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，在水套的内部安装有隔套，所述水套以 将内燃机的气缸体的缸膛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 水的流动来控制所述缸膛的冷却状态。
背景技术：
在这样的内燃机的冷却结构中，通过日本特开2005-273469号公报公知有如下的 结构在隔套的内周面与水套的内侧壁面之间形成有间隙，在将该间隙沿着气缸轴线方向 分为上部区域、中间区域和下部区域时，通过将上部区域和下部区域中的间隙设定得比中 间区域中的间隙大，从而使缸膛沿气缸轴线方向均勻地冷却下来。但是，所述隔套被安装于水套内部来限制冷却水的流动，调整缸膛的冷却状态，从 而发挥减少活塞与缸膛间的摩擦的效果，但若此时隔套过度限制水套中的位于气缸轴线方 向的上部和下部的冷却水的流动，则无法充分进行从活塞的上部和下部向缸膛的散热，有 可能发生活塞烧结等现象。特别是，活塞上部经由活塞环与缸膛接触，所以需要充分确保从 活塞上部向缸膛散热的散热性。

发明内容
本发明就是鉴于上述课题而提出的，其目的在于，在利用隔套维持减少活塞与缸 膛间的摩擦的效果的同时，确保从活塞的上部向缸膛散热的散热性。为了达到上述目的，根据本发明的技术方案1提出了内燃机的冷却结构，其中，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， 利用所述隔套调节所述水套内的冷却水的流动来控制所述缸膛的冷却状态，所述隔套将所 述缸膛的在所述水套的深度方向上的中间部位沿周方向整周范围覆盖起来。根据上述结构，在水套的内部安装有隔套，该隔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，利用隔套调节水套内的冷却水的流动来对缸膛进行保温， 由此能够使缸膛发生热膨胀以减少缸膛与活塞之间的摩擦。由于隔套将缸膛的在水套的深度方向上的中间部位沿周方向整周范围覆盖起来， 因此，缸膛的中间部位比其他部分的温度高而发生热膨胀，由此增大了缸膛与活塞之间的 余隙(clearance)，特别是在压缩冲程及膨胀冲程中对活塞施加大的侧推力时，能够减少活 塞与缸膛之间的摩擦并有助于提高内燃机的燃料消耗率。而且，通过使缸膛的中间部位比 其他部分的温度高，从而能够使润滑该部分的润滑油的温度上升并使粘性下降，因此能够 进一步提高减少摩擦的效果。另外，水套的能够使冷却水不受隔套阻挡地流动的深度方向上的上部和下部得到 了充分冷却，因此能够确保活塞的温度容易变高的顶部、以及裙部的冷却性能以防止过热。另外，根据本发明的技术方案2，在上述技术方案1的基础上提出了内燃机的冷却 结构，所述隔套配置成相对于所述水套的外侧壁面更接近该水套的内侧壁面。
根据上述结构，与水套的外侧壁面相比，所述隔套配置成更接近该水套的内侧壁 面，因此，冷却水难以接触到水套的面对缸膛的内侧壁面，由此能够提高缸膛的保温效果， 使缸膛扩径来有效地减少缸膛与活塞之间的摩擦。另外，根据本发明的技术方案3，在上述技术方案1或2的基础上提出了内燃机的 冷却结构，所述隔套具有隔套主体部和下部支撑脚，所述隔套主体部将所述缸膛沿周方向 整周范围覆盖起来，所述下部支撑脚从所述隔套主体部沿气缸轴线方向延伸且一端与所述 水套的底部相抵接，所述下部支撑脚在径向上的厚度比所述隔套主体部在径向上的厚度形 成得薄。根据上述结构，由于隔套具有隔套主体部和下部支撑脚，所述隔套主体部将缸膛 沿周方向整周范围覆盖起来，所述下部支撑脚从隔套主体部沿气缸轴线方向延伸且一端与 水套的底部抵接，因此，当将隔套安装于水套的内部时，通过使下部支撑脚的下端与水套的 底部接触从而能够将隔套定位于上下方向。而且，下部支撑脚在径向上的厚度比隔套主体 部在径向上的厚度形成得薄，因此能够减小下部支撑脚对水套内的冷却水的流动造成的影 响。另外，根据本发明的技术方案4提出了一种内燃机的冷却结构，其中，在水套的内 部安装有隔套，该隔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，利用所述 隔套调节所述水套内的冷却水的流动并控制所述缸膛的冷却状态，在滑动自如地与所述缸 膛配合的活塞位于最大侧压产生位置时，所述隔套的上缘位于所述活塞的活塞环与裙部之 间。根据上述结构，在以将内燃机的气缸体的缸膛的周围包围起来的方式形成的水套 的内部安装有隔套，因此，通过利用隔套调节水套内的冷却水的流动来对缸膛进行保温，从 而能够使缸膛热膨胀来减少缸膛与活塞之间的摩擦。当活塞位于最大侧压产生位置时，隔 套的上缘位于活塞的活塞环与裙部之间，因此，通过利用隔套覆盖裙部的径向外侧的缸膛 来进行扩径，从而能够降低滑动阻力，并且能够使活塞环的径向外侧不被隔套覆盖以确保 活塞上部的散热性。另外，根据本发明的技术方案5，在上述技术方案4的基础上提出了内燃机的冷却 结构，在所述活塞位于下止点时，所述隔套的下缘位于比所述活塞环靠上方的位置。根据上述结构，在活塞位于下止点使得移动速度下降、因此从该活塞向缸膛散热 的散热量增加时，隔套的下缘位于比活塞环靠上方的位置，因此，使得热量从活塞经由活塞 环向缸膛的散热不会受隔套阻碍，从而能够确保散热性。另外，根据本发明的技术方案6，在上述技术方案4或5的基础上提出了内燃机的 冷却结构，将所述隔套沿着所述水套的内侧壁面配置。根据上述结构，沿着水套的内侧壁面配置隔套，因此冷却水难以接触水套的面对 缸膛的内侧壁面，能够提高缸膛的保温效果并使缸膛扩径，从而能够有效地减少缸膛与活 塞之间的摩擦。此外，实施例的第一道气环19、第二道气环20和油环21与本发明的活塞环相对应。本发明中的上述及其他目的、特征和优点可以从下文基于附图而详述的优选实施 例的说明中得以明示。


