施方式的内燃机的制造方法中使用的气缸体主体的一例,且是将气缸体主体的一部分剖切进行表示的分解立体图。
图7是表示通过本实施方式的内燃机的制造方法制成的、使用第一连接气缸的内燃机的一例的外观立体图。
图8是表示图7所示的内燃机的符号VIII-VIII之间的剖面结构的一例的剖面示意图。
图9是表示图3所示的第一连接气缸的符号IX-IX之间的剖面结构的一例的剖面示意图。
图10是表示图5所示的第二连接气缸的符号X-X之间的剖面结构的一例的剖面示意图。
图11是表示图9所示的第一连接气缸的一个变形例的剖面示意图。
图12是表示图8所示的内燃机的一个变形例的剖面示意图。
图13是表示图8所示的内燃机的另一个变形例的剖面示意图。
图14是表示冷却液用通道的剖面形状的一例的端视图,且是表示第一连接气缸的另一端侧(Z1侧)的端面附近的放大端面(ZX剖面)的图。其中,(A)是表示剖面形状呈圆形状的冷却液用通道的端视图,(B)是表示在连接气缸的另一端侧(Z1侧)的端面也具有开口部且剖面形状呈狭缝状的冷却液用通道的端视图,(C)是表示设置于相比连接气缸10的另一端侧(Z1侧)的端面更靠近内侧(一端侧(Z2侧))的位置上且剖面形状呈狭缝状的冷却液用通道的端视图。
图15是表示图1所示的第一连接气缸的另一变形例的外观立体图。
图16是表示图1所示的第一连接气缸的另一变形例的外观立体图。
图17是表示图1所示的第一连接气缸的另一变形例的外观立体图。
图18是表示与图15所示的第一连接气缸组合使用的气缸体主体的一例的俯视图。
(符号说明)
10:连接气缸
10A、10A1、10A2、10A3、10A4、10A5:第一连接气缸
10B:第二连接气缸
10S:外周面
10S1:第一区域(外周面10S的一部分)
10S2:第二区域(外周面10S的一部分)
10ES:端面
12:凹槽
14:阶梯部
16、16A、16B:凸缘部
20:汽缸孔
20B:内周面
30、30A、30B、30C:冷却液用通道
34:开口部
36:端面
40:汽缸套
40A:外周面
40B:内周面
42:连接部
50:连接气缸主体部
50B:内周面
52:覆盖膜
52A:外周侧面
52B:表面
60、60A、60B、60C:气缸体主体
62:曲柄室
64:中空部
64J:嵌合部
64X:开口部
64S、64S1、64S2、64S3:内周面
64S1A:气缸盖侧区域(内周面64S1的一部分)
64S1B:曲柄室侧区域(内周面64S1的一部分)
66:凹槽
68A:第一阶梯部
68B:第二阶梯部
68C:第三阶梯部
69:导向槽
70:冷却液套
70A:气缸盖侧冷却液套
70B:曲柄室侧冷却液套
80:(盖侧)固定部件
100、100A、100B、100C:内燃机
具体实施方式
以下,参照附图对本实施方式的内燃机的制造方法、内燃机以及连接气缸进行说明。需要说明的是,在以下的说明中,图中所示的X方向、Y方向以及Z方向是相互正交的方向。其中,X方向是气缸孔的排列方向,Y方向是与气缸孔的排列方向正交且与气缸孔的中心线C(第一连接气缸中为气缸孔和气缸套的中心线C)也正交的方向,Z方向是与气缸孔的中心线C平行的方向。另外,在X方向上,X1侧与X2侧呈反方向,在Y方向上,Y1侧与Y2侧呈反方向,在Z方向上,Z1侧(气缸盖侧)与Z2侧(曲柄室侧)呈反方向。
<内燃机的制造方法>
在本实施方式的内燃机的制造方法中,使用选自由(1)包括两个以上的气缸套和将两个以上的气缸套相互连接的连接部的第一连接气缸、和(2)包括设置有两个以上的气缸孔的连接气缸主体部、和将连接气缸主体部的设有气缸孔的内周面覆盖的覆盖膜的第二连接气缸组成的群中的任意一种连接气缸。
图1至图3是表示本实施方式的内燃机的制造方法中使用的连接气缸的一例的示意图,具体而言是说明第一连接气缸的一例的图。其中,图1表示第一连接气缸的外观立体图,图2表示第一连接气缸的气缸盖侧附近的放大立体图。另外,图3是表示第一连接气缸的气缸盖侧附近的剖面结构的一例的放大剖面图,且表示将第一连接气缸在图2中的符号III-III之间剖切的剖面结构(XY剖面结构)。
图1至图3所例示的第一连接气缸10A1(10A、10)中设置有四个气缸孔20,各个气缸孔20以各自的中心线C位于同一平面(XZ平面)上的方式沿X方向设置。另外,第一连接气缸10A1具备四个气缸套40、以及将这四个气缸套40相互连接的连接部42。另外,在图1至图3所示的例子中,连接部42被设置为至少将四个圆筒状的气缸套40各自的整个外周面40A覆盖,且外周形状呈将各个气缸套40的孔径Db扩大后的连环状。另外,X方向上相互邻接的一个气缸套40和另一个气缸套40相隔一定距离相分离地配置,以使各自的外周面40A彼此不接触。即,相互邻接的两个气缸套40之间被构成连接部42的材料无缝地填充。另外,气缸套40的气缸盖侧和曲柄室侧的端面也被连接部42覆盖。然而,气缸套40的端面中的气缸盖侧和曲柄室侧的端面的任意一者或两者未被连接部42覆盖亦可。
图4至图5是表示本实施方式的内燃机的制造方法中使用的连接气缸的另一例的示意图,具体而言是说明第二连接气缸的一例的图。其中,图4表示第二连接气缸的气缸盖侧附近的放大立体图。另外,图5是表示第二连接气缸的气缸盖侧附近的剖面结构的一例的放大剖面图,且表示将连接气缸在图4中的符号V-V之间剖切的剖面结构(XY剖面结构)。
图4至图5所例示的第二连接气缸10B(10)的外周形状与图1所例示的第一连接气缸10A1相同。并且,第二连接气缸10B中也设置有四个气缸孔20,且各个气缸孔20以其中心线C位于同一平面(XZ平面)上的方式沿X方向配置。另外,第二连接气缸10B包括设有四个气缸孔20的连接气缸主体部50、和将连接气缸主体部50的设有气缸孔20的内周面50B覆盖的覆盖膜52。另外,在图4至图5所示的例子中,连接气缸主体部50的外周形状呈将四个圆孔状的气缸孔20的孔径Db扩大后的连环状。
另外,在图1至图3所例示的第一连接气缸10A1中,示出了具有四个气缸套40的情况,但气缸套40的数量只要为两个以上便无特别限制,通常可以在两个~八个左右的范围内选择。另外,在图4至图5所例示的第二连接气缸10B中,示出了设有四个气缸孔20的情况,但气缸孔20的数量只要为两个以上便无特别限制,通常可以在两个~八个左右的范围内选择。
在本实施方式的内燃机的制造方法中,至少经过将图1至图5所例示那样的连接气缸10嵌合至气缸体主体中的嵌合工序来制造内燃机。
其中,如图6所例示,气缸体主体60A(60)构成为:一端侧(Z2侧)形成有曲柄室62,另一端侧(Z1侧)安装有气缸盖,并且设置有从一端侧贯穿至另一端侧的中空部64。而且,在嵌合工序中,将连接气缸10嵌合至中空部64中。另外,在实施嵌合工序之后,进而实施各种其他工序,从而完成内燃机。作为其他工序,例如可以举出在配置有嵌合固定于中空部64内的连接气缸10的气缸体主体60的气缸盖侧(Z1侧)安装气缸盖的工序等。
在嵌合工序中,可以采用今g间隙配合、过渡配合以及过盈配合中选择的任意一种嵌合方式,将连接气缸10嵌合至气缸体主体60的中空部64中。在此,在本发明的说明书中,“间隙配合”是指即使考虑到作为嵌合对象的各个部件的公差,也会在部件间产生间隙的嵌合;“过盈配合”是指即使考虑到作为嵌合对象的各个部件的公差,也会在部件间产生过盈量的嵌合;“过渡配合”是指在考虑到作为嵌合对象的各个部件的公差时,部件间产生间隙的情况和产生过盈量的情况两者都可能存在的嵌合(间隙配合与过盈配合中间的嵌合)。
此外,采用过盈配合的嵌合方法并无特别限定,例如可以举出将冷却状态的连接气缸10嵌合至气缸体主体60的中空部64中的冷缩配合、将连接气缸10嵌合至加热状态的气缸体主体60的中空部64的热压配合、强制压入等。另外,采用过渡配合的嵌合方法并无特别限定,例如可以举出在利用润滑剂等改善了嵌合部分的光滑性的状态下进行嵌合、或者在高精度定位之后,使用由比连接气缸10软的材料构成的夹具进行嵌合(例如,使用树脂制或木制锤子等进行打入)等。另外,在通过间隙配合将连接气缸10嵌合至气缸体主体60的中空部64的情况下,也可以根据需要以在两部件之间配置有包含树脂材料、橡胶材料、玻璃纤维等纤维状材料、糊状材料等的容易变形或流动的材料的状态实施嵌合。
至于选择何种嵌合方式,可以根据内燃机100的要求设计规格等进行选择。在想要将连接气缸10牢固地固定在气缸体主体60中的情况下,优选采用过盈配合进行嵌合。作为适合采用过盈配合进行嵌合的情况,例如可以例举出:在如V型发动机或水平对置型发动机等那样,内燃机100安装于汽车等机器的状态下以及组装时,内燃机100通常具有气缸孔的中心线C相对于铅垂方向大幅倾斜或正交的构成的情况等。
另一方面,在内燃机100安装于汽车等机器的状态下以及组装时,内燃机100如直列式发动机那样具有铅垂方向与气缸孔的中心线C平行或大致平行的构成的情况下,容易将连接气缸10稳定地固定在气缸体主体60内,且连接气缸10不会朝向与气缸孔的中心线C正交的方向错位。在这种情况下,也优选采用间隙配合进行嵌合。另外,即使是在内燃机100安装于汽车等机器的状态下,通常具有气缸孔的中心线C相对于铅垂方向大幅倾斜或正交的构成的内燃机100,在组装该内燃机100时(尤其优选即将将连接气缸10安装至气缸体主体60之前至气缸盖安装完成为止的期间内),以铅垂方向与气缸孔的中心线C呈平行或大致平行的方式配置的情况下,也优选采用间隙配合进行嵌合。另外,由于与过盈配合和过渡配合相比,在分解内燃机100时连接气缸10与气缸体主体60的嵌合部分不易产生破损,因此,间隙配合在部件的再利用这一点上也是有利的。
另外,在(i)希望抑制嵌合后的连接气缸10、气缸孔20、气缸体主体60或中空部64的变形的情况下,或者(ii)希望在内燃机100的修理和维护时或废弃处理等时,更加容易从气缸体主体60拆除连接气缸10的情况下,优选采用间隙配合进行嵌合。另外,当希望得到采用过盈配合嵌合与采用间隙配合嵌合中间的效果时,优选采用过渡配合进行嵌合。
进而,为了在将连接气缸10嵌合至中空部64中时,提高连接气缸10相对于中空部64的定位和插入性,也优选将连接气缸10的一端侧(Z2侧)的外周面10S形成为锥形面。
图7表示通过本实施方式的内燃机的制造方法制成的内燃机的一例的外观立体图,图8是表示将图7所示的内燃机在符号IV-IV之间剖切时的剖面结构(YZ剖面结构)的一例的剖面示意图。另外,在图7和图8所示的内燃机中,省略了连接气缸及气缸体主体以外的构成内燃机的其他主要部件的记载。
图7和图8所示的内燃机100A(100)具有连接气缸10和气缸体主体60,连接气缸10可拆装地嵌合在气缸体主体60的中空部64的一端侧的部分(嵌合部64J)内。另外,在图7和图8所示的例子中,连接气缸10使用图1至图3所例示的第一连接气缸10A1,但也可以取代第一连接气缸10A1而使用第二连接气缸10B,还可以使用如后述图11、图15至图17所例示的具有凸缘部16的连接气缸10。另外,在图7和图8中所示的例子中,气缸体主体60使用图6所示的气缸体主体60A,但是,在使用具有凸缘部16的连接气缸10的情况下,也可以使用如后述图13所例示的气缸体主体60B(60)。
