DE102016217000B4

DE102016217000B4 - Blockeinsatz und Zylinderstruktur eines Fahrzeugmotors, der diesen aufweist

Info

Publication number: DE102016217000B4
Application number: DE102016217000.7A
Authority: DE
Inventors: Cheol-Soo Park; Bong-Hoon HAN; Kwang-Min Kim; Dong-Suk CHAE; Min-Kyu Park
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2015-12-07
Filing date: 2016-09-07
Publication date: 2022-06-23
Anticipated expiration: 2036-09-08
Also published as: DE102016217000A1; KR20170066857A; US10006400B2; CN106837583B; KR101846630B1; CN106837583A; US20170159601A1

Abstract

Zylinderstruktur eines Fahrzeugmotors, die aufweist:
einen Zylinderblock (100), der aufweist: einen Blockkühlwassereinlass (110), der an einer Seitenfläche des Zylinderblocks (100) ausgebildet ist und in den Kühlwasser von einer Wasserpumpe eingebracht wird; und einen Blockkühlwasserauslass (120), der an einer Rückfläche des Zylinderblocks (100) ausgebildet ist und durch den das Kühlwasser abgegeben wird;
einen Zylinder (200), der in dem Zylinderblock (100) angeordnet ist;
einen Wassermantel (300), der zwischen einer Innenumfangsfläche des Zylinderblocks (100) und einer Außenumfangsfläche des Zylinders (200) ausgebildet ist, so dass das Kühlwasser durch diesen strömt; und
einen Blockeinsatz (400), der in einen unteren Abschnitt des Wassermantels (300) eingebracht ist, um den Kühlwasserstrom zu führen, wobei
der Wassermantel (300) einen ersten Kühlwasserkanal (310), der ein kürzerer Kanal bezüglich der Kanäle vom Blockkühlwassereinlass (110) zum Blockkühlwasserauslass (120) ist, und einen zweiten Kühlwasserkanal (320) aufweist, der ein längerer Kanal bezüglich der Kanäle vom Blockkühlwassereinlass (110) zum Blockkühlwasserauslass (120) ist;
wobei die Zylinderstruktur ferner eine Kühlöffnung (220) aufweist, die vom zweiten Kühlwasserkanal (320) zum ersten Kühlwasserkanal (310) durch einen vereinigten Abschnitt (210) des Zylinders (200) tritt;
wobei die Kühlöffnung (220) ein Einlass (221) an dem zweiten Kühlwasserkanal (320) und einen Auslass (222) an dem ersten Kühlwasserkanal (310) aufweist, wobei der Einlass (221) der Kühlöffnung (220) höher liegt als der Auslass (222) der Kühlöffnung (220);
wobei der Blockeinsatz (400) aufweist:
mehrere Strömungswiderstandsabschnitte (410), die Innenseitenflächen aufweisen, die mit dem vereinigten Abschnitt (210) des Zylinders (200) in Kontakt stehen;
einen Einsatzunterstützungsabschnitt (420), der von einer oberen Fläche jedes der mehreren Strömungswiderstandsabschnitte (410) nach oben vorsteht, um eine Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in dem Wassermantel (300) zu erhöhen und den Kühlwasserstrom zu dem Einlass (221) der Kühlöffnung (220) zu führen; und
eine Brücke (430), die zwischen den mehreren Strömungswiderstandsabschnitten (410) angeordnet ist und diese verbindet, um die mehreren Strömungswiderstandsabschnitte (410) miteinander zu verbinden;
wobei jeder der Strömungswiderstandsabschnitte (410), die dem Auslass (222) der Kühlöffnung (220) zugewandt sind, eine Strömungsverbesserungsnut (413) aufweist, um eine Verringerung der Strömungsrate und der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in der Kühlöffnung (220) zu verhindern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Blockeinsatz und eine Zylinderstruktur eines Fahrzeugmotors, der diesen aufweist, und insbesondere einen Blockeinsatz, der verhindern kann, dass eine Temperatur eines vereinigten Abschnitts eines Zylinderblocks und eine Temperatur eines oberen Kolbenringabschnitts bei der Verbrennung übermäßig ansteigen, und eine Zylinderstruktur eines Fahrzeugmotors, welche diesen aufweist.
HINTERGRUND
Bei einem herkömmlichen Motor werden eine Kühlwassertemperatur in einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock durch einen Kühlwassersteuermechanismus gesteuert, der an einem Motoreinlass oder einem Motorauslass angeordnet ist. Dadurch behalten der Zylinderkopf und der Zylinderblock die Kühlwassertemperatur bei. Um allerdings die Kraftstoffeffizienz und die Leistung zu verbessern, wurde kürzlich eine geteilte Kühltechnologie entwickelt, bei der das Kühlwasser im Zylinderkopf und das Kühlwasser im Zylinderblock separat gesteuert werden.
Während eines Motorbetriebs verursacht die Kolbenreibung die höchsten Verluste bezüglich der Reibungswiderstände im Motor. Bei einer Temperaturerhöhung einer Wandfläche des Zylinderblocks zur Vermeidung von Kolbenreibung, verringert sich der Kolbenreibungsverlust und wird somit die Kraftstoffeffizienz verbessert. Auf der anderen Seite wird bei einer Erhöhung der Gesamttemperatur des Motors, wodurch sich die Zylindertemperatur erhöht, die Verbrennungsstabilität zu einem Problem, was zum Motorklopfen führen kann. Aus diesem Grund wird als Verfahren zur Verringerung der Temperatur eines Kopfabschnitts einer Verbrennungskammer, während die Temperatur des Zylinderblocks hoch gehalten wird, eine variable geteilte Kühltechnologie zur jeweiligen Steuerung des Kühlwassers des Zylinderkopfs und des Kühlwassers des Zylinderblocks implementiert, um die Verbrennungsstabilität sicherzustellen, während eine Verbesserung der Kraftstoffeffizienz erzielt wird. Das heißt, bei einer mittleren Geschwindigkeit oder weniger und einer hohen Last oder weniger in einem Motorbetriebsbereich hemmt der Block eine Strömungsrate des Kühlwassers, um die Temperatur hoch zu halten, und die Kopfseite behält die Temperatur wie zuvor bei oder verringert die Temperatur etwas, aber eine Strömungsrate des Kühlwassers der Blockseite wird erhöht, bei einem Hochgeschwindigkeits-, Hochlastbetrieb, um die Temperatur des Zylinders zu verringern.
