用于內燃發動機的汽缸蓋的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于內燃發動機的汽缸蓋，包括在所述過火甲板側上的至少一個第一冷卻室和沿所述汽缸的軸向方向毗鄰所述第一冷卻室的一個第二冷卻室，其中所述上和下冷卻室借助于中間甲板彼此分開，其中中心凹座布置用于每個汽缸的噴嘴或點火裝置，并且其中所述第一和所述第二冷卻室在所述中心凹座的區域中流動連接到彼此，并且包括每個汽缸至少兩個、優選四個換氣氣門開口，其中所述第一冷卻室包括在兩個換氣氣門之間的至少一個氣門橋的區域中的徑向冷卻管道。
【背景技術】
[0002]氣門橋之間的流動平衡形成通過相關的中間甲板通道的徑向膨脹在兩件式水套中幾乎絕對地發生。由于對排氣氣門橋中的冷卻的更高需要，徑向膨脹在該位置處最大。然而，這損害了垂直流動脈沖和流動到噴嘴的接近。由于LCF安全性(低循環疲勞)沿著整個氣門橋(從噴射器直到汽缸蓋的外部輪廓)對熱膨脹的主要影響因素是相關的，因此冷卻應當在最大可能的區域內強制提供，并且不應當僅僅針對峰值溫度的狹窄范圍。由于從噴嘴到外部輪廓的冷卻室中的膨脹橫截面，因此流速連續地減小并且由于狹窄間隙的湍流影響消退。此外，由于流動朝向這些外汽缸蓋區域中的主出口的偏轉，停滯點在氣門座的圓周上形成。由于HCF負載(高循環疲勞)，因此在氣門橋的外部區域中需要更大的過火甲板強度，使得局部更低的氣體側的熱輸入已經導致在可允許材料極限值的范圍內的非常高的結構溫度。
[0003]流動導向的一般目的是，提供根據局部熱輸入和結構溫度的速度轉變和熱轉移的局部系數的調整。
[0004]DE 10 339 244 A1公開了具有第一和第二冷卻室的汽缸蓋，其兩部分冷卻室在用于噴射器或火花塞的中心凹座的區域中流動連接到彼此。上和下部分冷卻室通過中間甲板彼此分開。冷卻管道布置在氣門橋的兩個相鄰的進氣與排氣門之間的區域中，其中中間甲板包括中心凹座的區域中的降低部分。降低部分減小了內部區域中的第一冷卻室，然而這對過火甲板的熱臨界中心區域的冷卻有不利影響。
[0005]US 4，576，859 A示出了用于內燃發動機的具有沿縱向方向延伸越過若干汽缸的冷卻室的汽缸蓋，其中冷卻室的面向過火甲板的頂板包括在兩個相鄰的汽缸之間的橫向平面的區域中的相應的懸掛的肋。類似的構造也可從JP 56-148 647 A或JP 61-149 551 A中知曉。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是防止第一冷卻室的外部區域中的停滯區，并且改善來自氣門橋和氣門中心的外部區域中的LCF臨界區的熱消散。
[0007]這根據本發明以如下方式來實現，即徑向冷卻管道包括在徑向地位于所述氣門橋外部的區域中的至少一個橫截面的減小，所述區域優選比至少一個換氣氣門開口的中心更遠離所述汽缸軸線。
[0008]過火甲板是汽缸蓋的毗鄰燃燒室的甲板，對于每個汽缸而言，該甲板由換氣開口和用于噴嘴或點火裝置的中心凹座中斷。氣門橋界定為過火甲板的兩個相鄰的換氣開口具有其最靠近的接近點的區域。
[0009]橫截面的減小引起徑向地位于氣門橋外部的區域中的冷卻液流的速度的增加，使得可以防止停滯區。如果橫截面的減小的區域中的徑向冷卻管道的流動橫截面最大對應于氣門橋的最狹窄點的區域中的流動橫截面，這是尤其有利。相比于氣門橋的最狹窄點，80%的最大值、優選50%的最大值的橫截面的減小的流動橫截面垂直膨脹中的減小是可能的。對橫截面的減小的限制主要受生產能力(鑄造技術)影響。
[0010]優選的是設置成橫截面的減小布置在中間甲板的區域中，其中優選地，橫截面的減小由指狀肋或中間甲板的降低部分形成。冷卻介質在冷卻管道中偏轉到過火甲板并且改善來自過火甲板區域的熱消散因此得以實現。此外，還使氣門座上的區域上的中斷點移位。因此，密集流可以到達的氣門座圓周的共用可以增加，使得更多熱可以從過火甲板移除。
[0011]在本發明的進一步實施例中，可以設置成，橫截面的減小形成為中間甲板的面向第一冷卻室的甲板表面上的材料的積聚，其中優選地，中間甲板以平坦的方式形成在橫截面的減小的區域中的面向第二冷卻室的表面區域上。
[0012]在本發明的進一步變體中，中間甲板以如下方式形成，即在橫截面的減小的區域中的面向第二冷卻室的表面上，所述中間甲板至少近似地遵循面向第一冷卻室的甲板表面的輪廓。