另一方面,在呈将多个气缸套包铸在气缸体内的结构的常见内燃机中,即使只需要对内燃机的一部分进行修理、更换作业,也需要将包含气缸套和气缸体在内的内燃机的主要部分整体拆卸。此外,在常见内燃机中,多种材质不同的两种以上的材料(例如,构成气缸套的材料和构成包铸气缸套的气缸体的材料)呈一体不可分割地构成。因此,在想要按材料种类进行再循环处理的情况下,需要利用材料的溶解温度的差异而按材料种类分别进行。这一点在专利文献1中公开的呈将气缸套的集合体包铸在气缸体主体中的结构的内燃机中也是同样的。
相对于此,在本实施方式的内燃机的制造方法中,如图7和图8所例示,通过将连接气缸10嵌合在中空部64内而将连接气缸10固定在气缸体主体60中。因此,也可以容易地将暂时固定在气缸体主体60中的连接气缸10从气缸体主体60中拆除。因此,在对内燃机100进行维护时,可以从气缸体主体60中拆除连接气缸10,分别单独对连接气缸10和气缸体主体60中的任意一者或者两者进行修理或更换。因此,通过本实施方式的内燃机的制造方法制成的内燃机100的可维护性出色。
此外,在对内燃机100进行废弃处理时,可以容易地分别单独对构成内燃机100的主要部件、即连接气缸10和气缸体主体60进行废弃处理。在此,本实施方式的内燃机的制造方法中使用的气缸体主体60,通常由利用铸造或树脂成型等制成的部件(整体呈一体不可分割的一种材料构成的部件)构成。
因此,从内燃机100拆除的气缸体主体60可以直接进行再循环处理,无需进行进一步的分离处理等。例如,在气缸体主体60是使用铝合金或铸铁等制成的铸造物的情况下,可以将气缸体主体60进行溶解处理后进行再利用。因此,通过本实施方式的内燃机的制造方法制成的内燃机100的可循环性也出色。另外,气缸体主体60通常尤其优选由整体呈一体不可分割的一种材料构成的部件构成,但是,只要具有与上述部件实质上相同程度的可循环性即可,气缸体主体60的结构并不仅限于由整体呈一体不可分割的一种材料构成的部件构成这一种情况。
另外,在构成要废弃处理的内燃机100的连接气缸10和气缸体主体60中的任意一个部件能够再利用的情况下,也可以将该一个部件进行再利用,而仅将另一个部件废弃处理。
从在内燃机100的再利用或废弃处理时容易将连接气缸10与气缸体主体60分离或分解的观点出发,优选连接气缸10以选自间隙配合和过渡配合的任一种嵌合方式嵌合在气缸体主体60的中空部64中,进而优选采用间隙配合进行嵌合。
另一方面,在再利用或废弃处理将连接气缸10以过盈配合的方式嵌合在气缸体主体60的中空部64中的内燃机100时,优选实施与冷缩配合和/或热压配合相反的工艺。即,只要是将连接气缸10侧冷却的状态、和/或将气缸体主体60侧加热的状态,就能够容易地分离或分解连接气缸10与气缸体主体60。上述内燃机100的分解方法,也可以根据需要适用于连接气缸10以过渡配合或间隙配合的方式嵌合在气缸体主体60的中空部64中的内燃机100。
另外,在通过包铸气缸套而将气缸套和气缸体形成为一体来制造内燃机的现有常见内燃机的制造方法中,在铸造之后,即使仅在气缸套部分或其附近部分发现缺陷、或者仅在气缸体侧发现缺陷,也必须将气缸套和气缸体一体化的部件整体废弃处理。相对于此,在本实施方式的内燃机的制造方法中,内燃机100通过分别准备两个部件(连接气缸10和气缸体主体60),然后将这两个部件加以组合而制造。因此,即使在嵌合工序结束之后,在各部件的任意一个中发现不良缺陷,废弃对象也仅为发现不良缺陷的部件。即,因此,即使发生不良缺陷,也可以减少制造过程中的废弃损失。
另外,根据使用内燃机的车辆或车辆以外的机器的要求规格,要求内燃机满足输出功率、燃油效率以及小型轻量性等各种性能。此外,输出功率和燃油效率等对内燃机来说尤为重要的特性,具有受气缸孔附近的材质或结构大幅影响的倾向。因此,对于内燃机来说,为了能够灵活地满足各种性能,设计自由度高、尤其是内燃机的中央部附近(气缸孔附近)的设计自由度高很重要。
另一方面,本实施方式的内燃机的制造方法中使用的连接气缸10,其主要部分由两种部件组合构成。即,第一连接气缸10A的主要部分由气缸套40和连接部42组合构成,第二连接气缸10B的主要部分由连接气缸主体部50和覆盖膜52组合构成。因此,通过适当地变更这两种部件的材质和形状的组合,容易满足符合使用内燃机的车辆或车辆以外的机器的要求规格的各种性能。此外,针对内燃机100整体而言,由于其主要部分由相互分离独立的部件、即连接气缸10和气缸体主体60构成,因此,通过适当地变更这两种部件的材质和形状的组合,容易满足符合使用内燃机的车辆或车辆以外的机器的要求规格的各种性能。
因此,与通过将气缸套包铸在气缸体中而使两个部件形成为一体不可分割的结构的常见内燃机、或者多个气缸套呈一体成型,且使用由一个部件构成的气缸套的集合体的专利文献1、2中公开的内燃机相比,通过本实施方式的内燃机的制造方法制成的内燃机100的设计自由度高。因此,内燃机100容易广泛满足各种要求规格。
另外,内燃机100并不限于特定的设计规格,可以根据各种要求规格或技术观点灵活地进行设计。作为内燃机100的设计例,例如作为基本的技术观点可以举出以下所示的设计例。
(设计例1)
a)内燃机100中使用的连接气缸10:第一连接气缸10A。
b)构成气缸套40的材料:使用与连接部42相比滑动特性(耐磨性、抗咬粘性、低摩擦性)相对出色的材料。
c)构成连接部42的材料:使用与构成气缸套40的材料相比密度相对较低(轻量)、导热系数(散热性)相对较高的材料。
在该设计例1中,可以提供滑动特性、轻量性以及散热性出色的内燃机100。
(设计例2)
a)内燃机100中使用的连接气缸10:第一连接气缸10A。
b)构成连接部42的材料:使用强度高的材料。
在该设计例2中,连接部42的强度变高。因此,气缸套40的薄壁化以及相邻两个气缸孔20之间的壁厚的薄壁化变得容易,从而能够实现内燃机100的轻量化。或者,在不将相邻两个气缸孔20之间的壁厚薄壁化的情况下,当在相邻两个气缸孔20之间设置冷却介质用流道时,能够确保第一连接气缸10A所需的强度,并增大该冷却介质用流道的容积。另外,可以抑制因为发动机燃烧使缸内压力增大而导致气缸孔变形。
(设计例3)
作为内燃机100中使用的连接气缸10,使用第二连接气缸10B。
在该设计例3中,可以通过与气缸套40相比质量实质上小至可忽视程度的覆盖膜52来确保滑动特性。因此,在内燃机中,与气缸孔的排列部分附近的结构部分、即现有常见内燃机中由气缸套和覆盖气缸套的铸造部件构成的部分、或者由如图1至图3所例示那样具有气缸套40和设置为将气缸套40的整个外周面40A覆盖的连接部42的第一连接气缸10A构成的部分相比,容易大幅缩小由第二连接气缸10B构成的部分的质量和体积。因此,有望使内燃机100显著轻量化及小型化。
(设计例4)
a)内燃机100中使用的连接气缸10:第一连接气缸10A。
b)构成连接部42及气缸套40的材料:使用强度高的金属材料。
c)构成气缸体主体60的材料:比树脂材料或有机无机复合材料等的金属材料轻的材料。
在该设计例4中,由于第一连接气缸10A的强度变高,因此,即使缸内压力高也能够抑制缸孔变形。此外,由于构成内燃机100的主要部分的气缸体主体60是由轻量的材料构成,因此,能够实现内燃机100整体的轻量化。
(设计例5)
a)内燃机100中使用的连接气缸10:第一连接气缸10A。
b)构成连接部42及气缸套40的材料:使用强度高的金属材料。
c)气缸体主体60的结构简化(例如,省略图6所示的气缸体主体60A中的凹槽66)。
在该设计例5中,由于第一连接气缸10A的强度变高,因此,即使缸内压力高也能够抑制缸孔变形。此外,由于构成内燃机100的主要部分的气缸体主体60的结构简化,因此,能够提高内燃机100的生产率。
接着,对本实施方式的内燃机的制造方法中使用的连接气缸10和气缸体主体60进行说明。
首先,在第一连接气缸10A中,两个以上的气缸套40与连接部42既可以形成为一体而不可分割(换言之,不可拆装),也可以形成为可拆装的结构。(a)在第一连接气缸10A是两个以上的气缸套40与连接部42形成为一体而不可分割的部件的情况下,在各个气缸套40与连接部42之间形成接合两个部件的界面(接合界面)。(b)此外,在第一连接气缸10A是两个以上的气缸套40与连接部42形成为能够拆装的部件的情况下,各个气缸套40与连接部42之间形成两个部件仅仅接触的状态的界面(接触界面)。需要说明的是,在(a)及(b)的任一情况下,各个气缸套40与连接部42均为非连续性部件。另外,连接部42既可以设置为如图1至图3所例示那样将气缸套40的整个外周面40A覆盖,也可以设置为仅将气缸套40的外周面40A的一部分覆盖。这些方式的选择和组合,可以根据所要制造的内燃机100的要求规格适当地进行选择。
例如,可以通过以下方法得到两个以上的气缸套40和连接部42形成为一体而不可分割的第一连接气缸10A,即:a)在将两个以上的气缸套40配置于模具内之后,向模具内浇入熔融金属,从而利用铸铁或铝合金等铸造材料将两个以上的气缸套40包铸的方法;b)在将两个以上的气缸套40配置于模具内之后,向模具内注射或注入熔融状态的树脂材料的树脂成型,等等。该情况下,通过适当地选择模具的形状,连接部42既可以将气缸套40的整个外周面40A覆盖,也可以仅将气缸套40的外周面40A的一部分覆盖。
另外,通过将气缸套40嵌合固定在设置有两个以上的圆形贯通孔且各个贯通孔的中心线平行的连环状形状的连接部42的贯通孔中,可以得到两个以上的气缸套40与连接部42可拆装地构成的第一连接气缸10A。该情况下,例如通过适当地选择连接部42的中心线方向上的长度,连接部42既可以将气缸套40的整个外周面40A覆盖,也可以仅将气缸套40的外周面40A的一部分覆盖。
但是,相比使用事先形成为连环状的形状的部件,优选通过铸造(例如,压铸、重力铸造等)形成连接部42。该情况下,可以在制造第一连接气缸10A时削减部件数量。此外,与作为连接部42而使用事先形成为连环状的形状的部件时相比,在通过铸造将连接部42与气缸套40形成为一体而不可分割时,能够减小连接部42与气缸套40的界面处的热阻,因而也容易提高内燃机100的冷却性能。在通过铸造形成连接部42的情况下,为了提高连接部42与气缸套40的接合强度,也可以在气缸套40的外周面40A上设置高度为0.1mm~1.5mm左右的突起、或者设置深度为0.1mm~1.5mm左右的凹槽或凹部。
此外,气缸套40的壁厚可以适当地进行选择,但通常为1.0mm~4.0mm左右。另外,关于连接气缸10的进一步优选的形状和结构,之后进行说明。
