專利名稱：具有液體冷卻的內(nèi)燃發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有至少一個汽缸的內(nèi)燃發(fā)動機，其包括至少一個汽缸蓋，以及液體冷卻結(jié)構(gòu)，其具有至少兩個集成在汽缸蓋內(nèi)的冷卻套，每個汽缸在出口側(cè)具有至少一個出氣口用于排出排氣，且在入口側(cè)具有一個進氣口用于供應新鮮空氣。
背景技術：
上述類型的內(nèi)燃發(fā)動機用作機動車輛的驅(qū)動裝置。在本發(fā)明的背景下，術語“內(nèi)燃發(fā)動機”包括柴油發(fā)動機和火花點火發(fā)動機，以及混合燃料內(nèi)燃發(fā)動機，即采用混合燃燒過程運行的內(nèi)燃發(fā)動機。內(nèi)燃發(fā)動機具有汽缸蓋和汽缸體，其在組裝端側(cè)彼此連接從而形成單個汽缸。汽缸蓋傳統(tǒng)上用來保持閥門傳動機構(gòu)。閥門傳動機構(gòu)的任務是在正確的時間打開和關閉燃燒室的進氣口和出氣口。為了控制充氣交換，內(nèi)燃發(fā)動機需要控制元件和用于致動控制元件的致動元件。 在充氣交換過程中，燃燒氣體經(jīng)出氣口排放，且燃燒室充氣，也就是說，新鮮混合物或新鮮空氣經(jīng)進氣口被吸入。為了控制充氣交換，在四沖程發(fā)動機中，幾乎只使用提升閥作為控制元件，該提升閥門在內(nèi)燃發(fā)動機工作過程中執(zhí)行震蕩升降運動，且該提升閥以該方式打開和關閉進氣口和出氣口。閥門運動要求的閥門致動機構(gòu)，包括閥門自身，被稱為閥門傳動機構(gòu)。閥門致動裝置通常包括凸輪軸，多個凸輪安裝在該凸輪軸上?；緟^(qū)別在于底置凸輪軸和頂置凸輪軸。這設涉及在汽缸蓋和汽缸體之間的分離面，也就是組件表面。如果凸輪軸設置在組件表面上面，則其是頂置凸輪軸，否則是底置凸輪軸。頂置凸輪軸優(yōu)選安裝在汽缸蓋中。為了在汽缸蓋中保持和安裝凸輪軸，提供所謂的凸輪軸接收座，其具有至少兩個軸承，軸承通常雙部件設計且每個情形中包括一個軸承座和一個可連接到軸承座的軸承蓋。凸輪軸安裝在軸頸區(qū)域中，軸頸彼此沿凸輪軸的軸線分開設置并通常作為加厚的軸肩形成。這里，軸承蓋和軸承座可作為獨立組件形成或與凸輪軸接收座一體形成?？稍O置軸承殼體作為凸輪軸和軸承之間的中間元件。在組裝狀態(tài)，每個軸承座連接到相應軸承蓋。在每個情形中，如果與作為中間元件的軸承殼體交互適當，則一個軸承座和一個軸承蓋形成保持軸頸的孔?？讉鹘y(tǒng)上被提供以發(fā)動機油，也就是潤滑油，以便隨著凸輪軸旋轉(zhuǎn)，在每個孔的內(nèi)表面和作為凸輪軸的關聯(lián)軸頸之間形成支承負載潤滑膜，類似于平面滑動軸承?？商鎿Q地，軸承也可形成為單一件，例如在復合凸輪軸的情形中。為了向軸承提供油，要提供饋送發(fā)動機油的泵，該泵經(jīng)供給管路供應發(fā)動機油到凸輪軸接收座，導管從凸輪軸接收座延伸到至少兩個軸承。這里，根據(jù)現(xiàn)有技術，在這樣做時，供給管路從泵經(jīng)汽缸體延伸到凸輪軸接收座，通過所謂的主油道。為了形成主油道，主供給管通常提供在汽缸體中，該主供給管沿凸輪軸的縱軸對準。主供給管可設置在曲柄箱內(nèi)凸輪軸上面或下面，或集成到曲軸。導管從主油道延伸到曲軸的軸承。 根據(jù)現(xiàn)有技術，提供的泵自身提供有發(fā)動機油，該發(fā)動機油經(jīng)吸入管路來自油盤， 吸入管路從油盤延伸到泵，且所述泵必須確保適當高的饋送流量，也就是說，適當高的饋送體積，并確保供應系統(tǒng)中適當高的油壓，也就是說油路，特別是主油道。本發(fā)明背景下，凸輪軸和曲軸或關聯(lián)的軸承，也就是接收座，被稱為消耗裝置，因為它們使用和消耗發(fā)動機油，也就是必須供給發(fā)動機油，以便執(zhí)行和維持其功能。進一步的消耗裝置可以是例如連接桿或平衡桿的軸承，該軸承是在需要時提供的。類似地，上述意義上的消耗裝置是噴油冷卻結(jié)構(gòu)，其利用噴嘴從下面，也就是在曲柄箱側(cè)，以發(fā)動機油潤濕活塞頭以便冷卻，因此使用油，也就是說必須供應以油。例如用于液壓閥門的液壓可致動曲軸調(diào)節(jié)器或其他閥門傳動組件起補償作用，類似地，需要發(fā)動機油并要求油料供應。提供在供給管路中的油過濾器或油冷卻器不是上述意義上的消耗裝置。這些油路組件也適當?shù)靥峁┮园l(fā)動機油。然而，油路需要使用這些組件，且所述組件僅有涉及油自身的任務，也就是功能，因而，消耗裝置首先使得油路是必須的。要被提供油的消耗裝置中的摩擦，例如曲軸的軸承顯著依賴于粘度，且因此依賴于所提供油的溫度。并且所述摩擦對內(nèi)燃發(fā)動機的燃料消耗有貢獻。