Zur Anwendung der variablen geteilten Kühltechnologie ist eine Struktur zur Teilung des Kühlwassers des Zylinderkopfs und des Kühlwassers des Zylinderblocks erforderlich, die im Wesentlichen implementiert wird, um Wasserlöcher aus einer Zylinderkopfdichtung zu entfernen. Allerdings ist es zu diesem Zweck erforderlich, die Gesamttemperatur des Zylinderblocks zu erhöhen. In diesem Fall steigen die Temperatur eines vereinigten Abschnitts des Blocks und die Temperatur eines oberen Kolbenringabschnitts bei der Verbrennung übermäßig an, und folglich wird die Motorklopfcharakteristik verschlimmert. Ferner besteht eine Einschränkung bezüglich der Erhöhung der Temperatur des Blocks in einem niedrigen und mittleren Geschwindigkeitsbereich bei hoher Last, so dass die Kraftstoffeffizienz verringert und die Haltbarkeit verschlechtert sein kann.
US 2013/0160725 A1 offenbart ein Isolierelement für eine Zylinderbohrungswand mit einer Kontaktfläche, die mit einer Wandfläche der Zylinderbohrungswand in Kontakt kommt, welche einen Zylinderblock eines Verbrennungsmotors bildet und einen rillenartigen Kühlmitteldurchgang definiert.
Die DE 10 2013 201 362 A1 offenbart einen getrennten Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors, wobei ein Zylinderkopfkühlmittelmantel und ein Motorblockkühlmittelmantel vorgesehen ist, wobei der getrennte Kühlmittelkreislauf zumindest eine gemeinsame Pumpe, zumindest einen Kühler, zumindest ein Steuerelement, und zumindest eine Heizung aufweist, und wobei der Zylinderkopfkühlmittelmantel ein Auslassgehäuse aufweist. Hierbei wird in der DE 10 2013 201 362 A1 vorgeschlagen, dass die gemeinsame Pumpe Kühlmittel zu einem Einlass des Zylinderkopfkühlmittelmantels fördert, ohne direkt mit einem Einlass des Blockkühlmittelmantels verbunden zu sein.
Die DE 10 2005 014 755 A1 offenbart eine Kühlstruktur für einen Zylinderblock. Die Kühlstruktur zur gleichförmigen Kühlung einer Bohrungswandung eines Zylinderblocks unter Benutzung eines Kühlmittels umfasst einen Wassermantelabschnitt, der so angeordnet ist, dass er den gesamten äußeren Umfang der mehrere Bohrungsabschnitte umgebenden Bohrungswandung umschließt und mit dem Kühlmittel versorgt ist, und ein Wassermantelzwischenstück, das in den Wassermantelabschnitt eingesetzt ist. Der Zylinderblock umfasst einen Zwischenbohrungsbereich, der sich in der Nähe eines Grenzbereichs zwischen einander benachbarten Bohrungsbereichen befindet, und einen gebohrten Kanal, der als ein Kanal dient, durch den das Kühlmedium in einem Abschnitt des Zwischenbohrungsbereichs in einen anderen Abschnitt des Zwischenbohrungsbereichs übertragen wird. Die Kühlstruktur eines Zylinderblocks der DE 10 2005 014 755 A1 schließt weiter eine Ausnehmung ein, die als Mittel zur Förderung der Strömung zur Erhöhung des Durchflusses des im gebohrten Kanal fließenden Kühlmediums dient.
DE 10 2009 034 639 A1 beschreibt eine Kühlvorrichtung und ein Einsatzteil für einen Wassermantel eines Verbrennungsmotors. Herbei kann die Kühlvorrichtung ein oder mehrere Einsatzteile, welche an dem unteren Abschnitt eines Wassermantels eingesetzt sind, der an siamesischen Abschnitten zwischen Zylinderbohrungen eines Zylinderblocks geformt ist, und welche den Kühlwasserdurchfluss an dem oberen Abschnitt des Wassermantels erhöhen, um eine Kühlvorrichtung bereitzustellen, aufweisen.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung betrifft einen Blockeinsatz, der so eingerichtet ist, dass dieser eine Kühlöffnung aufweist, in der Kühlwasser in einen vereinigten Abschnitt eines Zylinderblocks strömt, und eine Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers, das in die Kühlöffnung strömt, erhöht, um eine Strömungsrate zu erhöhen, die durch einen Innenbereich der Kühlöffnung tritt, und eine Zylinderstruktur eines Fahrzeugmotors, welche diesen aufweist.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden Beschreibung ersichtlich und werden mit Bezug auf die Ausführungsformen in der vorliegenden Offenbarung deutlich. Ferner ist es für den Fachmann, an den sich die vorliegende Erfindung richtet, ersichtlich, dass die Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Offenbarung durch die beanspruchten Mittel und Kombinationen derselben realisiert werden können.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist eine Zylinderstruktur eines Fahrzeugmotors einen Zylinderblock auf, der aufweist: einen Blockkühlwassereinlass, der an einer Seitenfläche des Zylinderblocks ausgebildet ist und in den Kühlwasser von einer Wasserpumpe eingebracht wird; und einen Blockkühlwasserauslass, der an einer Rückfläche des Zylinderblocks ausgebildet ist und durch den das Kühlwasser abgegeben wird. Ein Zylinder ist in dem Zylinderblock angeordnet, und ein Wassermantel ist zwischen einer Innenumfangsfläche des Zylinderblocks und einer Außenumfangsfläche des Zylinders ausgebildet, so dass durch diesen Kühlwasser strömt. Ein Blockeinsatz ist in einen unteren Abschnitt des Wassermantels eingebracht, um die Strömung des Kühlwassers zu führen. Der Wassermantel kann einen ersten Kühlwasserkanal, der ein kürzerer Kanal mit Bezug auf Kanäle vom Blockkühlwassereinlass zum Blockkühlwasserauslass ist, und einen zweiten Kühlwasserkanal aufweisen, der ein längerer Kanal mit Bezug auf Kanäle vom Blockkühlwassereinlass zum Blockkühlwasserauslass ist.
