CN109642516B - 内燃机 - Google Patents

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Abstract

一种流体冷却式内燃机(1)，该流体冷却式内燃机具有用于至少两个气缸(41)的至少一个气缸体(40)和至少一个气缸盖(10)，其中，内燃机(1)具有纵向中心平面(27)的第一侧部(4)和相对的第二侧部(5)，该纵向中心平面由气缸(41)的至少两个气缸轴线(46)跨越。至少一个第二冷却通道(13)在气缸盖(10)中的发动机横向平面(3)的区域中设置在彼此相邻定位的两个气缸(41)之间的至少一个腹板区域(12)中，该发动机横向平面设置在相对于纵向中心平面的法向位置中，且该至少一个第二冷却通道连接第一侧部(4)和第二侧部(5)，并且具有在第一侧部(4)上的至少一个第一开口(31)和在第二侧部(5)上的至少一个第二开口(32)。本发明的目的是以最为节省空间的方式来冷却腹板部分(12)。该目的如下实现：在第一开口(31)和第二开口(32)之间，第二冷却通道(13)作为闭合横截面模制到气缸盖中，并且至少在纵向中心平面(27)的区域中沿气缸轴线(46)的方向具有距气缸盖(10)的气缸盖密封平面(11)的密封平面距离(a)。

Description

内燃机
技术领域
本发明涉及一种液体冷却式内燃机，该液体冷却式内燃机包括用于至少两个气缸的至少一个气缸体和至少一个气缸盖，其中，该内燃机具有纵向中心平面的第一侧部和相对的第二侧部，该纵向中心平面由气缸的至少两个气缸轴线跨越，并且至少一个第二冷却通道在气缸盖中的发动机横向平面的区域中设置在相邻设置的两个气缸之间的至少一个腹板区域中，该发动机横向平面垂直于纵向中心平面设置，而该至少一个第二冷却通道连接第一侧部和第二侧部，并且具有在第一侧部上的至少一个第一开口和在第二侧部上的至少一个第二开口。
背景技术
为了实现内燃机的充分冷却，冷却通道设置在发动机缸体中。然而，由于在高性能发动机中的两个相邻气缸之间的气缸盖区域中也存在散热问题，所以还必须在气缸盖中提供足够的冷却。
已知通过从气缸盖密封平面进行锯切来产生冷却通道。
从DE 10 2005 033 338 A1中已知在气缸盖中具有此种冷却通道的气缸体。然而，冷却通道在气缸盖密封平面的区域中形成为凹槽、即开口横截面形状，并且通过锯切或铣削产生。该实施例的缺点是该冷却凹槽所需的空间以及由此产生的更精心设计的气缸盖垫圈。此外，这导致了更长的发动机长度，而这对于当今发动机开发中增长的包装问题是不利的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供在气缸盖的区域中进行发动机冷却的可能性，其在设计上紧凑且简单，并且并不增大所需的发动机长度。
该目的根据本发明来实现，其中，第二冷却通道在第一和第二开口之间作为闭合横截面形成到气缸盖中，并且至少在纵向中心平面的区域中沿气缸轴线的方向具有距气缸盖的气缸盖密封平面的密封平面距离。这使得气缸盖能够在承受高热负荷的区域中被冷却，从而节省气缸盖垫圈区域中的空间。因此，在恒定的发动机长度中实现气缸盖冷却。此外，这也可以用于在距气缸盖密封平面的距离较大的区域中进行冷却，从而正面地影响发动机的爆震趋势。
例如，通过钻孔、铸造或火花腐蚀，可以将封闭的横截面形成到气缸盖中。
如果两个开口中的至少一个设置在隔热板的区域中，则产生又一优点，因为能从隔热板钻取出钻孔，因而这使得生产尽可能简单。
如果第二冷却通道和气缸盖密封平面之间沿气缸轴线的方向在纵向中心平面的区域中测得的密封平面距离与气缸盖的隔热板在燃烧室的区域中的至少一个最小壁厚度相对应，则获得有利的实施例变型。这确保在壁厚度不会变得过小的情形下就能确切地实现空间节省，以确保机械强度。
如果第二冷却通道至少部分地从气缸盖的隔热板的区域、较佳地沿纵向中心平面的方向从气缸盖密封平面以上升的方式形成，则会是有利的，因为与气缸盖中没有冷却通道的型式相比，发动机长度则相对略长或具有相同的长度。
