CN1423044A - 往复活塞式发动机 - Google Patents

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Abstract

在一种具有至少一个包括一个燃烧室(2)的气缸(1)的往复活塞式发动机中,其气缸盖(4)设有一排气阀壳体(7),该排气阀壳体包括一接通燃烧室(2)的、相对于燃烧室可借助一与排气阀壳体上的阀座协同操作的阀关闭的排气通道(13)以及一为该阀(14)配置的导向装置(19)和操纵装置(20),并且该排气阀壳体借助穿过在圆周上设置的径向凸出部(22)的拉紧螺栓(9)固定在气缸盖(4)上,其中,为排气阀壳体(7)的嵌入到气缸盖(4)中的、包括阀座的区域和包括导向装置(19)的区域分别配置一可进入冷却水的、优选为环形的冷却通道(17)和(21),可以这样达到高度的可靠性和紧凑的结构。即使为排气阀壳体(7)的嵌入到气缸盖(4)中的区域配置的冷却通道(17)和为包括导向装置(19)的区域配置的冷却通道(21)至少在每一排气通道附近的径向凸出部(22)的区域内通过至少一个径向设置在配置的拉紧螺栓(9)内部的连接管路(23)相互接通。

Description

往复活塞式发动机
技术领域
本发明涉及一种往复活塞式发动机，特别是涉及一种二冲程大型柴油发动机，它具有至少一个包括一个燃烧室的气缸，其气缸盖设有一排气阀壳体，该排气阀壳体包括一接通燃烧室的、相对于燃烧室可借助一与排气阀壳体上的支座部分协同操作的阀关闭的排气通道以及一为该阀配置的导向装置和操纵装置，并且该排气阀壳体借助穿过在圆周上设置的径向凸出部的拉紧螺栓固定在气缸盖上，其中，为排气阀壳体嵌入气缸盖的、包括阀座的区域和包括导向装置的区域分别配置一可进入冷却水的、优选为环形的冷却通道。
背景技术
这种类型的装置由EP0076348 B1是已知的。在该已知的装置中，在为阀座区域或阀导向区域配置的环形的冷却通道之间的区域无疑提供了为排气通道配置的冷却装置。那里可能出现整个排气阀壳体的很强的发热。虽然如此不能预料在排气通道的内表面上的壁温低于废气的露点温度，而这为了避免冷腐蚀是符合要求的。另一方面排气阀壳体、尤其是为拉紧螺栓配置的支承区域的很强的发热还会导致由此产生的强的热膨胀，这可能导致预紧的拉紧螺栓的过度伸长并从而导致拉紧螺栓的预紧力的丧失。其后果是，排气阀壳体不再可靠地压紧在气缸盖上，从而在支承与密封区域可能出现所谓漏气或逃气。因此已知的装置证明是不够可靠的。此外这里也需要的是，排气阀壳体应该在相当大程度上设有强的保护绝缘，以便遵守关于内燃机的最大表面温度的规范。
发明内容
因此由此出发，本发明的目的在于，在避免其缺点和保持其优点的情况下改进开头所述类型的装置，使其达到高度的可靠性。
该目的按照本发明这样来达到，即为排气阀壳体的嵌入到气缸盖中的区域配置的冷却通道和为包括导向装置的区域配置的冷却通道至少在每一排气通道附近的径向凸出部的区域内通过至少一个径向设置在配置的拉紧螺栓内部的连接管路相互接通。
所述的连接通道本身在各环形冷却通道之间同样起冷却通道的作用，其必定可以排走流入排气阀壳体的特别受危害的排气通道附近的区域中的热量，而防止为拉紧螺栓配置的壳体上的支承区域的导致拉紧螺栓过度伸长的热膨胀。按这种方式确保，始终保持拉紧螺栓的预紧力并从而在排气阀壳体与气缸盖之间的可靠的密封。其中输入由各环形的冷却通道和各连接管路构成的冷却系统的冷却水以有利的方式具有明显在100℃以下的较低的温度，从而防止冷却系统内部的汽泡形成并从而防止冷却效果的降低。尽管如此仍可避免在排气通道的内表面上废气的露点温度的降低，如其在具有环绕整个排气通道的冷却通道的装置中应该考虑的。尽管有所述的诸优点但可以得到较简单的生产和较小的结构重量。此外需要的表面保护绝缘是较小的。因此在突出的经济性方面也可看出利用本发明可达到的一些优点。
