专利名称：具有液体冷却的内燃发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有至少一个汽缸的内燃发动机，其包括至少一个汽缸盖，以及液体冷却结构，其具有至少两个集成在汽缸盖内的冷却套，每个汽缸在出口侧具有至少一个出气口用于排出排气，且在入口侧具有一个进气口用于供应新鲜空气。
背景技术：
上述类型的内燃发动机用作机动车辆的驱动装置。在本发明的背景下，术语“内燃发动机”包括柴油发动机和火花点火发动机，以及混合燃料内燃发动机，即采用混合燃烧过程运行的内燃发动机。内燃发动机具有汽缸盖和汽缸体，其在组装端侧彼此连接从而形成单个汽缸。汽缸盖传统上用来保持阀门传动机构。阀门传动机构的任务是在正确的时间打开和关闭燃烧室的进气口和出气口。为了控制充气交换，内燃发动机需要控制元件和用于致动控制元件的致动元件。 在充气交换过程中，燃烧气体经出气口排放，且燃烧室充气，也就是说，新鲜混合物或新鲜空气经进气口被吸入。为了控制充气交换，在四冲程发动机中，几乎只使用提升阀作为控制元件，该提升阀门在内燃发动机工作过程中执行震荡升降运动，且该提升阀以该方式打开和关闭进气口和出气口。阀门运动要求的阀门致动机构，包括阀门自身，被称为阀门传动机构。阀门致动装置通常包括凸轮轴，多个凸轮安装在该凸轮轴上。基本区别在于底置凸轮轴和顶置凸轮轴。这设涉及在汽缸盖和汽缸体之间的分离面，也就是组件表面。如果凸轮轴设置在组件表面上面，则其是顶置凸轮轴，否则是底置凸轮轴。顶置凸轮轴优选安装在汽缸盖中。为了在汽缸盖中保持和安装凸轮轴，提供所谓的凸轮轴接收座，其具有至少两个轴承，轴承通常双部件设计且每个情形中包括一个轴承座和一个可连接到轴承座的轴承盖。凸轮轴安装在轴颈区域中，轴颈彼此沿凸轮轴的轴线分开设置并通常作为加厚的轴肩形成。这里，轴承盖和轴承座可作为独立组件形成或与凸轮轴接收座一体形成。可设置轴承壳体作为凸轮轴和轴承之间的中间元件。在组装状态，每个轴承座连接到相应轴承盖。在每个情形中，如果与作为中间元件的轴承壳体交互适当，则一个轴承座和一个轴承盖形成保持轴颈的孔。孔传统上被提供以发动机油，也就是润滑油，以便随着凸轮轴旋转，在每个孔的内表面和作为凸轮轴的关联轴颈之间形成支承负载润滑膜，类似于平面滑动轴承。可替换地，轴承也可形成为单一件，例如在复合凸轮轴的情形中。为了向轴承提供油，要提供馈送发动机油的泵，该泵经供给管路供应发动机油到凸轮轴接收座，导管从凸轮轴接收座延伸到至少两个轴承。这里，根据现有技术，在这样做时，供给管路从泵经汽缸体延伸到凸轮轴接收座，通过所谓的主油道。为了形成主油道，主供给管通常提供在汽缸体中，该主供给管沿凸轮轴的纵轴对准。主供给管可设置在曲柄箱内凸轮轴上面或下面，或集成到曲轴。导管从主油道延伸到曲轴的轴承。 根据现有技术，提供的泵自身提供有发动机油，该发动机油经吸入管路来自油盘， 吸入管路从油盘延伸到泵，且所述泵必须确保适当高的馈送流量，也就是说，适当高的馈送体积，并确保供应系统中适当高的油压，也就是说油路，特别是主油道。本发明背景下，凸轮轴和曲轴或关联的轴承，也就是接收座，被称为消耗装置，因为它们使用和消耗发动机油，也就是必须供给发动机油，以便执行和维持其功能。进一步的消耗装置可以是例如连接杆或平衡杆的轴承，该轴承是在需要时提供的。类似地，上述意义上的消耗装置是喷油冷却结构，其利用喷嘴从下面，也就是在曲柄箱侧，以发动机油润湿活塞头以便冷却，因此使用油，也就是说必须供应以油。例如用于液压阀门的液压可致动曲轴调节器或其他阀门传动组件起补偿作用，类似地，需要发动机油并要求油料供应。提供在供给管路中的油过滤器或油冷却器不是上述意义上的消耗装置。这些油路组件也适当地提供以发动机油。