用于内燃机的气缸盖的制作方法

本发明涉及一种用于具有冷却通道系统的内燃机的气缸盖。

背景技术：

气缸盖与气缸座一起确定内燃机的燃烧室，在该气缸座上固定气缸盖。不仅在气缸座中而且在气缸盖中构成冷却通道系统的冷却通道，这些冷却通道可以运走在燃烧时产生的废热。另外，气缸盖具有通道和开口，它们通入到燃烧室中。通过这些开口，例如燃料喷嘴和火花塞可以伸入到燃烧室中，并且通过这些通道可以将燃烧用气体输送至燃烧室或者由燃烧室排出。

相应地，在气缸盖中的冷却通道必须围绕气体通道并且围绕其他开口引导，因此产生复杂的且难以制造的几何结构。在此尤其问题是冷却所谓的接片、即燃烧室区段的上顶的区域，该区域包围火花塞开口和/或喷嘴开口。接片的区域尤其在具有每缸四个阀的气缸盖中被气体通道几乎完全包围，使得这个区域会很难用冷却通道冷却。

由此，在通常的气缸盖中仅发生接片的小的散热，使得在这里在运行时产生高的温度，该温度能减少气缸的寿命并且从而减少整个发动机的寿命。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是，提供一种气缸盖，该气缸盖能够实现接片的改进的冷却。

该目的通过一种用于具有至少一个气缸的内燃机的气缸盖解决，该气缸盖具有：冷却通道系统，该冷却通道系统具有冷却剂入口侧和冷却剂出口侧；燃烧室区段；两个在冷却剂入口侧的气体通道；两个在冷却剂出口侧的气体通道和两个相邻的构件开口、例如一个火花塞开口和一个喷嘴开口，在冷却剂入口侧的气体通道、在冷却剂出口侧的气体通道和构件开口都通入到燃烧室区段中。气缸盖具有设置在一方面各构件开口与另一方面各气体通道之间的环形壁区段，冷却通道系统具有延伸到环形壁区段中的接片冷却通道，该接片冷却通道在冷却剂入口侧的气体通道之间延伸并且具有上壁。上壁具有在环形壁区段的区域中倾斜向下定向的引导面，以便将冷却剂朝燃烧室区段偏转。在此，气缸盖的远离燃烧室区段的一侧理解成“上”。相应地，方向“下”朝气缸盖的设置有燃烧室区段的一侧延伸。

冷却剂在冷却剂入口侧的气体通道的区域中倾斜朝上流动并且然后通过倾斜向下定向的引导面向下朝接片方向转向。按这样的方式，接片直接由冷却剂流过，因此实现接片的有效的冷却。从而通过燃烧过程传递到接片上的热量能被有效地导走，使得发动机的寿命提高。

在此，在冷却剂入口侧的气体通道可以是气缸的出口通道，并且在冷却剂出口侧的气体通道可以是气缸的入口通道。例如在冷却剂入口侧的构件开口是火花塞开口，并且在冷却剂出口侧的构件开口是用于喷嘴的开口。

气缸盖可以通过铸造制成。冷却通道系统在此通过芯部构成，该芯部能通过3d打印制成。3d打印具有如下优点：能够制造任意的几何结构、尤其具有侧凹区域的几何结构。

例如，接片冷却通道在冷却剂入口侧的气体通道之间上升，因此轮廓能服从燃烧室区段的上侧，以便能够实现更有效的冷却。

优选上壁在冷却剂入口侧的气体通道之间上升，在冷却剂入口侧在环形壁区段的中轴线之前到达其最高点，并且朝冷却剂出口侧下降。通过这种几何结构确保接片的尤其良好的迎流。在此用最高点表示一个点，至少在冷却剂入口侧从环形壁区段的中轴线开始，这一个点比接片冷却通道其余部分高。

在本发明的一种结构中，上壁部分地是波浪形的，该波浪形具有至少一个波峰，使得实现冷却剂朝燃烧室区段的尽可能无涡流的偏转。在此，朝下定向的引导面可以是波峰的下降区段。

