CN106194474A - 使用缸孔间部集中流量供应式水套的铝制整体缸体发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了使用缸孔间部集中流量供应式水套的铝制整体缸体发动机。具有缸孔间部集中流量供应式水套的铝制整体缸体可以包括多个铁涂覆缸套，其配置为通过在铝制整体缸体的铝表面上涂覆铁而连续地形成；以及多个缸孔间部冷却水路径，其配置为将铁涂覆缸套分开，并且使引入到多个铁涂覆缸套的侧表面的发动机冷却水单独地循环。

Description

使用缸孔间部集中流量供应式水套的铝制整体缸体发动机
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年12月1日提交的韩国专利申请第10-2014-0169653号的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及铝制整体式缸体发动机，更具体而言，涉及使用缸孔间部集中流量供应式水套的铝制整体缸体发动机(aluminum monoblockengine)，其适用于通过去掉由重型铸铁组成的缸套来减小发动机尺寸，并且可以增强发动机的冷却性能以及改进燃料效率和性能。
背景技术
用于车辆的铝制缸体发动机技术是显示出应用涡轮增压器的小型化趋势的适用于发动机的技术，并且使得可以实现符合发动机小型化的技术走向的小而轻的发动机。
一般而言，铝制缸体发动机应用两种类型的水套。
一种由整合有水套的铸铁缸套方案实施，另一种通过湿式缸套方案实施，湿式缸套方案使用连接了湿式缸套的湿式缸套水套。
然而，根据铸铁缸套方案，因为铝制缸体发动机中插入了铸铁缸套，所以降低了缸孔间部距(bore pitch)的空间可用性，使得必然要形成以横向钻孔方法钻孔的水套孔。因此，尽管缸孔间部部分可以通过水套孔来冷却，但是其间流动的发动机冷却水的量对于实现充分冷却来说太少。
另外，根据湿式缸套方案，缸体的内部被挖出，且单独制造的缸套插入其中，使得冷却可以由于横向流动配置而增强。然而，该情况下，在缸体和缸盖之间的部分的密封上存在困难，使得密封可能由于发动机操作导致的缸体和缸盖的变形而劣化。
公开于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所述信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明涉及具有缸孔间部集中流量供应式水套的铝制整体缸体发动机，其配置为将通过冷却水流入路径引入的发动机冷却水集中到缸孔间部冷却水路径(其设置在铁涂覆缸套之间)，使得由于足量的冷却水而缸孔间部的冷却性能增强并且缸套之间的路径减少，从而确保在缸孔间部距中具有10mm或更大厚度的铝制部分。
本发明的特性和优点通过以下描述能够理解，并且参考本发明的实施方案而变得显然。此外，对于本发明所属技术领域的技术人员显而易见的是，本发明的目标和优点可以通过权利要求及其组合的手段而实现。
根据本发明的各个方面，具有缸孔间部集中流量供应式水套的铝制整体缸体包括：多个铁涂覆缸套，其配置为通过在铝制整体缸体的铝表面上涂覆铁而连续地形成；以及多个缸孔间部冷却水路径，其配置为将铁涂覆缸套分开，并且使引入到多个铁涂覆缸套的侧表面的发动机冷却水单独地循环。
冷却水流入路径可以设置在多个铁涂覆缸套的侧表面上，并且可以配置为用于发动机冷却水流入和流出多个缸孔间部冷却水路径。冷却水流入路径可以包括：冷却水引入管，其配置为用于发动机冷却水通过其引入；以及多个冷却水供应流动路径，其配置为连接到缸孔间部冷却水路径，并且使得已经经过冷却水引入管的发动机冷却水能够通过其流动。多个冷却水供应流动路径可以配置为连接到多个铁涂覆缸套，并且使得发动机冷却水能够流动到多个铁涂覆缸套。
多个铁涂覆缸套中的每个可以配置为具有形成在其上的多个缸盖冷却水路径，并且所述多个缸盖冷却水路径可以配置为连接到多个冷却水供应流动路径。
根据本发明的各个其他方面，铝制整体缸体发动机包括铝制整体缸体，该铝制整体缸体包括：冷却水流入路径，其设置在第一、第二、第三和第四铁涂覆缸套的侧表面上，并且配置为使得发动机冷却水能够通过其被引入，所述第一、第二、第三和第四铁涂覆缸套通过将铁涂覆在铝制整体缸体的铝表面上而形成；第一、第二和第三缸孔间部冷却水路径，其配置为分开第一、第二、第三和第四铁涂覆缸套并且使通过冷却水流入路径引入的发动机冷却水单独地循环；以及第一和第二缸盖冷却水路径，其配置为使得通过冷却水流入路径引入的发动机冷却水能够流动到汽缸盖。