然而，油路需要使用这些组件，且所述组件仅有涉及油自身的任务，也就是功能，因而，消耗装置首先使得油路是必须的。要被提供油的消耗装置中的摩擦，例如曲轴的轴承显著依赖于粘度，且因此依赖于所提供油的温度。并且所述摩擦对内燃发动机的燃料消耗有贡献。需求最小化燃料消耗是重要的。除了改善，也就是更有效地燃烧，摩擦损耗的减少也在所做努力中处于最显著位置。减少的燃料消耗对污染物质排放的减少也有贡献。关于减少摩擦损耗，可加速快速加热发动机油和快速预热内燃发动机，特别是在冷起动后。在内燃发动机预热阶段中的发动机油相对快速加热确保粘度的快速减少，且因此摩擦减少和摩擦损耗，特别是在被供油的轴承中。现有技术公开了这样的概念，其中油是利用外部加热装置主动加热的。然而，加热装置是使用燃料的额外消耗装置，这与减少燃料消耗的目的相矛盾。在其他概念中，在操作过程中被加热的发动机油存储在绝缘的容器中，并根据需要利用，例如，在内燃发动机再起动的情形中。该方法的缺点是在操作过程中加热的油不能无限地保持在高温，且因此通常需要在内燃发动机操作过程中加热油。外部加热装置和绝缘容器都导致在发电机舱内需要额外安装空间，且对实现驱动单元的最可能紧凑的包装有害。除了上述装置，其要求额外成本并具有额外空间要求，油路的有利构型，特别是合适导引供给线通过汽缸体或汽缸盖，可辅助，也就是加速冷起动后发动机油的加热。结合油路和冷起动后所需的油快速加热，必须考虑这样的事实，即汽缸盖和汽缸体是要求冷却的高度热负载组件，且内燃发动机的热管理主要由所述冷却决定，也就是内燃发动机的构型由冷却确定，而非由尽可能快的发动机油加热决定。燃料的放热、化学转化实现的燃烧过程释放的热经界定燃烧室的壁体部分耗散到汽缸盖和汽缸体中，并部分耗散到邻近组件，且经排气流耗散到环境中。为了将汽缸盖的热负载保持在限制内，导入汽缸盖的部分热流必须再从汽缸盖汲取。从内燃发动机表面通过辐射和热传导耗散到环境的热量对于有效冷却是不足的，因此汽缸盖的冷却通常是通过强迫对流以目标方式实现。
对于冷却结构，采用空气冷却结构或液体冷却结构基本是可能的。在空气冷却结构的情形中，内燃发动机提供有风扇，其中热耗散是利用经汽缸盖表面传导的气流进行的。相比，液体冷却要求内燃发动机或汽缸盖和/或汽缸体装配有冷却套，也就是说， 要求提供冷却剂导管，该冷却剂导管携带冷却剂通过汽缸盖，这会导致复杂的设计结构。这里，高度的机械和热负载汽缸盖首先被削弱强度，这是由于形成冷却剂导管。其次，热不必首先传导到汽缸盖表面从而被耗散，如同空气冷却结构中的情形。热被耗散给冷却剂，通常是提供有添加剂的水并已经在汽缸盖内部。这里，冷却剂是利用设置在冷却回路中的泵馈送的，以便所述冷却剂在冷却套中循环。耗散到冷却剂的热是从汽缸盖的内部以该方式排放的，并从热交换器中冷却剂再次被汲取。相对其他冷却剂，水是有利的，因为水是无毒的，易于得到且廉价，而且具有非常高的热容，因此水适于汲取和耗散非常大量的热，这通常被当作是有利的。由于液体相对空气较高的热容，所以相比空气冷却，显著更大量的热可以利用液体冷却耗散。而且，现代内燃发动机通常是用排气涡轮增压器或增压器增压的，并越来越多地使用集成在汽缸盖内的排气歧管。这些措施具有这样的效果，即汽缸盖和汽缸体比传统内燃发动机是更高度热负载的，且因此对冷却结构的需求增加。为此，在根据现有技术的内燃发动机中，通常至少一个冷却套集成到汽缸盖中从而形成液体冷却结构。 在根据本发明的内燃发动机发动机中，汽缸盖具有至少两个冷却套。汽缸盖可具有出口侧、设置在排气管路和汽缸盖组装端侧之间的下冷却套，以及设置在该侧排气管路上的上冷却套，上冷却套与下冷却套相对。冷却结构应可靠地保护内燃发动机，特别是汽缸盖，防止热过载，且应优选足够有效，即能够免除高排气温度时的富集(λ < 1)。