在本发明的另一实施形式中，接片冷却通道具有朝燃烧室区段突出的突起，该突起设置在环形壁区段的区域中。通过这个突起可能的是，冷却剂在接片的区域中更接近燃烧室区段。

优选，突起在引导面的区域中设置，和/或在冷却剂出口侧紧接着引导面的区域地设置，使得冷却剂由引导面偏转到突起中。

例如接片冷却通道的上壁在突起的区域中具有波谷。按这样的方式确保，足够的冷却剂流过突起。

突起可向燃烧室区段接近直至距其9mm或更小。在接片冷却通道的下壁与在环形壁区段中的燃烧室区段的上侧之间的间距从而最小仅为9mm或更小，因此实现接片的尤其有效的冷却。

在一种实施方案中，冷却通道系统具有至少一个外部的冷却通道，该冷却通道朝两个在冷却剂入口侧的气体通道之中的一个的上方延伸并且构成上冷却剂通道，因此能够实现有效地冷却不被接片冷却通道冷却的区域。

例如接片冷却通道在环形壁区段的面向出口的半部中、尤其在两个构件开口之中的在冷却剂入口侧的构件开口的区域中通入到上冷却通道中，使得在没有较大的压力损耗的情况下实现冷却剂的有效的导走。

尤其在接片冷却通道通入到上冷却通道之前，上壁、尤其是整个接片冷却通道再次上升，因此实现尤其有利的流动。

在本发明的一种结构中，接片冷区通道在环形壁区段的中轴线的冷却剂入口侧与所述至少一个外部的冷却通道和上冷却通道分开。因此，通过接片冷却通道的冷却剂流能被改进。

例如接片冷却通道在两个构件开口的冷却剂入口侧分支成两个分支，这两个分支在构件开口的不同的侧面上延伸，因此能够实现围绕构件开口的接片的均匀的冷却。

优选在每个所述分支中设置引导面和/或突起，使得在每个所述分支中实现接片的最佳的冷却。

可以设置两个外部的冷却通道，这些冷却通道在冷却剂入口侧的气体通道的上方汇流并且构成上冷却通道，因此实现均匀地流过的冷却剂回路。

优选上冷却通道在冷却剂出口侧的气体通道之间延伸，使得在冷却剂出口侧的气体通道也被冷却。

附图说明

由下面的说明以及由参考的附图得到本发明的其他特征和优点。附图如下：

图1显示具有按本发明的气缸盖的内燃机的示意剖视图的局部图，

图2显示按图1的气缸盖的示意的底视图，

图3显示按图1从上方看的气缸盖的冷却通道系统的剖视图，

图4显示按图3的冷却通道系统的侧面的侧视图，并且

图5显示按图3的冷却通道系统的透视的剖视图。

具体实施方式

在图1中，描述具有气缸座12和气缸盖14的内燃机10，这些描述并且所有其他描述限于内燃机10的仅一个气缸。当然还可以有其他的气缸紧接着这一个描述的气缸。

在内燃机10中设置燃烧室16，气缸盖14构成燃烧室16的区段、即具有燃烧室区段18。

燃烧室区段18封闭燃烧室16的上端部、即燃烧室16的用作为压缩室的端部。

在此，在气缸盖14中说明相对于气缸座12的多个方向，其中，“下”意味着朝气缸座12的方向。

在气缸盖14中设置冷却通道系统20，该冷却通道系统在图1中部分通过虚线明显简化地描述。

冷却通道系统20由在气缸座12中的入流部和出流部供给，在图1中仅描述了一个入流部22。

如在图2中可见，气缸盖14、确切地说冷却通道系统20具有用于冷却剂的三个入口24和两个出口26。与此对应地，在气缸盖14中能确定冷却剂入口侧和冷却剂出口侧。在图2中，左侧是冷却剂入口侧并且右侧是冷却剂出口侧。

气缸座12具有两个构件开口28、例如一个喷嘴开口30和一个火花塞开口32，构件开口通入到燃烧室区段18中，并且构件、例如喷嘴或火花塞可以被引导通过构件开口。

这些构件开口28沿流动方向相邻，使得所述构件开口28之中的一个比另一个更靠近冷却剂入口侧地设置。

在显示的实施形式中，在冷却剂入口侧的构件开口28是火花塞开口32，而喷嘴开口30是在冷却剂出口侧的构件开口。

此外，两个在冷却剂入口侧的气体通道34和两个在冷却剂出口侧的气体通道36通入到燃烧室区段18中。四个气体通道34、36用于将空气输送至燃烧室16或者将燃烧废气由燃烧室16导出。基于概述的原因在图1中省略气体通道34、36的描述。