需求最小化燃料消耗是重要的。除了改善，也就是更有效地燃燒，摩擦損耗的減少也在所做努力中處于最顯著位置。減少的燃料消耗對污染物質(zhì)排放的減少也有貢獻。關于減少摩擦損耗，可加速快速加熱發(fā)動機油和快速預熱內(nèi)燃發(fā)動機，特別是在冷起動后。在內(nèi)燃發(fā)動機預熱階段中的發(fā)動機油相對快速加熱確保粘度的快速減少，且因此摩擦減少和摩擦損耗，特別是在被供油的軸承中。現(xiàn)有技術公開了這樣的概念，其中油是利用外部加熱裝置主動加熱的。然而，加熱裝置是使用燃料的額外消耗裝置，這與減少燃料消耗的目的相矛盾。在其他概念中，在操作過程中被加熱的發(fā)動機油存儲在絕緣的容器中，并根據(jù)需要利用，例如，在內(nèi)燃發(fā)動機再起動的情形中。該方法的缺點是在操作過程中加熱的油不能無限地保持在高溫，且因此通常需要在內(nèi)燃發(fā)動機操作過程中加熱油。外部加熱裝置和絕緣容器都導致在發(fā)電機艙內(nèi)需要額外安裝空間，且對實現(xiàn)驅(qū)動單元的最可能緊湊的包裝有害。除了上述裝置，其要求額外成本并具有額外空間要求，油路的有利構(gòu)型，特別是合適導引供給線通過汽缸體或汽缸蓋，可輔助，也就是加速冷起動后發(fā)動機油的加熱。結(jié)合油路和冷起動后所需的油快速加熱，必須考慮這樣的事實，即汽缸蓋和汽缸體是要求冷卻的高度熱負載組件，且內(nèi)燃發(fā)動機的熱管理主要由所述冷卻決定，也就是內(nèi)燃發(fā)動機的構(gòu)型由冷卻確定，而非由盡可能快的發(fā)動機油加熱決定。燃料的放熱、化學轉(zhuǎn)化實現(xiàn)的燃燒過程釋放的熱經(jīng)界定燃燒室的壁體部分耗散到汽缸蓋和汽缸體中，并部分耗散到鄰近組件，且經(jīng)排氣流耗散到環(huán)境中。為了將汽缸蓋的熱負載保持在限制內(nèi)，導入汽缸蓋的部分熱流必須再從汽缸蓋汲取。從內(nèi)燃發(fā)動機表面通過輻射和熱傳導耗散到環(huán)境的熱量對于有效冷卻是不足的，因此汽缸蓋的冷卻通常是通過強迫對流以目標方式實現(xiàn)。
對于冷卻結(jié)構(gòu)，采用空氣冷卻結(jié)構(gòu)或液體冷卻結(jié)構(gòu)基本是可能的。在空氣冷卻結(jié)構(gòu)的情形中，內(nèi)燃發(fā)動機提供有風扇，其中熱耗散是利用經(jīng)汽缸蓋表面?zhèn)鲗У臍饬鬟M行的。相比，液體冷卻要求內(nèi)燃發(fā)動機或汽缸蓋和/或汽缸體裝配有冷卻套，也就是說， 要求提供冷卻劑導管，該冷卻劑導管攜帶冷卻劑通過汽缸蓋，這會導致復雜的設計結(jié)構(gòu)。這里，高度的機械和熱負載汽缸蓋首先被削弱強度，這是由于形成冷卻劑導管。其次，熱不必首先傳導到汽缸蓋表面從而被耗散，如同空氣冷卻結(jié)構(gòu)中的情形。熱被耗散給冷卻劑，通常是提供有添加劑的水并已經(jīng)在汽缸蓋內(nèi)部。這里，冷卻劑是利用設置在冷卻回路中的泵饋送的，以便所述冷卻劑在冷卻套中循環(huán)。耗散到冷卻劑的熱是從汽缸蓋的內(nèi)部以該方式排放的，并從熱交換器中冷卻劑再次被汲取。相對其他冷卻劑，水是有利的，因為水是無毒的，易于得到且廉價，而且具有非常高的熱容，因此水適于汲取和耗散非常大量的熱，這通常被當作是有利的。由于液體相對空氣較高的熱容，所以相比空氣冷卻，顯著更大量的熱可以利用液體冷卻耗散。而且，現(xiàn)代內(nèi)燃發(fā)動機通常是用排氣渦輪增壓器或增壓器增壓的，并越來越多地使用集成在汽缸蓋內(nèi)的排氣歧管。這些措施具有這樣的效果，即汽缸蓋和汽缸體比傳統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)動機是更高度熱負載的，且因此對冷卻結(jié)構(gòu)的需求增加。為此，在根據(jù)現(xiàn)有技術的內(nèi)燃發(fā)動機中，通常至少一個冷卻套集成到汽缸蓋中從而形成液體冷卻結(jié)構(gòu)。 在根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機發(fā)動機中，汽缸蓋具有至少兩個冷卻套。汽缸蓋可具有出口側(cè)、設置在排氣管路和汽缸蓋組裝端側(cè)之間的下冷卻套，以及設置在該側(cè)排氣管路上的上冷卻套，上冷卻套與下冷卻套相對。冷卻結(jié)構(gòu)應可靠地保護內(nèi)燃發(fā)動機，特別是汽缸蓋，防止熱過載，且應優(yōu)選足夠有效，即能夠免除高排氣溫度時的富集(λ < 1)。在富集的過程中，注入的燃料超過所提供的空氣量能夠?qū)嶋H燃燒的量，類似地，額外的燃料被加熱和蒸發(fā)，以便燃燒氣體溫度降低。然而從能量相關的方面看，特別是從內(nèi)燃發(fā)動機的燃料消耗方面看，且從污染物排放方面看， 所述方法被當作是不利的。