其上设置的措施的有利结构和合乎目的的进一步构成说明于诸从属权利要求中。这样，可以合乎目的地在每一径向凸出部的区域内分别设置一连接管路。这导致在全部的凸出部的区域内特别好的散热，从而可以比较接近排气通道确定连接管路，这形成一紧凑的结构。
优选的形式常常是，为被冷却的凸出部分别配置多个平行的连接管路。这能够以有利的方式实现较小的横截面的连接管路，其在预定的流通量下导致较高的冷却水流速并从而导致良好的散热而无冷却水的过度发热。
此外已证明有利的是，至少连接管路的下部区域离排气通道的内表面大致以相当于设定在径向凸出部的外面的排气通道的壁厚的距离延伸。借此还可以在较低的冷却水温度下可靠地避免在排气通道的内表面上的废气的露点温度的降低。另一方面，保护径向位于正常壁厚的外面的为拉紧螺栓配置的支承区域而可靠地防止不许可的发热。
另一合乎目的的措施可以在于，只为两环形冷却通道中的一个配置至少一个冷却剂输入管路而为两环形冷却通道的另一个配置至少一个冷却剂排出管路。借此获得冷却剂循环并从而可靠的连接管路的通流。
有利的可以是，将诸连接管路设置成平行于阀杆和/或平行于配置的拉紧螺栓延伸的孔式通道，其与各循环冷却通道接通。这些通道可以钻出或铸出来。在任何情况所述装置易于简单而精确地制造。
附图说明
其上设置的措施的其他的有利的结构和合乎目的的进一步构成说明于其余的诸从属权利要求中并且由以下借助附图的一个实施例的描述中可更详细地得知。其中；
图1示出二冲程大型柴油机的一个气缸的上部的垂直剖面图；以及
图2示出按照图1的装置的排气阀壳体沿图1中线II-II截取的水平剖面图。
具体实施方式
二冲程大型柴油机的基本结构和作用原理本身是已知的，因此在本文中没有必要再更详细地说明。这样的发动机一般包括图1中所示型式的多个气缸1，为其分别配置一限定一燃烧室的在这里未更详细示出的活塞，其通过一活塞杆与一十字头相连接，后者通过一连杆与一曲轴协同操作。
气缸1包括一气缸套3，其上安装一气缸盖4，该气缸盖容纳至少一个喷油嘴5并且设有一个中心的、成阶梯的凹槽6用以支承一排气阀壳体7。排气阀壳体7以其下部嵌入凹槽6内并以一凸缘式支承面支承在通过凹槽6的台阶形成的气缸盖上的支承面8。为了达到足够的在支承面8的区域内有效的压紧力，径向设有在气缸盖4的凹槽6的外面设置的、以其下端可拧紧入气缸盖中的拉紧螺栓9，各拉紧螺栓9分别穿过一配置的排气阀壳体的贯穿孔10并且其上端分别安装一支承在一配置的排气阀壳体的支承面11的螺母12。
排气阀壳体7包括一离开燃烧室2的排气通道13，其通过一借助安装在排气阀壳体7上的操纵装置20可上下移动的、与设置在排气通道13的入口区域的阀座协同操作的阀14可以相对于燃烧室2关闭。为了形成所述阀座，排气阀壳体上设有一下面的由合适材料构成的支座部分15，该支座部分包括支承在气缸盖上的支承面上的支承凸缘。支座部分15以一环形的咬口连接到总体用7标记的排气阀壳体的上面的包括为拉紧螺栓9配置的支承面11的壳体部分16上。
支座部分15在其为支承面8配置的凸缘的上方由一通过气缸盖4的凹槽6的相应扩大部形成的冷却通道17包围，该冷却通道17向上由一设置在上面的壳体部分16的下端上的嵌入到气缸盖4的凹槽6中的凸缘封闭。
阀14具有一离开其阀盘向上的阀杆18，其穿过排气通道和一上面的壳体部分16的伸达排气通道13内的区域由设置的导向套19并且在导向套19的上方与配置的操纵装置20协同操作。排气阀壳体7的上面的壳体部分16的包括导向套19的区域同样设有环形的冷却通道21。
