CN101713349A - 带双集成排气歧管的内燃发动机汽缸盖及发动机操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带双集成排气歧管的内燃发动机汽缸盖及发动机操作方法。提供一种汽缸盖，该汽缸盖在安装端面可连接到汽缸体，具有至少部分地集成在汽缸盖中的冷却剂套管和具有至少两个汽缸，每个汽缸具有从该汽缸释放出排气的至少一个排气口和邻接每个排气口的排气管，至少两个汽缸以每组具有至少一个汽缸形成两组这样的方式配置，及每个汽缸组的汽缸的排气管在该情况中在汽缸盖中结合成一个整体排气管以便形成集成的排气歧管，其中冷却剂套管还在两个整体排气管之间延伸。此外，本发明还涉及操作具有上述类型的汽缸盖的内燃发动机的方法。提供上述类型的汽缸盖，该汽缸盖的液体冷却最佳且可靠地防止汽缸盖的热过载。

Description

带双集成排气歧管的内燃发动机汽缸盖及发动机操作方法

技术领域

本发明涉及在安装端面可连接到汽缸体的汽缸盖，具有至少部分地集成在汽缸盖中的冷却剂套管(coolant casing)和至少两个汽缸，每个汽缸具有从该汽缸释放出排气的至少一个排气口和邻接每个排气口的排气管，其中至少两个汽缸以每组具有至少一个汽缸形成两组的方式配置，及每个汽缸组的汽缸的排气管在每种情况下在汽缸盖中结合成一个整体排气管以便形成集成的排气歧管。本发明还涉及操作具有上述类型的汽缸盖和至少三个汽缸的内燃发动机的方法。

背景技术

在本发明的范围内，术语“内燃发动机”包括柴油发动机、汽油发动机、以及混合动力内燃发动机。

内燃发动机具有汽缸体和汽缸盖，该汽缸体和汽缸盖彼此连接以形成单独的汽缸，即燃烧室，提供用于在汽缸盖和汽缸体中的连接的孔。在安装关系中，汽缸体和汽缸盖以孔相互对齐的方式通过其相互叠加的安装端面相对于彼此设置。通过插入且旋紧在汽缸盖和汽缸体的孔中的螺栓形成连接。

汽缸体具有接收活塞或汽缸筒的相应多个汽缸孔。活塞在汽缸筒中轴向上可移动地受向导且与汽缸筒和汽缸盖一起形成内燃发动机的燃烧室。燃烧室因而在每种情况下由活塞、汽缸筒及汽缸盖共同界定和配置。为密封燃烧室，通常在汽缸体和汽缸盖之间设置密封垫圈(gasket)。

汽缸盖通常用来接收气门驱动。为控制进气的变化，内燃发动机需要控制部件和执行这些控制部件的执行装置。在进气变化方面，通过排气口排出燃烧气体，通过进气口充填燃烧室即引进新鲜混合物或新鲜空气。为控制进气的变化，在四行程内燃发动机中，使用的控制部件实际上是专门的提升阀，当内燃发动机操作时，执行振荡提升运动，从而开启和关闭进气口和排气口。移动气门所需的气门执行机构包括气门本身称为气门驱动。

气门驱动的目的是在适当时刻开启和关闭燃烧室的进气口和排气口，目标是实现尽可能大的流动横截面的快速开启，以便保持在流入和流出气流中的节气门损耗较低，并确保尽可能较佳地向燃烧室充填新鲜混合物，或有效地即完全释放排气。因此，根据现有技术，燃烧室通常和逐渐增加地装备有两个或多个进气口和排气口。

通向进气口的进气道和邻接排气口的排气道或排气管根据现有技术至少部分地集成在汽缸盖中。若汽缸具有两个或多个排气口，单个汽缸的排气口的排气管通常结合成属于该汽缸的排气支管，排气支管然后能够结合成一个共同的整体排气管或成组为两个或多个整体排气管。在本发明的范围内，排气管结合成整体排气管称为排气歧管。

在歧管的下游，若合适的话排气然后供给到排气涡轮增压器的涡轮和/或到一个或多个排气处理系统。

在该背景中，一方面试图设置一个或多个排气涡轮增压器尽可能接近内燃发动机的排气口，以便可以最佳地使用通过排气压力和排气温度精密地确定的热排气的排气焓，及以便确保涡轮增压器的快速响应特性。另一方面，到各种排气处理系统的热排气路径还可以尽可能短，以便排气在短时间内冷却，排气处理处理系统尽可能快地达到其操作温度或起燃温度，特别地在内燃发动机的冷起动之后。

