内燃机的冷却结构的制作方法

专利名称：内燃机的冷却结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机的冷却结构，其中，在水套内部安装有隔套(spacer)，该水 套以将内燃机的气缸体的并列设置于气缸排列线上的3个以上的缸膛的周围包围起来的 方式形成，利用所述隔套调节所述水套内的冷却水的流动，从而对所述缸膛的冷却状态进 行控制。
背景技术：
在这样的内燃机的冷却结构中，在下述专利文献1中公知有如下的结构通过使 安装于水套内部的隔套在缸膛的推力/推力相反侧(远离气缸排列线的部分)的热传导率 与该隔套在缸膛(cylinder bore)的孔之间(接近气缸排列线的部分)的热传导率不同， 从而使缸膛在整周范围内均等地冷却。专利文献1 日本专利第3596438号公报但是，在沿着气缸排列线并列设置有3个以上的缸膛的气缸体中，气缸排列线方 向两端的2个缸膛(端部缸膛)仅存在1个相邻的缸膛，因而该端部缸膛从相邻的缸膛受 到的热量较少而使得其温度较低；另一方面，除所述端部缸膛以外的其他缸膛(中间缸膛) 存在2个相邻的缸膛，因而该中间缸膛从相邻的缸膛受到的热量较多而导致其温度较高。这样出现了如下的问题S卩，在端部缸膛与中间缸膛之间产生了温差，如果仅仅通 过隔套对所述的端部缸膛和中间缸膛进行均等保温，则无法使所有的缸膛的温度均勻化， 而且会导致活塞与缸膛之间的间隙不均。

发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于利用配置于水套内部的隔套来使沿 气缸排列线方向并列设置的多个缸膛的温度均勻化。为了达到上述目的，根据技术方案1所记载的发明，提出了一种内燃机的冷却结 构，其特征在于，在水套的内部安装有隔套，该水套以将内燃机的气缸体的并列设置于气缸 排列线上的3个以上的缸膛的周围包围起来的方式形成，利用所述隔套调节所述水套内的 冷却水的流动从而控制所述缸膛的冷却状态，所述缸膛包括位于气缸排列线方向两端部的 端部缸膛、和除所述端部缸膛以外的中间缸膛，所述隔套构成为使所述中间缸膛的冷却性 能高于所述端部缸膛的冷却性能。另外，根据技术方案2所记载的发明，在技术方案1的结构的基础上提出了内燃机 的冷却结构，其特征在于，所述隔套具有隔套主体部，该隔套主体部在所述水套的内部划分 出上侧的上部冷却水通路和下侧的下部冷却水通路，所述隔套主体部在面对所述中间缸膛 的部分处的上下方向高度小于该隔套主体部在面对所述端部缸膛的部分处的上下方向高度。另外，根据技术方案3所记载的发明，在技术方案1的结构的基础上提出了内燃机 的冷却结构，其特征在于，所述隔套具有隔套主体部，该隔套主体部调节所述水套内的冷却水的流动，所述隔套主体部在面对所述中间缸膛的部分处的径向厚度小于该隔套主体部在 面对所述端部缸膛的部分处的径向厚度。 另外，根据技术方案4所记载的发明，在技术方案1的结构的基础上提出了内燃机 的冷却结构，其特征在于，所述隔套具有隔套主体部，该隔套主体部调节所述水套内的冷却 水的流动，被夹在所述隔套主体部的内周面与所述水套的内侧壁面之间的冷却水在面对所 述中间缸膛的部分处的流路截面面积大于该冷却水在面对所述端部缸膛的部分处的流路 截面面积。 另外，根据技术方案5所记载的发明，在技术方案4的结构的基础上提出了内燃机 的冷却结构，其特征在于，在所述隔套主体部的气缸排列线方向两端部与所述水套的外侧 壁面之间设置有施力单元，该施力单元对所述隔套主体部的气缸排列线方向两端部向所述 水套的内侧壁面施力。另外，根据技术方案6所记载的发明，在技术方案5的结构的基础上提出了内燃机 的冷却结构，其特征在于，所述施力单元是用于将所述隔套固定于所述水套的内部的固定 部件。此外，实施方式中的端部缸膛12a和中间缸膛12a'与本发明的缸膛相对应，实施 方式中的固定部件22'与本发明的施力单元相对应。发明效果根据技术方案1的结构，在水套的内部安装有隔套，该水套以将内燃机的气缸体 的缸膛的周围包围起来的方式形成，因此，通过利用隔套调节水套内的冷却水的流动而对 缸膛进行保温，能够使缸膛热膨胀从而减少缸膛与活塞之间的摩擦。隔套构成为，在位于气 缸排列线方向两端部的温度较低的端部缸膛和除端部缸膛以外的温度较高的中间缸膛中， 使中间缸膛的冷却性能高于端部缸膛的冷却性能，因此，能够提高温度变得较高的中间缸 膛的冷却效果从而使所有缸膛的温度均勻化。另外，根据技术方案2的结构，隔套具有隔套主体部，该隔套主体部在水套的内部 划分出上侧的上部冷却水通路与下侧的下部冷却水通路，隔套主体部在面对中间缸膛的部 分处的上下方向高度小于该隔套主体部在面对端部缸膛的部分处的上下方向高度，因此， 通过使上部冷却水通路和下部冷却水通路以更大的面积面对温度比端部缸膛的温度高的 中间缸膛，能够提高中间缸膛的冷却效果从而使所有缸膛的温度均勻化。另外，根据技术方案3的结构，用于调节水套内的冷却水的流动的隔套主体部在 面对中间缸膛的部分处的径向厚度小于该隔套主体部在面对端部缸膛的部分处的径向厚 度，因此，通过使隔套主体部的较薄部分面对温度比端部缸膛的温度高的中间缸膛来促进 向冷却水进行散热，能够提高中间缸膛的冷却效果从而使所有缸膛的温度均勻化。