CN1662737A - 用于活塞式内燃机的受冷却的气缸盖 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一个在一个水冷的具有直列式气缸的且这些气缸分别具有一个带进气接管(2)的进气阀和两个其排气口汇入一个排气接管(3)的排气阀的活塞式内燃机上的，具有一个通过一个火焰覆盖板(1.1)和一个油覆盖板(1.2)限定的水套以及一个设在进气阀和排气门之间的用于容纳一个燃油喷射器或一个火花塞的容纳部(4)的气缸盖，其特征在于，为了使冷却水在水套中导流，至少在每个气缸的排气端的范围内设置了一个通道装置，通过该通道装置，冷却水从外侧进来时在排气接管(3)的一侧上被向内通往容纳部(4)并在返回时在排气接管(3)的另一侧上从内被导往外侧，并且，设有一个溢流通道(8)，该溢流通道沿流动方向看作为进入的流动路径(6.1)将一个通道装置的返回的流动路径(6.2)导入下一个气缸盖范围的通道装置。

Description

用于活塞式内燃机的受冷却的气缸盖
在高效率的活塞式内燃机，特别是直喷式高效率的汽油机或高效率的柴油机中，气缸盖中的排气端承受高的热负荷。
本发明的任务在于提供一种气缸盖，通过这种气缸盖，特别是排气部位的冷却得以改善。
对水冷的具有直列式气缸的且这些气缸分别具有至少一个带进气接管的进气阀和两个其排气口汇入一个排气接管的排气阀的活塞式内燃机上的具有一个通过一火焰覆盖板和一油覆盖板限定的水套以及一个设在进气阀和排气阀之间的用于容纳一个燃油喷射器或一个火花塞的容纳部的气缸盖而言，上述任务根据本发明通过如下措施被解决，即为了使冷却水在水套中通过，至少在每个气缸的排气端的范围内设置一通道装置，通过该通道装置，冷却水从外侧进来时在排气接管的一侧上被向内通往容纳部并在流回时在排气接管的另一侧上从内被通往外侧并且设有一个溢流通道，该溢流通道沿流动方向看使一个通道装置的回流侧与下一个通道装置的进入侧连接。据此，造成对排气通道的一个分别为U形的环流，这是因为冷却水首先从外在排气通道的一侧上被引到容纳部上并且然后在排气通道的另一侧上重新被向外引出。据此能可靠地冷却两个排气-阀之间的区域。在容纳部的范围内冷却水沿垂直方向流动，使该范围得到强烈冷却。因此，在每个排气口范围内流动是横切于内燃机的主轴线进行的，并因此相当于横向流方案。特别符合要求的是，冷却水流分别在排气接管的下方向内流动并在排气接管的上方向外流动。
在本发明的特别适宜的实施形式中还规定，所述的通过油覆盖层和火焰覆盖层限定的水套通过一个隔板分成一个水套上部和一个水套下部。据此，一方面使气缸盖在其铸造工艺上得到简化，另一方面无论是对进气接管，还是对排气接管而言可规定较薄的壁厚，其中，总体上，部件“气缸盖”得到较高的结构强度和较高的刚度，总体上，可制造壁厚薄的铸件。
在本发明的该实施形式中还规定，水套的一部分，特别是水套的下部在进入侧与溢流通道相连并且相应地，水套的另一部分在排出侧与通往一水套部分，特别是通往相邻的气缸的水套下部的溢流通道相连。
按照本发明，通过水套下部和水套上部的导流是如此进行的，即隔板具有使下部的水套部分与上部的水套上部相连的通信口。
在本发明的一个优选的实施形式中，该通流口可分别设在进气接管的范围内。特别是在具有两个进气阀的活塞式内燃机中，该通流口在这两个进气接管之间设在隔板之中是适宜的。
在另一优选的实施形式中规定，总是在相互面对的、固定水套两部分的舱壁上各设置一个将水套下部与水套上部连在一起的通流口。其中这些通流口各在纵中心轴线的范围内设在相互面对的舱壁上是特别适宜的。在水通过的这些形式中，进气接管的范围不直接受冷却水冲洗。但通过涡流的形式和牵拉力，在该范围内也不会出现死水区域，使进气接管得到必要的冷却。但该装置的特殊优点在于，为了制造，空出通口的模芯同时可用作用于水套上部的芯子的支承。
在本发明的另一适宜的实施形式中规定，所述的通道装置的进入侧部分具有一个延伸在排气口之间的主通道并且各具有一个在侧方绕每个排气口通过的侧通道，该侧通道汇入一个通过容纳部限定的转向范围。通过对主通道和侧通道的相应的尺寸规格设计可做到：较大的流量在两个排气口之间流动并且据此在该关键的范围内能充分地排热。
