CN110382852B - 内燃机的气缸壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机的气缸壳体(1)，其包括相邻布置的至少两个气缸(2)，每个气缸包括由支承结构(4)接纳的湿式气缸衬套(3)，其中，冷却剂壳体(5)布置在支承结构(4)与气缸衬套(3)之间。气缸壳体还包括形成气缸盖密封表面(6)的闭合的盖板(7)。在两个气缸(2)之间的发动机横向平面(8)的区域中布置有用于气缸盖螺钉的至少一个螺钉接纳区域(9)。本发明的目的是实现最佳的冷却过程并且减小在气缸壳体(1)上的机械应力。这通过相邻两个气缸(2)的支承结构(4)在发动机横向平面(8)与包含气缸轴线(2a)的发动机纵向平面(10)之间的界面(S)中彼此独立来实现。

Description

内燃机的气缸壳体
技术领域
本发明涉及一种内燃机的气缸壳体，该内燃机具有相邻布置的至少两个气缸，每个气缸包括由支承结构接纳的湿式气缸衬套，其中，冷却剂壳体布置在支承结构与气缸衬套之间，具有形成气缸盖密封表面的闭合的盖板，其中，用于气缸盖螺钉的至少一个螺钉接纳部布置在两个气缸之间的发动机横向平面的区域中。
背景技术
在具有湿式气缸衬套的铸造气缸壳体中，气缸衬套在其外部罩套上用冷却剂进行冲洗。例如从DE 10 2012 111 521 A1已知具有湿式气缸衬套的铸造气缸壳体。在发动机的横向平面的区域中的相邻两个气缸的气缸壳体的容纳气缸衬套的支承结构通常彼此连接。这导致机械和热学方面的缺点。
从JP 2011-163215 A中已知一种铸造的气缸壳体，其具有用于气缸盖螺钉的螺钉接纳部，该螺钉接纳部相对深地设置在气缸壳体中。螺钉接纳部定位在气缸的中央区域中并且与上盖板间隔开。
发明内容
本发明的目的是提出一种气缸壳体，其允许最佳的冷却并且减小对气缸壳体的机械应力。
根据本发明，该目的在开头所提到的类型的气缸壳体中这样解决，相邻两个气缸的支承结构在发动机横向平面与包含气缸轴线的发动机纵向平面的相交区域处是彼此自由(独立、释放)的。这减少了气缸衬套的变形。
本发明在一个整体式的、例如铸造的气缸壳体中导致有利的力分配。
以有利的方法，在两个气缸之间的至少一个发动机横向平面的区域中，布置有与气缸壳体一体形成的主支承壁。
有利地，在冷却剂壳体的区域中相邻两个支承结构之间的最小距离对应于气缸盖螺钉直径的至少一半，优选地至少对应于气缸盖螺钉直径。这实现了相邻的两个气缸彼此基本热学和机械上脱开(解耦)。
为了进一步机械脱开，还可以规定至少一个螺钉接纳部与盖板隔开。在本发明的实施例变型中，至少一个螺钉接纳部位于气缸的中央区域中，其中，螺钉接纳部优选地在侧面处邻接相邻的两个支承结构。这使得气缸盖螺钉能够很大程度与支承结构脱开。
在冷却剂壳体的区域中的支承结构形状主要为中空圆柱形，其中，如果冷却剂壳体形成在支承结构的圆柱形内壁与气缸衬套的圆柱形外壁之间，优选地在气缸衬套的上三分之一中，则能够实现对经受高热应力的区域的特别良好的冷却。
本发明的一个有利的实施例规定，支承结构在曲轴室方向上与冷却剂壳体邻接的区域中、优选地在螺钉接纳部的区域中具有锥形形状的过渡区域，其中，锥形形状的过渡区域渐缩，沿盖板的方向。特别有利的是，在锥形形状的过渡区域的底部的区域中的相邻的至少两个支承结构经由中间盖板彼此连接。优选地，中间盖板连接到主支承壁。这导致力从第一螺钉接纳部有利地引入到主支承壁中，并且产生对气缸壳体的稳定的机械支承。