图1 图12(C)表示本发明的一个实施例，其中，图1是直列4缸内燃机的气缸体的立体图；图2是隔套的立体图；图3是沿着图1中的箭头3方向观察到的视图；图4是沿着图3中的箭头4方向观察到的视图；图5是沿着图3中的5-5线的剖视图；图6是图5中的6部的放大图；图7是沿着图3中的7-7线的剖视图；图8是沿着图3中的8-8线的剖视图；图9是沿着图3中的9-9线的剖视图；图10是沿着图3中的10-10线的剖视图；图Il(A)是沿着图3中的11-11线的剖视图；图11 (B)是沿着图11 (A)中的B-B线的剖视图；图11 (C)是沿着图11 (B)中的C-C线的剖视图；图12㈧是沿着图3中的12-12线的剖视图；图12⑶是沿着图12 (A)中的B-B线的剖视图；图12(C)是沿着图12(B)中的C-C线的剖视图。
具体实施例方式以下，根据图1 图12(C)对本发明的实施例进行说明。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。本实施例的气缸体11为 萨米迟(Siamese)型气缸体，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向曲轴箱侧以一定深度向下延伸，在该水套13的内侧壁面13a与 外侧壁面13b之间配置有从气缸体11的板面Ila的开口侧插入的合成树脂制的隔套14。此外，本说明书中所谓的“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…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14c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14a形成得厚，并且分别从冷却水入口部14b和冷却水出口部14c的 上缘、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…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…周围的下部冷却水通路13d。上部支撑脚14e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，分别向上部冷却水通路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方向上的两端部，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与气缸盖15之间，由此将隔套14定位于上下方 向。在各缸膛12a中滑动自如地配合有与曲轴17相连接的活塞18，在活塞18的顶部 18a侧安装有第一道气环19、第二道气环20和油环21。以下，对隔套14的细节结构依次进行说明，根据图4可知，隔套14的隔套主体部14a、冷却水入口部14b以及冷却水出口部 14c在气缸轴线L2方向上的高度，在隔套14的整周范围为一定值H。根据图2和图3可 知，隔套主体部14a的厚度Tl大体为一定值，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，并且，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14a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14a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随着曲轴17的旋转而在缸膛12a内进行上下运动时，作 用于活塞18与缸膛12a之间的侧推力发生周期性的变化，活塞18在以实线表示的膨胀冲 程中的位置(例如压缩上止点后的曲轴角度为15°的位置)，侧推力成为最大。在该侧推 力成为最大的位置，隔套14在水套13内部的上下位置被设定成活塞18的第一道气环19、 第二道气环20和油环21位于比隔套14的上缘靠上方的位置，并且活塞18的裙部18b位 于比隔套14的上缘靠下方的位置。并且，在以点划线表示的活塞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的第一道气环19、第二道气环20和油环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14a的厚度Tl被设定为比供该隔套主体部14a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 13b而导致组装性下降。因此，在已将隔套14组装于水套13的内部时，配置成在隔套主 体部14a的内周面与水套13的内侧壁面13a之间形成间隙α，且在隔套主体部14a的外周 面与水套13的外侧壁面13b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14a相对于水套13的外侧壁面13b更接近该水套的内侧壁面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的在与气缸排列线Ll 垂直的方向上的宽度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14a在缸膛间的厚度与隔套主体部14a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14a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15a…面向被收纳于水套13中的隔套14的冷却水出口部14c的上方。