CN113366211A - 液冷缸盖 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液冷缸盖(Z)，它具有伸入燃烧室的部件(B)，设有上冷却套(O)和下冷却套(U)，多个气门围绕部件(B)设置，并设有缸盖螺钉(1、2、3、4、5、6；14)。本发明解决的问题在于，设计一种缸盖(Z)，通过它可以减少变形。这个问题通过上述根据本发明的缸盖(Z)得到了解决，其中，从每个气门引导件(V)到部件(B)设有固定的连接件，该连接件呈具有至少一个支承件(11)的环(10)的形式，所述支承件(11)和所述环(10)至少从缸盖(Z)的油层板(9)伸到界定燃烧室的火层板(12)，所述部件(B)连接到缸盖螺钉(1、2、3、4、5、6；14)。

Description

液冷缸盖

本发明涉及一种液冷缸盖，它具有伸入燃烧室的部件，其中，设有上冷却套和下冷却套，并且多个气门围绕该部件设置，其中，设有缸盖螺钉。

这种缸盖是从现有技术中所熟知的。该部件可以是火花塞、用于燃料喷射的喷射器或者是火花塞或喷射器的接收套筒。这里的气门包括进气气门和排气气门。在现有技术的缸盖中，通过缸盖螺钉和燃料在燃烧室中的爆炸性燃烧，将力引入缸盖中。因此，该力只在各引入点处局部行进，从而导致缸盖的变形。这可能导致缸盖垫圈被这些变形损坏，并导致进一步泄漏。

此外，由于局部施力，气门引导件往往也受到变形的影响，这有时会导致气门致动时出现问题，并导致气门头上的不均匀负载和不均匀磨损。

本发明的目的在于，提供一种缸盖，通过它可以减少变形。

根据本发明，该目的通过最初提到的缸盖这样解决：从每个气门引导件到部件布置有固定的连接件，其设计成具有至少一个支承件的环，其中，支承件和环至少从缸盖的油层板延伸到界定燃烧室的火层板，其中，该部件连接到缸盖螺钉。因此，来自缸盖螺钉的力经由油层板和/或中间层板和/或火层板均匀地传递到支承件。通过力在缸盖中的这种均匀分布避免了变形。特别是，在缸盖螺钉与气门引导件之间未设有直接连接件。根据本发明，缸盖螺钉与气门引导件之间的机械连接是间接实现的，使得气门引导件以及因此气门芯(气门嘴)与缸盖螺钉力解耦或至少基本上解耦。特别优选的是，在每种情形中，两个缸盖螺钉间接地连接到两个气门引导件。

有利的是，缸盖螺钉因此间接地连接到气门引导件。由于支承件朝向部件对准，故而力不是直接地经由气门引导件引入，而是经过气门引导件进入部件中，并从那里进一步进入支承件中，并进入气门引导件区域中的排气口壁和/或进气口壁中。这也减少或完全消除了气门引导件的变形。特别优选的是，各缸盖螺钉与各气门引导件和部件不在共同的直线上。因此，由剖过缸盖的截面中的所有气门引导件形成的气门星形结构和由剖过缸盖的截面中的所有缸盖螺钉形成的缸盖星形结构由此彼此偏置地布置。缸盖星形结构与气门星形结构的这种优选分配对于上述的力的引入是有利的。因此，优选的是，力不从缸盖螺钉直接传递到气门引导件。

这里的支承件是指缸盖的一个区域，力可以沿着这个区域传递。关于支承件和环从油层板延伸到火层板的描述意味着并不强制要求两者都自身从油层板延伸到火层板，而是意味着它们共同从油层板到火层板是连续的。因此，在图示的实施例中，环首先从油层板延伸到支承件，并且支承件从环延伸到火层板。在本发明的背景下，缸盖螺钉还要被理解为特别是指缸盖螺口插座(缸盖螺钉搭子，缸盖螺钉凸台，Zylinderkopfschraubenbutzen)。

优选地，力在各气门引导件之间经由肋部被引入环内，然后再引入竖直支承件中。因此，气门引导件的点与力的施加是解耦的。这在很大程度上避免了当力被引入气门引导件时产生大的变形的缺点。根据本发明，设有从缸盖螺钉经由肋部进入环中然后竖直地经由支承件的力(配合)连接。肋部在相对于各气门引导件之间的连接线的一平面中布置在各气门引导件之间的气门加强肋部中。