因此，在这点上，基本的目标是最小化在汽缸的排气口和排气处理系统之间或在汽缸的排气口和排气涡轮增压器或涡轮之间的排气管的部分的热惯性，且这可以通过减少该部分的质量和长度实现。

为达到上述目标，根据现有技术的解决方法的一个方案，排气管在汽缸盖中结合。此外，该措施允许尽可能紧密地设置驱动单元的组装。汽缸的排气管在其中结合的汽缸盖也是本发明的主题。

此外，在根据本发明的汽缸盖中，至少两个汽缸以每组具有至少一个汽缸形成两组的方式配置，每个汽缸组的汽缸的排气管在每种情况中在汽缸盖中结合成一个整体排气管以便形成集成的排气歧管。汽缸盖在该情况中附加地具有不属于汽缸组的汽缸，在该情况中汽缸组还可以仅包括一个单个汽缸。

排气管成组的结合即具有两个整体排气管尤其提供了有利地向并联设置的两个排气涡轮增压器或双入口涡轮供应排气的可能性，这在下文更详细处理。

然而，具有集成的排气歧管的汽缸盖比装备有外部歧管的常规的汽缸盖经受更高的热负载，因此具有增加的冷却需求。

在燃烧中由于燃料的放热化学转化放出的热量部分地通过界定燃烧室的壁释放到汽缸盖和汽缸体中，及部分地通过排气流释放到邻近的构件和环境中。为保持汽缸盖上的热负载在限制之内，必须从汽缸盖再次吸取进入到汽缸盖中的部分热流。从内燃发动机的表面通过辐射和热传导释放到环境的热量不足以有效冷却，因此，通常通过强制对流直接产生汽缸盖的冷却。

具有基本上以空气冷却或液体冷却的形式实施冷却的可能。在空气冷却中，内燃发动机提供有吹风器，热量通过经汽缸盖的表面输送的空气流传输。

相比之下，液体冷却要求内燃发动机或汽缸盖装备有冷却剂套管，即输送冷却剂通过汽缸盖的冷却剂管的设置，因此使汽缸盖设计必需具有复杂的结构。在该情况中，经受高机械负载和高热负载的汽缸盖，一方面，通过采用冷却剂管使其强度减弱。另一方面，热量不必像在空气冷却中那样首先传导到汽缸盖表面以便释放。热量甚至在汽缸盖的内部传输到冷却剂，通常为混合有添加剂的水。在该情况中冷却剂通过设置在冷却回路中的泵输送，以便冷却剂在冷却剂套管中循环。传递到冷却剂的热量因此从汽缸盖的内部释放出且再次从热交换器中的冷却剂吸取。

由于液体的基本上较高的热容，通过液体冷却可以释放基本上较大的热量，因此，在该类型的汽缸盖中，使用液体冷却，即冷却剂套管集成在汽缸盖中。

例如在EP 1722090A2中公开了具有集成的排气歧管和液体冷却的汽缸盖，该欧洲专利申请基于提供尽可能紧凑的汽缸盖的目标，而不是提供具有尽可能有效的冷却的汽缸盖的目标。

因此，在EP 1722090A2中描述的汽缸盖的冷却在实践中证明是不适合的，特别是在排气管结合成整体排气管的区域中，担心存在例如以材料熔化的形式表现的热过载。

为防止这种情形，在装备有根据EP 1722090A2的汽缸盖的内燃发动机中，在预期到高排气温度的任何时候实施富化(λ＜1)。在该情况中，可以喷射比通过提供的空气量燃烧的所有燃料更多的燃料，附加的燃料同样可以加热和蒸发，以便燃烧气体的温度降低。然而，这种措施被认为具有能量方面的缺点，特别是关于内燃发动机的燃料消耗和污染物排放。具体地，必要的富化不总是允许内燃发动机以例如提供的排气处理系统所要求的方式操作。