当然也能设置其他数量的气体通道34、36。

在显示的实施形式中，在冷却剂入口侧的气体通道34是空气出口，并且在冷却剂出口侧的气体通道36是通向燃烧室16的空气入口。

气缸盖14的在气体通道34、36之间邻接到燃烧室16上的区域称为接片38。构件开口28也延伸通过接片38。

在接片38的区域中，在一方面各构件开口28与另一方面各气体通道34、36之间在气缸盖14中设置环形壁区段40。

环形壁区段40具有中轴线m，该中轴线大致在所述两个构件开口28之间延伸并且将环形壁区段40划分成在冷却剂入口侧的半部和在冷却剂出口侧的半部。

冷却通道系统20延伸通过整个气缸盖14并且在显示的实施形式中具有一个接片冷却通道42、两个外部的冷却通道44和一个上冷却通道45。

两个外部的冷却通道44，如在图3中描述的，从所述三个入口24之中的两个外部的入口开始，首先远离环形壁区段40地延伸，并且然后上升直至冷却剂入口侧的气体通道34的上方。

外部的冷却通道44在冷却入口侧的气体通道34的上方汇合并且构成上冷却通道45，该上冷却通道连续地朝冷却剂出口侧下降(见图4)。

接片冷却通道42由所述三个入口24之中的中间入口出来，延伸到环形壁区段40中。在此，该环形壁区段能在冷却剂入口侧的气体通道34之间延伸。

接片冷却通道42在此在环形壁区段40的冷却剂入口侧的区域中与外部的冷却通道44和上冷却通道45流动分离。

在环形壁区段40的内部中，但是在构件开口28的冷却剂入口侧，接片通道分支成两个分支42.1和42.2，这两个分支在不同的侧面上包围构件开口28。

下面描述接片冷却通道42的仅一个分支42.1、42.2的走向，因为这两个分支42.1、42.2是镜像对称的。

如在图4和5中可见的，接片冷却通道42具有上壁46，该上壁基本上确定在接片冷却通道42内的冷却剂的流动。

上壁46在环形壁区段40的中轴线m之前到达其最高点p并且然后朝冷却剂出口侧下降。

上壁46描述在其最高点p的区域中具有波峰的波浪形。

上壁46的下降部分构成为引导面48，该下降部分在冷却剂出口侧紧接着最高点p，该引导面倾斜向下、即朝燃烧室区段18定向。引导面48处于环形壁区段40的内部。

在冷却剂出口侧紧接着引导面48的区域，接片冷却通道42具有突起50，该突起朝燃烧室区段18突出。

突起50也设置在环形壁区段40中并且可以向燃烧室区段接近直至距其9mm或更小，使得在接片冷却通道42的下壁之间在突起50的区域中朝燃烧室区段18存在9mm的距离。

也可考虑的是，突起50本身设置在引导面48的区域中。

紧接着突起50的区域，或者如在显示的实施形式中，在突起50的区域中，接片冷却通道42通入到上冷却通道45中。

在此，通入口处于环形壁区域40的在冷却剂出口侧的半部中。

接片冷却通道42的上壁46和整个接片冷却通道42在此也朝接片冷却通道42的通入口再次上升。

上壁46从而也具有波谷，该波谷位于突起50的区域中。

上冷却通道45在接片冷却通道42的通入口的冷却剂出口侧至少部分地在冷却剂出口侧的气体通道36之间延伸并且通入到两个出口26中。

通过所述入口24之中的中间入口流入到接片冷却通道42中的冷却剂通过接片冷却通道42流动直至最高点p，并且在这里由引导面48朝燃烧室区段18的方向偏转。

因此实现接片38的尤其有效的迎流，尤其通过突起50的穿流来实现。按这种方式，接片38的温度在内燃机10运行期间可以明显降低。

在描述冷却通道系统20时，仅提到一个气缸的两个外部的冷却通道44、接片冷却通道42和上冷却通道45。当然在具有多个气缸的内燃机10中也设置多个这种结构组件，这些结构组件包括外部的冷却通道44、接片冷却通道42和上冷却通道45，其中，相邻气缸的各上冷却通道45可以彼此流体连接。

当然冷却通道系统20可以还具有其他的冷却通道，这些冷却通道基于概述没有在附图中描述和解释。尤其可考虑的是，冷却通道系统20的其他的入口和出口设置在气缸盖14中。