Die Zylinderstruktur ist so eingerichtet, dass diese eine Kühlöffnung aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie vom zweiten Kühlwasserkanal zum ersten Kühlwasserkanal durch einen vereinigten Abschnitt des Zylinders tritt.
Bezüglich der Kühlwasseröffnung ist ein Einlass der Kühlöffnung, der an der Seite des zweiten Kühlwasserkanals ausgebildet ist, so ausgebildet sein, dass dieser höher liegt als ein Auslass der Kühlöffnung, der an der Seite des ersten Kühlwasserkanals ausgebildet ist.
Der Blockeinsatz weist auf: mehrere Strömungswiderstandsabschnitte, die so ausgebildet sind, dass sie Innenseitenflächen aufweisen, die mit dem vereinigten Abschnitt in Kontakt stehen; einen Einsatzunterstützungsabschnitt, der so eingerichtet ist, dass dieser von einer oberen Fläche des Strömungswiderstandsabschnitts nach oben vorsteht, um eine Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in dem Wassermantel zu erhöhen und die Strömung des Kühlwassers zur Seite der Kühlöffnung zu führen; und eine Brücke, die so eingerichtet ist, dass diese zwischen den mehreren Strömungswiderstandsabschnitten angeordnet ist, um die mehreren Strömungswiderstandsabschnitte zu verbinden.
Jeder der Strömungswiderstandsabschnitte, die dem Auslass der Kühlöffnung zugewandt sind, weist eine Strömungsverbesserungsnut auf, um eine Verringerung der Strömungsrate und der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in der Kühlöffnung zu verhindern.
Eine Außenseitenfläche des Einsatzunterstützungsabschnitts kann eine Fläche sein, die sich von einer Außenseitenfläche des Strömungswiderstandsabschnitts nach oben erstreckt, und eine Innenseitenfläche des Einsatzunterstützungsabschnitts kann eine zylindrische Außenumfangsfläche sein, die eine Krümmung aufweist.
Ein Krümmungsradius der Innenseitenfläche des Einsatzunterstützungsabschnitts kann ein Wert sein, der eine erste Breite zwischen der Innenseitenfläche des Einsatzunterstützungsabschnitts und der Innenseitenfläche des Strömungswiderstandsabschnitts so bestimmt, dass diese 50% oder weniger einer zweiten Breite eines Kanals an einem Kontakt zwischen der Innenseitenfläche des Einsatzunterstützungsabschnitts und der Außenseitenfläche des Strömungswiderstandsabschnitts beträgt.
Ein erster Mittelpunkt der Krümmung der Innenseitenfläche des Einsatzunterstützungsabschnitts kann auf einer Linie vorgesehen sein, die einen zweiten Mittelpunkt der Innenseitenfläche des Strömungswiderstandsabschnitts und einen dritten Mittelpunkt der Außenseitenfläche des Einsatzunterstützungsabschnitts verbindet, und eine Mittellinie, vertikal zur ersten Breite, kann so vorgesehen sein, dass diese zum zweiten Mittelpunkt der Innenseitenfläche des Strömungswiderstandsabschnitts gerichtet ist.
Basierend auf dem zweiten Mittelpunkt der Innenseitenfläche des Strömungswiderstandsabschnitts kann ein oberes linkes Ende der Innenseitenfläche mit einer Strömungsverbesserungsnut vorgesehen sein.
Die Strömungsverbesserungsnut kann von dem zweiten Mittelpunkt der Innenseitenfläche des Strömungswiderstandsabschnitts zur ersten Breite mit derselben Krümmung gefertigt sein, wie die der Innenseitenfläche des Strömungswiderstandsabschnitts.
Eine Höhe der Strömungsverbesserungsnut kann so vorgesehen sein, dass diese eine Höhe von der oberen Fläche des Strömungswiderstandsabschnitts zum Auslass der Kühlöffnung ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist eine Blockeinsatz auf: mehrere Strömungswiderstandsabschnitte, die Innenseitenflächen aufweisen, die mit einem vereinigten Abschnitt des Zylinders in Kontakt stehen; einen Einsatzunterstützungsabschnitt, der von einer oberen Fläche des Strömungswiderstandsabschnitts nach oben vorsteht, um eine Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers innerhalb des Wassermantels zu erhöhen und die Strömung des Kühlwassers zur Seite der Kühlöffnung zu führen; und eine Brücke, die zwischen den mehreren Strömungswiderstandsabschnitten angeordnet ist, um die mehreren Strömungswiderstandsabschnitte zu verbinden.