有利的是，规定环径向围绕部件，并且优选地设计成与支承件成一体，其中，环特别是在气门引导件的区域中连接到支承件。这在最优的程度上使得吸收和均匀分配作用力成为可能。在其它实施例中，规定环不具有连续的设计，而是仅由圆形的环状元件组成，其特别是在气门引导件芯的区域中连接到支承件。

如果支承件基本上平行于缸盖的缸轴线形成，就可以获得对可能的变形以及因而还有随之对支承件抵抗弯折的安全性特别有利的设计。

为了增加冷却剂的流速，有利的是，通过将支承件设计成至少部分地分离上冷却套和/或下冷却套的分隔壁来减少流动横截面。特别是在气门和部件周围热应力较高的区域中，这将导致更高的流速，并增加从缸盖到冷却剂的强制对流传热。

在有利的实施例中规定，油层板为了力的引入在支承件的方向上是渐缩的，以使得油层板与部件形成的角度大于90°，优选地在110°至144°之间，特别优选地在120°至135°之间。因此，力从缸盖螺钉沿着油层板以一定的角度传递到支承件。同时，力沿着缸盖中的加厚部从缸盖螺钉的外部倾斜地导到中间层板，再从那里导到部件周围的支承件。

有利的是，在每两个缸盖螺钉之间设置壁，其中，每个壁特别是至少从缸盖的油层板延伸到界定燃烧室的火层板。因此，每个壁将两个缸盖螺钉彼此连接起来，从而增加了缸盖的稳定性。作用在缸盖螺钉上和/或由缸盖螺钉引起的力从缸盖螺钉传递到壁。特别地，每个壁都将各缸盖螺钉彼此连接。

特别有利的是，至少一个缸盖螺钉经由肋部连接到支承件，且优选地，至少两个相对的缸盖螺钉分别经由肋部连接到支承件。由于缸盖螺钉与肋部的连接并进一步进入在中心区域中平行于缸轴线布置的部件，可能使所施加的力均匀地分散到火层板，从而减少在高峰值压力要求下的局部应力。

实用的是，肋部经由壁将两个缸盖螺钉连接到环，以进行力的传递。因此，力从缸盖螺钉经由壁，进入肋部，最后进入环，并从那里进入支承件中。优选地，肋部与壁大致正交地布置，并将壁连接到环。有利的是，肋部布置在每个气门横臂(气门桥)中。缸盖的变形至少通过这种设计和由此得到的力的路径而被减少。单个缸盖螺钉的力(配合)连接经由环中的壁和肋部而发生，然后力经由支承件竖直地传递。

特别有利的是，在每个情形中，在每两个缸盖螺钉之间沿缸轴线设有三个肋部。有利地，肋部布置在油层板、中间层板和火层板中，以使得在这三个平面中将力从缸盖螺钉引入环中。

为了改善力的引入，有利的是，油层板在肋部区域中朝向部件具有增加的壁厚，其在部件处的壁厚与平均油层板厚度之比在1.5至6之间，优选地在3至4之间，且特别优选地为约3.7。

如果至少一个支承件形成进气口壁和/或排气口壁或者直接地连接到进气口壁和/或排气口壁，则会产生特别有利的几何形状。此外，这进一步减少了变形，因为力被转移回到了缸盖外。进气口壁和/或排气口壁尤其被布置在中间层板的区域中，其中，支承件优选地在每种情形中都合并到气门引导件芯下方的端口壁中。

替代地或附加地，可能有利的是，至少一个支承件直接连接到另外的肋部，其中，该另外的肋部特别是布置在缸盖的中间层板中。特别优选的是，该另外的肋部设置在不终止于进气口壁和/或排气口壁的区域中或不直接终止于进气口壁和/或排气口壁中的那些支承件中。因此，有利的是，支承件既连接到进气口壁和/或排气口壁，又连接到另外的肋部，从而将力传递到中间层板。特别地，一个支承件连接到进气口壁，一个支承件连接到排气口壁，两个支承件各自连接到另外的肋部。