在富集的过程中，注入的燃料超过所提供的空气量能够实际燃烧的量，类似地，额外的燃料被加热和蒸发，以便燃烧气体温度降低。然而从能量相关的方面看，特别是从内燃发动机的燃料消耗方面看，且从污染物排放方面看， 所述方法被当作是不利的。特别地，富集不会总是使得能够以提供的排气后处理系统要求的方式操作内燃发动机。其次，冷却从内燃发动机汲取的热不会超过绝对必须的热，因为热汲取或汲取的热量对内燃发动机效率有影响。在现有技术中，超过使用能量的四分之一耗散到液体冷却结构的冷却剂中，也就是说，通常耗散到冷却水，且被耗散到环境，未被使用。
发明内容
针对上述背景，本发明的目的是提供一种内燃发动机，其在冷却和摩擦损耗方面得到优化。所述目的是通过具有至少一个汽缸的内燃发动机实现的，该汽缸包括至少一个汽缸盖，以及液体冷却结构，其具有至少两个集成在汽缸盖内的冷却套，每个汽缸在出口侧具有至少一个出气口用于排放排气，且在入口侧具有一个进气口用于供应新鲜空气。且该内燃发动机特征在于在汽缸盖中，至少一个冷却套设置在出口侧，且至少一个冷却套设置在进口侧，其中所述至少两个冷却套彼此分开且属于不同的、分开的冷却剂回路。
根据本发明的内燃发动机汽缸盖具有两个彼此独立的冷却剂回路，且在每个情形中包括至少一个冷却套，且其特别可以是并优选是以不同冷却剂工作的。液体冷却结构的该构型或涉及使得，一方面进口侧和另一方面出口侧都能够按要求冷却，特别地彼此独立并根据各自需求情况。根据本发明，一个回路的至少一个冷却套设置在出口侧，且另一个回路的至少一个冷却套设置在进口侧，以便为进口侧和出口侧实现不同冷却能力，特别地，不仅通过使用不同冷却剂。而且每个回路的泵功率不同，且因此冷却剂吞吐量，也就是馈进体积可选择， 可彼此独立设定。以该方式，可以影响通流速度，这显著地共同确定对流传递的热。以该方式，可以在进口侧从汽缸盖汲取较少的热，并在出口侧从汽缸盖汲取较多的热。具体地，根据本发明的内燃发动机允许使用油作为汽缸盖进口侧的冷却剂，且使用水作为更高热或高热负载的出口侧的冷却剂。油的热容比水低，其结果是进口侧的冷却能力相对使用水作为冷却剂显著减小。 根据本发明的液体冷却结构的构型使得能够在进口侧从汽缸盖按照防止过热实际要求的程度汲取热，然而，根据现有技术，由于不统一地使用水作为冷却剂，进口侧的冷却强度比实际要求的高，因为该冷却结构是针对更高热负载的出口侧设计的。因此根据本发明的内燃发动机是针对冷却优化的。内燃发动机的效率是根据本发明通过液体冷却结构增加的。而且，使用油作为至少一个进口侧冷却套的冷却剂具有进一步的优点。如果进口侧冷却套共同形成内燃发动机的油路，则油路经供给管路供应油给消耗装置，冷起动后，内燃发动机被更快地加热。特别地，油然后流动，随着其通过汽缸盖，经进口侧冷却套，其最基本的功能是当前所需的热传递。这里，进口侧冷却套用于在预热阶段加热油，且当内燃发动机已经预热时，相应于其原始功能，用于冷却汽缸盖。在这两种情形中，进口侧冷却套都用于将热引入油。在根据本发明的内燃发动机中，虽然冷起动后，在进口侧引入冷却剂的热有利地确保快速加热油，且因此改善内燃发动机的操作，现有技术中，引入用作冷却剂的冷却水中的热无用耗散。后者热转移甚至抵消油的快速加热。预热阶段中油加热减慢，随着油通过汽缸盖或汽缸体，因为内燃发动机的预热，且因此油的加热被抵消。关于在预热阶段的油加热，进口侧冷却套被证明是极其合适的。首先，与管路相比，冷却套具有大表面积，其通过对流增加热传递。其次，冷却套集成到其中的汽缸盖是高度热负载的促进在预热阶段将热引入发动机油，这是由于比较大的温度差或温度梯度。因此，由于上述原因，该内燃发动机的实施例是特别有利的，其中至少一个出口侧冷却套属于冷却水回路，然而至少一个进口侧冷却套属于油回路。根据本发明设计的内燃发动机被证明在预热阶段是特别有利的，特别在冷起动后。在车辆停止期间，也就是说在内燃发动机再起动的情形中，油流经进口侧冷却套，其属于汽缸盖的油回路，作为燃烧过程的结果，汽缸盖被相对快地加热，其结果是导致相对大量的热在起动后直接引入油中。为消耗装置提供的油因此被更快地加热。加热的油或相对高温的油具有相对低的浓度，这减小内燃发动机的摩擦损耗并提高效率。结果，通过加热油，特别是在冷起动后，内燃发动机的燃料消耗被显著减少。
