专利名称：气缸体的套筒构造的制作方法
技术领域：
本发明涉及可保持气缸体的冷却性、并可抑制套筒变形的气缸体的套筒构造。
现有技术中，将发动机的活塞可滑动地插入的套筒铸入气缸体内的气缸体的套筒构造，例如有日本特公平5-87670号公报“套筒铸入式气缸体”中记载的型式。
上述公报的图2中，记载了把套筒8铸入气缸体4的技术，该套筒8的长度方向中央部的壁厚大于两端部的壁厚。
套筒8的、与气缸体4相接部分的壁厚，从两端部朝着长度方向中央部渐渐加大。
上述技术的发动机是空冷式发动机，把上述技术的气缸体4和套筒8应用到水冷式发动机时，要在套筒8周围的气缸体4上设置水冷套，但是，由于套筒8的壁厚大，所以，设置着水冷套的气缸体4的外径变大，所以发动机本身大型化。另外，如果抑制气缸体4的外径，则水冷套的断面积减小，气缸体4的冷却性变差。
通常，气缸体被螺栓等紧固部件从气缸头侧紧固到曲轴箱上时，气缸体产生变形，随之套筒的内周面也变形，这样，套筒与可滑动地插入在该套筒内的活塞的摩擦力增大，增加发动机的输出损失。
另外，套筒内周面与安装在活塞上的活塞环的密接性变差，漏气剧增，油耗增加。
因此，希望能抑制套筒内周面的变形。
本发明的目的是提供一种能保持气缸体的冷却性、并能抑制套筒变形的气缸体的套筒构造。
为了实现上述目的，权利要求1记载的气缸体的套筒构造，在气缸体内铸入套筒，活塞可滑动地插入该套筒内，其特征在于，上述套筒中，从气缸体的靠曲轴箱侧的面到气缸体的大致中央的部位是比其它部位厚的厚壁部，在上述气缸体上形成包围上述套筒的U形断面水冷套，该水冷套从气缸体的大致中央延伸，朝着气缸头侧的面开口。
在气缸体上形成从气缸体的大致中央延伸并开口于朝气缸头侧的面的水冷套，套筒中，从气缸体的靠曲轴箱侧的面到气缸体大致中央的部位，是比其它部位厚的厚壁部，套筒的厚壁部避开水冷套位置。
这样，由于不会减少水冷套断面积，所以可不降低冷却性地增加套筒的刚性，可减小用紧固部件紧固气缸体时的套筒变形。
因此，可减小活塞与套筒之间的摩擦力，可抑制泄漏和油耗的增加。
权利要求2记载的所述的气缸体的套筒构造，其特征在于，上述气缸体的包围厚壁部分的外径比气缸体的包围水冷套部分的外径小。
由于气缸的包围厚壁部分的外径小，所以，可在包围厚壁部的气缸体周围形成大的空间。这样，可把发动机辅机等的部件配置在气缸体周围的大空间内，可使发动机小型化。
权利要求3记载的气缸体的套筒构造，其特征在于，在套筒的外周面形成用于增加与气缸体的密接性的凸条部。
由于在套筒的外周面形成凸条部，可增加把套筒铸入气缸体时的密接性。
这样，可提高气缸体的冷却性。
图1是采用本发明气缸体套筒构造的套筒的立体图。
图2是表示本发明气缸体套筒构造的断面图。
图3是采用本发明气缸体套筒构造的发动机的要部断面图。
图4是图3的P部放大图。
图5是本发明发动机的气缸头的第1说明图。
图6是说明本发明气缸体套筒构造的作用的第1曲线图。
图7是说明本发明气缸体套筒构造的作用的第2曲线图。
图8是本发明发动机的气缸头的第2说明图。
图9是说明采用本发明气缸体套筒构造的发动机的点火状态的曲线图。
图10是表示本发明气缸体套筒构造的另一实施例的说明图。
图11是表示本发明发动机的气缸头另一实施例的说明图。
下面，参照
本发明的实施例。图是按照标记方向看的。
图1是采用本发明气缸体套筒构造的套筒的立体图。套筒10由薄壁部11、从该薄壁部11的端部起壁厚渐渐加大的外面锥部12、与该外面锥部12的端部相连的厚壁部13、从该厚壁部13的端部朝下方突出并比厚壁部13薄的突出薄壁部14构成。15、15(里侧的标记15未图示)是形成在突出薄壁部14端部的缺口，作为套筒10周方向位置的记号。
薄壁部11、外面锥部12和厚壁部13，是在外周面上形成周方向凸条部17…(…表示多个，下同)和轴方向凸条部18…的部分。上述周方向凸条部17是沿周方向延伸的凸条部，上述轴方向凸条部18是沿套筒10轴方向延伸的凸条部。
套筒10是铸造成的，在套筒10上，因铸造时模子的分模部分的影响，在周方向有形状的差异。