此外，舱壁具有至少一个溢流通道是适宜的，相邻的气缸的通道装置通过该溢流通道相连。
在本发明的该实施形式中还规定，所述的接管在其背向排气口的侧上被一个溢流通道所包围。在该实施形式中，相邻的气缸的包围进气接管的各流动通道经由舱壁中的各一个通口相互连接也是适宜的。
通过对舱壁中的既用于连接排气侧的通道装置又用于连接进气侧的流动通道的通口的尺寸规格设计，根据排气侧的较大的热负荷也可在排气侧让较大的体积流通过通道装置。
在以下的说明和所属的附图中可得出本发明的其它特征和实施形式。附图所示为：
图1，通过一个隔板分成水套上部和水套下部的气缸盖的水套下部沿图2中的线I-I的截面图；
图2，气缸盖沿图1中的线II-II的垂直截面图；
图3，水套上部沿图2中的线III-III的水平截面图；
图4，气缸盖沿1中的箭头B的侧视图；
图5，图1所示的气缸盖的一个变型的实施形式的水套下部沿图4中的线V-V的水平截面图；
图6，沿图5中的线VI-VI的垂直截面图；
图7，水套上部沿图6中的线VII-VII的水平截面图；
图8，用于说明冷却水通路的气缸盖的另一实施形式的示意图；
图9，一个排气阀沿图11中的线IX-IX的横切于内燃机纵轴线的垂直截面图；
图10，容纳部沿图11中的线X-X的横切于内燃机纵轴线的垂直截面图；
图11，沿图9中的线XI-XI的水平截面图；
图12，沿图9中的线XII-XII的水平截面图；
图13，沿图9中的张XIII-XIII的水平截面图；
图14，沿图9中的线XIV-XIV的水平截面图。
在图1、2和3中以给出的截面图的形式概要地表示出一个用于四缸内燃机的、具有其火焰覆盖板1.1、油覆盖板1.2及一个隔板1.3的气缸盖。为了简化起见，截面边缘用粗线画出及直视到的边缘用细线画出。对于每个气缸分别设有两个进气阀，这两个进气阀是通过其进气接管2表示的。此外，对于每个气缸还分别设有两个排气阀，这两个排气阀是通过其共同的排气接管3表示的。在进气接管2和排气接管3之间总是设有一个用于一个燃油喷射器或亦用于一个火花塞的容纳部4。
总是在两个相邻的气缸之间各设有一个横向伸展的舱壁5，通过该舱壁5使每个气缸的进气部分和排气部分相互隔开。
在气缸盖的每个气缸部位中，即在每两个舱壁5之间，通过火焰覆盖层1.1和油覆盖层1.2限定的水套通过隔板1.3分成一个水套下部W1和一个水套上部W2，该水套下部W1和水套上部W2形成用于引导冷却水的通道装置。设有通口，使冷却水从水套下部W1中流入水套上部W2。
冷却水从进出侧E被引到气缸盖的排出侧A。冷却水通过水套内的通道装置的导流是通过流动路径6示出的。冷却水流从排气接管3下方的外侧经由流动路径6.1流入通过两个舱壁5和隔板1.3划分出的水套下部W1，然后在排气接管3的下方在排气阀的两个分离的排气口之间朝容纳部4流动并围绕其流动及直至流到进气接管2上。隔板1.3中的一个通口7.1形成一个转向部位并导致向上转向到水套上部W2中。在俯视时可看到在图2中所示的箭头P的尖端。
沿流动方向上看位于上方的、返回流动路径6.2经由一个基本上设在气缸盖的纵侧的范围内和溢流通道8作为进入流动路径6.1进入用于下一个气缸盖范围的水套下部W1，如图4中的侧视图所示。相继的气缸范围是以这样的形式连接的：
基于这种冷却水通路，由每个气缸上的每一个通过火焰覆盖板1.1、油覆盖板1.2、舱壁5和隔板1.3划分出的水套的范围中得出一个U形的冷却水流，该冷却水流横切于气缸的纵轴线L地、从外向内并又返回向外地导流。其中总是通过水套上部W2的返回侧经由溢流通道8与下一个水套下部W1的进入侧连通在总体上得到一个对气缸盖的大致螺线形的灌流，该灌流具有一个长的横流段。
在图5、6和7中示出了借助图1至4所述的气缸盖的一个变型，因此可援引以前的描述。相同的构件具有相同的附图标记。
与图1至4所述的实施形式的区别基本上在于，冷却水流从水套下分部W1向水套上部W2的转向是经由两个通口7.2进行的，这两个通口7.2分别设在隔板1.3的紧贴邻舱壁5的部位中。这两个通口7.2适宜地大致设在活塞式内燃机的纵中心轴线L的范围中，由此使这些通口在制作铸模时可用于支承水套上部W2的芯子。据此，该芯子在用于油覆盖板1.2的铸模的相应构型时可被固定，防止上浮。在这里，进入的流动路径6.1与图1至4所述的实施形式中一样也围绕容纳部4流动并据此使设在容纳部4中的喷嘴可靠地被冷却。