如详细解释，根据本发明的内燃发动机解决本发明针对的问题，特别是提供了冷却和摩擦损耗都优化的内燃发动机。根据本发明方法相对油用加热装置主动加热概念的显著优点在于根据本发明的油加热设施的相对简单设计。基本不需要额外的组件，特别是无需额外加热装置。缺少加热设备也消除了这里装置产生的额外燃料消耗。根据本发明，必须提供来形成液体冷却结构的冷却套被分配给已经存在的油回路，以便在预热阶段能更快地加热油。在操作过程中加热的发动机油存储在绝缘储存器中，并在内燃发动机再起动的过程中用于供应消耗装置的概念中，必须考虑如果没有额外燃料，在操作过程加热的油不能无期限地保持在高温，且该概念还要求额外组件。该内燃发动机的实施例是有利的，其中冷却水回路不包括进口侧冷却套。也就是， 汽缸盖的进口侧完全油冷却，因此热不会以冷却水无用耗散。液体冷却结构的实施例或构型确保在进口侧从汽缸盖汲取的热是专用并完全用于加热发动机油，且不会经冷却水无用耗散。内燃发动机的热管理进一步以该方式优化。在至少一个进口侧冷却套属于油回路的内燃发动机中，至少一个汽缸盖在组装端侧连接到汽缸体的实施例是有利的，汽缸体用作用于在至少两个轴承保持曲轴的上半曲轴箱，且在背向汽缸盖的侧边连接到油盘，油盘用作下半曲轴箱，其用来收集和存储发动机油，其中泵被提供用来经供给管路馈进发动机油到油回路中至少一个消耗装置。在本情形中，供应到至少一个消耗装置的油在进口侧冷却套加热的，其是油回路的部件，这样做是有利的，特别在冷起动后，并显著地减少内燃发动机的摩擦损耗。如背景技术所述，在组装阶段，至少一个汽缸盖和汽缸体在其组装端侧彼此连接， 也就是说，通常利用螺钉彼此固定。为了密封燃烧室，通常密封件设置在汽缸体和汽缸盖之间。为了保持活塞或汽缸套，汽缸盖具有相应数目的缸膛。每个汽缸的活塞是以轴向可移动方式在汽缸套内导引，且与汽缸套和汽缸盖一起，界定汽缸燃烧室。这里活塞头形成燃烧室内壁一部分，且与活塞环一起相对汽缸体或曲轴箱密封燃烧室，以便没有燃烧气体或没有燃烧空气进入曲轴箱，且没有油进入燃烧室。活塞用来传递燃烧产生的气体力到曲轴箱。为此，活塞是利用活塞销活动连接到连接杆，其进而可移动安装到曲轴。安装在曲轴箱内的曲轴吸收连接杆力，活塞的振荡冲程运动转换为曲轴的旋转运动。传递到曲轴的部分能量通常用于驱动辅助单元，如油泵和交流发电机，或用于驱动凸轮轴，且因此用于致动阀门传动装置。通常且在本发明的背景下，上半曲轴箱是通过汽缸体形成的。曲轴箱由可安装在上半曲轴箱并用作油盘的下半曲轴箱补充。油盘用来收集并存储发动机油且是油回路的部件。而且，在内燃发动机预热后，油盘用作热交换器用于减小油温。这里位于油盘中的油是利用热传导和对流冷却的，对流是利用传导通过外侧的气流实现的。 为了保持和安装曲轴，至少两个轴承提供在曲轴箱内。结合曲轴轴承结构指出的类似地应用于曲轴箱的所述轴承或轴承结构，且因此参考相应陈述。
这方面，内燃发动机的实施例是有利的，其中供给管路对主油道开通，导管从主油道延伸到曲轴至少两个轴承，以便为至少两个轴承供应发动机油。