如果第二冷却通道具有至少一个第一部分通道和至少一个第二部分通道，则能够通过钻孔进行简单的制造，其中，第一部分通道在气缸盖的隔热板的区域中从第一开口开始、较佳地沿纵向中心平面的方向从气缸盖密封平面开始在第一侧部上以上升的方式延伸，而第二部分通道在气缸盖的隔热板的区域中从第二开口开始、较佳地沿纵向中心平面的方向从气缸盖密封平面开始在第二侧部上延伸。
为了确保第二冷却通道的部分通道之间的流动连接，有利的是，第一部分通道和第二部分通道在部分通道轴线的相交点的区域中、较佳地在纵向中心平面的区域中连接于彼此，其中，相交点较佳地距气缸盖密封平面的距离为密封平面距离。
相交点还可位于纵向中心平面外部。
为了对气缸盖进行最佳地冷却，在本发明的较佳实施例中可提出，第一部分通道形成为从第一开口延伸至气缸盖的第二部分冷却空间，该第二部分冷却空间基本上设置在第二侧部上，和/或第二部分通道形成为从第二开口延伸至气缸盖的第一部分冷却空间，该第一部分冷却空间基本上设置在第一侧部上。
为了增大冷却表面，有利的是，第三部分通道设置在第一部分通道和第二部分通道之间，且该第三部分通道较佳地平行于气缸盖密封平面行进(延伸)。
如果第一开口开通入气缸体的设置在第一侧部上的第一部分冷却夹套空间和/或第二开口开通入气缸体的设置在第二侧部上的第二部分冷却夹套空间，则获得尤为有利的实施例变型。
术语冷却夹套空间在这里指代气缸体中用于冷却目的的任何空间凹部，而术语冷却空间指代气缸盖中用于相同目的的任何空间凹部。气缸盖和气缸体中的共同空间通过气缸盖密封平面分成冷却空间和冷却夹套空间。
如果至少一个第二冷却通道通过孔或者通过在铸造过程中形成或者通过火花腐蚀而形成在气缸盖中，则产生第二冷却通道的任何设计的优点。在孔的情形中，生产尤为简单和低廉；在火花腐蚀的情形中，冷却通道还可具有更复杂的横截面形状，例如三角形形状，并且实际上，任何冷却通道形状可通过铸造、例如通过盐核形成。
附图说明
在下文中，基于在非限制性附图中给出的解释来更详细地解释本发明，附图中：
图1从长边的视角示出根据本发明的气缸盖；
图2在根据图1中剖线II-II的剖面中示出根据本发明的气缸盖的第一实施例；
图3在根据图1中剖线III-III的剖面中示出气缸盖的该第一实施例；
图4在根据图1中剖线IV-IV的剖面中示出气缸盖的第一实施例；
图5在根据图1中剖线V-V的剖面中示出气缸盖的第一实施例；
图6在类似于图8的剖面中示出根据本发明的气缸盖的第三实施例；
图7在类似于图8的剖面中示出根据本发明的气缸盖的第四实施例；
图8在类似于根据图1中的线VI-VI的剖面中示出根据本发明的气缸盖的第五实施例并具有附加的第三部分通道28；以及
图9在另一剖面中示出气缸盖的第一实施例。
具体实施方式
如图1中所示，根据本发明的内燃机1具有气缸盖10，该气缸盖具有所分配的气缸盖密封平面11。该气缸盖密封平面11在气缸盖10和气缸体40之间形成接触表面。隔热板17在气缸盖的侧部上毗邻气缸盖密封平面11。在所示的实施例中，气缸体40具有四个气缸41，其中一些气缸在图9中示出。
在图2中，在沿着图1中的剖线II-II的剖面中示出第一实施例中的气缸盖10，该气缸盖具有四个燃烧室2，每个燃烧室分配给一个气缸41。纵向中心平面27由气缸41的至少两个气缸轴线46(参见图9)跨越；在图2中的图示中，纵向中心平面27垂直于纸面延伸。内燃机1且由此还有气缸盖10和气缸体40具有第一侧部4和第二侧部5，该第一侧部和第二侧部表示纵向中心平面27的相对侧部。
在每两个燃烧室2之间可各自观察到腹板区域12。第二冷却通道13在发动机横向平面3的区域中位于该腹板区域12中，该发动机横向平面设置为正交于纵向中心平面27。从气缸体40中的第一部分冷却夹套空间43开始，气缸盖10的第一部分冷却空间15的第一提升管(Steigleitung)14位于气缸盖10中。
相对于由气缸41的气缸轴线46跨越的纵向中心平面27，第二冷却通道13在第一开口31中的第一部分通道16中从隔热板17的第一侧部4开始，并且流动连接于该第一侧部4上的第一提升管14。
第一部分通道16和气缸体40的第二部分冷却夹套空间45的第二提升管44之间的流动连接通过第二部分通道18建立，该第二部分通道也在第二开口32中从隔热板17开始，而该第二提升管设置在第二侧部5上。
隔热板17位于气缸盖密封平面11的区域中并且包括气缸盖10的所有可从气缸盖密封平面11自由接触(进入)的表面。
