CN101634256A - 带有气门冷却和气门润滑的汽缸头布置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及带有气门冷却和气门润滑的气缸头布置。根据本发明的汽缸头布置具有一用于压力加载的冷却油供给的冷却油路布置，至少一在至少一进气气门的杆或者排气气门的杆和导向装置之间的第一和第二环形腔。第一环形腔与一冷却油供给通道相连接，并且第二环形腔与一冷却油排出通道相连接。两个环形腔与布置在气门杆中的纵向孔相连接，以使冷却油通过气门杆被输送到带有用于在气门头中冷却油流导向的装置的空腔中，并且从那里被输送到冷却油排出通道中。

Description

带有气门冷却和气门润滑的汽缸头布置
技术领域
本发明涉及一种尤其是用于自动点火的内燃机的汽缸头布置，带有至少一进气通道和至少一排气通道，所述通道可由至少一进气气门和至少一排气气门关闭，并且具有一带有至少一用于冷却油或者润滑油供给的油路的冷却油供给通道布置。
背景技术
尤其是内燃机的排气气门由于在其上面流过的废气的高的温度遭受到高的热负荷。高的热负荷也对气门导向装置的润滑提出了高的要求，该润滑通常通过内燃机的油循环获得解决。
在DE4313591A1中提出，气门的冷却、首先排气气门的冷却应该通过一压力循环润滑实现。此外由气门杆和气门头构成的排气气门构成旋转对称的空心体，在气门杆的壁中布置了两个用于润滑油供给和排出的通道，其中供给的润滑油通过一管路被引入气门头的区域中。
在高的热负荷时构成空心的排气气门出现故障增加。提出的不连续的润滑油供给尤其是与提出的油导向装置相联系导致在气门中不利的流动的形成。
由DE2524183A1已知，在气门体中设有放射状的与气门底面平行走向的第一排冷却通道和与此相连接的从气门头边缘到气门杆倾斜走向的第二排冷却通道，该冷却通道与一沿着在气门头边缘之内走向的环形通道相连接。用一这样的冷却通道布置由于微小的容积和在边缘上构成的流动死区只可能达到一相比较来说微小的冷却效果。
发明内容
因此本发明针对该任务，提供一种汽缸头布置，该汽缸头布置使得气门、并且尤其是排气气门冷却的改善成为可能。
根据本发明该任务通过一根据权利要求1所述的汽缸头布置获得解决。有利的改进结构是从属权利要求的目标。
根据本发明的汽缸头布置具有至少一进气通道，该进气通道可被至少一进气气门封闭，和至少一排气通道，该排气通道可被至少一排气气门封闭，此外一带有至少一用于压力加载的冷却油供给的冷却油供给通道的冷却油路布置，至少一在至少一进气气门的杆或者排气气门的杆和导向装置之间的第一环形腔，该环形腔与至少一冷却油供给通道相连接，至少一在至少一进气气门的杆或者排气气门的杆和导向装置之间的第二环形腔，该环形腔与至少一冷却油排出通道相连接，其中第一和第二环形腔的高度至少与气门行程的高度相一致。第一环形腔与一布置在气门杆中的第一纵向孔相连接，以使压力加载的冷却油通过气门杆被输送到气门头中。气门头具有一带有用于冷却油流导向装置的空腔，该空腔在气门头表面的大部分上延伸。一布置在气门杆中的第二纵向孔与第二环形腔相连接，以使冷却油被从空腔输送到冷却油排出通道中。