铝制整体缸体可以包括铝制部分，其分开第一、第二、第三和第四铁涂覆缸套，并且具有10mm或更大厚度，其中，第一、第二和第三缸孔间部冷却水路径形成在铝制部分中。铝制整体缸体可以通过使用锆砂模的精密砂型重力铸造来制造。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以阐明。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施方案的铝制整体缸体的配置的视图，所述铝制整体缸体应用了具有铁涂覆缸套的缸孔间部集中流量供应式水套；
图2A是示出根据本发明的实施方案的配置有铝制整体缸体的发动机的部分的配置的视图，所述铝制整体缸体应用了具有铁涂覆缸套的缸孔间部集中流量供应式水套；
图2B是图2A沿着线A-A截取的立体图；以及
图3是示出根据本发明的实施方案的通过在铝制整体缸体发动机中的具有铁涂覆缸套的缸孔间部集中流量供应式水套来实施的更加改进冷却性能的示例的视图。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的各种实施方案，这些实施方案的示例被图示在附图中并描述如下。尽管将结合示例性实施方案来描述本发明，但是将理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制于那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种可替选形式、修改形式、等同形式及其它实施方案。
图1是示出根据本发明的实施方案的铝制整体缸体的配置的视图，该铝制整体缸体应用了具有铁涂覆缸套的缸孔间部集中流量供应式水套。如图1所示，铝制整体缸体包括缸体水套1，其中，缸体水套1包括多个缸孔间部冷却水路径50-1、50-2和50-3以及多个缸盖冷却水路径40-1和40-2，其连接至形成汽缸体的缸孔的多个铁涂覆缸套11、13、15和17。另外，缸体水套1包括冷却水流入路径20，其配置为将发动机冷却水集中至多个铁涂覆缸套11、13、15和17。
作为示例，在四汽缸发动机的情况下，多个铁涂覆缸套11、13、15和17分别由第一铁涂覆缸套11、第二铁涂覆缸套13、第三铁涂覆缸套15和第四铁涂覆缸套17构成。因此，多个铁涂覆缸套11、13、15和17依据发动机的汽缸数量而变化。
在一些实施方案中，多个缸盖冷却水路径40-1和40-2分为第一缸盖冷却水路径40-1和第二缸盖冷却水路径40-2。第一缸盖冷却水路径40-1形成在第一、第二、第三和第四铁涂覆缸套11、13、15和17的周围，而第二缸盖冷却水路径40-2形成为邻近多个缸孔间部冷却水路径50-1、50-2和50-3中的每个。因此，第一缸盖冷却水路径40-1和第二缸盖冷却水路径40-2中的每个用作将已经冷却了第一、第二、第三和第四铁涂覆缸套11、13、15和17的发动机冷却水提升至每个相应汽缸盖的路径。相反，考虑到用于冷却的水量，第一缸盖冷却水路径40-1和第二缸盖冷却水路径40-2不用作如下的功能：通过选择性的选择来以缸盖垫将孔关闭，以及通过调整汽缸盖的冷却水路径孔的尺寸来将全部的发动机冷却水发送至汽缸盖。
在一些实施方案中，多个缸孔间部冷却水路径50-1、50-2和50-3与铁涂覆缸套11、13、15和17的数量相符，使得第一、第二和第三缸孔间部冷却水路径50-1、50-2和50-3被应用到第一、第二、第三和第四铁涂覆缸套11、13、15和17。
例如，第一缸孔间部冷却水路径50-1可以形成在将第一铁涂覆缸套11与第二铁涂覆缸套13彼此分隔的缸孔间部中，第二缸孔间部冷却水路径50-2可以形成在将第二铁涂覆缸套13与第三铁涂覆缸套15彼此分隔的缸孔间部中，以及第三缸孔间部冷却水路径50-3可以形成在将第三铁涂覆缸套15与第四铁涂覆缸套17彼此分隔的缸孔间部中。因此，第一、第二和第三缸孔间部冷却水路径50-1、50-2和50-3中的每个可以使发动机冷却水沿着第一、第二、第三和第四铁涂覆缸套11、13、15和17的周围循环。
