专利名称：内燃机中的缸体的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及内燃机中的缸体，尤其是涉及一种所谓的窄底水套型缸体，其中环绕在各个气缸周围的水套的底部位于缸体下舱板部的上方。
背景技术：
日本已公开专利申请(特开平)6-299900和日本已公开专利申请2000-291488均公开了用于内燃机的窄低水套型缸体。在这些缸体中，环绕各个气缸壁，延伸有一个外套侧壁，来在它们之间限定出一个水套，从而使得在发动机工作过程中，冷却水受迫在水套中流动，来吸收气缸壁的热量。外套侧壁的下端部通过外套底壁连接在气缸壁上。外套底壁位于缸体的下舱板部的上方。众所周知，缸体的下舱板部是一个曲轴箱从这里向下延伸的部分。
利用这种窄底水套，靠近燃烧腔室的气缸壁上部在冷却水的作用下被高效冷却，并且由于环绕气缸壁下端部的周围没有水套，所以缸体的重量可以相应地减轻。前述已公告的专利申请描述了各种由这种窄底水套构造所带来的优点，比如，抑制了过冷现象、改善了燃料消耗、改善了废气特性、改善了加热系统的加热性能等等。
发明内容
但是，已经发现由于窄底水套的固有构造，所以缸体的外套底壁，尤其是靠近缸体前壁的外套底壁，往往会在发动机工作过程中接收到一个巨大应力。也就是说，这些位置处的外套底壁会受到应力集中的破坏作用。如果应力集中非常高，那么将导致气缸壁发生变形并且由此使得前壁发生变形。
因此，本发明的目的在于提供一种窄底水套型缸体，其具有令人满意的抵抗应力集中的刚度。
也就是说，本发明的目的在于提供一种窄底水套型缸体，其中靠近前壁的外套底壁可以显现出抵抗应力集中的较高刚度。
本发明的另外一个目的在于提供一种窄底水套型缸体，其被构造成抑制或者至少减轻前盖的震颤现象，其中前盖被固定在缸体的前壁上。
根据本发明的第一方面，在此提供了一种内燃机中的缸体，其包括一个上舱板部(an upper deck portion)，缸头将被安装在其上；一个下舱板部，曲轴箱从这里向下延伸；直线排列的气缸壁，各个气缸壁均在所述上舱板部与下舱板部之间竖直延伸，这些气缸壁分别具有形成于其中的缸膛；外套侧壁，它们分别环绕在气缸壁的周围，从而使得在各个外套侧壁与对应的气缸壁之间限定出一个水套；外套底壁，各个底壁均在各个外套侧壁的竖直最下端部和对应气缸壁的竖直中部之间延伸，这些外套底壁均位于所述下舱板部的上方；一个前壁，其构成了缸体的一个轴向端壁，该前壁与所述上舱板部的前部、下舱板部的前部、气缸壁中前面的一个、外套侧壁中前面的一个以及外套底壁中前面的一个构成一体；以及一个补强结构，其一体式形成于所述前壁上，用于对缸体的整个构造进行补强，该补强结构是这样一种类型，即从所述前壁的主表面隆起。
按照本发明的第二方面，在此提供了一种内燃机中的缸体，其包括一个上舱板部，缸头将被安装在其上；一个下舱板部，曲轴箱从这里向下延伸；直线排列的气缸壁，各个气缸壁均在所述上舱板部与下舱板部之间竖直延伸，这些气缸壁分别具有形成于其中的缸膛；外套侧壁，它们分别环绕在气缸壁的周围，从而使得在各个外套侧壁与对应的气缸壁之间限定出一个水套；外套底壁，各个底壁均在各个外套侧壁的竖直最下端部和对应气缸壁的竖直中部之间延伸，这些外套底壁均位于所述下舱板部的上方；一个前壁，其构成了缸体的一个轴向端壁，该前壁与所述上舱板部的前部、下舱板部的前部、气缸壁中前面的一个、外套侧壁中前面的一个以及外套底壁中前面的一个构成一体；以及一个补强结构，其一体式形成于所述前壁上，用于对缸体的整个构造进行补强，该补强结构包括相互交叉的竖直和横向凸肋，竖直凸肋沿着一个虚拟平面在所述上舱板部与下舱板部之间延伸，所述缸膛的轴线位于该虚拟平面上，并且横向凸肋构成了所述外套底壁中前面的一个上的凸脊。