为了安装拉紧螺栓9，上面的壳体部分16设有一些为拉紧螺栓9配置的、在径向方向沿包围着凹槽6的气缸盖4的边缘区域的外伸的凸缘式凸出部22，各凸出部22分别包括一垂直的贯穿孔10。凸出部22的上面形成为拉紧螺栓9的螺母12配置的支承面11。凸出部22的下面向内斜降地延伸到上面的壳体部分16的下端部，从而形成凸出部22的悬伸式支承。
拉紧螺栓9及为其配置的贯穿孔10设置分布在一同心于阀轴线的分度圆上，如由图2可最清楚看出。在所示的实例中设有四个拉紧螺栓9或贯穿孔10，其相对于一通过阀轴线或排气通道13的中线限定的对称平面S相互平行地对置设置。同样适于凸出部22，其数目和数目的角距离并且相当于拉紧螺栓数量的角距离。在所示的实例中因此设有四个凸出部22，其相对于对称平面S相互平行地对置设置。其中各相互相邻的在对称平面S的同一侧设置的凸出部22的角距离小于相对于对称平面S各相互对置的凸出部22的角距离。因此实际上在排气通道13的侧面形成两对凸出部。
各凸出部22也起为排气通道13配置的冷却片的作用，这些冷却片被导入了由废气传到排气通道13的壁上的热量。为了防止凸出部22过强的受热，以致由此引起的热膨胀导致通过相应的螺母12的拉紧预紧的拉紧螺栓9的过度伸长，各凸出部22在各配置的贯穿孔10的内部径向设有冷却装置，其构成为将下面的支座部分一侧的环形冷却通道17与上面的导套一侧的环形冷却通道21接通的连接管路23。作为冷却剂采用冷却水，其通过一下面的为环形冷却通道17配置的供给管路24输入，如由流动箭头所示，并且通过一上面的为环形冷却通道21配置的输出管路25排走，如同样由流动箭头所示。按这种方式形成一沿实际上一个方向通流的通过冷却通道17和18以及连接管路23构成的冷却系统。
如由图1可知，连接管路23包含平行于阀轴线或拉紧螺栓轴线的孔式通道，这些通道跨接冷却通道17、21的高度距离并与它们接通。这些孔式通道可以在铸造构成为铸造成型件的上面的壳体部分16时已经提供或通过钻孔切削加工出来。如由图2可知，连接管路23的孔式通道设置在一同心于阀轴线、在为拉紧螺栓9或贯穿孔10配置的分度圆的内部的分度圆上，其半径对为贯穿孔10配置的分度圆的半径之比为2∶3。其中起冷却通道作用的连接管路23的孔式通道实际上在径向凸出部22的伸出部分的区域内位于上面的壳体部分16的包括排气通道13的核心。合乎目的的是，将连接管路23的所述轴线平行的通道径向定位成在上面的壳体部分16的下面的具有一个大致与阀轴线平行的壁的区域内使所述的连接管路23的轴线平行的通道离排气通道13的内表面形成一个稍微在位于壁厚d以内的距离a，如由图1中可知。
连接管路23的轴线平行的通道的下端径向位于下面的环形冷却通道17的内部并从冷却通道17起是开通的。为此各轴线平行的通道可以通过一环形的向下面的环形冷却通道17敞开的凹槽接通。在所示的实例中，如由图1中可知，连接管路23的轴线平行的通道的下端通过为其配置的径向出孔26与冷却通道17接通。代替出孔也可以设置槽式铣出部。连接管路23的上面的轴线平行的端部，如图2清楚地示出的那样，在上面的环形冷却通道21的底面的圆周一侧的边缘区域内进入其中。
在所示的实例中，为每一径向凸出部22配置两个平行的连接管路23。但常常是只为受特别强的热作用的、与排气通道13最近设置的凸出部22配置起冷却装置作用的连接管路23就已足够，其中该凸出部22一般是位于更接近排气通道13的流出横截面处的、在图2中指向下方的凸出部22。同样，每一凸出部设有不是多个而是只一个连接管路23也常常是足够的。
