CN109973239A - 内燃机的阀-活塞系统和内燃机 - Google Patents

内燃机的阀-活塞系统和内燃机 Download PDF

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Abstract

一种内燃机的汽缸的阀‑活塞系统(20)，其具有被可移动地上下导向的活塞(26)，具有至少一个入口侧气体交换阀(21)和至少一个废气侧气体交换阀(22)，其中，活塞(26)在面向气体交换阀(21,22)的端部上具有中心活塞槽(27)和面向气体交换阀(21,22)的横向的阀套(28)，阀套(28)并入中心活塞槽(27)，并且其中，相应的阀套(28)以如下方式而形成为盘区段状或漏斗区段状：阀套(28)的面向相应的气体交换阀(21,22)的面(29)相对于垂直于活塞(26)的轴向方向的垂线(30)或垂直于相应的气体交换阀(21,22)的阀主体(24)的轴向方向(25)的垂线(30)而倾斜。

Description

内燃机的阀-活塞系统和内燃机
技术领域
本发明涉及一种内燃机的阀-活塞系统，且涉及一种内燃机。
背景技术
典型地，内燃机典型地具有多个汽缸。内燃机的各汽缸具有活塞，其在相应的汽缸的汽缸衬套中被可移动地上下导向。除此之外，内燃机的各汽缸具有至少用于增压空气的至少一个入口侧气体交换阀和用于废气的至少一个废气侧气体交换阀。具体地，当内燃机体现为气体发动机时，不仅增压空气供给到相应的汽缸用于燃烧，而且呈气体-空气混合物的形式的气体燃料也供给到相应的汽缸用于燃烧。具体地，当内燃机体现为柴油机型内燃机时，各汽缸具有至少一个喷射器，可经由其而将燃料供给到汽缸。
根据实践而已知的是，内燃机的汽缸的活塞在面向气体交换阀的面上或在面向气体交换阀的端部上具有中心活塞槽。而且已知的是，在活塞的该端部上，形成面向气体交换阀的阀套，其中，经由这样的阀套，可避免在内燃机的运行期间活塞与气体交换阀的阀主体之间的碰撞。
发明内容
从该背景出发，本发明基于以下目标：创造内燃机的新的类型的阀-活塞系统和具有这样的阀-活塞系统的内燃机。
该目标通过根据权利要求1的内燃机的阀-活塞系统而得到解决。根据本发明，相应的阀套以如下方式而形成为盘区段状或漏斗区段状：阀套的面向相应的气体交换阀的面相对于垂直于活塞的轴向方向的垂线或垂直于相应的气体交换阀的阀主体的轴向方向的垂线而倾斜。由于在根据本发明的阀-活塞系统的情况下阀套形成为盘区段状或漏斗区段状的事实，故避免了所谓的热点在阀套与活塞槽之间的过渡区域中形成。而且，在燃烧期间形成更少的涡流，使得总的来说燃料可更有效地且相应地以更高的效率而进行燃烧。
优选地，相应的阀套的面向相应的气体交换阀的面沿活塞槽的方向而倾斜。这对于减少或避免热点且对于减少涡流来说是特别优选的。
根据进一步改进，相应的气体交换阀的阀主体以如下方式而形成为锥区段状或截锥区段状：阀主体的面向相应的阀套的面相对于垂直于阀主体的轴向方向的垂线而倾斜。优选地，相应的阀主体的面向相应的阀套的面远离活塞槽而倾斜。这对于避免热点且对于减少涡流来说也是优选的。而且，保持了气体交换阀的阀主体与活塞之间具有最小安装空间的安全距离。
根据本发明的进一步改进，相应的阀套的面向相应的气体交换阀的面以第一角而倾斜，其中相应的阀主体的面向相应的阀套的面以第二角而倾斜。优选地，第一角和第二角的大小相等，使得倾斜的面彼此平行而延伸。备选地，第二角大于第一角。本发明的这种构造对于减少或避免热点，且对于减少汽缸的燃烧室中的涡流，同时保持气体交换阀的阀主体与活塞之间具有最小安装空间的安全距离来说是优选的。
在权利要求10中限定了根据本发明的内燃机。
从所附权利要求书和以下描述中得到本发明的优选的进一步改进。
附图说明
通过附图(而不限于此)而更详细地解释本发明的示例性实施例。附图显示如下：
图1为内燃机的汽缸的平面图；
图2为根据实践而已知的内燃机的阀-活塞系统的选取部；
图3为根据本发明的内燃机的阀-活塞系统的选取部。
标号列表
10 汽缸
11 入口侧气体交换阀
12 废气侧气体交换阀
13 喷射器
14 阀主体
15 轴向方向
16 活塞
17 活塞槽
18 阀套
20 阀-活塞系统
21 入口侧气体交换阀
22 废气侧气体交换阀
23 汽缸
24 阀主体
25 轴向方向
26 活塞
27 活塞槽
28 阀套
29 面
30 垂线
31 边缘
32 面
33 垂线。
具体实施方式
本发明涉及一种内燃机的阀-活塞系统，且涉及一种内燃机。
图1显示了内燃机的汽缸的高度示意性的平面图。在显示的示例性实施例中，图1的汽缸10具有多个入口侧气体交换阀11和多个废气侧气体交换阀12。相应地，图1中显示了两个入口侧气体交换阀11，可经由其而至少将增压空气引入到汽缸10的燃烧室中。在图1中，经由喷射器13而将燃料引入到相应的汽缸的燃烧室中，液体燃料(例如，用于示例的柴油机重燃油或渣油)可经由喷射器13而喷射到相应的汽缸的燃烧室中。在燃料的燃烧期间生成的废气可经由废气侧气体交换阀12而从燃烧室中排出。