在 使隔套主体部14a延长至冷却水出口部14c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14a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13b之间具有能够组装隔 套14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13b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11㈧ 图11 (C)可知，隔套14的正时轮系侧端部(冷却水出口部 14c的部分)中的、被夹在上部支撑脚14e和下部支撑脚14f的部分，形成为厚度与隔套主 体部14a相同的厚壁部14m。从下部支撑脚14f的下端到厚壁部14m的上端形成有沿上下 方向延伸的缝隙14η，水平截面为H字形的由橡胶构成的固定部件22的缝隙22a与该缝隙 14η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14η中的在下部支撑脚14f中露出来的一部分用于减少 固定部件22的压入阻力以提高组装性，根据图2和图12㈧ 图12(C)可知，在隔套主体部14a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中安装有水平截面为H字形的由橡胶构成的固定部件22。固定部件22安装 于隔套主体部14a的上下方向高度范围内，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进行弹性抵接。缝 隙14ο中的在下部支撑脚14h中露出来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都配置于气缸排列线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朝上与所述缝隙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，即便作用于固定部件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例的作用进行说明。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···的外周包围起来的方式形成开口，将隔套14从该开 口插入到水套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 气紅盖15。在该隔套14的组装状态下，下部支撑脚14f、14h的下端以及分隔壁14d的下部突 起14k的下端与水套13的底部接触，上部支撑脚14e、14g的上端以及分隔壁14d的上部突 起14j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)。在因内燃机运转时发生振动等而使隔套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的上部突起14j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方向两端的两个固定部件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侧面和排气侧侧面的温度，因此还能够将对安装于该两端 部的橡胶制的固定部件22、22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14a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，与将该固定部件22设置于水套13 的进气侧侧面和排气侧侧面的情况相比，能够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14e和下部支撑脚14f在径向上的厚度比隔 套主体部14a在径向上的厚度Tl形成得薄，且该上部支撑脚14e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13b侧。并 且，隔套14的变速器侧的上部支撑脚14g和下部支撑脚14h在径向上的厚度比隔套主体部 14a在径向上的厚度Tl形成得薄，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13b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···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···的热，因而该部分的温度较低。而4个缸膛12a···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12a···的热，因而该部分的温度较高。在本 实施例中，将上部支撑脚14e、14g和下部支撑脚14f、14h设置于缸膛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阻碍，也能够将该影响抑制在最小限度，从而使各缸 膛12a···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沿着水套13的与变速器侧 的缸膛12a的低温部面对的内侧壁面13a配置，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，能够对上述较低温的缸膛12a进行保温，由此 能够使各缸膛12a…的温度进一步均勻化。固定部件22、22由橡胶构成，且嵌合固定在隔套14的缝隙14η、14ο中，因此，无需 螺栓那样的特别部件也能够固定在隔套14上。