另外，根据技术方案4的结构，被夹在对水套内的冷却水的流动进行调节的隔套 主体部的内周面与水套的内侧壁面之间的冷却水，在面对中间缸膛的部分处的流路截面面 积大于该冷却水在面对端部缸膛的部分处的流路截面面积，因此，能够提高温度比端部缸 膛温度高的中间缸膛的冷却效果从而使所有缸膛的温度均勻化。另外，根据技术方案5的结构，利用设置于隔套主体部的气缸排列线方向两端部 与水套的外侧壁面之间的施力单元对隔套主体部的所述两端部向水套的内侧壁面施力，因 此，能够使隔套的进气侧侧面和排气侧侧面向水套的外侧壁面发生变形，从而能够使被夹在隔套主体部的内周面与水套的内侧壁面之间的冷却水在面对中间缸膛的部分处的流路 截面面积大于该冷却水在面对端部缸膛的部分处的流路截面面积。另外，根据技术方案6的结构，将固定部件用作施力单元，该固定部件用于将隔套 固定在水套的内部，因此，与设置特别的施力单元的情况相比能够削减部件个数。


图1是直列4缸内燃机的气缸体的立体图(第一实施方式)。图2是隔套的立体图(第一实施方式)。图3是沿图1中的箭头3方向观察到的图(第一实施方式)。图4是沿图3中的箭头4方向观察到的图(第一实施方式)。图5是沿着图3中的5-5线的剖视图(第一实施方式)。图6是图5中的6部的放大图(第一实施方式)。图7是沿着图3中的7-7线的剖视图(第一实施方式)。图8是沿着图3中的8-8线的剖视图(第一实施方式)。图9是沿着图3中的9-9线的剖视图(第一实施方式)。图10是沿着图3中的10-10线的剖视图(第一实施方式)。图11㈧是沿着图3中的11-11线的剖视图，图Il(B)是沿着图Il(A)中的B-B 线的剖视图，图11(c)是沿着图Il(B)中的C-C线的剖视图(第一实施方式)。图12㈧是沿着图3中的12-12线的剖视图，图12(B)是沿着图12㈧中的B-B 线的剖视图，图12(C)是沿着图12⑶中的C-C线的剖视图(第一实施方式)。图13是与所述图3相对应的图(第二实施方式)。图14是与所述图3相对应的图(第三实施方式)。图15是与所述图3相对应的图(第四实施方式)。标号说明11 气缸体；1 :端部缸膛(缸膛)；12a'中间缸膛(缸膛)；13 水套；13a 内 侧壁面；13b 外侧壁面；13c 上部冷却水通路；13d 下部冷却水通路；14 隔套；14a 隔套 主体部；22'施力单元(固定部件)；H:隔套主体部的上下方向高度；Li:气缸排列线；Tl: 隔套主体部的径向厚度。
具体实施例方式以下，根据图1 图12对本发明的第一实施方式进行说明。如图1所示，在直列4缸内燃机的气缸体11中，沿着气缸排列线Ll埋设有4个气 缸套12···，以包围这些气缸套12…的外周面的方式形成水套13。本实施方式的气缸体11 为萨米迟(Siamese)型，其在相邻的气缸套12…之间不形成水套13，由此可实现内燃机在 气缸排列线Ll方向上的尺寸的缩短。开口于气缸体11的板面(deck surface) Ila上的水 套13从该板面Ila向曲轴箱侧以一定的深度向下延伸，在该水套13的内侧壁面13a与外 侧壁面1 之间配置有从气缸体11的板面Ila的开口侧插入的由合成树脂制成的隔套14。此外，在本说明书中所谓“上下方向”是指，将气缸轴线L2方向的气缸盖侧定义为 “上”，而将气缸轴线L2方向的曲轴箱侧定义为“下”。
根据图1 图5可知，隔套14具有隔套主体部14a、冷却水入口部14b和冷却水出 口部14c，利用这些部分将气缸体11的4个缸膛12a、12a、12a' U2a'的周围在整周范围 包围起来。冷却水入口部14b将位于气缸排列线Ll方向一端侧(正时轮系(timing train) 侧)的1个缸膛12a的进气侧包围起来，冷却水出口部14c将所述缸膛12a的气缸排列线 Ll方向一端侧和排气侧包围起来。在从隔套14的气缸排列线Ll方向一端侧向进气侧稍 微偏移、且被夹在冷却水入口部14b与冷却水出口部Hc之间的位置，一体地设置有分隔壁 14d，该分隔壁14d比隔套主体部1 形成得厚，并且从冷却水入口部14b和冷却水出口部 14c的上缘和下缘向上下方向突出。在水套13的内部，在隔套主体部14a的上缘与气缸盖15的下表面之间形成有包 围4个缸膛12a、12a、12a' U2a'周围的上部冷却水通路13c，并且在隔套主体部14a的下 缘与水套13的底部之间形成有包围4个缸膛12a、12a、12a' U2a'周围的下部冷却水通路 13d。上部支撑脚He和下部支撑脚14f分别从气缸排列线Ll在一端侧与冷却水出口 部14c交叉的位置起，向上部冷却水通路13c和下部冷却水通路13d内突出；并且，上部支 撑脚14g和下部支撑脚14h分别从气缸排列线Ll在另一端侧(变速器侧)与隔套主体部 14a交叉的位置起，向上部冷却水通路13c和下部冷却水通路13d内突出。因此，在将隔套 14安装于水套13的内部时，在隔套14的沿气缸排列线Ll方向的两端部，一对下部支撑脚 14f、14h的下端与水套13的底部接触，一对上部支撑脚14e、14g的上端与密封垫16的下表 面接触，该密封垫16被夹在气缸体11和气缸盖15之间，由此将隔套14定位于上下方向。