CN107806351A - 内燃机 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机(20)，具有气缸头(21)；具有至少一个气缸；其中，在气缸头(21)中，对于各气缸，在入口侧上各自接收至少一个用于增压空气的气体交换阀，且在排气侧上各自接收至少一个用于排气的气体交换阀(22)；其中，各气体交换阀包括安装在阀引导件(24)中的阀杆(23)，该阀杆(23)承载阀体(25)和与阀体(25)相互作用的阀座圈(26)；其中，气缸头(21)对各气缸包括与入口侧上的相应的气体交换阀相互作用的用于增压空气的入口端口(37)，和与排气侧上的相应的气体交换阀(22)相互作用的用于排气的排气端口(30)；且其中，与排气侧上的相应的气体交换阀(22)相互作用的排气端口(30)被空气冲洗。

Description

内燃机
技术领域
本发明涉及内燃机。
背景技术
图1在气缸头2和由气缸头2接收的排气侧上的气体交换阀3的区域中示出了来自内燃机1的截取部。此外，在侧面，在排气侧上的气体交换阀3附近，区段地示出了入口侧上的气体交换阀4。借助于入口侧上的气体交换阀4，增压空气可供给至相应的气缸的燃烧室。借助于排气侧上的相应的气体交换阀3，排气可从相应的气缸的燃烧室排放。将在气缸中燃烧的燃料优选地经由喷射器(未示出)供给至气缸。示出了排气侧上的气体交换阀3的阀杆5、阀体6、阀引导件7和阀座圈8。排气侧上的气体交换阀3的阀杆5在阀引导件7中可向上和向下移动地引导，以便阀杆5可与由阀杆5承载的阀体6一起执行冲程运动。在排气侧上的气体交换阀3的闭合状态下，阀体6的区段9靠在由阀座圈8提供的阀座10上。在气体交换阀3的打开状态下，阀体6的区段9升离阀座圈8的阀座10。气缸头2对各气缸提供与入口侧上的相应的气体交换阀4相互作用的用于增压空气的入口端口11，和与排气侧上的气体交换阀3相互作用的用于排气的排气端口12。特别是当入口侧上的相应的气体交换阀4打开时，源自入口端口11的增压空气可流入相应的气缸的燃烧室中。特别是当排气侧上的相应的气体交换阀3打开时，排气可从相应的气缸的燃烧室流出到相应的排气端口12中。
图1还示出了与排气侧上的气体交换阀3相互作用的弹簧元件13。弹簧元件13是用于相应的气体交换阀的阀定时装置的一部分。
在具有增大的功率密度和更严苛的米勒燃烧方法的内燃机的情况下，待供给的燃料量和压缩比变得更大。首先，在直喷柴油内燃机的情况下，这导致所谓的喷射喷雾图案更接近燃烧室侧上的构件，诸如气体交换阀，因此，该构件暴露于更高的温度。这尤其适用于排气侧上的气体交换阀。因此，越来越需要更好地冷却内燃机的气体交换阀，特别是排气侧上的气体交换阀。
从此开始，本发明基于如下目标，即，创造新型的内燃机，利用其，特别是排气侧上的气体交换阀的更好的冷却是可能的。
发明内容
该目标通过根据权利要求1的内燃机来解决。根据本发明，与排气侧上的相应的气体交换阀相互作用的排气端口被空气冲洗。利用本发明提出，与排气侧上的相应的气体交换阀相互作用的用于排气的排气端口被空气冲洗。通过将与排气相比相对冷的空气利用排气侧上的特别是闭合的气体交换阀吹送到排气端口中，热排气可从排气端口推出到排气管线中，且因此保持远离排气侧上的气体交换阀。因而，特别是排气侧上的气体交换阀的有效的冷却是可能的。
与排气侧上的相应的气体交换阀相互作用的排气端口利用增压空气(其可从内燃机的增压空气供应分支)冲洗，或者利用压缩空气(其可通过从内燃机的单独的压缩空气供应分支而获得)冲洗。相应的排气端口的利用增压空气的空气冲洗具有不需要单独的压缩空气供应的优点。通过单独的压缩空气供应实现的经由压缩空气对相应的排气端口的空气冲洗具有以下优点，即，借助于压缩空气供应，可始终提供比排气压力大的用于空气冲洗的压力。