特別地，富集不會總是使得能夠以提供的排氣后處理系統(tǒng)要求的方式操作內(nèi)燃發(fā)動機。其次，冷卻從內(nèi)燃發(fā)動機汲取的熱不會超過絕對必須的熱，因為熱汲取或汲取的熱量對內(nèi)燃發(fā)動機效率有影響。在現(xiàn)有技術中，超過使用能量的四分之一耗散到液體冷卻結(jié)構(gòu)的冷卻劑中，也就是說，通常耗散到冷卻水，且被耗散到環(huán)境，未被使用。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述背景，本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)燃發(fā)動機，其在冷卻和摩擦損耗方面得到優(yōu)化。所述目的是通過具有至少一個汽缸的內(nèi)燃發(fā)動機實現(xiàn)的，該汽缸包括至少一個汽缸蓋，以及液體冷卻結(jié)構(gòu)，其具有至少兩個集成在汽缸蓋內(nèi)的冷卻套，每個汽缸在出口側(cè)具有至少一個出氣口用于排放排氣，且在入口側(cè)具有一個進氣口用于供應新鮮空氣。且該內(nèi)燃發(fā)動機特征在于在汽缸蓋中，至少一個冷卻套設置在出口側(cè)，且至少一個冷卻套設置在進口側(cè)，其中所述至少兩個冷卻套彼此分開且屬于不同的、分開的冷卻劑回路。
根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機汽缸蓋具有兩個彼此獨立的冷卻劑回路，且在每個情形中包括至少一個冷卻套，且其特別可以是并優(yōu)選是以不同冷卻劑工作的。液體冷卻結(jié)構(gòu)的該構(gòu)型或涉及使得，一方面進口側(cè)和另一方面出口側(cè)都能夠按要求冷卻，特別地彼此獨立并根據(jù)各自需求情況。根據(jù)本發(fā)明，一個回路的至少一個冷卻套設置在出口側(cè)，且另一個回路的至少一個冷卻套設置在進口側(cè)，以便為進口側(cè)和出口側(cè)實現(xiàn)不同冷卻能力，特別地，不僅通過使用不同冷卻劑。而且每個回路的泵功率不同，且因此冷卻劑吞吐量，也就是饋進體積可選擇， 可彼此獨立設定。以該方式，可以影響通流速度，這顯著地共同確定對流傳遞的熱。以該方式，可以在進口側(cè)從汽缸蓋汲取較少的熱，并在出口側(cè)從汽缸蓋汲取較多的熱。具體地，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機允許使用油作為汽缸蓋進口側(cè)的冷卻劑，且使用水作為更高熱或高熱負載的出口側(cè)的冷卻劑。油的熱容比水低，其結(jié)果是進口側(cè)的冷卻能力相對使用水作為冷卻劑顯著減小。 根據(jù)本發(fā)明的液體冷卻結(jié)構(gòu)的構(gòu)型使得能夠在進口側(cè)從汽缸蓋按照防止過熱實際要求的程度汲取熱，然而，根據(jù)現(xiàn)有技術，由于不統(tǒng)一地使用水作為冷卻劑，進口側(cè)的冷卻強度比實際要求的高，因為該冷卻結(jié)構(gòu)是針對更高熱負載的出口側(cè)設計的。因此根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機是針對冷卻優(yōu)化的。內(nèi)燃發(fā)動機的效率是根據(jù)本發(fā)明通過液體冷卻結(jié)構(gòu)增加的。而且，使用油作為至少一個進口側(cè)冷卻套的冷卻劑具有進一步的優(yōu)點。如果進口側(cè)冷卻套共同形成內(nèi)燃發(fā)動機的油路，則油路經(jīng)供給管路供應油給消耗裝置，冷起動后，內(nèi)燃發(fā)動機被更快地加熱。特別地，油然后流動，隨著其通過汽缸蓋，經(jīng)進口側(cè)冷卻套，其最基本的功能是當前所需的熱傳遞。這里，進口側(cè)冷卻套用于在預熱階段加熱油，且當內(nèi)燃發(fā)動機已經(jīng)預熱時，相應于其原始功能，用于冷卻汽缸蓋。在這兩種情形中，進口側(cè)冷卻套都用于將熱引入油。在根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機中，雖然冷起動后，在進口側(cè)引入冷卻劑的熱有利地確保快速加熱油，且因此改善內(nèi)燃發(fā)動機的操作，現(xiàn)有技術中，引入用作冷卻劑的冷卻水中的熱無用耗散。后者熱轉(zhuǎn)移甚至抵消油的快速加熱。預熱階段中油加熱減慢，隨著油通過汽缸蓋或汽缸體，因為內(nèi)燃發(fā)動機的預熱，且因此油的加熱被抵消。關于在預熱階段的油加熱，進口側(cè)冷卻套被證明是極其合適的。首先，與管路相比，冷卻套具有大表面積，其通過對流增加熱傳遞。