Jeder der Strömungswiderstandsabschnitte, die dem Auslass der Kühlöffnung zugewandt sind, weist eine Strömungsverbesserungsnut auf, um eine Verringerung der Strömungsrate und der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in der Kühlöffnung zu verhindern.
Eine Außenseitenfläche des Einsatzunterstützungsabschnitts kann sich von einer Außenseitenfläche des Strömungswiderstandsabschnitts nach oben erstrecken, und eine Innenseitenfläche des Einsatzunterstützungsabschnitts kann eine zylindrische Außenumfangsfläche sein, die eine Krümmung hat.
Ein Krümmungsradius der Innenseitenfläche des Einsatzunterstützungsabschnitts kann ein Wert sein, der eine erste Breite zwischen der Innenseitenfläche des Einsatzunterstützungsabschnitts und der Innenseitenfläche des Strömungswiderstandsabschnitts so bestimmt, dass diese 50% oder weniger einer zweiten Seite eines Kanals an einem Kontakt zwischen der Innenseitenfläche des Einsatzunterstützungsabschnitts und der Außenseitenfläche des Strömungswiderstandsabschnitts beträgt.
Ein erster Mittelpunkt der Krümmung der Innenseitenfläche des Einsatzunterstützungsabschnitts kann auf einer Linie vorgesehen sein, die einen zweiten Mittelpunkt der Innenseitenfläche des Strömungswiderstandsabschnitts und einen dritten Mittelpunkt der Außenseitenfläche des Einsatzunterstützungsabschnitts verbindet, und eine Mittellinie, vertikal zur ersten Breite, kann so vorgesehen sein, dass diese zum zweiten Mittelpunkt der Innenseitenfläche des Strömungswiderstandsabschnitts gerichtet ist.
Basierend auf dem zweiten Mittelpunkt der Innenseitenfläche des Strömungswiderstandsabschnitts kann ein oberes linkes Ende der Innenseitenfläche mit einer Strömungsverbesserungsnut vorgesehen sein.
Die Strömungsverbesserungsnut kann von dem zweiten Mittelpunkt der Innenseitenfläche des Strömungswiderstandsabschnitts zur ersten Breite mit derselben Krümmung gefertigt sein, wie die der Innenseitenfläche des Strömungswiderstandsabschnitts.
Eine Höhe der Strömungsverbesserungsnut kann so ausgebildet sein, dass diese eine Höhe von der oberen Fläche des Strömungswiderstandsabschnitts zum Auslass der Kühlöffnung ist.
Figurenliste

1 und 2 sind Draufsichten auf eine Zylinderstruktur eines Fahrzeugmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils b der 1.
4 ist eine Querschnittansicht, die entlang der Linie a-a der 3 genommen ist.
5 ist eine graphische Darstellung zur Beschreibung einer Strömung des Kühlwassers in einem zweiten Kühlwasserkanal gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
6 ist eine graphische Darstellung zur Beschreibung einer Strömung des Kühlwassers in einer Kühlöffnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
7 ist eine graphische Darstellung des Aufbaus eines Blockeinsatzes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
8 ist eine Vorderansicht des Blockeinsatzes gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
9 und 10 sind vergrößerte Draufsichten auf den Blockeinsatz gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
11 ist eine Rückansicht des Blockeinsatzes gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG SPEZIFISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Begriffe und Worte, die in der vorliegenden Spezifikation verwendet werden, und Ansprüche sind nicht gemäß ihrer allgemeinen oder lexikalischen Bedeutung auszulegen, sondern sie sind gemäß einer Bedeutung und Konzepten auszulegen, welche die technischen Ideen der vorliegenden Erfindung erfüllen, basierend auf einem Prinzip, wonach die Erfinder die Konzepte der Begriffe geeignet definieren können, um deren eigene Erfindungen auf die beste Weise zu beschreiben. Folglich sind die in den beispielhaften Ausführungsformen und Zeichnungen der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Strukturen lediglich beispielhafte Ausführungsformen, aber sie machen nicht die Gesamtheit des technischen Wesens der vorliegenden Offenbarung aus. Folglich sollte die vorliegende Offenbarung so gedeutet werden, dass sie alle Änderungen, Äquivalente und Substitutionen enthält, die im Wesen und Gegenstand der vorliegenden Offenbarung zum Einreichungszeitpunkt der Anmeldung enthalten sind. In der vorliegenden Spezifikation werden eine überlappende Beschreibung und eine detaillierte Beschreibung wohlbekannter Funktionen und Strukturen, die das Wesen der vorliegenden Offenbarung beeinträchtigen könnten, ausgelassen. Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 und 2 sind Draufsichten auf eine Zylinderstruktur eines Fahrzeugmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils b der 1, und 4 ist eine Querschnittansicht, die entlang der Linie a-a der 3 genommen ist. 5 ist eine graphische Darstellung zur Beschreibung eines Kühlwasserstroms in einem zweiten Kühlwasserkanal gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, und 6 ist eine graphische Darstellung zur Beschreibung eines Kühlwasserstroms in einer Kühlöffnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Mit Bezug auf die 1 bis 6 kann eine Zylinderstruktur eines Fahrzeugmotors gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Zylinderblock 100, einen Zylinder 200, einen Wassermantel 300 und einen Blockeinsatz 400 aufweisen (vgl. 1).
Der Zylinderblock 100 ist ein Teil, der einen Rahmen eines Motors aufbaut, und ein Innenbereich desselben ist mit dem Zylinder 200, dem Wassermantel 300, dem Blockeinsatz 400 und so weiter vorgesehen. Ferner weist der Zylinderblock 100 einen Blockkühlwassereinlass 110 und einen Blockkühlwasserauslass 120 auf. Der Blockkühlwassereinlass 110 ist an einer Seitenfläche des Zylinderblocks 100 ausgebildet und ist eine Stelle, an der Kühlwasser von einer Wasserpumpe eingebracht wird. Ferner ist der Blockkühlwasserauslass 120 an einer Rückfläche des Zylinderblocks 100 ausgebildet und ist eine Stelle, an der Kühlwasser abgegeben wird (vgl. 2).