根据本发明的第一有利的进一步发展，在相应的阀杆中，引入沿阀杆的轴向方向延伸的空气引导孔、沿其径向方向或近似沿其径向方向延伸的至少一个空气引导孔以及外表面上的凹槽，其中，沿径向方向或近似沿径向方向延伸的相应的空气引导孔与沿轴向方向延伸的空气引导孔和凹槽连通。在相应的阀引导件中，引入了沿其径向方向或近似沿其径向方向延伸的至少一个空气引导孔，该至少一个空气引导孔可供有来自增压空气供应或压缩空气供应的空气且独立于阀杆的冲程位置与阀杆的凹槽连通。沿阀杆的轴向方向延伸的阀杆的空气引导孔经由阀体的空气引导孔在阀体的区域中通往相应的排气端口中，所以，一方面相应的排气端口被空气冲洗，且另一方面相应的阀体被空气冷却或变得空气冷却。因此，利用本发明的该第一有利的进一步发展，不仅相应的排气端口可利用空气冲洗，而且相应的阀体也被空气冷却。
根据本发明的第二有利的进一步发展，在至少一个阀引导件中引入了至少一个空气引导孔，该至少一个空气引导孔可供有来自增压空气供应或压缩空气供应的空气且与相应的阀引导件和相应的阀杆之间的间隙(52)连通，其中，经由相应的阀引导件和相应的阀杆之间的间隙来空气冲洗相应的排气端口。本发明的该有利的进一步发展在构造方面是简单的。
根据本发明的第三有利的进一步发展，在相应的阀座圈中引入了至少一个空气引导凹槽，该至少一个空气引导凹槽可供有来自增压空气供应或压缩空气供应的空气且经由相应的引导座圈和气缸头之间的间隙或经由阀座圈中的孔与相应的排气端口连通，其中，经由相应的阀座圈和气缸头之间的间隙或者经由阀座圈中的孔来空气冲洗相应的排气端口。本发明的该进一步发展在构造方面也是简单的，且还使得能够进行相应阀体的空气冷却。
附图说明
本发明的优选的其他改进从从属权利要求和以下描述中获得。借助于附图而不受其限制，更详细地说明了本发明的示例性实施例。其中示出：
图1是在排气侧上的气体交换阀的区域中穿过根据现有技术的内燃机的截取的截面；
图2a至2c是根据本发明的第一内燃机的细节；
图3a至3d是根据本发明的第二内燃机的细节；
图4a至4b是根据本发明的第三内燃机的细节；和
图5a至5b是根据本发明的第四内燃机的细节。
具体实施方式
图2a至2c示出了根据本发明的第一内燃机20在气缸头21和接收在气缸头21中的内燃机的气缸的排气侧上的气体交换阀22的区域中的细节。示出了排气侧上的气体交换阀22的阀杆23、阀引导件24、阀体25和阀座圈26。阀杆23在阀引导件24中可向上和向下移动地引导，以便经由阀定时装置控制的阀体25可执行冲程运动。示出了阀定时装置的弹簧元件27。特别当气体交换阀22闭合时，阀体25的区段28靠在阀座圈26的阀座29上。相反，特别当气体交换阀22打开时，阀体25的区段28升离阀座圈26的阀座29。在该情况下，排气因而可经由排气侧上的打开的气体交换阀从气缸的燃烧室流出到与排气侧上的气体交换阀22相互作用的用于排气的排气端口30中，其中，气缸头21提供该排气端口30。根据本发明，与排气侧上的气体交换阀22相互作用的排气端口30根据本发明被空气冲洗，以便将排气从排气端口30推出到排气管线中，从而保持热的排气远离气体交换阀22。排气端口30的空气冲洗可借助于增压空气或者借助于单独的压缩空气而发生，其中，增压空气可从内燃机的空气供应系统分支，且其中，压缩空气可由内燃机的单独的压缩空气供应提供。
