用于内燃机水套的冷却装置和嵌件 【相关申请的交叉引用】
本申请要求分别于2008年8月4日和2009年4月7日提交的韩国专利申请第10-2008-0075947号和第10-2009-0029914号的优先权，上述申请的全部内容为了所有目的而通过引用结合于本文中。
【技术领域】
本发明涉及一种用于内燃机水套的冷却装置和嵌件，特别地，涉及这样一种用于内燃机水套的冷却装置和嵌件，其通过提高汽缸体的连体部分周围的冷却水的流动来提高内燃机的冷却效率。
背景技术
在相关技术领域中，具有位于汽缸之间的小间隔(缸膛间距)的连体汽缸体被用于车辆的多缸发动机中，以减小发动机的尺寸、重量和总长度。连体汽缸体通过铸造铝件制造而成并具有多个汽缸套，其中通过移除汽缸套之间的水套(冷却水通道)而形成较短的缸膛间距。
在具有上述结构的连体汽缸体中，缸膛(指“连体部分”)之间的间隔较小并且难于形成冷却水通道，从而易于发热。特别地，热量直接来自燃烧室的汽缸体的上端周围的连体部分以相当高的温度受热。
当连体部分以高温受热的时候，产生了与周围环境的温度差，汽缸体的上部由于热量而发生较大变形，其破坏了缸膛的完好的圆度。并且，发动机燃油通过活塞环与汽缸体内壁之间的间隔而在燃烧室内部流动，从而浪费了发动机燃油并且增加了泄漏的气体。因此，汽缸体和连体部分的上部的冷却对于确保燃烧废气的密封性、防止缸膛过度变形以及降低活塞的温度来说是非常重要的。
在相关的技术领域中，适当地冷却连体部分的研究已经取得一定进展，即在缸膛之间形成切槽或钻孔以作为冷却水通道，或者形成贯通汽缸盖衬垫的楔形水孔；然而，冷却效果不尽如人意。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
本发明的各个方面致力于提供一种用于内燃机水套的冷却装置和嵌件，其通过加快在连体部分上形成的水套中的冷却水的流动而提高汽缸体的连体部分的冷却效率，并且通过使温度在汽缸体的活塞的冲程方向上均匀分布并使活塞的摩擦减小而提高燃料效率。
在本发明的各个方面中，用于内燃机的冷却装置可以包括一个或多个嵌件，所述一个或多个嵌件被插入到水套的下部处，所述水套在汽缸体的缸膛之间的连体部分上形成，其中所述嵌件的底部连接于水套的底部上，从而加快水套的上部处的冷却水的流动，并且使所述嵌件之间的冷却水再循环，其中所述嵌件成对地彼此面对地设置在彼此面对的所述连体部分上。
相邻嵌件可以由所述相邻嵌件之间的连接肋所连接。
在配备有四个汽缸的内燃机中，一对嵌件可以被设置在第一汽缸和第二汽缸、第二汽缸和第三汽缸以及第三汽缸和第四汽缸之间。
在本发明的其它方面中，用于内燃机地冷却装置可以包括：一个或多个嵌件，所述一个或多个嵌件被插入到水套的下部处，所述水套在汽缸体的缸膛之间的连体部分上形成；以及流动通道，所述流动通道在所述嵌件的底部与所述水套的底部之间形成，以便加快所述水套的上部和下部处的冷却水的流动。
当设置有多个嵌件时，冷却水再循环处的空间可以在相邻嵌件之间形成。
所述嵌件可以具有主体和下凸出部，所述下凸出部从所述主体的下侧向下凸出并且与所述水套的底部接触，从而所述主体的下侧与所述水套的底部以预定的距离隔开以形成所述流动通道，其中所述嵌件还具有上凸出部，所述上凸出部从所述主体的上端部向上凸出并且和汽缸盖接触，从而所述嵌件的位置和形态被固定到所述汽缸盖上。