另一方面,关于第二连接气缸10B,例如在通过铸造制成连接气缸主体部50之后,以将连接气缸主体部50的设有气缸孔20的内周面50B覆盖的方式形成覆盖膜52。该覆盖膜52的形成可以适当地利用喷镀法等公知的成膜方法。覆盖膜52的厚度可以适当地进行选择,但通常为0.02mm~0.2mm左右以内。该情况下,例如在覆盖膜52的形成方法采用喷镀法时,覆盖膜52的厚度优选为0.1mm~0.2mm左右,在覆盖膜52的形成方法采用物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)法或化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)法时,覆盖膜52的厚度优选为0.02mm~0.03mm左右。此外,覆盖膜52的形成方法也可以采用电镀法。该情况下,覆盖膜52的厚度优选为0.02mm~0.2mm左右。此外,作为由电镀膜构成的覆盖膜52,例如可以举出Cr系电镀膜或含有Ni和SiC的电镀膜(所谓的镍-磷-碳化硅复合电镀膜)等。
在第一连接气缸10A中,构成连接部42的材料也可以是与构成气缸体主体60的材料相同的材料,但尤其优选为与构成气缸体主体60的材料不同的材料。同样地,在第二连接气缸10B中,构成连接气缸主体部50的材料也可以是与构成气缸体主体60的材料相同的材料,但尤其优选为与构成气缸体主体60的材料不同的材料。
另外,在本申请说明书中,“两种材料互不相同”可以举出如下情况,即:a)如铝合金和钢这样,构成各种材料的组成根本上不同;b)在同一组成类的材料中,定量性的组成不同,例如两种铝合金,其中一种铝合金的Al含量多,而另一种铝合金的Al含量少;c)在同一组成类且定量性的组成也相同的材料中,一种材料与另一种材料的结晶度-非晶度的程度或晶相种类不同、或者其他组织结构不同;或者,d)如塑料和纤维增强塑料这样,虽然一种材料和另一种材料含有同一原材料X,但一种材料是仅由原材料X构成的单体材料,而另一种材料是包含原材料X以及其他原材料Y的复合材料的情况,等等。
通过使构成连接气缸10的主要部分(第一连接气缸10A中的连接部42、第二连接气缸10B中的连接气缸主体部50)的材料与构成气缸体主体60的材料为不同材料,可以进一步提高内燃机100整体的设计自由度。因此,极其容易制造例如下述(1)至(3)所例示的各种规格的内燃机100。
(1)构成连接气缸10的主要部分的材料使用与气缸体主体60相比刚性相对较高的材料,从而使气缸体主体60低成本化和轻量化的规格的内燃机100。
(2)构成气缸体主体60的材料使用与连接气缸10的主要部分相比导热系数相对较高的材料,从而减小了高负载下的冷却系统的负担的规格的内燃机100。
(3)构成气缸体主体60的材料使用与连接气缸10的主要部分相比导热系数相对较低的材料,从而加快低负载及制热期间的冷却液温度的上升,从而改善了燃油效率的规格的内燃机100。
作为构成连接部42或者连接气缸主体部50的材料,可以举出例如铝合金(优选为高刚度型的铝合金)、镁合金、钢等的金属材料,作为构成气缸体主体60的材料,可以举出铝合金、镁合金等的金属材料、树脂材料、包含树脂和无机材料的有机无机复合材料(例如,在酚醛树脂等的耐热性树脂基质中分散玻璃纤维或碳纤维等的无机填料而成的材料等)等。
此外,从抑制内燃机100运转时的气缸孔20的变形的观点出发,优选构成气缸体主体60的材料的热膨胀系数等于或大于构成第一连接气缸10A的连接部42的材料的热膨胀系数,构成气缸体主体60的材料的热膨胀系数等于或大于构成第二连接气缸10B的连接气缸主体部50的材料的热膨胀系数。
另外,作为构成气缸套40的材料,可以举出片状石墨铸铁等的铸铁材料,作为构成覆盖膜52的材料,可以无限制地利用公知的各种硬质材料,例如,在使用喷镀法形成覆盖膜52的情况下,可以举出Fe类、WC类等,在使用PVD法或CVD法形成覆盖膜52的情况下,可以举出C类、Cr类等。另外,覆盖膜52的层结构也无特别限定,例如既可以为单层结构,或者也可以为由异种材料或者异种晶相组合而成的层叠结构。
另一方面,本实施方式的内燃机的制造方法中使用的气缸体主体60,只要具有如图6至图8所例示那样,一端侧形成有曲柄室62,另一端侧安装有气缸盖,并且设置有从一端侧贯穿至另一端侧的中空部64,而且能够将连接气缸10嵌合至中空部64中的可嵌合结构,则其结构并无特别限定。另外,气缸体主体60可以适当地利用公知的方法进行制造,但优选通过铸造或者树脂成型进行制造。另外,作为铸造和树脂成型以外的其他制造方法的具体例,例如可以举出使用原料粉末的热压处理或者热等静压(Hot Isostatic Pressing,HIP)处理、或者交替重复进行由原料粉末构成的层的层叠和激光烧结的激光烧结处理等。在此,在通过铸造或树脂成型制造气缸体主体60的情况下,具有如下所说明的优点。
首先,在通过铸造制造部件的情况下,注入模具内的熔融金属在冷却过程中产生体积收缩。因此,部件的体积越大,越容易产生铸孔等缺陷。另一方面,与通过使用铝合金等包铸气缸套从而形成气缸体的现有内燃机的制造方法相比,在本实施方式的内燃机的制造方法中,通过将分别单独制造的连接气缸10与气缸体主体60机械性嵌合,从而制造内燃机100。因此,与现有内燃机的气缸体的体积相比,可以大幅缩小气缸体主体60的体积。因此,在通过铸造制造气缸体主体60的情况下,容易抑制因为体积收缩而产生铸孔等缺陷。此外,与现有技术下铸造内燃机的气缸体的情况相比,也可以不必积极地采取用于抑制上述缺陷的各种对策(例如,尽可能使通过铸造制成的部件的厚度固定等)。因此,对于气缸体主体60的形状、结构以及铸造工艺而言,可以进一步提高设计自由度。例如,与现有内燃机的气缸体中设置的冷却液套相比,在气缸体主体60中设置冷却液套、或者在气缸体主体60的中空部64的内周面64S与连接气缸10的外周面10S之间设置冷却液套的情况下,极其容易形成距离另一端侧的深度更浅的冷却液套。另外,上述方面在通过注射或注入模具内的熔融状态的树脂材料在冷却过程中产生体积收缩的树脂成型来制造气缸体主体60时实质上也是相同的。
另外,在本实施方式的内燃机的制造方法中,除了嵌合工序以外,还可以根据需要适当地实施各种工序,例如,将连接气缸10安装至气缸体主体60中之后进一步安装气缸盖等各种部件的工序;通过对气缸孔20的内周面进行珩磨加工、研磨加工、锪孔加工等精加工,从而形成滑动面的滑动面形成工序;或者,在连接气缸10的相互邻接的两个气缸孔20之间形成冷却液用通道的工序等。
在此,在本申请说明书中,“滑动面”是指在使完成状态的内燃机100工作时,与活塞或活塞的外周面上设有的凹槽中安装的活塞环滑动接触的面。而且,在本实施方式的内燃机100的制造过程中,一旦形成“滑动面”之后,不再进一步对该“滑动面”实施精加工。“滑动面”只要是在完成状态的内燃机100工作时,与活塞或活塞的外周面上设有的凹槽中安装的活塞环滑动接触的面,则也可以是以任意目的形成的面。例如,也可以伴随着实施(a)以修正气缸孔20的变形为主要目的的精加工、或者(b)以调整气缸套40的壁厚或覆盖膜52的膜厚为主要目的的精加工,附带且必然地形成滑动面。然而,滑动面优选为以提高和改善抗咬粘性以及抑制耗油量等为主要目的而精加工成的面。
“滑动面”既可以通过仅对气缸孔20的内周面实施一次加工而形成,也可以通过实施多次加工而形成。另外,在“滑动面”通过实施多次加工而形成的情况下,“滑动面”仅指实施了最后一次精加工后形成的面,将实施最后一次精加工的工序称为“滑动面形成工序”。另外,将实施最后一次精加工以外的加工(第一次加工至倒数第二次加工)的工序称为“粗加工面形成工序”。
“滑动面”的表面形态根据精加工方法的不同而各不相同,并无特别限定,例如表面形状可以举出网纹形状(形成有网状的细条纹或凹槽、或者斜交平行线状的细条纹或凹槽的面)等,表面粗糙度可以举出以算术平均粗糙度Ra计为0.1μm~0.8μm左右。
通过对气缸孔20的内周面20B进行精加工而形成滑动面的滑动面形成工序,可以在内燃机100的制造过程中的任意时刻实施,大致分为(I)在嵌合工序之前实施滑动面形成工序、或者(II)在嵌合工序之后实施滑动面形成工序。然而,在上述工序(I)、(II)中,也可以根据需要在嵌合工序与滑动面形成工序之间实施其他工序。
作为(I)在嵌合工序之前实施滑动面形成工序的情况,例如可以举出以下三种方式。首先,在连接气缸10为第一连接气缸10A的情况下,可以是(Ia)仅在嵌合工序之前实施通过对气缸套40的内周面40B进行精加工而形成滑动面的滑动面形成工序,或者,(Ib)实施在气缸套40的内周面40B上形成覆盖膜的覆盖膜形成工序之后,实施通过对该覆盖膜的表面进行精加工而形成滑动面的滑动面形成工序,并且仅在嵌合工序之前实施滑动面形成工序。另外,在连接气缸10为第二连接气缸10B的情况下,可以是(Ic)仅在嵌合工序之前实施滑动面形成工序,该滑动面形成工序是指:通过对于将连接气缸主体部50的设有气缸孔20的内周面50B覆盖的覆盖膜52的表面52B进行精加工而形成滑动面。
在此,(I)在嵌合工序之前实施滑动面形成工序的情况下,嵌合工序优选采用过盈配合以外的嵌合方式实施,具体而言,更优选采用间隙配合或过渡配来实施。这是因为:在采用过盈配合实施嵌合工序的情况下,由于连接气缸10的气缸孔20容易变形,因此,最终活塞与气缸孔20的滑动面之间容易产生气密不佳,而且,需要在嵌合工序之后再次修正气缸孔20的变形并实施滑动面形成工序的可能性增加。此外,为了更加可靠地防止上述问题,尤其优选采用间隙配合实施嵌合工序。
另外,作为(II)在嵌合工序之后实施滑动面形成工序的情况,例如可以举出以下三种方式。首先,在连接气缸10为第一连接气缸10A的情况下,可以是(IIa)仅在嵌合工序之后实施通过对气缸套40的内周面40B进行精加工而形成滑动面的滑动面形成工序,或者,(IIb)实施了在气缸套40的内周面40B上形成覆盖膜的覆盖膜形成工序之后,实施通过对该覆盖膜的表面进行精加工而形成滑动面的滑动面形成工序,并且仅在嵌合工序之后实施滑动面形成工序。另外,在连接气缸10为第二连接气缸10B的情况下,可以是(IIc)仅在嵌合工序之后实施滑动面形成工序,该滑动面形成工序是指:通过对于将连接气缸主体部50的设有气缸孔20的内周面50B覆盖的覆盖膜52的表面52B进行精加工而形成滑动面。
在此,在滑动面通过对气缸孔20的内周面实施多次加工而形成的情况下,粗加工面形成工序既可以在嵌合工序之前实施,也可以在嵌合工序之后实施,还可以在嵌合工序之前实施一部分,在嵌合工序之后实施剩余部分。
另外,在通过包铸气缸套形成气缸体的现有常见内燃机中,在通过包铸气缸套形成气缸体之后实施滑动面形成工序。因此,在实施滑动面形成工序之后,对滑动面进行检查,当检查结果判断为不佳时,需要对包铸有气缸套的气缸体主体整体进行废弃处理。
相对于此,在(I)在嵌合工序之前实施滑动面形成工序的情况下,以连接气缸10单体的状态实施滑动面形成工序。因此,在实施滑动面形成工序之后,对滑动面进行检查,当检查结果判断为不佳时,仅将连接气缸10废弃处理即可。因此,即使发生不良缺陷,也可以进一步减少制造过程中的废弃损失。
另外,在(I)在嵌合工序之前实施滑动面形成工序的情况下,既可以直接对连接气缸10单体实施滑动面形成工序,也可以在将连接气缸10安装至模拟气缸体主体60和气缸盖的夹具中的状态下实施滑动面形成工序。在进一步向已将连接气缸10嵌合至气缸体主体60中的状态的内燃机100安装气缸盖的情况下,在安装气缸盖时,气缸孔20容易变形。因此,在考虑到上述变形的基础上使用夹具实施滑动面形成工序的情况下,容易进一步提高滑动面的加工精度。
