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Die Erfindung betrifft einen Blockeinsatz und eine Zylinderstruktur eines Fahrzeugverbrennungsmotors mit demselben.
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Bei einem herkömmlichen Verbrennungsmotor wird die Temperatur des Kühlmittels eines Zylinderkopfes und eines Zylinderblocks durch einen Kühlmitteltemperatur-Einstellmechanismus eingestellt, der an einem Einlass oder einem Auslass des Verbrennungsmotors angeordnet ist.
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Wenn die Temperatur der Wandfläche des Zylinderblocks erhöht ist, wird die Kraftstoffeffizienz infolge eines reduzierten Reibungsverlustes eines Kolbens verbessert, jedoch gibt es, wenn die gesamte Verbrennungsmotortemperatur erhöht ist, ein Problem in der Verbrennungsstabilität, wie ein Klopfen. Daher ist es erwünscht, die Temperatur des oberen Abschnitts des Blocks auf einer relativ niedrigen Temperatur zu halten, um die Verbrennungsstabilität zu verbessern, während es erwünscht ist, die Temperatur des unteren Abschnitts des Blocks auf einer hohen Temperatur zu halten, um die Reibung des Kolbens zu reduzieren.
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Wie in der
KR 10-1550981 B1 beschrieben, wurde eine variable getrennte Kühlungstechnik zum separaten Einstellen des Kühlmittels des Zylinderkopfes und des Zylinderblocks entwickelt. Indessen sollte, um die variable getrennte Kühlungstechnik zu verwenden, eine Struktur zum Trennen des Kühlmittels des Zylinderkopfes und des Zylinderblocks gebildet werden. Zu diesem Zweck wird eine Wasseröffnung einer Kopfdichtung im Allgemeinen entfernt. In diesem Falle wurde festgestellt, dass, da die Gesamttemperatur des Zylinderblocks erhöht werden muss, es schwierig ist, die Temperatur in dem oberen Abschnitt des Blocks zu reduzieren. Darüber hinaus stagniert, wenn eine Blocktemperatur-Einstellvorrichtung fehlt, das Kühlmittel an der Blockseite ständig, was zu einem Bruch des gesamten Verbrennungsmotors führt.
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Anstatt einem herkömmlichen Parallelstromverfahren, bei dem ein Kühlmittel in einen Wassermantel des Zylinderblocks und des Zylinderkopfes parallel von der Vorderseite des Verbrennungsmotors in Richtung zu der Rückseite davon strömt, strömt bei einem sogenannten Querstromverfahren das Kühlmittel quer von einer Auslassseite in Richtung zu einer Einlassseite. Jedoch wurde festgestellt, dass es ein Problem dadurch gibt, dass eine Kühlmittelkammer zum Erzeugen des Querstromes in dem Block des herkömmlichen Verbrennungsmotors separat ausgebildet sein sollte, um ein solches Querstromverfahren zu verwenden.
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Mit der Erfindung werden eine Blockeinsatzanordnung und eine Zylinderstruktur eines Fahrzeugverbrennungsmotors geschaffen, welche den Querstrom selbst ohne separates Bilden einer Kühlmittelkammer in einem Block und separates Kühlen des oberen und des unteren Abschnitts des Blocks mit geringen Kosten bilden können.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Blockeinsatzanordnung vorgesehen, die an einem Blockwassermantel für einen Verbrennungsmotor montiert ist, wobei der Blockwassermantel zwischen einem Zylinderblock und einer Zylinderlaufbuchse ausgebildet ist, und die Blockeinsatzanordnung einen ersten Blockeinsatz und einen zweiten Blockeinsatz aufweist, welche zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Zylinderblock angeordnet sind. Insbesondere weist ein erster Seitenendabschnitt des ersten Blockeinsatzes, welcher benachbart zu einer Blockkühlmittel-Einlassseite ist, einen ersten Strömungswiderstand zum Abdichten lediglich eines Teilraumes des Raumes zwischen dem Zylinderblock und der Zylinderlaufbuchse auf, und ein erster Seitenendabschnitt des zweiten Blockeinsatzes, welcher benachbart zu der Blockkühlmittel-Einlassseite ist, weist einen zweiten Strömungswiderstand zum Abdichten des gesamten Raumes zwischen dem Zylinderblock und der Zylinderlaufbuchse auf.
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In einer Ausführungsform weist ein zweiter Seitenendabschnitt des ersten Blockeinsatzes einen dritten Strömungswiderstand zum Abdichten des gesamten Raumes zwischen dem Zylinderblock und der Zylinderlaufbuchse auf, und ein zweiter Seitenendabschnitt des zweiten Blockeinsatzes weist einen vierten Strömungswiderstand zum Abdichten lediglich eines Teilraumes des unteren Abschnitts des Raumes zwischen dem Zylinderblock und der Zylinderlaufbuchse auf.
