CN1271321C - 内燃机气缸头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一用于内燃机的气缸头(1)，该内燃机带有至少一个在燃烧室(2)内产生漩涡流(S)，较佳地按照漩涡流(S)的方向弯曲的入口通道(3)，涉及漩涡流(S)的入口通道(3)带有外壁区域(3a)和内壁区域(3b)。在入口通道(3)的入口(9)的区域内，在燃烧室(2)内设置有一阀座环(4)。根据本发明，可在不显著地减小入口通道(3)流量横截面的情况下产生一强漩涡流(S)，同时，保持对气缸头的机械载荷为最小，由此，在阀座环(4)范围内，外壁范围(3a)至少部分地通过气缸头(1)的一凸肩(11)在阀座环(4)的内部的壳表面(4a)内构成，由此，阀座环(4)的内部的壳表面(4a)延伸超过所述凸肩(11)。

Description

内燃机气缸头
本发明涉及一内燃机的气缸头，该内燃机带有一在燃烧室内产生漩涡流，较佳地按照漩涡流弯曲的入口通道(Einlasskanal)，涉及漩涡流的入口通道带有外壁区域和内壁区域，其中，在入口通道入口的区域内，一阀座环(Ventilsitzring)设置到燃烧室内。
从US 5,640,941A，US 5,165,374A，US 5,359,972A，或GB 2 165 886A中可以了解带有产生漩涡流的入口通道的气缸头。通过漩涡流(Walzenstromung)(翻滚流)，尤其是在部分载荷范围内，可对燃烧过程和随之的燃料消耗以及构成的排放产生有利的影响，由此，力求达到一尽可能高的漩涡流。
漩涡流的大小决定性地由入口通道的通道中心线与阀座环的中心线交截点位置所确定。交截点越靠近燃烧室，漩涡流则越强。由于入口通道相对于阀座环中心线具有大的倾角，在燃烧室内可造成一强的漩涡流。当然，入口通道相对于阀座环轴线的大倾角也具有其缺点，即，入口通道的流量横截面大大地减小，尤其在全载荷范围中可以觉察到流量不利地显著地减小。就入口通道的设计来说，必须在部分载荷范围内的高漩涡流和全载荷范围内的高流量之间找到平衡。
从DE 1 295 274 B1中可以了解到一种内燃机的气缸头的载荷变化的通道，在其入口区域装入一阀座环，它保持核心碰撞位置处的通道壁的内弯曲。在一实施例中，阀座环范围内的载荷变化的通道壁的范围通过气缸头的凸肩在阀座环内构成。其中，阀座环至少在三面直接由气缸头材料包围。由此，出现多方的受压，并在该区域内产生高的机械应力。
本发明的任务是，进一步构造本说明书开头所述类型的气缸头，可在基本上不减小入口通道的流量横截面的情况下造成一强漩涡流，其中，应避免气缸头内的应力集中。
根据本发明通过以下方式来实现上述目的：提供一种用于内燃机的气缸头，它带有至少一个在燃烧室内产生一漩涡流的入口通道，该通道沿着漩涡流的方向弯曲并包括一相对于漩涡流的外壁区域和一内壁区域，其中，在入口通道的开口区域内设置一阀座环进入燃烧室内，在阀座环范围内的外壁区域至少部分地由气缸头的一凸肩在阀座环的一内部的壳表面内构成，该阀座环的面对凸肩的内部的壳表面与凸肩径向分离。
在阀座环的范围内，外壁范围至少部分地通过气缸头的一凸肩在阀座环的内部的壳表面内构成，其中，与凸肩相对的阀座环的内部的壳表面放任自由。通过自由位置可避免在阀座环范围内作用多重加压。较佳地是，在凸肩范围内的入口通道的通道壁的虚构的延伸切割内部的壳表面范围内的阀座环，其中，截面线较佳地(沿阀座环轴线的方向观察)至少部分地位于内部的壳表面的阀座侧的半部内。
通过这样的措施可以达到，入口通道的通道中心线和阀座环的中心线之间的交截点显示出离燃烧室一非常短的距离，由此，在入口通道的通道中心线对于阀座环的中心线的倾角非常小的情形下，在燃烧室内形成一非常强的漩涡流。由此，在全载荷范围内保持一尽可能高的流量。
在本发明的另一实施例中，在其最狭窄的流量横截面的上游的阀座环，在过渡到入口通道的过渡区域内具有一尖棱的突起。由此，产生一强漩涡运动。或者也可这样设置，即，在其最狭窄的流量横截面的上游的阀座环，在过渡到入口通道的过渡区域内具有一连续衔接的过渡半径。这可设计入口范围内的入口通道的流量横截面为最大，并进一步避免流体分离。
根据本发明的气缸头通过一具有一铸造斜度(Gussschrage)的钢锭模，可以特别有利的方式脱模制成。
本发明在下文中根据附图作更为详细的描述。其中，
图1是根据本发明的气缸头的截面图，以及
图2是图1中的圈出部分″II″的详图。
气缸头1具有至少一个在燃烧室2内产生漩涡流S(滚动流)的入口通道3。在进入燃烧室2的入口通道3的入口区域内，一阀座环4设置在气缸头1内。阀座环4对入口阀6构成阀座5。标号″7″表示用来控制出口通道8的出口阀。入口通道3的、涉及漩涡流S的外壁区域用标号″3a″表示，内壁区域用标号″3b″表示。外壁区域3a(在对于通道中心线3c的法截面上观看)较之内壁区域3b更远离气缸头平面10。
为了在燃烧室2内产生尽可能强的漩涡流S，气缸头1在入口通道3的入口9的区域内具有一进入燃烧室2内的凸肩11，它延伸到由内部的壳表面4a伸展开的空腔4b内。位于内部的壳表面4a内的凸肩11构造成外壁区域3a的延伸部。通道壁13在凸肩11的区域内的虚构的延伸部12切割在内部的壳表面4a区域内的阀座环4，其中，交截线14至少部分地位于阀座环4的阀座侧的半部4’内。阀座环4的面向阀座5的半部用标号″4″表示。凸肩11本身至少部分地大致延伸到阀座环4的中间平面15。
凸肩11起作入口通道3的通道中心线3c沿气缸头平面10的方向的偏移，由此，通道中心线3c与阀座环4中心线4c之间的交截点P向燃烧室2位移，而交截点P与阀座环4的燃烧室侧的端面4d之间的距离L变得较小。
如果没有凸肩11，则对应的加强漩涡流S的交截点P与燃烧室侧的端面4d之间的距离L的缩短，只能通过通道中心线3c与阀座环4的中心线4c之间的相对大的倾角Θ来实现，当然，这会带来入口通道3的截面积大量减小的缺点。凸肩11允许以相对小的倾角Θ来产生一强漩涡运动S，由此，在全载荷范围内达到一较高的流量。
作为造成入口通道3的尽可能大的流量横截面的另一措施，阀座环4在内部的壳表面4a与气缸头侧的端面4e之间的过渡区域内具有一对应于内壁区域3b的倾角的过渡半径16。代替过渡半径16，也可采用一尖棱的突起16a，借此可提高漩涡运动S。在图2中，为了说明阀座环4，在其左半部用一突起16a示出，而在其右半部用一过渡半径16示出。当然，在实践中阀座环4不是实施为围绕的过渡半径16，就是实施为围绕的突起16a。
为了避免阀座环4的双重受压，面对凸肩11的阀座环4被自由设置。自由位置(Freistellung)用标号″17″表示。
与气缸头1一体地构成的凸肩11，在压力浇铸过程中与入口通道3一起制成。