如果设置至少四个、优选地六个或八个缸盖螺钉用于连接到缸体，就可以得到对于在缸盖中引入力和分配力特别简单且有利的实施例。

缸盖螺钉基本上布置在正方形、正六边形或正八边形的角部处。

如果各缸盖螺钉基本上布置在共同的节圆上，而且该节圆的圆心在缸轴线的区域中，并且/或者如果缸盖螺钉在该节圆上均匀地布置，则该效果甚至可以得到加强。

通过规定至少两个缸盖螺钉布置在排气口壁中的实施例和/或通过规定至少两个缸盖螺钉布置在进气口壁中的实施例，可以实现缸盖中材料累积厚度较低的、有利的几何形状。

便利的是，设置两个进气气门和两个排气气门，并且至少两个缸盖螺钉布置在连接进气与排气之间的两个气门桥的轴上。气门桥在这里是指第一排气气门与第一进气气门以及第二排气气门与第二进气气门之间的材料累积。该布置允许力从这两个缸盖螺钉经由气门桥传递到支承件。

特别有利的是，所有的缸盖螺钉都由壁连接，其中，每个壁都布置在平行于缸轴线的平面中。这些围绕整个缸延伸的壁实现了来自缸盖螺钉的力在缸盖中的特别均匀的分布。

由于缸盖螺钉的增加的数量和均匀的分布，故而减少了缸盖结构中力的局部引入。此外，由此产生的对缸盖垫圈的压力在接触表面上分布得更加均匀。以这种方式防止了局部变形和泄漏。

下文将参照图中的非限制性实施例对本发明进行更详细的描述，附图中：

图1示出了根据本发明的液冷缸盖的第一实施例沿通过缸轴线的法平面的剖视图；

图2示出了缸盖的与图1平行的剖视图；

图3示出了缸盖的沿根据图1的线III－III的剖视图；

图4示出了缸盖的沿根据图3的线IV－IV的剖视图；

图5示出了缸盖的沿根据图3的线V－V的剖视图；

图6示出了缸盖的沿根据图3的线VI－VI的剖视图；

图7示出了缸盖的沿根据图3的线VII－VII的剖视图；

图8示出了根据本发明的缸盖的第二实施例与图2类似的视图；

图9示出了缸盖的第二实施例与图3类似的剖视图；

图10示出了带有示意性受力曲线的缸盖的第一实施例的剖视图；以及

图11示出了第二实施例与图10类似的剖视图。

图1示出了冷却的缸盖Z，其通过六个缸盖螺钉1至6连接到缸体(未示出)。由此产生的内燃机具有缸。缸盖螺钉1至6之间有壁7。所有缸盖螺钉1至6形成所谓的缸盖星形结构。在图1中，可以看到在第一缸盖螺钉1与第五缸盖螺钉5之间的壁7以及从后者到第三缸盖螺钉3的壁7。此外，在第二缸盖螺钉2和第六缸盖螺钉6之间以及从后者到第四缸盖螺钉4示出有壁7。这些壁7定向为基本上平行于缸轴线。进气口E布置在第三缸盖螺钉3与第四缸盖螺钉4之间。排气口A布置在第一缸盖螺钉1与第二缸盖螺钉2之间。从图2可以看出，在每种情形中，在排气口A上方的区域中第一缸盖螺钉1与第二缸盖螺钉2之间以及在进气口E上方的区域中第三缸盖螺钉3和第四缸盖螺钉4之间也设有壁7。在图1中，带有附图标记K的箭头指示该平面中力的分布。在图2中，该附图标记K被分配给以缸盖螺钉1至6为角点的六边形。这代表了沿缸盖螺钉1到6之间的壁的均匀的力分布。

在由缸盖螺钉1至6形成的六边形内，可以看到用于冷却剂的上冷却套O、气门引导件V和部件B。四个气门引导件V围绕部件B均匀地布置，气门引导件V的气门引导件孔平行于缸轴线布置。所有的气门引导件V形成气门星形结构。部件B的旋转轴线也平行于缸的轴线布置。气门引导件V和部件B经由环10与支承件11连接。

