CN1135296C - 内燃机及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种多缸内燃机，尤其是一种作为四冲程柴油机的多缸内燃机，其带有由两半机体(1a，1b)构成的可分开的铸造机体，该两半机体通过紧固螺栓(22，24)相互夹紧连接，该两半机体的结合面在曲轴及气缸轴线方向延伸，各个气缸套(2)设置在这两半机体(1a，1b)的凹腔中，所述气缸套的顶部由分开的气缸盖(10)密封住，每个气缸盖都设置有环形延伸的环形凸缘，该气缸盖(10)完全密封地套装在这两半机体(1a，1b)之间。此外，还描述了一种制造这种内燃机的方法。

Description

内燃机及其制造方法

本发明涉及一种内燃机及其制造方法，特别是一种带有由两半机体组成的可分开式铸造机体的多缸四冲程柴油机，该两半机体通过紧固螺栓相互固定在一起，此时该两半机体的结合面在曲轴及气缸轴线方向延伸。

现有技术中描述了这种内燃机。

德国专利DE2718162A1描述了一种风冷式两冲程内燃机，该内燃机由一个带有最少的排气泄流通道的气缸，一个两分的机体及一个支承于该机体中的曲轴组成。其中该机体沿气缸延伸方向分开直到排气通道的上缘。该结合面延伸通过曲轴轴承及气缸轴线。气缸和气缸头被制成一体压铸件；散热片设置于该气缸之上，处于气缸头上。

此外，美国专利文献Nr.4763619公开了一种带有一分开的铸造机体结构的多缸内燃机，其中结合面延伸通过该曲轴轴承及气缸轴线。该两半发动机通过螺栓相互连接，该螺栓穿过整个机体。气缸套被制造成一个与一气缸头为一体的铸件。通过一夹紧装置与两半发动机刚性闭锁地连接。发动机机体和气缸套之间的间隙由冷却剂流过。

在上述两种已知的内燃机中，与气缸套铸为一体的气缸头构成一复杂的铸型部件，而这样的铸型件只有在使用成本极大的铸造型芯时才能制造。在气缸头凸出于该机体很宽时，该气缸头也必须能设计得特别稳定。这种一体结构的另一缺点是：即使只有一个气缸套损坏了或气缸头的一部分损坏了，在修理时也必须更换整套气缸套/气缸头构件。

最后，DE-GM1993272公开了一种由水冷却的单缸两冲程发动机，该发动机由两个在曲轴轴线方向分开的两半组装机体组成，它们分别以一体式铸件制造出。其中，所述气缸头也一起铸造成型，使得只需对铸模的结构提出一定的要求。铸造一种多缸内燃机的启示没有在出版文献中给出过。

在美国专利文献Nr.5429080中描述了一种内燃机，该内燃机的两半机体相互连接，在该机体中装有一气缸套和一气缸盖。该气缸盖具有阀孔及进排气道，并凸出于机体上部。该两半机体的结合面平行于气缸轴线并垂直于曲轴轴线延伸，在多缸内燃机的情况下，这样做将导致产生许多分开的半机体部件，这些半机体分别被组装成单缸模型，然后再将这些单缸模型组装成一发动机机体，此时密封费用是相当高的，这个从机体上凸出的气缸盖出于制造方面的原因要求坚固的设计结构。

本发明的目的在于创造一种成本较低并由较少铸件制造成的紧凑形多缸内燃机，该内燃机制造简单，此外还便于维修和保养。

本发明的目的是这样实现的，即提供一种多缸内燃机，尤其是作为四冲程柴油机的多缸内燃机，其带有由两半机体构成的可分开的铸造机体，该两半机体通过紧固螺栓相互夹紧连接，该两半机体的结合面在曲轴及气缸轴线方向延伸，各个气缸套设置在该两半机体的凹腔中，该凹腔的顶部由分开的气缸盖密封住，每个气缸盖分别具有一环形凸缘，该气缸盖通过该凸缘至少是局部密封地套装在该两半机体之间。以及提供一种用压铸方法制造一个沿曲轴方向两分的并用于一多缸内燃机的发动机机体的方法，该方法包括下列步骤：