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In einer anderen Ausführungsform sind der erste Seitenendabschnitt des ersten Blockeinsatzes und der zweite Seitenendabschnitt des zweiten Blockeinsatzes derart konfiguriert, dass sie jeweils von dem oberen Abschnitt eines Einsatzrahmens, der ein Hauptkörper ist, nach unten geneigt sind.
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Um den Kühlmittelstrom durch den Strömungswiderstand zuverlässiger zu blockieren, stehen die Strömungswiderstände, die an dem zweiten Seitenendabschnitt des ersten Blockeinsatzes und dem ersten Seitenendabschnitt des zweiten Blockeinsatzes vorgesehen sind, jeweils von dem Einsatzrahmen, der ein Hauptkörper der Blockeinsatzanordnung ist, nach oben vor.
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In Anbetracht der Wärmebeständigkeit, der Bearbeitbarkeit usw. ist die Blockeinsatzanordnung aus einem Harzmaterial hergestellt.
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Um einen Warmblock durch Erhöhen der unteren Temperatur des Zylinderblocks zuverlässig zu erzeugen, kann die Innenfläche wenigstens eines von dem ersten Blockeinsatz oder dem zweiten Blockeinsatz mit wenigstens einer vertikalen Gummidichtung versehen sein, die ein Strömungswiderstand in einer vertikal sich erstreckenden und vorstehenden Form ist. Dann ist, um den Warmblock wirksamer zu bilden, die vertikale Gummidichtung in einer Position angeordnet, die mit einer Zwischenbohrung des Zylinderblocks korrespondiert.
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Um den Warmblock durch Erhöhen der unteren Temperatur des Zylinderblocks zu erzeugen und die Kühlung des oberen Abschnitts des Zylinderblocks zu erleichtern, kann die Innenfläche wenigstens eines von dem ersten Blockeinsatz oder dem zweiten Blockeinsatz mit wenigstens einer horizontalen Gummidichtung versehen sein, die ein Strömungswiderstand in einer horizontal sich erstreckenden und vorstehenden Form ist.
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Dann kann sich, um die oben genannten Effekte zuverlässiger zu realisieren, die horizontale Gummidichtung in einem vorbestimmten Winkelbereich von links nach rechts basierend auf einer mit der Zwischenbohrung des Zylinderblocks korrespondierenden Position, welche eine Position mit der höchsten Temperatur ist, von der oberen Fläche davon betrachtet erstrecken.
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Eine Verbrennungsmotorstruktur eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist einen Zylinderblock, der einen Blockkühlmitteleinlass, durch welchen Kühlmittel hindurchströmt, und einen Blockkühlmittelauslass aufweist, durch welchen hindurch das Kühlmittel herausströmt, eine Zylinderlaufbuchse, die in dem Zylinderblock angeordnet ist und mit einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen geformt ist, einen Blockwassermantel, der zwischen der Innenumfangsfläche des Zylinderblocks und der Außenumfangsfläche der Zylinderlaufbuchse ausgebildet ist, wobei das Kühlmittel derart konfiguriert ist, dass es entlang dem Blockwassermantel strömt, eine Blockeinsatzanordnung, die in den Blockwassermantel eingesetzt ist, um den Kühlmittelstrom in dem Blockwassermantel zu führen, und einen Zylinderkopf auf, der mit einem Kopfwassermantel versehen ist, der das Kühlmittel aufnimmt, das in dem Blockwassermantel strömt. Insbesondere weist die Blockeinsatzanordnung einen ersten Blockeinsatz, der an der Auslassseite des Zylinderblocks angeordnet ist und zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Zylinderblock eingesetzt ist, und einen zweiten Blockeinsatz auf, der an der Einlassseite des Zylinderblocks angeordnet ist und zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Zylinderblock eingesetzt ist, wobei ein erster Seitenendabschnitt des ersten Blockeinsatzes, welcher benachbart zu einer Blockkühlmittel-Einlassseite ist, einen ersten Strömungswiderstand zum Abdichten lediglich eines Teilraumes des unteren Abschnitts des Raumes zwischen dem Zylinderblock und der Zylinderlaufbuchse aufweist, und ein erster Seitenendabschnitt des zweiten Blockeinsatzes, welcher benachbart zu der Blockkühlmittel-Einlassseite ist, einen zweiten Strömungswiderstand zum Abdichten des gesamten Raumes zwischen dem Zylinderblock und der Zylinderlaufbuchse aufweist, um dadurch einen Teil des Kühlmittels, das von dem Blockkühlmitteleinlass aufgenommen wird, entlang der oberen Fläche des ersten Strömungswiderstandes zu dem Kopfwassermantel zu führen und durch den zweiten Strömungswiderstand zu verhindern, dass ein Teil des Kühlmittels, das von dem Blockkühlmitteleinlass aufgenommen wird, direkt in den Blockwassermantel der Seite strömt, an welcher der zweite Blockeinsatz installiert ist.
