气缸罩以及十字头式内燃机的制作方法

本发明涉及构成柴油发动机、燃气发动机等内燃机的气缸罩、具备该气缸罩的十字头式内燃机。

背景技术：

一般而言，在气缸内使燃料燃烧而产生动力的燃气发动机、汽油发动机等内燃机在多个气缸的下方沿着气缸排列方向配置有曲轴。曲轴与活塞连接，经由轴承而旋转自如地支承于曲轴箱。另一方面，在搭载于大型船舶的缸径冲程比大的内燃机中，在活塞与曲轴之间设置有十字头。十字头式内燃机构成为：在收纳曲轴的台板的上部配置有构架，并在该构架的上部有配置气缸罩，通过多个系紧螺栓来连结为一体。

气缸罩、构架和台板沿着活塞轴向配置，多个系紧螺栓以在曲轴轴向上夹入隔壁的方式上下贯通构架的隔壁的两侧并被固定。作为这种十字头式内燃机，例如有下述专利文献1所记载的内燃机。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-097717号公报

发明要解决的技术问题

如上所述，在十字头式内燃机中，气缸罩、构架和台板沿着活塞轴向配置，形成有用于系紧螺栓在活塞轴向上贯通的贯通孔。在该情况下，构架在隔壁的两侧以在曲轴轴向上夹入隔壁的方式形成有一对贯通孔，因此气缸罩也在相同位置形成有一对贯通孔。可是，为了抑制周边部的刚度降低，形成于气缸罩的一对贯通孔不能够接近地配置。

技术实现要素：

本发明解决上述的问题，其目的在于提供一种抑制贯通孔周边部的合成下降并且实现小型轻量化的气缸罩以及十字头式内燃机。

用于解决技术问题的方案

用于实现上述的目的的本发明的气缸罩的特征在于，包括：顶板，该顶板形成有在板厚方向上贯通的第一贯通部；底板，该底板形成有在板厚方向上贯通并且与所述第一贯通部相对的第二贯通部；以及侧板，该侧板连结所述顶板和所述底板且形成有安装孔，该安装孔沿着所述第一贯通部和所述第二贯通部的贯通方向贯通并且供多个连结部件插通。

因此，通过设置沿各贯通部的贯通方向贯通且供多个连结部件能够插通的安装孔，从而与对多个连结部件的每一个设置安装孔的情况相比，能够将多个连结部件接近地配置，能够缩短气缸罩的长度而实现小型轻量化。

本发明的气缸罩的特征在于，所述安装孔呈长孔形状。

因此，通过将安装孔设为长孔形状，能够高效地配置多个连结部件，并且能够减小安装孔的开口面积而抑制刚度降低。

本发明的气缸罩的特征在于，所述安装孔设置于所述第一贯通部和所述第二贯通部的宽度方向上的两侧。

因此，通过将安装孔设置于各贯通部的两侧，能够平衡良好地紧固气缸罩。

另外，本发明的十字头式内燃机的特征在于，包括:台板；构架，该构架设于所述台板上；所述气缸罩，该气缸罩设于所述构架上；以及多个连结部件，该多个连结部件贯通所述台板和所述构架并且贯通所述气缸罩的所述安装孔，从而将所述台板、所述构架和所述气缸罩连结。

因此，多个连结部件贯通气缸罩的安装孔、台板和构架并被固定，由此将气缸罩、台板和构架一体地紧固。此时，通过将多个连结部件插通于一个安装孔，能够将多个连结部件接近地配置，能够缩短内燃机的长度而实现小型轻量化。

本发明的十字头式内燃机的特征在于，所述多个连结部件贯通所述构架的贯通孔，一端部与所述台板螺合而被固定，另一端部插通于所述安装孔并且贯通配置于所述安装孔的端部的垫圈，与螺母进行螺合而被紧固。

因此，多个连结部件的一端部与台板螺合而被固定，另一端部在安装孔经由垫圈与螺母进行螺合而被紧固，从而气缸罩、台板和构架在压缩状态下通过多个连结部件、垫圈和螺母而适当地紧固，能够确保较高的紧固力。