此外,在使用夹具进行滑动面形成工序的情况下,优选在至少将连接气缸10加热的状态下实施,进一步优选在将连接气缸10及夹具加热的状态下实施。由此,能够在变为接近于运转时的部件温度的状态之后,形成最佳的滑动面形状。此外,优选此时作为加热对象的部件的温度为尽可能接近于内燃机100运转时的平均温度的温度。加热方法并无特别限定,例如,可以举出在冷却液套中流动有热水(例如30度~95度的热水)的状态下实施滑动面形成工序的方法等。此外,此处所说的冷却液套,可以举出(i)形成于连接气缸10内的冷却液套、(ii)形成于连接气缸10的外周面与模拟气缸体主体60的夹具的内周面之间的(疑似)冷却液套、或者(iii)形成于模拟气缸体主体60的夹具内的(疑似)冷却液套等。
关于是在嵌合工序之前还是之后实施滑动面形成工序,可以根据内燃机100的整个制造过程、或者内燃机100的规格等适当地进行选择。例如,在内燃机100的制造中使用尺寸精度高、强度高而不易变形的连接气缸10或气缸体主体60、或者在安装气缸盖时不易施加导致气缸孔20变形这样的挤压力等的情况下,采用(I)在嵌合工序之前实施滑动面形成工序,反之,也可以采用(II)在嵌合工序之后实施滑动面形成工序。
另外,在欲提高所制造的内燃机100的气缸孔20周围部分的冷却能力的情况下,优选实施在连接气缸10的相互邻接的两个气缸孔20之间形成冷却液用通道的冷却液用通道形成工序。该情况下,冷却液用通道形成工序也可以在嵌合工序之后实施,但更优选在嵌合工序之前实施。此外,在任意一种情况下,均可以根据需要在冷却液用通道形成工序与嵌合工序之间实施其他工序。此外,在冷却液用通道形成工序中,除了一般常用的钻头之外,也可以使用水刀、激光、立铣刀、切刀等各种加工工具形成冷却液用通道。
因此,与(i)在嵌合工序之后实施冷却液用通道形成工序时、或者(ii)在通过包铸气缸套形成气缸体的现有内燃机的制造方法中实施冷却液用通道形成工序时相比,在嵌合工序之前实施冷却液用通道形成工序时,能够进一步增大冷却液用通道的加工形成自由度。这是因为,在上述(i)和(ii)所示的情况下,在形成冷却液用通道时,为了形成冷却液用通道只能从气缸盖侧开凿,相对于此,在嵌合工序之前实施冷却液用通道形成工序的情况下,能够从气缸盖侧(连接气缸10的气缸盖侧的端面侧)和气缸盖侧之外(连接气缸10的外周面10S)的任意一侧开凿。此外,由于开凿方向的选择自由度大,因此,也容易使用一般常用的钻头之外的加工工具。
因此,在进行气缸孔20周围的冷却设计时,容易实现更为理想的设计。例如,在上述(i)和(ii)所示的情况下,也可以形成通常不可能形成的冷却液用通道,即形成与连接气缸10的气缸盖侧的端面平行地延伸的冷却液用通道。此外,与连接气缸10上设置的各个气缸孔20的中心线C平行的平面(ZX平面)中的冷却液用通道的剖面形状,除了图14中的(A)所示的简单圆形的冷却液用通道30A(30)之外,还可以选择各种各样的形状。例如,可以形成与中心线C平行的方向(Z方向)上的最大宽度Lz和气缸孔20的排列方向(X方向)上的最大宽度Lx的比率(Lz/Lx)大于1的狭缝状剖面形状的冷却液用通道。比率(Lz/Lx)例如优选为2~10,更优选为2.5~8。此外,Lz、Lx的值并无特别限制,例如,Lz优选在5mm~30mm的范围内,Lx优选在2mm~4mm的范围内。
作为具有上述狭缝状剖面形状的冷却液用通道30,也可以举出(a)在连接气缸10的另一端侧(Z1侧)的端面36上也具有沿Y方向连续的开口部34的冷却液用通道30B(30)(图14中的(B))、或者(b)设置于相比连接气缸10的另一端侧(Z1侧、气缸盖配置侧)的端面更靠近内侧(一端侧(Z2侧))的位置处的冷却液用通道30C(30)(图14中的(C))。但是,通过将图14中的(C)所例示的具有狭缝状剖面形状的冷却液用通道30C设置于(a)相比连接气缸10的另一端侧(Z1侧)的端面36更靠近内侧(一端侧(Z2侧))的位置处,能够进一步增大气缸孔20周围的冷却设计自由度。此外,在形成图14中的(C)所例示的具有狭缝状剖面形状的冷却液用通道30C的情况下,优选至少在嵌合工序之前实施冷却液用通道形成工序。这是因为,只要采用上述工序顺序,则形成冷却液用通道30C所需的加工工具和加工方法的选择自由度极高。
另外,在产生冷却液用通道30的加工失误的情况下,无论是在嵌合工序前后的哪一个时刻实施冷却液用通道形成工序时,与上述(ii)所示的情况相比,废弃处理的对象均仅为连接气缸10。因此,也可以减少加工失误引起的废弃损失。
另外,冷却液用通道30只要形成于相互邻接的两个气缸孔20之间即可,但是,在第一连接气缸10A中,通常形成于相互邻接的两个气缸套40的外周面40A之间的区域(图3和图14中所示的区域M1)中,在第二连接气缸10B中,通常形成于构成相互邻接的两个气缸孔20的内周面20B的覆盖膜52的外周侧面52A之间的区域(图5中所示的区域M2)中。
<内燃机、连接气缸以及气缸体主体>
接着,以下对通过本实施方式的内燃机的制造方法制成的内燃机100、以及该内燃机100中使用的连接气缸10和气缸体主体60的更优选的形状及结构进行说明。如图7及图8所例示,通过本实施方式的内燃机的制造方法制成的内燃机100呈至少具备连接气缸10和气缸体主体60,且连接气缸10可拆装地嵌合在气缸体主体60的中空部64内的结构。
在此,在本实施方式的内燃机100中,以将气缸孔20的外周侧包围的方式设置的冷却液套,可以设置于(i)连接气缸10内(相比连接气缸10的外周面10S更靠近内侧的位置)、(ii)连接气缸10的外周面10S与气缸体主体60的中空部的内周面64S之间、或者(iii)气缸体主体60内(相比中空部64的内周面64S更靠近外周侧的位置)的任一位置处。然而,在上述(i)所示的情况下,由于将冷却液套设置于连接气缸10中,因而连接气缸10的结构变复杂,在上述(iii)所示的情况下,由于将冷却液套设置于气缸体主体60中,因而气缸体主体60的结构变复杂。因此,冷却液套优选设置于连接气缸10与气缸体主体60之间。另外,由于结构的复杂化容易导致可制造性降低,因而优选不在连接气缸10内设置冷却液套。
相对于此,在上述(ii)所示的情况下,与通过包铸气缸套而形成在气缸体内具备冷却液套的气缸体的现有内燃机相比,可以在制造内燃机100时不使用形状复杂的模具。因此,内燃机100的可制造性提高。
此外,在本实施方式的内燃机100中,为了使冷却液套内的冷却液的流动接近于理想状态以使气缸孔20的滑动面的温度分布成为所希望的状态,也可以根据需要进一步在冷却液套内配置冷却液套隔环。此外,即使在上述(ii)所示的情况下,也可以选择在冷却液套内配置有冷却液套隔环的第一形态、和在冷却液套内不配置冷却液套隔环的第二形态的任一种,但第二形态更为合适。其理由如下。即,冷却液套的形状及深度由连接气缸10的外周面10S的形状和气缸体主体60的中空部的内周面64S决定。而且,由于连接气缸10与气缸体主体60是分别独立的部件,因而两个部件的形状设计自由度极高。因此,冷却液套的形状及深度的设计自由度也变得极高。因此,即使在第二形态中,也极易使冷却液套内的冷却液的流动接近于理想状态,以使气缸孔20的滑动面的温度分布成为所希望的状态。另外,由此还能够实现构成内燃机100的部件数量的削减以及内燃机100的结构简化。
在将冷却液套设置于连接气缸10的外周面10S与气缸体主体60的中空部64的内周面64S之间的情况下,如图8所例示,将冷却液套70设置于连接气缸10的外周面10S的另一端侧(气缸盖侧)与气缸体主体60的中空部64的内周面64S的另一端侧(气缸盖侧)之间。另外,连接气缸10的外周面10S的一端侧与气缸体主体60的中空部64的内周面64S的一端侧相互接触,成为使连接气缸10可拆装地嵌合于气缸体主体60的中空部64的一端侧部分(嵌合部64J)内的部分。
在上述(i)至(iii)的任一情况下,冷却液套70的深度D(Z方向的长度)均无特别限制,可以根据内燃机100的设计规格适当地进行选择,但是,在以连接气缸10中设置的各个气缸孔20的中心线C方向上的连接气缸10的全长L为基准的情况下,例如可以在全长L的1/6倍~5/6倍左右的范围内适当地选择深度D。例如,在选择性或集中地对气缸孔20的气缸盖侧附近的部分进行冷却的规格的内燃机100的情况下,可以将深度D设为全长L的1/6倍~1/2倍的范围内、1/6倍~1/3倍的范围内、或者1/6倍~1/4倍的范围内。另外,从容易形成深度D为全长L的1/2倍以下的浅的冷却液套70的观点来看,上述(i)至(iii)中最优选为(ii)。此外,在冷却液套70内未配置冷却液套隔环,且希望使冷却液套70内的冷却液的流动接近于更为理想的状态的情况下,优选形成深度D为全长L的1/2倍以下的浅的冷却液套70。
另外,为了防止冷却液套70内的冷却液(水等)向曲柄室62侧泄漏,在嵌合部64J的内周面64S和与嵌合部64J的内周面64S相对的连接气缸10的外周面10S之间,配置有例如O形环等的密封部件。另外,也可以根据需要在从嵌合部64J的内周面64S和与嵌合部64J的内周面64S相对的连接气缸10的外周面10S中选择的至少一个面上设置沿圆周方向连续的凹槽,并在该凹槽内安装密封部件。
另外,为了提高气缸孔20的气缸盖侧的强度和抑制变形、以及提高高增压时的内燃机100的可靠性,(a1)也可以在连接气缸10的外周面10S中另一端侧的外周面10S的至少一部分上设置突出部,并使该突出部的前端部与气缸体主体60的中空部64的另一端侧的内周面64S大致紧密接触。另外,从同样的观点出发,(a2)也可以在气缸体主体60的中空部64的另一端侧的内周面64S的至少一部分上设置突出部。或者,如图7和图8所例示,(b)也可以在连接气缸10的另一端侧的外周面10S与气缸体主体60的中空部64的另一端侧的内周面64S之间,设置将连接气缸10与气缸体主体60相互固定的固定部件80。另外,从更容易制造连接气缸10的观点出发,相比在连接气缸10的外周面10S或气缸体主体60的内周面64S上设置突出部,更优选使用固定部件80。
在如上述(a1)及(a2)所例示那样,利用连接气缸10的另一端侧的部分和气缸体主体的另一端侧的部分形成嵌合部的情况下,嵌合部的嵌合方式可以是从间隙配合、过渡配合以及过盈配合中选择的任一种嵌合方式。此外,在如(b)所例示那样利用连接气缸10的另一端侧的部分与固定部件80形成第一嵌合部,利用气缸体主体60的另一端侧的部分与固定部件80形成第二嵌合部的情况下,第一嵌合部及第二嵌合部的嵌合方式也可以是从间隙配合、过渡配合以及过盈配合中选择的任一种嵌合方式。然而,从抑制组装内燃机100时气缸孔20变形的观点来看,优选为间隙配合或过渡配合,尤其优选为间隙配合。上述嵌合方式在组装内燃机100时采用(I)在嵌合工序之前实施滑动面形成工序的工艺的情况下尤为合适。
