CN106837583B - 缸体插入件以及包括缸体插入件的车辆发动机的汽缸结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种缸体插入件以及包括该缸体插入件的车辆发动机的汽缸结构，该汽缸结构包括汽缸体，该汽缸体包括：缸体冷却水入口，该缸体冷却水入口形成在汽缸体的一个侧表面上并且被引入有来自水泵的冷却水；以及缸体冷却水出口，该缸体冷却水出口形成在汽缸体的后表面上并且使得冷却水由此排出。汽缸布置在汽缸体内部，并且水套形成在汽缸体的内周向表面与汽缸的外周向表面之间以使冷却水由此流动。缸体插入件插入水套的下部中以引导冷却水的流动。

Description

缸体插入件以及包括缸体插入件的车辆发动机的汽缸结构

相关申请的交叉引证

本申请要求于2015年12月7日提交的韩国专利申请第10-2015-0173023号的优先权的权益，将其全部内容通过引证结合于此。

技术领域

本公开涉及一种缸体插入件以及包括该缸体插入件的车辆发动机的汽缸结构，并且更具体地，涉及这样一种缸体插入件以及包括该缸体插入件的车辆发动机的汽缸结构，即，该缸体插入件能够防止汽缸体的二重连接部(siamese portion，紧密连接部)的温度以及活塞顶环部的温度在燃烧时过度上升。

背景技术

在现有发动机中，通过定位在发动机入口或发动机出口处的冷却水控制机构来控制汽缸盖和汽缸体内部的冷却水的温度。由此，汽缸盖和汽缸体保持冷却水温度。然而，为了改进燃料效率和性能，最近已开发了单独控制汽缸盖中的冷却水和汽缸体中的冷却水的可变分隔冷却技术。

在发动机运转过程中，活塞摩擦损耗在发动机摩擦阻力中占最高比例。当增加汽缸体的壁面的温度以防止活塞摩擦时，活塞摩擦损耗降低，并且因此，改进燃料效率。另一方面，当增加发动机的总体温度以增加汽缸的温度时，诸如爆震的燃烧稳定性成为问题。由于该原因，作为用于在保持汽缸体的温度高的同时降低燃烧室的头部的温度的方法，实施了用于分别控制汽缸盖的冷却水和汽缸体的冷却水的可变分隔冷却技术以在实现燃料效率的改进的同时确保燃烧稳定性。即，缸体在发动机运转区域中在中速或更小以及重负或更小时阻挡冷却水的流动速率以保持温度高，并且汽缸盖侧保持温度与之前一样或者使温度稍微降低，但是在高速、高载运转时提高缸体侧的冷却水的流动速率以降低汽缸的温度。

为了应用可变分隔冷却技术，需要分隔汽缸盖的冷却水与汽缸体的冷却水的结构，该结构通常被实施为移除汽缸盖垫片的水孔。然而，为了该目的，需要增加汽缸体的总体温度。在这种情况下，缸体的二重连接部的温度以及活塞顶环部的温度在燃烧时过度上升，并且因此，爆震特性加重。此外，在低速和中速、高载区域中，存在提高缸体的温度的限制，使得燃料效率可降低并且耐用性可劣化。

发明内容

本公开的一实施方式针对这样一种缸体插入件以及包括该缸体插入件的车辆发动机的汽缸结构，即，该缸体插入件能够在汽缸体的二重连接部中形成冷却水流入其中的冷却孔，并且提高流入冷却孔中的冷却水的流动速度以提高穿过冷却孔的内部的流动速率。

通过以下描述可理解本公开的其他目的和优点，并且参考本公开中的实施方式，本公开的其他目的和优点将变得显而易见。此外，对于本公开所属领域的技术人员来说显而易见的是，本公开的目的和优点可通过如要求保护的装置及其组合实现。