Der Zylinder 200 ist in dem Zylinderblock 100 angeordnet und mit mehreren Zylinderbohrungen vorgesehen. Ein Kolben bewegt sich in dem Zylinder 200 hin und her, wodurch Leistung für ein Fahrzeug erzeugt wird. Ferner ist ein vereinigter Abschnitt 210 zwischen den Zylinderbohrungen ausgebildet, und eine Kühlöffnung 220 ist ausgebildet, um durch den vereinigten Abschnitt 210 zu treten (vgl. 3 und 4).
Der Wassermantel 300 ist zwischen einer Innenumfangsfläche des Zylinderblocks 100 und einer Außenumfangsfläche des Zylinders 200 ausgebildet, um als Durchgang zu dienen, durch den das Kühlwasser strömt. Der Wassermantel weist einen ersten Kühlwasserkanal 310, der ein kurzer Kanal bezüglich der Kanäle von dem Blockkühlwassereinlass 110 zum Blockkühlwasserauslass 120 ist, und einen zweiten Kühlwasserkanal 320 auf, der ein langer Kanal bezüglich der Kanäle von dem Blockkühlwassereinlass 110 zum Blockkühlwasserauslass 120 ist. Das heißt, das Kühlwasser, das in den Zylinderblock 100 strömt, wird von der Wasserpumpe zum Blockkühlwassereinlass 110 zugeführt und strömt anschließend jeweils in den ersten Kühlwasserkanal 310 und den zweiten Kühlwasserkanal 320. Als Nächstes trifft das Kühlwasser den Blockkühlwasserauslass 120 und wird anschließend bezüglich des Motors nach außen abgegeben. Aufgrund einer Differenz der Länge der Kanäle ist in diesem Fall die Strömungsrate des Kühlwassers, das in den zweiten Kühlwasserkanal 320 strömt, größer als die des Kühlwassers in dem ersten Kühlwasserkanal. Wenn folglich die Kühlwasseröffnung 220 so ausgebildet ist, dass diese durch den vereinigten Abschnitt 210 tritt, ist die Strömungsrichtung des Kühlwassers in der Kühlöffnung 220 vom zweiten Kühlwasserkanal 320 zum ersten Kühlwasserkanal 310 gerichtet (vgl. 2 und 4).
Um eine Strömungsgeschwindigkeit und eine Strömungsrate des Kühlwassers, das in die Kühlöffnung 220 strömt, zu erhöhen, ist die Kühlöffnung 220 folglich so ausgebildet, dass diese vom zweiten Kühlwasserkanal 320 zum ersten Kühlwasserkanal 310 durch den vereinigten Abschnitt 210 des Zylinders 100 tritt. Ferner kann bezüglich der Kühlöffnung 220 ein Einlass 221 der Kühlöffnung 220, ausgebildet auf der Seite des zweiten Kühlwasserkanals 320, so ausgebildet sein, dass dieser höher liegt als ein Auslass 222 der Kühlöffnung 220, der auf der Seite des ersten Kühlwasserkanals 310 ausgebildet ist (vgl. 5 und 6).
Ein Blockeinsatz 400 ist in einen unteren Abschnitt des Wassermantels 300 eingebracht, um den Kühlwasserstrom zu führen. Eine detaillierte Beschreibung des Blockeinsatzes 400 wird unten bereitgestellt.
7 ist eine graphische Darstellung des Aufbaus eines Blockeinsatzes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, 8 ist eine Vorderansicht des Blockeinsatzes gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und 11 ist eine Rückansicht des Blockeinsatzes gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Mit Bezug auf die 7, 8 und 11 weist der Blockeinsatz gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Strömungswiderstandsabschnitt 410, einen Einsatzunterstützungsabschnitt 420 und eine Brücke 430 auf.
Der Strömungswiderstandsabschnitt 410 ist so ausgebildet, dass die Innenseitenfläche desselben mit dem vereinigten Abschnitt 210 in Kontakt steht, und es können mehrere davon ausgebildet sein. Beispielsweise können, wie es in 8 dargestellt ist, drei Strömungswiderstandsabschnitte 410 ausgebildet sein, aber diese sind nicht notwendigerweise darauf beschränkt. Somit kann die Anzahl der Strömungswiderstandsabschnitte 410 unterschiedlich sein, in Abhängigkeit der Anzahl der Zylinder des Motors.
Der Einsatzunterstützungsabschnitt 420 steht von einer oberen Fläche des Strömungswiderstandsabschnitts 410 nach oben hervor. Der Einsatzunterstützungsabschnitt 420 unterstützt den Blockeinsatz 400, um zu vermeiden, dass der Blockeinsatz 400 sich in dem Wassermantel 300 bewegt. Ferner macht der Einsatzunterstützungsabschnitt 420 eine Breite des Kanalinneren des Wassermantels 300 schmal, was dazu dient, die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in dem Wassermantel 300 zu erhöhen und die Strömung des Kühlwassers zur Seite der Kühlöffnung 220 zu führen. Somit erhöht der Einsatzunterstützungsabschnitt 420 die Strömungsgeschwindigkeit und die Strömungsrate des Kühlwassers, das durch das Innere der Kühlöffnung 220 tritt. Dazu wird im Folgenden eine detaillierte Struktur des Einsatzunterstützungsabschnitts 420 beschrieben.
Eine Brücke 430 kann zwischen den mehreren Strömungswiderstandsabschnitten 410 vorgesehen sein, um die mehreren Strömungswiderstandsabschnitte 410 zu verbinden.