缺口15作为记号，用于在铸入气缸体时，将该套筒10的有形状差异物部分的方向对齐。这样，通过将套筒10的方向相对于气缸体对齐，可以将作用于套筒10的热影响控制为一定，可使气缸体的质量稳定化。
图2是表示本发明气缸体套筒构造的断面图，是把套筒10铸入气缸体21内状态的纵断面图。
气缸体21是略圆筒状的部件，在厚壁内形成包围套筒10的U形断面水冷套23。该水冷套23从铸入的套筒10的轴SC方向的大致中央延伸，朝着作为气缸头侧的面的端面22开口。
套筒10备有供活塞可滑动地插入的内周面25，从作为气缸体21的靠曲轴箱侧的面的端面26到气缸体21的大致中央部分是比其它部位厚的厚壁部13。
设B1是薄壁部11的壁厚，B2是厚壁部13的壁厚，D1是气缸体的包围水冷套23部分的外面27的外径(包围水冷套23的部分是锥形，用外径D1代表)，D2是气缸体21的包围厚壁部13部分的外面28的外径，则B2＞B1,D2＜D1。
图3是采用本发明气缸体套筒构造的发动机的要部断面图。发动机30中，曲轴32通过轴承33、33自由旋转地安装在曲轴箱31上，在该曲轴32的曲轴销34上可摆动地安装着连杆35的大端部36，在该连杆35的小端部37上通过活塞销41可摆动地安装着活塞38，气缸体21的端面26与曲轴箱31的端面42对接，使气缸体21邻接曲轴箱31，在铸入到气缸体21内的套筒10内插入着自由移动的活塞38。
另外，发动机30中，气缸头44邻接气缸体21，在该气缸头44的两侧方安装着第1点火火花塞45和第2点火火花塞46，在气缸头44上部的凸轮座47、48上通过轴承51、52安装着凸轮轴53。在曲轴箱31、气缸体21和气缸头44上分别形成供凸轮链54穿过用凸轮链腔5、56、57，凸轮链54绕在凸轮链轮58和驱动链轮61上。凸轮链轮58安装在凸轮轴53的端部，驱动链轮61形成在曲轴32上。
另外，发动机30中，气缸头44内的凸轮座47、48及气缸头44内、气缸体21内分别开设有图未示的贯通孔，在曲轴箱31的端面42形成图未示的内螺纹，把作为紧固部件的螺栓62…穿过上述凸轮座47、48、气缸头44、气缸体21的各贯通孔，与曲轴箱31的内螺纹结合，这样，把气缸体21、气缸头44和凸轮座47、48一体地安装在曲轴箱31上，用头罩63覆盖住气缸头44的端面。
65是气缸体21和曲轴箱31的油通路，66、67、68是活塞环，71是燃烧室，72是与气缸体21内的水冷套23连通的气缸头内水冷套。
横断气缸头44的凸轮链腔57内的管部件73安装在气缸头44上，第1点火火花塞45配置在该管部件73内。
管部件73的两端部用O形环73a、73b密封，这样，可防止发动机30内的油泄漏到外部。44a是开设在气缸头44上的管部件安装孔，用于安装管部件73。
图4是图3的P部放大图。在曲轴箱31的靠气缸体21的侧开设有曲轴箱孔74，套筒10的突出薄壁部14插入在该曲轴箱孔74内。
套筒10的连接各厚壁部13及突出薄壁部14的台阶部75与曲轴箱31的端面42之间设有间隙C1。在突出薄壁部14的外周面与曲轴箱孔74的内周面之间设有间隙C2。
图5是本发明发动机的气缸头的第1说明图，表示从头罩63(见图3)侧看气缸头44的状态。(图3所示的凸轮座47、48、凸轮轴53未示出。)气缸头44开设有供图3中说明了的螺栓62…插入用的贯通孔78…。气缸体21也备有与贯通孔78…相同间隔的贯通孔(图未示)。
凸轮链腔57为略矩形。
图6(a)(b)是说明本发明气缸体套筒构造的作用的第1曲线图。如图3说明那样、用螺栓62把本实施例的气缸体21与气缸头44一起安装到曲轴箱31上时，与比较例一起用圆形曲线表示因螺栓62的紧固产生的套筒10内周面的变形量。(标记见图2和图3)在图(a)(b)中，81是基准圆，在把套筒内周面沿周方向8等分的部位，测定套筒半径，黑点是表示基准圆81的半径与套筒半径的差(即套筒内周面的变形量(μm))的点。(变形量标度是以基准圆81的位置为零，从该点向半径外方注以a、2a。)Y-Y轴是曲轴32延伸方向的轴，X-X轴是与曲轴32的延伸方向直交方向的轴，M-M轴是使X-X轴逆时针方向旋转45°的轴，N-N轴是使X-X轴顺时针方向旋转45°的轴。如图2所示，套筒变形量的轴方向测定点MP(上述8等分部位中的一个部位的点。其它测定点也同样)的位置，是从气缸体21的端面22起深度为DP的位置。