根据本公开的一实施方式，一种车辆发动机的汽缸结构包括汽缸体，该汽缸体包括：缸体冷却水入口，该缸体冷却水入口形成在汽缸体的一个侧表面上并且被引入有来自水泵的冷却水；以及缸体冷却水出口，该缸体冷却水出口形成在汽缸体的后表面上并且使得冷却水由此排出。汽缸布置在汽缸体内部，并且水套形成在汽缸体的内周向表面与汽缸的外周向表面之间以使冷却水由此流动。缸体插入件插入水套的下部中以引导冷却水的流动。水套可包括：第一冷却水通道，该第一冷却水通道是从缸体冷却水入口到缸体冷却水出口的通道中的较短通道；以及第二冷却水通道，该第二冷却水通道是从缸体冷却水入口到缸体冷却水出口的通道中的较长通道。

汽缸结构可被构造为包括冷却孔，该冷却孔形成为从第二冷却水通道向第一冷却水通道穿透汽缸的二重连接部。

在冷却孔中，冷却孔的形成在第二冷却水通道侧的入口可形成为高于冷却孔的形成在第一冷却水通道侧处的出口。

缸体插入件可包括：多个流阻部，该多个流阻部形成为具有接触二重连接部的内侧表面；插入件支撑部，该插入件支撑部被构造为从流阻部的上表面向上突出，以提高水套内部的冷却水的流动速度并且向冷却孔侧引导冷却水的流动；以及桥接件，该桥接件被构造为布置在多个流阻部之间以在多个流阻部中进行连接。

插入件支撑部的外侧表面可以是从流阻部的外侧表面向上延伸的表面，并且插入件支撑部的内侧表面可以是具有一曲率的柱形外周向表面。

插入件支撑部的内侧表面的曲率半径可以是这样的值，即，该值使得插入件支撑部的内侧表面与流阻部的内侧表面之间的第一宽度是插入件支撑部的内侧表面与流阻部的外侧表面之间的接触点处的通道的第二宽度的50％或更小。

插入件支撑部的内侧表面的曲率的第一中点可定位于连接在流阻部的内侧表面的第二中点与插入件支撑部的外侧表面的第三中点之间的线上，并且垂直于第一宽度的中线可布置为朝向流阻部的内侧表面的第二中点。

基于流阻部的内侧表面的第二中点，内侧表面的左上端可设置有流动改进槽。

以与流阻部的内侧表面的曲率相同的曲率，流动改进槽可从流阻部的内侧表面的第二中点用机器加工至第一宽度。

流动改进槽的高度可形成为从流阻部的上表面到冷却孔的出口的高度。

根据本公开的另一个实施方式，一种缸体插入件包括：多个流阻部，该多个流阻部具有接触汽缸的二重连接部的内侧表面；插入件支撑部，该插入件支撑部从流阻部的上表面向上突出，以提高水套内部的冷却水的流动速度并且向冷却孔侧引导冷却水的流动；以及桥接件，该桥接件布置在多个流阻部之间以在多个流阻部中进行连接。

插入件支撑部的外侧表面可从流阻部的外侧表面向上延伸，并且插入件支撑部的内侧表面可以是具有一曲率的柱形外周向表面。

插入件支撑部的内侧表面的曲率半径可以是这样的值，即，该值使得插入件支撑部的内侧表面与流阻部的内侧表面之间的第一宽度是插入件支撑部的内侧表面与流阻部的外侧表面之间的接触点处的通道的第二宽度的50％或更小。

插入件支撑部的内侧表面的曲率的第一中点可定位于连接在流阻部的内侧表面的第二中点与插入件支撑部的外侧表面的第三中点之间的线上，并且垂直于第一宽度的中线可布置为朝向流阻部的内侧表面的第二中点。