此外，若认识到已经且继续朝向小型高增压发动机发展，很显然在实践中有效的液体冷却具有更大的相关性，因为相比较于吸气式发动机在增压发动机中的热负载更高。

发明内容

在上述背景下，本发明的目标包括提供一种汽缸盖，该汽缸盖的液体冷却最佳且可靠地防止汽缸盖的热过载。

本发明的又一部分的目标是指示操作具有上述类型的汽缸盖和至少三个汽缸的内燃发动机的方法。

第一部分的目标通过一种汽缸盖实现，该汽缸盖在安装端面可连接到汽缸体上，具有至少部分地集成在汽缸盖中的冷却剂套管且具有至少两个汽缸，每个汽缸具有从该汽缸释放出排气的至少一个排气口和邻接每个排气口的排气管，至少两个汽缸以每组具有至少一个汽缸形成两组的方式配置，及每个汽缸组的汽缸的排气管在每种情况中在汽缸盖中结合成一个整体排气管以便形成集成的排气歧管，其中：冷却剂套管还在两个整体排气管之间延伸。

有利的实施例还包括汽缸盖具有至少三个汽缸。

至少两个汽缸的排气管结合成两个整体排气管使得特别适合于配置即成组或彼此分离汽缸成为可能，例如，以在汽缸组的排气管中的动态波过程尽可能小地彼此不利影响的方式。在这种情况中，一方面，在排气管中传播的压力波不相互减弱。另一方面，汽缸组的汽缸在其工作过程方面应优选地具有尽可能大的偏置，以便在进气的变化中在汽缸组中结合的汽缸不会彼此不利影响，即彼此阻碍。

当在进气的变化开始时，排气口通过排气门的驱动开启，由于在汽缸中的燃烧的最后存在高压水平和在燃烧室和排气道即排气管之间的关联的高压差，燃烧气体以高速流过排气口到排气管中。压力驱动流作用伴随着高压峰值，这还称为预载释放且以声速沿着排气管传播。

在进气变化方面，以如下的方式成组汽缸是有利的，即当汽缸组的汽缸的至少一个排气口开启，该汽缸组的其他汽缸的排气口关闭，或该汽缸组的其他汽缸的排气口在开启的汽缸的压力波或预载释放达到或预期在另一个汽缸的排气口的时间点关闭。从而可以避免排气回流通过排气口到燃烧室。

汽缸的成组在固定汽缸的气门的控制时间中还提供了更大的自由，因为可能彼此不利影响的汽缸会适当地相互分离，更精确地说优选地以汽缸组的汽缸在其工作工程方面具有尽可能大的偏置这样的方式。因此，基本上可以延长气门特别是排气门的开启时间，或可以延迟排气门的关闭时间，而不必担心汽缸的进气变化，特别是汽缸的预载释放会造成排气回流通过另一个汽缸的排气口到燃烧室中。研究显示通过气门的控制时间对效率和污染物排放特别是二氧化碳排放(CO₂)会产生决定性的影响。

根据本发明，每个汽缸组的汽缸的排气管在每种情况中在汽缸盖中结合成一个整体排气管以便形成集成的排气歧管。

如上所述，基本上试图设置排气涡轮增压器的涡轮尽可能接近内燃发动机的排气口，且使到各种排气处理系统的热排气的路径尽可能短。为实施该目标，排气管尽可能最全面地集成到汽缸盖中如根据本发明的汽缸盖中有利于实现该目标。

排气管的长度由于集成到汽缸盖中而减小。因此，一方面，若合适的话提供的在涡轮的上游的管体积即排气管的排气体积减少，以便改进设置在歧管的下游的涡轮的响应特性。另一方面，缩短的排气管还导致涡轮的上游的排气系统的低热惯性，以便增加在涡轮入口的排气的温度，因此在涡轮的入口的排气焓更高。若合适的话提供的排气处理系统更快地达到要求的最小工作温度。

因为单个排气管的管长度由于集成到汽缸盖中而缩短，汽缸在进气的变化中彼此阻碍或在汽缸的排气管中的动态波过程彼此不利影响的风险还基本上上升，这实际上应该避免。

在该程度上，汽缸的成组特别是与根据本发明排气管集成到汽缸盖中的结合是有利的，因为至少直到整体排气管排气流可以彼此分离。在根据本发明的汽缸盖中采用的汽缸成组和排气管集成到汽缸盖中的结合因此以这两种措施的相互作用，产生超过每种单独措施本身的优点的协同作用。

此外，排气管根据本发明的集成使得尽可能紧密地设置驱动单元的组装成为可能。

根据本发明，冷却剂套管还在两个整体排气管之间延伸。这包括特别是冷却剂套管穿过即相交、虚包(imaginary wrapping)即封装、放置在两个整体排气管周围的实施例。