在该实施例中，曲轴的轴承被提供以在进口侧冷却套中加热的油，这显著减少轴承中摩擦并对内燃发动机的预热行为具有有利效果。这里，内燃发动机实施例是有利的，其中主油道上游，供给线路延伸通过汽缸盖， 优选通过汽缸盖的进口侧冷却套。油回路的供给管路延伸通过汽缸盖或在所述管路在下游对主油道打开之前通过进口侧冷却套。在该情形中，油在汽缸盖中加热且然后仅用于润滑曲轴的轴承。虽然现有技术的情形是发动机油从主油道流到汽缸盖，在本情形中，所述油是从汽缸盖传导到主油道的，同时减少轴承中摩擦且减少燃料消耗。这里，内燃发动机的实施例是有利的，其中在泵下游，油回路供给管路在所述供给管路进入汽缸体之前首先延伸通过汽缸盖。该实施例利用这样的事实，即汽缸盖高度热负载，特别是比汽缸体更高热负载，以便加热油，也就是说，油温上升，因为所述油流过汽缸盖比所述油流过汽缸体时更显著。在冷起动后，汽缸盖更快地预热，特别是相对汽缸体，这是由所发生的燃烧过程的结果。所讨论的实施例中，也就是说，所提出的流量指导确保曲轴轴承被更快地供应以预热的油，且特别防止这样的情形，其中进入到汽缸盖中的油具有从在汽缸体内其上游汲取的热。然而，内燃发动机的实施例也是有利的，因为供给线首先延伸通过汽缸体且随后， 也就是说下游，通过汽缸盖，优选通过进口侧冷却套。内燃发动机的实施例是有利的，其中向曲轴轴承供应油，供给线从进口侧冷却套延伸到曲轴接收座。内燃发动机实施例是有利的，其中至少一个汽缸盖在组装端连接到汽缸体，从而形成液体冷却结构，该汽缸体具有至少一个冷却套。除了汽缸盖，汽缸体也是高度热负载的组件，以便汽缸体装配冷却套以便形成液体冷却结构是必须的或有利的。如果试图使用耐温较差的材料时，或在增压内燃发动机中， 这可以是有利的，增压内燃发动机比自然吸气发动机更高度负载。在具有汽缸体从而形成液体冷却结构的内燃发动机中，其具有至少一个冷却套， 这样的实施例是有利的，例如其中汽缸体至少一个冷却套属于冷却水回路。水的特征是高热容，为此当用水作为冷却剂时可耗散更大量的热。如上所述，相对其他冷却剂，水也具有这样的优点，即其是无毒的，易于得到且廉价。在具有汽缸体从而形成液体冷却结构的内燃发动机中，其具有一个冷却套，这样的实施例也是有利的，其中至少一个汽缸体的冷却套属于油回路。相对使用水，油作为冷却剂具有这样的优点，其不是腐蚀性的，甚至具有防腐效果，且相比水，可直接与组件接触，特别是在运动时，而对内燃发动机的功能没有风险。而且，油是经供给管路传导通过汽缸盖的，也就是说被供应到汽缸体，在任何情形中，以便供应油给消费装置，特别是曲轴。预热阶段中油加热可通过以冷却套装配汽缸体从而形成用发动机油作为液体冷却结构而进一步加速。上述类型的内燃发动机中，具有汽缸体从而形成液体冷却结构，其具有至少一个冷却套，这样的实施例是有利的，其中汽缸体至少一个冷却套设置在汽缸盖至少一个冷却套的上游。然后实施例也具有这样的优点，其中汽缸体的至少一个冷却套设置在汽缸盖至少一个冷却套的下游。汽缸体和汽缸盖或冷却剂流动方向的优选结构取决于各个情形，具体取决于使用的冷却剂和汽缸体的冷却套属于什么冷却回路。在这样的内燃发动机中，至少一个汽缸盖在组装端侧连接到汽缸体，且进气管路连接到每个进气口，这样的实施例是有利的，其特征在于至少一个进口侧冷却套设置在组装端侧和至少一个进气管路之间。在该实施例中，至少一个进口侧冷却套位于面向汽缸体的进气系统侧上。这在汽缸盖背向汽缸体的侧面上留下适当的安装空间，例如用于凸轮轴接收座的安置，并导致紧凑的设计。在这样的内燃发动机中，其中至少一个汽缸盖在组装端侧连接到汽缸体，且排气管路连接到每个出气口，这样的实施例是有利的，其特征在于至少一个出口侧冷却套设置在组装端侧和至少一个排气管路之间。在该实施例中，至少一个出口侧冷却套位于面向汽缸体的侧面上。这为凸轮轴接收座的安置在背向汽缸体的汽缸盖侧留下足够量的安装空间，并导致紧凑的设计。