[0013]由于中間甲板的面向第一冷卻室的甲板表面上指狀肋，該肋布置在徑向冷卻管道的外部區域中，局部流動活動的大致激活在否則不利放置的區域中實現。不管來自第一冷卻室的冷卻液的主出口的位置如何，指狀肋都允許通過不同的尺寸設定來調整氣門橋之間的流動分布。
[0014]不管來自第一冷卻室的冷卻液的主排出的位置如何，懸掛在徑向冷卻管道的外部區域中的中間甲板上的肋都允許在氣門橋區域外部的第一冷卻室中的停滯點的減少。該肋確保僅需要更低等級的中間甲板通道。
[0015]由于材料積聚，位于過火甲板上肋或從過火甲板到中間甲板的連續垂直肋將不會導致任何熱改善，但是無疑會導致肋的附接區域中的HCF和LCF問題。
[0016]由于懸掛的肋未沿動力流的任何方向設置并且僅在一側上附接到中間甲板，因此可以避免對部件強度的負面影響。指狀肋對鑄造質量和鑄造技術有高要求。
[0017]在本發明的更易于生產的變體中，提供的是，橫截面的減小至少聯接到入口端口和/或出口端口，優選僅一個入口或出口端口。還通過根據本發明的進一步實施例對鑄造質量和鑄造技術提出低要求，其中橫截面的減小形成為連續的單個肋，所述肋在兩端處附接到毗鄰的入口和/或出口端口。該變體對于熱的出口端口之間的局部應用是尤其有利的。
[0018]具有指狀肋的構造提供了優于連續的單個肋的優點，即該指狀肋不引起冷的入口端口與熱的出口端口之間的任何熱連接，使得可以避免熱力學張力集中。
【附圖說明】
[0019]在下面將會參考附上的示意圖更詳細地解釋本發明，其中:
[0020]圖1以從下面的視圖示出了根據本發明的汽缸蓋的水套；
[0021]圖2以從下面的詳細視圖示出了圖1的汽缸的水套；
[0022]圖3以沿著圖1和圖2中的線II1-1II的剖視圖示出了第一實施例中的汽缸的水套；
[0023]圖4以類似于圖3的剖視圖示出了第二實施例中的汽缸的水套；
[0024]圖5以橫向于汽缸軸線的剖視圖示出了第三實施例中的汽缸的水套；
[0025]圖6以沿著圖5中的線V1-VI的剖視圖示出了該水套；
[0026]圖7以橫向于汽缸軸線的剖視圖示出了第四實施例中的汽缸的水套；
[0027]圖8以橫向于汽缸軸線的剖視圖示出了第五實施例中的汽缸的水套；
[0028]圖9以沿著圖8中的線IX-1X的剖視圖示出了該水套；
[0029]圖10以橫向于汽缸軸線的剖視圖示出了第六實施例中的汽缸的水套；
[0030]圖11示出了以沿著圖10中的線X1-XI的剖視圖示出了該水套。
【具體實施方式】
[0031]圖1以從垂直于汽缸軸線的下面、即從過火甲板的側面的視圖示出了用于若干汽缸Z的汽缸蓋1的水套5。汽缸蓋1包括每個汽缸Z四個換氣氣門開口、即兩個用于容納進氣門的進氣門開口 2和兩個用于容納排氣門的排氣門開口 3、以及用于中心火花塞或中心噴射器的中心凹座4。水套5包括毗鄰汽缸蓋1的過火甲板6的第一冷卻室5a和與過火甲板6間隔開的第二冷卻室5b，其中中間甲板7形成在第一與第二冷卻室5a、5b之間，該中間甲板使第一與第二冷卻室5a、5b彼此分開。在中心凹座4的區域中，中間甲板7包括第一與第二冷卻室5a、5b之間的流動連接8。第一與第二冷卻室5a、5b之間的又一流動連接10可以形成在水套5的側面收集區域9中(參見圖4)。第一冷卻室5a包括在兩個相應地相鄰的換氣氣門、即在兩個進氣門開口 2、兩個排氣門開口 3之間和/或在一個進氣門開口 2與一個排氣門開口 3之間的氣門橋20、21、22、23中的徑向冷卻管道11、12、13、14。徑向冷卻管道11、12、13、14的外部區域11a、12a、13a、14a中，由相應的指狀肋15a、16a、17a、18a形成的橫截面15、16、17、18的減小布置在中間甲板7的面向第一冷卻室5a的甲板表面7a上。具有肋15a、16a、17a、18a的外部區域11a、12a、13a、14a比換氣氣門開口 2、3的中心2a、3a更遠離相應的汽缸Z的汽缸軸線la。在徑向冷卻管道11、12、13、14外部的否則不利的區域中的局部流動活動的大致激活通過徑向冷卻管道11、12、13、14的外部區域11a、12a、13a、14a中的中間甲板7的面向第一冷卻室5a的側面上的指狀肋15a、16a、17a、18a來實現。在沒有指狀肋15a、16a、17a、18a的情況下將會在在形成用于換氣氣門的氣門座的換氣氣門開口 2、3的邊界區域中的氣門橋20、21、22、23的區域外部徑向地發生的流動停滯點19(圖2)可以移位或減少。通過布置肋15a、16a、17a、18a，氣門橋20、2