在排气管若合适的话排气支管结合成一个整体排气管，且若合适的话来自多个汽缸的热排气聚集的区域中，汽缸盖经受特别高热负载。对此有几个原因。

一方面，较大的排气量通过两个连接点和两个整体排气管，而邻接汽缸的排气口的单个排气管仅由来自一个汽缸的排气或排气的部分作用。即在此放出或能够放出热量到汽缸盖的排气的绝对量最大。

另一方面，连接点和整体排气管与热排气实际上连续作用，而汽缸的排气管仅在相应的汽缸的进气变化中即在四行程内燃发动机中在曲轴旋转两圈具有一次流过其中的热排气。

此外，认识到在整体排气管的流入区域中，即在连接点区域中，单个排气管的排气流必须偏离到较大或较小程度，以便排气管可以结合成一个整体排气管。因此，在该区域中，单个排气流至少部分地具有垂直于排气管的壁的速度分量，因此由于对流热传递及因此在汽缸盖上的热负载附加地增加。

由于上述原因，冷却在整体排气管的附近区域中的汽缸盖或对其装备液体冷却，即至少部分地在两个整体排气管之间设置冷却剂套管因此是有利的。

为降低排气温度，因此尽可能或完全不需要燃料/空气混合物富化，在单个情况中这取决于汽缸的数目、冷却剂套管的实际设计等。特别是对于内燃发动机的燃料消耗和排放特性这证明是有利的。此外，在内燃发动机的控制中产生更大的自由，因为降低排气温度或防止汽缸盖热过载的可能的富化不再在发动机控制的框架内考虑。

根据本发明的汽缸盖特别地适合于增压内燃发动机，增压内燃发动机因为高排气温度要求有效和优化的冷却。

因此，实现本发明基于的第一部分的目标，更精确地说是提供一种汽缸盖，该汽缸盖的液体冷却最佳且可靠地防止汽缸盖的热过载。

例如当汽缸分布为两个汽缸组设置时，内燃发动机还具有根据本发明的两个汽缸盖。还可以实施其中不是汽缸盖的所有汽缸的排气管结合成两个整体排气管，而是仅设置在汽缸盖中的一些汽缸以根据本发明的方式成组的实施例。

然而，有利实施例包括特别是汽缸盖的所有汽缸的排气管在汽缸盖中结合成两个整体排气管。

此外，以下描述根据本发明的汽缸盖的其他有利实施例。

在具有直列设置的至少三个汽缸的汽缸盖中，有利实施例包括第一汽缸组包括外汽缸，第二汽缸组包括至少一个内汽缸。

该实施例示出，根据本发明，汽缸组甚至仅包括一个汽缸，例如第二汽缸组包括三汽缸直列发动机的内汽缸。

根据所述实施例的三汽缸的成组确保汽缸盖中的排气管的对称设置。三汽缸的点火顺序通常为1-2-3就其配置方面在本例中不太重要，因为完全独立于汽缸的配置，在汽缸组中结合的两个汽缸总是具有240°CA(曲轴转角)的短点火间隔和480°CA的长点火间隔。

在具有直列设置的四汽缸的汽缸盖中，有利实施例包括第一汽缸组包括两个外汽缸，第二汽缸组包括两个内汽缸，第一汽缸组的两个外汽缸的排气管在汽缸盖中结合成第一整体排气管以便形成第一集成的排气歧管，第二汽缸组的两个内汽缸的排气管在汽缸盖中结合成第二整体排气管以便形成第二集成的排气歧管。

该汽缸的配置考虑到四汽缸直列发动机的汽缸通常以1-3-4-2的顺序点火，该汽缸从外汽缸开始按顺序编号。所述的汽缸的成组确保第一汽缸组和第二汽缸组的两个汽缸具有360°CA的点火间隔。每个汽缸组的两个汽缸因此在其工作过程方面具有最大可能的偏置。

汽缸盖的有利实施例包括两个汽缸组或集成的排气歧管的两个整体排气管沿着汽缸盖的纵轴偏置设置。

偏置使汽缸盖的紧凑型结构成为可能，同时确保整体排气管彼此充足大的距离。因此，虽然为紧凑型结构，相比较于其中沿着纵轴即从汽缸盖纵轴的方向看没有偏置的整体排气管的实施例，在整体排气管之间保持足够的结构空间。这使其容易在汽缸盖特别是在两个整体排气管之间设置冷却剂管。

汽缸盖的有利实施例包括第二汽缸组的第二集成的排气歧管的整体排气管设置在背向安装端面的第一汽缸组的第一集成的排气歧管的那侧。根据该实施例，汽缸组的排气歧管至少部分地叠加放置。