在图2a至2c中示出的示例性实施例中，空气引导孔31(见图2b)被引入阀杆23中，其沿阀杆23的轴向方向延伸。而且，优选地沿阀杆31的径向方向延伸的多个空气引导孔32被引入阀杆31中，其中，沿径向方向延伸的这些空气引导孔32一方面与沿轴向方向延伸的空气引导孔31连通，且另一方面与凹槽33连通，凹槽33特别地以转向凹部的形式形成在阀杆23的外表面上。
在阀引导件24中，类似地引入了优选地沿径向方向延伸的多个空气引导孔34。阀引导件24的这些空气引导孔34可供有从空气供应或压缩空气供应发出的空气，其中，阀引导件24的空气引导孔34独立于阀杆23的冲程位置与阀杆23的凹槽33连通，使得在阀杆23的任何位置中，从阀引导件24的空气引导孔34发出的空气可经由阀杆23的空气引导孔32进入阀杆23的空气引导孔31中。沿阀杆23的轴向方向延伸的阀杆23的空气引导孔31经由阀体25的基本上沿径向方向延伸的空气引导孔35(见图2a)在阀座圈26的区域中通往相应的排气端口30中，其中，经由空气(其经由空气引导孔35从阀体25流出且进入排气端口30)，一方面相应的排气端口30可被空气冲洗，且另一方面相应的阀体25可被空气冷却。根据图2c，经由气缸头21中的孔36实现空气引导孔34、32和31的空气供应，其与用于增压空气的气缸头21的入口室37连通且因此将增压空气从入口室37分支，从而将其沿空气引导孔34的方向导送以用于空气冲洗。因此，在图2a到2c的示例性实施例中，空气经由阀引导件24和阀杆23沿气体交换阀22的阀体25的方向导送。阀杆23为此包括沿轴向方向延伸的空气引导孔31，且优选地包括优选地沿径向方向延伸的多个空气引导孔32。阀引导件24优选地包括类似地优选地沿径向方向延伸的多个引导孔34。借助于阀杆23的外表面中的凹槽33，确保了无论气体交换阀冲程位置如何，冷却空气可供应至上述空气引导孔且可进入阀杆23和阀体25的区域中。
通过图3a、3b和3c示出根据本发明的内燃机40的第二示例性实施例的细节，其中，图3a又示出了在气缸头41以及接收和引导在气缸头41中的排气侧上的气体交换阀42的区域中的来自内燃机的截取部。示出了排气侧上的气体交换阀42的阀杆43、阀引导件44、阀体45和阀座圈46。阀杆43可独立于由阀定时装置起动的移动向上和向下移动，其中，又仅示出了阀定时装置的弹簧元件47。特别当气体交换阀42闭合时，阀体45的区段48靠在阀座圈46的阀座49上。相反，当气体交换阀42打开时，阀体45的区段48升离阀座圈46的阀座49，使得排气可从相应的气缸的燃烧室流出到与排气侧上的气体交换阀42相互作用的用于排气的排气端口50中。在图3a到3c中，排气端口50的空气冲洗设置为，至少一个空气引导孔51被引入用于阀杆43的阀引导件44中，优选地，多个空气引导孔51被引入阀引导件44中，其既相对于轴向方向且也相对于径向方向倾斜，使得它们的轴线包括不等于180°的限定的角度α。根据图3b，这些空气引导孔51的轴线朝面对阀体45的方向会聚。阀引导件44的空气引导孔51可供有从增压空气供应或压缩空气供应发出的空气，其中，阀引导件44的空气引导孔51与间隙52连通，间隙52在阀引导件44和阀杆43之间形成在阀引导件44的下区段中。借助于该间隙52，在相应的阀引导件44和相应的阀杆43之间，可空气冲洗用于排气的相应的排气端口50。因此，排气可从排气端口50推出到排气管线中。
在图3a、3b、3c和3d的示例性实施例中，内表面引入阀引导件44中以用于形成环形间隙52，其界定阀引导件44和阀杆43之间的间隙52。