在使用固定部件80的情况下,为了防止固定部件80偏离规定位置,也可以如图1、图2、图4以及图8所例示那样在连接气缸10的另一端侧的外周面10S上设置凹槽12,在气缸体主体60的中空部64的另一端侧的内周面64S中,也如图6和图8所例示那样在与设置于连接气缸10的外周面10S上的凹槽12对应的位置处设置凹槽66。该情况下,通过将固定部件80的一端嵌入凹槽12,将另一端嵌入凹槽66中,可以将固定部件80配置于连接气缸10的外周面10S与气缸体主体60的中空部64的内周面64S之间。另外,也可以事先在连接气缸10上形成凹槽12,也事先在气缸体主体60上形成凹槽66。然而,优选在将未形成有凹槽12的连接气缸10与未形成有凹槽66的气缸体主体60嵌合之后形成凹槽12、66。
此外,在图8所示的例子中,固定部件80的剖面形状呈方形,固定部件80与连接气缸10的界面(第一界面)以及固定部件80与气缸体主体60的界面(第二界面)都与气缸孔20的中心线C平行。因此,在组装内燃机100时,即使通过间隙配合将固定部件80配置于连接气缸10与气缸体主体60之间,在内燃机100工作时活塞的上止点附近、即连接气缸10的另一端侧(Z1侧)附近热膨胀时,第一界面和第二界面的间隙也有可能消失。该情况下,连接气缸10的另一端侧(Z1)侧被固定部件80挤压,从而气缸孔20容易变形。然而,在为了防止上述变形,而将尺寸设计为第一界面和第二界面中的最小间隙增大的情况下,难以牢固地固定连接气缸10的另一端侧(Z1侧)。
为了抑制上述进退两难的局面,也可以将固定部件80的剖面形状形成为例如倒梯形。该情况下,固定部件80与连接气缸10的界面以随着从气缸体主体60的一端侧(Z2侧)朝向另一端侧(Z1侧)而逐渐接近气缸孔20的中心线C的方式倾斜,固定部件80与气缸体主体60的界面以随着从气缸体主体60的一端侧(Z2侧)朝向另一端侧(Z1侧)而逐渐远离气缸孔20的中心线C的方式倾斜。因此,在内燃机100工作时活塞的上止点附近、即连接气缸10的另一端侧(Z1侧)附近热膨胀时,容易通过固定部件80朝向另一端侧(Z1侧)滑动而缓和从连接气缸10侧朝向固定部件80侧施加的挤压力。
此外,作为构成固定部件80的材料,并无特别限制,例如可以利用铝合金、镁合金、钢等的铁合金等的各种金属材料、树脂材料、有机无机复合材料、钒土等的陶瓷。
本实施方式的内燃机的制造方法中使用的连接气缸10中,第一连接气缸10A只要包括两个以上的气缸套40和将两个以上的气缸套40相互连接的连接部42,则其形状及结构无特别限定,第二连接气缸10B只要包括设置有两个以上的气缸孔20的连接气缸主体部50和将连接气缸主体部50的设有气缸孔20的内周面50B覆盖的覆盖膜52,则其形状及结构无特别限定。同样地,气缸体主体60也只要在一端侧(Z2侧)形成有曲柄室62,另一端侧(Z1侧)安装有气缸盖,并且设置有从一端侧贯穿至另一端侧的中空部64,则其形状及结构无特别限定。
另一方面,优选连接气缸10和气缸体主体60进而具有能够使利用其制成的内燃机100同时具备出色的可维护性、出色的可循环性以及高设计自由度,而且更容易制造的形状及结构。然而,连接气缸10及气缸体主体60用于将两个部件加以组合来制造内燃机100。因此,即使只考虑到连接气缸10的可制造性而确定连接气缸10的形状及结构,也存在与连接气缸10组合使用的气缸体主体60的形状及结构复杂化,从而导致气缸体主体60的可制造性降低、或者进一步导致内燃机100的可制造性降低。另外,这一点在只考虑到气缸体主体60的可制造性而确定气缸体主体60的形状及结构的情况下也是相同的。因此,本发明人等考虑到上述方面,发现作为连接气缸10及与其组合使用的气缸体主体60的形状及结构,优选为以下所说明的形状及结构。
首先,如图示图1及图3中所示的符号IX-IX之间的剖面结构(YZ剖面结构)的图9所例示,第一连接气缸10A包括两个以上的气缸套40和将两个以上的气缸套40相互连接的连接部42,且外周形状呈将各个气缸套40的孔径Db扩大后的连环状。而且,优选在各个气缸套40的中心线C方向上,从气缸盖侧附近至中央部附近为止的外周面(第一区域10S1)以各个气缸套40的中心线C为基准的外径D1,大于曲柄室侧附近的外周面(第二区域10S2)以各个气缸套40的中心线C为基准的外径D2,并且在第一区域10S1与第二区域10S2之间形成有与外周方向平行且连续的阶梯部14。
另外,如图示图5中所示的符号X-X之间的剖面结构(YZ剖面结构)的图10所例示,第二连接气缸10B包括设置有两个以上的气缸孔20的连接气缸主体部50、和将连接气缸主体部50的设有气缸孔20的内周面50B覆盖的覆盖膜52,且外周形状呈将各个气缸孔20的孔径Db扩大后的连环状。而且,优选在各个气缸孔20的中心线C方向上,从气缸盖侧附近至中央部附近为止的外周面(第一区域10S1)以各个气缸孔20的中心线C为基准的外径D1,大于曲柄室侧附近的外周面(第二区域10S2)以各个气缸孔20的中心线C为基准的外径D2,并且在第一区域10S1与第二区域10S2之间形成有与外周方向平行且连续的阶梯部14。另外,图10所示的第二连接气缸10B的外周形状与图1所示的第一连接气缸10A的外周形状相同。
进而,气缸体主体60优选中空部64的开口形状为与图1、图9以及图10所例示的连接气缸10的外周形状对应的连环状。具体而言,如图6及图8所例示,优选中空部64的内周面64S上具有沿圆周方向连续的第一阶梯部68A、和沿圆周方向连续且设置于相比第一阶梯部68A更靠近一端侧(曲柄室侧)的位置处的第二阶梯部68B,并且,第一阶梯部68A的另一端侧(气缸盖侧)的内周面64S1处的中空部64的开口宽度W1、第一阶梯部68A的一端侧(曲柄室侧)且第二阶梯部68B的另一端侧(气缸盖侧)的内周面64S2处的中空部64的开口宽度W2、以及第二阶梯部68B的一端侧(曲柄室侧)的内周面64S3处的中空部64的开口宽度W3满足W1>W2>W3这一关系。开口宽度W1、W2、W3是指中空部64的开口形状在任意方向上的开口宽度,并不限于宽度方向(Y方向)上的开口宽度和长度方向(X方向)上的开口宽度。即,优选无论是宽度方向(Y方向)还是长度方向(X方向)均满足W1>W2>W3的关系。另外,图8中所图示的开口宽度W1sm、W2sm、W3sm是指中空部64的开口形状在宽度方向(Y方向)上的最大开口宽度,分别与开口宽度W1、W2、W3对应。另外,开口宽度W2sm、W3sm分别与连接气缸10的外径D1、D2相等。
在此,在将外周面10S上设有阶梯部14的连接气缸10嵌合至内周面64S上设置有第一阶梯部68A和第二阶梯部68B的气缸体主体60的中空部64中时,以在中心线C方向上,设置于气缸体主体60的内周面64S上的第二阶梯部68B与设置于连接气缸10的外周面10S上的阶梯部14一致的方式嵌合。同时,在相比第一阶梯部68A更靠近曲柄室侧的位置处,气缸体主体60的内周面64S2与连接气缸10的外周面10S(的第一区域10S1)直接紧密接触、或者经由密封部件紧密接触,并且,气缸体主体60的内周面64S3与连接气缸10的外周面10S(的第二区域10S2)直接紧密接触、或者经由密封部件紧密接触。即,连接气缸10的外周面10S中的、第一区域10S1的第二区域10S2侧的部分和第二区域10S2形成与气缸体主体60的嵌合部64J对应的嵌合部分。因此,在相比第一阶梯部68A更靠近气缸盖侧的位置处,能够防止形成于气缸体主体60的内周面64S1与连接气缸10的外周面10S(的第一区域10S1)之间的冷却液套70内的冷却液向曲柄室62侧泄漏。
另外,关于控制气缸孔20内及气缸孔20附近的冷却特性的冷却液套70的容量和冷却液套70在中心线C方向上的形成位置,例如从气缸体主体60侧来看时,可以通过选择(1)最大开口宽度W1sm的尺寸及(2)第一阶梯部68A在中心线C方向上的形成位置而容易地进行调整。而且,上述(1)和(2)所示的气缸体主体60的尺寸形状的变更,即使在气缸体主体60通过铸造或树脂成型而制造时也极为容易。这是因为,即使在通过容易因体积收缩而产生不良缺陷的铸造或树脂成型来制造气缸体主体60的情况下,由于气缸体主体60的体积容量远小于包铸气缸套而形成的现有气缸体,因而也不易产生上述不良缺陷。
设置于与气缸体主体60侧设置的第二阶梯部68B对应的位置上的阶梯部14,可以相对于中心线C方向设置于外周面10S的适当位置上。然而,在将连接气缸10的中心线C方向的曲柄室62侧的端面设为基准位置(位置0)、将气缸盖侧的端面设为位置L时,优选阶梯部14设置于超过0且在1/2L以下的范围内,更优选设置于1/6L以上且3/7L以下的范围内,进一步优选设置于1/6L以上且1/3L以下的范围内。在将阶梯部14设置于超过1/2L的位置处的情况下,必须将设置于气缸体主体60侧的第一阶梯部68A设置在更靠近气缸盖侧的位置上。因此,在中心线C方向上,设置第一阶梯部68A的范围变得更窄,由此,根据内燃机100的要求规格通过变更设计使冷却液套70的深度D变得更深或更浅的余量变小。
另外,优选连接气缸10的外周形状基本上呈设置有将外周面10S分割为第一区域10S1和第二区域10S2的阶梯部14的简单形状,也可以根据需要设置用于嵌入固定部件80的凹槽12、或者用于安装密封部件的凹槽。
另一方面,也可以根据需要在连接气缸10的外周面10S上设置从外周面10S突出的突出部,也可以在连接气缸10的外周面10S的第一区域10S1和第二区域10S2均不设置突出部。
在外周面10S上未设置突出部的情况下,具有以下说明的优点。即,在外周面10S上设置有凸缘等突出部的情况下,当使用或保管连接气缸10时因为粗心等原因使连接气缸10撞到其他部件时,突出部容易损坏。因此,只要不在外周面10S上设置突出部,就可以抑制这样的损坏。
此外,在通过铸造制造第一连接气缸10A的连接部42或第二连接气缸10B的连接气缸主体部50的情况下,若外周面10S上设置有突出部,则模具的形状略微变得复杂,而且可制造性也会有所降低。另外,在第一区域10S1上设置有突出部的情况下,更加难以通过适当地重新设计气缸体主体60的(1)最大开口宽度W1sm的尺寸和(2)中心线C方向上的第一阶梯部68A,来重新设计冷却液套70的容量和冷却液套70在中心线C方向上的形成位置。因此,只要不在外周面10S上设置突出部,就可以抑制这样的问题。
另一方面,虽然会失去上述优点,但是通过在外周面10S的第一区域10S1中设置突出部,也可以更精密地进行内燃机100的冷却控制。该情况下,优选如图11所例示的第一连接气缸10A2(10A、10)那样,在第一区域10S1中设置将第一区域10S1分割为气缸盖侧(Z1方向侧)的区域和曲柄室侧(Z2方向侧)的区域的凸缘部16A(16)。在此,在图11所示的例子中,凸缘部16A沿外周方向连续形成,且呈相对于气缸套40的中心线C方向的配置位置在外周方向的任意位置处都相同的连环形状。另外,图11所示的第一连接气缸10A2是除了在第一区域10S1中设置有凸缘部16A这一点之外,具有与图9所示的第一连接气缸10A1相同结构的部件。另外,也可以在图10所示的第二连接气缸10B(10)的第一区域10S1中设置与图11所示相同的凸缘部16A。