如从图1和图2中可以清楚地看到的，缸盖星形结构设置为与气门星形结构偏置，即缸盖螺钉1至6与气门引导件V和部件B不在共同的直线上。

缸盖螺钉1至6位于共同的节圆T上，并且隔开大约相同的距离。

第一缸盖螺钉1和第二缸盖螺钉2各自经由排气口壁13a连接到气门引导件V，并进一步经由支承件11连接到部件B。类似地，第三缸盖螺钉3和第四缸盖螺钉4各自经由进气口壁13e连接到气门引导件V，并经由支承件11连接到部件B。

第五缸盖螺钉5和第六缸盖螺钉6沿轴线a布置，该轴线a连接着进气与排气之间的两个气门桥。这些气门桥在图1中不可见。

图3示出了沿该轴线a的剖视图，该轴线a在图1中也用线III－III标记。在其中可以看到，肋部8从第五缸盖螺钉5以及从第六缸盖螺钉6导向油层板9中的部件B，并且沿着箭头K的力的引入从缸盖螺钉5和6经由肋部8导入部件B中并经由支承件11向下。肋部8在部件B周围肋部8合并到环10中的区域中具有厚度D，环10也以厚度D延伸。

肋部8代表了油层板9的增厚部，油层板9在肋部8的区域中与部件B的旋转轴线具有角度α，大约是135°。肋部8沿着刚才描述的角度α相对于壁7呈锥形地延伸。

类似地，力的引入沿箭头K沿着火层板12并沿着中间层板13进行。在图3中，支承件11布置在部件B旁边，在该剖视图没有相交并且可以看作是上冷却套O的壁的一部分。上冷却套O和下冷却套U通过中间层板13彼此分离。

肋部设置在三个平面中，以使得力被引入缸盖的三个平面中：到油层板9中、到中间层板13中和到火层板12中。用于将力引入油层板中9的肋部被赋予附图标记8。用于在中间层板13中引入力的肋部被赋予附图标记15，通往火层板12的肋部具有附图标记16。在图4中，示出了从肋部8进入支承件11的力路径K。油层板9的平均油层板厚度d比肋部8的厚度D小。在图5至图7中，示出了沿图3中所示的V－V、VI和VII－VII线的剖视图。在图5中，同样可以看到受力路径K，其从肋部8延伸到部件B，并围着它绕圈延伸到支承件11。图5中的两个肋部8是由通道壁13a和13e形成的。为了冷却气门的座圈，设置座圈冷却件S，这在图7中可以看到。该座圈冷却件S是下冷却套U的一部分。

肋部8和缸盖螺钉1至6总是彼此对称地布置。

在带有六个或八个螺钉的实施例中，其中一些螺钉直接地连接到进气口壁13e或排气口壁13a，而在使用四个缸盖螺钉14时，情况并非如此。根据本发明，规定肋部8不连接到气门引导件V。作用在缸盖Z上的力传递到缸盖螺钉1至6或14，并从这些缸盖螺钉传递到肋部8，然后才传递到缸盖Z本身，从而更好地分配载荷并避免变形。缸盖螺钉1至6或14上的主要载荷围绕气门引导件V分布。

下文将阐述带有四个缸盖螺钉14的第二个实施例。相同功能的部件具有相同的附图标记，故而仅对差异进行阐述。为了理解运行模式，参考图1至图7中的第一实施例。

在图8中示出缸盖Z的第二实施例。这里，四个缸盖螺钉14经由壁7连接。力引入K是从壁7沿肋部8进行的。图9中示出了力引入K的剖视图。

图10和图11示出了根据本发明的缸盖Z的两个基本实施例。可以看出，环10围绕部件B布置，它经由肋部8连接到缸盖螺钉搭子(螺口插座、螺钉凸台)和缸盖螺钉。

还规定，竖直支承件11可以合并入通道壁13a、13e。如果没有设置通道壁13a、13b，可以设置额外的肋部8、15、16，该肋部8、15、16将力K导入中间层板Z中。支承件11部分直接地连接到通道壁13a、13e。

Claims (19)

