具有最小化热传递结构的发动机的制作方法

本申请要求2017年12月20日提交的韩国专利申请no.10-2017-0176206的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

本发明涉及一种具有最小化热传递结构的发动机。更具体地，本发明涉及一种在没有较大发动机设计变化的情况下通过减少冷却损失来改善燃料消耗的发动机。

背景技术：

在燃烧室中，热损失可以表示如下：

q＝ha(tgas-twall)δt

这里，q代表热传递，h代表热传递系数，a代表燃烧室的热交换面积，(tgas-twall)表示燃烧气体与内壁的温度差，以及δt表示经过的时间。

换言之，可以确定，随着燃烧室面积更大，由于热传递的热损失更大。

公开于本发明的背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的各个方面旨在提供一种发动机，其通过减少燃烧室热传递面积以减少冷却损失并且改善燃料消耗。

根据本发明的各个方面的具有最小化热传递结构的发动机旨在提供一种汽缸体与汽缸盖在其中组合的发动机，其中所述汽缸体与所述汽缸盖的整个燃烧室容积为300cc至700cc，压缩比为10.0或更大，并且所述汽缸盖的容积为整个燃烧室容积的40％至70％。

所述发动机可以是汽油发动机。

所述发动机可以包括进气门和排气门，并且从进气门和排气门的底部表面到与气门座接触的接触部的高度可以是0.6mm至1.0mm。

所述进气门和所述排气门的底部表面可以是平坦的形状。

根据本发明示例性实施方案的具有最小化热传递结构的发动机，通过减少燃烧室热传递面积，可以减少冷却损失并且改善燃料消耗，而没有对传统发动机的设计改变。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的实施方案中进行详细陈述，这些附图和实施方案共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为根据本发明示例性实施方案的具有最小化热传递结构的发动机的截面图。

图2为应用于根据本发明示例性实施方案的具有最小化热传递结构的发动机的气门的示意图。

图3为示出根据汽缸盖的高度减少量，燃烧室的面积和容积变化的表格。

图4为示出根据气门计量高度减少，燃烧室的面积和容积变化的表格。

图5为根据本发明示例性实施方案的具有最小化热传递结构的发动机与传统发动机的容积比的比较表格。

图6为根据本发明示例性实施方案的具有最小化热传递结构的发动机与传统发动机的燃烧室冷却损失的比较表。

图7为示出根据本发明示例性实施方案的具有最小化热传递结构的发动机的燃料消耗改善率的曲线图。

应当理解，附图不一定是按照比例绘制，而是显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本发明所公开的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，相同的附图标记表示本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个具体实施方案，这些具体实施方案的示例呈现在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性的具体实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为这些示例性的具体实施方案。另一方面，本发明旨在不但覆盖这些示例性具体实施方案，而且覆盖可以被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选择形式、修改形式、等价形式及其它具体实施方案。

在下文的详细说明中，仅简单地通过图解显示和描述本发明的某些示例性实施方案。

本领域技术人员将意识到，可以对所描述的实施方案进行各种不同方式的修改，所有这些修改将不脱离本发明的精神或范围。

在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。

在附图中，为清楚而夸大了层、膜、板、区域等的厚度。

此外，除非明确地相反描述，术语“包括”和变化形式(例如“包含”或“包括有”)应被理解为暗示包含所述元件但是不排除任何其它元件。

下面将参考附图对本发明的示例性具体实施方案进行详细描述。

图1为根据本发明示例性实施方案的具有最小化热传递结构的发动机的截面图，图2为应用于根据本发明的示例性实施方案的具有最小化热传递结构的发动机的气门的视图。

参考图1和图2，根据本发明的示例性实施方案的具有最小化热传递结构的发动机10是这样的发动机，在该发动机中汽缸体50与汽缸盖40是联接的。

汽缸体50和汽缸盖40的整个燃烧室的容积是300cc至700cc，压缩比是10.0或更大，并且汽缸盖40的容积20可以是整个燃烧室容积的40％至70％。

汽缸盖40的容积20可以由虚拟表面x形成的容积限定，该虚拟表面x将汽缸盖40的下表面和汽缸盖40连接起来。

汽缸体50的容积30可以由连接汽缸盖40的下表面的虚拟表面x、汽缸体50和活塞12形成的容积限定。

整个燃烧室容积可以由汽缸盖40的容积20和汽缸体50的容积30的总和限定。

根据本发明的示例性实施方案的具有最小化热传递结构的发动机设计为通过减少燃烧室面积而减少冷却损失并且改善燃料消耗。

发动机10可以是汽油发动机，并且为了便于理解，在图中将火花塞等省略。

传统的柴油发动机具有平坦的底部，使得没有太多余量以减少汽缸盖的容积，因此不容易应用根据本发明示例性实施方案的减少冷却损失的发动机。相应地，发动机10可以是汽油发动机。