根据本发明的汽缸头布置尤其适合于自动点火的内燃机，在该内燃机中进气气门和排气气门遭受高的热负荷。根据本发明的汽缸头布置具有一冷却油路布置，该冷却油路布置提供用于进气气门和/或者排气气门冷却的压力加载的冷却油。优选的是冷却油路布置对每个待冷却的进气气门和/或者排气气门至少具有一冷却油供给通道，该冷却油供给通道将冷却油路布置与第一环形腔相连接，该环形腔相对于待冷却的气门的轴线可同心地布置。其中，第一环形腔构成一容积，该容积布置在气门杆和气门导向装置之间。其中第一环形腔要么在气门杆中要么在气门导向装置中或者按比例地不仅在气门杆中而且在气门导向装置中构成。
至少一供给油路通过第一环形腔与一优选的是基本上平行于气门的纵向轴线布置的第一纵向孔相连接。第一纵向孔通到一在气门头的区域中构成的空腔，以使冷却油通过第一环形腔和第一纵向孔被从冷却油路布置输送到气门头的空腔中。
此外在气门头区域中的空腔与一优选的是在气门中基本上平行于气门轴线布置的第二纵向孔相连接，该纵向孔通到第二环形腔，该环形腔同第一环形腔一样可在气门杆和气门导向装置之间相对于气门轴线同心地布置，并且该环形腔与至少一冷却油排出通道相连接。优选的是冷却油排出通道将冷却油供给发动机油回路。在一可选择的结构形式中优选的是也可设有一带有油冷却的冷却油循环，冷却油通过冷却油排出通道重又被供给冷却油循环。第二环形腔同第一环形腔一样不仅可以在气门杆中或者也可以在汽缸头布置的导向装置中或者可以按比例地不仅在气门杆中而且在气门导向装置中构成。优选的是第二环形腔布置在第一环形腔之上。
第一环形腔和第二环形腔的高度至少与气门行程相一致。此外到冷却油供给通道以及冷却油排出通道以及到两个纵向孔的连接孔这样布置，以使在它们之间不依赖于气门位置与环形腔存在一连接。根据压力加载冷却油的体积流量那么可以有利的方式实现连续的冷却油输送。
提出的环形腔结构的另一优点是与此相连接的气门杆的直接润滑。优选的是在气门杆和气门杆的导向装置之间设有一密封，该密封优选的是布置在气门行程中在腔和气门杆之间相对移动时滑过的区域之上或者之下。由于一这样的密封润滑被限制在一导向装置的确定的区域上，由此冷却油的损失被降低或者被防止。由此通过在气门杆和气门导向装置之间布置的环形腔的冷却油供给结构使杆的磨损降低。
在流过气门杆中的第一和第二纵向孔时气门杆同时也被冷却。布置在气门头区域中的空腔为了获得改善的冷却效果在气门头表面的大部分上延伸。此外特别有利的是，当空腔在一相对于气门轴线垂直的平面内包括一至少气门头表面最大延伸的35％的面积时。尤其有利的是在相对于气门轴线垂直的平面中气门头表面大小的至少45％的延伸，并且特别优选的是至少55％的延伸。此外优选的是空腔在保持气门壁的足够的强度下尽可能靠近气门头朝向燃烧室的一侧或者尽可能靠近气门座的高的热负荷的区域，以便与热量的迅速排出相联系使良好的热交换成为可能。
为此根据本发明在空腔中设有用于冷却油流动导向的装置。这样的装置优选的是通过一有利于流动的空腔壁的结构和/或者在空腔中布置的导向装置实现。该用于冷却油流动导向的装置优选的是在空腔的全部容积中导致流动的形成，该流动的形成减少或者防止了所谓的死腔的产生，在该死腔中有一微小的直至没有冷却油的流动速度。
在一特别优选的结构形式中空腔的结构具有一基本上圆环形的底面，其中空腔具有一单侧沿着它的半径分开圆环的导向装置，冷却油分别流向或者流出该导向装置。这里一导向装置被证明特别有利，该导向装置布置在气门轴线的区域中，并且对此垂直地、优选的是在倒圆形的结构中具有一“E”的形状，其中到第一和第二纵向孔的开口位于在中间和上面或者下面腿之间的区域中。