特别有利的是，在内燃机的运行过程中，在安装状态下，支承结构在形成于气缸盖密封表面与螺钉接纳部之间的区域中受到压缩力，而支承结构的其余区域和主支承壁则受拉伸力。这使得一方面各气缸彼此之间以及另一方面各气缸与气缸盖螺钉之间的机械和热学方面的脱开(解耦)成为可能。气缸衬套的变形也减小了。
附图说明
使用附图中示出的非限制性示例更详细地阐释本发明，其中：
图1以根据图2中的线I-I的剖面示出气缸壳体；以及
图2以根据图1中的线II-II的剖面以斜视图示出气缸壳体。
具体实施方式
内燃机的气缸壳体1设计为用于具有湿式气缸衬套3的相邻布置的若干气缸2，若干气缸2中的每一个都由气缸壳体1的支承结构4容纳。气缸壳体1整体地设计，并且承担支承气缸衬套3和未进一步示出的曲轴的功能。为了支撑曲轴，气缸壳体1在发动机横向平面8的区域中具有集成的主支承壁18。主支承壁18可以精确地设计在相应的发动机横向平面8中或相对于所述平面稍微偏移。此外，气缸壳体1的壳体挡板、即例如在铸造工艺或增材工艺、例如3D打印工艺中共同制造为一件的壳体挡板限定了容纳曲轴的曲轴箱16。
包括曲轴箱挡板和内燃机的主支承壁18的曲轴箱与气缸壳体1设计成一体(一件式)。
冷却剂壳体5布置在支承结构4与气缸衬套3之间。在冷却剂壳体5的两侧上，气缸衬套3靠近支承结构4的密封面4a、4b放置，其中，垫圈用附图标记11表示。支承结构4在冷却剂壳体5的区域中是基本上中空圆柱形的。冷却剂壳体5由冷却剂通道20经由过渡通道21进行馈送，冷却剂壳体在支承结构4的圆柱形内壁13与气缸衬套3的圆柱形外壁14之间沿径向方向延伸，并且布置在气缸2的上三分之一15中。在此，上三分之一15是气缸2的面向气缸盖密封表面6的那三分之一。过渡通道21以弧形流入冷却剂壳体5中，由此，冷却剂的量以预先确定的方式经由圆柱形冷却剂壳体5分布。这使得能够均匀地冷却气缸2。
在面向未进一步示出的气缸盖的气缸壳体1的上侧上，气缸壳体具有形成气缸盖密封表面6的封闭盖板7。在发动机横向平面8的区域中、在两个气缸2之间，用于未进一步示出的气缸盖螺钉的两个螺钉接纳部9布置在距盖板7一段距离处。在该实施例示例中，螺钉接纳部9距盖板7的距离b对应于约一半的气缸2的圆柱体直径(气缸直径)D。螺旋接纳部9可以精确地形成在相应的发动机横向平面8中或者对该平面稍微偏移。
相邻两个气缸2的支承结构4在发动机横向平面8的由包含气缸轴线2a的发动机纵向平面10所截的截面区域S中是彼此独立的，其中，在该实施示例例中，相邻两个支承结构4在冷却剂壳体5的区域中的最小距离a大致对应于气缸盖螺钉直径d。
螺钉接纳部9位于气缸2的中间三分之一12中。每个螺钉接纳部9横向地邻接两个相邻的支承结构4。支承结构4在沿朝向曲柄室16的方向与冷却剂壳体5相邻的区域中、尤其是在螺钉接纳部9的区域中具有锥形形状的过渡区域17。锥形形状的过渡区域17渐缩，朝向盖板7。在锥形形状的过渡区域17的底部17a的区域中，相邻的支承结构4经由中间盖板19相互连接。主支承壁18朝向曲柄箱16邻接过渡区域17。这种布置在气缸壳体1中形成了对压缩力C和拉伸力T的有利的力控制，如图2所示。在内燃机的运行过程中，压力C作用在螺钉接纳部9上方的气缸壳体1的支承结构4上，在所示的实施例示例中，在气缸2的上三分之一15中。支承结构4的其余区域，在所示的实施例示例中即在气缸的中间三分之一12和下方中的、以及气缸壳体1的主支承壁18受到张力T。
支承结构4在发动机纵向平面10的区域中彼此间隔开并且螺钉接纳部9与盖板7间隔开导致气缸2一方面彼此之间并且另一方面与气缸盖螺钉之间大程度上的机械和热学方面的脱开(解耦)。气缸衬套3的变形也减小了。