本发明的十字头式内燃机的特征在于，所述垫圈是硬度高于所述气缸罩的硬度的材质。

因此，通过将垫圈设为硬度高于气缸罩的硬度的材质，从而通过多个连结部件与螺母的紧固力，硬度高的垫圈以较高的面压力接触于气缸罩，能够将气缸罩、台板和构架适当地紧固。

发明的效果

根据本发明的气缸罩以及十字头式内燃机，由于在气缸罩设置供多个连结部件插通的安装孔，因此将多个连结部件接近地配置，由此能够缩短气缸罩的长度，能够实现小型轻量化。

附图说明

图1是表示本实施方式的柴油发动机的概略结构图。

图2是表示本实施方式的气缸罩的立体图。

图3是表示构架的立体图。

图4是表示台板的立体图。

图5是表示气缸罩的固定部的俯视图。

图6是表示气缸罩的固定部的纵剖视图。

图7是表示气缸罩与构架的连结部的纵剖视图。

图8是表示构架与台板的连结部的纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图来对本发明所涉及的气缸罩以及十字头式内燃机的优选的实施方式进行详细说明。此外，并非通过该实施方式来限定本发明，另外，在具有多个实施方式的情况下，也包括将各实施方式组合而构成的方式。

图1是表示本实施方式的柴油发动机的概略图。

在本实施方式中，如图1所示，柴油发动机10例如是作为船舶推进用的主机来使用的、二冲程一循环的单流扫气方式的十字头式内燃机。该柴油发动机10包括：位于下方的台板11；设置于台板11上的构架12；以及设置于构架12上的气缸罩13。该台板11、构架12和气缸罩13通过在活塞轴向上延伸的多个系紧螺栓(连结部件)14和螺母15而一体地紧固固定。

气缸套16配置于气缸罩13内，在上部固定有气缸盖17而划分出空间部，在该空间部内将活塞18设置为沿活塞轴往复运动自如，从而形成燃烧室19。另外，气缸盖17设置有排气门20，排气门20能够通过气门装置21来进行开闭。该排气门20对燃烧室19和排气管22进行开闭。

因此，通过向燃烧室19供给从未图示的燃料喷射泵供给的燃料(例如轻质油、天然气或者其混合燃料等)、以及由未图示的压缩机压缩后的燃烧用气体(例如空气、egr气体或者其混合气体等)，从而燃料和燃烧用气体在燃烧室19进行燃烧。进而，通过由该燃烧所产生的能量使活塞18往复运动。此时，当通过气门装置21使排气门21工作而将燃烧室19开放时，由燃烧所产生的废气被推出到排气管22，另一方面，从未图示的扫气口将燃烧用气体导入到燃烧室19。

在活塞18的下端部连结有活塞杆23的上端部。台板11构成曲轴箱，曲轴24由轴承25支承为旋转自如。连接杆27的下端部经由曲柄26而转动自如地连结于该曲轴24。在构架12中，沿着活塞轴向设置的导向板28以在宽度方向上隔开规定间隔地构成一对的方式配置，在该一对导向板28之间十字头29被支承为沿活塞轴向移动自如。活塞杆23的下端部转动自如地连结于该十字头29，并且连接杆27的上端部转动自如地连结于该十字头29。

因此，被从燃烧室19传递了能量的活塞18与活塞杆23一同被向活塞轴向(柴油发动机10的设置面的方向)下压。于是，活塞杆23将十字头29向相同方向下压，经由连接杆27和曲柄26而使曲轴24旋转。

在此，对构成柴油发动机10的台板11、构架12和气缸罩13进行详细说明。图2是表示本实施方式的气缸罩的立体图，图3是表示构架的立体图，图4是表示台板的立体图。

如图2所示，台板11由轴承座31、宽度方向上的一对隔壁32、宽度方向上的一对侧板33、宽度方向上的一对底板34以及宽度方向上的一对顶板35构成。轴承座31与构架12连结，沿着活塞轴向z并从下方支承在曲柄轴向x上延伸的曲轴24的轴承25(均参照图1)。宽度方向上的一对隔壁32沿着活塞轴向z连结于轴承座31的宽度方向y的两侧部。宽度方向上的一对侧板33沿着活塞轴向z并以交叉的方式连结于宽度方向上的一对隔壁32的各两侧。宽度方向上的一对底板34沿着水平方向连结于隔壁32的下部和侧板33的下部。宽度方向上的一对顶板35沿着水平方向连结于隔壁32的上部和宽度方向上的一对侧板33的上部。此外，宽度方向上的一对隔壁32可以一体地构成。