在这样的内燃发动机中，其中至少一个汽缸盖在组装端侧连接到汽缸体，且排气管路连接到每个出气口，该实施例是有利的，其特征在于提供了两个出口侧冷却套，下冷却套设置在组装端侧和至少一个排气管路之间，且上冷却套设置在至少一个与下冷却套相对设置的排气管路侧。在该实施例中，首先，下冷却套位于排气排放系统面对汽缸体的侧面上，其次，上冷却套设置在背向汽缸体的排气排放系统侧面上。在该情形中，该实施例是特别有利的，其中至少一个连接件提供在下冷却套和上冷却套之间，该连接件用来允许冷却剂通过。至少一个连接件优选位于背向汽缸的歧管的侧面上。提供连接件的结果是，可以形成非常有效的冷却结构，如高热负载内燃发动机要求的那样，例如增压内燃发动机，该内燃发动机装配有集成的排气歧管。汽缸盖的冷却可额外并有利地通过在上冷却套和下冷却套之间形成的压力梯度改善，结果是至少一个连接件中速度增加，这导致由于对流产生增加的热传递。这里，下和上冷却套可在整个宽度上彼此连接，或仅部分，也就是说，在冷却套的部分区域上。以该方式，可以影响至少一个连接件中的流动速度，且因此对流产生的热传递。在集成的歧管情形中，至少一个连接件优选邻近排气管路合并形成整个排气管路的区域设置，至少一个连接件和整个排气管路之间的间隔优选小于汽缸的直径或半径。间隔由整个排气管路的外壁和连接件的外壁之间的距离限定。在具有至少两个汽缸的内燃发动机中，这样的实施例是有利的，其中至少两个汽缸的排气管路合并从而在汽缸盖内形成整体排气管路，以便形成集成的排气歧管。在歧管的下游，如果合适，则排气被供应到排气涡轮增压器的涡轮机和/或一个或更多排气后处理系统。这里，首先试图将涡轮机尽可能靠近内燃发动机的出口设置以便能够最优利用热排气的排气焓，并确保增压器更快的响应行为。其次，热排气到不同排气后处理系统的路径也应尽可能短，以便排气短时间冷却，且排气后处理系统尽可能快地达到其操作温度或熄灯温度，特别是在内燃发动机冷起动后。这方面，因此试图最小化汽缸出气口和排气后处理系统之间或在汽缸出气口和排气涡轮增压器之间的排气管路的热惯性是重要的，这可通过减小所述部件的质量和长度实现。这里，排气歧管集成到汽缸盖是有利的。该措施额外地允许尽可能紧凑地包装驱动单元。具有四个直列式汽缸的汽缸实施例同样是所讨论类型的汽缸盖，其中每个外汽缸的排气管路和内汽缸的排气管路合并形成整个排气管路。然而，这样的汽缸盖实施例是有利的，其中汽缸盖的所有汽缸的排气管路都合并在汽缸盖内从而形成单件，也就是说公共总排气管路。这样的内燃发动机实施例是有利的，其中每个汽缸具有至少两个出气口用于将排气排出汽缸。在充气交换的排放排气过程中，主要目标是尽可能快地打开尽可能大的流动横截面，从而确保有效地排放排气，为此提供一个以上的出气口是有利的。这里，这样的实施例是有利的，其中在至少两个汽缸的部分排气管路合并从而形成整体排气管路之前，首先每个汽缸至少两个出气口的排气管路合并从而形成与汽缸关联的部分排气管路。所有排气管路的整体长度进一步以该方式缩短。排气管路分步合并从而形成整体排气管路也有助于更紧凑，也就是说，汽缸盖较小体积的设计，且因此特比有助于减小重量和更有效地包装在发电机舱中。然而，这样的实施例可以是有利的，其中汽缸具有一个出气口用于将排气排放出汽缸。这样的实施例是有利的，其中内燃发动机是增压内燃发动机，优选是利用排气涡轮增压的内燃发动机。
本发明将在下文根据图1和图2的示例性实施例被更详细地说明。在附图中图1示出内燃发动机第一实施例的冷却套砂芯略微倾斜的平面图，该冷却套被集成在汽缸盖中从而形成液体冷却结构，以及图2是图1中所示砂芯在曲轴纵轴方向上的侧视图。参考编号1 冷却水回路的砂芯2 冷却水回路的冷却套2a 下冷却套2b 上冷却套2c连接件
3砂芯支架
4冷却水进口