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In einer Ausführungsform weist ein zweiter Seitenendabschnitt des ersten Blockeinsatzes einen dritten Strömungswiderstand zum Abdichten des gesamten Raumes zwischen dem Zylinderblock und der Zylinderlaufbuchse auf, und ein zweiter Seitenendabschnitt des zweiten Blockeinsatzes weist einen vierten Strömungswiderstand zum Abdichten lediglich eines Teilraumes des unteren Abschnitts des Raumes zwischen dem Zylinderblock und der Zylinderlaufbuchse auf, um damit durch den dritten Strömungswiderstand zu verhindern, dass das Kühlmittel direkt von dem zweiten Seitenendabschnitt des ersten Blockeinsatzes zu dem Blockkühlmittelauslass abgeführt wird, und das Kühlmittel entlang der oberen Fläche des vierten Strömungswiderstandes zu dem Blockkühlmittelauslass zu führen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Innenfläche wenigstens eines von dem ersten Blockeinsatz oder dem zweiten Blockeinsatz mit wenigstens einer vertikalen Gummidichtung versehen, die ein Strömungswiderstand in einer vertikal sich erstreckenden und vorstehenden Form ist.
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In einer anderen Ausführungsform ist die vertikale Gummidichtung in einer Position angeordnet, die mit einer Zwischenbohrung des Zylinderblocks korrespondiert.
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In noch einer anderen Ausführungsform ist die Innenfläche wenigstens eines von dem ersten Blockeinsatz oder dem zweiten Blockeinsatz mit wenigstens einer horizontalen Gummidichtung versehen, die ein Strömungswiderstand in einer horizontal sich erstreckenden und vorstehenden Form ist.
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In einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Kühlmittelbohrloch, das durch die Zwischenbohrung des Zylinderblocks hindurchtritt und sich von dem oberen Abschnitt des Zylinderblocks schräg nach unten erstreckt, in dem Zylinderblock ausgebildet, und die horizontale Gummidichtung ist in dem unteren Abschnitt von beiden Endabschnitten des Kühlmittelbohrloches angeordnet.
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In einer anderen Form erstreckt sich die horizontale Gummidichtung innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs von links nach rechts basierend auf einer mit der Zwischenbohrung des Zylinderblocks korrespondierenden Position.
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Gemäß der Erfindung ist es möglich, den Blockeinsatz mit der kostengünstigen Gummidichtung selbst ohne separates Bilden der Kühlmittelkammer in dem Zylinderblock zu verwenden, um dadurch den Querstrom des Kühlmittels beim Kühlen des Verbrennungsmotors zu realisieren.
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Gemäß der Erfindung ist es möglich, dass das Kühlmittel in dem unteren Abschnitt des Blocks effizient stagniert, um die Temperatur des unteren Abschnitts des Blocks zu erhöhen, wodurch die Reibung des Kolbens weiter als in der bezogenen Technik reduziert wird.
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Außerdem ist es gemäß der Erfindung möglich, die Strömungsrate des Kühlmittels in dem oberen Abschnitt des Blocks zu erhöhen, um die Temperatur des oberen Abschnitts des Blocks zu reduzieren, wodurch die Klopfcharakteristik verbessert wird und die Leistung und die Kraftstoffeffizienz in dem Niedrig-Mittel-Drehzahl- und Hochlast-Bereich verbessert werden.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Blockeinsatzanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine Ansicht, die den Querstrom von Kühlmittel darstellt, wenn die Blockeinsatzanordnung verwendet wird;
- 3 eine Ansicht, die den Einfluss einer vertikalen Gummidichtung darstellt, die in der Blockeinsatzanordnung in dem Kühlmittelstrom vorgesehen ist;
- 4A eine Ansicht, die den Kühlmittelstrom in der Nähe beider Endabschnitte eines Kühlmittelbohrloches darstellt, das durch eine Zwischenbohrung eines herkömmlichen Zylinderblocks hindurchtritt;
- 4B eine Ansicht, die den Kühlmittelstrom in der Nähe beider Endabschnitte des Kühlmittelbohrloches darstellt, das durch die Zwischenbohrung des Zylinderblocks hindurchtritt, wenn die Blockeinsatzanordnung gemäß der Erfindung verwendet wird;
- 5 eine Ansicht, die den Montagebereich einer horizontalen Gummidichtung der Blockeinsatzanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
- 6 eine Draufsicht einer Zylinderstruktur eines Fahrzeugverbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 7A einen Schnitt entlang der Linie a-a in 6;
- 7B einen Schnitt entlang der Linie b-b in 6; und
- 8 eine Ansicht, die den Kühlmittelstrom in einem Zylinderblock in einem Fahrzeug darstellt, bei welchem die Zylinderstruktur des Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die vorliegende Offenbarung, Anmeldung oder Verwendungen zu beschränken. Es versteht sich, dass durch die Zeichnung hinweg entsprechende Bezugszeichen gleiche oder korrespondierende Teile und Merkmale bezeichnen.