1.液冷缸盖(Z)，所述液冷缸盖具有伸入燃烧室的部件(B)，其中，设有上冷却套(O)和下冷却套(U)，且多个气门围绕所述部件(B)布置，其中，设有缸盖螺钉(1、2、3、4、5、6；14)，其特征在于，从每个气门引导件(V)到所述部件(B)设有固定的连接件，所述连接件设计成具有至少一个支承件(11)的环(10)，其中，所述支承件(11)和所述环(10)至少从所述缸盖(Z)的油层板(9)伸到界定所述燃烧室的火层板(12)，其中，所述部件(B)连接到所述缸盖螺钉(1、2、3、4、5、6；14)。

2.根据权利要求1所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，所述缸盖螺钉(1、2、3、4、5、6；14)间接地连接到所述气门引导件(V)。

3.根据权利要求1或2所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，所述环(10)径向围绕所述部件(B)，且优选地设计成与所述支承件(11)成一体，其中，所述环(10)特别是在所述气门引导件(V)的区域中连接到所述支承件(11)。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，所述支承件(11)基本上平行于所述缸盖(Z)的缸轴线形成。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，所述支承件(11)设计成隔断壁，所述隔断壁至少部分地分离所述上冷却套(O)和/或所述下冷却套(U)。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，所述油层板(9)以渐缩方式在所述支承件(11)的方向上延伸，用于引入力，以使得所述油层板(9)与所述部件(B)围成的角度(α)大于90°，优选地在110°至144°之间，且特别优选地在120°至135°之间。

7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，在每两个缸盖螺钉(1、2、3、4、5、6；14)之间设有壁(7)，其中，每个壁(7)特别是至少从所述缸盖(Z)的所述油层板(9)延伸到界定所述燃烧室的所述火层板(12)。

8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，至少一个缸盖螺钉(1、2、3、4、5、6；14)经由至少一个肋部(8、15、16)连接到支承件(11)，且优选地至少两个彼此相对的缸盖螺钉(1、2、3、4、5、6；14)各自经由肋部(8、15、16)连接到支承件(11)。

9.根据权利要求7或8所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，肋部(8、15、16)将两个缸盖螺钉(1、2、3、4、5、6；14)各自经由壁(7)连接到所述环(10)，以引入力。

10.根据权利要求7至9中任一权利要求所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，在每两个缸盖螺钉(1、2、3、4、5、6；14)之间分别沿缸轴线设有三个肋部(8、15、16)。

11.根据权利要求1至10中任一权利要求所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，至少一个支承件(11)形成进气口壁(13e)和/或排气口壁(13a)，或直接地连接到所述进气口壁(13e)和/或所述排气口壁(13a)。

12.根据权利要求1至11中任一权利要求所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，至少一个支承件(11)直接地连接到另外的肋部(15)，其中，所述另外的肋部(15)特别地布置在所述缸盖(Z)的中间层板(13)中。

13.根据权利要求1至12中任一权利要求所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，至少四个、优选是六个或八个缸盖螺钉(1、2、3、4、5、6；14)设置成连接到缸体。

14.根据权利要求13所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，所述缸盖螺钉(1、2、3、4、5、6；14)基本上布置在共同的节圆(T)上，并且所述节圆(T)的中心在缸轴线的区域中。

15.根据权利要求14所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，所述缸盖螺钉(1、2、3、4、5、6；14)均匀地布置在所述节圆(T)上。

16.根据权利要求1至15中任一权利要求所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，至少两个缸盖螺钉(1、2、3、4、5、6；14)布置在排气口壁(13a)中。

17.根据权利要求1至16中任一权利要求所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，至少两个缸盖螺钉(1、2、3、4、5、6；14)布置在进气口壁(13e)中。

18.根据权利要求1至17中任一权利要求所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，设有两个进气气门和两个排气气门，并且至少两个缸盖螺钉(1、2、3、4、5、6；14)布置在轴线(a)上，所述轴线(a)将进气(E)与排气(A)之间的两个气门桥彼此连接。

19.根据权利要求1至18中任一权利要求所述的液冷缸盖(Z)，其特征在于，所有缸盖螺钉(1、2、3、4、5、6；14)均通过壁(7)连接，其中，每个所述壁(7)布置在与缸轴线平行的平面内。

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