汽缸盖的有利实施例还包括每个汽缸具有从该汽缸释放出排气的至少两个排气口。

如上进一步所述，在进气变化的框架中的排气释放中，主要目标是尽可能快地开启尽可能大的流动横截面，以便确保排气的有效释放，及因此每个汽缸提供超过一个排气口是有利的。

在该情况下有利实施例包括，在具有至少两个汽缸的汽缸组的情况中，在排气支管结合成汽缸组的整体排气管之前，每个汽缸的至少两个排气口的排气管首先结合成属于该汽缸的排气支管。所有排气管的整体路径距离从而进一步缩短，歧管的排气体积减少。

此外，排气管逐步结合成一个整体排气管有助于更紧凑即低体积的汽缸盖的结构类型，因此特别是有利于减轻重量和发动机空间的更有效组装。

汽缸盖的有利实施例包括，冷却剂套管具有下冷却剂套管和上冷却剂套管，下冷却剂套管设置在排气管和汽缸盖的安装端面之间，上冷却剂套管设置在相对于下冷却剂套管放置的排气管的那侧。在该背景下，甚至排气支管或整体排气管称为排气管，而不仅是邻接汽缸的排气口的排气管。

在该情况中汽缸盖的有利实施例包括，下冷却剂套管具有至少一个流入口，通过该流入口可以供应冷却剂，上冷却剂套管具有至少一个流出口，通过该流出口可以释放冷却剂。

具体地，汽缸盖的有利实施例包括，提供用作冷却剂通道的至少一个连接，其与排气管隔离，在背向至少两个汽缸的两个排气歧管的那侧在下冷却剂套管和上冷却剂套管之间。该至少一个连接位于集成的排气歧管的外部且在整体排气管从中伸出的汽缸盖的外壁中。

该汽缸盖的实施例具有在汽缸盖的外壁中的至少一个连接，通过该连接冷却剂可以从下冷却剂套管流出到上冷却剂套管和/或相反。

该连接是连接下冷却剂套管到上冷却剂套管和冷却剂流过的通孔或通流管。

一方面，冷却从而基本上还发生在汽缸盖的外壁的区域中。另一方面，冷却剂的常规的纵向流即在汽缸盖的纵轴的方向上的冷却剂流由相对于纵向流在横向上流动且优选地大约在汽缸的纵轴的方向上的冷却剂横向流补充。在该情况中，通过至少一个连接输送的冷却剂流绝对有助于热量的释放。具体地，通过合适地确定至少一个连接的横截面的尺寸，直接影响连接中的冷却剂的流速和在该至少一个连接的区域中的热量释放。

因此具体地，该汽缸盖的有利实施例还包括，下冷却剂套管和上冷却剂套管可以不在外壁的整个区域上彼此连接，而是至少一个连接仅在外壁的部分区域上延伸。因此，可以增加在至少一个连接上的流速，从而由于对流增加热传递。这还在汽缸盖的机械强度方面提供优点。

汽缸盖的冷却附加地和有利地改进，因为在上冷却剂套管和下冷却剂套管之间可以产生压力降，因此，进而可以增加至少一个连接中的速度，从而由于对流导致热传递增强。

该汽缸盖的有利实施例包括，至少一个连接邻近于排气管结合成一个整体排气管的区域设置。如上所述，在该区域汽缸盖经受特别高热负载，从而该区域的冷却特别地有利。

汽缸盖的有利实施例还包括，至少一个连接完全集成到外壁中。例如该实施例不同于如下汽缸盖的结构形式，即在外壁中提供用于供应冷却剂进入上冷却剂套管和下冷却剂套管和从上冷却剂套管和下冷却剂套管释放出冷却剂的孔。该类型的孔在当前意义上不构成连接。

在该情况下，在汽缸盖的制造的框架中，至少一个连接极佳地通过其间的入口孔向外开启，例如用于去除砂芯。然而，根据所述的实施例，完成的汽缸盖然后具有完全集成到外壁中的至少一个连接，为此必须关闭可能提供到该连接的入口。

基本上，还可以实施的汽缸盖的实施例包括，在至少一个连接的区域中发生冷却剂供应和冷却剂释放，为此通道从至少一个连接分支且从外壁伸出。

汽缸盖的有利实施例包括，在至少一个连接和整体排气管之间的距离短于汽缸的直径，优选地短于汽缸的直径的一半，该距离产生于整体排气管的外壁和连接的外壁之间的路径距离。

汽缸盖的有利的实施例包括，提供设置在两个整体排气管的相对侧的至少两个连接。在外壁的区域中的至少两个连接的对称设置考虑到集成到汽缸盖中的排气管的系统还优选地对称设计。因此排气系统和冷却的相互对应的设计还确保汽缸盖中的对称温度分布。