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，在一边将固定部件22、22压接于水套13的内侧壁面13a 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，隔离件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，且该冷却水入口部14b偏靠径向内侧，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和下部冷却水通路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，因此冷却水 的流向变更为向右侧，从而在上部冷却水通路13c和下部冷却水通路13d的大致全长范围 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15a···排出，从冷却水入口 部14b观察，该冷却水出口部14c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和下部冷却水通路13d被具有比水套13的宽度W稍小的厚度Tl的隔 套主体部14a上下分隔开，因此在上部冷却水通路13c中流动的冷却水和在下部冷却水通 路13d中流动的冷却水几乎不会混合。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，在下部冷却水通路13d中流动的冷却水在从下向上通过隔套 14的冷却水出口部14c而与在上部冷却水通路13c中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的外周面共面并沿着水套13的外侧壁面13b地偏靠 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，而且即便是在因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14c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。当在上部冷却水通路13c和下部冷却水通路13d中流动的冷却水在冷却水出口 部14c向上改变流向并从连通孔15a…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通过分隔壁14d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15a…中。由于隔套14的隔套主体部14a的内周面接近水套13的位于气缸轴线L2方向中间 部的内侧壁面13a，所以冷却水难以接触到该部分的内侧壁面13a，从而使冷却受到抑制。 其结果为，缸膛12a的与隔套主体部14a对置的、气缸轴线L2方向上的中间部的温度高于 其他部分的温度而发生热膨胀，从而增大了该中间部与活塞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施加较大的侧推力时，能够减少 活塞18与缸膛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的气缸轴线L2方向中间部的温度比其他部分的温度更高，从而使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的气缸轴线L2方向上部和下部借助于在隔套14上下方的上 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，因此能够确保滑 动自如地与缸膛12a配合的活塞18的易变为高温的顶部18a以及裙部18b的冷却性能以 防止过热。另外，缸膛12a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经由第一道气环19、第二道气环20以及油环 21传递过来，因而容易变成高温；但通过使隔套14不面对该缸膛12a的上部，能够确保冷 却性能。另外，虽然活塞18的裙部18b是与缸膛12a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并借助于热膨胀进行扩径，从而能 够减少摩擦。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的侧推 力成为最大时、即在活塞18与缸膛12a之间的摩擦成为最大时，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14a的上缘靠上方的位置，因此，在利用隔套14增大缸膛 12a的内径来减少所述摩擦的同时，活塞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的冷却性能。此时，隔套14的隔套主体部14a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14a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，活塞18的移动速度降低，因此从活塞 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的热能够向缸膛12a逸散而不会被隔套14阻挡，从而能够确保活塞 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设定为，小于隔套主体部14a的外周面与水套13的外侧壁 面13b之间的间隙β。因此，即便隔套14因组装误差、变形而在径向上发生偏移、使得隔套 主体部14a的内周面接触水套13的内侧壁面13a，隔套主体部14a的外周面也不会与水套 13的外侧壁面13b发生接触。