这里指出的是，本发明不限于与液体燃料(例如，柴油机重燃油或渣油)在其中燃烧的内燃机一起使用。相反，本发明还可与气体燃料在其中燃烧的气体发动机一起使用，其中，在这样的气体发动机的情况下，经由入口侧气体交换阀11而将增压空气和气体燃料的混合物引入到汽缸的燃烧室中。而且，本发明可与双燃料发动机一起使用。
图2显示了通过内燃机的汽缸10而选取的横截面，其中图2中显示的细节对应于实践或现有技术。与显示的气体交换阀11或12相对应，图2显示了阀主体14，其在运行期间可沿它的轴向方向15的方向而上下移动，以便打开或关闭相应的气体交换阀11或12。而且，图2显示了阀活塞16，其在汽缸的衬套(未显示)中(即沿活塞10的轴向方向的方向)被可移动地上下导向，活塞10的轴向方向典型地平行于相应的气体交换阀11、12的阀主体14的轴向方向15而延伸。
如从图2中显而易见的那样，根据实践已经知道，活塞16在面向气体交换阀11、12的端部上具有中心活塞槽17。而且，在活塞16的该端部处，图2显示了阀套18，其面向相应的气体交换阀11或12的相应的阀主体14，其中，在运行期间，经由相应的阀套18而提供活塞16与相应的气体交换阀11、12的阀主体14之间的最小距离，以便避免在运行期间相应的汽缸的活塞16与相应的汽缸10的相应的气体交换阀11或12的相应的阀主体14之间的碰撞。
图3显示了根据本发明的内燃机的汽缸23的阀-活塞系统20的选取部，即在入口侧气体交换阀21或废气侧气体交换阀22的阀主体24以及活塞26的区域中。在运行期间，阀主体24可沿它的轴向方向25的方向而移动，以便打开或关闭相应的气体交换阀21或22。汽缸23的活塞26在汽缸23的衬套(未显示)中沿活塞26的轴向方向(未显示)的方向被可移动地上下导向，其中，活塞26的轴向方向典型地平行于相应的气体交换阀21或22的相应的阀主体24的轴向方向25而延伸。
在面向气体交换阀21、22的端部上，活塞26具有活塞槽27，其在活塞26的面向气体交换阀21、22的端部上在中心形成。
而且，在面向气体交换阀21、22的该端部处，相应的汽缸23的活塞26包括阀套28，其与气体交换阀21、22相互作用。这些阀套28并入中心活塞槽27。
根据这里呈现的本发明，相应的阀套28形成为盘区段状或漏斗区段状，即以如下方式而形成：相应的阀套28的面向相应的气体交换阀21、22(即相应的气体交换阀21、22的阀主体24)的面29相对于垂直于活塞26的轴向方向或相应的气体交换阀21、22的阀主体24的轴向方向25的垂线30(即沿活塞26的活塞槽27的方向)而以第一角α倾斜。
通过该构造，避免了所谓的热点具体地在阀套28的区域中(具体地，在相应的阀套28与活塞槽27之间的过渡边缘31的区域中)形成，同时额外地减少了对燃料在汽缸23的燃烧室中的燃烧产生负面影响的涡流。阀套28和谐地并入活塞槽27。
阀主体28在面向活塞26的端部上以如下方式而形成为锥区段状或截锥状：面向相应的阀套28的面32相对于垂直于相应的阀主体24的轴向方向25的垂线33而以第二角β倾斜，即以如下方式而形成：相应的阀主体24的面向相应的阀套28的面32远离活塞26或活塞槽27或相应的阀套28而倾斜。
如解释的那样，相应的阀套28的面向相应的气体交换阀或相应的气体交换阀21、22的相应的阀主体24的面29以第一角α倾斜，其中相应的气体交换阀21、22的相应的阀主体24的面向相应的阀套28的面32以第二角β倾斜。优选地，第一角α和第二角β的大小相同，使得倾斜的面29、32彼此平行而延伸。
备选地，还有可能的是，第一角α和第二角β的大小不同，使得倾斜的面29、32则不是彼此平行而延伸，具体地，在该情况下，第一角α小于第二角β或第二角β大于第一角α，其中倾斜的面29、32的虚拟延伸部则在活塞26的区域中(具体地，在活塞槽27的区域中)相交。
两个角α、β的最大值为45°，优选地最大值为40°，特别优选地最大值为35°。
在本发明的情况下，可避免具有过高温度的不合期望的热点或区域(具体地，在阀套28与活塞槽27之间的过渡区域中)的形成。而且，减少了将在相应的汽缸的燃烧室中燃烧的燃料的涡流，且因此可以以更大的效率而进行燃烧。避免了气体交换阀21、22的阀主体24与阀活塞26之间的碰撞。
本发明既可与柴油机型内燃机一起使用，也可与火花点燃型内燃机一起使用，即既可与二冲程内燃机一起使用，也可与四冲程内燃机一起使用。这里，液体燃料(例如，用于示例的柴油机重燃油或渣油)或气体燃料(例如，用于示例的天然气)二者可在相应的内燃机的汽缸中燃烧。