在该情况下，台板11通过焊接来将轴承座31、隔壁32、侧板33、底板34以及顶板35一体地固定而构成。因此，台板11成为由侧板33、底板34和顶板35包围固定于隔壁32的轴承座31的结构。另外，底板34在下部连结有油盘36。并且，隔壁32相对于轴承座31在台板11的宽度方向y的两侧沿与曲柄轴向正交的方向配置。侧板33相对于隔壁32在台板11的宽度方向y的两侧沿着曲柄轴向x并且沿着与隔壁32正交的方向配置。底板34配置于隔壁32及侧板33的活塞轴向z的下端部，顶板35配置于隔壁32及侧板33的活塞轴向z的上端部。

底板34具有向曲轴24侧呈凸状的拱状的弯曲部37。该底板34的弯曲部37具有与底板34平行地配置的水平部件37a和两个倾斜部件37b。水平部件37a位于轴承座31的下方并位于底板34的上方，与轴承座31的下部连结。各倾斜部件37b位于水平部件37a的两侧，并以将底板34和水平部件37a相互连结的方式在倾斜状态下连结于侧板33的下部。因此，弯曲部37的各倾斜部件37b分别从宽度方向上的斜下方支承水平部件37a，能够提高水平部件37a的附近的刚度。此外，如果已充分地确保台板11的刚度，则底板34可以不需要具备拱状的弯曲部37而由平板构成。

另外，侧板33的下端部与底板34的上表面通过焊接连结，在侧板33与底板34的连结部的外侧通过焊接固定有铅垂肋38。铅垂肋38在曲柄轴向x上两侧一对地设置于与隔壁32相同的位置，能够提高台板11的下部侧的刚度，抑制运转时的相对于曲柄轴向x的直角方向的变形。即，铅垂肋38能够提高台板11的宽度方向y上的刚度，抑制台板11在运转时的宽度方向y上的变形。

另外，轴承座31在上部设置有呈u字形状的厚壁部39，通过该厚壁部39，能够从下方支承轴承25(参照图1)。而且，该厚壁部39以贯通顶板35并朝上方开口的方式形成有宽度方向上的一对螺纹孔40。该螺纹孔40在宽度方向上的两侧分别各设置两个，沿曲柄轴向x并排设置。

如图3所示，构架12由宽度方向上的一对顶板41、宽度方向上的一对底板42、宽度方向上的一对侧板43、多个(在本实施方式中为七个)隔壁单元44构成。宽度方向上的一对顶板41在上部沿水平方向配置而连结有气缸罩13(参照图1)。宽度方向上的一对底板42在底部沿水平方向配置而连结有台板11(参照图1)。宽度方向上的一对侧板43配置于宽度方向y上的宽度方向上的侧部，且活塞轴向z上的一端部(下端部)与底板42连接，另一端部(上端部)与顶板41连接。隔壁单元44沿着活塞轴向z配置，并且沿着曲柄轴向x空开一定间隔而平行地配置有多个。

在该情况下，构架12是通过焊接来将顶板41、底板42和侧板43连结而构成的，通过各隔壁单元44来形成空间部45。该空间部45是十字头29(参照图1)能够被支承于导向板28并移动的空间部，十字头29收纳于该空间部45并且能够沿着活塞轴向z往复移动。

顶板41形成有沿活塞轴向z贯通的宽度方向上的一对贯通孔46。该贯通孔46在宽度方向的两侧分别各设置两个，沿曲柄轴向x并排设置。底板42形成有沿活塞轴向z贯通的宽度方向上的一对贯通孔47。该贯通孔47在宽度方向的两侧分别各设置两个，沿曲柄轴向x并排设置。