所述嵌件可以成对地彼此面对地设置在彼此面对的连体部分上，其中相邻嵌件由所述相邻嵌件之间的连接肋所连接，并且其中，在配备有四个汽缸的内燃机中，一对嵌件被设置在第一汽缸和第二汽缸、第二汽缸和第三汽缸以及第三汽缸和第四汽缸之间。
在本发明的其它方面中，用于内燃机水套的嵌件可以包括两个三角形翼部，所述两个三角形翼部在竖直方向上对称地形成，并且通过在所述两个三角形翼部的中部处的连接部分而连接成一体，其中所述翼部的每一个均在水平方向上弯曲成弧形，所述弧形基本上与汽缸体的汽缸周围的水套的下部形状相同。
所述翼部和所述连接部分可以通过将塑料材料注塑成型而形成。
用于内燃机水套的嵌件还可以包括下凸出部，所述下凸出部从所述主体的下侧向下凸出并且被固定到所述水套的底部上，从而所述主体的底部与所述水套的底部隔开，以便在它们之间形成流动通道。
所述主体还可以具有上凸出部，所述上凸出部从所述主体的上端部向上凸出并且与汽缸盖接触，从而所述嵌件的位置和形态被固定到所述汽缸盖上。
相邻嵌件可以通过所述相邻嵌件之间的连接肋而连接成一体，其中所述嵌件由第二连接肋所连接，所述嵌件由成排设置的所述缸膛两侧上的所述连接肋所连接，所述第二连接肋覆盖成排设置的所述缸膛的两端上的缸膛的外部，从而被插入到一个汽缸体中的全部嵌件一体地形成，并且其中由所述连接肋和所述第二连接肋所连接的所述嵌件整体上形成环。
根据按照本发明的用于内燃机水套的嵌件，因为具有相似于水套的外形的三角形嵌件被插入到在连体部分上形成的水套的下部处，所以当冷却水沿着水套流动时，水套的上部处的流动加快并且流速通过嵌件而增大。因此，汽缸体的上部及连体部分处的冷却效率提高，并且在汽缸体的中部和下部处的冷却效率能够通过冷却水的再循环而提高到预定水平。并且，在汽缸体的活塞的冲程方向上的温度差被减小，从而能够保持缸膛的良好的圆度并且在提高燃料效率的同时通过减小活塞的摩擦而减小发动机燃油的消耗和泄漏气体。另外，更有效率的是将嵌件应用到未经过热处理并且易发生缸膛的变形的汽缸体上。
并且，根据按照本发明的用于内燃机水套的嵌件，当冷却水沿着水套流动时，不仅水套的上部处的流动加快，而且水套的下部处的流动也加快，并且流速通过嵌件而增大，从而能够有效地冷却分散并且粘留在形成水套下部的汽缸体表面的发动机燃油。因此，能够防止发动机燃油失效，这减小了另外提供燃油冷却剂或者增加容量的必要。
【附图说明】
图1是根据本发明的示例性的用于内燃机水套的嵌件的立体图。
图2是示出了根据本发明的示例性的用于内燃机水套的嵌件设置在汽缸体中的视图。
图3是当设置有根据本发明的示例性的用于内燃机水套的嵌件时的冷却水的流动与相关技术相比较的视图。
图4是当设置有根据本发明的示例性的用于内燃机水套的嵌件时的连体部分和顶部环安装部分的温度与相关技术相比较的视图。
图5是当设置有根据本发明的示例性的用于内燃机水套的嵌件时的汽缸体的活塞的冲程方向上的温度差与相关技术相比较的视图。
图6是根据本发明的示例性的用于内燃机水套的嵌件的立体图。
图7是示出了图6的示例性的用于内燃机水套的嵌件设置在汽缸体中的视图。
图8是当设置有图6的示例性的用于内燃机水套的嵌件时与设置有图1的嵌件时的冷却水的流动相比较的视图。
图9示出了根据本发明的降温效果的曲线图，图中将根据发动机转数的燃油的温度的曲线图与相关技术中未使用嵌件时的曲线图进行比较。
图10为示出了本发明的示例性的嵌件的视图。
图11为示出了图10的示例性的嵌件设置在汽缸体中的视图。
图12为示出了本发明的嵌件被连接肋连接时的实施方式的视图。