在使用设置有将第一区域10S1分割为气缸盖侧(Z1方向侧)的区域和曲柄室侧(Z2方向侧)的区域的凸缘部16A的连接气缸10的内燃机100中,具有冷却液套70在气缸套40或气缸孔20的中心线C方向上被凸缘部16分割的结构。图12和图13是表示具有在第一区域10S1中设置有凸缘部16A的连接气缸10的内燃机100的一例的剖面示意图。其中,图12所示的内燃机100B(100)除了将图8所示的第一连接气缸10A1替换为图11所示的具有凸缘部16A的第一连接气缸10A2之外,具有与图8所示的内燃机100A相同的结构。另外,图13所示的内燃机100C(100)除了(i)将图8所示的第一连接气缸10A1替换为图11所示的具有凸缘部16A的第一连接气缸10A2,并且(ii)将图8所示的气缸体主体60A替换为呈在气缸体主体60A的内周面64S1上设有沿圆周方向连续的第三阶梯部68C的结构的气缸体主体60B之外,具有与图8所示的内燃机100A相同的结构。
此外,第三阶梯部68C设置在与凸缘部16A的曲柄室侧(Z2方向侧)的侧面对应的位置上。另外,内周面64S1以第三阶梯部68C为分界线被分割为比第三阶梯部68C更靠近气缸盖侧(Z1方向侧)的气缸盖侧区域64S1A、和比第三阶梯部68C更靠近曲柄室侧(Z2方向侧)的曲柄室侧区域64S1B这两个区域。而且,曲柄室侧区域64S1B位于相比气缸盖侧区域64S1A相对更靠近内周侧的位置上。另外,在Y方向上,图13所示的气缸盖侧区域64S1A设置于与图12所示的气缸体主体60A的内周面64S1处于同一平面上的位置处。但是,图13所示的气缸盖侧区域64S1A只要位于相比曲柄室侧区域64S1B相对更靠近外周侧的位置上,则也可以不设置在与图12所示的气缸体主体60A的内周面64S1处于同一平面上的位置处。
在图12和图13所示的内燃机100B、100C中,形成于第一连接气缸10A的外周面10S(第一区域10S1)与气缸体主体60A、60B的中空部64的内周面64S1之间的冷却液套70,通过凸缘部16A被分割为气缸盖侧的部分(气缸盖侧冷却液套70A)和曲柄室侧的部分(曲柄室侧冷却液套70B)。因此,在图12和图13所示的内燃机100B、100C中,与图8所示的内燃机100A相比,能够在气缸盖侧冷却液套70A和曲柄室侧冷却液套70B中分别控制冷却液套70内流动的冷却液的流速、流量以及温度。因此,在内燃机100B、100C中,极易分别独立地进行气缸孔20的被冷却液套70包围的部分中靠近气缸盖侧的部分和靠近曲柄室侧的部分的温度控制。而且,在利用这样的特性的情况下,可以容易地实现例如以下(a)~(c)所例示的各种优点。
(a)通过控制气缸孔20的被冷却液套70包围的部分中靠近气缸盖侧的部分和靠近曲柄室侧的部分的温度,能够提高内燃机100B、100C工作期间的气缸孔20的圆柱度。例如,与通过凸缘部16A将冷却液套70分割之前相比,能够进行控制而使靠近气缸盖侧部分的气缸孔20的温度更低,并且使靠近曲柄室侧部分的气缸孔20的温度更高。该情况下,通过使靠近气缸盖侧部分的气缸孔20的温度更低,容易增大输出以及进一步增大提前角。此外,通过使靠近曲柄室侧部分的气缸孔20的温度更高,容易降低摩擦力以及提高暖机性能。此外,由于还能够提高气缸孔20的圆柱度,因而也容易降低曲轴吹漏气量及润滑油的消耗量。
(b)通过使气缸孔20的被冷却液套70包围的部分中靠近气缸盖侧部分的冷却效率相对高于靠近曲柄室侧的部分,能够使靠近气缸盖侧的气缸孔20的内壁面(滑动面)的温度降低,从而提高抗爆性,改善燃油效率。
(c)能够根据内燃机100B、100C的工作状况,以能够得到最佳的输出、燃油效率等的方式,分别独立地设定气缸盖侧冷却液套70A的冷却液的流速、流量以及温度、和曲柄室侧冷却液套70B的冷却液的流速、流量以及温度。
另外,在图12所示的内燃机100B中,凸缘部16A的顶面与气缸体主体60A的内周面64S1接触。另外,在图13所示的内燃机100C中,凸缘部16A的顶面与气缸体主体60A的内周面64S1的气缸盖侧区域64S1A接触,并且,凸缘部16A的曲柄室侧(Z2方向侧)侧面的顶面侧部分与第三阶梯部68C的阶梯面部分接触。该情况下,优选在凸缘部16A的顶面与内周面64S1的界面处设置O形环等的密封部件,将凸缘部16A与内周面64S1的界面完全密封。O形环例如可以沿着凸缘部16A的顶面的圆周方向设置凹槽,并安装在该凹槽中使用,或者,在图13所示的内燃机100C的情况下,可以沿着第三阶梯部68C的阶梯面部分的圆周方向设置凹槽,并安装在该凹槽中使用。
另外,只要在不会大幅损害在气缸盖侧冷却液套70A和曲柄室侧冷却液套70B中分别独立地控制冷却液的流速、流量以及温度时的可控制性的范围内,则也可以省略密封部件、或者也可以在凸缘部16A的顶面与内周面64S1之间形成些许间隙。另外,也可以根据需要在凸缘部16A的圆周方向的一部分中,设置沿中心线C方向贯穿而连接气缸盖侧冷却液套70A与曲柄室冷却液套70B的流道。
另外,凸缘部16A只要能够将冷却液套70分割为气缸盖侧冷却液套70A和曲柄室侧冷却液套70B,则可以相对于中心线C方向设置于第一区域10S1的任意位置处。然而,在将第一区域10S1的中心线C方向上的气缸盖侧端部设为基准位置0、将第一区域10S1的中心线C方向上的全长设为L1时,凸缘部16A优选设置于0.2×L1~0.5×L1左右的范围内。同样地,在将连接气缸10的中心线C方向上的气缸盖侧端部设为基准位置0、将连接气缸10的中心线C方向上的全长设为L时,凸缘部16A优选设置于0.14×L~0.37×L左右的范围内。
此外,设置于外周面10S上的凸缘部16也可以沿气缸套40或气缸孔20的中心线C方向连续地形成。图15是表示图1所示的第一连接气缸的另一变形例的剖面示意图。图15所示的第一连接气缸10A3(10A、10)中,在气缸孔20的排列方向的两端侧的外周面10S上,设置有沿中心线C方向连续地形成的凸缘部16B(16)。在利用图15所示的第一连接气缸10A3的内燃机100中,冷却液套70被分割成包含各个气缸套40或气缸孔20的中心线C的面(ZX平面)的一侧(Y1侧)的部分和另一侧(Y2侧)的部分。此外,在图15所示的例子中,凸缘部16B设置于气缸孔20的排列方向两端侧的外周面10S上,但也可以设置于除此以外的其他位置上。
在图15所示的例子中,凸缘部16B设置于外周面10S的第一区域10S1和第二区域10S2两者中。因此,与图15所示的第一连接气缸10A3组合使用的气缸体主体60的中空部64的内周面64S中,至少在内周面64S2、64S3上设置有与凸缘部16B对应的导向槽。此外,也可以根据凸缘部16B的高度,除了内周面64S2、64S3之外还在内周面64S1上设置与凸缘部16B对应的导向槽。即,在气缸体主体60中,在中空部64的开口部的长度方向(X方向)两端侧的内周面64S的至少一部分或全部中,从中空部64的一端侧(Z2侧)朝向另一端侧(Z1侧)连续地形成与凸缘部16B对应的导向槽。因此,通过将第一连接气缸10A3的凸缘部16B与导向槽嵌合,从而通过内周面64S上具备导向槽的气缸体主体60将第一连接气缸10A3稳定地固定。
此外,在图15所示的例子中,在外周面10S上,凸缘部16B从第一连接气缸10A3的一端侧(Z2侧)至另一端侧(Z1侧)连续地设置。然而,在以将第一连接气缸10A3更加稳定地固定于气缸体主体60中为主要目的而设置凸缘部16B的情况下,只要以与设置于中空部64的内周面64S中的内周面64S2、64S3上的导向槽对应的方式,仅在外周面10S中从相比阶梯部14更靠近另一端侧(Z1侧)的位置至一端侧(Z2侧)为止的位置上设置凸缘部16B即可。图16示出了如上述那样在外周面10S上设置有凸缘部16B的第一连接气缸10A4(10A、10)。
此外,在以分割冷却液套70为主要目的而设置凸缘部16B的情况下,只要以与中空部64的内周面64S1对应的方式,仅在外周面10S中从另一端侧(Z1侧)至相比阶梯部14更靠近另一端侧(Z1侧)的位置为止设置凸缘部16B即可。图17中示出了如上述那样在外周面10S上设置有凸缘部16B的第一连接气缸10A5(10A、10)。
使用外周面10S上设置有沿气缸套40或气缸孔20的中心线C方向连续形成的凸缘部16B的第一连接气缸10A3、10A4、10A5和气缸体主体60组装而成的内燃机100,可以适用于直列型发动机、V型发动机、水平对置型发动机等所有类型的发动机。
然而,使用图15所例示的第一连接气缸10A3或图16所例示的第一连接气缸10A4的内燃机100尤其优选为水平对置型发动机。该情况下,在水平对置型发动机内,即使从与气缸孔20的中心线C大致垂直的方向对第一连接气缸10A4施加重力,也能够切实地抑制第一连接气缸10A4相对于水平面倾斜。因此,即使在以内周面64S上设置有导向槽的气缸体主体60横置的状态(Z方向与水平方向大致一致的状态)组装内燃机100时,也容易相对于气缸体主体60定位第一连接气缸10A4。
图18示出了与图15所示的第一连接气缸10A3组合使用的气缸体主体的一例。图18所示的气缸体主体60C(60)是图6所示的气缸体主体60A的变形例,且是除了进一步在气缸体主体60A上设置了导向槽69之外具有与气缸体主体60A相同的尺寸形状的部件。如图18所示,导向槽69设置于中空部64的开口部64X的长度方向(X方向)两端侧的内周面64S上。在此,导向槽69以与图15所示的凸缘部16B对应的方式设置于内周面64S1、内周面64S2以及内周面64S3上。但是,也可以根据凸缘部16B的高度省略内周面64S1上的导向槽69。此外,在使用图16所示的第一连接气缸10A4的情况下,也无需在内周面64S1上设置导向槽69。
此外,凸缘部16的形状及形成位置并不仅限定于图11至图13、图15至图17所示的例子。例如,凸缘部16也可以是将图11至图13所例示那样的沿外周方向连续形成的凸缘部16A和图15至图17所例示那样的沿与中心线C平行的方向连续形成的凸缘部16B组合而成的凸缘部。
例如,假设以包含各个气缸套40或各个气缸孔20的中心线C的平面(XZ平面)为分割界面将连接气缸10的第一区域10S1对分。该情况下,在对分后的一侧(Y1方向侧)的第一区域10S1中,可以在相对更靠近曲柄室侧的位置上形成与外周方向平行地延续的半连环形状的凸缘部16A,在对分后的另一侧(Y2方向侧)的第一区域10S1中,可以在相对更靠近气缸盖侧的位置上形成与外周方向平行地延续的半连环形状的凸缘部16A。而且,一侧的半连环形状的凸缘部16A的两端部分与另一侧的半连环形状的凸缘部16A的两端部分各自的端部彼此通过在与中心线C平行的方向上连续的凸缘部16B连接。在采用这种构成的情况下,可以使气缸盖侧冷却液套70A的深度与曲柄室侧冷却液套70B的深度之比在分割界面的一侧与另一侧不同。这种结构在例如想要在分割界面的一侧和另一侧进行不对称的冷却控制等时有效。
另外,凸缘部16也可以具有将第一区域10S1分割为气缸盖侧(Z1方向侧)的区域和曲柄室侧(Z2方向侧)的区域的第一部分(凸缘部16A)、和将第一区域10S1中构成冷却液套70的侧壁面的部分相对于外周方向分割的第二部分(凸缘部16B)。在具备具有上述凸缘部16的连接气缸10的内燃机100中,可以通过第一部分相对于气缸套40或气缸孔20的中心线C方向分割冷却液套70。此外,还可以通过第二部分相对于外周方向分裂或分割冷却液套70。因此,不仅是中心线C方向,相对于外周方向也容易进行更精密的冷却控制。