隔壁单元44由中央板48、宽度方向上的一对中间板49以及导向板28构成。中央板48形成隔壁单元44的宽度方向y上的中央部分，宽度方向上的一对中间板49形成隔壁单元44的宽度方向y上的两端部分。导向板28配置于隔壁单元44中的中央板48与各中间板49之间，通过焊接来连接。

如图4所示，气缸罩13由顶板51、底板52、宽度方向上的一对侧板53以及隔板54构成。顶板51呈沿着水平方向的矩形形状，沿着活塞轴向z的第一贯通孔(第一贯通部)55在曲柄轴向x上以规定间隔形成有多个(在本实施方式中为两个)。底板52呈沿着水平方向的矩形形状，沿着活塞轴向z的第二贯通孔(第二贯通部)56在曲柄轴向x上以规定间隔形成有多个(在本实施方式中为两个)。第一贯通孔55和第二贯通孔56在活塞轴向z上相对，气缸套16(参照图1)嵌合于第一贯通孔55，活塞杆23沿轴向移动自如地插通于第二贯通孔56。

宽度方向上的一对侧板53的活塞轴向z上的一端部与顶板51连接，另一端部与底板52连接，一方的侧板53形成有连通孔57。一方的侧板53的连通孔57与扫气总管连通。

另外，在顶板51和底板52的宽度方向y上的一端部和一方的侧板53侧形成有在活塞轴向z上连续的突出部58。而且，在各突出部58沿着活塞轴向z形成有安装孔59。另外，在顶板51以及底板52中的宽度方向y上的另一端部和另一方的侧板53侧沿着活塞轴向z形成有安装孔59。顶板51的宽度方向y上的一端部的安装孔59和另一端部的安装孔59在各贯通孔55、56的两侧形成于在宽度方向y上相对的位置。

在该情况下，气缸罩13是通过焊接来将顶板51、底板52、宽度方向上的一对侧板53和隔板54一体地固定而构成的。因此，气缸罩13是整体呈长方体形状的块体。

并且，如图1至图4所示，在台板11上配置有构架12，在构架12上载置有气缸罩13，由此，台板11、构架12和气缸罩13沿活塞轴向z层叠。在该状态下，多个系紧螺栓14贯通气缸罩13的各安装孔59、构架12的各贯通孔46、47，与台板11的各螺纹孔40螺合，并且螺母15分别与各系紧螺栓14的上端部螺合，由此被紧固。台板11、构架12和气缸罩13被一体地紧固。

在本实施方式中，虽然多个系紧螺栓14贯通气缸罩13、构架12和台板11，但相邻的两根系紧螺栓14相对于构架12配置于隔壁单元44(中央板48)的两侧，并分别贯通对应的各贯通孔46、47。另一方面，该相邻的两根系紧螺栓14相对于气缸罩13插通于一个安装孔59。

图5是表示气缸罩的固定部的俯视图，图6是表示气缸罩的固定部的纵剖视图，图7是表示气缸罩与构架的连结部的纵剖视图，图8是表示构架与台板的连结部的纵剖视图。

如图8所示，配置于构架12的隔壁单元44(中央板48)的两侧的两根系紧螺栓14的下端部贯通形成于构架12的底板42的贯通孔47，形成于该下端部的螺纹部14a与形成于台板11的厚壁部39的螺纹孔40螺合。

另外，如图7所示，配置于构架12的隔壁单元44(中央板48)的两侧的两根系紧螺栓14在长度方向的中间部的细径部14b固定有防振衬套(防振部件)61，各系紧螺栓14贯通形成于构架12的顶板41的贯通孔46，并且固定于各细径部14b的防振衬套61分别以规定间隙位于贯通孔46。

并且，如图5和图6所示，配置于构架12的隔壁单元44(中央板48)的两侧的两根系紧螺栓14的上端部对齐地插通于形成于气缸罩13的一个安装孔59内，形成于该上端部的螺纹部14c向上方突出。气缸罩13在供各安装孔59开口的上表面部形成有垫圈62，两根系紧螺栓14的上端部(螺纹部14c)分别贯通形成于该垫圈62的各贯通孔63，螺母15分别与各螺纹部14c螺合。