与曲轴17相连接的活塞18、18、18' ,18'(参照图3)以滑动自如的方式嵌合在 各缸膛12a、12a、12a' U2a'中，在活塞18、18、18‘ ,18'的顶部18ετ··侧安装有第一道气 环19…、第二道气环20…以及油环21…。以下，对隔套14的细节结构进行依次说明。根据图2 图4可知，隔套14的隔套主体部14a、冷却水入口部14b和冷却水出 口部14c在气缸轴线L2方向上的高度H是不均勻的，在与气缸排列线Ll方向两端部的端 部缸膛12a、1 相面对的部分处高度H较高，而在与气缸排列线Ll方向中间部的中间缸膛 12a' U2a'相面对的部分处高度H降低了相当于台阶差t的量。根据图2和图3可知，隔套主体部1 的厚度Tl基本上恒定，但冷却水入口部14b 的厚度T2小于隔套主体部14a的厚度Tl，冷却水出口部14c的厚度T3也小于隔套主体部 14a的厚度Tl，而分隔壁14d的厚度T4大于隔套主体部14a的厚度Tl。冷却水入口部14b 的内周面与隔套主体部14a的内周面共面，冷却水入口部14b的外周面相对于隔套主体部 14a的外周面经由台阶而偏靠径向内侧。另外，冷却水出口部14c的外周面与隔套主体部 Ha的外周面共面，冷却水出口部14c的内周面相对于隔套主体部Ha的内周面经由台阶而 偏靠径向外侧。根据图5可知，当活塞18、18、18'、18'随着曲轴17的旋转而在缸膛12a、12a、 12a ‘、12a'内进行上下运动时，作用于活塞18、18、18 ‘、18'和缸膛12a、12a、12a ‘、 12a'之间的侧推力发生周期性的变化，在以实线表示的膨胀冲程中的活塞18、18、18'、 18'的位置(例如压缩上止点后的曲轴角度为15°的位置)，侧推力最大。在该侧推力最大 的位置，隔套14在水套13内部的上下位置被设定成活塞18、18、18' ,18'的第一道气环19···、第二道气环20…以及油环21…位于比隔套14的上缘靠上方的位置，并且活塞18、18、 18' ,18'的裙部18b…位于比隔套14的上缘靠下方的位置。另外，在以点划线表示的活 塞18、18、18' ,18'的下止点位置，隔套14在水套13内部的上下位置被设定成活塞18、 18,18' ,18'的第一道气环19···、第二道气环20…以及油环21…位于比隔套14的下缘靠 下方的位置。根据图6可知，隔套主体部1 的厚度Tl被设定为比供该隔套主体部Ha嵌合的 水套13的宽度W略小。其理由是，由于铸态(铸放)下的水套13的内侧壁面13a和外 侧壁面13b的尺寸精度不高，因此要防止隔套14蹭到水套13的内侧壁面13a和外侧壁面 1 而降低组装性。因此，在将隔套14组装于水套13的内部时，配置成在隔套主体部1 的内周面与水套13的内侧壁面13a之间形成间隙α，且在隔套主体部1 的外周面与水套 13的外侧壁面1 之间形成间隙β，但间隙α小于间隙β，也就是说，隔套主体部Ha相 对于水套13的外侧壁面1 更接近水套13的内侧壁面13a。根据图3和图7可知，在两个气缸套12、12彼此接近的位置即气缸体11的缸膛间， 包围各个气缸套12、12周围的水套13相互以锐角交叉，因此水套13在与气缸排列线Ll垂 直的方向的宽度W'大于水套13在其他部分上的宽度W。另一方面，隔套主体部1 在缸 膛间的厚度与隔套主体部Ha在其他部分上的厚度同样为Tl，因此隔套主体部14a的内周 面与水套13的内侧壁面13a之间的位于缸膛间的间隙α ‘例外地比位于其他部分的间隙 α要大。 但是，在两个气缸套12、12彼此接近的缸膛之间，在隔套主体部1 的上端形成有 朝向径向内侧的凸部14i···，这些凸部14i…的前端部分与水套13的内侧壁面13a之间的 间隙α “被设定为小于所述间隙α。根据图1 图3、图8和图9可知，冷却水供给通路lib从气缸体11的正时轮系侧 的端面向变速器侧延伸，与该冷却水供给通路lib的下游端相连的冷却水供给腔室Ilc面 向被收纳于水套13中的隔套14的冷却水入口部14b。根据图1 图3和图9可知，在形成于气缸盖15的水套(未图示)的下表面上开 口的4个连通孔1 …面向被收纳于水套13中的隔套14的冷却水出口部Hc的上方。在 使隔套主体部Ha延长至冷却水出口部Hc位置的情况下，冷却水出口部14c的位置大致 与该延长的隔套主体部Ha重叠。根据图1 图3和图10可知，被夹在隔套14的冷却水入口部14b与冷却水出口 部14c之间的分隔壁14d，在水套13的内侧壁面13a与外侧壁面1 之间具有能够实现隔 套14的组装的最小限度的微小间隙、(参照图10)。在分隔壁14d的下端部与水套13的 外侧壁面Hb之间形成有能够供冷却水通过的微小间隙δ。分隔壁14d的上端部和下端 部，与所述上部支撑脚14e、14g和所述下部支撑脚14f、14h同样地具有在水套13的内部将 隔套14定位于上下方向的功能。根据图2和图11可知，隔套14的正时轮系侧端部(冷却水出口部14c的部分) 的被夹在上部支撑脚14e与下部支撑脚14f之间的部分形成为厚度与隔套主体部1 相同 的厚壁部1細。从下部支撑脚14f的下端到厚壁部Hm的上端形成有沿上下方向延伸的缝 隙14η，水平截面呈H字形的由橡胶构成的固定部件22的缝隙22a与该缝隙Hn嵌合地进 行安装。固定部件22安装在隔套主体部14a的上下方向高度的范围内，固定部件22的外