(a)的比较例，是将铸入气缸体部分的套筒壁厚设有为一定的例子(本实施例中的厚壁部13的壁厚和薄壁部11的壁厚为相同)，Y-Y轴方向的套筒内周面与其它轴方向的内周面相比，向内侧大致变形a(μm)。
(b)的本实施例中，Y-Y轴方向的套筒10的变形量，比(a)的比较例小，套筒10内周面25更接近于圆形。
图7是说明本发明气缸体套筒构造作用的第2曲线图，把发动机30(见图3)中的相对于发动机转速的泄漏流量与比较例一起表示。纵轴表示泄漏流量(单位L(升)/min)，横轴表示发动机转速(单位rpm)。
在用实线表示的本实施例中，随着发动机转速的增大，泄漏流量渐渐增加。
而用虚线表示的比较例(图6(a)中说明的例子)中，在发动机转速到达N(rpm)之前，泄漏流量渐渐增大，当发动机转速超过N(rpm)时，泄漏流量急剧增大。
如图1和图2所述，本发明的气缸体的套筒构造，在气缸体21内铸入套筒10，活塞(见图3)可滑动地插入该套筒10内，其特征在于，上述套筒10中，从气缸体21的靠曲轴箱31(见图3)侧的端面26到气缸体21的大致中央的部位是比其它部位厚的厚壁部13，在上述气缸体21上形成包围上述套筒10的U形断面水冷套23，该水冷套23从气缸体21的大致中央延伸并开口于气缸头44(见图3)侧的端面22上。
根据上述构造，由于套筒10的厚壁部13避开水冷套23的位置，所以，由于不会减少水冷套23的断面积，所以可不降低气缸体21冷却性地增加套筒10的刚性，可减小用螺栓62(见图3)紧固气缸体21时的套筒10的变形。
图4中，在套筒10的台阶部75与曲轴箱31的端面42之间设有间隙C1，在突出薄壁部14的外周面与曲轴箱孔74的内周面之间设有间隙C2。这样，在紧固螺栓62(见图3)时，螺栓62的紧固力不立即作用到套筒10上，加上设置了上述的厚壁部13，可更加减小套筒13的变形。
因此，可减小活塞38(见图3)与套筒10之间的摩擦力，可减少发动机30(见图3)的燃料消耗。
另外，可抑制在图7中所述那样的泄漏流量的急增和油耗增加。
另外，本发明的特征是，如图2所示，气缸体21的包围厚壁部13部分的外径D2小于气缸体21的包围水冷套23部分的外径D1。
这样，在包围厚壁部13的气缸体21的周围可形成大的空间。
因此，可将发动机辅机等的部件配置在气缸体21周围的大空间内，可使发动机30(见图3)小型化。
另外，本发明的特征是，在套筒10的外周面形成用于增加与气缸体21的密接性的凸条部17…、18…。
这样，可增加把套筒10铸入气缸体21时的密接性，可提高气缸体21的冷却性。
图8是本发明发动机的气缸头的第2说明图，表示从气缸体21侧看气缸头44的状态。
气缸头44，在面临燃烧室71(见图3)的燃烧室壁83上形成内螺纹部84、85，该内螺纹部84、85用于安装第1点火火花塞45(见图3)和第2点火火花塞46(见图3)。86是吸气口，87是排气口。
图9是说明采用本发明气缸本套筒构造的发动机的点火状态的曲线图，是表示由发动机转速和风门开度决定的点火状态的图。纵轴表示风门开度(单位％)，横轴表示发动机转速(单位rpm)。
在曲线上，把连接座标(0,T2)(发动机转速为零、风门开度为T2(％))、座标(N1,T1)(发动机转速为N1(rpm)、风门开度为T1(％))、座标(N2,0)(发动机转速为N2(rpm)、风门开度为零)的线和纵轴、横轴包围的区域称为A区域，该A区域，是图3所示的第1点火火花塞45和第2点火火花塞46之中、仅使第2点火火花塞46点火的1个点火火花塞点火区域。
图9中，把发动机转速在N3(rpm)以下、风门开度为T3(％)以上(最大是100％(即全开))的区域称为B区域，该B区域是仅使第2点火火花塞点火的1个点火火花塞点火区域。
把画有影线的区域(发动机转速上限是最高发动机转速N4(rpm))称为C区域，该C区域是使第1点火火花塞45和第2点火火花塞46双方都点火的2个点火火花塞点火区域。