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Zuerst wird mit Bezug auf die 6, 7A und 7B eine Zylinderstruktur eines Fahrzeugverbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben, und anschließend wird mit Bezug auf die 1 bis 5 eine Blockeinsatzanordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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6 ist eine Draufsicht einer Zylinderstruktur eines Fahrzeugverbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 7A ist ein Schnitt entlang der Linie a-a in 6 von der Vorderseite des Fahrzeuges betrachtet, und 7B ist ein Schnitt entlang der Linie b-b in 6 von der Rückseite des Fahrzeuges betrachtet.
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Eine Zylinderstruktur eines Fahrzeugverbrennungsmotors gemäß der Erfindung weist einen Zylinderblock 200, einen Blockwassermantel 230, eine Zylinderlaufbuchse 300, einen Zylinderkopf 400 und eine Blockeinsatzanordnung 100 auf.
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Der Zylinderblock 200 ist ein Teil, welches das Skelett des Verbrennungsmotors bildet, und die Zylinderlaufbuchse 300, der Blockwassermantel 230 und die Blockeinsatzanordnung 100 sind darin angeordnet. Dann ist eine Seite des Zylinderblocks 200 mit einem Blockkühlmitteleinlass 240 zum Verbinden mit einer Kühlmittelpassage 500 versehen, durch welche das Kühlmittel von einer nicht gezeigten Wasserpumpe hindurchströmt, und die andere Seite davon ist mit einem Blockkühlmittelauslass 250 versehen, aus welchem das Kühlmittel, das den Verbrennungsmotor gekühlt hat, herausströmt. Dann ist ein Kühlmittelbohrloch 220 zum Erhöhen der Kühlungseffizienz durch eine Zwischenbohrung 210 des Zylinderblocks 200 hindurch darin ausgebildet (siehe 4B).
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Die Zylinderlaufbuchse 300 ist in dem Zylinderblock 200 angeordnet und mit einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen 310 geformt. Ein Kolben ist in der jeweiligen Zylinderbohrung 310 angeordnet, und der Kolben bewegt sich durch die Verbrennung des Kraftstoffs hin und her, wodurch die Leistung des Verbrennungsmotors erzeugt wird.
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Der Blockwassermantel 230 ist ein Raum, der zwischen einer Innenumfangsfläche des Zylinderblocks 200 und einer Außenumfangsfläche der Zylinderlaufbuchse 300 als eine Passage ausgebildet ist, durch welche Kühlmittel hindurchströmt. Eine Seite des Blockwassermantels 230 steht mit dem Blockkühlmitteleinlass 240 in Verbindung. Daher strömt das Kühlmittel, das von der Wasserpumpe durch den Blockkühlmitteleinlass 240 hindurch aufgenommen wird, zu dem Blockwassermantel 230 hin. Außerdem steht die andere Seite des Blockwassermantels 230 mit dem Blockkühlmittelauslass 250 in Verbindung. Daher wird das Kühlmittel, das den Zylinderblock 200 und den Zylinderkopf 400 gekühlt hat, durch den Blockkühlmittelauslass 250 hindurch aus dem Blockwassermantel 230 abgeführt.
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Die Blockeinsatzanordnung 100 ist in den unteren Abschnitt des Blockwassermantels 230 eingesetzt, um den Kühlmittelstrom zu führen. Die Blockeinsatzanordnung 100 gemäß der Erfindung ist aus einem ersten Blockeinsatz 110, der an der Auslassseite des Zylinderblocks 200 angeordnet ist, und einem zweiten Blockeinsatz 120 zusammengesetzt, der an der Einlassseite des Zylinderblocks 200 angeordnet ist, wobei die Zylinderlaufbuchse 300 dazwischen angeordnet ist. Die Zylinderstruktur des Fahrzeugverbrennungsmotors unter Verwendung der Blockeinsatzanordnung 100 wird später ausführlich beschrieben.
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Der Zylinderkopf 400 ist an dem Zylinderblock 200 montiert, wobei eine nicht gezeigte Dichtung dazwischen angeordnet ist. An dem Zylinderkopf 400 sind ein Einlass- und ein Auslassventil zur Steuerung des Ein- und Austritts eines Gasgemisches in den und aus dem Zylinder, eine Zündkerze zur Zündung des Kraftstoffs usw. montiert. Dann ist ein Kopfwassermantel 410, welcher eine Passage des in den Zylinderkopf 400 strömenden Kühlmittels ist, in dem Zylinderkopf 400 ausgebildet. Ein Kopfkühlmitteleinlass 420 des Kopfwassermantels 410 ist in dem oberen Abschnitt der Auslassseite des Blockwassermantels 230 installiert, und ein Kopfkühlwasserauslass 430 ist an dem oberen Abschnitt der Einlassseite des Blockwassermantels 230 installiert, um wodurch diese mit dem Blockwassermantel 230 in Verbindung stehen (siehe 7A und 7B). Daher nimmt der Kopfwassermantel 410 Kühlmittel von dem oberen Abschnitt der Auslassseite des Blockwassermantels 230 aus dem Kopfkühlmitteleinlass 420 auf und führt das Kühlmittel an den oberen Abschnitt der Einlassseite des Blockwassermantels 230 über den Kopfkühlmittelauslass 430 ab.