作为具体例,可以举出在第一区域10S1中设置有如下凸缘部16的连接气缸10和使用该连接气缸10的内燃机100,其中,该凸缘部16具有连环形状的第一部分(凸缘部16A)和两个直线状的第二部分(凸缘部16B),该第一部分沿着外周方向连续形成,且在中心线C方向上的配置位置在外周方向的任意位置处都相同;该第二部分沿着分割界面与第一区域10S1交叉的部分而设置。该情况下,冷却液套70通过第一部分被分割为气缸盖侧冷却液套70A和曲柄室侧冷却液套70B。进而,通过第二部分将气缸盖侧冷却液套70A分割为分割界面的一侧(Y1方向侧)的部分和另一侧(Y2方向侧)的部分,并且将曲柄室侧冷却液套70B也分割为分割界面的一侧(Y1方向侧)的部分和另一侧(Y2方向侧)的部分。即,冷却液套70被四等分。
图15、16、18中举出具体例所说明的、具有使凸缘部与导向槽嵌合而将连接气缸10固定在气缸体主体60中的结构的内燃机100,只要是将至少具有下述(1)或(2)所示的结构的连接气缸10和气缸体主体60组合而成的即可。
(1)具有外周面10S上沿着与设置于连接气缸10的各个气缸孔20的中心线C平行的方向设置有凸缘部16B(固定用凸缘部)的连接气缸10、和在中空部64的内周面64S上设置有与凸缘部16B(固定用凸缘部)嵌合的导向槽69的气缸体主体60的内燃机100。
(2)具有在中空部64的内周面64S上沿着与中空部64的贯通方向(Z方向)平行的方向设置有凸缘部(固定用凸缘部)的气缸体主体60、和在连接气缸10的外周面10S上设置有与(设置于气缸体主体60上的)凸缘部(固定用凸缘部)嵌合的导向槽的连接气缸10的内燃机100。
其中,上述(1)及(2)所示的内燃机100优选具有以下所示的结构。
即,在上述(1)所示的内燃机100中,优选凸缘部16B(固定用凸缘部)设置于连接气缸10的、设置于连接气缸10上的各个气缸孔20的排列方向(X方向)两端侧的外周面10S上,导向槽69设置于气缸体主体60的中空部64的、中空部64的开口部64X的长度方向(X方向)两端侧的内周面64S上。另外,在上述(2)所示的内燃机100中,优选凸缘部(固定用凸缘部)设置于气缸体主体60的中空部64的、中空部64的开口部64X的长度方向(X方向)两端侧的内周面64S上,导向槽设置于连接气缸10的、设置于连接气缸10上的各个气缸孔20的排列方向(X方向)两端侧的外周面10S上。
在上述X方向的两端侧,固定用凸缘部与导向槽嵌合的结构尤其适合于内燃机100为水平对置型发动机的情况。该情况下,能够容易地抑制内燃机100内的连接气缸10的倾斜、或者组装时容易相对于气缸体主体60对连接气缸10进行定位。
此外,在上述(1)及(2)所示的内燃机100中,冷却液套也可以设置于下述(i)~(iii)所示的任一位置上,但尤其优选设置于(ii)所示的位置上。在设置有在连接气缸10的外周面10S与气缸体主体60的中空部64的内周面64S之间构成较大空间的冷却液套70的情况下,与在(i)或(iii)所示的位置设置冷却液套的情况相比,内燃机100内的连接气缸10的支撑和固定容易变得不稳定。但是,在具有固定用凸缘部与导向槽嵌合的结构的上述(1)及(2)所示的内燃机100中,能够抑制上述问题。
(i)连接气缸10内(比连接气缸10的外周面10S更靠近内侧的位置处)
(ii)连接气缸10的外周面10S与气缸体主体60的中空部64的内周面64S之间
(iii)气缸体主体60内(比中空部64的内周面64S更靠近外周侧的位置处)
此外,在(ii)所示的位置上具有冷却液套70的内燃机100中,只要使将冷却液套70分割成两个以上的部分的凸缘部(分割用凸缘部)设置于从(a)连接气缸10的外周面10S和(b)气缸体主体60的中空部64的内周面64S中选择的至少任意一个面上即可。
在此,作为在(a)连接气缸10的外周面10S上设置分割用凸缘部的具体例,可以举出图12所示的内燃机100B、图13所示的内燃机100C、将图15所示的第一连接气缸10A3与图18所示的气缸体主体60C组合而成的内燃机100。在图12所示的内燃机100B和图13所示的内燃机100C中,通过凸缘部16A(分割用凸缘部)将冷却液套70分割为两个部分(气缸盖侧冷却液套70A和曲柄室侧冷却液套70B)。
此外,在将图15所示的第一连接气缸10A3与图18所示的气缸体主体60C组合而成的内燃机100中,利用凸缘部16B(分割用凸缘部)将冷却液套70分割为两个部分(相对于包含多个中心线C的平面位于一侧(Y1侧)的部分和位于另一侧(Y2侧)的部分)。此外,将图15所示的第一连接气缸10A3与图18所示的气缸体主体60C组合而成的内燃机100中的凸缘部16B被用作固定用凸缘部,但也具有分割用凸缘部的功能。这样,固定用凸缘部也可以具有分割用凸缘部的功能。
另一方面,作为在(b)气缸体主体60的中空部64的内周面64S上设置有分割用凸缘部的具体例,可以举出图12和图13所示的内燃机100B、100C、或者将图15所示的第一连接气缸10A3与图18所示的气缸体主体60C组合而成的内燃机100中,将凸缘部(分割用凸缘部)设置于气缸体主体60侧而不是连接气缸10侧的内燃机100。
另外,在图11至图13、图15至图17所例示的第一连接气缸10A2、10A3、10A4、10A5中,凸缘部16通过铸造与第一连接气缸10A2的主体部分呈一体地形成,但也可以通过在图9和图10所例示那样的不具有凸缘部16的连接气缸10中,安装和固定(1)呈与连环状的凸缘部16A相对应的形状的部件、(2)呈与沿着平行于中心线C的方向延伸的直线状的凸缘部16B对应的形状的部件、或者(3)呈与具有上述半连环状或连环状的第一部分(凸缘部16A)和直线状的第二部分(凸缘部16B)的凸缘部16相对应的形状的部件而设置凸缘部16。
凸缘部16与气缸体主体60嵌合的嵌合部的嵌合方式并无特别限定,可以是选自间隙配合、过渡配合以及过盈配合中的任意一种嵌合方式,但是,在希望抑制气缸孔20变形的情况下,优选为间隙配合或过渡配合,更优选为间隙配合。
此外,为了将冷却液分割成两个以上的部分而设置于连接气缸10侧或气缸体主体60侧的凸缘部(分割用凸缘部),优选不具有沿凸缘部的宽度方向贯通的贯通孔。例如,在沿连接气缸10的外周方向连续形成的凸缘部16A、或者取代凸缘部16A沿气缸体主体60的中空部64的内周方向连续形成的凸缘部不具有贯通孔的情况下,气缸盖侧冷却液套70A与曲柄室侧冷却液套70B不会经由贯通孔连通。因此,能够在气缸盖侧冷却液套70A和曲柄室侧冷却液套70B中更加可靠地分别独立地控制冷却液的液温和流量等。此外,“凸缘部的宽度方向”是指与设置有凸缘部的面平行,并与凸缘部的长度方向垂直的方向,在图11所示的凸缘部16A中是指Z方向的长度,在图15所示的凸缘部16B中是指外周方向(或者Y方向)的长度。
此外,在凸缘部(分割用凸缘部)具有沿凸缘部的宽度方向贯通的贯通孔的情况下,优选凸缘部除了贯通孔还具有能够封闭该贯通孔的栓或盖等封闭部件。该情况下,优选在内燃机100工作时通过栓或盖等封闭部件将贯通孔封闭。例如,在图12所例示的内燃机100B工作时,若凸缘部16A具有在内燃机100工作时呈未被封闭状态的贯通孔,由于冷却液经由该贯通孔在气缸盖侧冷却液套70A与曲柄室侧冷却液套70B之间来往,因而难以进行更精密的冷却控制。这些问题在凸缘部16设置于气缸体主体60的内周面64S1上的情况下也是同样的。此外,在内燃机100未工作时,也可以为了例如维护或修理内燃机100等目的而使贯通孔敞开。
另外,在具有将多个气缸套包铸于气缸体的结构的现有内燃机中,除了气缸套以外的部分通过铸造呈一体地形成。因此,在现有的内燃机中,无法仅通过铸造工艺而实现如图12和图13所示的内燃机100B、100C那样,冷却液套70被分割为气缸盖侧冷却液套70A和曲柄室侧冷却液套70B的结构(冷却液套分割结构)。另外,为了在铸造后实现冷却液套分割结构,需要在气缸盖侧的开口部的宽度窄且具有深度的冷却液套内构建冷却液套分割结构的作业,因而可制造性极差,并且无法量产。然而,在使用具有凸缘部16的连接气缸10的本实施方式的内燃机100的情况下,可以通过将铸造制成的具有凸缘部16的连接气缸10和铸造制成的气缸体主体60加以组合而极其容易地实现冷却液套分割结构,而且可量产性也极为出色。
在本实施方式的内燃机100中,只要具有至少一个连接气缸10与气缸体主体60嵌合的嵌合部即可。此时的嵌合部是气缸体主体60的中空部64的一端侧的部分(嵌合部64J)。然而,如图8、图12以及图13所例示那样,本实施方式的内燃机100除了位于最靠近一端侧(Z2侧)的位置处的第一嵌合部(嵌合部64J)以外,有时在Z方向上还具有两个以上的嵌合部,例如位于最靠近另一端侧(Z1侧)的位置处的第二嵌合部(隔着图8、图12以及图13所例示的固定部件80的嵌合部等)、或者在Z方向上位于一端侧(Z2侧)与另一端侧(Z1侧)之间的第三嵌合部(图12和图13所示的凸缘部16与气缸体主体60之间的嵌合部等),等等。
在如上所述本实施方式的内燃机100在Z方向上具有两个以上的嵌合部时,各个嵌合部中的嵌合方式既可以相同也可以不同。此外,作为各嵌合部中合适的嵌合方式的组合,可以举出以下例示的方式。
(在内燃机100具有第一、第二以及第三嵌合部的情况下)
·组合例A1
第一嵌合部至第三嵌合部:间隙配合
在该组合中,极其容易在Z方向上的整个区域内抑制气缸孔20的变形。
·组合例A2
第一嵌合部:过渡配合,第二嵌合部和第三嵌合部:间隙配合
在该组合中,极其容易抑制活塞往复运动的区域附近的气缸孔20的变形,而且,与组合例A1相比,可以将连接气缸10更加稳定地固定在气缸体主体60中。
(在内燃机100具有第一和第三嵌合部的情况下)
·组合例B1
第一嵌合部和第三嵌合部:间隙配合
在该组合中,极其容易在Z方向上的整个区域内抑制气缸孔20的变形。
·组合例B2
第一嵌合部:过渡配合,第三嵌合部:间隙配合
在该组合中,极其容易抑制活塞往复运动的区域附近的气缸孔20的变形,而且,与组合例B1相比,可以将连接气缸10更加稳定地固定在气缸体主体60中。
(在内燃机100具有第一和第二嵌合部的情况下)
·组合例C1
第一嵌合部和第二嵌合部:间隙配合
在该组合中,极其容易在Z方向上的整个区域内抑制气缸孔20的变形。
·组合例C2
第一嵌合部:过渡配合,第二嵌合部:间隙配合
在该组合中,极其容易抑制活塞往复运动的区域附近的气缸孔20的变形,而且,与组合例C1相比,可以将连接气缸10更加稳定地固定在气缸体主体60中。
本实施方式的内燃机100可以用作液冷式的汽油发动机、液冷式的柴油发动机、使用汽油或轻油以外的燃料(乙醇、天然气、氢气等)的液冷式发动机等。本实施方式的内燃机100的用途并无特别限制,可以用于汽车、摩托车、铁道车辆等车辆用、船舶用、航空器用、发电用等各种用途,优选优选为车辆用。本实施方式的内燃机100的排气量并无特别限制,可以根据用途适当地选择,通常根据用途在在20cc~60L的范围内选择。如果是包含大型卡车、公共汽车等大型汽车在内的汽车用途,则优选在例如50cc~30L的范围内选择,如果是除了大型卡车、公共汽车等大型汽车以外的汽车用途,则优选在例如50cc~7L的范围内选择,更优选在300cc~4L的范围内选择。另外,如果是摩托车用,则优选在20cc~1.5L的范围内选择,更优选在50cc~1.2L的范围内选择。