而且，从图3b显而易见的是，在外侧将另一凹槽44引入阀引导件44中。阀引导件44的空气引导孔51与间隙52和凹槽54连通。凹槽54，且经由凹槽54，空气引导孔51可供有空气，即，已经解释为从增压空气供应或压缩空气供应发出的空气。如从图3c的截面显而易见，图3a、3b、3c和3d的示例性实施例中的空气冲洗是借助于增压空气实现的，即，经由从相应的气缸的入口端口55分支且从入口端口55发出的经由气缸头41的空气引导孔56沿阀引导件44的凹槽57和空气通路57的方向引导的增压空气。如已经解释的那样，从阀引导件44的凹槽54发出的空气经由空气引导孔51流到间隙52中且从间隙52流到排气端口50中。而在图2a到2c的示例性实施例中，除了排气端口30的空气冲洗之外，阀体25也可利用空气直接冷却，仅排气端口50的空气冲洗在图3a到3d的示例性实施例中进行。
图4a、4b示出了根据本发明的另一内燃机60的细节，其中，图4a示出了来自内燃机60的在气缸头61、排气侧上的气体交换阀62和入口侧上的气体交换阀63的区域中的截取部。气体交换阀62、63都在气缸头61中引导。用于排气的排气端口64与排气侧上的气体交换阀62相互作用。用于增压空气的排气端口65与入口侧上的气体交换阀63相互作用。特别当入口侧上的气体交换阀63打开时，从入口端口65发出的增压空气可流入相应的气缸的燃烧室中。特别当排气侧上的气体交换阀62打开时，排气可从相应的气缸的燃烧室流出到排气端口64中。
图4a示出了排气侧上的气体交换阀62的阀杆66，其承载阀体67且在阀引导件68中引导。而且，图4a示出了入口侧上的气体交换阀63的阀杆69，其承载阀体70且在阀引导件71中引导。示出了入口侧上的气体交换阀63的阀座圈72，而且，图4a类似地示出了排气侧上的气体交换阀62的阀座圈73。
为了将与排气侧上的气体交换阀62相互作用的排气端口64空气冲洗，在图4a、4b的示例性实施例中设置为在阀座圈73中引入至少一个空气引导凹槽74。根据图4b，布置在彼此之上的两个空气引导凹槽74被引入阀座圈73中，它们经由孔口75与彼此连通。
图4b中示出的阀座圈73的上空气引导凹槽可供有用于空气冲洗排气端口64的空气，即，来自增压空气供应或压缩空气供应的增压空气或压缩空气，其中，供应至上空气引导凹槽74的该空气经由孔口75通过下空气引导孔74流动，且优选地从该下空气引导凹槽75经由沿径向方向延伸的多个空气引导孔76在阀座圈73的区域中流入排气端口50中，其中，因此，一方面排气被推出排气端口65，且另一方面排气侧上的气体交换阀62的阀体67可被空气冷却。
如从图4a最显而易见的是，空气(即，增压空气)可从入口端口65发出经由气缸头61的空气引导孔77供应至气体交换阀62的阀座圈73的上空气引导凹槽74。
而在图2a到2c和图3a到3c的示例性实施例中，阀座圈26和46分别像在现有技术中通常的那样被水冷却，这和图4a、4b中的情况不一样。因此，在图4a、4b中，排气侧上的示出的气体交换阀62的阀座圈73不被水冷却。然而，入口侧上的气体交换阀63的阀座圈72可被水冷却。因此，在图4a、4b的示例性实施例中，增压空气从入口侧上的气体交换阀63的入口端口分支，且沿排气侧上的气体交换阀62的阀座圈73的方向导送。增压空气经由孔77流到阀座圈73的空气引导凹槽74的区域中且经由空气引导孔76流到阀体67的排气端口64中。空气在阀体67的表面上方流过以冷却阀体。排气被推出到排气端口64外。