上述的点火状态的切换，是通过检测车速、发动机转速、风门开度，用图未示的控制单元控制这些信息而进行的。
这样，设置第1、第2点火火花塞45、46，将它们切换为1点点火或2点点火，例如在2点点火时，可以提高对稀薄混合气的点火性，提高燃料利用率。
另外，1点点火时，可以减小在高旋转时发动机产生的噪音，提高发动机的静音性。
图10(a)(b)是表示本发明气缸体套筒构造的另一实施例的说明图，(a)是立体图，(b)是(a)的b-b线断面图。
在图(a)中，套筒90由圆筒状铸入部91和突出薄壁部92构成。铸入部91是铸入气缸体21内的部分。突出薄壁部92从该铸入部91的下部突出，并且比铸入部91薄。在铸入部91的外面形成凸部93…。
在图(b)中，套筒90备有供活塞可滑动地插入的内周面94，在从气缸体21的靠曲轴箱侧的端面26到气缸体21的大致中央的部位形成凸部93…。
凸部93…朝着水冷套23下方的气缸体21壁突出。
这样，由于在套筒90上设置凸部93…，可抑制套筒90的重量增加，提高套筒90刚性，并且，凸部93…防止套筒90转动，提高气缸体21与套筒90的结合力。
图11(a)(b)是表示本发明发动机的气缸头另一实施例的说明图。
图(a)中，表示在备有2个吸气口95、95、1个排气口96的3阀门发动机用的气缸头97上，设有用于安装第1、第2点火火花塞45、46(见图3)的内螺纹部84、85。
图(b)中，表示在备有2个吸气口101、101、2个排气口102、102的4阀门发动机用的气缸头103上，设有用于安装第1、第2点火火花塞45、46(见图3)的内螺纹部84、85。
图1所示的凸条部17、18，是在套筒10的外周面沿着套筒10的轴方向和周方向形成的，但并不限于此，也可以倾斜于周方向，例如，在套筒10的外周面形成为螺旋状。
本发明具有以下效果。
权利要求1记载的气缸体的套筒构造，从气缸体的靠曲轴箱侧的面到气缸体的大致中央的部位是比其它部位厚的厚壁部，在上述气缸体上形成包围上述套筒的U形断面水冷套，该水冷套从气缸体的大致中央延伸并开口在气缸头侧的面。因此，由于不会减少水冷套断面积，所以可不降低冷却性地增加套筒的刚性，可减小用紧固部件紧固气缸体时的套筒变形。
因此，可减小活塞与套筒之间的摩擦力，可抑制泄漏流量和油耗的增加。
权利要求2记载的气缸体的套筒构造，其特征在于，气缸体的包围厚壁部分的外径比气缸体的包围水冷套部分的外径小。因此，在包围厚壁部的气缸体周围可形成大的空间。
这样，可将发动机辅机等的部件配置在气缸体周围的大空间内，可使发动机小型化。
权利要求3记载的气缸体的套筒构造，其特征在于，在上述套筒的外面形成用于增加与气缸体的密接性的凸条部。因此，可增加将套筒铸入气缸体时的密接性，可提高气缸体的冷却性。
权利要求
1．气缸体的套筒构造，在气缸体内铸入套筒，活塞可滑动地插入该套筒内，其特征在于，上述套筒中，从气缸体的靠曲轴箱侧的面到气缸体的大致中央的部位是比其它部位厚的厚壁部，在上述气缸体上形成包围上述套筒的U形断面水冷套，该水冷套从气缸体的大致中央延伸并在气缸头侧的面上开口。
2．如权利要求1所述的气缸体的套筒构造，其特征在于，上述气缸体的包围上述厚壁部分的外径比气缸体的包围上述水冷套部分的外径小。
3．如权利要求1或2所述的气缸体的套筒构造，其特征在于，在上述套筒的外周面上形成用于增加与气缸体的密接性的凸条部。
全文摘要
套筒10的、从气缸体21的靠曲轴箱侧的端面26到气缸体21的大致中央的部位是比其它部位厚的厚壁部13,在上述气缸体21上形成包围上述套筒10的U形断面水冷套23,该水冷套23从气缸体21的大致中央延伸,朝着气缸头侧的端面22开口。由于不减少水冷套断面积,所以可不降低冷却性地增加套筒的刚性,可减少用紧固部件紧固气缸体时的套筒的变形。因此,可减少活塞与套筒的摩擦力,可抑制泄漏流量和油耗的增加。
文档编号F01P3/02GK1308183SQ0110322
公开日2001年8月15日 申请日期2001年2月7日 优先权日2000年2月8日
发明者池田次男, 千叶一彦 申请人:本田技研工业株式会社