在一些实施方案中，冷却水流入路径20分为冷却水引入管21以及冷却水供应流动路径23、25、27和29，其中，冷却水供应流动路径23、25、27和29与第一、第二、第三和第四铁涂覆缸套11、13、15和17的数量相符，使得冷却水供应流动路径23、25、27和29被应用到第一、第二、第三和第四铁涂覆缸套11、13、15和17。
例如，冷却水引入管21可以位于第一、第二、第三和第四铁涂覆缸套11、13、15和17的一侧部分，以将发动机冷却水引入到汽缸体的发动机冷却水流动路径。第一冷却水供应流动路径23可以连接到第一铁涂覆缸套11和第一缸孔间部冷却水路径50-1，第二冷却水供应流动路径25可以连接到第二铁涂覆缸套13和第二缸孔间部冷却水路径50-2，第三冷却水供应流动路径27可以连接到第三铁涂覆缸套15和第三缸孔间部冷却水路径50-3，以及第四冷却水供应流动路径29可以连接到第四铁涂覆缸套17。
此外，图2A和图2B显示了将具有缸体水套1的铝制整体缸体100应用到发动机的示例。如图2A和2B中所示，铝制整体缸体发动机包括铝制整体缸体100，其配置为通过第一、第二、第三和第四铁涂覆缸套11、13、15和17来形成四个缸孔，其中，铝制整体缸体100包括缸体水套1。
特别地，缸体水套1由参考图1进行描述的冷却水流入路径20、缸盖冷却水路径40-1和40-2以及第一、第二和第三缸孔间部冷却水路径50-1、50-2和50-3构成。因此，根据通过第一、第二和第三缸孔间部冷却水路径50-1、50-2和50-3改进的冷却效率，铝制整体缸体100具有改进的结构和性能。
就结构而言，铝制整体缸体100不需要通过横向钻孔方法在缸孔间部部分上形成水套孔，而这在现有的铸铁缸套上是必需的，从而可以确保具有大约10mm或更大厚度的铝制部分，因为在缸孔间部距中不考虑铸铁缸套的厚度(其为5mm)。
就冷却性能而言，因为铁涂覆层等被应用到了铝制整体缸体100的铝表面，所以铝制整体缸体100具有比现有的铸铁缸套高两倍的热导率，从而最大化了整合有缸套的水套1的冷却效率。
就制造方法而言，铝制整体缸体100通过使用锆砂模的精密砂型重力铸造来制造，从而改进了水套内部的光滑度。
此外，图3显示了应用到铝制整体缸体发动机的整合了缸套的水套1中的发动机冷却水流动的分配。
如图3中所示，从铝制整体缸体100的发动机冷却水流动路径供应到冷却水流入路径20的发动机冷却水流动通过冷却水引入管21，并且分配到相应的冷却水供应流动路径23、25、27和29。然后，经过第一冷却水供应流动路径23的发动机冷却水首先自然地流入第一缸孔间部冷却水路径50-1中，并且同时，其剩余的流量由于流动惯性而流入第一和第二缸盖冷却水路径40-1和40-2的每个中。经过第二冷却水供应流动路径25的发动机冷却水首先自然地流入第二缸孔间部冷却水路径50-2中，并且同时，其剩余的流量由于流动惯性而流入第一和第二缸盖冷却水路径40-1和40-2的每个中。经过第三冷却水供应流动路径27的发动机冷却水首先自然地流入第三缸孔间部冷却水路径50-3中，并且同时，其剩余的流量由于流动惯性而流入第一和第二缸盖冷却水路径40-1和40-2的每个中。另外，经过第四冷却水供应流动路径29的发动机冷却水自然地流入第一和第二缸盖冷却水路径40-1和40-2的每个中。
在该情况下，已经流入第一和第二缸盖冷却水路径40-1和40-2的每个中的发动机冷却水在铝制整体缸体100中汇合，然后或者全部发送到构成铝制整体缸体发动机的汽缸盖，或者由于缸盖垫的阻碍或由于汽缸盖的冷却水路径孔的尺寸而仅部分地发送到汽缸盖。
作为测试的结果，所确认的是，除了发动机冷却水通过第一、第二、第三和第四冷却水供应流动路径23、25、27和29以及第一和第二缸盖冷却水路径40-1和40-2流动之外，特别地因为集中的发动机冷却水通过第一、第二和第三缸孔间部冷却水路径50-1、50-2和50-3流动至缸孔间部，所以相比于具有应用了铸铁缸套的铝制整体缸体的现有发动机而言，具有铝制整体缸体100的发动机实现了大约10度的温度下降，并且特别地，相比于应用了湿式缸套的现有的铝制整体缸体发动机而言，实现了大约20度的温度下降。
