[发明专利]内燃发动机的汽缸盖及形成该类型汽缸盖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃发动机的汽缸盖，该内燃发动机具有至少一个汽缸和至少两个气体交换通道，即至少一个用于通过至少一个进气口向至少一个汽缸供给新鲜空气或新鲜混合气的进气通道和至少一个用于通过至少一个排气口从至少一个汽缸排出燃烧气体的排气通道。

此外，本发明还涉及形成这种类型的汽缸盖的方法。

背景技术

通常，内燃发动机包括汽缸盖和汽缸体。

汽缸体具有用于容纳活塞和汽缸筒的相应数量的汽缸孔。活塞用于将由燃烧产生的气体力传递至曲轴。为此，活塞通过连杆以铰接的方式连接到曲轴。

汽缸盖通常用于在燃烧室侧容纳气体交换所需的控制元件。在四行程发动机中，几乎完全使用提升阀来控制气体交换，该提升阀在内燃发动机运行期间执行振荡往复运动，并以此开启和关闭进气口和排气口。在此，至少一个进气通道和至少一个排气通道的至少一部分集成到汽缸盖中。为了驱动气门，需要气门驱动装置，根据现有技术，该气门驱动装置也集成到汽缸盖中或设置在气门附近并因此位于汽缸盖附近。

为了驱动气门，首先提供有气门弹簧装置，其次使用凸轮轴，以克服气门弹簧装置的预应力开启气门。

通常使用顶置凸轮轴来驱动顶置气门。使用顶置凸轮轴的优点在于，气门正时机构的移动质量减小，特别是通过省略推杆，且气门正时机构较为刚性，即较少弹性。顶置凸轮轴同样必须容纳于汽缸盖中，这通常通过设置轴承或轴承座来实现。通常，在每种情况下，在排气侧和进气侧提供一个凸轮轴。

上文阐明了汽缸盖的设计主要由气体交换所需的组件和元件决定和影响，这既需要提供用于供给新鲜空气或新鲜混合气的气体交换通道，又需要提供用于将燃烧气体排出的气体交换通道，以及控制气体交换所需的气门正时机构，该气门正时机构包括气门和气门驱动装置。

在此，特别需要考虑的是，通常，如果不是以刻意选择的进气口和排气口以及气体交换通道的设置和配置作为目标，则所需的元件和组件并不以任何理想的方式设置在汽缸盖中或汽缸盖上。气体交换通道的几何形状对气体运动有重大影响，并因此对混合气形成有重大影响，特别是在直喷式内燃发动机的情况下。

例如，被称为滚流(tumble)或漩流的现象的产生会加速并有助于混合气形成。与其轴平行于活塞和汽缸的纵轴延伸的表示空气涡流的涌流(swell)相比，滚流是围绕与曲轴的纵轴平行的假想轴运动的空气涡流。

关于汽缸盖内和汽缸盖上极有限的安装空间的问题由于如下因素而加重：内燃发动机的现代设计提供每汽缸四个或五个气门，这需要或必须具有相应数量的汽缸开口和气体交换通道。

此外，在火花点火内燃发动机中，所需的点火装置以及特别是在直喷式内燃发动机情况下的喷射装置设置在汽缸盖中。为此，不但需要提供所需的安装空间，而且，为了最优化混合气形成和燃烧过程，通常以限定点火装置和喷射装置在燃烧室内并彼此协调的设置为目标。

因此，在直喷式内燃发动机中，如果目标是使燃料在整个燃烧室中尽可能地广泛分布，那么与滚流反向的喷射是有利的。这需要相应地定位喷嘴。

如果内燃发动机具有液体冷却系统，那么通常在汽缸盖中具有多个冷却剂通道，这些冷却剂通道引导冷却剂通过汽缸盖。冷却剂通道的设置导致汽缸盖构造极其复杂的结构。在此，首先由于冷却剂通道的引入，承受高机械负荷和热负荷的汽缸盖的强度变弱。其次，不同于空气冷却的情况，在空气冷却中，为了散热，必须首先将热量传导至汽缸盖表面。在此，该目的在于将冷却剂通道尽可能近地引导至汽缸盖中那些承受高热负荷的区域，即在燃烧室附近的区域。

由于与空气相比，液体具有高得多的热容量，因此，比起使用空气冷却系统的情况，更多热量可以通过液体冷却系统耗散。如果考虑到发动机向着小型的、高进气发动机发展，可以看出，在实际中液体冷却比空气冷却适用得多，因为高进气发动机的热负荷大于常规内燃发动机。

在此，作为包括多个关联的通道的系统的内燃发动机液体冷却系统以及汽缸盖内部冷却剂套管的设计还必须考虑到冷却剂流的方面。例如，必须确保避免冷却剂蒸发因而形成气泡，并确保在内燃发动机的安装后的状态中的冷却剂通道的通风。

为了将汽缸盖连接到汽缸体，在汽缸盖和汽缸体两者中提供孔，孔相互对齐以使汽缸体和汽缸盖相互排列以进行装配。为了实现燃烧室的可靠密封，通常在汽缸体和汽缸盖中提供密封垫。

汽缸盖通过螺栓连接到汽缸体，该螺栓拧到汽缸盖和汽缸体的孔中。根据现有技术，在每种情况下，四个孔和四个螺栓均匀排列在一个汽缸孔附近；孔位于两个汽缸孔之间，即位于内侧的孔在每种情况下分配到两个汽缸孔。