-制造出构成该机体部件中用于输送气流及润滑剂和冷却剂的通道的管系，

-将该管系嵌装于用于制造该机体部件的压铸模中，

-铸造管系埋入其中的该机体部件，以构成发动机机体的两半机体。

本发明的内燃机具有单独的气缸套，它插入在该铸造的半机体的预定凹腔中，该气缸套的顶部通过设置的一个分开的且配有一边缘或一凸边的气缸盖密封，该气缸盖完全地且其边缘密封地，例如与机体上缘相闭锁地嵌装在该两半机体之间。通过对这两半机体的结构设计，可以得到较小的成型深度，由于可用轻金属按压铸方法生产出两半机体，因而本发明的内燃机的成本低廉。如果利用铝作铸造材料，将可得到一种结构紧凑的内燃机，该内燃机的重量相对用灰铸铁的重量减少30％。此外，由于避免了从机体轮廓上凸出的构件，因此有利于形成紧凑结构。采用单个的气缸套及气缸盖有利于降低制造成本并简化安装。由此还产生这样的优点，即：例如在阀座损坏时，各个气缸盖都易于单独进行更换。这种方案与液体冷却的发动机通常采用的整体气缸盖相比具有相当多的优点。通常不轻易更换的气缸套此时可通过将一半机体拆开而容易地够到并更换。各气缸套及气缸盖被这样装配到机体中，即仅仅只有阀杆及喷射装置的轴从该两半机体上凸出。因此因外部影响使该气缸套或气缸盖损坏的危险可按有利的方式减到最小。该气缸套例如可由灰铸铁用离心铸造方法制成或由AlSi材料用压铸制成。

在本发明的一种优化结构中，该气缸盖具有一进气阀和一排气阀及一喷射装置。因此各个必要的通孔及开口或者在铸造后切削加工出或者在铸造中直接制成。

此外，还预先设置了一种有利的实施形式，即：该气缸盖在其凸边区域设置有进气口及一排气口。该进排气口的侧向布置有可能使该气缸盖形成一个带有气阀，气阀座及进排气道的紧凑结构组件，其中在装配时，所述进排气口与相应的机体部分保持密封连接，并且气缸盖密封地设置于该气缸套上。

此外，设置进排气通道，使它们每个都侧向延伸通过该半机体。因此进排气接头以简单的方式连接到半机体的外侧的侧向法兰上。

最好，该内燃机具有处于该半机体中的润滑剂及冷却剂通道，从而保证发动机工作时具有足够的冷却及润滑作用。其中该冷却剂涉及水，油或其它任何合适的起冷却作用的流体。

一有利的进一步结构设置在于：这些用于输送润滑剂和/或冷却剂的通道由一个或多个预设的管系构成，这些管系分别铸造在该两半机体中。这有利于以有利的方式合理地制造该发动机机体，因为可以取消其它常用的对铸件镗出冷却剂通道和润滑剂通道等昂贵且耗费很大的后处理措施。

一种用压铸方法制造一个在曲轴方向两分的并用于一多缸内燃机的发动机机体的方法，该方法具有下列步骤：

-制造出构成该机体部件中用于输送气流及润滑剂和冷却剂的通道的管系，

-将该管系嵌装于用于制造该机体部件的压铸模中，

-铸造管系埋入其中的该机体部件，以构成发动机机体的两半机体。

借助于本发明的制造方法可以彻底简化铸造方法，以致于该两个铸造机体的脱模深度与普通的灰铸铁机体相比相当小。借助于在该压铸模中插入预制好的管系还可附带节省对铸件的修整，因为省去了对润滑剂和/或冷却剂供给通道的切削加工。此外，该管作为拉条(Zuganker)可用于分配点火压力并与主轴承实现传递力的连接。一种较有利的铸造方法是铝的压铸方法。通过将两半机体的结合面布置得沿曲轴及气缸轴线方向延伸可使一多缸发动机按简单的方式由两个平坦的半机体构成。通过将该管系铸造于该曲轴箱的两半箱体或内燃机的两半机体中，在将两半机体装配起来时可得到一个静止的桁架式机架，以致于只要很少的铝重铸材料作填充材料就可承受住动力学力。该气缸套最好由离心铸造法铸造为一灰铸铁气缸套。但也可使用陶瓷做气缸套。该气缸盖具有适当的圆盘形结构。它具有一个在该进排气通道及阀座和气阀导杆弹簧旁边的，并用于安装喷射装置和快速起动炽热点火棒的孔。该气缸盖可预先安装好地设置于该两半机体之间。同样地，其曲轴也适于这样设置，即将曲轴，在该曲轴上设置的连杆和活塞及套装它们的并带有附加的密封装置的气缸套装于半机体内，通过与另一半机体共同作用得到支承。为此，该两半机体借助于在横向延伸通过发动机机体的螺栓相互紧固连接。夹紧该两半机体的夹紧装置最好是在铸管拧入的，此时利用该管中剩余的环形间隙作为压力油供给通道。按这种方式可以得到较有利的制造成本并因此可附带简化维修保养，即只要简单地将其中一半箱体翻开，就可以够到发动机的内装零件。