如上所述，根据本发明的实施方案的具有缸孔间部集中流量供应式水套的铝制整体缸体发动机，配置了具有第一、第二和第三缸孔间部冷却水路径50-1、50-2和50-3的铝制整体缸体100，第一、第二和第三缸孔间部冷却水路径50-1、50-2和50-3分隔了具有与缸孔相同数量的连续的第一、第二、第三和第四铁涂覆缸套11、13、15和17。从而，可以将从发动机冷却水流动路径流入冷却水流入路径20(其设置在第一、第二、第三和第四铁涂覆缸套11、13、15和17的侧表面上)中的发动机冷却水充分地供应到缸孔间部。特别地，足量的冷却水增强了缸孔间部的冷却性能，使得能够减少第一、第二、第三和第四铁涂覆缸套11、13、15和17之间的路径，并且使得在缸孔间部距中能够确保具有10mm或更大厚度的铝制部分。
根据本发明的示例性实施方案，具有缸孔间部集中流量供应式水套的铝制整体缸体发动机配置有具有铁涂覆缸套的水套，从而具有如下的优点。首先，增强了缸孔间部部分的冷却，以改善抗爆震(anti-knocking)特性，使得燃料效率和性能得到改善。第二，相比于现有的湿式缸套方案，不存在泄漏问题，并且稳定性提升。第三，不需要分开的缸套，使得生产成本下降。第四，因为去掉了现有的铸铁缸套，所以缸体的重量降低。
前述对本发明的具体示例性实施方式的描述是为了说明和例证的目的。前面的描述并非旨在穷举，或者将本发明限制为所公开的精确形式，而显然的是，根据上述教导若干修改和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够利用并实现本发明的各种示例性实施方案及其各种可替选形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同形式来限定。

Claims (8)

1.一种具有缸孔间部集中流量供应式水套的铝制整体缸体，其包括：
多个铁涂覆缸套，其配置为通过在铝制整体缸体的铝表面上涂覆铁而连续地形成；以及
多个缸孔间部冷却水路径，其配置为将铁涂覆缸套分开，并且使引入到多个铁涂覆缸套的侧表面的发动机冷却水单独地循环。
2.根据权利要求1所述的具有缸孔间部集中流量供应式水套的铝制整体缸体，其中，冷却水流入路径设置在所述多个铁涂覆缸套的侧表面上，并且配置为用于发动机冷却水流入和流出所述多个缸孔间部冷却水路径。
3.根据权利要求2所述的具有缸孔间部集中流量供应式水套的铝制整体缸体，其中，所述冷却水流入路径包括：
冷却水引入管，其配置为用于发动机冷却水通过其引入；以及
多个冷却水供应流动路径，其配置为连接到所述缸孔间部冷却水路径，并且使得已经经过所述冷却水引入管的发动机冷却水能够通过其流动。
4.根据权利要求3所述的具有缸孔间部集中流量供应式水套的铝制整体缸体，其中，所述多个冷却水供应流动路径配置为连接到所述多个铁涂覆缸套，并且使得发动机冷却水能够流动到所述多个铁涂覆缸套。
5.根据权利要求4所述的具有缸孔间部集中流量供应式水套的铝制整体缸体，其中，所述多个铁涂覆缸套的每个配置为具有形成在其上的多个缸盖冷却水路径，并且所述多个缸盖冷却水路径配置为连接到所述多个冷却水供应流动路径。
6.一种铝制整体缸体发动机，其包括：
铝制整体缸体，其中，所述铝制整体缸体包括：
冷却水流入路径，其设置在第一铁涂覆缸套、第二铁涂覆缸套、第三铁涂覆缸套和第四铁涂覆缸套的侧表面上，并且配置为使得发动机冷却水能够通过其引入，所述第一铁涂覆缸套、第二铁涂覆缸套、第三铁涂覆缸套和第四铁涂覆缸套通过将铁涂覆在所述铝制整体缸体的铝表面上形成；
第一缸孔间部冷却水路径、第二缸孔间部冷却水路径和第三缸孔间部冷却水路径，其配置为分开所述第一铁涂覆缸套、第二铁涂覆缸套、第三铁涂覆缸套和第四铁涂覆缸套并且使通过所述冷却水流入路径引入的发动机冷却水单独地循环；以及
第一缸盖冷却水路径和第二缸盖冷却水路径，其配置为使得通过所述冷却水流入路径引入的发动机冷却水能够流动到汽缸盖。
7.根据权利要求6所述的铝制整体缸体发动机，其中，所述铝制整体缸体包括铝制部分，其分开第一铁涂覆缸套、第二铁涂覆缸套、第三铁涂覆缸套和第四铁涂覆缸套，并且具有10mm或更大厚度，其中，所述第一缸孔间部冷却水路径、第二缸孔间部冷却水路径和第三缸孔间部冷却水路径形成在所述铝制部分中。
8.根据权利要求6所述的铝制整体缸体发动机，其中，所述铝制整体缸体通过使用锆砂模的精密砂型重力铸造来制造。
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