由于直接地流到容纳部4跟前，如在图5中所示，冷却水能以分流的形式进入两个进气接管2之间的范围并在其背向容纳部4的背侧上绕这两个进气接管2流动，使进气接管在其直接与火焰覆盖板1.1相连的范围中仍可充足地被冷却。
图7概要地示出了返回的流动路径6.2的走向。
在该实施形式中，一个气缸的水套上部W2也分别通过一个溢流通道8与下一个气缸的水套下部W1相互连接，如图4所示。
在图8中以透视图方式表示出作为本发明的另外实施形式的一个用于四缸式内燃机的具有其火焰覆盖板1.1的气缸盖。为了清楚地表示起见没有绘出该气缸盖的油覆盖板，没有设置隔板。
对于每个气缸各设置了两个进气阀，这两个进气阀通过其共同的进气接管2表示。此外，对于每个气缸分别设置了两排气阀，这两个排气阀通过其共同的排气接管3表示。在进气接管2和排气接管3之间总是设有一个用于容纳一个燃油喷射器或一个火花塞的容纳部4。
总是在两个相邻的气缸之间各设有一个横向伸展的舱壁5，每一个气缸的进气部位和排气部位通过该舱壁相互隔开。在该图中，该舱壁是“透明地”表示的。在该舱壁5中各设有在这里未详细表示出的通口，通过这些通口，冷却水分别从一个气缸范围被通入另一气缸范围。
在气缸盖的每个气缸范围中，即在每两个舱壁5之间，一方面对于排气接管3的范围另一方面对于进气接管2的范围分别设置了用于通冷却水的的通道装置或者流动通道，这些通道譬如被浇铸出。
对于排气侧的范围，通道装置是如此导流的，即冷却水从气缸盖的进入侧E被通往气缸盖的排出侧A。
冷却水通过通道装置在排气侧的导流通过流动路径6表示出。冷却水流从外侧在排气接管3的下方流入通过两个舱壁5划分出的范围中，然后在排气接管3的下方在排气阀的两个分离的排气口之间朝容纳部4流动。排气阀的两个排气口和容纳部4之间的区域形成一个转向部位7，在该转向部位中，冷却水从下向上被通到排气接管3的上侧并且经由通道装置再朝外侧流动。
沿流动方向看位于上方的范围的返回流动路径6.2经由舱壁5中的一个溢流通道8与下一个气缸范围的进入侧6.1相连通。基于这种冷却水通路在每一个排气接管3的范围内得到一个U形的冷却水通路，该冷却水通路从外向内并且又返回向外地导流，其中通过位于上方的气缸范围的返回侧与下一个位于下方的气缸范围的进入侧连通，在总体上在气缸盖的外侧上得出一个大致螺线形的灌流，该螺线形的灌流各具有一个长的横流段。
为了冷却进气接管2，在气缸盖中设有相应的流动通道，这些相应的流动通道形成相应于线9.1和9.2的流动路径。在该实施形式中，在舱壁5中也设有相应的通口，由此在气缸盖的进气侧的范围中总体上进行纵向的灌流，其中进气接管2既在其面向容纳部4的侧上又在其背向容纳部4的侧上被绕流。
通过对舱壁5中的流动通道和通口的相应的尺寸规格设计，可促成相应的冷却水体积流的协调，由此在总体上在考虑一方面进气侧的和另一方面排气侧的较小热负荷的情况下也能使相应不同的体积流经过进气接管2和排气接管3并据此促成对气缸盖的总体上尽可能均匀的冷却。
在图9中示出了横切于纵向的一个排气阀的沿图11中的线IX-IX的截面图。如从图9、图10和图11中看到的那样，一个排气阀10的排气口3.1和3.2汇总通入共同的排气接管3。据此得出这样的可能性，即这两个排气口3.1和3.2之间的冷却水可流入位于容纳部4之前的转向区域7并且如图1所示地，在排气接管3的上方可从转向区域7中再向外排出。这一点通过图2、3和4中的流动路径11表示。
如从图4所示的截面图中看到的那样，通道装置在排气口3.1和3.2的范围内具有侧向的流动通道12和13，使支流可绕排气口3.1和3.2流入转向区域7。
在图11中也可看出具有所属的溢流通道14的舱壁5，通过该溢流通道14，返回的流动路径6.2在上一个气缸范围的排气接管3的上方与图示的气缸范围的从下方进入的流动路径6.1连通。