其次，冷卻套集成到其中的汽缸蓋是高度熱負載的促進在預熱階段將熱引入發(fā)動機油，這是由于比較大的溫度差或溫度梯度。因此，由于上述原因，該內(nèi)燃發(fā)動機的實施例是特別有利的，其中至少一個出口側(cè)冷卻套屬于冷卻水回路，然而至少一個進口側(cè)冷卻套屬于油回路。根據(jù)本發(fā)明設計的內(nèi)燃發(fā)動機被證明在預熱階段是特別有利的，特別在冷起動后。在車輛停止期間，也就是說在內(nèi)燃發(fā)動機再起動的情形中，油流經(jīng)進口側(cè)冷卻套，其屬于汽缸蓋的油回路，作為燃燒過程的結(jié)果，汽缸蓋被相對快地加熱，其結(jié)果是導致相對大量的熱在起動后直接引入油中。為消耗裝置提供的油因此被更快地加熱。加熱的油或相對高溫的油具有相對低的濃度，這減小內(nèi)燃發(fā)動機的摩擦損耗并提高效率。結(jié)果，通過加熱油，特別是在冷起動后，內(nèi)燃發(fā)動機的燃料消耗被顯著減少。
如詳細解釋，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機解決本發(fā)明針對的問題，特別是提供了冷卻和摩擦損耗都優(yōu)化的內(nèi)燃發(fā)動機。根據(jù)本發(fā)明方法相對油用加熱裝置主動加熱概念的顯著優(yōu)點在于根據(jù)本發(fā)明的油加熱設施的相對簡單設計?；静恍枰~外的組件，特別是無需額外加熱裝置。缺少加熱設備也消除了這里裝置產(chǎn)生的額外燃料消耗。根據(jù)本發(fā)明，必須提供來形成液體冷卻結(jié)構(gòu)的冷卻套被分配給已經(jīng)存在的油回路，以便在預熱階段能更快地加熱油。在操作過程中加熱的發(fā)動機油存儲在絕緣儲存器中，并在內(nèi)燃發(fā)動機再起動的過程中用于供應消耗裝置的概念中，必須考慮如果沒有額外燃料，在操作過程加熱的油不能無期限地保持在高溫，且該概念還要求額外組件。該內(nèi)燃發(fā)動機的實施例是有利的，其中冷卻水回路不包括進口側(cè)冷卻套。也就是， 汽缸蓋的進口側(cè)完全油冷卻，因此熱不會以冷卻水無用耗散。液體冷卻結(jié)構(gòu)的實施例或構(gòu)型確保在進口側(cè)從汽缸蓋汲取的熱是專用并完全用于加熱發(fā)動機油，且不會經(jīng)冷卻水無用耗散。內(nèi)燃發(fā)動機的熱管理進一步以該方式優(yōu)化。在至少一個進口側(cè)冷卻套屬于油回路的內(nèi)燃發(fā)動機中，至少一個汽缸蓋在組裝端側(cè)連接到汽缸體的實施例是有利的，汽缸體用作用于在至少兩個軸承保持曲軸的上半曲軸箱，且在背向汽缸蓋的側(cè)邊連接到油盤，油盤用作下半曲軸箱，其用來收集和存儲發(fā)動機油，其中泵被提供用來經(jīng)供給管路饋進發(fā)動機油到油回路中至少一個消耗裝置。在本情形中，供應到至少一個消耗裝置的油在進口側(cè)冷卻套加熱的，其是油回路的部件，這樣做是有利的，特別在冷起動后，并顯著地減少內(nèi)燃發(fā)動機的摩擦損耗。如背景技術所述，在組裝階段，至少一個汽缸蓋和汽缸體在其組裝端側(cè)彼此連接， 也就是說，通常利用螺釘彼此固定。為了密封燃燒室，通常密封件設置在汽缸體和汽缸蓋之間。為了保持活塞或汽缸套，汽缸蓋具有相應數(shù)目的缸膛。每個汽缸的活塞是以軸向可移動方式在汽缸套內(nèi)導引，且與汽缸套和汽缸蓋一起，界定汽缸燃燒室。這里活塞頭形成燃燒室內(nèi)壁一部分，且與活塞環(huán)一起相對汽缸體或曲軸箱密封燃燒室，以便沒有燃燒氣體或沒有燃燒空氣進入曲軸箱，且沒有油進入燃燒室?；钊脕韨鬟f燃燒產(chǎn)生的氣體力到曲軸箱。為此，活塞是利用活塞銷活動連接到連接桿，其進而可移動安裝到曲軸。安裝在曲軸箱內(nèi)的曲軸吸收連接桿力，活塞的振蕩沖程運動轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。傳遞到曲軸的部分能量通常用于驅(qū)動輔助單元，如油泵和交流發(fā)電機，或用于驅(qū)動凸輪軸，且因此用于致動閥門傳動裝置。通常且在本發(fā)明的背景下，上半曲軸箱是通過汽缸體形成的。曲軸箱由可安裝在上半曲軸箱并用作油盤的下半曲軸箱補充。油盤用來收集并存儲發(fā)動機油且是油回路的部件。而且，在內(nèi)燃發(fā)動機預熱后，油盤用作熱交換器用于減小油溫。這里位于油盤中的油是利用熱傳導和對流冷卻的，對流是利用傳導通過外側(cè)的氣流實現(xiàn)的。 為了保持和安裝曲軸，至少兩個軸承提供在曲軸箱內(nèi)。結(jié)合曲軸軸承結(jié)構(gòu)指出的類似地應用于曲軸箱的所述軸承或軸承結(jié)構(gòu)，且因此參考相應陳述。