即，形成于气缸罩13的安装孔59呈在曲柄轴向x上较长的长孔形状，两根系紧螺栓14不相互接触，并且两根系紧螺栓14设定为未接触到安装孔59的内表面的内径。垫圈62与安装孔59同样地呈在曲柄轴向x上较长的长孔形状，但外径设定为比安装孔59的内径大的尺寸。并且，垫圈62在两根系紧螺栓14不相互接触的位置形成有贯通孔63。在该情况下，气缸罩13为铸铁制，垫圈62例如由一般结构用轧制钢材形成，以使之成为硬度高于气缸罩13的硬度的材质。另外，系紧螺栓14在上端部形成有螺纹部14c，能够贯通形成于该垫圈62的各贯通孔63，螺母15能够与各螺纹部14c螺合。

在该情况下，由于多个系紧螺栓14在构架12中的隔壁单元44的两侧以不接触中央板48的方式配置，由此系紧螺栓14的曲柄轴向x上的位置确定。因此，当系紧螺栓14的位置确定时，根据该系紧螺栓14的位置来确定螺纹孔40在台板11中的形成位置、贯通孔46、47在构架12中的形成位置、安装孔59在气缸罩13中的形成位置。

并且，在组装台板11、构架12和气缸罩13时，如图1所示，将该台板11、构架12和气缸罩13沿着活塞轴向z配置，并定位成螺纹孔40、贯通孔46、47和安装孔59的位置沿着活塞轴向z而呈一条直线状设置。然后，将系紧螺栓14从气缸罩13的上方依次插入到安装孔59、贯通孔46、47，如图8所示，将螺纹部14a与螺纹孔40螺合。当各系紧螺栓14分别与台板11的螺纹部14a螺合时，各系紧螺栓14自身独立，如图7所示，中间部的防振衬套61配置于构架12中的各贯通孔46，如图5及图6所示，上端部从气缸罩13中的安装孔59向上方突出。

这里，在从气缸罩13中的安装孔59向上方突出的各系紧螺栓14的上端部插入一个垫圈62，将螺母15分别与各螺纹部14c螺合。于是，通过螺母15相对于系紧螺栓14的螺纹部14c的螺合，系紧螺栓14向轴向(活塞轴向z)的上方作用有拉伸力，在气缸罩13的上表面与垫圈62的下表面、垫圈62的上表面与螺母15的下表面作用有压缩力，从而将台板11、构架12和气缸罩13相互紧贴地紧固。

此时，优选以相邻的螺母15彼此不接触的方式设定相邻的系紧螺栓14间的间距。另外，气缸罩13的上表面与垫圈62的下表面的接触面积优选设定为大于垫圈62的上表面与螺母15的下表面的接触面积。通过该结构，在气缸罩13的上表面与垫圈62的下表面之间产生大的面压力，垫圈62相对于气缸罩13的移动被阻止。

这样，在本实施方式的气缸罩中，设置有：顶板51，该顶板51形成有在板厚方向上贯通的第一贯通孔55；底板52，该底板52形成有在板厚方向上贯通并且与第一贯通孔55相对的第二贯通孔56；侧板53，该侧板53连结顶板51和底板52；以及安装孔59，该安装孔59沿着第一贯通孔55和第二贯通孔56的贯通方向贯通并且供多个系紧螺栓14插通。

因此，在一个安装孔59插通有多个系紧螺栓14，因此与对多个系紧螺栓14的每一个设置安装孔的结构相比，能够使多个系紧螺栓14接近地配置，能够缩短气缸罩13的曲柄轴向x上的长度而实现气缸罩13的小型轻量化。

在本实施方式的气缸罩中，将安装孔59设为长孔形状。因此，通过沿着安装孔59的长度方向并排设置多个系紧螺栓14，能够高效地配置多个系紧螺栓14，另外，能够减小安装孔59的开口面积而抑制气缸罩13的刚度降低。

在本实施方式的气缸罩中，将安装孔59设置于第一贯通孔55和第二贯通孔56的两侧。因此，能够平衡良好地紧固气缸罩13。

另外，在本实施方式的十字头式内燃机中，设置有：台板11；构架12，该构架12设于台板11上；气缸罩13，该气缸罩13设于构架12上；以及多个系紧螺栓14，该多个系紧螺栓14贯通台板11和构架12并且贯通气缸罩13的安装孔59而连结台板11、构架12和气缸罩13。