下面根据附图所示实施例对本发明进行说明，附图中：

图1是本发明的一个多缸四冲程发动机的分解图；

图2是润滑剂通道及用于固定两半机体的螺栓的布置图；

图3是一个通过本发明的气缸并垂直于该发动机的两半机体的结合面的剖视图；

图4是一个通过该发动机并平行于该发动机的两半机体的结合面的剖视图；

图5是图4中V部分的放大详细示图；

图6是对一气缸的局部剖俯视图。

图1示出本发明一四缸发动机的示意性分解图。该发动机具有两个由轻金属制成的半机体1a，1b，这两个半机体的结合面在装配状态沿曲轴轴线和气缸轴线延伸。用于装入气缸套2的两半机体1a，1b的凹腔具有支承肋3，冷却剂在该支承肋之间流动。此外所述用于容纳气缸套2的空腔还设置有台阶状凸缘4，该凸缘垂直于气缸轴线延伸。该凸缘4在装配状态时用于支承该气缸套2的凸边19。此外，在该半个机体1a，1b中分开的轴承座5用于装纳曲轴轴承。所述轴承座5成型在机体的搭接壁18中，在机体的搭接壁18中另外还有用于夹紧这两个半机体的张紧螺栓用的通孔6。此外在这搭接壁18上，在各气缸腔之间设置有贯通孔17。通过这些贯通孔17进行润滑油交换及曲轴箱通风。在两个半机体1a，1b之间设置有带连杆8及活塞9的曲轴7。此外在两个半机体1a，1b之间设置有带气阀弹簧11和喷油嘴12及进/排气口13的气缸盖10。该气缸盖10具有一圆柱形周边14，其宽度可延伸超过该进/排气口13且该圆柱形周边被两个半机体1a，1b完全接纳，并由夹紧装置压紧。气缸盖10的进或排气口13与两半机体中的通道15相匹配。润滑剂通道的各孔16分别设置在两半机体的上侧。这些孔16同时用作凸轮轴承用的螺栓连接点，这些螺栓连接点同时用于将该气缸盖10夹紧。飞轮壳体100及飞轮101设置于该机体的端部。该两半机体1a，1b的密封通过金属的相互夹紧获得，或借助于该两半机体的表面密封材料通过粘结并相互夹紧而获得。

图2示出一个在该两半机体1a，1b的桥接壁18的高度上通过发动机机体的横剖面。其中可看到供给设置在顶部的发动机部件润滑油的铸管20。该管20从轴承5中被供予润滑油，这些轴承5平行于结合面并在浇铸过程中放到该两半机体的铸模中。该轴承5由一夹紧的供油管103供油，该供油管103本身直接连接于油泵和滤油器之后。该供油管103设置于换气贯通孔17之上，并通过管104与轴承5连接。孔21相对该结合面延伸，用于容纳夹紧螺栓22，该夹紧螺栓借助一螺母23来旋紧。在气缸盖的范围内，两半机体1a，1b借助于一缸盖螺栓24和一螺母23来旋紧。该缸盖螺栓24上装有一护套25，由于该螺栓穿过冷却剂外罩，两头各装有一个用于密封的圆形密封环102。该凸轮轴支承座27借助于膨胀螺钉26固定于该两半机体1a，1b的上侧，该膨胀螺钉26同时用于夹紧气缸盖。因此螺栓26拧入管20的内螺纹中。管20还用于向上朝气缸盖和凸轮轴轴承输油。管20从轴承5中通过连接孔28被供予压力润滑油。此外，在图2中可看出设置有定位销29和换气贯通孔17。换气贯通孔17可用于连通气缸腔并可以使气缸腔通风换气。该润滑油泵的水平面在贯通孔17的底边之上。