這方面，內(nèi)燃發(fā)動機的實施例是有利的，其中供給管路對主油道開通，導管從主油道延伸到曲軸至少兩個軸承，以便為至少兩個軸承供應發(fā)動機油。
在該實施例中，曲軸的軸承被提供以在進口側(cè)冷卻套中加熱的油，這顯著減少軸承中摩擦并對內(nèi)燃發(fā)動機的預熱行為具有有利效果。這里，內(nèi)燃發(fā)動機實施例是有利的，其中主油道上游，供給線路延伸通過汽缸蓋， 優(yōu)選通過汽缸蓋的進口側(cè)冷卻套。油回路的供給管路延伸通過汽缸蓋或在所述管路在下游對主油道打開之前通過進口側(cè)冷卻套。在該情形中，油在汽缸蓋中加熱且然后僅用于潤滑曲軸的軸承。雖然現(xiàn)有技術的情形是發(fā)動機油從主油道流到汽缸蓋，在本情形中，所述油是從汽缸蓋傳導到主油道的，同時減少軸承中摩擦且減少燃料消耗。這里，內(nèi)燃發(fā)動機的實施例是有利的，其中在泵下游，油回路供給管路在所述供給管路進入汽缸體之前首先延伸通過汽缸蓋。該實施例利用這樣的事實，即汽缸蓋高度熱負載，特別是比汽缸體更高熱負載，以便加熱油，也就是說，油溫上升，因為所述油流過汽缸蓋比所述油流過汽缸體時更顯著。在冷起動后，汽缸蓋更快地預熱，特別是相對汽缸體，這是由所發(fā)生的燃燒過程的結(jié)果。所討論的實施例中，也就是說，所提出的流量指導確保曲軸軸承被更快地供應以預熱的油，且特別防止這樣的情形，其中進入到汽缸蓋中的油具有從在汽缸體內(nèi)其上游汲取的熱。然而，內(nèi)燃發(fā)動機的實施例也是有利的，因為供給線首先延伸通過汽缸體且隨后， 也就是說下游，通過汽缸蓋，優(yōu)選通過進口側(cè)冷卻套。內(nèi)燃發(fā)動機的實施例是有利的，其中向曲軸軸承供應油，供給線從進口側(cè)冷卻套延伸到曲軸接收座。內(nèi)燃發(fā)動機實施例是有利的，其中至少一個汽缸蓋在組裝端連接到汽缸體，從而形成液體冷卻結(jié)構(gòu)，該汽缸體具有至少一個冷卻套。除了汽缸蓋，汽缸體也是高度熱負載的組件，以便汽缸體裝配冷卻套以便形成液體冷卻結(jié)構(gòu)是必須的或有利的。如果試圖使用耐溫較差的材料時，或在增壓內(nèi)燃發(fā)動機中， 這可以是有利的，增壓內(nèi)燃發(fā)動機比自然吸氣發(fā)動機更高度負載。在具有汽缸體從而形成液體冷卻結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動機中，其具有至少一個冷卻套， 這樣的實施例是有利的，例如其中汽缸體至少一個冷卻套屬于冷卻水回路。水的特征是高熱容，為此當用水作為冷卻劑時可耗散更大量的熱。如上所述，相對其他冷卻劑，水也具有這樣的優(yōu)點，即其是無毒的，易于得到且廉價。在具有汽缸體從而形成液體冷卻結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動機中，其具有一個冷卻套，這樣的實施例也是有利的，其中至少一個汽缸體的冷卻套屬于油回路。相對使用水，油作為冷卻劑具有這樣的優(yōu)點，其不是腐蝕性的，甚至具有防腐效果，且相比水，可直接與組件接觸，特別是在運動時，而對內(nèi)燃發(fā)動機的功能沒有風險。而且，油是經(jīng)供給管路傳導通過汽缸蓋的，也就是說被供應到汽缸體，在任何情形中，以便供應油給消費裝置，特別是曲軸。預熱階段中油加熱可通過以冷卻套裝配汽缸體從而形成用發(fā)動機油作為液體冷卻結(jié)構(gòu)而進一步加速。上述類型的內(nèi)燃發(fā)動機中，具有汽缸體從而形成液體冷卻結(jié)構(gòu)，其具有至少一個冷卻套，這樣的實施例是有利的，其中汽缸體至少一個冷卻套設置在汽缸蓋至少一個冷卻套的上游。然后實施例也具有這樣的優(yōu)點，其中汽缸體的至少一個冷卻套設置在汽缸蓋至少一個冷卻套的下游。汽缸體和汽缸蓋或冷卻劑流動方向的優(yōu)選結(jié)構(gòu)取決于各個情形，具體取決于使用的冷卻劑和汽缸體的冷卻套屬于什么冷卻回路。在這樣的內(nèi)燃發(fā)動機中，至少一個汽缸蓋在組裝端側(cè)連接到汽缸體，且進氣管路連接到每個進氣口，這樣的實施例是有利的，其特征在于至少一個進口側(cè)冷卻套設置在組裝端側(cè)和至少一個進氣管路之間。在該實施例中，至少一個進口側(cè)冷卻套位于面向汽缸體的進氣系統(tǒng)側(cè)上。這在汽缸蓋背向汽缸體的側(cè)面上留下適當?shù)陌惭b空間，例如用于凸輪軸接收座的安置，并導致緊湊的設計。在這樣的內(nèi)燃發(fā)動機中，其中至少一個汽缸蓋在組裝端側(cè)連接到汽缸體，且排氣管路連接到每個出氣口，這樣的實施例是有利的，其特征在于至少一個出口側(cè)冷卻套設置在組裝端側(cè)和至少一個排氣管路之間。在該實施例中，至少一個出口側(cè)冷卻套位于面向汽缸體的側(cè)面上。