从图3中，通过与图2相比较能观察到的是，第二冷却通道13由两个部分通道16、18构成，这两个部分通道沿气缸轴线46的方向(即，从图3中的纸面)越远离隔热板17就越来越接近彼此。
如图4中所示，第一部分冷却空间15和第二部分冷却空间19在所示实施例中定形成使得它们部分地围绕用于气缸盖螺钉(未示出)的孔20引导。
每个气缸41均配有诸如入口通道的两个第一气体通道21和诸如出口通道的两个第二气体通道22。在所述通道和燃烧室2之间存在换气阀(未示出)，能在图4中观察到这些换气阀的阀座23。
内燃机1的第一侧部4和第二侧部5在本示例性实施例中表示进气侧部和排气侧部。第一部分冷却空间15、第一提升管14和第一气体通道21以及第一部分冷却夹套空间43位于内燃机1的第一侧部4上。第二部分冷却空间19、第二气体通道22、第二提升管44以及第二部分冷却夹套空间45位于内燃机1的第二侧部5上。
根据本发明，附加的冷却通道现在设置于气缸41之间的腹板区域12中。第二冷却通道13的第一实施例在此未示出，但可类似地参照图8中示出的第五实施例。在第一实施例的情形中，第一部分通道16和第二部分通道18彼此相交，并且该结构可参照图8中示出的第五实施例。第一实施例与第五实施例之间的区别在于：在第五实施例中，除了第二冷却通道13的两个部分通道16、18之外，还可设有第三部分通道28。在图8所示的第五实施例中，该第三部分通道28平行于气缸盖密封平面11延伸(行进)。
在第一实施例中，部分通道16、18在第一部分通道轴线25和第二部分通道轴线26的相交点24之后立即结束。部分通道16和18设计成从隔热板17开始的孔。第二冷却通道13的产生形状表示倒置V形，该倒置V形的末端位于纵向中心平面27在第一部分冷却空间15和第二部分冷却空间19之间的区域中。
在由气缸轴线46形成的纵向中心平面27中，限定一定距离、即密封平面距离a，该距离从气缸盖密封平面11至第二冷却通道13测得。该密封平面距离a大于隔热板17在燃烧室2的区域中测得的最小壁厚度b(图9)。
气缸体40包含第一冷却通道42，该第一冷却通道在所示实施例中在第一部分冷却夹套空间43和第二部分冷却夹套空间45之间以X形状延伸。
第二实施例在此未示出，但可类似地参照图6所示的第三实施例。在第二实施例中，第二部分通道18横穿第一部分通道16并且延续至第一部分冷却空间15。第二冷却通道在这里是Y形的，且“Y”的开口侧部指向气缸盖密封平面11的方向。
在第三实施例中，如图6中所示，第一部分通道16延续至第二部分冷却空间19，且第二冷却通道也以Y形状延伸。
如图7中所示，第二冷却通道13在第四实施例中呈X形状。第二部分冷却夹套空间45的第二提升管44连接于第一部分冷却空间15，且第一部分冷却空间15的第一提升管14连接于第二部分冷却空间19。
在未示出的实施例变型中，第三部分通道28可能相对于气缸盖密封平面11成一定角度以倾斜的方式延伸，由此在流动方面将第二冷却通道13的第一部分通道16和第二部分通道18彼此连接。
当产生用于在入口侧部和出口侧部之间较大距离的部分通道16、18时，第三部分通道28允许不太浅的攻角来用于钻孔工具。第三部分通道28可通过在铸造过程中去除核或者通过孔来形成。如果第三部分通道28通过孔形成，则通过并未进一步示出的封闭件来防止与外部的不期望流动连接。第二冷却通道13可例如通过火花腐蚀来形成。
虽然冷却通道在各所示实施例中基本上在发动机横向平面3中或者平行于该发动机横向平面延伸，但如下变型也是可能的：其中，通道相对于发动机横向平面倾斜地在腹板区域12中延伸(行进)。

Claims (14)

1.一种液体冷却式内燃机(1)，所述液体冷却式内燃机包括用于至少两个气缸(41)的至少一个气缸体(40)和至少一个气缸盖(10)，其中，所述内燃机(1)具有纵向中心平面(27)的第一侧部(4)和相对的第二侧部(5)，所述纵向中心平面由所述气缸(41)的至少两个气缸轴线(46)跨越，并且至少一个第二冷却通道(13)在所述气缸盖(10)中的发动机横向平面(3)的区域中设置在相邻设置的两个气缸(41)之间的至少一个腹板区域(12)中，所述发动机横向平面垂直于所述纵向中心平面设置，而所述至少一个第二冷却通道连接所述第一侧部(4)和所述第二侧部(5)并且具有在所述第一侧部(4)上的至少一个第一开口(31)和在所述第二侧部(5)上的至少一个第二开口(32)，其特征在于，所述第二冷却通道(13)在所述第一开口(31)和所述第二开口(32)之间作为闭合横截面形成到所述气缸盖中，并且至少在所述纵向中心平面(27)的区域中沿气缸轴线(46)的方向具有距所述气缸盖(10)的气缸盖底部平面(11)的密封平面距离(a)；