Claims (15)

1.一种内燃机的气缸壳体(1)，所述内燃机具有相邻布置的至少两个气缸(2)，每个所述气缸(2)包括由支承结构(4)接纳的湿式气缸衬套(3)，其中，冷却剂壳体(5)布置在所述支承结构(4)与所述气缸衬套(3)之间，所述气缸壳体具有形成气缸盖密封表面(6)的闭合的盖板(7)，其中，用于气缸盖螺钉的至少一个螺钉接纳部(9)在发动机横向平面(8)的区域中布置在两个所述气缸(2)之间，其特征在于，相邻两个所述气缸(2)的所述支承结构(4)在所述发动机横向平面(8)的与包含气缸轴线(2a)的发动机纵向平面(10)的相交区域(S)中是彼此独立的，其中，所述支承结构(4)在朝向曲柄室(16)的方向上与所述冷却剂壳体(5)邻接的区域中具有锥形形状的过渡区域(17)，其中，所述锥形形状的过渡区域(17)朝所述盖板(7)的方向渐缩。
2.如权利要求1所述的气缸壳体(1)，其特征在于，在所述冷却剂壳体(5)的区域中相邻两个所述支承结构(4)之间的最小距离(a)对应于气缸盖螺钉直径(d)的至少一半。
3.如权利要求2所述的气缸壳体(1)，其特征在于，所述最小距离(a)至少对应于所述气缸盖螺钉直径(d)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的气缸壳体(1)，其特征在于，至少一个所述螺钉接纳部(9)与所述盖板(7)间隔开。
5.如权利要求1至3中任一项所述的气缸壳体(1)，其特征在于，至少一个所述螺钉接纳部(9)布置在所述气缸(2)的中间区域中。
6.如权利要求5所述的气缸壳体(1)，其特征在于，至少一个所述螺钉接纳部布置在所述气缸(2)的中间三分之一(12)中。
7.如权利要求5所述的气缸壳体(1)，其特征在于，所述螺钉接纳部(9)横向地接界在相邻两个所述气缸(2)的所述支承结构(4)上。
8.如权利要求1至3中任一项所述的气缸壳体(1)，其特征在于，所述支承结构(4)在所述冷却剂壳体(5)的区域中形成为基本上是中空圆柱形的。
9.如权利要求1至3中任一项所述的气缸壳体(1)，其特征在于，所述支承结构(4)在所述螺钉接纳部(9)的区域中具有所述锥形形状的过渡区域(17)。
10.如权利要求1至3中任一项所述的气缸壳体(1)，其特征在于，在所述锥形形状的过渡区域(17)的底部(17a)的区域中的相邻的至少两个所述支承结构(4)经由中间盖板(19)彼此连接。
11.如权利要求10所述的气缸壳体(1)，其特征在于，所述中间盖板(19)连接到主支承壁(18)。
12.如权利要求1至3中任一项所述的气缸壳体(1)，其特征在于，所述冷却剂壳体(5)形成在所述支承结构(4)的圆柱形内壁(13)与所述气缸衬套(3)的圆柱形外壁(14)之间。
13.如权利要求12所述的气缸壳体(1)，其特征在于，所述冷却剂壳体(5)形成在所述气缸(2)的上三分之一(15)中。
14.如权利要求1至3中任一项所述的气缸壳体(1)，其特征在于，在两个所述气缸(2)之间、在至少一个发动机横向平面(8)的区域中布置有与所述气缸壳体(1)一体形成的主支承壁(18)。
15.如权利要求1至3中任一项所述的气缸壳体(1)，其特征在于，在内燃机的运行过程中，在安装状态下，所述支承结构(4)在形成于所述气缸盖密封表面(6)与所述螺钉接纳部(9)之间的区域中受压缩力(C)，而所述支承结构(4)的其余区域和主支承壁(18)受拉伸力(T)。
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