5冷却水出口
6通风管路
7冷却油回路的砂芯
8冷却油回路的冷却套
9砂芯支架
10冷却油进口
11冷却油出口
具体实施例方式图1示出根据第一实施例的彼此分开的两个冷却剂回路的冷却套2、8的砂芯1、7 略微倾斜的平面图，所述冷却套被集成在内燃发动机的汽缸盖中。借助砂芯1、7，图1也粗略示出两个冷却回路的部件，所述部件被集成在成品汽缸盖中，并具体被集成在相应冷却套2、8中。为此，砂芯1、7也提供有与冷却套2、8关联的标识号。为了形成液体冷却结构，两个冷却套2a、2b被设置在汽缸盖的出口侧，且一个冷却套8被安置在汽缸盖的进口侧，两个出口侧冷却套2a、2b属于冷却水回路，而进口侧冷却套8是独立油回路的部件。这两个冷却剂回路，特别是一方面的冷却水回路和另一方面的油回路，是彼此独立的。这里所示的砂芯1、7是三气缸直列发动机的砂芯，其中每个汽缸在出口侧具有两个出气口用于将排气排出汽缸，并且在进口侧具有两个进气口用于将新鲜空气供应给汽缸，其中排气管路连接到每个出气口，且进气管路连接到每个进气口。三个汽缸的排气管路在汽缸盖内合并形成整个排气管路，以便形成集成的排气歧管(未示出)。汽缸盖在组装端侧被连接到汽缸体。在图1中，油回路的进口侧冷却套8设置在组装端侧和进气管路之间。出口侧冷却水回路包括两个出口侧冷却套h、2b，其中下冷却套加设置在组装端侧和整体的排气歧管之间，而上冷却套2b设置在排气歧管位于下冷却套加相对的侧面上。因此，歧管位于下冷却套加和上冷却套2b之间，并由所述冷却套2a、2b大面积包围。冷却水回路不包括进口侧冷却套。在排气歧管背向汽缸的一侧，且整个排气管路也在该侧从汽缸盖伸出，提供有两个连接件2c在下冷却套加和上冷却套2b之间，该连接件用于允许冷却水通过，其中仅一个连接件2c在图1的平面图中可见。两个连接件2c邻近整体排气管路设置，即排气管路合并且汽缸盖的热负载特别高的歧管区域。为了在汽缸盖铸造后移去砂芯1、7，提供了接触端口，其在铸造工艺过程中用作砂芯支架3、9。接触端口在铸造工艺之后被关闭。然而这样的接触端口用在液体冷却的情况中以便供应冷却剂到冷却套和从其中排出冷却剂是重要的。出口侧冷却套h、2b的接触端口提供在两个连接件2c的区域中，下冷却套加和上冷却套2b经该接触端口彼此连通。在图1所示的实施例中，冷却水进口 4和冷却油进口 10在面向组装端侧的一侧上形成，该进口基本平行于汽缸纵轴对准。相对地，关联的冷却剂出口 5、11基本平行于曲轴纵轴延伸。通风管路6用来为冷却水回路通风。图2示出图1中所示砂芯1、7在曲轴纵轴方向上的侧视图。下面仅解释相对图1 的额外特征，为此，可参考图1。相同的标识号用于相同的组件。从图2可以看到，在面向组装端侧的一侧上，两个冷却水进口 4通向冷却水回路的下冷却套加，且两个冷却油进口 10通向油回路的进口侧冷却套8，且进口 4、10基本平行于汽缸纵轴延伸。可清楚看到，下冷却套加和上冷却套2b没有在被其包围的歧管整个长度上彼此连接。通风管路6在冷却水回路的最上部分中延伸。
权利要求
1.一种具有至少一个汽缸的内燃发动机，包含至少一个汽缸盖，以及液体冷却结构，其具有集成在所述汽缸盖内的至少两个冷却套0、8)，其中每个汽缸在出口侧具有至少一个出气口用于排出排气，并在进口侧具有至少一个进气口用于供应新鲜空气，其中，在所述汽缸盖中，至少一个冷却套( 被设置在所述出口侧且至少一个冷却套(8)被设置在所述进口侧，且所述至少两个冷却套(2、8)彼此分开并属于不同的独立冷却剂回路。
2.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述至少一个出口侧冷却套(2)属于冷却水回路，而所述至少一个进口侧冷却套(8)属于油回路。