Claims (10)

1.一种内燃机的汽缸的阀-活塞系统(20)，其
具有被可移动地上下导向的活塞(26)，
具有至少一个入口侧气体交换阀(21)和至少一个废气侧气体交换阀(22)，
其中，所述活塞(26)在面向所述气体交换阀(21, 22)的端部处包括中心活塞槽(27)和面向所述气体交换阀(21, 22)的横向的阀套(28)，所述阀套(28)并入所述中心活塞槽(27)，
其特征在于，
相应的阀套(28)以如下方式而形成为盘区段状或漏斗区段状：所述阀套(28)的面向相应的气体交换阀(21, 22)的面(29)相对于垂直于所述活塞(26)的轴向方向的垂线(30)或垂直于相应的气体交换阀(21, 22)的阀主体(24)的轴向方向(25)的垂线(30)而倾斜。
2. 根据权利要求1所述的阀-活塞系统，其特征在于，相应的阀套(28)的面向相应的气体交换阀(21, 22)的所述面(29)沿所述活塞槽(27)的方向而倾斜。
3. 根据权利要求1或2所述的阀-活塞系统，其特征在于，相应的气体交换阀(21, 22)的阀主体(24)以如下方式而形成为锥区段状或截锥区段状：所述阀主体(24)的面向相应的阀套(28)的面(32)相对于垂直于所述阀主体(24)的所述轴向方向(25)的垂线(33)而倾斜。
4.根据权利要求3所述的阀-活塞系统，其特征在于，相应的阀主体(24)的面向相应的阀套(28)的所述面(32)远离所述活塞槽(27)而倾斜。
5. 根据权利要求3或4所述的阀-活塞系统，其特征在于，相应的阀套(28)的面向相应的气体交换阀(21, 22)的所述面(29)以第一角(α)而倾斜，且相应的阀主体(24)的面向相应的阀套(28)的所述面(32)以第二角(β)而倾斜。
6. 根据权利要求5所述的阀-活塞系统，其特征在于，所述第一角(α)和所述第二角(β)的大小相等，使得倾斜的面(29, 32)彼此平行而延伸。
7. 根据权利要求5所述的阀-活塞系统，其特征在于，所述第一角(α)和所述第二角(β)的大小不同，使得倾斜的面(29, 32)不是彼此平行而延伸。
8.根据权利要求7所述的阀-活塞系统，其特征在于，所述第二角(β)大于所述第一角(α)。
9.根据权利要求7所述的阀-活塞系统，其特征在于，所述第一角(α)和所述第二角(β)的最大值为45°。
10.一种具有至少一个汽缸的内燃机，其中所述汽缸或各汽缸包括根据权利要求1-9中的任一项所述的阀-活塞系统。
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