這為凸輪軸接收座的安置在背向汽缸體的汽缸蓋側(cè)留下足夠量的安裝空間，并導致緊湊的設計。在這樣的內(nèi)燃發(fā)動機中，其中至少一個汽缸蓋在組裝端側(cè)連接到汽缸體，且排氣管路連接到每個出氣口，該實施例是有利的，其特征在于提供了兩個出口側(cè)冷卻套，下冷卻套設置在組裝端側(cè)和至少一個排氣管路之間，且上冷卻套設置在至少一個與下冷卻套相對設置的排氣管路側(cè)。在該實施例中，首先，下冷卻套位于排氣排放系統(tǒng)面對汽缸體的側(cè)面上，其次，上冷卻套設置在背向汽缸體的排氣排放系統(tǒng)側(cè)面上。在該情形中，該實施例是特別有利的，其中至少一個連接件提供在下冷卻套和上冷卻套之間，該連接件用來允許冷卻劑通過。至少一個連接件優(yōu)選位于背向汽缸的歧管的側(cè)面上。提供連接件的結(jié)果是，可以形成非常有效的冷卻結(jié)構(gòu)，如高熱負載內(nèi)燃發(fā)動機要求的那樣，例如增壓內(nèi)燃發(fā)動機，該內(nèi)燃發(fā)動機裝配有集成的排氣歧管。汽缸蓋的冷卻可額外并有利地通過在上冷卻套和下冷卻套之間形成的壓力梯度改善，結(jié)果是至少一個連接件中速度增加，這導致由于對流產(chǎn)生增加的熱傳遞。這里，下和上冷卻套可在整個寬度上彼此連接，或僅部分，也就是說，在冷卻套的部分區(qū)域上。以該方式，可以影響至少一個連接件中的流動速度，且因此對流產(chǎn)生的熱傳遞。在集成的歧管情形中，至少一個連接件優(yōu)選鄰近排氣管路合并形成整個排氣管路的區(qū)域設置，至少一個連接件和整個排氣管路之間的間隔優(yōu)選小于汽缸的直徑或半徑。間隔由整個排氣管路的外壁和連接件的外壁之間的距離限定。在具有至少兩個汽缸的內(nèi)燃發(fā)動機中，這樣的實施例是有利的，其中至少兩個汽缸的排氣管路合并從而在汽缸蓋內(nèi)形成整體排氣管路，以便形成集成的排氣歧管。在歧管的下游，如果合適，則排氣被供應到排氣渦輪增壓器的渦輪機和/或一個或更多排氣后處理系統(tǒng)。這里，首先試圖將渦輪機盡可能靠近內(nèi)燃發(fā)動機的出口設置以便能夠最優(yōu)利用熱排氣的排氣焓，并確保增壓器更快的響應行為。其次，熱排氣到不同排氣后處理系統(tǒng)的路徑也應盡可能短，以便排氣短時間冷卻，且排氣后處理系統(tǒng)盡可能快地達到其操作溫度或熄燈溫度，特別是在內(nèi)燃發(fā)動機冷起動后。這方面，因此試圖最小化汽缸出氣口和排氣后處理系統(tǒng)之間或在汽缸出氣口和排氣渦輪增壓器之間的排氣管路的熱慣性是重要的，這可通過減小所述部件的質(zhì)量和長度實現(xiàn)。這里，排氣歧管集成到汽缸蓋是有利的。該措施額外地允許盡可能緊湊地包裝驅(qū)動單元。具有四個直列式汽缸的汽缸實施例同樣是所討論類型的汽缸蓋，其中每個外汽缸的排氣管路和內(nèi)汽缸的排氣管路合并形成整個排氣管路。然而，這樣的汽缸蓋實施例是有利的，其中汽缸蓋的所有汽缸的排氣管路都合并在汽缸蓋內(nèi)從而形成單件，也就是說公共總排氣管路。這樣的內(nèi)燃發(fā)動機實施例是有利的，其中每個汽缸具有至少兩個出氣口用于將排氣排出汽缸。在充氣交換的排放排氣過程中，主要目標是盡可能快地打開盡可能大的流動橫截面，從而確保有效地排放排氣，為此提供一個以上的出氣口是有利的。這里，這樣的實施例是有利的，其中在至少兩個汽缸的部分排氣管路合并從而形成整體排氣管路之前，首先每個汽缸至少兩個出氣口的排氣管路合并從而形成與汽缸關聯(lián)的部分排氣管路。所有排氣管路的整體長度進一步以該方式縮短。排氣管路分步合并從而形成整體排氣管路也有助于更緊湊，也就是說，汽缸蓋較小體積的設計，且因此特比有助于減小重量和更有效地包裝在發(fā)電機艙中。然而，這樣的實施例可以是有利的，其中汽缸具有一個出氣口用于將排氣排放出汽缸。這樣的實施例是有利的，其中內(nèi)燃發(fā)動機是增壓內(nèi)燃發(fā)動機，優(yōu)選是利用排氣渦輪增壓的內(nèi)燃發(fā)動機。


本發(fā)明將在下文根據(jù)圖1和圖2的示例性實施例被更詳細地說明。在附圖中圖1示出內(nèi)燃發(fā)動機第一實施例的冷卻套砂芯略微傾斜的平面圖，該冷卻套被集成在汽缸蓋中從而形成液體冷卻結(jié)構(gòu)，以及圖2是圖1中所示砂芯在曲軸縱軸方向上的側(cè)視圖。參考編號1 冷卻水回路的砂芯2 冷卻水回路的冷卻套2a 下冷卻套2b 上冷卻套2c連接件
3砂芯支架
4冷卻水進口
5冷卻水出口
6通風管路
7冷卻油回路的砂芯
8冷卻油回路的冷卻套
9砂芯支架
10冷卻油進口
11冷卻油出口