在该情况下汽缸盖的有利实施例还包括，至少两个连接还通过在两个整体排气管之间延伸的冷却剂套管区域彼此连接。

该汽缸盖的有利实施例包括，提供用作冷却剂通道的至少一个附加的连接，其与排气管隔离，在面向至少两个汽缸的排气歧管的那侧在下冷却剂套管和上冷却剂套管之间。

该汽缸盖的有利实施例还包括，两个整体排气管连接到双入口涡轮，在每种情况中整体排气管连接到涡轮的入口通道。

在该情况中，双入口涡轮用来增压内燃发动机，即使用的排气涡轮增压器的涡轮具有带两个入口通道的入口区域。若排气管以可以获得高压，特别是获得预载释放这种方式成组，则双入口涡轮特别适合于强制增压，从而甚至在低转速下实现高涡轮压力工况。

在每种情况中两个整体排气管彼此分离连接到入口通道。在整体排气管中输送的两个排气流的结合若合适的话发生在涡轮的下游，但在该情况下不在涡轮的上游。当在整体排气管中输送的排气流主要、优选地完全通过分配给整体排气管的入口通道中时，整体排气管集合到涡轮的入口通道中。

有利实施例包括，用于改变流向的导向叶片设置在双入口涡轮的入口区域中。相比较于旋转转子的移动叶片，导向叶片不随涡轮的轴旋转。

若涡轮具有固定不变的几何尺寸，导向叶片不仅固定地设置，而且在入口区域完全不移动，即稳定地固定。若相比较使用带可变几何尺寸的涡轮，导向叶片还固定地设置，但不是完全不移动，而是围绕其轴可旋转以便可以改变流到移动叶片上的流量。

有利实施例还包括双入口涡轮为轴向涡轮。

在轴向涡轮中，在转子叶片上的流动实质上轴向发生，“实质上轴向”意思为轴向上的速度分量大于径向上的速度分量。若湍流(onf low)确切地轴向上运行，在该情况下在转子区域中的湍流的速度向量优选平行于排气涡轮增压器的轴或轴线。

使用轴向涡轮不必具有通过螺旋或螺纹壳体的排气的径向供应，螺旋或螺纹壳体在径向涡轮中绝对需要，即作为采用的原则的结果不可避免，因此可以减少在排气中的压力损失，且可以增加在进入到涡轮的入口处的排气焓。通过螺旋或螺纹壳体供应排气需要具有方向明显变化的排气或排气流的多次转向，方向的每次变化造成排气流中的压力损失，因此在涡轮从排气吸取较少的能量。

汽缸盖的有利实施例还包括，每个整体排气管连接到排气涡轮增压器的涡轮。在该情况下，并联设置的两个涡轮或排气涡轮增压器用于增压内燃发动机。这是改进增压内燃发动机的扭矩特性的措施。

本发明基于的第二目标，更精确地说是提出操作具有上述类型的汽缸盖和至少三个汽缸的内燃发动机的方法，该目标通过如下限定的方法实现，在该方法中至少三个汽缸以汽缸组的汽缸在工作过程方面具有尽可能大的偏置这样的方式操作。

所述关于根据本发明的汽缸盖的内容还应用于根据本发明的方法，参考上述给出的陈述。

在具有直列设置的四汽缸的汽缸盖中，第一汽缸组的两个外汽缸的排气管结合成第一整体排气管，第二汽缸组的两个内汽缸的排气管结合成第二整体排气管，如下限定的不同方法是有利的，交替地在第一汽缸组的外汽缸和第二汽缸组的内汽缸中启动燃烧。