因此，通过多个系紧螺栓14而将气缸罩13、构架12和底板11一体地紧固，此时，通过将多个系紧螺栓14插通于一个安装孔59，能够将多个系紧螺栓14接近地配置，能够缩短柴油发动机10的全长而实现小型轻量化。

在本实施方式的气缸罩中，多个系紧螺栓14贯通构架12的贯通孔46，其一端部与台板11螺纹结合而被固定，另一端部插通于安装孔59并且贯通配置于安装孔59的端部的垫圈62，与螺母15进行螺合而被紧固。因此，气缸罩13、构架12和台板11在压缩状态下通过多个系紧螺栓14、垫圈62和螺母15而适当地紧固，能够确保较高的紧固力。

在本实施方式的气缸罩中，由硬度比气缸罩13的硬度高的材质形成垫圈62。因此，通过多个系紧螺栓14与螺母15的紧固力，硬度高的垫圈62以较高的面压力接触于气缸罩13，能够将气缸罩13、构架12和台板11适当地紧固。

在本实施方式的十字头式内燃机中，多个系紧螺栓14在与构架12的贯通孔46相对的位置设有防振衬套61。因此，各端部被固定于气缸罩13和台板11的系紧螺栓14的中间部经由防振衬套61而被支承于构架12，能够抑制系紧螺栓14的摆动而将气缸罩13、构架12和台板11适当地紧固。

此外，在上述的实施方式中，虽然将气缸罩13的安装孔59设为了长孔形状，但并不限定于该形状，也可以是正圆形状、椭圆形状、多边形形状等。

符号说明

10柴油发动机(十字头式内燃机)

11台板

12构架

13气缸罩

14系紧螺栓(连结部件)

15螺母

16气缸套

17气缸盖

18活塞

19燃烧室

21气门装置

22排气管

23活塞杆

24曲轴

25轴承

26曲柄

27连接杆

28导向板

29十字头

31轴承座

32隔壁

33侧板

34底板

35顶板

39厚壁部

40螺纹孔

41顶板

42底板

43侧板

44隔壁单元

46、47贯通孔

51顶板

52底板

53侧板

54隔板

55第一贯通孔(第一贯通部)

56第二贯通孔(第二贯通部)

58突出部

59安装孔

61防振衬套(防振部件)

62垫圈

63贯通孔

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.[修改后]一种气缸罩，其特征在于，包括：

顶板，该顶板形成有在板厚方向上贯通的第一贯通部；

底板，该底板形成有在板厚方向上贯通并且与所述第一贯通部相对的第二贯通部；以及

侧板，该侧板连结所述顶板和所述底板且形成有安装孔，该安装孔沿着所述第一贯通部和所述第二贯通部的贯通方向贯通并且供多个连结部件插通，

所述多个连结部件配置为不相互接触且不与所述安装孔的内表面接触。

2.根据权利要求1所述的气缸罩，其特征在于，

所述安装孔呈长孔形状。

3.根据权利要求1或2所述的气缸罩，其特征在于，

所述安装孔设置于所述第一贯通部和所述第二贯通部的宽度方向上的两侧。

4.一种十字头式内燃机，其特征在于，包括:

台板；

构架，该构架设于所述台板上；

权利要求1至3中任一项所述的气缸罩，该气缸罩设于所述构架上；以及

多个连结部件，该多个连结部件贯通所述台板和所述构架并且贯通所述气缸罩的所述安装孔，从而将所述台板、所述构架和所述气缸罩连结。

5.根据权利要求4所述的十字头式内燃机，其特征在于，

所述多个连结部件贯通所述构架的贯通孔，一端部与所述台板螺合而被固定，另一端部插通于所述安装孔并且贯通配置于所述安装孔的端部的垫圈，与螺母进行螺合而被紧固。

6.根据权利要求5所述的十字头式内燃机，其特征在于，

所述垫圈是硬度高于所述气缸罩的硬度的材质。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

在权利要求1中，进行了使连结部件与安装孔的位置关系变得明确的修改。

该修改的依据是说明书的第[0048]段的记载。