基于流阻部的内侧表面的第二中点，内侧表面的左上端可设置有流动改进槽。

以与流阻部的内侧表面的曲率相同的曲率，流动改进槽可从流阻部的内侧表面的第二中点用机器加工至第一宽度。

流动改进槽的高度可形成为从流阻部的上表面到冷却孔的出口的高度。

附图说明

图1和图2是根据本公开的一示例性实施方式的车辆发动机的汽缸结构的平面图。

图3是图1的部分b的放大图。

图4是沿着图3的线a-a截取的截面图。

图5是用于描绘根据本公开的一示例性实施方式的第二冷却水通道中的冷却水的流动的示图。

图6是用于描绘根据本公开的一示例性实施方式的冷却孔中的冷却水的流动的示图。

图7是根据本公开的一示例性实施方式的缸体插入件的布置图。

图8是根据本公开的该示例性实施方式的缸体插入件的正面图。

图9和图10是根据本公开的该示例性实施方式的缸体插入件的平面放大图。

图11是根据本公开的该示例性实施方式的缸体插入件的背面图。

具体实施方式

本说明书和权利要求中所使用的术语和措辞不应被解释为通常的含义或者词典的含义，而是应基于本发明人能够适当定义术语的概念从而以最佳方式描述他们自己的发明的原则被解释为符合本发明的技术构思的含义和概念。因此，在本公开的示例性实施方式和附图中描述的构造仅仅是示例性实施方式，而并不代表本公开的所有技术精神。因此，在提交本申请时，本公开应被解释为包括包含在本公开的精神和范围中的所有变化、等同物以及替换。在本说明书中，将省略对可使本公开的要旨模糊的众所周知的功能和构造的重复描述和详细描述。在下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施方式。

图1和图2是根据本公开的一示例性实施方式的车辆发动机的汽缸结构的平面图。图3是图1的部分b的放大图，并且图4是沿着图3的线a-a截取的截面图。图5是用于描绘根据本公开的一示例性实施方式的第二冷却水通道中的冷却水的流动的示图，并且图6是用于描绘根据本公开的一示例性实施方式的冷却孔中的冷却水的流动的示图。

参考图1至图6，根据本公开的车辆发动机的汽缸结构可包括汽缸体100、汽缸200、水套300以及缸体插入件400(参见图1)。

汽缸体100是构造发动机的框架的部件，并且该汽缸体的内部设置有汽缸200、水套300、缸体插入件400等。此外，汽缸体100具有缸体冷却水入口110和缸体冷却水出口120。缸体冷却水入口110形成在汽缸体100的一个侧表面上并且是被引入有来自水泵的冷却水的位置。此外，缸体冷却水出口120形成在汽缸体100的后表面上并且是冷却水在此排出的位置(参见图2)。

汽缸200布置在汽缸体100内部并且设置有多个汽缸膛孔(cylinder bore)。活塞在汽缸200内部往复运动以生成车辆的动力。此外，二重连接部210形成在汽缸膛孔之间，并且冷却孔220形成为穿透二重连接部210(参见图3和图4)。

水套300形成在汽缸体100的内周向表面与汽缸200的外周向表面之间以用作冷却水由此流动的通路。水套包括：第一冷却水通道310，该第一冷却水通道是从缸体冷却水入口110到缸体冷却水出口120的通道中的较短通道；以及第二冷却水通道320，该第二冷却水通道是从缸体冷却水入口110到缸体冷却水出口120的通道中的较长通道。即，在汽缸体100中流动的冷却水从水泵提供至缸体冷却水入口110并且随后分别流入第一冷却水通道310和第二冷却水通道320中。接下来，冷却水遇到缸体冷却水出口120并且随后排出发动机外部。在这种情况下，由于通道的长度的差异，流入第二冷却水通道320中的冷却水的流动速率大于第一冷却水通道内部的冷却水的流动速率。因此，如果冷却孔220形成为穿透二重连接部210，则冷却孔220内部的冷却水的流动方向是从第二冷却水通道320向第一冷却水通道310(参见图2和图4)。