连接管路23的横截面相对于各配置的凸出部22的横截面是小的。连接管路23的数量和横截面合乎目的地选择成使在排气通道13的内表面上产生的壁温高于废气的露点温度并且使流过连接管路23的冷却水的温度保持明显低于汽化温度。
以上描述了一优选的实施例，而不想由此产生限制。因此按照本发明的措施当然不限于拉紧螺栓或为其配置的凸出部的选定的数量。这样，当然也可以设置比所示的实例中或多或少的拉紧螺栓或为其配置的凸出部。

Claims (11)

1.一种往复活塞式发动机，特别是二冲程大型柴油机，它具有至少一个包括一个燃烧室(2)的气缸(1)，其气缸盖(4)设有一排气阀壳体(7)，该排气阀壳体包括一接通燃烧室(2)的、相对于燃烧室可借助一与排气阀壳体上的阀座协同操作的阀(14)关闭的排气通道(13)以及一为该阀(14)配置的导向装置(19)和操纵装置(20)，并且该排气阀壳体借助穿过在圆周上设置的径向凸出部(22)的拉紧螺栓(9)固定在气缸盖(4)上，其中，为排气阀壳体的嵌入到气缸盖(4)中的、包括阀座的区域和包括导向装置(19)的区域分别配置一可进入冷却水的、优选为环形的冷却通道(17)和(21)，其特征在于，为排气阀壳体(7)的嵌入到气缸盖(4)中的区域配置的冷却通道(17)和为包括导向装置(19)的区域配置的冷却通道(21)至少在每一排气通道附近的径向凸出部(22)的区域内通过至少一个径向设置在配置的拉紧螺栓(9)内部的连接管路(23)相互接通。
2.按照权利要求1所述的往复活塞式发动机，其特征在于，为每一凸出部(22)分别配置至少一个连接管路(23)。
3.按照上述权利要求之一项所述的往复活塞式发动机，其特征在于，至少为每一排气通道附近的凸出部(22)，优选为所有的凸出部(22)分别配置多个，优选两个平行的连接管路(23)。
4.按照上述权利要求之一项所述的往复活塞式发动机，其特征在于，连接管路(23)具有平行于阀轴线和/或拉紧螺栓轴线延伸的、与冷却通道(17、21)接通的区域。
5.按照上述权利要求之一项所述的往复活塞式发动机。其特征在于，连接管路(23)的下部区域离排气通道(13)的内表面的径向距离至多相当于在凸出部(22)的外面的排气通道(13)的壁厚。
6.按照上述权利要求之一项所述的往复活塞式发动机，其特征在于，连接管路(23)的横截面较小于配置的凸出部(22)的横截面。
7.按照上述权利要求之一项所述的往复活塞式发动机，其特征在于，连接管路(23)的数量和横截面选择成使其流过的冷却水的温度明显低于100℃并且在排气通道(13)的内表面上的壁温保持明显高于废气的露点温度。
8.按照上述权利要求之一项所述的往复活塞式发动机，其特征在于，连接管路(23)的轴线平行的区域构成为孔式通道。
9.按照上述权利要求4-8之一项所述的往复活塞式发动机，其特征在于，连接管路(23)的轴线平行的通道在其下面的径向位于邻接的冷却通道(17)的内部的端部区域内通过一个径向的导流元件(26)与邻接的冷却通道(17)接通并以其上端穿到邻接的冷却通道(21)的底面的圆周一侧的边缘区域。
10.按照上述权利要求之一项所述的往复活塞式发动机，其特征在于，只为两环形冷却通道(17)或(21)中的一个配置至少一个冷却剂供给管路(24)而为两环形冷却通道(17)或(21)的另一个配置至少一个冷却剂输出管路(25)。
11.按照上述权利要求之一项所述的往复活塞式发动机，其特征在于，设有四个分别为一拉紧螺栓(9)配置的凸出部(22)，这些凸出部相对于由阀轴线和排气通道(13)的中线限定的对称平面S相互成对地对置设置，其中各相互相邻的凸出部(22)的相互角距离小于各相互对置设置的凸出部(22)的角距离。
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