按照本发明的第三方面，在此提供了一种内燃机中的缸体，其包括一个上舱板部，缸头将被安装在其上；一个下舱板部，曲轴箱从这里向下延伸；直线排列的气缸壁，各个气缸壁均在所述上舱板部与下舱板部之间竖直延伸，这些气缸壁分别具有形成于其中的缸膛；外套侧壁，它们分别环绕在气缸壁的周围，从而使得在各个外套侧壁与对应的气缸壁之间限定出一个水套；外套底壁，各个底壁均在各个外套侧壁的竖直最下端部和对应气缸壁的竖直中部之间延伸，这些外套底壁均位于所述下舱板部的上方；一个前壁，其构成了缸体的一个轴向端壁，该前壁与所述上舱板部的前部、下舱板部的前部、气缸壁中前面的一个、外套侧壁中前面的一个以及外套底壁中前面的一个构成一体；以及一个补强结构，其一体式形成于所述前壁上，用于对缸体的整个构造进行补强，该补强结构包括一个隆起的螺栓凸台，其一体式形成在所述外套底壁中前面的一个上，来卡持住一根连接螺栓，所述连接螺栓用于将前盖的中部固定在所述前壁上，该隆起的螺栓凸台被设置在一个虚拟平面上，所述缸膛的各条轴线均位于该虚拟平面上。
图1是一个根据本发明的内燃机中的缸体的前视图。
图2是沿着图1中的线“II-II”的剖视图。
图3是沿着图1中的线“III-III”的剖视图。
图4是一个即将被固定在缸体前壁上的前盖的后视图。
具体实施例方式
参照附图，尤其是图1和2，在此示出了一个本发明中内燃机中的缸体10。缸体10实际应用的发动机属于直列式四缸水冷型。在使用中，发动机被横向安装在车体中的发动机舱室内，同时其进气侧面朝前方，而其排气侧面朝后方。
缸体10由模铸的铝合金或者类似材料制成。
正如从图2和3中看到的那样，缸体10属于所谓的敞口型(a socalled open deck type)，在其中限定出一个水套18，水套18的上端部明显地暴露在缸体10的上舱板部20上。
正如从图2和3中明白的那样，在缸体10中，形成有四个气缸(或者缸膛)11，它们直线排列。尽管没有示出，但是在各个气缸11中均工作性设置有一个活塞。
各个气缸11均由一个圆柱型气缸壁12限定而成。
正如从图2中明白的那样，各个气缸壁12的上半部分由一个圆柱形外套侧壁14环绕起来，在它们之间遗留下水套18。众所周知，利用受迫在水套18中流动的冷却水来吸收气缸壁12中由于空气/燃料混合物在燃烧腔室中燃烧而产生的热量。
为了减小缸体10的轴向长度，采用了一种所谓的二重连接排布方式，其中相邻气缸壁12的相邻部件被相互合并在一起。
正如从图2中看出的那样，各个气缸壁12均在前述上舱板部20与下舱板部22之间竖直延伸。
正如从图1和2中看出的那样，从下舱板部22，向下延伸出一个曲轴箱24。众所周知，曲轴箱24包括多个轴承盖安装壁26，它们借助于这些轴承盖(未示出)可旋转地支撑起一根曲轴。
正如从图2中明白的那样，在上舱板部20上，紧密地安装有一个缸头(未示出)，同时一个缸头垫圈被气密性地放置于它们之间。为了进行紧密安装，使用了大量的缸头螺栓(未示出)。
在各个外套侧壁14与对应气缸壁12的中部之间，延伸有一个外套底壁16，在其中限定出水套18的底表面。利用这种方式，外套底壁16被设置在下舱板部22的上方，从而使得水套18仅环绕各个气缸壁12的上部形成。也就是说，形成了窄底水套18。
由于水套18的这种构造，靠近燃烧腔室的气缸壁12的上部在冷却水的作用下被高效冷却，并且由于环绕气缸壁12的下部没有水套，所以能够减轻缸体10的重量。当然，还可以获得其它优点，比如抑制过冷现象、改善燃料消耗、改善废气特性、改善加热系统的加热性能等等。