因此，为了提高流入冷却孔220中的冷却水的流动速度和流动速率，冷却孔220形成为从第二冷却水通道320向第一冷却水通道310穿透汽缸200的二重连接部210。此外，在冷却孔220中，冷却孔220的形成在第二冷却水通道320侧处的入口221可形成为高于冷却孔220的形成在第一冷却水通道310侧处的出口222(参见图5和图6)。

缸体插入件400插入水套300的下部中以引导冷却水的流动。以下将提供缸体插入件400的详细描述。

图7是根据本公开的一示例性实施方式的缸体插入件的布置图，图8是根据本公开的该示例性实施方式的缸体插入件的正面图，并且图11是根据本公开的该示例性实施方式的缸体插入件的背面图。参考图7、图8和图11，根据本公开的缸体插入件包括流阻部410、插入件支撑部420和桥接件430。

流阻部410形成为具有接触二重连接部210的内侧表面并且可形成为多个流阻部。例如，如图8所示，也可形成有三个流阻部410，但是不必限于此。因此，流阻部410的数量可根据发动机的汽缸的数量而不同。

插入件支撑部420从流阻部410的上表面向上突出。插入件支撑部420支撑缸体插入件400，以防止缸体插入件400在水套300内部移动。同时，插入件支撑部420使得水套300内部的通道的宽度变窄，以用来提高水套300内部的冷却水的流动速度并且向冷却孔220侧引导冷却水的流动。因此，插入件支撑部420提高穿过冷却孔220的内部的冷却水的流动速度和流动速率。为此，以下将描述插入件支撑部420的详细结构。

桥接件430可布置在多个流阻部410之间以在多个流阻部410中进行连接。

图9是根据本公开的该示例性实施方式的缸体插入件的平面放大图。参考图9，插入件支撑部420的外侧表面421是从流阻部410的外侧表面411向上延伸的表面，并且插入件支撑部420的内侧表面422是曲率半径为R的柱形外周向表面。即，外侧表面421形成为从流阻部410的外侧表面411向上延伸以接触汽缸体100的内周向表面的表面。此外，内侧表面421形成为曲率半径为R的柱形外周向表面，以使施加至流入水套300中的冷却水的阻力最小化以提高冷却水的流动速度。

插入件支撑部420的内侧表面的曲率半径R是这样的值，即，该值使得插入件支撑部420的内侧表面422与流阻部410的内侧表面410之间的最小宽度

是插入件支撑部420的内侧表面422与流阻部410的外侧表面411之间的接触点A处的通道的宽度

的50％或更小。这使得水套300内部的通道的宽度变窄以提高冷却水的流动速度。

插入件支撑部420的内侧表面的曲率半径R的中点O定位于连接在流阻部410的内侧表面412的中点C与插入件支撑部420的外侧表面421的中点D之间的线上，并且垂直于最小宽度

的中心线布置为朝向流阻部410的内侧表面412的中点C。因此，穿过由于插入件支撑部420变窄的通道的冷却水的流动方向是朝向冷却孔220的入口221。因此，穿过冷却孔220的冷却水的流动速率和流动速度提高。

图10是根据本公开的该示例性实施方式的缸体插入件的平面放大图。参考图10，基于流阻部410的内侧表面412的中点C，内侧表面412的左上端设置有流动改进槽413。即，为了提高穿过冷却孔220的冷却水的流动速率和流动速度，如图4所示，在冷却孔220中，从第二冷却水通道320向第一冷却水通道310，冷却孔220的形成在第二冷却水通道320侧处的入口221形成为高于冷却孔220的形成在第一冷却水通道310侧处的出口222。然而，缸体插入件400的面对冷却孔220的出口222的流阻部410可用作降低冷却孔220内部的冷却水的流动速率和流动速度的阻力。因此，如上所述，缸体插入件400的面对冷却孔220的出口222的流阻部410设置有流动改进槽413以防止冷却水的流动速率和流动速度的降低。在下文中，将详细描述流动改进槽413。