图13为示出了本发明的嵌件被连接肋和第二连接肋一体地连接时的实施方式的视图。
【具体实施方式】
现将详细引用本发明的各个实施方式，其实例显示于附图中且说明于下文。虽然本发明将结合示例性实施方式进行描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制于那些示例性实施方式。相反地，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可被包括于如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的选择形式、修改形式、等价形式以及其它实施方式。
图1示出了根据本发明的各个实施方式的用于内燃机水套的嵌件1的立体图，其中两个三角形翼部1a被中间的连接部分1b连接为一体。
翼部1a弯曲成弧形，该弧形与形成为包围汽缸的水套的外形相同，并且左翼部和右翼部相对于它们之间的连接部分1b对称地形成。
优选地，翼部1a和连接部分1b通过将塑料材料注塑成型而形成。
图2示出了设置在汽缸体中的嵌件1，其如上文所述地根据本发明而生产。包围汽缸体2的汽缸的外圆周的水套W形成为具有预定的深度，并且嵌件1被插入到水套W的下部中。
嵌件1成对设置，每一对嵌件1被设置成彼此面对并且被插入到在汽缸之间的连体部分上形成的水套的下部处。
在配备有四个汽缸的内燃机中，嵌件1被设置在第一汽缸和第二汽缸、第二汽缸和第三汽缸以及第三汽缸和第四汽缸之间，从而设置有总共六个嵌件。
图3是比较本发明与相关技术中的冷却水的流动状态的视图，对于本发明，该冷却水沿着具有根据本发明的各个实施方式的嵌件的水套流动，所述嵌件设置在水套的下部处。水套W形成为在与汽缸套4相邻的连体部分5上具有预定的深度，并且根据本发明的嵌件1插入到水套W的下部处。因为嵌件1与水套具有相同的外形，当嵌件插入到水套的下部处的时候，其通过自身的重量而进行定位。并且，因为嵌件弯曲成弧形，其在机轴的轴向上固定于汽缸体上，从而其不需使用特定的固定装置。
在根据本发明的嵌件插入之前，冷却水的流速在水套的上部和下部处最小，而在中部最大，然而当嵌件1插入的时候，嵌件1干扰冷却水的流动并且流动横截面减小，从而水套的上部处的流速相应地增大。
冷却水在两个嵌件1之间在水套的中部和下部处再循环，从而实现冷却效果的预定水平。
图4是当设置有根据本发明的嵌件时和当相关技术中未设置嵌件时的连体部分和顶部环安装部分的温度相比较的视图。随着汽缸体的上部处的冷却水的流动通过嵌件而加快，连体部分和顶部环安装部分处的冷却效果提高，从而汽缸体的温度降低。
图5为在设置有嵌件时和未设置嵌件时的汽缸体的活塞的冲程方向上的温度相比较的视图。当汽缸体的水套中设置有嵌件时，汽缸体的上部处的冷却水的流动加快，而汽缸体的中部和下部处的冷却水的流速降低，从而汽缸体的冲程方向上的温度差减小。
并且，因为汽缸体的上部处的温度降低，所以活塞和汽缸体之间的摩擦减小并且燃料效率提高。此外，因为缸膛的变形减小，所以发动机燃油的消耗总量、泄漏的废气以及活塞的工作噪音降低。
然而，在上述的示例性实施方式中，水套的上部处的冷却水的流动加快，汽缸体的上部被有效地冷却，然而水套的下部处的流动略差，从而难于冷却分散并粘留在汽缸体的表面上的发动机燃油，该表面形成水套的下部。因此，发动机燃油可能会失效，并且可能需要另外提供燃油冷却剂或者提高容量以防止失效。