7周面未露出于隔套14的外周面，但其内周面露出于隔套14的内周面从而与水套13的内侧 壁面13a弹性抵接。缝隙14η中的露出于下部支撑脚14f的一部分用于减少固定部件22 的压入阻力以提高组装性。根据图2和图12可知，在隔套主体部1 的变速器侧的端部，在从下部支撑脚14h 的下端到上部支撑脚14g的下端之间形成有沿上下方向延伸的缝隙14ο，在该缝隙14ο中安 装有水平截面呈H字形的由橡胶构成的固定部件22。固定部件22安装在隔套主体部1 的上下方向高度的范围内，固定部件22的外周面未露出于隔套14的外周面，但其内周面露 出于隔套14的内周面从而与水套13的内侧壁面13a弹性抵接。缝隙14ο中的露出于下部 支撑脚14h的一部分用于减少固定部件22的压入阻力以提高组装性。两个固定部件22、22均配置于气缸排列线Ll上，因而相对于连结两个固定部件 22,22而成的连线(即气缸排列线Li)，隔套14的进气侧部分与排气侧部分形成为基本对 称的形状。所述缝隙14η、14ο向下开口，固定部件22、22向上与所述缝隙14η、14ο嵌合，因 此，在将安装有固定部件22、22的隔套14插入至水套13的内部时，即使通过作用于固定部 件22、22与水套13的内侧壁面13a之间的摩擦力将固定部件22、22向上推压，也不存在固 定部件22、22从缝隙14η、14ο中脱落的可能。接下来，对具有上述结构的本发明的实施方式的作用进行说明。在将气缸盖15组装于气缸体11的板面Ila之前的状态下，水套13以将露出于板 面Ila的4个气缸套12…的缸膛12a、12a、12a' U2a'的外周包围起来的方式形成开口， 隔套14从该开口插入水套13的内部。其后，在使密封垫16与气缸体11的板面Ila重合 的状态下紧固气缸盖15。在该隔套14的组装状态下，下部支撑脚14f、14h的下端和分隔壁14d的下端与水 套13的底部接触，且上部支撑脚14e、14g的上端和分隔壁14d的上端与密封垫16的下表面 接触，由此将隔套14定位在气缸轴线L2方向上。此时，隔套14的隔套主体部14a的内周 面配置成与水套13的内侧壁面13a接近，但由于铸态下的水套13的内侧壁面13a的尺寸 精度不高，因此，为了防止隔套14蹭到水套13的内侧壁面13a而导致组装性下降的情况， 在隔套主体部14a的内周面与水套13的内侧壁面13a之间形成微小的间隙α (参照图6)。在因内燃机运转时的振动等而使隔套14在水套13的内部沿上下方向移动时，上 部支撑脚14e、14g的上端和分隔壁14d的上端有可能损伤密封垫16的下表面，但通过设置 于气缸排列线Ll方向两端的2个固定部件22、22将隔套14固定成不能相对于水套13移 动，由此能够防止因隔套14乱动而损伤密封垫16。此时，由于固定部件22、22设置于高刚性的隔套14的气缸排列线Ll方向两端部， 因此能够将隔套14牢固地固定在水套13的内部，不仅如此，由于气缸体11的气缸排列线 Ll方向两端部的温度低于进气侧和排气侧的侧面的温度，因此还能够将对安装于该处的橡 胶制的固定部件22、22造成的热影响抑制在最小限度。另外，固定部件22、22设置于隔套14的气缸轴线L2方向中间部，也就是说设置于 隔套主体部Ha的高度范围内，因此，能够防止固定部件22、22阻碍上部冷却水通路13c和 下部冷却水通路13d中的冷却水的流动。而且隔套14的正时轮系侧的固定部件22设置于 冷却水出口部14c，因此，该固定部件22也不会对上部冷却水通路13c和下部冷却水通路13d中的冷却水的流动造成影响。另外，在水套13的变速器侧的端部，冷却水通过U形转弯 而降低流速，因此通过在该端部设置变速器侧的固定部件22，能够与将该固定部件22设置 于水套13的进气侧和排气侧的侧面的情况相比减小对冷却水的流动造成的影响。隔套14的正时轮系侧的上部支撑脚He和下部支撑脚14f的厚度比隔套主体部 14a的厚度Tl在径向上形成得薄，并且该上部支撑脚He和下部支撑脚14f在上部冷却水 通路13c和下部冷却水通路13d的内部配置成偏靠水套13的外侧壁面1 侧。另外，隔套 14的变速器侧的上部支撑脚14g和下部支撑脚14h的厚度比隔套主体部14a的厚度Tl在 径向上形成得薄，并且该上部支撑脚14g和下部支撑脚14h在上部冷却水通路13c和下部 冷却水通路13d的内部配置成偏靠水套13的内侧壁面13a侧。由此，能够将上部支撑脚 14e、14g和下部支撑脚14f、14h对上部冷却水通路13c和下部冷却水通路13d中的冷却水 的流动造成的影响抑制在最小限度，而且，由于上部支撑脚14e、14g和下部支撑脚14f、14h 弯曲成依照水套13的内侧壁面13a和外侧壁面1 的形状那样的圆弧状，因此能够进一步 减小对冷却水流动的影响。另外，4个缸膛12a、12a、12a' U2a'中的位于气缸排列线Ll方向最外侧的部分 不易受到来自其他缸膛12a' U2a'的热，因此该部分的温度较低。