如从图11和12中还可看到的那样，舱壁5对于在图8中所示的流动路径9.1和9.2具有相应的通口9.3和9.4，这两个通口9.3和9.4通过一个导流件14相互分开。通口9.3至少在出口侧配有一个导流件15.1。据此将导致：进气接管2既装备有一个位于内的、用于流动路径9.1的流动通道15又装备有一个位于外的、用于流动路径9.2的流动通道16，由此使进气接管2分别在两侧与容纳部4一致地被绕流。流动走向分别通过流动箭头表示。
按照图12、13和14所示的截面示图示出了在不同的截平面中的流动通路，其中，在图13和14中只示出了排气接管3的范围。

Claims (15)

1、在一个水冷的具有直列式气缸的且这些气缸分别具有至少一个带进气接管(2)的进气阀和两个其排气口汇入一个排气接管(3)的排气阀的活塞式内燃机上的，具有一个通过一个火焰覆盖板(1.1)和一个油覆盖板(1.2)限定的水套以及一个设在进气阀和排气门之间的用于容纳一个燃油喷射器或一个火花塞的容纳部(4)的气缸盖，其特征在于，为了使冷却水在水套中通过，至少在每个气缸的排气端的范围内设置了一个通道装置，通过该通道装置，冷却水从外侧进来时在排气接管(3)的一侧上被向内通往容纳部(4)并且返回时在排气接管(3)的另一侧上从内被通往外侧，并且，设有一个溢流通道(8)，该溢流通道沿流动方向看作为进入的流动路径(6.1)将一个通道装置的返回的流动路径(6.2)通往下一个气缸盖范围的通道装置。
2、按照权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，排气阀的排气口和容纳部(4)之间的区域形成一个用于流动的转向部位(7)。
3、按照权利要求1或2所述的气缸盖，其特征在于，通道装置的进入侧部分各延伸在排气接管(3)的下方并且通道装置的返回侧部分各延伸在排气接管(3)的上方。
4、按照权利要求1至3之一所述的气缸盖，其特征在于，为了在分别配置给相邻的气缸的中间部位之间通过冷却水，设有一个舱壁(5)。
5、按照权利要求1至4之一所述的气缸盖，其特征在于，通过火焰覆盖板(1.1)和油覆盖板(1.2)限定的水套通过一个隔板(1.3)分成一个水套下部(W1)和一个水套上部(W2)。
6、按照权利要求1至5之一所述的气缸盖，其特征在于，水套的一部分，特别是水套下部(W1)在进入侧与溢流通道(8)相连并且相应地，水套的另一部分(W2)在排出侧与通往相邻的气缸范围的水套部分(W1)的溢流通道(8)相连。
7、按照权利要求1至6之一所述的气缸盖，其特征在于，隔板(1.3)具有至少一个将水套下部与水套上部连在一起的、作为转向部位的通流口(7.1)。
8、按照权利要求1至7之一所述的气缸盖，其特征在于，所述的通流口(7)各设在进气接管(2)的范围内。
9、按照权利要求1至7之一所述的气缸盖，其特征在于，总是在相互面对的舱壁(5)上各设有至少一个使水套下部(W1)与水套上部(W2)相连的通流口(7.2)。
10、按照权利要求9所述的气缸盖，其特征在于，所述的通流口(7.2)分别设在相互面对的舱壁(5)上的纵中心轴线(L)的范围内。
11、按照权利要求1至10之一所述的气缸盖，其特征在于，通道装置的进入侧部分具有一个延伸在排气阀的排气口(3.1、3.2)之间的主通道和各一个在侧方绕每个排气口(3.1、3.2)侧面通过的侧通道(12、13)，该侧通道汇入转向部位(7)。
12、按照权利要求1至11之一所述的气缸盖，其特征在于，进气接管(2)至少在背向排气口(3.1、3.2)的侧上被流动通道(15、16)所包围。
13、按照权利要求1至12之一所述的气缸盖，其特征在于，舱壁(5)具有至少一个溢流通道(8)，相邻的气缸的通道装置通过该溢流通道(8)连接。
14、按照权利要求1至13之一所述的气缸盖，其特征在于，相邻的气缸的包围进气接管(2)的流动通道(15、16)分别经由舱壁(5)中的通口(9.3、9.4)相互连通。
15、按照权利要求1至14之一所述的气缸盖，其特征在于，用于配置给进气接管(2)的流动通道(15、16)的通口(9.3、9.4)在舱壁(5)中通过至少一个用于冷却水转向的导引件(14、15.1)被成型在相邻的流动通道(15、16)中。
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