[发明专利]整体结构的液冷式内燃机的气缸体及用于其制造的铸模

说明书

技术领域

本发明涉及一种整体结构的液冷式内燃机的气缸体，其具有多个呈直线排列且由共同冷却套管围绕的气缸，其中第一冷却水腔构造于冷却套管与各环流气缸之间，第二冷却水腔设置于这些气缸上方并与第一冷却水腔流体连通，其中在冷却套管的纵向侧，配流管沿纵向安装于所述冷却套管纵面的一侧，集流管沿纵向安装于另一侧，这两个管道分别具有用于外部冷却回路的接口。

在这种内燃机中，气缸体与气缸盖一体成型。在该结构中，无法装配气缸套。而这种结构方式却能受到极强的冷却并由此适于高功率密度的发动机。在具有多个直列式气缸的发动机中，各气缸均需尽量获得同等强度的冷却，而这并不容易实现。

背景技术

第DE4033623C1号专利文献涉及一种汽油发动机，其缸体是由多个彼此焊接的部件及彼此相连的气缸组成。配流管和集流管均非失芯浇铸成型的细管且均未超出气缸的整体高度。各气缸的四周均未形成环流。在该文中并未披露盖区域的冷却水如何从该部分向下流入集流管中。

第JP H05-19542U号专利文献仅涉及对气缸盖的冷却。冷却水自配流管向上流入气缸盖的冷却水腔中，随后再向下流入集流管中。配流管和集流管均为铸造成型后固定于发动机缸体上的单独部件。在该文中并未提及对气缸壁的冷却。

在由第JP H05-66219U号专利文献知悉的发动机中，配流管以螺旋方式固定于气缸列两侧，冷却水分别由这两个配油管朝向气缸壁流入第一冷却水腔。由于其连接关系，并未在气缸四周形成环流，而仅在其上方区域形成环流。由于冷却水升入气缸盖中的第二冷却水腔并通过喷管自此流出，因此在该发动机中未设集流管。

第DE102009023530A1号专利文献虽大概涉及一种气缸体，但仅描述了用于气缸体的铸芯。相应地，配流管和集流管的截面较小且并未设置在气缸壁的至高处，而是设于其下方。冷却水从配流管仅在一侧沿楔形构件向上流入左侧的冷却腔中。在该气缸体中，仅先在气缸一侧形成环流。冷却水流经气缸盖之后，如此持续升温的冷却水自上方流入右侧的冷却腔中。因此，对气缸的冷却并不均等对称。

发明内容

本发明的目的在于，克服上述缺陷，利用整体结构的特征实现强度足够的均匀冷却，同时尽可能简化制造过程。

根据本发明可实现一种整体结构的液冷式内燃机的气缸体，其具有多个呈直线排列且由共同冷却套管围绕的气缸，其中第一冷却水腔构造于冷却套管与各环流的气缸之间，第二冷却水腔设置于气缸上方并与第一冷却水腔流体连通，配流管沿纵向安装于冷却套管纵面的一侧，集流管沿纵向安装于其另一侧，这两个管道分别具有用于外部冷却回路的接口，其中配流管及集流管与气缸体一体铸成并延伸至气缸的整个高度；将配流管与第一冷却水腔分开的冷却套管具有与各气缸相关联的第一通孔，所述第一通孔指向气缸靠近冷却套管纵面的部分，由此使冷却液在两侧绕气缸环流；配流管及集流管是具有大过流截面的通道且向上伸至气缸座的高度；集流管通过一列第二垂直通孔在气缸座的平面上与设置于其上方的第二冷却水腔保持连通。

由配流管将冷却水就速度、压力及温度方面而言均匀分布于各气缸。其原因在于，集流管设置于气缸体另一侧上，在这两个管之间不会产生非理想的热传递。通过将管道安装在相对的两侧，管道可延伸至气缸的整个高度，从而可在仅略微增大气缸宽度的情况下实现更大的过流截面，第一通孔可极深地设置于冷却水腔中。

在铸造气缸体时由型芯部件形成配流管与冷却水腔之间的第一通孔，因此可将其制成较大尺寸且具有任意形状。由此，在各个气缸四周形成均匀环流。其原因还在于，集流管通过一列第二通孔与设置于其上方的第二冷却腔保持连通，冷却水在盖部分中也均匀流动。

在有利的实施方案中，至少局部气缸壁超出气缸座伸入第二冷却水腔中，设置多个水平的连接孔径以使第一冷却水腔与第二冷却水腔形成流体连通。

在一种等同变化中，围绕气缸壁的冷却水腔从上方钻孔或至少其部分圆周向上开口，从而气缸壁及气缸座受到极强的冷却。由此，冷却水环绕气缸壁四周流动并且垂直向上直接流入第二冷却水室。

其优势在于，配流管和集流管具有较大的过流截面并向上伸至气缸座的高度且向下远伸。由此，管道可配合发动机缸体的外轮廓，这在铸造技术方面同样具有优势。由于截面较大，气缸壁不会产生涡流，则在压力损失最小且速度较高的情况下顺着气缸壁导流，借此热传递系数超高。