而4个缸膛12a、12a、 12a' U2a'中的位于气缸排列线Ll的进气侧和排气侧的部分容易受到来自相邻的缸膛 12aU2aU2a' U2a'的热，因此该部分的温度较高。在本实施方式中，将上部支撑脚14e、 14g和下部支撑脚14f、14h设置于缸膛12a、12a的温度较低的、气缸排列线Ll方向的最外 侧位置，因此，即便上部支撑脚14e、14g和下部支撑脚14f、14h对水套13中的冷却水的流 动稍微造成妨碍，也能够将该影响抑制在最小限度，从而使各缸膛12a、12a、12a' U2a'的 温度均勻化。特别是变速器侧的上部支撑脚14g和下部支撑脚14h被配置成沿着与变速器侧的 缸膛12a的低温部面对的水套13的内侧壁面13a，因此冷却水在上部支撑脚14g和下部支 撑脚14h处难以接触到水套13的内侧壁面13a，从而能够对上述较低温的缸膛1 进行保 温，由此能够使各缸膛12a、12a、12a' U2a'的温度进一步均勻化。固定部件22、22由橡胶构成，且与隔套14的缝隙14η、14ο嵌合并被固定，因此，其 无需如螺栓那样的特别的部件也能够固定于隔套14。并且，固定部件22、22所设的位置位 于下部支撑脚14f、14h的正上方，因此，在一边使固定部件22、22与水套13的内侧壁面13a 压接一边将隔套14向下压入到水套13内、使下部支撑脚14f、14h的下端与水套13的底部 相抵接而受到向上的反作用力时，能够防止隔套14发生扭曲那样的变形。在内燃机运转时，自设置于气缸体11的未图示的水泵供给来的冷却水，从在气缸 体11的正时轮系侧的端部设有的冷却水供给通路lib经冷却水供给腔室Ilc流入水套13 中。在水套13的内部配置有隔套14，隔套14的面对冷却水供给腔室Ilc的冷却水入口部 14b的厚度T2小于隔套主体部14a的厚度Tl，并且该冷却水入口部14b偏向径向内侧，因 此冷却水沿着冷却水入口部14b的径向外侧表面向上下分流，并顺畅地流入水套13的上部 冷却水通路13c以及下部冷却水通路13d中。流入到水套13的上部冷却水通路13c和下部冷却水通路13d中的冷却水欲向左 右方向分支，但通过存在于冷却水入口部14b左侧的分隔壁14d阻止了其流动，因此其流向 变更为向右侧，从而在上部冷却水通路13c和下部冷却水通路13d的大致整个长度范围沿逆时针方向流动，并从冷却水出口部14c向气缸盖15的连通孔1 …排出，从冷却水入口 部14b观察，该冷却水出口部Hc位于分隔壁14d的相反侧。冷却水在水套13中流动时， 上部冷却水通路13c与下部冷却水通路13d被具有比水套13的宽度W稍小的厚度Tl的隔 套主体部Ha上下分隔开，因此沿上部冷却水通路13c和下部冷却水通路13d流动的冷却 水几乎不混合。在水套13中流动的冷却水经由开口于气缸盖15下表面的连通孔15a···向气缸盖 15的水套(未图示)排出时，沿下部冷却水通路13d流动的冷却水在从下向上穿过隔套14 的冷却水出口部14c而与沿上部冷却水通路13c流动的冷却水合流后，流入至气缸盖15的 连通孔15a...中。此时，冷却水出口部14c的厚度T3小于隔套主体部14a的厚度Tl，并且冷却水出 口部14c的外周面与隔套主体部14a的外周面共面并以沿着水套13的外侧壁面13b的方 式偏靠于该外侧壁面13b，因此，不仅能够将向上通过冷却水出口部14c的冷却水的压力损 失抑制在最小限度，而且即便是在由于冷却水的流速下降使得冷却效果减弱的冷却水出口 部14c的附近，也能够在冷却水出口部Hc与水套13的内侧壁面13a之间容纳尽可能多的 冷却水以确保冷却效果。另外，由于从上部冷却水通路13c的下游端流出的冷却水与从下部冷却水通路 13d的下游端流出并向上改变了流动方向的冷却水合流，因此，能够借助于来自下部冷却水 通路13d的冷却水使来自上部冷却水通路13c的冷却水向上方偏转，并顺畅地流入连通孔 15a."中。当沿上部冷却水通路13c和下部冷却水通路13d流动的冷却水在冷却水出口部 14c向上改变方向并从连通孔1 …中排出时，有可能因产生漩涡而无法顺畅地进行方向 转换，但通过使冷却水入口部14b侧的冷却水的一部分穿过分隔壁14d的下端部的间隙 δ (参照图10)而流入冷却水出口部14c侧，由此能够防止所述漩涡的产生，从而能够使冷 却水顺畅地流入连通孔1 …中。因为隔套14的隔套主体部1 的内周面接近水套13的在气缸轴线L2方向上位于 中间部的内侧壁面13a，所以冷却水难以接触到该内侧壁面13a，从而使冷却受到抑制。其 结果为，缸膛12a、12a、12a' U2a'的与隔套主体部1 对置的、气缸轴线L2方向上的中间 部的温度高于其他部分而发生热膨胀，从而增大了该中间部与活塞18、18、18' ,18'之间 的余隙(clearance)。其结果为，特别是当在压缩冲程以及膨胀冲程中对活塞18、18、18'、 18'施加较大的侧推力时，能够减少活塞18、18、18'、18'和缸膛12a、12a、12a‘、12a' 之间的摩擦，从而有助于提高内燃机的燃料消耗率。