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Die 1 bis 5 sind Ansichten, welche die Blockeinsatzanordnung 100 gemäß der Erfindung zeigen. Unter diesen ist 1 eine perspektivische Ansicht der Blockeinsatzanordnung 100 gemäß der Erfindung.
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Wie in 1 gezeigt, ist die Blockeinsatzanordnung 100 gemäß der Erfindung aus dem ersten Blockeinsatz 110, der an der Auslassseite des Zylinderblocks 200 angeordnet ist, und dem zweiten Blockeinsatz 120 zusammengesetzt, der an der Einlassseite des Zylinderblocks 200 angeordnet ist, wobei die Zylinderlaufbuchse 300 dazwischen angeordnet ist. In Anbetracht der Bearbeitbarkeit, der Wärmebeständigkeit usw. kann die Blockeinsatzanordnung 100 aus einem Harzmaterial hergestellt sein. Der erste und der zweite Blockeinsatz 110, 120 weisen jeweils Einsatzrahmen 115, 125 aus dem Harzmaterial als einen Hauptkörper, Strömungswiderstände 111, 121, die an dem vorderen Ende der Einsatzrahmen 115, 125 benachbart zu der Seite des Blockkühlmitteleinlasses 240 montiert sind, Strömungswiderstände 112, 122, die an dem hinteren Ende der Einsatzrahmen 115, 125 benachbart zu dem Blockkühlmittelauslass 250 montiert sind, horizontale Gummidichtungen 113, 123 und vertikale Gummidichtungen 114, 124 auf.
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Die Einsatzrahmen 115, 125 sind die Hauptkörper des ersten Blockeinsatzes 110 und des zweiten Blockeinsatzes 120 und sind in einer in der Längsrichtung des Zylinderblocks 200 von vorn nach hinten sich längs erstreckenden Form ausgebildet. Die Innenflächen der Einsatzrahmen 115, 125 haben eine Form, die mit der Außenumfangsfläche der Zylinderlaufbuchse 300 korrespondiert, und die Außenflächen der Einsatzrahmen 115, 125 haben eine Form, die mit der Innenumfangsfläche des Zylinderblocks 200 korrespondiert. Dann ist die Höhe der Einsatzrahmen 115, 125 geringer als die Höhe des Zylinderblocks 200.
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Wie oben beschrieben, ist ein erster Strömungswiderstand 111 zum Abdichten lediglich eines Teilraumes des unteren Abschnitts des Raumes zwischen dem Zylinderblock 200 und der Zylinderlaufbuchse 300 an dem vorderen Ende des Einsatzrahmens 115 des ersten Blockeinsatzes 110 vorgesehen. Dann ist, wie in 1 gezeigt, der Einsatzrahmen 115 des ersten Blockeinsatzes 110 mit einem geneigten Abschnitt versehen, dessen Höhe sich in Richtung zu dem vorderen Ende davon reduziert, und der erste Strömungswiderstand 111 ist an einem Ende des korrespondierenden geneigten Abschnitts vorgesehen. Der erste Strömungswiderstand 111 kann einstückig aus demselben Material wie der Einsatzrahmen 115 hergestellt sein und kann, wie in 1 gezeigt, aus einem anderen Material hergestellt sein, so dass er an dem Einsatzrahmen 115 montiert werden kann. Wie oben beschrieben, strömt, da der erste Strömungswiderstand 111 lediglich einen Teilraum des unteren Abschnitts des Raumes zwischen dem Zylinderblock 200 und der Zylinderlaufbuchse 300 abdichtet, das in den oberen Raum strömende Kühlmittel zu dem oberen Abschnitt des Einsatzrahmens 115 entlang dem geneigten Abschnitt des vorderen Endes des Einsatzrahmens 115.
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Indessen ist ein zweiter Strömungswiderstand 121 zum Abdichten des gesamten oberen und unteren Raumes zwischen dem Zylinderblock 200 und der Zylinderlaufbuchse 300 an dem vorderen Ende des Einsatzrahmens 125 des zweiten Blockeinsatzes 120 vorgesehen. Daher blockiert der zweite Strömungswiderstand 121 des zweiten Blockeinsatzes 120 das über den Blockkühlmitteleinlass 240 in den Zylinderblock 200 strömende Kühlmittel vor dem direkten Einströmen in den einlassseitigen Blockwassermantel 230.