正如从图1和2中看出的那样，在缸体10的即将固定前盖38(参见图4)的前壁28上，显露出上舱板部20的前部、下舱板部22的前部、气缸壁12中前面的一个、外套侧壁14中前面的一个以及外套底壁16中前面的一个。也就是说，前壁28基本上由上舱板部20的前部、下舱板部22的前部、气缸壁12中前面的一个、外套侧壁14中前面的一个以及外套底壁16中前面的一个构成。
需要指出的是，当对应的发动机被横向安装在发动机舱室中时，缸体10的前壁28相对于车辆面朝左侧。
正如从图1和2中看出的那样，在缸体10的前壁28上，还显露出沿着上舱板部20延伸的上舱板凸缘30、沿着下舱板部22延伸的下舱板凸缘32、沿着缸体10的左侧周边延伸的左侧盖安装凸缘34a、沿着缸体10的右侧周边延伸的右侧盖安装凸缘34b、以及左侧和右侧缸头螺栓凸台36a和36b，缸头螺栓凸台36a和36b被设置成用于卡持住前述缸头螺栓。
左侧盖安装凸缘34a和右侧盖安装凸缘34b被制成带有大量带有螺纹的螺栓开口35，用于借助于连接螺栓(未示出)将前盖38的圆周部分连接到其上。
正如从图2中看出的那样，下舱板凸缘32被制成带有一条水通道33，其与前述水套18发生连通。由于这种水通道33的存在，下舱板凸缘32如图所示被扩展成具有一个圆形外表面。如果需要，所述水通道33可以被从下舱板部32中去除。
前盖38(参见图4)由模铸铝合金或者类似材料制成。如图所示，前盖38被制成在其圆周凸缘部分38a处带有大量的螺栓开口38b。也就是说，前述连接螺栓穿过螺栓开口38b，用于将前盖38固定到缸体10的前壁28上。
正如从图1清楚看出的那样，缸体10的前壁28被一体式制成带有一个补强结构，用于对缸体10的整个构造进行补强。
这种补强结构包括一条竖直凸肋42和一条横向凸肋44，它们被设置成大体以直角发生交叉。
如图所示，竖直凸肋42被设置在前壁28的上半部分处，并且沿着一个虚拟平面“L1”竖直延伸，四个气缸11的轴线位于该虚拟平面“L1”上。
竖直凸肋42的上端部与上舱板凸缘30的前边缘合并起来，而其下端部与下舱板凸缘32的前边缘合并起来。也就是说，竖直凸肋42在上舱板凸缘30的前边缘与下舱板凸缘32的前边缘之间竖直延伸。
正如从图1和2明白的那样，横向凸肋44被设置在前壁28的上半部分处，并且沿着外套底壁16的前部横向延伸。也就是说，横向凸肋44构成了外套底壁16中前面的一个上的凸脊。
正如从图1中看出的那样，横向凸肋44的左侧端部与左侧缸头螺栓凸台36a合并起来，而其右侧端部与右侧缸头螺栓凸台37b合并起来。
正如从图2中看出的那样，在前壁28的上半部分处，外套侧壁14突伸到气缸壁12之外，并且竖直凸肋42具有一个贯穿其长度的共用顶部凸脊。因此，设置于外套侧壁14上的竖直凸肋42的上部42A从外套壁15具有一个较小的突起度，而设置于气缸壁12的下部上的竖直凸肋42的下部42B从气缸壁12具有一个较大的突起度。
正如从图1清楚示出的那样，在前壁28上竖直凸肋42与横向凸肋44发生交叉的部分处，一体式成形有一个螺栓凸台46，该螺栓凸台46具有一个带有螺纹的螺栓开口46a。
正如从图1、3和4中明白的那样，当前盖38被固定在缸体10的前壁28上时，一个贯穿前盖38上的中心螺栓凸台开口39的中心螺栓(未示出)与前壁28上的螺栓凸台46中的螺纹式螺栓开口46a啮合起来。优选的是，螺栓凸台46呈圆柱形，并且具有一个较大的尺寸和厚度。
在下面，将对由本发明提供的各种优点进行描述。