因此，在下文提出的各个实施方式中，通过消除上述缺陷并且确保水套的下部处的流动的适当水平，使得冷却粘留在汽缸体的表面上的发动机燃油易于冷却，该表面形成了水套的下部。
参考图6至图8，各个实施方式的用于内燃机的冷却装置具有一个或多个嵌件101，该嵌件101位于形成于汽缸体的缸膛之间的连体部分上的水套的下部处，从而加快了水套的上部和下部处的冷却水的流动。
嵌件101具有两个三角形翼部103，他们通过中间的连接部分105对称且一体地连接起来。翼部103形成为包围汽缸体的汽缸并且具有：主体107，其弯曲成与水套的下部的外形相同的弧形；以及下凸出部109，其从主体107的下端向下凸出以与水套的下侧接触，从而主体107的下端与水套的下侧隔开。
换言之，如图8所示，下凸出部109从主体107向下凸出并且与水套的下侧接触，从而冷却水的流动空间S在主体107和水套W的下侧之间形成。因此，冷却水顺利地流过流动空间，从而进行与分散且粘留在汽缸体表面的发动机燃油之间的有效的热交换，该表面形成流动空间以冷却发动机燃油，从而防止发动机燃油失效并且不需要另外提供燃油冷却剂或者提高容积以冷却发动机燃油。
作为参考，图9示出了燃油温度的变化的曲线图，所述燃油温度根据设置有根据本发明的嵌件的发动机和在相关技术中未设置有嵌件的发动机的转数而测得。从曲线图中可见，能够总体上减小具有根据本发明的嵌件的发动机中的燃油的温度，并且特别地，相当大的温度差出现在大转数的区域中。
[00551如在首先描述的本发明的示例性实施方式中所述，冷却水的流动增大到嵌件的主体107上，从而有效地实现汽缸体的上部和连体部分处的冷却。并且，冷却水循环通过的空间在相邻嵌件之间形成，从而冷却水在形成涡流的同时冷却所述部分。因此，在汽缸体的活塞的冲程方向上温度总体上均匀分布并且活塞的摩擦减小。
另一方面，参考图10和图11，嵌件还具有上凸出部111，其从主体107的上端向上凸出并且与汽缸盖接触，从而嵌件101的位置和形态得以稳定地保持。
因此，防止了嵌件101无法稳定地固定到水套W上并且在水套W中发生移动，从而能够通过持续地保持嵌件101的稳定的形态和位置来确保并保持汽缸体的顺畅和稳定的冷却性能。
同时，图12中示出了本发明的另一示例性实施方式，其中设置在相邻连体部分处的嵌件被连接肋113连接为一体。
换言之，嵌件101成对地彼此面对地设置在彼此面对的连体部分上。例如，在具有四个汽缸的内燃机中，彼此面对的一对嵌件101设置在第一汽缸和第二汽缸、第二汽缸和第三汽缸以及第三汽缸和第四汽缸之间。此外，在如上文所述设置的嵌件101中，彼此相邻设置且通过水套W而易于连接的嵌件101通过连接肋113而连接成一体。
图13示出了另一示例性实施方式，其中嵌件101通过第二连接肋115而连接，嵌件101由成排布置的缸膛两侧上的连接肋113所连接，第二连接肋115覆盖成排布置的缸膛两端上的缸膛的外部，从而插入到一个汽缸体中的全部嵌件101均一体地形成。
换言之，如图12所示，被连接肋113连接为一体的嵌件101还被第二连接肋115所连接，从而被连接肋113和第二连接肋115所连接的嵌件101整体地形成一个环。
因此，与单独分开的嵌件101相比，相对地易于且便于在汽缸体的水套W中插入并保持嵌件101。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”和“下”用于参考图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。