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Ein dritter Strömungswiderstand 112 zum Abdichten des gesamten oberen und unteren Raumes zwischen dem Zylinderblock 200 und der Zylinderlaufbuchse 300 ist an dem hinteren Ende des Einsatzrahmens 115 des ersten Blockeinsatzes 110 vorgesehen. Daher wird verhindert, dass das über den Blockwassermantel 230 der Auslassseite davon strömende Kühlmittel direkt in den Blockkühlmittelauslass 250 strömt.
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Ein vierter Strömungswiderstand 122 zum Abdichten lediglich eines Teilraumes des unteren Abschnitts des Raumes zwischen dem Zylinderblock 200 und der Zylinderlaufbuchse 300 ist an dem hinteren Ende des Einsatzrahmens 125 des zweiten Blockeinsatzes 120 vorgesehen. In einer Ausführungsform ist der Einsatzrahmen 125 des zweiten Blockeinsatzes 120 mit einem geneigten Abschnitt versehen, dessen Höhe sich in Richtung zu dem hinteren Ende davon reduziert, wie in 1 gezeigt ist, und der vierte Strömungswiderstand 122 ist an einem Ende des korrespondierenden geneigten Abschnitts vorgesehen. Da der vierte Strömungswiderstand 122 lediglich einen Teilraum des unteren Abschnitts des Raumes zwischen dem Zylinderblock 200 und der Zylinderlaufbuchse 300 abdichtet, wird das Kühlmittel über den Blockkühlmittelauslass 250 entlang dem geneigten Abschnitt des hinteren Endes des Einsatzrahmens 125 des zweiten Blockeinsatzes 120 zu der Außenseite abgeführt.
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Indessen weisen, da der Blockeinsatz niedriger als die Höhe des Innenraumes des Zylinderblocks ist, der zweite Strömungswiderstand 121 und der dritte Strömungswiderstand 112 Vorsprungsabschnitte 121a, 112a auf, die von dem Einsatzrahmen 125, 115 nach oben vorstehen, um den Kühlmittelstrom durch den zweiten Strömungswiderstand 121 und den dritten Strömungswiderstand 112 zuverlässiger zu blockieren. Alternativ können der zweite Strömungswiderstand 121 und der dritte Strömungswiderstand 112 derart konfiguriert sein, dass ein Teil des vorderen Endes des Einsatzrahmens 125 des zweiten Blockeinsatzes 120 und ein Teil des hinteren Endes des Einsatzrahmens 115 des ersten Blockeinsatzes 110 davon vorstehen.
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2 ist eine Ansicht, die den Querstrom von Kühlmittel darstellt, wenn der Blockeinsatz aus 1 bei der Zylinderstruktur des Verbrennungsmotors verwendet wird. Dann ist 7A ein Schnitt entlang der Linie a-a in 6, und 7B ist ein Schnitt entlang der Linie b-b in 6.
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Wenn das Kühlmittel von der Wasserpumpe über den Blockkühlmitteleinlass 240 in den Blockwassermantel 230 strömt, wird der Raum, durch welchen das Kühlmittel direkt in den Blockwassermantel 230 an der Einlassseite davon strömen kann, durch den zweiten Strömungswiderstand 121 blockiert, so dass das einströmende Kühlmittel durch den ersten Strömungswiderstand 111 zu dem oberen Abschnitt des ersten Blockeinsatzes 110 strömt. Dann kühlt das Kühlmittel schnell den oberen Abschnitt des Zylinderblocks 200 der Einlassseite davon, während es von der Vorderseite des Verbrennungsmotors entlang dem oberen Abschnitt des Einsatzrahmens 115 des ersten Blockeinsatzes 110 zu der Rückseite des Verbrennungsmotors strömt. Indessen wird der Kühlmittelstrom durch den dritten Strömungswiderstand 112 des ersten Blockeinsatzes 110 blockiert, so dass das Kühlmittel nicht mehr in Richtung zu der Rückseite des Verbrennungsmotors weiterströmt, und die gesamte Menge des Kühlmittels wird gleichmäßig über den Kopfkühlmitteleinlass 420 zu dem Kopfwassermantel 410 des Zylinderkopfes 400 geführt. Obwohl das dem Kopfwassermantel 410 zugeführte Kühlmittel entsprechend der Größe, der Form, der Anzahl und der Position des Kopfkühlmitteleinlasses 420 ermittelt wird, werden die Größe usw. üblicherweise eingestellt, um dieselbe Strömungsrate in den ersten bis vierten Zylinder zu strömen.