9 ist eine vergrößerte Draufsicht auf den Blockeinsatz gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Mit Bezug auf 9 ist eine Außenseitenfläche 421 des Einsatzunterstützungsabschnitts 420 eine Fläche, die sich von einer Außenseitenfläche 411 des Strömungswiderstandsabschnitts 410 nach oben erstreckt, und eine Innenseitenfläche 422 des Einsatzunterstützungsabschnitts 420 ist eine zylindrische Außenumfangsfläche, die einen Krümmungsradius R aufweist. Das heißt, die Außenseitenfläche 421 ist als eine Fläche ausgebildet, die sich von der Außenseitenfläche 411 des Strömungswiderstandsabschnitts 410 nach oben erstreckt, um mit der Innenumfangsfläche des Zylinderblocks 100 in Kontakt zu kommen. Ferner ist die Innenseitenfläche 421 als die zylindrische Außenumfangsfläche ausgebildet, welche den Krümmungsradius R aufweist, um einen Widerstand zu minimieren, der dem Kühlwasser, das in den Wassermantel 300 strömt, entgegengebracht wird, um die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers zu erhöhen.
Der Krümmungsradius R der Innenseitenfläche des Einsatzunterstützungsabschnitts 420 ist ein Wert, der eine minimale Breite ^BB' zwischen der Innenseitenfläche 422 des Einsatzunterstützungsabschnitts 420 und der Innenseitenfläche 410 des Strömungswiderstandsabschnitts 410 so bestimmt, dass diese 50% oder weniger einer Breite ^AA ' eines Kanals an einem Kontakt A zwischen der Innenseitenfläche 422 des Einsatzunterstützungsabschnitts 420 und der Außenseitenfläche 411 des Strömungswiderstandsabschnitts 410 beträgt. Dadurch wird die Breite des Kanals in dem Wassermantel 300 schmaler gemacht, wodurch sich die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers erhöht.
Ein Mittelpunkt O des Krümmungsradius R der Innenseitenfläche des Einsatzunterstützungsabschnitts 420 ist auf einer Linie vorgesehen, welche einen Mittelpunkt C der Innenseitenfläche 412 des Strömungswiderstandsabschnitts 410 und einen Mittelpunkt D der Außenseitenfläche 421 des Einsatzunterstützungsabschnitts 420 verbindet, und eine Mittellinie, vertikal zur minimalen Breite ^BB', ist so vorgesehen, dass diese zum Mittelpunkt C der Innenseitenfläche 412 des Strömungswiderstandsabschnitts 410 gerichtet ist. Somit ist eine Strömungsrichtung des Kühlwassers, das durch den Kanal tritt, der von dem Einsatzunterstützungsabschnitt 420 verschmälert wird, zum Einlass 221 der Kühlöffnung 220 gerichtet. Folglich erhöhen sich die Strömungsrate und die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers, das durch die Kühlöffnung 220 tritt.
10 ist eine vergrößerte Draufsicht auf den Blockeinsatz gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Mit Bezug auf 10 ist, basierend auf dem Mittelpunkt C der Innenseitenfläche 412 des Strömungswiderstandsabschnitts 410, ein oberes linkes Ende der Innenseitenfläche 412 mit einer Strömungsverbesserungsnut 413 vorgesehen. Das heißt, zur Erhöhung der Strömungsrate und der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers, das durch die Kühlöffnung 220 tritt, wie es in 4 dargestellt ist, ist bezüglich der Kühlöffnung 220 der Einlass 221 der Kühlöffnung 220, ausgebildet auf der Seite des zweiten Kühlwasserkanals 320, so ausgebildet, dass dieser höher liegt als der Auslass 222 der Kühlöffnung 220, der auf der Seite des ersten Kühlwasserkanals 310 ausgebildet ist, vom zweiten Kühlwasserkanal 320 zum ersten Kühlwasserkanal 310. Allerdings kann der Strömungswiderstandsabschnitt 410 des Blockeinsatzes 400, der dem Auslass 222 der Kühlöffnung 220 zugewandt ist, als Widerstand zur Verringerung der Strömungsrate und der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in der Kühlöffnung 220 dienen. Somit ist, wie es oben beschrieben ist, der Strömungswiderstandsabschnitt 410 des Blockeinsatzes 400, der dem Auslass 222 der Kühlöffnung 220 zugewandt ist, mit der Strömungsverbesserungsnut 413 vorgesehen, um zu vermeiden, dass sich die Strömungsrate und die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers verringern. Im Folgenden wird die Strömungsverbesserungsnut 413 im Detail beschrieben.
Die Strömungsverbesserungsnut 413 ist von dem Mittelpunkt C der Innenseitenfläche 412 des Strömungswiderstandsabschnitts 410 zur minimalen Breite ^BB' mit derselben Krümmung gefertigt, wie die der Innenseitenfläche 412 des Strömungswiderstandsabschnitts 410. Ferner kann die Höhe der Strömungsverbesserungsnut 413 eine Höhe von der oberen Fläche des Strömungswiderstandsabschnitts 410 zum Auslass 222 der Kühlöffnung 220 sein.
Das heißt, beim Ausbilden eines virtuellen Bogens unter Verwendung einer Länge von einem Mittelpunkt 0' der Krümmung der Innenseitenfläche 412 des Strömungswiderstandsabschnitts 410 zum Mittelpunkt C der Innenseitenfläche 412 des Strömungswiderstandsabschnitts 410 als ein Krümmungsradius R', ist, mit Bezug auf 10, die Strömungsverbesserungsnut 412 vom Mittelpunkt C des virtuellen Bogens zur minimalen Breite ^BB' mit derselben Krümmung gefertigt, wie die der Innenseitenfläche 412 des Strömungswiderstandsabschnitts 410. Allerdings ist die vorliegende Offenbarung nicht notwendigerweise auf die maschinelle bzw. spanende Fertigung (machining) beschränkt, und folglich kann die Strömungsverbesserungsnut 413 auch mittels anderer Verfahren ausgebildet werden, so dass diese die oben beschriebene Gestalt aufweist.