具體實施例方式圖1示出根據(jù)第一實施例的彼此分開的兩個冷卻劑回路的冷卻套2、8的砂芯1、7 略微傾斜的平面圖，所述冷卻套被集成在內(nèi)燃發(fā)動機的汽缸蓋中。借助砂芯1、7，圖1也粗略示出兩個冷卻回路的部件，所述部件被集成在成品汽缸蓋中，并具體被集成在相應冷卻套2、8中。為此，砂芯1、7也提供有與冷卻套2、8關聯(lián)的標識號。為了形成液體冷卻結(jié)構(gòu)，兩個冷卻套2a、2b被設置在汽缸蓋的出口側(cè)，且一個冷卻套8被安置在汽缸蓋的進口側(cè)，兩個出口側(cè)冷卻套2a、2b屬于冷卻水回路，而進口側(cè)冷卻套8是獨立油回路的部件。這兩個冷卻劑回路，特別是一方面的冷卻水回路和另一方面的油回路，是彼此獨立的。這里所示的砂芯1、7是三氣缸直列發(fā)動機的砂芯，其中每個汽缸在出口側(cè)具有兩個出氣口用于將排氣排出汽缸，并且在進口側(cè)具有兩個進氣口用于將新鮮空氣供應給汽缸，其中排氣管路連接到每個出氣口，且進氣管路連接到每個進氣口。三個汽缸的排氣管路在汽缸蓋內(nèi)合并形成整個排氣管路，以便形成集成的排氣歧管(未示出)。汽缸蓋在組裝端側(cè)被連接到汽缸體。在圖1中，油回路的進口側(cè)冷卻套8設置在組裝端側(cè)和進氣管路之間。出口側(cè)冷卻水回路包括兩個出口側(cè)冷卻套h、2b，其中下冷卻套加設置在組裝端側(cè)和整體的排氣歧管之間，而上冷卻套2b設置在排氣歧管位于下冷卻套加相對的側(cè)面上。因此，歧管位于下冷卻套加和上冷卻套2b之間，并由所述冷卻套2a、2b大面積包圍。冷卻水回路不包括進口側(cè)冷卻套。在排氣歧管背向汽缸的一側(cè)，且整個排氣管路也在該側(cè)從汽缸蓋伸出，提供有兩個連接件2c在下冷卻套加和上冷卻套2b之間，該連接件用于允許冷卻水通過，其中僅一個連接件2c在圖1的平面圖中可見。兩個連接件2c鄰近整體排氣管路設置，即排氣管路合并且汽缸蓋的熱負載特別高的歧管區(qū)域。為了在汽缸蓋鑄造后移去砂芯1、7，提供了接觸端口，其在鑄造工藝過程中用作砂芯支架3、9。接觸端口在鑄造工藝之后被關閉。然而這樣的接觸端口用在液體冷卻的情況中以便供應冷卻劑到冷卻套和從其中排出冷卻劑是重要的。出口側(cè)冷卻套h、2b的接觸端口提供在兩個連接件2c的區(qū)域中，下冷卻套加和上冷卻套2b經(jīng)該接觸端口彼此連通。在圖1所示的實施例中，冷卻水進口 4和冷卻油進口 10在面向組裝端側(cè)的一側(cè)上形成，該進口基本平行于汽缸縱軸對準。相對地，關聯(lián)的冷卻劑出口 5、11基本平行于曲軸縱軸延伸。通風管路6用來為冷卻水回路通風。圖2示出圖1中所示砂芯1、7在曲軸縱軸方向上的側(cè)視圖。下面僅解釋相對圖1 的額外特征，為此，可參考圖1。相同的標識號用于相同的組件。從圖2可以看到，在面向組裝端側(cè)的一側(cè)上，兩個冷卻水進口 4通向冷卻水回路的下冷卻套加，且兩個冷卻油進口 10通向油回路的進口側(cè)冷卻套8，且進口 4、10基本平行于汽缸縱軸延伸?？汕宄吹?，下冷卻套加和上冷卻套2b沒有在被其包圍的歧管整個長度上彼此連接。通風管路6在冷卻水回路的最上部分中延伸。
權利要求
1.一種具有至少一個汽缸的內(nèi)燃發(fā)動機，包含至少一個汽缸蓋，以及液體冷卻結(jié)構(gòu)，其具有集成在所述汽缸蓋內(nèi)的至少兩個冷卻套0、8)，其中每個汽缸在出口側(cè)具有至少一個出氣口用于排出排氣，并在進口側(cè)具有至少一個進氣口用于供應新鮮空氣，其中，在所述汽缸蓋中，至少一個冷卻套( 被設置在所述出口側(cè)且至少一個冷卻套(8)被設置在所述進口側(cè)，且所述至少兩個冷卻套(2、8)彼此分開并屬于不同的獨立冷卻劑回路。
2.根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中所述至少一個出口側(cè)冷卻套(2)屬于冷卻水回路，而所述至少一個進口側(cè)冷卻套(8)屬于油回路。
3.根據(jù)權利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中所述冷卻水回路不包括進口側(cè)冷卻套。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中所述至少一個汽缸蓋在組裝端側(cè)被連接到汽缸體，所述汽缸體作為上半曲軸箱，所述上半曲軸箱用于在至少兩個軸承內(nèi)保持曲軸，且所述汽缸體在背離所述汽缸蓋的一側(cè)被連接到油盤，所述油盤作為下半曲軸箱并被提供以收集和存儲發(fā)動機油，其中提供泵用于經(jīng)供給管路饋送所述發(fā)動機油到所述油回路內(nèi)的至少一個消耗裝置。
5.根據(jù)權利要求4所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中所述供給管路通向主油道，導管從所述主油道延伸到所述曲軸的至少兩個軸承以便為所述至少兩個軸承供應發(fā)動機油。