作为通过减少汽缸盖的容积而配置用于减少冷却损失的发动机，发动机的整个燃烧室的容积通过实验限制为300cc至700cc。

并且，由于具有相对低的压缩比的发动机的燃烧室容积充分地大，所以，配置用于通过减少汽缸盖的燃烧室面积而改善燃料消耗的余量不大，使得根据本发明的示例性实施方案的减少冷却损失的发动机可以将发动机的压缩比限制到10.0或更大。

图3为示出根据汽缸盖的高度减少量的燃烧室的面积和容积变化的表格。

作为减少汽缸盖40的热传递面积的尝试，基于传统发动机的规格，通过减少汽缸盖40的下表面x的高度而获得整个燃烧室的面积改变量、面积改善量以及整个燃烧室的容积改变量。

如图3中的表格所示，在汽缸盖40的下表面x的相对高度减少了3.5mm的情况下，可以确定燃烧室面积改善了(减少了)5.76％。

图4为示出根据气门计量高度减少，燃烧室的面积和容积变化的表格。

在图4的表格中，气门计量高度可以由从气门底部表面至与气门座接触的接触部的高度来限定。

作为减少汽缸盖40的热传递面积的尝试，相比于与传统的气门座43接触的传统气门61，通过将发动机规格的气门计量高度h1减少至h2，获得了整个燃烧室的面积改变量、面积改善量以及整个燃烧室容积改变量。

如图4中的表格所示，当省略传统气门61的碗部63并且气门计量高度减少了0.75mm(h1-h2)时，可以确定燃烧室的面积改善了(减少了)2.18％。

发动机10包括：进气门60以及排气门70，从进气门60和排气门70的底部表面62至与气门座42接触的接触部64的高度可以是0.6mm至1.0mm。

并且，进气门60和排气门70的底部表面62可以是平坦的形状。

通常地，碗部形成在气门处，并且所述碗部形成为用于减少气门的重量。

然而，应用于根据本发明的示例性实施方案的减少冷却损失的发动机10的进气门60和排气门70并不包括碗部，也就是说，进气门60和排气门70形成为平坦的形状，从而减少燃烧室面积。例如，在图2的(a)部分的传统发动机的气门61中，通过省略碗部63的突出部b，有减少燃烧室面积的效果。

图5为根据本发明的示例性实施方案的具有最小化热传递结构的发动机与传统发动机的容积比的比较表格。

参考图5的表格，当汽缸盖40的下表面x的相对高度减少3.5mm、省略传统气门61的碗部63、并且气门计量高度减少0.75mm时，可以确定燃烧室热传递面积减少了7.94％，汽缸盖40的容积20与整个燃烧室容积的比从86％减少至61％，并且燃料消耗改善了1.5％。

然而，根据本发明的示例性实施方案的减少冷却损失的发动机不指定为图5的表中所示出的数值，这是为了方便理解。

图6为根据本发明的示例性实施方案的具有最小化热传递结构的发动机与传统发动机的燃烧室冷却损失的比较表，图7为示出根据本发明的示例性实施方案的具有最小化热传递结构的发动机的燃料消耗改善率的曲线图。

如图6中所示，当根据每一个运行点(例如，每分钟转数rpm增加)与传统发动机比较燃烧室冷却损失时，在根据本发明的示例性实施方案的具有最小化热传递结构的发动机中，可以确定燃烧室的冷却损失特性在各个运行点处都得到了改善。

如图7中所示，当根据每一个运行点(例如，每分钟转数rpm增加)与传统发动机比较燃料消耗时，在根据本发明的示例性实施方案的具有最小化热传递结构的发动机中，可以确定燃料消耗在各个运行点处都得到了改善。

虽然参考目前被视为是实际的示例性实施方案来描述本发明，但是应该理解，本发明并不限于所公开的实施方案。相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围之内的各种修改形式和等效形式。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“上面”、“下面”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“后部”、“内”、“外”、“内部”、“外部”、“内部的”、“外部的”、“内侧”、“外侧”、“向前”、“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性具体实施方案的特征。

前面对本发明具体示例性具体实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方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，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围由所附权利要求及其等价形式所限定。