其中，所述第二冷却通道(13)和所述气缸盖底部平面(11)之间沿所述气缸轴线(46)的方向在所述纵向中心平面(27)的区域中测得的所述密封平面距离(a)大于所述气缸盖(10)的隔热板(17)在燃烧室(2)的区域中的沿所述气缸轴线(46)的方向在所述纵向中心平面(27)的区域中测得的至少一个最小壁厚度(b)。
2.根据权利要求1所述的内燃机(1)，其特征在于，所述两个开口(31、32)中的至少一个设置在隔热板(17)的区域中。
3.根据权利要求1所述的内燃机(1)，其特征在于，所述第二冷却通道(13)设计成至少部分地从所述气缸盖(10)的隔热板(17)的区域上升。
4.根据权利要求3所述的内燃机(1)，其特征在于，所述第二冷却通道(13)设计成至少部分地从所述气缸盖底部平面(11)出发沿所述纵向中心平面(27)的方向上升。
5.根据权利要求1所述的内燃机(1)，其特征在于，所述第二冷却通道(13)包括至少一个第一部分通道(16)和至少一个第二部分通道(18)，其中，所述第一部分通道(16)在所述气缸盖(10)的隔热板(17)的区域中从所述第一开口(31)出发在所述第一侧部(4)上以上升的方式延伸，而所述第二部分通道(18)在所述气缸盖(10)的所述隔热板(17)的区域中从所述第二开口(32)出发在所述第二侧部(5)上延伸。
6.根据权利要求5所述的内燃机(1)，其特征在于，所述第一部分通道(16)从所述气缸盖底部平面(11)出发沿所述纵向中心平面(27)的方向延伸。
7.根据权利要求5所述的内燃机(1)，其特征在于，所述第二部分通道(18)从所述气缸盖底部平面(11)出发沿所述纵向中心平面(27)的方向延伸。
8.根据权利要求5所述的内燃机(1)，其特征在于，所述第一部分通道(16)和所述第二部分通道(18)在部分通道轴线(25、26)的相交点(24)的区域中连接于彼此。
9.根据权利要求5所述的内燃机(1)，其特征在于，所述第一部分通道(16)和所述第二部分通道(18)在所述纵向中心平面(27)的区域中在部分通道轴线(25、26)的相交点(24)的区域中连接于彼此，其中，所述相交点(24)距离所述气缸盖底部平面(11)的距离是所述密封平面距离(a)。
10.根据权利要求5所述的内燃机(1)，其特征在于，所述第一部分通道(16)设计成从所述第一开口(31)延伸至所述气缸盖(10)的第二部分冷却空间(19)，所述第二部分冷却空间基本上设置在所述第二侧部(5)上，和/或所述第二部分通道(18)设计成从所述第二开口(32)延伸至所述气缸盖(10)的第一部分冷却空间(15)，所述第一部分冷却空间基本上设置在所述第一侧部(4)上。
11.根据权利要求5所述的内燃机(1)，其特征在于，第三部分通道(28)设置在所述第一部分通道(16)和所述第二部分通道(18)之间。
12.根据权利要求11所述的内燃机(1)，其特征在于，所述第三部分通道(28)平行于所述气缸盖底部平面(11)。
13.根据权利要求1所述的内燃机(1)，其特征在于，所述第一开口(31)通入所述气缸体(40)的第一部分冷却夹套空间(43)，所述第一部分冷却夹套空间设置在所述第一侧部(4)上，和/或所述第二开口(32)通入所述气缸体(40)的第二部分冷却夹套空间(45)，所述第二部分冷却夹套空间设置在所述第二侧部(5)上。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的内燃机(1)，其特征在于，至少一个第二冷却通道(13)通过孔或者火花腐蚀、或者在铸造过程中而在所述气缸盖(10)中形成。
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