Claims (7)

1.一种用于内燃机的气缸头(1)，它带有至少一个在燃烧室(2)内产生一漩涡流(S)的入口通道(3)，该通道沿着漩涡流(S)的方向弯曲并包括一相对于漩涡流(S)的外壁区域(3a)和一内壁区域(3b)，其中，在入口通道(3)的开口(9)区域内设置一阀座环(4)进入燃烧室(2)内，其特征在于，在阀座环(4)范围内的外壁区域(3a)至少部分地由气缸头(1)的一凸肩(11)在阀座环(4)的一内部的壳表面(4a)内构成，该阀座环(4)的面对凸肩(11)的内部的壳表面(4a)与凸肩(11)径向分离。
2.权利要求1所述的气缸头(1)，其特征在于，在凸肩(11)范围内的入口通道(3)的通道壁(13)的虚构的延伸部(12)切割内部的壳表面(4a)范围内的阀座环(4)。
3.权利要求2所述的气缸头(1)，其特征在于，沿阀座环(4)轴线(4c)的方向观察，截面线(14)至少部分地位于内部的壳表面(4a)的阀座侧的半部(4’)内。
4.权利要求1所述的气缸头(1)，其特征在于，入口通道(3)通过一带有铸造斜度的钢锭模脱模制成。
5.权利要求2所述的气缸头(1)，其特征在于，入口通道(3)通过一带有铸造斜度的钢锭模脱模制成。
6.权利要求1至5中任一项所述的气缸头(1)，其特征在于，阀座环(4)在过渡到入口通道(3)的过渡区域内在其最狭窄的流量横截面的上游具有一与入口通道(3)连续衔接的过渡半径(16)。
7.如权利要求1至5中任一项所述的气缸头(1)，其特征在于，阀座环(4)在过渡到入口通道(3)的过渡区域内在其最狭窄的流量横截面的上游具有一尖棱的突起(16a)。
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