并且，通过使缸膛12a、12a、12a'、 12a'的气缸轴线L2方向上的中间部的温度比其他部分的温度更高，从而润滑该部分的润 滑油的温度上升而粘性下降，因此进一步提高了减少摩擦的效果。另一方面，缸膛12a、12a、12a' U2a'的气缸轴线L2方向的上部和下部借助于在 位于隔套14上方和下方的上部冷却水通路13c和下部冷却水通路13d中流动的冷却水而 被充分冷却，因此，能够确保以自由滑动的方式与缸膛12a、12a、12a' U2a'嵌合的活塞 18,18,18' ,18'的易变为高温的顶部18a···以及裙部18b···的冷却性能并防止过热。另 外，缸膛12a、12a、12a' U2a'的上部不仅直接受到燃烧室的热，而且热量还从因移动方向 变化而长时间滞留于上止点附近的高温的活塞18、18、18' ,18'经由第一道气环19···、第二道气环20…以及油环21…进行传递，因而容易变成高温；但通过使隔套14不面对该缸膛 12aU2aU2a' U2a'的上部，能够确保冷却性能。另外，虽然活塞18、18、18‘ ,18'的裙部 18b…是与缸膛12a、12a、12a' U2a'最紧密地滑动接触而产生摩擦的部位，但通过以隔套 14覆盖与该裙部18b···滑动接触的缸膛12a、12a、12a' U2a'并借助于热膨胀进行扩径， 能够减少摩擦。由于隔套14的上下位置被设定成如图5中的实线所示，在膨胀冲程中活塞18、 18,18'、18'的侧推力处于最大时、即在活塞18、18、18'、18'和缸膛12a、12a、12a‘、 12a'之间的摩擦处于最大时，第一道气环19…、第二道气环20…以及油环21…位于比隔 套主体部Ha的上缘靠上方的位置，因此，在利用隔套14增大缸膛12a、12a、12a' U2a'的 内径从而减少所述摩擦的同时，活塞18、18、18' ,18'的温度高的顶部18a···的热量从导 热性高的第一道气环19…、第二道气环20…以及油环21…经由缸膛12a、12a、12a' U2a' 逸散到水套13的上部冷却水通路13c中，从而能够确保活塞18、18、18' ,18'的冷却性能。此时，隔套14的隔套主体部1 在其与水套13的内侧壁面13a之间隔着最小限 度的间隙α地接近该内侧壁面13a，因此，能够将介于隔套主体部1 与水套13的内侧壁 面13a之间的冷却水的量抑制在最小限度，从而能够对缸膛12a、12a、12a' U2a'的上下 方向中间部有效地进行保温而使其扩径。另外，在图5中以点划线表示的下止点位置，由于活塞18、18、18' ,18'的移动 速度降低，因此从活塞18、18、18' ,18'经由第一道气环19···、第二道气环20…以及油环 21…传递给缸膛12a、12a、12a' U2a'的热量增大，但是，在下止点位置第一道气环19…、 第二道气环20…以及油环21…位于比隔套主体部14a的下缘靠下方的位置，因此活塞18、 18,18' ,18'的热量能够向缸膛12a、12a、12a' U2a'逸散而不会被隔套14阻挡，从而能 够确保活塞18、18、18' ,18'的冷却性能。另外，在隔套14已组装于水套13的内部时，隔套主体部14a的内周面与水套13 的内侧壁面13a之间的间隙α被设定成小于隔套主体部1 的外周面与水套13的外侧壁 面1 之间的间隙β。因此，即使隔套14因组装误差、变形而在径向上发生偏移、且隔套主 体部1 的内周面接触水套13的内侧壁面13a，隔套主体部1 的外周面也不会与水套13 的外侧壁面Hb接触。这样，通过在隔套主体部1 的外周面与水套13的外侧壁面1 之间始终确保间 隙，可发挥如下的作用效果。即，在假定隔套主体部Ha的外周面与本实施方式相反地与水 套13的外侧壁面1 相接触的情况下，由于隔套14的下部支撑脚14f、14h与水套13的底 部接触，因此活塞18、18、18'、18'的撞击声沿着缸膛12a、12a、12a' U2a'—水套13的 底部一隔套14的下部支撑脚14f、14h —隔套主体部Ha —水套13的外侧壁面13b的路径 进行传播，这成为产生噪声的原因。而根据本实施方式，虽然活塞18、18、18' ,18'的撞击 声从缸膛12a、12a、12a‘ U2a'传播至隔套主体部14a，但由于隔套主体部1 未与水套13 的外侧壁面Hb相抵接，因此撞击声在该处被截断从而降低了噪声。当隔套14因与冷却水接触所引起的膨润或热膨胀而发生变形时，有可能导致其 内周面与水套13的内侧壁面13a形成过盈配合，但由于使设置于隔套主体部14a内周面 的凸部14i…与水套13的内侧壁面13a以能够抵接的方式对置，因此能够防止隔套主体部 14a的内周面与水套13的内侧壁面13a在整个面上都紧贴。此外，当凸部14i…与水套13的内侧壁面13a抵接时，撞击声有可能经由该凸部14i…传播，但也只是在活塞18、18、18'、 18'的离气缸排列线Ll较远的、进气侧和排气侧的外周面才会产生大的撞击声，而在设置 有所述凸部14i…的、离气缸排列线Ll较近的部分几乎不产生撞击声，因此经由凸部14L··· 传播撞击声实质上不会成为问题。