通过图5a、5b示出了根据本发明的内燃机的另一示例性实施例，其中，图5a、5b的示例性实施例基本上对应于图4a、4b的示例性实施例，所以为了避免不必要的重复，相同的参考标号用于相同的组件，且对关于这些组件的以上阐述进行参照。在下面，对于图5a、5b的示例性实施例，仅论述图5a、5b的示例性实施例与图4a、4b的示例性实施例不同的这样的细节。在图5a、5b的示例性实施例中，从入口室65经由气缸头61的孔77发出的空气可供应至阀座圈73的空气引导凹槽74，其中，然而在图5a、5b中，与图4a、4b的示例性实施例对比，引导至空气引导凹槽74的区域中的该空气不引导至阀座圈73的另一凹槽，而是经由阀座圈73和气缸头61之间的间隙74流到排气端口64中。由于该间隙78与阀体67间隔，故从入口室65分支的增压空气在图5a、5b的示例性实施例中主要用于排气端口64的空气冲洗，且不像图4a、4b的示例性实施例中那样用于冷却阀体67。
虽然在图4a、4b的示例性实施例中，阀座圈73是排他地空气冷却的，但在图5a、5b的示例性实施例中，阀座圈73在空气引导凹槽74的区域中被空气冷却，且在冷却水凹槽79的区域中被水冷却，以便在图5a、5b的示例性实施例中，确保了阀座圈73的混合冷却。在图2a到3b中，相应的座圈26、46像在现有技术中通常那样被水冷却。
利用所有的示例性实施例，特别是排气侧上的内燃机的气体交换阀的有效冷却是可能的。本发明特别与柴油发动机一起使用，特别是与用在船上的直喷大型柴油内燃机一起使用。
参考标号列表
1 内燃机
2 气缸头
3 气体交换阀
4 气体交换阀
5 阀杆
6 阀体
7 阀引导件
8 阀座圈
9 区段
10 阀座
11 入口端口
12 排气端口
13 弹簧元件
20 内燃机
21 气缸头
22 气体交换阀
23 阀杆
24 阀引导件
25 阀体
26 阀座圈
27 弹簧元件
28 区段
29 阀座
30 排气端口
31 空气引导孔
32 空气引导孔
33 凹槽
34 空气引导孔
35 空气引导孔
36 空气引导孔
37 入口端口
40 内燃机
41 气缸头
42 气体交换阀
43 阀杆
44 阀引导件
45 阀体
46 阀座圈
47 弹簧元件
48 区段
49 阀座
50 排气端口
51 空气引导孔
52 间隙
54 凹槽
55 入口端口
56 空气引导孔
57 空气通路
60 内燃机
61 气缸头
62 气体交换阀
63 气体交换阀
64 排气端口
65 入口端口
66 阀杆
67 阀体
68 阀引导件
69 阀杆
70 阀体
71 阀引导件
72 阀座圈
73 阀座圈
74 空气引导凹槽
75 孔口
76 空气引导孔
77 空气引导孔
78 间隙
79 冷却水凹槽。

Claims (10)

1.一种内燃机(20,40,60)，
具有气缸头(21,41,61)；
具有至少一个气缸；
其中，在所述气缸头(21,41,61)中，对于各气缸，在入口侧上各自接收至少一个用于增压空气的气体交换阀，且在排气侧上各自接收至少一个用于排气的气体交换阀(22,42,62)；
其中，各气体交换阀包括安装在阀引导件(24,44,68)中的阀杆(23,43,68)，其承载阀体(25,45,67)和与所述阀体(25,45,67)相互作用的阀座圈(26,46,73)；
其中，所述气缸头(21,41,61)对于各气缸包括与所述入口侧上的相应的气体交换阀相互作用的用于增压空气的入口端口(37,55,65)，和与所述排气侧上的相应的气体交换阀(22,42,62)相互作用的用于排气的排气端口(30,50,64)；
其特征在于，
与所述排气侧上的相应的气体交换阀(22,42,62)相互作用的所述排气端口(30,50,64)被空气冲洗。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，与所述排气侧上的相应的气体交换阀(22,42,62)相互作用的所述排气端口(30,50,64)利用增压空气冲洗，所述增压空气可从所述内燃机的增压空气供应分支。