本实施方式的内燃机100也可以应用于大型的发动机(例如船舶等用的大型柴油发动机和/或排气量超过30L或60L这样的大型发动机)等,但与排气量或发动机尺寸的大小对应的连接气缸10及气缸体主体60(尤其是气缸体主体60)的制造变困难。因此,本实施方式的内燃机100的排气量优选为60L以下,更优选为30L以下,尤其优选为10L以下。另外,基于同样的理由,本实施方式的内燃机100优选为除了上述那样的大型发动机以外的内燃机。
另外,本实施方式的连接气缸10也可以与气缸体主体60以外的部件组合构成内燃机。这样的内燃机的结构并无特别限制,另外,也可以是液冷式、空冷式中的任意一种。例如,如果是船舶等用的大型柴油发动机和/或排气量超过30L或60L这样的大型发动机,则可以为具有连接气缸10和包围连接气缸10的靠近气缸盖侧的外周面10S的覆盖部件的内燃机。该覆盖部件通过多个螺栓固定在连接气缸10上。该情况下,向形成于连接气缸10的外周面10S与覆盖部件之间的冷却室中供给冷却液。在上述大排气量的内燃机中,即使想要通过铸造来制造与排气量相应的尺寸和体积大的气缸体主体60,也会因为铸孔等问题而难以制造,但如果是覆盖部件,则尺寸和体积远小于气缸体主体60,因而容易制造。
Claims (35)
1.一种内燃机的制造方法,其特征在于,
至少经过嵌合工序来制造内燃机,在所述嵌合工序中,将选自由(1)第一连接气缸和(2)第二连接气缸组成的群中的任一种连接气缸,嵌合在设有从一端侧贯穿至另一端侧的中空部的气缸体主体的所述中空部中;
所述第一连接气缸包括两个以上的气缸套和将两个以上的所述气缸套相互连接的连接部;
所述第二连接气缸包括设置有两个以上的气缸孔的连接气缸主体部、和将所述连接气缸主体部的设置有所述气缸孔的内周面覆盖的覆盖膜;
所述气缸体主体的所述一端侧形成有曲柄室,所述另一端侧安装有气缸盖。
2.根据权利要求1所述的内燃机的制造方法,其特征在于,
所述嵌合工序采用选自间隙配合、过渡配合以及过盈配合中的任意一种嵌合方式实施。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的制造方法,其特征在于,
所述连接气缸为所述第一连接气缸;
仅在所述嵌合工序之前实施通过对所述气缸套的内周面进行精加工而形成滑动面的滑动面形成工序。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的制造方法,其特征在于,
所述连接气缸为所述第一连接气缸;
在实施了在所述气缸套的内周面上形成覆盖膜的覆盖膜形成工序之后,实施通过对所述覆盖膜的表面进行精加工而形成滑动面的滑动面形成工序;
并且,仅在所述嵌合工序之前实施所述滑动面形成工序。
5.根据权利要求1或2所述的内燃机的制造方法,其特征在于,
所述连接气缸为所述第二连接气缸;
仅在所述嵌合工序之前实施滑动面形成工序,所述滑动面形成工序是指:通过对于将所述连接气缸主体部的设置有所述气缸孔的内周面覆盖的覆盖膜的表面进行精加工而形成滑动面。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的内燃机的制造方法,其特征在于,
所述嵌合工序采用选自间隙配合和过渡配合中的任意一种嵌合方式实施。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的内燃机的制造方法,其特征在于,
所述嵌合工序采用间隙配合实施。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的内燃机的制造方法,其特征在于,
所述滑动面形成工序以将所述连接气缸安装至模拟所述气缸体主体和所述气缸盖的夹具中,并至少将所述连接气缸加热的状态实施。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的内燃机的制造方法,其特征在于,
至少在所述嵌合工序之前实施冷却液用通道形成工序,所述冷却液用通道形成工序是指:在所述连接气缸的相互邻接的两个气缸孔之间形成冷却液用通道。
10.根据权利要求9所述的内燃机的制造方法,其特征在于,
所述冷却液用通道设置于相比所述连接气缸的能够配置所述气缸盖的一侧的端面更靠近内侧的位置处;
与设置于所述连接气缸中的各个气缸孔的中心线平行的平面中的所述冷却液用通道的剖面形状呈狭缝状。
11.一种内燃机,其特征在于,至少具备选自由(1)第一连接气缸和(2)第二连接气缸组成的群中的任一种连接气缸和气缸体主体;
所述第一连接气缸包括两个以上的气缸套和将两个以上的所述气缸套相互连接的连接部;
所述第二连接气缸包括设置有两个以上的气缸孔的连接气缸主体部、和将所述连接气缸主体部的设置有所述气缸孔的内周面覆盖的覆盖膜;
所述气缸体主体的一端侧形成有曲柄室,另一端侧安装有气缸盖,并且设置有从所述一端侧贯穿至所述另一端侧的中空部;
所述连接气缸可拆装地嵌合在所述气缸体主体的所述中空部内。
12.根据权利要求11所述的内燃机,其特征在于,
所述连接气缸采用选自间隙配合和过渡配合中的任意一种嵌合方式嵌合在所述气缸体主体的所述中空部中。
13.根据权利要求11或12所述的内燃机,其特征在于,
在所述连接气缸的相互邻接的两个气缸孔之间,在相比所述连接气缸的配置有所述气缸盖的一侧的端面更靠近内侧的位置处设置有冷却液用通道;
与设置于所述连接气缸中的各个气缸孔的中心线平行的平面中的所述冷却液用通道的剖面形状呈狭缝状。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的内燃机,其特征在于,
在所述连接气缸的外周面上,沿着与设置于所述连接气缸中的各个气缸孔的中心线平行的方向设置有固定用凸缘部;
在所述气缸体主体的所述中空部的内周面上,设置有与所述固定用凸缘部嵌合的导向槽。
15.根据权利要求14所述的内燃机,其特征在于,
所述固定用凸缘部设置于所述连接气缸的、所述各个气缸孔的排列方向的两端侧的外周面上;
所述导向槽设置于所述气缸体主体的所述中空部的、所述中空部的开口部的长度方向两端侧的内周面上。
16.根据权利要求11至13中任一项所述的内燃机,其特征在于,
在所述气缸体主体的所述中空部的内周面上,沿着与所述中空部的贯通方向平行的方向设置有固定用凸缘部;
在所述连接气缸的外周面上,设置有与所述固定用凸缘部相嵌合的导向槽。
17.根据权利要求16所述的内燃机,其特征在于,
所述固定用凸缘部设置于所述气缸体主体的所述中空部的、所述中空部的开口部的长度方向两端侧的内周面上;
所述导向槽设置于所述连接气缸的、设置于所述连接气缸中的各个气缸孔的排列方向的两端侧的外周面上。
18.根据权利要求15或17所述的内燃机,其特征在于,
所述内燃机是水平对置型发动机。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的内燃机,其特征在于,
所述连接气缸的外周面与所述气缸体主体的所述中空部的内周面之间设置有冷却液套。
20.根据权利要求19所述的内燃机,其特征在于,
在从所述连接气缸的外周面和所述气缸体主体的所述中空部的内周面中选择的至少任意一个面上,设置有将所述冷却液套分割成两个以上的部分的分割用凸缘部。
21.根据权利要求20所述的内燃机,其特征在于,
所述分割用凸缘部不具有沿所述分割用凸缘部的宽度方向贯通的贯通孔。
22.根据权利要求20所述的内燃机,其特征在于,
所述分割用凸缘部具有沿所述分割用凸缘部的宽度方向贯通的贯通孔、和能够封闭所述贯通孔的封闭部件。
23.根据权利要求22所述的内燃机,其特征在于,
在所述内燃机工作时,所述贯通孔被所述封闭部件封闭。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的内燃机,其特征在于,
所述冷却液套内未配置有冷却液套隔环。
25.根据权利要求20至24中任一项所述的内燃机,其特征在于,
所述冷却液套的深度(D)为所述冷却液套在与设置于所述连接气缸中的各个气缸孔的中心线平行的方向上的全长(L)的1/2倍以下。
26.根据权利要求20至25中任一项所述的内燃机,其特征在于,
所述冷却液套的深度(D)为所述冷却液套在与设置于所述连接气缸中的各个气缸孔的中心线平行的方向上的全长(L)的1/2倍以下,并且所述冷却液套内未配置有冷却液套隔环。
27.一种连接气缸,其特征在于,
包括两个以上的气缸套和将两个以上的所述气缸套相互连接的连接部。
28.根据权利要求27所述的连接气缸,其特征在于,
具有将各个气缸套的孔径扩大后的连环状的外周形状;
在各个气缸套的中心线方向上,由从气缸盖侧附近至中央部附近为止的外周面构成的第一区域以各个气缸套的中心线为基准的外径D1,大于由曲柄室侧附近的外周面构成的第二区域以各个气缸套的中心线为基准的外径D2;
并且,在所述第一区域与所述第二区域之间,形成有与外周方向平行且连续的阶梯部。
29.一种连接气缸,其特征在于,
包括设置有两个以上的气缸孔的连接气缸主体部、和将所述连接气缸主体部的设置有所述气缸孔的内周面覆盖的覆盖膜。
30.根据权利要求29所述的连接气缸,其特征在于,
包括设置有两个以上的气缸孔的连接气缸主体部、和将所述连接气缸主体部的设置有所述气缸孔的内周面覆盖的覆盖膜;
具有将各个气缸孔的孔径扩大后的连环状的外周形状;
在各个气缸孔的中心线方向上,由从气缸盖侧附近至中央部附近为止的外周面构成的第一区域以各个气缸孔的中心线为基准的外径D1,大于由曲柄室侧附近的外周面构成的第二区域以各个气缸孔的中心线为基准的外径D2;
并且,在所述第一区域与所述第二区域之间,形成有与外周方向平行且连续的阶梯部。
31.根据权利要求27至30中任一项所述的连接气缸,其特征在于,
外周面上设置有凸缘部。
32.根据权利要求28或30所述的连接气缸,其特征在于,
所述第一区域中设置有将所述第一区域分割为所述气缸盖侧的区域和所述曲柄室侧的区域的凸缘部。
33.根据权利要求31或32所述的连接气缸,其特征在于,
所述凸缘部不具有沿所述凸缘部的宽度方向贯通的贯通孔。
34.根据权利要求31或32所述的连接气缸,其特征在于,
所述凸缘部具有沿所述凸缘部的宽度方向贯通的贯通孔、和能够封闭所述贯通孔的封闭部件。
35.根据权利要求27至34中任一项所述的连接气缸,其特征在于,
在所述连接气缸的相互邻接的两个气缸孔之间,在相比所述连接气缸的能够配置所述气缸盖的一侧的端面更靠近内侧的位置处设置有冷却液用通道;
与设置于所述连接气缸中的各个气缸孔的中心线平行的平面中的所述冷却液用通道的剖面形状呈狭缝状。
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