在本发明中，由缸体10的前壁28形成补强结构。也就是说，由于存在有大体成直角交叉的竖直凸肋42和横向凸肋44，前壁28的刚度明显提高，由此使得缸体10的刚度明显提高。因此，可靠地抑制了气缸壁12和前壁28发生所不希望的变形现象。
由于横向凸肋44被构造成构成了外套底壁16的前部上的凸脊，在发动机工作过程中会发生应力集中的外套底壁16可以具有令人满意的刚度。由此，抑制了外套底壁16以及气缸壁12发生所不希望的变形现象。
在本发明中，竖直凸肋42的上端部与上舱板凸缘30合并起来，增加了上舱板凸缘30的刚度。由此，可靠地抑制了上舱板凸缘30发生所不希望的变形现象，所述变形现象将由气密性放置在缸头10与缸头(未示出)之间的缸头垫圈的巨大弹性所导致。
在本发明中，除了将其圆周部分螺接到缸体10的前壁28上之外，前盖38的中部被紧密地螺接在缸体10的前壁28上的螺栓凸台46上。因此，可靠地抑制了前盖38发生所不希望的震颤现象。
螺栓凸台46通过合理地利用竖直凸肋42与横向凸肋44之间的交叉部分而形成。这样就使得与常规情况相比，缸体10的构造更为简单，在所述常规情况中，螺栓凸台(46)独立地从前壁28上隆起。
在本发明中，竖直凸肋42在上舱板凸缘30与下舱板凸缘32之间延伸，并且横向凸肋44在左侧缸头螺栓凸台36a与右侧缸头螺栓凸台36b之间延伸。因此，利用缸体10的前壁28形成了一个所谓的格栅状补强结构，这样就确保了使得前壁28带有一个令人满意的刚度来抵抗应力集中。
尽管前面的描述涉及直列式四缸水冷型内燃机，但是本发明也可以被应用于其它类型的内燃机，比如直列式三缸发动机、直列式五缸发动机、直列式六缸发动机、直列式七缸发动机、直列式八缸发动机等等。
在此，通过引用将日本专利申请2003-351586(2003年10月10日提交)中的全部内容结合入本发明。
尽管已经参照本发明的实施例对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于如前所述的实施例。在前述内容的启示下，本技术领域中的熟练技术人员可以对所述实施例进行各种改进和变型。
权利要求
1.一种内燃机的缸体，包括一个上舱板部，缸头将被安装在其上；一个下舱板部，曲轴箱从这里向下延伸；直线排列的气缸壁，每个气缸壁均在所述上舱板部与下舱板部之间竖直延伸，这些气缸壁分别具有形成于其中的缸膛；外套侧壁，它们分别环绕在气缸壁的周围，从而使得在每个外套侧壁与对应的气缸壁之间限定出一个水套；外套底壁，每个底壁均在各个外套侧壁的竖直最下端部和对应气缸壁的竖直中部之间延伸，这些外套底壁位于所述下舱板部的上方；一个前壁，其构成了缸体的一个轴向端壁，该前壁与所述上舱板部的前部、下舱板部的前部、气缸壁中前面的一个、外套侧壁中的前面的一个以及外套底壁中前面的一个构成一体；以及一个补强结构，其一体式形成于所述前壁上，用于对缸体的整个构造进行补强，该补强结构是这样一种类型，即从所述前壁的主表面上隆起。
2.如权利要求1中所述的缸体，其特征在于所述补强结构包括相互交叉的竖直和横向凸肋，竖直凸肋在所述上舱板部与下舱板部之间延伸，而横向凸肋形成了所述外套底壁中前面的一个上的凸脊。
3.如权利要求1中所述的缸体，其特征在于所述补强结构还包括两个缸头螺栓凸台，它们一体式形成在所述前壁上，各个缸头螺栓凸台均被构造成卡持住一根缸头螺栓，该缸头螺栓用于将缸头固定到所述上舱板部上。
4.如权利要求3中所述的缸体，其特征在于所述缸头螺栓凸台具有各自的下端部，所述横向凸肋在这些下端部之间延伸。