以与流阻部410的内侧表面412的曲率相同的曲率，将流动改进槽413从流阻部410的内侧表面412的中点C用机器加工至最小宽度

此外，流动改进槽413的高度可以是从流阻部410的上表面到冷却孔220的出口222的高度。

即，参考图10，当使用从流阻部410的内侧表面412的曲率的中点O’到流阻部410的内侧表面412的中点C的长度作为曲率半径R’来形成虚拟拱形时，以与流阻部410的内侧表面412的曲率相同的曲率，将流动改进槽413从虚拟拱形的中点C用机器加工至最小宽度

然而，本公开不必限于用机器加工，并且因此，流动改进槽413也可通过其他方法形成以具有如上所述的区域。

此外，流动改进槽413的高度形成在从流阻部410的上表面到冷却孔220的出口222的高度处，以防止流阻部410用作抵抗从冷却孔220的出口222排出的冷却水的流动的阻力。

如上所述，根据本公开，可防止二重连接部的温度和活塞顶环部的温度在燃烧时过度上升。

因此，在低速和中速、高载区域中，可增强爆震特性。

此外，可通过控制汽缸体的温度的增加，在改进燃料效率的同时改进耐用性。

上述示例性实施方式仅仅是允许本公开所属领域的普通技术人员(在下文中，被称为本领域技术人员)易于实践本公开的实例。因此，本公开不限于前述示例性实施方式和附图，并且因此，本公开的范围不限于前述示例性实施方式。因此，对本领域技术人员来说将显而易见的是，在不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可做出替换、修改和变化，并且该替换、修改和变化也属于本发明的范围。

Claims (16)

1.一种车辆发动机的汽缸结构，包括：

汽缸体，所述汽缸体包括：缸体冷却水入口，所述缸体冷却水入口形成在所述汽缸体的一个侧表面上并且被引入有来自水泵的冷却水；以及缸体冷却水出口，所述缸体冷却水出口形成在所述汽缸体的后表面上并且使得所述冷却水由此排出；

汽缸，所述汽缸布置在所述汽缸体内部；以及

水套，所述水套形成在所述汽缸体的内周向表面与所述汽缸的外周向表面之间以使所述冷却水由此流动；其中，所述水套包括：第一冷却水通道，所述第一冷却水通道是从所述缸体冷却水入口到所述缸体冷却水出口的通道中的较短通道；以及第二冷却水通道，所述第二冷却水通道是从所述缸体冷却水入口到所述缸体冷却水出口的通道中的较长通道；

冷却孔，所述冷却孔从所述第二冷却水通道向所述第一冷却水通道穿透所述汽缸的二重连接部；以及

缸体插入件，所述缸体插入件插入所述水套的下部中以引导所述冷却水的流动，

其中，所述缸体插入件包括：多个流阻部，所述多个流阻部具有接触所述二重连接部的内侧表面；插入件支撑部，所述插入件支撑部从所述多个流阻部中的每个流阻部的上表面向上突出；以及桥接件，所述桥接件布置在所述多个流阻部之间，

其中，所述多个流阻部中的每个流阻部的左上端设置有流动改进槽以防止所述冷却水的流动速率和流动速度的降低。

2.根据权利要求1所述的汽缸结构，其中，在所述冷却孔中，所述冷却孔的形成在所述第二冷却水通道侧的入口形成为高于所述冷却孔的形成在所述第一冷却水通道侧处的出口。

3.根据权利要求2所述的汽缸结构，其中，所述插入件支撑部构造成提高所述水套内部的所述冷却水的流动速度并且向所述冷却孔的所述入口引导所述冷却水的流动，所述桥接件构造成使所述多个流阻部彼此连接。

4.根据权利要求3所述的汽缸结构，其中，所述插入件支撑部的外侧表面从所述多个流阻部中的每个流阻部的外侧表面向上延伸，并且所述插入件支撑部的内侧表面是具有一曲率的柱形外周向表面。