启动即开始燃烧可以通过例如经由火花塞的火花点火和通过自燃或压缩点火产生。

通过图1至图6的示例实施例详述本发明。

附图说明

图1示出集成在根据第一实施例的汽缸盖中的排气管的砂芯的透视图；

图2示出在图1中所示的砂芯的侧视图；

图3示出集成在根据第一实施例的汽缸盖中的冷却剂套管的砂芯的透视图；

图4示出从汽缸盖的纵轴的方向上看的侧视图中的图3中所示的砂芯；

图5示出图3中所示的砂芯的部分的顶视图；

图6示出相对于汽缸盖的纵轴垂直地看的侧视图中的图3中所示的砂芯；

附图标记

1砂芯

2′第一集成的排气歧管

2″第二集成的排气歧管

3a第一排气口

3b第二排气口

4a第一排气管

4b第二排气管

5排气支管

6′整体排气管

6″整体排气管

7砂芯

8冷却剂套管

8a下冷却剂套管

8b上冷却剂套管

8c中冷却剂套管

9连接

10入口

11附加的连接

12附加的入口

13冷却剂入口

14冷却剂出口

15冷却剂入口

具体实施方式

图1示出形成集成在根据第一实施例的汽缸盖中的排气管4a、4b、5、6′、6″的砂芯1的透视图。图1因此示出集成在汽缸盖中的排气管4a、4b、5、6′、6″的系统，因此加入排气管4a、4b、5、6′、6″的附图标记。

图1中所示的砂芯1或排气系统包括四汽缸直列发动机的汽缸盖的排气管4a、4b、5、6′、6″，其中汽缸沿着汽缸盖的纵轴设置。四汽缸的每个装备有两个排气口3a、3b和邻接每个排气口3a、3b的排气管4a、4b。

四汽缸以每组具有两个汽缸形成两组的方式配置。第一汽缸组包括两个外汽缸，第二汽缸组包括两个内汽缸，第一汽缸组的两个外汽缸的排气管4a、4b在汽缸盖中结合成第一整体排气管6以便形成第一集成的排气歧管2′，第二汽缸组的两个内汽缸的排气管4a、4b在汽缸盖中结合成第二整体排气管6″以便形成第二集成的排气歧管2″。

在该情况中，在汽缸组的汽缸的排气支管5随后即在下游结合成一个整体排气管6′、6″之前，每个汽缸的排气管4a、4b首先结合成属于该汽缸的排气支管5。

在图1中所示的排气系统中，集成的排气歧管2′、2″的两个整体排气管6′、6″沿着汽缸盖的纵轴偏置设置。在该情况中第二汽缸组的第二集成的排气歧管2″的整体排气管6″放置在背向安装端面的第一集成的排气歧管2′的那侧。

图2示出在汽缸盖的纵轴的方向上看的侧视图中的图1中所示的砂芯1。图1中的相同的附图标记用于相同的构件，因此参考图1。

如图2清晰所示，第二汽缸组的第二集成的排气歧管2″的整体排气管6″放置在背向安装端面的第一集成的排气歧管2′的那侧，即在第一集成的排气歧管2′之上。

图3示出形成集成在根据第一实施例的汽缸盖中的冷却剂套管8的砂芯7的透视图。

冷却剂套管8包括下冷却剂套管8a、上冷却剂套管8b、及中冷却剂套管8c，下冷却剂套管8a设置排气管和汽缸盖的安装端面(未示出)之间，上冷却剂套管8b设置在相对于下冷却剂套管8a放置的排气支管5的那侧上，中冷却剂套管8c设置在整体排气管6′、6″之间，向内弯曲且随后紧随第二集成的排气歧管蔓延(见图2)。

在整体排气管6′、6″从中伸出的汽缸盖的外壁中，提供连接下冷却剂套管8a到上冷却剂套管8b且用作冷却剂通道的两个连接9。两个连接设置在整体排气管6′、6″的相对侧且本身通过中冷却剂套管8c彼此连接。

下冷却剂套管8a和上冷却剂套管8b不在外壁的整体区域上彼此连接，而只在外壁的部分区域上，具体地邻近整体排气管6′、6″的区域上连接。两个连接9因此邻近于汽缸盖经受特别高热负载的区域设置。

在下冷却剂套管8a、上冷却剂套管8b及中冷却剂套管8c中产生的汽缸盖的纵轴的方向上的纵向流由连接9中的两个横向流补充(见图5)。

为在铸造汽缸盖之后移去砂芯7，在连接9的区域中提供两个入口10，在移去砂芯7之后关闭两个入口10以便连接9完全集成到外壁中。

图4示出在汽缸盖的纵轴的方向上看的侧视图中的图3中所示的砂芯7。在图3中的相同的附图标记用于相同的构件，因此参考图3。

如从图4清晰所见，用作冷却剂通道的附加的连接11在面向汽缸的第一集成的排气歧管的那侧在下冷却剂套管8a和上冷却剂套管8b之间提供。

此外，提供用于移去砂芯7和机械加工附加的连接11的附加的入口12，在完成的汽缸盖中再次关闭附加的入口12。

还可以看到供应冷却剂到下冷却剂套管8a的冷却剂入口13和从上冷却剂套管8b释放出冷却剂的冷却剂出口14。

图5示出用于形成具体在汽缸纵轴的方向上看的下冷却剂套管8a、中冷却剂套管8c的在图3中所示的砂芯的部分的顶视图。如在图3中的相同的附图标记用于相同的构件，因此参考图3。