另外，如图2所示，在隔套14的气缸排列线Ll方向两端部设有的固定部件22、22 与水套13的内侧壁面13a弹性接触，因此，利用固定部件22、22的反作用力Fl、Fl对隔套 14沿气缸排列线Ll方向拉伸。其结果为，隔套主体部Ha的进气侧侧面和排气侧侧面受到 相互接近的方向的载荷F2、F2而发生变形，由此隔套主体部1 的内周面向水套13的内侧 壁面13a接近，隔套主体部14a的内周面与水套13的内侧壁面13a之间的间隙α减小。由 此，能够使介于隔套主体部Ha与水套13的内侧壁面13a之间的冷却水的量进一步减少， 从而能够进一步有效地对缸膛12a、12a、12a' U2a'的上下方向中间部进行保温并将其扩 径。此时，两个固定部件22、22均配置于气缸排列线Ll上，并且隔套14的进气侧部分 与排气侧部分相对于气缸排列线Ll成为基本对称的形状，因此能够使所述载荷F2、F2相 等，所述载荷F2、F2用于使隔套主体部1 的进气侧侧面与排气侧侧面相互接近，从而能够 使隔套14的进气侧部分和排气侧部分的变形量均勻化。并且，固定部件22、22以不到达上部冷却水通路13c和下部冷却水通路13d的方 式安装于隔套主体部14a，因此不会妨碍冷却水的流动，而且固定部件22、22以不到达隔套 14的上部支撑脚14e、14g和下部支撑脚14f、14h的方式安装于隔套主体部14a，因此能够 利用固定部件22、22的反弹力使隔套主体部1 高效地变形。在此，端部缸膛1 仅仅与1个中间缸膛12a'对置，而中间缸膛12a'与1个端部 缸膛12a以及另1个中间缸膛12a'对置，因此存在中间缸膛12a'的温度比端部缸膛1 的温度更高的趋势。但是，在本实施方式中，隔套14的隔套主体部1 在面对中间缸膛12a' U2a'的 部分处的高度H比该隔套主体部1 在面对端部缸膛1211 的部分处的高度H降低了相 当于台阶差t的量，因此面对中间缸膛12a' U2a'的上部冷却水通路13c的高度相应地 变高，中间缸膛12a' U2a'的冷却效果大于端部缸膛12a、12a的冷却效果。因而，通过强 烈地冷却比端部缸膛1211 更容易变为高温的中间缸膛12a' U2a'，从而使所有缸膛 12aU2aU2a' U2a'的温度均勻化，由此能够有效发挥通过隔套14来减少摩擦的效果。接着，根据图13对本发明的第二实施方式进行说明。在第一实施方式中使隔套主体部1 在面对端部缸膛12a、12a的部分处的高度H 较高，而使该隔套主体部Ha在面对中间缸膛12a' U2a'的部分处的高度H较低；但在第 二实施方式中使隔套主体部Ha在面对端部缸膛12a、12a的部分处的厚度Tl较厚，而使该 隔套主体部Ha在面对中间缸膛12a' U2a'的部分处的厚度Tl较薄。其结果为，在隔套主体部14a的内周面与水套13的内侧壁面13a之间形成的间隙 α (参照图6)在面对中间缸膛12a' U2a'的部分处变大，间隙α中的冷却水的流路截面 面积相应地增大，从而中间缸膛12a' U2a'的冷却性能增强，能够与第一实施方式同样地 使所有缸膛12a、12a、12a' U2a'的温度均勻化。另外，与冷却水相比，合成树脂制的隔套 14的热传导率更低，因此，通过使这部分的隔套主体部1 变薄，中间缸膛12a' U2a'的热量容易通过隔套主体部Ha而向气缸体11的外壁面侧逸散，从而进一步有效地提高了中 间缸膛12a' U2a'的冷却性能。进而，通过使隔套主体部14a的内周面向径向外侧移动， 来使隔套主体部Ha在面对中间缸膛12a' U2a'的部分处的厚度Tl变薄，因此，能够有效 地增大位于隔套主体部14a的内周面与水套13的内侧壁面13a之间的间隙α中的冷却水 的流路截面面积。另外，也可以使隔套主体部14a的厚度Tl在面对所有缸膛12a、12a、12a' U2a' 的部分处恒定，并且在面对着中间缸膛12a'、12a'的部分处使隔套主体部14a向径向外 侧移动，由此来增大隔套主体部Ha的内周面与水套13的内侧壁面13a之间的间隙α。这 样也能够使更多的冷却水沿着水套13的面对中间缸膛12a' U2a'的内侧壁面13a流动， 从而能够提高中间缸膛12a' U2a'的冷却性能。接着，根据图14对本发明的第三实施方式进行说明。第三实施方式为第二实施方式的变形，在第二实施方式中，在面对中间缸膛 12a' U2a'的部分，通过使隔套主体部14a的内周面的位置向径向外侧移动而使厚度Tl 变薄；但在第三实施方式中，在面对中间缸膛12a' U2a'的部分，通过使隔套主体部14a 的外周面的位置向径向内侧移动而使厚度Tl变薄。根据第三实施方式，在隔套主体部14a的内周面与水套13的内侧壁面13a之间 形成的间隙α (参照图6)的尺寸未发生变化，但面对中间缸膛12a' U2a'的隔套主体部 14a变薄，因此，中间缸膛12a' U2a'的热量容易通过隔套主体部1 而向水套13的径 向外侧的间隙β (参照图6)和气缸体11的外壁面侧逸散，由此能够提高中间缸膛12a'、 12a'的冷却性能。接着，根据图15对本发明的第四实施方式进行说明。在第一实施方式中，在隔套14的气缸排列线Ll方向两端部设有的固定部件22、 22与水套13的内侧壁面13a弹性抵接；但在第四实施方式中，固定部件22' ,22'在径向 内外颠倒过来进行安装，固定部件22' ,22'与水套13的外侧壁面1 弹性抵接。