5.根据权利要求4所述的汽缸结构，其中，所述插入件支撑部的所述内侧表面的曲率半径确定了所述插入件支撑部的所述内侧表面与所述多个流阻部中的每个流阻部的所述内侧表面之间的第一宽度是所述插入件支撑部的所述内侧表面与所述多个流阻部中的每个流阻部的所述外侧表面之间的接触点处的通道的第二宽度的50％或更小。

6.根据权利要求5所述的汽缸结构，其中，所述插入件支撑部的所述内侧表面的曲率的第一中点定位于连接在所述多个流阻部中的每个流阻部的所述内侧表面的第二中点与所述插入件支撑部的所述外侧表面的第三中点之间的线上，并且

垂直于所述第一宽度的中线布置为朝向所述多个流阻部中的每个流阻部的所述内侧表面的所述第二中点。

7.根据权利要求6所述的汽缸结构，其中，基于所述多个流阻部中的每个流阻部的所述内侧表面的所述第二中点，所述流动改进槽形成在所述内侧表面的所述左上端处。

8.根据权利要求7所述的汽缸结构，其中，以与所述多个流阻部中的每个流阻部的所述内侧表面的曲率相同的曲率，所述流动改进槽从所述多个流阻部中的每个流阻部的所述内侧表面的所述第二中点用机器加工至所述第一宽度。

9.根据权利要求2所述的汽缸结构，其中，所述流动改进槽的高度从所述多个流阻部中的每个流阻部的所述上表面到所述冷却孔的所述出口而形成。

10.一种安装在形成于汽缸体与汽缸之间的水套中的缸体插入件，所述缸体插入件包括：

多个流阻部，所述多个流阻部具有接触所述汽缸的二重连接部的内侧表面；

插入件支撑部，所述插入件支撑部从所述多个流阻部中的每个流阻部的上表面向上突出，以提高所述水套内部的冷却水的流动速度并且向冷却孔的入口引导所述冷却水的流动；以及

桥接件，所述桥接件布置在所述多个流阻部之间并且连接所述多个流阻部以使所述多个流阻部彼此连接，

其中，所述多个流阻部中的每个流阻部的左上端设置有流动改进槽以防止所述冷却水的流动速率和流动速度的降低。

11.根据权利要求10所述的缸体插入件，其中，所述插入件支撑部的外侧表面从所述多个流阻部中的每个流阻部的外侧表面向上延伸，并且所述插入件支撑部的内侧表面是具有一曲率的柱形外周向表面。

12.根据权利要求11所述的缸体插入件，其中，所述插入件支撑部的所述内侧表面的曲率半径确定了所述插入件支撑部的所述内侧表面与所述多个流阻部中的每个流阻部的所述内侧表面之间的第一宽度是所述插入件支撑部的所述内侧表面与所述多个流阻部中的每个流阻部的所述外侧表面之间的接触点处的通道的第二宽度的50％或更小。

13.根据权利要求12所述的缸体插入件，其中，所述插入件支撑部的所述内侧表面的曲率的第一中点定位于连接在所述多个流阻部中的每个流阻部的所述内侧表面的第二中点与所述插入件支撑部的所述外侧表面的第三中点之间的线上，并且

垂直于所述第一宽度的中线布置为朝向所述多个流阻部中的每个流阻部的所述内侧表面的所述第二中点。

14.根据权利要求13所述的缸体插入件，其中，基于所述多个流阻部中的每个流阻部的所述内侧表面的所述第二中点，所述流动改进槽形成在所述内侧表面的所述左上端处。

15.根据权利要求14所述的缸体插入件，其中，以与所述多个流阻部中的每个流阻部的所述内侧表面的曲率相同的曲率，所述流动改进槽从所述多个流阻部中的每个流阻部的所述内侧表面的所述第二中点用机器加工至所述第一宽度。

16.根据权利要求10所述的缸体插入件，其中，所述流动改进槽的高度从所述多个流阻部中的每个流阻部的所述上表面到所述冷却孔的出口而形成。

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