6.根據(jù)權利要求5所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中在所述主油道的上游，所述供給管路延伸通過所述汽缸蓋。
7.根據(jù)權利要求4到6中任意一項所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中在所述泵下游，在所述供給管路進入所述汽缸體之前，所述油回路的供給管路首先延伸通過所述汽缸蓋。
8.根據(jù)前述任意一項權利要求所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中所述至少一個汽缸蓋在組裝端側(cè)被連接到汽缸體，所述汽缸體具有至少一個冷卻套，從而形成液體冷卻結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權利要求2到8中的任意一項所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其具有汽缸體，所述汽缸體具有至少一個冷卻套，從而形成液體冷卻結(jié)構(gòu)，其中所述汽缸體的至少一個冷卻套屬于所述冷卻水回路。
10.根據(jù)權利要求2到8中的任意一項所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其具有汽缸體，所述汽缸體具有至少一個冷卻套，從而形成液體冷卻結(jié)構(gòu)，其中所述汽缸體的至少一個冷卻套屬于所述油回路。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其具有汽缸體，所述汽缸體具有至少一個冷卻套，從而形成液體冷卻結(jié)構(gòu)，其中所述汽缸體的至少一個冷卻套被設置在所述汽缸蓋的至少一個冷卻套的上游。
12.根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中所述至少一個汽缸蓋在組裝端側(cè)被連接到汽缸體，且進氣管路被連接到每個進氣口，其中所述至少一個進口側(cè)冷卻套(8)被設置在所述組裝端側(cè)和所述至少一個進氣管路之間。
13.根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中所述至少一個汽缸蓋在組裝端側(cè)被連接到汽缸體，且排氣管路被連接到每個出氣口，其中所述至少一個出口側(cè)冷卻套(2)被設置在所述組裝端側(cè)和所述至少一個排氣管路之間。
14.根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中所述至少一個汽缸蓋在組裝端側(cè)被連接到汽缸體，且排氣管路被連接到每個出氣口，其中提供了至少兩個出口側(cè)冷卻套Qa、2b)，其中下冷卻套Qa)被設置在所述組裝端側(cè)和所述至少一個排氣管路之間， 且其中上冷卻套Ob)被設置在所述至少一個排氣管路位于所述下冷卻套Oa)相對的側(cè)面上。
15.根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其具有至少兩個汽缸，其中排氣管路被連接到每個出氣口，其中所述至少兩個汽缸的排氣管路在所述汽缸蓋內(nèi)合并形成整體排氣管路，以便形成集成的排氣歧管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有至少一個汽缸的內(nèi)燃發(fā)動機，該發(fā)動機包括至少一個汽缸蓋，以及液體冷卻結(jié)構(gòu)，該液體冷卻結(jié)構(gòu)具有集成在所述汽缸蓋內(nèi)的至少兩個冷卻套(2、8)，其中每個汽缸在出口側(cè)具有至少一個出氣口用于排出排氣，并在進口側(cè)具有至少一個進氣口用于供應新鮮空氣。本發(fā)明試圖提供上述類型的內(nèi)燃發(fā)動機，其在冷卻和摩擦損耗兩個方面都得到優(yōu)化。為實現(xiàn)該目的，本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機的特征在于在汽缸蓋中，至少一個冷卻套(2)被設置在出口側(cè)且至少一個冷卻套(8)設置在進口側(cè)，其中至少兩個冷卻套(2，8)彼此分開并屬于不同的獨立冷卻劑回路。
文檔編號F01P3/02GK102235224SQ201110082410
公開日2011年11月9日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權日2010年5月4日
發(fā)明者B·施泰納, J·梅林, K·庫荷爾巴茨 申請人:福特環(huán)球技術公司