Ferner ist die Höhe der Strömungsverbesserungsnut 413 in der Höhe von der oberen Fläche des Strömungswiderstandsabschnitts 410 zum Auslass 222 der Kühlöffnung 220 ausgebildet, um zu vermeiden, dass der Strömungswiderstandsabschnitt 410 als Widerstand gegen die Strömung des Kühlwassers wirkt, das vom Auslass 222 der Kühlöffnung 220 abgegeben wird.
Wie es oben beschrieben ist, ist es gemäß der vorliegenden Offenbarung möglich, zu vermeiden, dass die Temperatur des vereinigten Abschnitts und die Temperatur des oberen Kolbenringabschnitts bei der Verbrennung übermäßig ansteigen.
Somit kann die Motorklopfcharakteristik im niedrigen und mittleren Geschwindigkeitsbereich bei hoher Last verbessert werden.
Ferner ist es möglich, die Haltbarkeit zu verbessern, während die Kraftstoffeffizienz verbessert wird, durch Steuern der Temperatur des Zylinderblocks, so dass diese erhöht ist.
Die obigen beispielhaften Ausführungsformen sind lediglich Beispiele, um einem Durchschnittsfachmann, an den sich die vorliegende Offenbarung richtet (im Folgenden als Fachmann bezeichnet) zu ermöglichen, die vorliegende Offenbarung auf einfache Weise zu verwirklichen. Folglich ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die obigen beispielhaften Ausführungsformen und die begleitenden Zeichnungen beschränkt, und somit ist ein Gegenstand der vorliegenden Offenbarung nicht auf die obigen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt. Folglich ist es für den Fachmann ersichtlich, dass Substitutionen, Modifikationen und Änderungen durchgeführt werden können, ohne sich vom Wesen und Gegenstand der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, zu entfernen, und dass diese auch zum Gegenstand der Erfindung gehören können.

Claims

Zylinderstruktur eines Fahrzeugmotors, die aufweist: einen Zylinderblock (100), der aufweist: einen Blockkühlwassereinlass (110), der an einer Seitenfläche des Zylinderblocks (100) ausgebildet ist und in den Kühlwasser von einer Wasserpumpe eingebracht wird; und einen Blockkühlwasserauslass (120), der an einer Rückfläche des Zylinderblocks (100) ausgebildet ist und durch den das Kühlwasser abgegeben wird; einen Zylinder (200), der in dem Zylinderblock (100) angeordnet ist; einen Wassermantel (300), der zwischen einer Innenumfangsfläche des Zylinderblocks (100) und einer Außenumfangsfläche des Zylinders (200) ausgebildet ist, so dass das Kühlwasser durch diesen strömt; und einen Blockeinsatz (400), der in einen unteren Abschnitt des Wassermantels (300) eingebracht ist, um den Kühlwasserstrom zu führen, wobei der Wassermantel (300) einen ersten Kühlwasserkanal (310), der ein kürzerer Kanal bezüglich der Kanäle vom Blockkühlwassereinlass (110) zum Blockkühlwasserauslass (120) ist, und einen zweiten Kühlwasserkanal (320) aufweist, der ein längerer Kanal bezüglich der Kanäle vom Blockkühlwassereinlass (110) zum Blockkühlwasserauslass (120) ist; wobei die Zylinderstruktur ferner eine Kühlöffnung (220) aufweist, die vom zweiten Kühlwasserkanal (320) zum ersten Kühlwasserkanal (310) durch einen vereinigten Abschnitt (210) des Zylinders (200) tritt; wobei die Kühlöffnung (220) ein Einlass (221) an dem zweiten Kühlwasserkanal (320) und einen Auslass (222) an dem ersten Kühlwasserkanal (310) aufweist, wobei der Einlass (221) der Kühlöffnung (220) höher liegt als der Auslass (222) der Kühlöffnung (220); wobei der Blockeinsatz (400) aufweist: mehrere Strömungswiderstandsabschnitte (410), die Innenseitenflächen aufweisen, die mit dem vereinigten Abschnitt (210) des Zylinders (200) in Kontakt stehen; einen Einsatzunterstützungsabschnitt (420), der von einer oberen Fläche jedes der mehreren Strömungswiderstandsabschnitte (410) nach oben vorsteht, um eine Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in dem Wassermantel (300) zu erhöhen und den Kühlwasserstrom zu dem Einlass (221) der Kühlöffnung (220) zu führen; und eine Brücke (430), die zwischen den mehreren Strömungswiderstandsabschnitten (410) angeordnet ist und diese verbindet, um die mehreren Strömungswiderstandsabschnitte (410) miteinander zu verbinden; wobei jeder der Strömungswiderstandsabschnitte (410), die dem Auslass (222) der Kühlöffnung (220) zugewandt sind, eine Strömungsverbesserungsnut (413) aufweist, um eine Verringerung der Strömungsrate und der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in der Kühlöffnung (220) zu verhindern.