这样，通过在隔套主体部14a的外周面与水套13的外侧壁面13b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14a的外周面与本实施方式相反地与水 套13的外侧壁面13b相接触的情况下，隔套14的下部支撑脚14f、14h与水套13的底部发 生接触，因此活塞18的撞击声沿着缸膛12a —水套13的底部一隔套14的下部支撑脚14f、 14h—隔套主体部14a—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的撞击声从缸膛12a向隔套主体部14a传播，但由于隔套 主体部14a未与水套13的外侧壁面13b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因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以相互抵接的方式对置，所以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…传播开，但也只是在活塞18的离气 缸排列线Ll较远的进气侧外周面和排气侧外周面才会产生大撞击声，而在设置有所述凸 部14i…的靠近气缸排列线Ll的部分几乎不产生撞击声，因此经由凸部14i…传播撞击声 实际上不会成为问题。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14a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，从而隔套主体部14a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14a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的上下方向中间部进行保温而使其扩径。此时，两个固定部件22、22都配置于气缸排列线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14a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。而且，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14a高效地变形。
以上，对本发明的实施例进行了说明，但本发明在不超出其主旨的范围内能够进 行各种设计变更。例如，在实施例中例示了直列4缸内燃机，但本发明能够适用于任意气缸数的任 意形式的内燃机。另外，本发明也能够适用于如下这样的内燃机使从气缸排列线Ll的一端侧供给 来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。另外，在实施例中使第一道气环19、第二道气环20和油环21与本发明的活塞环 相对应，但也可以仅仅使第一道气环19与本发明的活塞环相对应。即，由于第一道气环19 相对于其他环位于最靠近燃烧室的位置，因此从活塞18通过第一道气环19传递给缸膛12a 的热量最大。因而，当活塞18位于最大侧压产生位置时，隔套14的上缘位于活塞18的第 一道气环19与裙部18b之间即可；并且，当活塞18位于下止点时，隔套14的下缘位于比第 一道气环19靠上方的位置即可。再有，当活塞18位于最大侧压产生位置时，优选使活塞18的顶部18a的下表面 (活塞18内部的顶面)位于比隔套14的上缘靠上方的位置。这样一来，活塞18的气缸轴 线L2方向上的厚度最大的整个顶部18a向隔套14的上方露出，从而能够有效地使活塞18 的高温的顶部18a冷却。
权利要求
1.一种内燃机的冷却结构，其中，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，利用所述隔套调节所述水套内的冷却水的流动来控 制所述缸膛的冷却状态，该内燃机的冷却结构的特征在于，所述隔套将所述缸膛的在所述水套的深度方向上的中间部位沿周方向整周范围覆盖起来。
2.根据权利要求1所述的内燃机的冷却结构，所述隔套配置成相对于所述水套的外侧壁面更接近该水套的内侧壁面。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的冷却结构，所述隔套具有隔套主体部和下部支撑脚，所述隔套主体部将所述缸膛沿周方向整周范 围覆盖起来，所述下部支撑脚从所述隔套主体部沿气缸轴线方向延伸且一端与所述水套的 底部抵接，所述下部支撑脚在径向上的厚度比所述隔套主体部在径向上的厚度形成得薄。
4.一种内燃机的冷却结构，其中，在水套的内部安装有隔套，所述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，利用所述隔套调节所述水套内的冷却水的流动来 控制所述缸膛的冷却状态，该内燃机的冷却结构的特征在于，在滑动自如地与所述缸膛配合的活塞位于最大侧压产生位置时，所述隔套的上缘位于 所述活塞的活塞环与裙部之间。
5.根据权利要求4所述的内燃机的冷却结构，在所述活塞位于下止点时，所述隔套的下缘位于比所述活塞环靠上方的位置。
6.根据权利要求4或5所述的内燃机的冷却结构， 所述隔套沿着所述水套的内侧壁面配置。
全文摘要
本发明提供一种内燃机的冷却结构，其中，隔套(14)将缸膛(12a)的在水套(13)的深度方向上的中间部位沿周方向整周范围覆盖起来，因此缸膛(12a)的中间部位比其他部分的温度高，通过热膨胀增大缸膛与活塞(18)之间的余隙，由此能够减少摩擦而有助于提高内燃机的燃料消耗率。而且，通过使缸膛(12a)的中间部位比其他部分的温度更高，从而使润滑这部分的润滑油升温并使其粘性下降，因此能进一步提高减少摩擦的效果。另外，缸膛(12a)的能够使冷却水不受隔套(14)阻挡地流动的气缸轴线(L2)方向上部和下部得到充分冷却，因而能够确保活塞(18)的容易变为高温的顶部以及裙部(18b)的冷却性能以防止过热。
文档编号F02F1/10GK102072039SQ20101054673
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月11日 优先权日2009年11月19日
发明者佐藤谦次, 儿玉直人, 奥井重雄, 滨川丈 申请人:本田技研工业株式会社