该E形导向装置的中间腿构成隔板，该隔板一直伸到外壁处，连接在该外壁上，并且因此把圆环单侧沿着它的半径分开。在该结构中构成一流动，该流动从第一纵向孔开始被沿着隔板在圆环形空腔的外壁上引导。冷却油因此沿着圆环一直流到隔板的另一侧，重新沿着该隔板并且因此流回通到那里的第二纵向孔。在该有利的结构中基本上没有形成死腔，因此使一均匀的传热成为可能。
优选的是在气门锥中的空腔通过一装入的盖被封闭。优选的是连接借助于材料连接和/或者传力连接实现，该连接接受气门锥的高温的和动力的荷载。此外装入的盖的材料优选的是与气门的材料一样的材料，但是这也是可行的，对盖使用另一种材料，该材料例如特别耐高温或者耐腐蚀。同样这是可行的，一装入的盖以其它的方式例如通过材料连接在气门上固定。优选的是盖在它朝向空腔的一侧也有利于流动地构成，其中盖优选的是也具有用于冷却流导向的装置。
通过描述的汽缸头布置的结构达到气门锥和气门杆的冷却的改善和气门杆的润滑的改善，由此达到部件寿命的延长。而且气门头的冷却的改善使得燃烧温度的提高成为可能，由此引起内燃机废气量的改善和功率的提高。
附图说明
本图的其它的优点、特征和应用的可能性与附图相联系由从属的权利要求和下面的实施例的说明获得。其中部分地示意地：
图1a表示了一在根据本发明的汽缸头布置的示范性的结构的排气气门的区域中的剖视图；
图1b表示了一在剖切线B-B的区域中通过图1a所示的排气气门的剖面；并且
图2表示了一在根据本发明的汽缸头布置中通过排气气门的导向装置的剖面。
具体实施方式
图1a表示了一示例的汽缸头布置1的局部放大图，尤其是一通过排气气门5的剖面，该排气气门在汽缸头中支撑在一导向装置2中。与气门5的纵向轴线平行布置一第一纵向孔11和第二纵向孔12，所述纵向孔相对于在气门头6的区域中布置的空腔13敞开。在气门5的气门头6中构成的空腔13与一盖19相连接，该盖压入气门头6中。
冷却油流动在气门中用箭头表示。通过第一纵向孔11压力加载的冷却剂流入空腔的入口区域15中，在那里沿着一通过导向装置预先确定的流动方向流入出口区域16，并且从那里通过第二纵向孔12在加热的状态下从空腔中流出。
图1b表示了一在图1a所示的剖切线B-B的区域中气门头6的剖面图。这里在一垂直于气门5的中心纵向轴线的平面中表示了一空腔13的圆环形结构。空腔13构成圆环形，其中圆环通过一隔板21被单侧分开。隔板21是导向装置20的一部分，该导向装置构成一倒圆的大写的字母E的形状，(这里仰卧表示)。隔板21将导向装置20与空腔13的外壁相连接，并且与其构成整体。入口区域15朝着隔板21敞开，该入口区域布置在两个右侧表示的导向装置20的腿之间。因此冷却油在它进入空腔13之后沿着隔板21朝着气门头6的外壁流动，并且呈圆环形顺时针方向沿着该壁被引导，直到它到达隔板21的处于对面的壁处，然后在该壁处冷却油顺着流入出口区域16，并且从那里通过第二纵向孔12流出到第二环形腔。
图2表示了一汽缸头布置1的区域剖视图，在该区域中实现冷却油到气门的供给和排出。压力加载的冷却油从冷却油路布置14通过冷却油供给通道17到达第一环形腔31，该腔与第一纵向孔11相连接。此外第一环形腔31这样布置，以使它在全部气门行程期间直接与冷却油供给通道17相连接。在布置在气门上的第一环形腔的移动区域之外在导向装置和气门之间的区域借助于O形密封圈35密封，该环形腔表示在一上部的位置中，以便防止冷却油的泄漏。
冷却油排出通道18布置在冷却油供给通道之上，该冷却油供给通道安排在汽缸头壳体之内。这里第二环形腔32的移动区域同样借助于O形密封圈35密封，以便防止冷却油的泄漏。