第四实 施方式中的固定部件22' ,22'的结构实际上与第一实施方式的固定部件22、22的结构相 同。由此，隔套14的气缸排列线Ll方向两端部通过由固定部件22' ,22'的反弹力产 生的载荷Fl'、F1'而向相互接近的方向被施力，因此隔套主体部14a的进气侧侧面和排 气侧侧面受到相互背离的方向的载荷F2'、F2'而向径向外侧发生变形。其结果为，隔套 主体部14a的内周面从水套13的内侧壁面13a离开，隔套主体部14a的内周面和水套13 的内侧壁面13a之间的间隙α增大，由此，间隙α中的冷却水的流路截面面积增大，中间 缸膛12a' U2a'的冷却性能增强，从而能够与第一实施方式同样地使所有缸膛12a、12a、 12a' U2a'的温度均勻化。以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明能够在不超出其宗旨的范围内 进行各种设计变更。例如，在实施方式中例示了直列4缸内燃机，但本发明能够应用于并列设置有3个 以上的缸膛12a、12a'的3缸以上的任意形式的内燃机。另外，在第一实施方式中，使隔套主体部14a的上缘的高度在面对中间缸膛12a' 的部分较低，但也可以使隔套主体部14a的下缘的高度在面对中间缸膛12a'的部分较高，还可以同时采用上述两种方式。 另外，本发明也可以应用于这样的内燃机使从气缸排列线Ll的一端侧供给的冷 却水向进气侧侧面和排气侧侧面分支为两股，并在气缸排列线Ll的另一端侧使这两股冷 却水汇集并排出。
权利要求
1.一种内燃机的冷却结构，其中，在水套(13)的内部安装有隔套(14)，该水套(13)以 将内燃机的气缸体(11)的并列设置于气缸排列线(Li)上的3个以上的缸膛(12a、12a') 的周围包围起来的方式形成，利用所述隔套(14)调节所述水套(13)内的冷却水的流动从 而控制所述缸膛(1加、1加')的冷却状态，所述内燃机的冷却结构的特征在于，所述缸膛(12a、12a')包括位于气缸排列线(Li)方向两端部的端部缸膛(1 )、和除 所述端部缸膛(12a)以外的中间缸膛(1 ')，所述隔套(14)构成为使所述中间缸膛(1 ')的冷却性能高于所述端部缸膛(12a) 的冷却性能。
2.根据权利要求1所述的内燃机的冷却结构，其特征在于，所述隔套(14)具有隔套主体部(1 ),该隔套主体部(14a)在所述水套(1 的内部划 分出上侧的上部冷却水通路(13c)和下侧的下部冷却水通路(13d)，所述隔套主体部(14a)在面对所述中间缸膛(1 ')的部分处的上下方向高度(H)小 于该隔套主体部(14a)在面对所述端部缸膛(12a)的部分处的上下方向高度(H)。
3.根据权利要求1所述的内燃机的冷却结构，其特征在于，所述隔套(14)具有隔套主体部(1 ),该隔套主体部(14a)调节所述水套(1 内的冷 却水的流动，所述隔套主体部(14a)在面对所述中间缸膛(1 ')的部分处的径向厚度(Tl)小于 该隔套主体部(14a)在面对所述端部缸膛(12a)的部分处的径向厚度(Tl)。
4.根据权利要求1所述的内燃机的冷却结构，其特征在于，所述隔套(14)具有隔套主体部(1 ),该隔套主体部(14a)调节所述水套(1 内的冷 却水的流动，被夹在所述隔套主体部(14a)的内周面与所述水套(13)的内侧壁面(13a)之间的冷 却水在面对所述中间缸膛(1 ')的部分处的流路截面面积大于该冷却水在面对所述端 部缸膛(12a)的部分处的流路截面面积。
5.根据权利要求4所述的内燃机的冷却结构，其特征在于，在所述隔套主体部(14a)的气缸排列线(Li)方向两端部与所述水套(1 的外侧壁面 (13b)之间设置有施力单元)，该施力单元)对所述隔套主体部(14a)的气缸 排列线(Li)方向两端部向所述水套(13)的内侧壁面(13a)施力。
6.根据权利要求5所述的内燃机的冷却结构，其特征在于，所述施力单元是用于将所述隔套(14)固定在所述水套(1 的内部的固定部件 (22')。
全文摘要
本发明提供一种内燃机的冷却结构，利用配置于水套内部的隔套使并列设置于气缸排列线方向上的多个缸膛的温度均匀化。水套以包围内燃机的气缸体的缸膛周围的方式形成，通过使配置于该水套内部的隔套(14)在气缸排列线(L1)方向中间部的高度(H)降低相当于台阶差(t)的量，能够使位于气缸排列线(L1)方向两端部的较低温的端部缸膛和除端部缸膛以外的较高温的中间缸膛中的、中间缸膛的冷却性能高于端部缸膛的冷却性能，能够提高中间缸膛冷却效果并使所有缸膛的温度均匀化。即便使隔套(14)在面对中间缸膛的部分处的厚度(T1)变薄而使该隔套(14)在面对端部缸膛的部分处的厚度(T1)变厚，也能够起到同样的作用效果。
文档编号F01P3/02GK102072002SQ20101054301
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月5日 优先权日2009年11月19日
发明者中岛敦, 儿玉直人, 奥井重雄, 滨川丈 申请人:本田技研工业株式会社