Blockeinsatz (400), der in einem Wassermantel (300) angebracht ist, der zwischen einem Zylinderblock (100) und einem Zylinder (200) ausgebildet ist, wobei der Zylinderblock (100) aufweist: einen Blockkühlwassereinlass (110), der an einer Seitenfläche des Zylinderblocks (100) ausgebildet ist und in den Kühlwasser von einer Wasserpumpe eingebracht wird; und einen Blockkühlwasserauslass (120), der an einer Rückfläche des Zylinderblocks (100) ausgebildet ist und durch den das Kühlwasser abgegeben wird; wobei der Zylinder (200) in dem Zylinderblock (100) angeordnet ist; wobei ein Wassermantel (300) zwischen einer Innenumfangsfläche des Zylinderblocks (100) und einer Außenumfangsfläche des Zylinders (200) ausgebildet ist, so dass das Kühlwasser durch diesen strömt; und wobei der Blockeinsatz (400) in einen unteren Abschnitt des Wassermantels (300) eingebracht ist, um den Kühlwasserstrom zu führen; wobei der Wassermantel (300) einen ersten Kühlwasserkanal (310), der ein kürzerer Kanal bezüglich der Kanäle vom Blockkühlwassereinlass (110) zum Blockkühlwasserauslass (120) ist, und einen zweiten Kühlwasserkanal (320), der ein längerer Kanal bezüglich der Kanäle vom Blockkühlwassereinlass (110) zum Blockkühlwasserauslass (120) ist, aufweist; wobei die Zylinderstruktur ferner eine Kühlöffnung (220) aufweist, die vom zweiten Kühlwasserkanal (320) zum ersten Kühlwasserkanal (310) durch einen vereinigten Abschnitt (210) des Zylinders (200) tritt; wobei die Kühlöffnung (220) ein Einlass (221) an dem zweiten Kühlwasserkanal (320) und einen Auslass (222) an dem ersten Kühlwasserkanal (310) aufweist, wobei der Einlass (221) der Kühlöffnung (220) höher liegt als der Auslass (222) der Kühlöffnung (220); wobei der Blockeinsatz (400) aufweist: mehrere Strömungswiderstandsabschnitte (410), die Innenseitenflächen aufweisen, die mit dem vereinigten Abschnitt (210) des Zylinders (200) in Kontakt stehen; einen Einsatzunterstützungsabschnitt (420), der von einer oberen Fläche jedes der mehreren Strömungswiderstandsabschnitte (410) nach oben vorsteht, um eine Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in dem Wassermantel (300) zu erhöhen und den Kühlwasserstrom zu dem Einlass (221) der Kühlöffnung (220) zu führen; und eine Brücke (430), die zwischen den mehreren Strömungswiderstandsabschnitten (410) angeordnet ist und diese verbindet, um die mehreren Strömungswiderstandsabschnitte (410) miteinander zu verbinden; und wobei jeder der Strömungswiderstandsabschnitte (410), die dem Auslass (222) der Kühlöffnung (220) zugewandt sind, eine Strömungsverbesserungsnut (413) aufweist, um eine Verringerung der Strömungsrate und der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in der Kühlöffnung (220) zu verhindern.
Blockeinsatz (400) nach Anspruch 2, bei dem eine Außenseitenfläche (421) des Einsatzunterstützungsabschnitts (420) sich von einer Außenseitenfläche (411) von jedem der mehreren Strömungswiderstandsabschnitte (410) nach oben erstreckt, und eine Innenseitenfläche (422) des Einsatzunterstützungsabschnitts (420) eine zylindrische Außenumfangsfläche mit einer Krümmung ist.
Blockeinsatz (400) nach Anspruch 3, bei dem ein Krümmungsradius (R) der Innenseitenfläche (422) des Einsatzunterstützungsabschnitts (420) eine erste Breite zwischen der Innenseitenfläche (422) des Einsatzunterstützungsabschnitts (420) und der Innenseitenfläche (412) eines jeden der mehreren Strömungswiderstandsabschnitte (410) so bestimmt, dass diese 50% oder weniger von einer zweiten Breite eines Kanals an einem Kontakt zwischen der Innenseitenfläche (422) des Einsatzunterstützungsabschnitts (420) und der Außenseitenfläche (411) eines jeden der mehreren Strömungswiderstandsabschnitte (410) beträgt.
Blockeinsatz (400) nach Anspruch 3 oder 4, bei dem ein erster Mittelpunkt der Krümmung der Innenseitenfläche (422) des Einsatzunterstützungsabschnitts (420) auf einer Linie positioniert ist, die einen zweiten Mittelpunkt der Innenseitenfläche (412) eines jeden der mehreren Strömungswiderstandsabschnitte (410) und einen dritten Mittelpunkt der Außenseitenfläche (421) des Einsatzunterstützungsabschnitts (420) verbindet, und eine zur ersten Breite vertikale Mittellinie so angeordnet ist, dass diese zum zweiten Mittelpunkt der Innenseitenfläche eines (412) jeden der mehreren Strömungswiderstandsabschnitte (410) gerichtet ist.
Blockeinsatz (400) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem ein oberes linkes Ende der Innenseitenfläche die Strömungsverbesserungsnut (413) aufweist, basierend auf dem zweiten Mittelpunkt der Innenseitenfläche (412) eines jeden der mehreren Strömungswiderstandsabschnitte (410) .
Blockeinsatz (400) nach Anspruch 6, bei dem die Strömungsverbesserungsnut (413) vom zweiten Mittelpunkt der Innenseitenfläche (412) eines jeden der mehreren Strömungswiderstandsabschnitte (410) zur ersten Breite mit derselben Krümmung gefertigt ist, wie die der Innenseitenfläche (412) eines jeden der mehreren Strömungswiderstandsabschnitte (410).
Blockeinsatz (400) nach Anspruch 6 oder 7, bei dem eine Höhe der Strömungsverbesserungsnut (413) von der oberen Fläche eines jeden der mehreren Strömungswiderstandsabschnitte (410) zu einem Auslass (222) der Kühlöffnung (220) ausgebildet ist.