当冷却剂流过冷却剂套管8a、8c时其流向如箭头所示。冷却剂以扇形的形式从下冷却剂套管8a的冷却剂入口流到中冷却剂套管8c，具体地通过在外壁中的两个连接9和附加的连接11。

图6示出相对于汽缸盖的纵轴垂直看的侧视图中的图3中所示的砂芯7。在图3和图4中的相同的附图标记用于相同的构件，因此参考这些附图。

冷却剂沿着汽缸盖的纵轴从下冷却剂套管8a的外冷却剂入口13流到连接9，且垂直地通过这些连接9到中冷却剂套管8c和下冷却剂套管8a中。

上冷却剂套管8b同样具有两个外冷却剂入口15，冷却剂通过冷却剂出口14从冷却剂套管8中离开或释放。

Claims (10)

1.一种汽缸盖，所述汽缸盖在安装端面可连接到汽缸体，具有至少部分地集成在汽缸盖中的冷却剂套管(8)和至少两个汽缸，每个汽缸具有从该汽缸释放出排气的至少一个排气口(3a、3b)和邻接每个排气口(3a、3b)的排气管(4a、4b)，

至少两个汽缸以每组具有至少一个汽缸形成两组这样的方式配置，及

每个汽缸组的汽缸的排气管(4a、4b)在该情况中在汽缸盖中结合成一个整体排气管(6′、6″)以便形成集成的排气歧管(2′、2″)，其中，

冷却剂套管(8)还在两个整体排气管(6′、6″)之间延伸。

2.如权利要求1所述的汽缸盖，其特征在于，具有直列设置的至少三个汽缸，第一汽缸组包括外汽缸，第二汽缸组包括至少一个内汽缸。

3.如权利要求2所述的汽缸盖，其特征在于，具有直列设置的四个汽缸，第一汽缸组包括两个外汽缸，第二汽缸组包括两个内汽缸，第一汽缸组的两个外汽缸的排气管(4a、4b)在汽缸盖中结合成第一整体排气管(6′)以便形成第一集成的排气歧管(2′)，第二汽缸组的两个内汽缸的排气管(4a、4b)在汽缸盖中结合成第二整体排气管(6″)以便形成第二集成的排气歧管(2″)。

4.如上述权利要求中的一个所述的汽缸盖，其特征在于，两个汽缸组中的两个整体排气管(6′、6″)沿着汽缸盖的纵轴偏置设置。

5.如上述权利要求中的一个所述的汽缸盖，其特征在于，第二汽缸组的第二集成的排气歧管(2″)的整体排气管(6″)设置在背向安装端面的第一汽缸组的第一集成的排气歧管(2′)的那侧。

6.如上述权利要求中的一个所述的汽缸盖，其特征在于，每个汽缸具有从该汽缸释放出排气的至少两个排气口(3a、3b)。

7.如权利要求6所述的汽缸盖，其特征在于，在具有至少两个汽缸的汽缸组中，在排气支管(5)结合成汽缸组的整体排气管(6′、6″)之前，每个汽缸的至少两个排气口(3a、3b)的排气管(4a、4b)首先结合成属于该汽缸的排气支管(5)。

8.如上述权利要求中的一个所述的汽缸盖，其特征在于，冷却剂套管(8)具有下冷却剂套管(8a)和上冷却剂套管(8b)，下冷却剂套管(8a)设置在排气管(4a、4b、5、6′、6″)和汽缸盖的安装端面之间，上冷却剂套管(8b)设置在相对下冷却剂套管(8a)放置的排气管(4a、4b、5、6′、6″)的那侧。

9.一种操作具有如上述权利要求中的一个所述的汽缸盖和至少三个汽缸的内燃发动机的方法，其中，至少三个汽缸以汽缸组的汽缸在工作过程方面具有尽可能大的偏置的这种方式操作。

10.如权利要求9所述的方法，所述方法用于操作具有如权利要求3至8中的一个所述的汽缸盖的内燃发动机，其特征在于，交替地在第一汽缸组的外汽缸和在第二汽缸组的内汽缸中启动燃烧。

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