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Wie in 7B gezeigt, strömt das auf diese Weise dem Kopfwassermantel 410 des Zylinderkopfes 400 zugeführte Kühlmittel senkrecht zu der Vorn-Hinten-Richtung des Verbrennungsmotors, d.h. in Richtung zu der Seite des oberen Abschnitts des zweiten Blockeinsatzes 120 der Auslassseite davon, während der Querstrom erhalten wird. Dann wird das Kühlmittel über den Kopfkühlmittelauslass 430 zu dem Blockwassermantel 230 des oberen Abschnitts des zweiten Blockeinsatzes 120 der Auslassseite davon geführt. Das Kühlmittel, das über den Kopfkühlmittelauslass 430 zu dem oberen Abschnitt des zweiten Blockeinsatzes 120 der Auslassseite davon geführt wird, kühlt schnell den oberen Abschnitt des Zylinderblocks 200 der Einlassseite davon, während es von der Vorderseite des Verbrennungsmotors entlang dem oberen Abschnitt des Einsatzrahmens 125 des zweiten Blockeinsatzes 120 zu der Rückseite des Verbrennungsmotors strömt.
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Dann wird, wie in 7B gezeigt, da der vierte Strömungswiderstand 122 lediglich einen Teilraum des unteren Abschnitts des Raumes zwischen dem Zylinderblock 200 und der Zylinderlaufbuchse 300 abdichtet, das Kühlmittel, welches das hintere Ende des zweiten Blockeinsatzes 120 erreicht hat, über den Blockkühlmittelauslass 250 entlang dem geneigten Abschnitt des hinteren Endes des Einsatzrahmens 125 des zweiten Blockeinsatzes 120 zu der Außenseite abgeführt.
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Wie oben beschrieben, ist es möglich, lediglich die Blockeinsatzanordnung gemäß der Erfindung in dem Blockwassermantel 230 zu montieren, um dadurch den Querstrom des Kühlmittels selbst ohne Bilden einer separaten Kühlmittelkammer zum Erzeugen des Querstromes leicht zu bilden.
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Wie in 1 gezeigt, ist die Innenfläche wenigstens eines von dem ersten Blockeinsatz 110 oder dem zweiten Blockeinsatz 120 der Blockeinsatzanordnung 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit wenigstens einer vertikalen Gummidichtung 114, 124 versehen, die ein Strömungswiderstand in einer vertikal sich erstreckenden und vorstehenden Form ist.
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In einer anderen Ausführungsform ist die vertikale Gummidichtung 114, 124 in einer Position angeordnet, die mit der Zwischenbohrung 210 des Zylinderblocks 200 korrespondiert.
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3 ist eine Ansicht, die den Einfluss der vertikalen Gummidichtung 114, 124 darstellt, die in dem Kühlmittelstrom der Blockeinsatzanordnung 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist.
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Wie oben beschrieben, strömt ein Teil des Kühlmittels, das durch den oberen Abschnitt des ersten Blockeinsatzes 110 hindurchströmt, in der Richtung 1 zu dem Zylinderkopf 400, und ein Teil davon strömt in der horizontalen Richtung 2. Außerdem strömt, obwohl in 3 nicht gezeigt, das von dem Kopfwassermantel 410 des Zylinderkopfes 400 aufgenommene Kühlmittel in der horizontalen Richtung noch in dem oberen Abschnitt des zweiten Blockeinsatzes 120. Ein Teil des Kühlmittelstromes in der horizontalen Richtung 2 strömt nach unten 3 in Richtung zu dem Raum zwischen der Blockeinsatzanordnung 100 und der Zylinderlaufbuchse 300. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die vertikale Gummidichtung 114, 124 an der Innenfläche der Blockeinsatzanordnung 100 vorgesehen, so dass der Kühlmittelstrom, der nach unten 3 strömt, durch die vertikale Gummidichtung 114, 124 behindert wird, wodurch die Strömungsrate des Kühlmittels reduziert wird und ein Energieverlust auftritt. Daher stagniert das Kühlmittel lokal in dem mittleren und dem unteren Abschnitt des Zylinderblocks 200. Deshalb wird das nach unten 3 strömende Kühlmittel zu dem oberen Abschnitt davon zurück bewegt, wodurch die Strömungsrate des Kühlmittels in dem oberen Abschnitt des Zylinderblocks 200 verstärkt wird, während das Kühlmittel in dem mittleren und dem unteren Abschnitt davon stagniert.
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Wie oben beschrieben, steigt, wenn das Kühlmittel in dem mittleren und dem unteren Bereich des Zylinderblocks 200 stagniert, die Kühlmitteltemperatur infolge der Wärmeübertragung von der Zylinderlaufbuchse 300 an. Infolgedessen steigt die Temperatur in dem mittleren und dem unteren Abschnitt des Zylinderblocks 200 an (Warmblock), wodurch der Verlust infolge der Reibung des Kolbens reduziert wird. Daher erhöht sich die Kraftstoffeffizienz. Indessen tauscht das stark überhitzte Kühlmittel Wärme mit dem Kühlmittel des oberen Abschnitts davon durch die Konvektion aus, wodurch ein Sieden des Kühlmittels verhindert wird.