图3是通过本发明一气缸的剖视图。其中，可以看出设置在气缸套2中带有连杆8的活塞9。该气缸套2嵌套在两半机体1a，1b之间，并支承在支承肋的中间区域。因此在其下部区域，该气缸套2是由一环形密封30来密封的。在该支承肋和机体中间设有用于冷却该气缸套2的冷却剂流经空腔31。在此，冷却剂通过管32和套筒33输送并通过通道38输送出去。在该气缸套2的顶部设置有环绕的凸缘19，该凸缘19位于阶梯4上。气缸套2的顶部被气缸盖10盖住，该气缸盖10密封地紧紧压靠在气缸套2上。在这个同样作为铸件而制出的气缸盖10中设置有一进气通道35和一排气通道34，其中只用虚线表示出进气阀的阀座，因为该阀座处于该剖视平面之前。该喷油器(泵喷嘴)37设置于该进气与排气阀36a，36b之间。所述气缸盖也同样通过通道38被冷却剂流过并在其上部区域通过密封39，以及进气和排气孔13a，13b处的密封301和302进行密封。

图4示出沿结合面的方向通过气缸的另一剖视图。除示出气缸套2，活塞9，连杆8及拉紧螺栓24和22外，还示出定位销29和密封环30。此外，在该两半机体之间嵌装有一绳密封40。支承肋3突出在壳体桥接壁18上，对气缸套2提供侧面支承。一个让冷却剂流过的空隙41设置于支承肋3下面。气缸盖10设置于气缸套2上面并与气缸套2相互压紧保持密封。阀36a，36b与进排气道34，35连接，此处进气孔13a用虚线表示。包围气缸螺栓24的套管25和o形环102用作该铸管20中冷却剂腔和润滑油输送腔之间的密封。气缸盖10具有侧向设置的凹腔43，这些凹腔43部分用于装纳套管25及o形环102。

图5为图4中V部分的详示图，其示出了从气缸套2至气缸盖10之间的连接情况，此处示出了带台阶4的支承肋3及气缸套2的凸缘19。力从凸轮轴轴承通过气缸盖10被传递到气缸套2中，再通过套筒凸缘19传递到机体桥接壁内的台阶4上。在气缸盖10和气缸套2之间设置一个密封水和气的金属密封环50，并且两个嵌装的并在接口上切开且相互扭曲的薄金属带51，51a可附带用作燃气密封。该薄金属带51，51a将由一气缸套2的凸边52支撑。该薄金属带由压缩压力和点火压力压紧在壁上，并密封住间隙不让燃气泄漏。

图6是在排气和进气通道的高度上对带有一气缸盖10的气缸剖切后的俯视图，在阀孔61，62之间设置有喷油阀用的孔63。此外，示出了用于拉紧气缸盖的凸轮轴轴承座27′以及用虚线示出套管25，因为该套管在另一平面内。最后，控制气阀的摇臂64也用虚线示出。

Claims (9)

1.一种多缸内燃机，尤其是作为四冲程柴油机的多缸内燃机，其带有由两半机体(1a，1b)构成的可分开的铸造机体，该两半机体通过紧固螺栓(22，24)相互夹紧连接，该两半机体的结合面在曲轴及气缸轴线方向延伸，其特征在于：各个气缸套2设置在该两半机体(1a，1b)的凹腔中，该凹腔的顶部由分开的气缸盖(10)密封住，每个气缸盖分别具有环形凸缘，该气缸盖通过该凸缘至少是局部密封地套装在该两半机体(1a，1b)之间。

2.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于：所述气缸盖(10)分别基本上全部套装在该两半机体(1a，1b)之间。

3.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于：所述气缸盖(10)分别具有一进气阀(36a)和一排气阀(36b)及一喷射装置(37)。

4.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于：所述气缸盖(10)在其凸边区域分别具有一进气口(13a)和一排气口(13b)。

5.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于：分别设置侧向延伸通过该两半机体(1a，1b)到进排气口(13a，13b)的通道(15a，15b)。

6.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于：所述两半机体(1a，1b)包含用于润滑剂和/或冷却剂供应源(31，38，41)的输送通道(20)。

7.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于：所述两半机体(1a，1b)包含用于输送冷却水的通道(31，38，41)。

8.如权利要求6或7所述的内燃机，其特征在于：这些输送润滑剂和/或冷却剂的通道(20)由一个或多个在每个半机体(1a，1b)中经浇注预制成的管系构成。

9.一种用压铸方法制造一个沿曲轴方向两分的并用于一多缸内燃机的发动机机体的方法，该方法包括下列步骤：

-制造出构成该机体部件中用于输送气流及润滑剂和冷却剂的通道的管系，

-将该管系嵌装于用于制造该机体部件的压铸模中，

-铸造管系埋入其中的该机体部件，以构成发动机机体的两半机体(1a，1b)。

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