两个环形腔(31和32)的高度和布置这样选择，以使它们在气门6的往复直线运动期间连续的与冷却油供给通道17或者冷却油排出通道18相连接。
在示例的结构形式中冷却油路布置14稳定地用处在压力下的冷却油加载，因此构成一从第一纵向孔11通过在气门头6中的空腔13到第二纵向孔12的连续的冷却油流动，并且与此同时实现排气气门5的连续的冷却。
附图标记表
1汽缸头布置
2导向装置
5气门
6气门头
11第一纵向孔
12第二纵向孔
13空腔
14冷却油路布置
15供给腔
16排出腔
17冷却油供给通道
18冷却油排出通道
19盖
20导向装置
21隔板
31第一环形腔
32第二环形腔
35O形密封圈。

Claims (11)

1.尤其是用于自动点火的内燃机的汽缸头布置(1)，带有至少一进气通道和至少一排气通道，所述通道可被至少一进气气门和至少一排气气门(5)关闭，具有一带有至少一用于压力加载的冷却油供给的冷却油供给通道(17)的冷却油路布置(14)，
至少一在至少一进气气门的杆或者排气气门(5)的杆和导向装置(2)之间的第一环形腔(31)，该第一环形腔与至少一冷却油供给通道(17)相连接，
至少一在至少一进气气门的杆或者排气气门(5)的杆和导向装置(2)之间的第二环形腔(32)，该第二环形腔与至少一冷却油排出通道(18)相连接，
其特征在于，
第一和第二环形腔(31，32)的高度至少与气门行程的高度相一致，
第一环形腔(31)与一布置在气门杆中的、用于将冷却油通过气门杆输送到气门头(6)中的第一纵向孔(11)相连接，
气门头(6)具有一空腔(13)，该空腔在气门头表面的大部分上延伸，并且具有一用于冷却油流导向的装置(20)，
一布置在气门杆中的第二纵向孔(12)与第二环形腔(32)相连接，、用于将冷却油从空腔(13)输送到冷却油排出通道(18)中。
2.根据权利要求1所述的汽缸头布置，其特征在于，空腔(13)在一相对于气门轴线垂直的平面中包括一至少气门头表面大小的35％的面积，优选的是至少气门头表面大小的45％的面积，并且特别优选的是至少气门头表面大小的55％的面积。
3.根据权利要求1或者2所述的汽缸头布置，其特征在于，空腔(13)在一相对于气门轴线垂直的平面中基本上构成圆环形。
4.根据前面的权利要求中任一项所述的汽缸头布置，其特征在于，冷却油路布置连续地被冷却油流过。
5.根据前面的权利要求中任一项所述的汽缸头布置，其特征在于，空腔(13)在气门(5)中通过一装入的盖(19)被封闭。
6.根据权利要求5所述的汽缸头布置，其特征在于，装入的盖(19)在它朝向空腔的一侧具有导向装置(20)。
7.根据前面的权利要求中任一项所述的汽缸头布置，其特征在于，第一环形腔(31)在气门杆中和/或者在汽缸头布置(1)的导向装置中构成。
8.根据前面的权利要求中任一项所述的汽缸头布置，其特征在于，第二环形腔(32)在气门杆中和/或者在汽缸头布置(1)的导向装置中构成。
9.根据前面的权利要求中任一项所述的汽缸头布置，其特征在于，第一和/或者第二环形腔(31，32)沿着气门移动方向向上和/或者向下被密封。
10.根据前面的权利要求中任一项所述的汽缸头布置，其特征在于，第二环形腔(32)沿着气门关闭方向布置在第一环形腔(31)之上。
11.根据前面的权利要求中任一项所述的汽缸头布置，其特征在于，冷却油从冷却油排出通道(18)被供给发动机油循环。
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