3.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，与所述排气侧上的相应的气体交换阀(22,42,62)相互作用的所述排气端口(30,50,64)利用压缩空气冲洗，所述压缩空气可由所述内燃机的单独的压缩空气供应提供。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的内燃机，其特征在于，在相应的阀杆(23)中，沿其轴向方向延伸的空气引导孔(31)、沿其径向方向或近似沿其径向方向延伸的至少一个空气引导孔(32)和凹槽(33)被引入外表面中，其中，沿径向方向或近似沿径向方向延伸的相应的空气引导孔(32)与沿轴向方向延伸的空气引导孔(31)和所述凹槽(33)连通，
在相应的阀引导件(24)中，引入了沿其径向方向或近似沿其径向方向延伸的至少一个空气引导孔(34)，所述至少一个空气引导孔(34)可供有来自增压空气供应或压缩空气供应的空气且独立于所述阀杆(23)的冲程位置与所述阀杆(23)的凹槽(33)连通；
沿所述阀杆(23)的轴向方向延伸的所述阀杆(23)的空气引导孔(31)经由所述阀体(25)的空气引导孔(35)在所述阀体(25)的区域中通往相应的排气端口(30)中，且因此，一方面空气冲洗相应的排气端口(30)，且另一方面空气冷却相应的阀体(25)。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的内燃机，其特征在于，
在相应的阀引导件(44)中，引入了至少一个空气引导孔(51)，所述至少一个空气引导孔(51)可供有来自增压空气供应或压缩空气供应的空气且与相应的引导叶片(44)和相应的阀杆(43)之间的间隙(52)连通；
经由相应的阀引导件(44)和相应的阀杆(44)之间的间隙(52)来空气冲洗相应的排气端口(50)。
6.根据权利要求5所述的内燃机，其特征在于，在所述阀引导件(44)的内表面中引入了界定所述间隙(52)的凹槽(54)。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的内燃机，其特征在于，引入相应的阀引导件(24,44)中的所述阀引导件(24,44)的空气引导孔(34,51)经由气缸头(21,41)中的孔(36,56)与相应的气缸的用于增压空气的入口端口(37,55)连通。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的内燃机，其特征在于，
在相应的阀座圈(73)中，引入了至少一个空气引导凹槽(74)，所述至少一个空气引导凹槽(74)可供有来自增压空气供应或压缩空气供应的空气且经由相应的阀座圈(73)和气缸头(61)之间的间隙(78)或者经由所述阀座圈(73)中的孔(76)与相应的排气端口(64)连通；
经由相应的阀座圈(73)和所述气缸头(61)之间的间隙(78)或者经由所述阀座圈(73)中的孔(76)来空气冲洗相应的排气端口(64)。
9.根据权利要求8所述的内燃机，其特征在于，引入相应的引导座圈(73)中的所述阀座圈(73)的空气引导凹槽(74)经由所述气缸头(61)中的孔(77)与相应的气缸的用于增压空气的入口端口(65)连通。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的内燃机，其特征在于，所述阀座圈(26,46,73)包括至少一个冷却水凹槽。
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