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Das heißt, gemäß der Erfindung ist es möglich, die Stagnation des Kühlmittels in dem unteren Abschnitt des Zylinderblocks 200 effizient durchzuführen, wodurch der Verlust infolge der Reibung des Kolbens reduziert wird, um die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen, während es möglich ist, dass das Kühlmittel des oberen Abschnitts und des unteren Abschnitts davon selbst bei starker Überhitzung Wärme dazwischen austauscht, wodurch die Menge des Kühlmittels konstant gehalten wird und ein stabiles System realisiert wird.
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Wie in 1 gezeigt, ist die Innenfläche wenigstens eines von dem ersten Blockeinsatz 110 oder dem zweiten Blockeinsatz 120 der Blockeinsatzanordnung 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit wenigstens einer horizontalen Gummidichtung 113, 123 versehen, die ein Strömungswiderstand in einer horizontal sich erstreckenden und vorstehenden Form ist.
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Ein Abschnitt mit der höchsten Temperatur in dem Zylinderblock 200 ist die Zwischenbohrung 210 zwischen den Zylindern. Der linke und der rechte Abschnitt der Zwischenbohrung 210 werden durch das Kühlmittel, das durch den Blockwassermantel 230 hindurchströmt, leicht gekühlt, jedoch ist das Kühlen der Zwischenbohrung 210 selbst nicht leicht. Daher ist, um die Zwischenbohrung 210 zu kühlen, das Kühlmittelbohrloch 220, das durch die Zwischenbohrung 210 hindurchtritt, üblicherweise in der Zwischenbohrung 210 ausgebildet, so dass die Zwischenbohrung 210 gekühlt wird. Jedoch breitet sich, wie in 4A gezeigt, da das Kühlmittelbohrloch 220 von dem oberen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt davon geneigt ist, das in das Kühlmittelbohrloch 220 strömende Kühlmittel in Richtung zu dem unteren Abschnitt des Zylinderblocks 200 aus, wodurch der untere Abschnitt des Zylinderblocks 200 leicht gekühlt wird. In diesem Falle wird die Temperatur des unteren Abschnitts des Zylinderblocks 200 reduziert, wodurch die Reibung des Kolbens erhöht wird und die Kraftstoffeffizienz reduziert wird.
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Jedoch ist gemäß der Erfindung die Innenfläche der Blockeinsatzanordnung 100 mit der horizontalen Gummidichtung 113, 123 versehen, wodurch unterbunden wird, dass das Kühlmittel, das aus dem Kühlmittelbohrloch 220 herausströmt, zu dem unteren Abschnitt des Zylinderblocks 200 strömt, wie in 4B gezeigt ist. Daher ist es möglich, zu unterbinden, dass der mittlere und der untere Abschnitt des Zylinderblocks 200 leicht gekühlt werden. Außerdem wird das Kühlmittel, welches durch die horizontale Gummidichtung 113, 123 daran gehindert wird, nach unten zu strömen, zu dem oberen Abschnitt davon zurück bewegt, wodurch die Kühlung des oberen Abschnitts des Zylinderblocks 200 erleichtert wird.
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Um die Effekte anzuwenden, ist die horizontale Gummidichtung 113, 123 unter dem unteren Ende des Kühlmittelbohrloches 220 angeordnet.
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Außerdem ist, wie in 5 gezeigt, die horizontale Gummidichtung 113, 123 derart konfiguriert, dass sie sich in einem vorbestimmten Winkelbereich α (z.B. 20 bis 30°) von links nach rechts basierend auf einer mit der Zwischenbohrung 210 des Zylinderblocks 200 korrespondierenden Position von der oberen Fläche davon betrachtet erstreckt. Ein bevorzugter Winkel kann experimentell entsprechend der Charakteristik des Verbrennungsmotors erlangt werden.
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8 ist eine Ansicht, die den Kühlmittelstrom in dem Zylinderblock 200 in einem Fahrzeug darstellt, bei welchem die Zylinderstruktur des Verbrennungsmotors gemäß der Erfindung verwendet wird.
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Wie in 8 gezeigt, ist es ersichtlich, dass die Strömungsrate des Kühlmittels in dem unteren Abschnitt des Zylinderblocks 200, wo der Warmblock durch die Blockeinsatzanordnung 100 gebildet wird, gering ist, wodurch das Kühlmittel effizient stagniert. Infolgedessen steigt die Temperatur der Zylinderlaufbuchse 300 in dem unteren Abschnitt des Zylinderblocks 200 entsprechend dem Bereich davon um 15 bis 20°C oder mehr an, wodurch die Reibung des Kolbens im Vergleich zu der bezogenen Technik beträchtlich reduziert wird.
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Außerdem wird die Strömungsrate des Kühlmittels in dem oberen Abschnitt des Zylinderblocks 200 erhöht, wodurch die Temperatur in dem oberen Abschnitt des Zylinderblocks 200 reduziert wird. Daher wird die Klopfcharakteristik verbessert, wodurch die Leistung und die Kraftstoffeffizienz in dem Niedrig-Mittel-Drehzahl- und Hochlast-Bereich verbessert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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