5.如权利要求2中所述的缸体，其特征在于所述竖直和横向凸肋在它们的交叉部具有一个螺栓凸台，该螺栓凸台被构造成卡持住一根连接螺栓，所述连接螺栓用于将前盖的中部固定到所述前壁上。
6.如权利要求5中所述的缸体，其特征在于所述前壁被制成在其圆周部处带有大量的螺栓开口，这些螺栓开口被构造成卡持住一些连接螺栓，这些连接螺栓用于将前盖的圆周部固定到所述前壁上。
7.如权利要求2中所述的缸体，其特征在于所述竖直凸肋沿着一个虚拟平面竖直延伸，所述缸膛的轴线位于该虚拟平面上。
8.如权利要求1中所述的缸体，其特征在于所述补强结构包括一个隆起的螺栓凸台，其一体式形成在所述外套底壁中前面的一个上，来卡持住一根连接螺栓，该连接螺栓用于将前盖的中部固定在所述前壁上。
9.如权利要求8中所述的缸体，其特征在于所述隆起的螺栓凸台被设置在一个虚拟平面上，所述缸膛的各条轴线均位于其上。
10.如权利要求9中所述的缸体，其特征在于所述隆起的螺栓凸台被设置成借助于一根连接螺栓将前盖的大体中部连接于其上。
11.一种内燃机中的缸体，包括一个上舱板部，缸头将被安装在其上；一个下舱板部，曲轴箱从这里向下延伸；直线排列的气缸壁，每个气缸壁均在所述上舱板部与下舱板部之间竖直延伸，这些气缸壁分别具有形成于其中的缸膛；外套侧壁，它们分别环绕在气缸壁的周围，从而使得在各个外套侧壁与对应的气缸壁之间限定出一个水套；外套底壁，每个底壁均在各个外套侧壁的竖直最下端部和对应气缸壁的竖直中部之间延伸，这些外套底壁位于所述下舱板部的上方；一个前壁，其构成了缸体的一个轴向端壁，该前壁与所述上舱板部的前部、下舱板部的前部、气缸壁中前面的一个、外套侧壁中前面的一个以及外套底壁中前面的一个构成一体；以及一个补强结构，其一体式形成于所述前壁上，用于对缸体的整个构造进行补强，该补强结构包括相互交叉的竖直和横向凸肋，竖直凸肋沿着一个虚拟平面在所述上舱板部与下舱板部之间延伸，所述缸膛的轴线位于该虚拟平面上，并且横向凸肋构成了所述外套底壁中前面的一个上的凸脊。
12.一种内燃机中的缸体，包括一个上舱板部，缸头将被安装在其上；一个下舱板部，曲轴箱从这里向下延伸；直线排列的气缸壁，各个气缸壁均在所述上舱板部与下舱板部之间竖直延伸，这些气缸壁分别具有形成于其中的缸膛；外套侧壁，它们分别环绕在气缸壁的周围，从而使得在各个外套侧壁与对应的气缸壁之间限定出一个水套；外套底壁，各个底壁均在各个外套侧壁的竖直最下端部和对应气缸壁的竖直中部之间延伸，这些外套底壁均位于所述下舱板部的上方；一个前壁，其构成了缸体的一个轴向端壁，该前壁与所述上舱板部的前部、下舱板部的前部、气缸壁中前面的一个、外套侧壁中前面的一个以及外套底壁中前面的一个构成一体；以及一个补强结构，其一体式形成于所述前壁上，用于对缸体的整个构造进行补强，该补强结构包括一个隆起的螺栓凸台，其一体式形成在所述外套底壁中前面的一个上，来卡持住一根连接螺栓，该连接螺栓用于将前盖的中部固定在所述前壁上，该隆起的螺栓凸台被设置在一个虚拟平面上，所述缸膛的各条轴线均位于该虚拟平面上。
全文摘要
一种补强结构被一体式形成在一个窄底水套型缸体的前壁上。这种补强结构包括相互交叉的竖直和横向凸肋。竖直凸肋在上舱板部与下舱板部之间延伸，而横向凸肋构成了外套底壁前部上的凸脊。可选择地，这种补强结构包括一个隆起的螺栓凸台，其一体式形成在所述外套底壁中前面的一个上，来卡持住一根连接螺栓，所述连接螺栓用于将前盖的中部固定在所述前壁上。
文档编号F02F7/00GK1605736SQ200410084939
公开日2005年4月13日 申请日期2004年10月10日 优先权日2003年10月10日
发明者松尾和典 申请人:日产自动车株式会社