3.根据权利要求2所述的内燃发动机，其中所述冷却水回路不包括进口侧冷却套。
4.根据权利要求2或3所述的内燃发动机，其中所述至少一个汽缸盖在组装端侧被连接到汽缸体，所述汽缸体作为上半曲轴箱，所述上半曲轴箱用于在至少两个轴承内保持曲轴，且所述汽缸体在背离所述汽缸盖的一侧被连接到油盘，所述油盘作为下半曲轴箱并被提供以收集和存储发动机油，其中提供泵用于经供给管路馈送所述发动机油到所述油回路内的至少一个消耗装置。
5.根据权利要求4所述的内燃发动机，其中所述供给管路通向主油道，导管从所述主油道延伸到所述曲轴的至少两个轴承以便为所述至少两个轴承供应发动机油。
6.根据权利要求5所述的内燃发动机，其中在所述主油道的上游，所述供给管路延伸通过所述汽缸盖。
7.根据权利要求4到6中任意一项所述的内燃发动机，其中在所述泵下游，在所述供给管路进入所述汽缸体之前，所述油回路的供给管路首先延伸通过所述汽缸盖。
8.根据前述任意一项权利要求所述的内燃发动机，其中所述至少一个汽缸盖在组装端侧被连接到汽缸体，所述汽缸体具有至少一个冷却套，从而形成液体冷却结构。
9.根据权利要求2到8中的任意一项所述的内燃发动机，其具有汽缸体，所述汽缸体具有至少一个冷却套，从而形成液体冷却结构，其中所述汽缸体的至少一个冷却套属于所述冷却水回路。
10.根据权利要求2到8中的任意一项所述的内燃发动机，其具有汽缸体，所述汽缸体具有至少一个冷却套，从而形成液体冷却结构，其中所述汽缸体的至少一个冷却套属于所述油回路。
11.根据权利要求9或10所述的内燃发动机，其具有汽缸体，所述汽缸体具有至少一个冷却套，从而形成液体冷却结构，其中所述汽缸体的至少一个冷却套被设置在所述汽缸盖的至少一个冷却套的上游。
12.根据前述权利要求中任意一项所述的内燃发动机，其中所述至少一个汽缸盖在组装端侧被连接到汽缸体，且进气管路被连接到每个进气口，其中所述至少一个进口侧冷却套(8)被设置在所述组装端侧和所述至少一个进气管路之间。
13.根据前述权利要求中任意一项所述的内燃发动机，其中所述至少一个汽缸盖在组装端侧被连接到汽缸体，且排气管路被连接到每个出气口，其中所述至少一个出口侧冷却套(2)被设置在所述组装端侧和所述至少一个排气管路之间。
14.根据前述权利要求中任意一项所述的内燃发动机，其中所述至少一个汽缸盖在组装端侧被连接到汽缸体，且排气管路被连接到每个出气口，其中提供了至少两个出口侧冷却套Qa、2b)，其中下冷却套Qa)被设置在所述组装端侧和所述至少一个排气管路之间， 且其中上冷却套Ob)被设置在所述至少一个排气管路位于所述下冷却套Oa)相对的侧面上。
15.根据前述权利要求中任意一项所述的内燃发动机，其具有至少两个汽缸，其中排气管路被连接到每个出气口，其中所述至少两个汽缸的排气管路在所述汽缸盖内合并形成整体排气管路，以便形成集成的排气歧管。
全文摘要
本发明涉及一种具有至少一个汽缸的内燃发动机，该发动机包括至少一个汽缸盖，以及液体冷却结构，该液体冷却结构具有集成在所述汽缸盖内的至少两个冷却套(2、8)，其中每个汽缸在出口侧具有至少一个出气口用于排出排气，并在进口侧具有至少一个进气口用于供应新鲜空气。本发明试图提供上述类型的内燃发动机，其在冷却和摩擦损耗两个方面都得到优化。为实现该目的，本发明的内燃发动机的特征在于在汽缸盖中，至少一个冷却套(2)被设置在出口侧且至少一个冷却套(8)设置在进口侧，其中至少两个冷却套(2，8)彼此分开并属于不同的独立冷却剂回路。
文档编号F01P3/02GK102235224SQ201110082410
公开日2011年11月9日 申请日期2011年3月30日 优先权日2010年5月4日
发明者B·施泰纳, J·梅林, K·库荷尔巴茨 申请人:福特环球技术公司