包括氣缸頭和預燃室系統的結構單元的製作方法

2023-10-17 06:35:34

包括氣缸頭和預燃室系統的結構單元的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於內燃機的包括氣缸頭(1)和預燃室系統(2)的結構單元，其中所述氣缸頭具有用於對主燃燒室(5)進行限界的爐底板(3)，並且所述預燃室系統(2)至少部分地設置在所述爐底板(3)的開口(4)中，其中，設有基本上包圍所述預燃室系統(2)的冷卻腔(6)，所述冷卻腔設置在所述爐底板(3)中和/或設置在所述預燃室系統(2)的位於所述開口(4)中的那個區域中。
【專利說明】包括氣缸頭和預燃室系統的結構單元

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有權利要求1所述特徵的用於內燃機的包括氣缸頭和預燃室系統的結構單元。

【背景技術】
[0002]尤其在燃氣發動機中，但是也在內燃機中通常可以使用預燃室系統以用於點燃主燃燒室中的可燃混合物。所述預燃室系統通常具有預燃室，在所述預燃室中能夠點燃相對容易點燃的可燃混合物。產生點火火焰，所述點火火焰經由上升通道和孔輸送給主燃燒腔室。
[0003]所述的預燃室系統通常設置在一件式的構件中，所述一件式的構件則裝配在爐底板的開口中。氣缸頭的對點火設備區域中的主燃燒腔室、在這種情況下即預燃室系統進行限界的那部分稱作爐底板
[0004]在大多數情況下，預燃室構件以及爐底板是內燃機的承受最高載荷的構件。尤其在此在內燃機運行期間出現一些最高溫度。因此，預燃室系統和爐底板的使用壽命是這種內燃機的耐用性的決定性因素。


【發明內容】

[0005]本發明的目的是，提供一種包括氣缸頭和預燃室系統的結構單元，所述結構單元相對現有技術允許延長的使用壽命。
[0006]該目的通過具有權利要求1所述特徵的結構單元得以實現。
[0007]這通過下述方式發生:預燃室系統設有基本上環繞的冷卻腔，所述冷卻腔設置在爐底板中和/或預燃室系統的位於開口中的區域中。本發明基於下述令人意外的知識:關於使用壽命，通過冷卻降低的熱載荷抵償參與的構件的機械弱化。因此，雖然存在冷卻腔，所述構件即爐底板和通常情況下預燃室構件以及可能的密封件承受所出現的機械負荷並且由於降低的溫度能夠促使使用壽命提高。
[0008]本發明的其它有利的實施方式在從屬權利要求中限定。
[0009]根據本發明的冷卻腔能夠特別簡單地通過以下方式實現:至少一個預燃室構件具有環繞的槽，所述槽連同爐底板的開口的內壁一起構成冷卻腔，其中，開口的內壁關於預燃室系統的縱軸線優選基本上徑向設置。
[0010]特別優選的是具有用於輸入和排出冷卻介質的通道的實施方式，所述通道與冷卻腔連接。通過不斷地更換冷卻腔中的冷卻介質能夠改進散熱。
[0011]為了避免冷卻介質從冷卻腔流出，優選設有兩個優選環形的密封件以用於密封冷卻腔。
[0012]用於通道的特別簡單的結構類型能夠通過下述方式實現:通道優選完全地設置在爐底板中。
[0013]此外特別優選的是以下實施方式，其中冷卻腔具有用於調溫介質的流入口和與上述流入口間隔開的流出口，其中，流入口和流出口分別與通道連接。由於在運行時不斷流過的冷卻介質，能夠改進和優化能夠通過冷卻腔實現的散熱。
[0014]可使用液體作為冷卻介質。水、含水的混合物或油由於其熱容量和熱傳導特性在此是特別優選的。
[0015]但是也可使用氣體、尤其是壓縮空氣作為冷卻介質。這相對於液體作為冷卻介質具有的優點是:能夠容忍小的洩漏並且因此為了密封冷卻腔和必要時密封通道需要低的耗費。
[0016]還優選的是下述實施方式，其中冷卻腔是基本上環形的。因此能夠實現在所有方向上的均勻散熱。
[0017]由於冷卻腔關於預燃室系統的縱軸線具有基本上多邊形的橫截面，所以冷卻腔能夠適配於預燃室的形狀。其結果是進一步改進散熱。
[0018]這尤其在預燃室系統包括用於將點火火焰引導至主燃燒室的孔和上升通道時是適用的，其中冷卻腔基本上包圍上升通道。
[0019]此外要求保護一種具有根據本發明的氣缸頭的內燃機。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]藉助於附圖以及所屬的【專利附圖】

【附圖說明】得出本發明的其它優點和細節。附圖中:
[0021]圖1示出根據本發明的包括氣缸頭和預燃室系統的結構單元；
[0022]圖2示出根據本發明的結構單元在冷卻腔的平面中的示意性剖視圖。

【具體實施方式】
[0023]圖1示出根據本發明的氣缸頭I連同預燃室系統2的剖視圖。預燃室系統2在該實施方式中包括預燃室15、上升通道13以及多個孔14。預燃室系統2設置在爐底板3的開口 4中。為了簡單的製造，預燃室系統2的這些部件設置在唯一的預燃室構件7中。冷卻腔6環形地包圍上升通道13。
[0024]冷卻腔6基本上由預燃室構件7中的槽8連同開口 4的內壁9構成，預燃室構件7設置在所述開口中。為了密封冷卻腔6，設有兩個構成為密封環的密封件11。
[0025]冷卻腔6的形狀通過以下方式適配於上升通道13的管形形狀:冷卻腔6的朝向上升通道13的分界面是柱面狀的。連同用於固定密封件11的面，關於縱軸線L徑向地獲得冷卻腔6的多邊形橫截面。
[0026]在該實施例中，預燃室系統基本上關於縱軸線L對稱。但是這對於本發明而言是不重要的。
[0027]爐底板3中的開口 4的內壁9具有流入口 17和流出口 18。通過這些開口，冷卻腔6與兩個通道12連接。所述通道12能夠實現冷卻介質向冷卻腔6的輸入和從該冷卻腔的排出。在此流動方向通過箭頭標明。
[0028]通道的簡單的製造通過下述方式實現:在不存在預燃室構件7的情況下實施兩個彼此成直角的孔，其中一個孔在爐底板的平面中延伸而另一個孔垂直於其延伸。垂直的孔以簡單的方式允許將冷卻介質輸送到氣缸頭I的冷卻外套16中。
[0029]圖2示出爐底板3和預燃室系統2的在冷卻腔6的平面中的示意性剖視圖。冷卻腔6在上升通道13的區域中環繞預燃室系統2。經由通道12由示意性示出的泵19將冷卻介質通過流入口 17輸送到冷卻腔6中。通過箭頭標明的流動通過流出口 18離開冷卻腔6。冷卻介質經由通道12又到達泵19。
[0030]典型地，泵19構成為，使得在冷卻腔6中實現0.5m/s至10m/s的流動速度。
[0031]本發明不局限於在此所示的實施方式。例如，代替預燃室構件7中的槽8可以分別在預燃室構件7中和在爐底板3中設置階梯，所述階梯通過共同作用構成冷卻腔6。但是毫無疑問也可能的是，冷卻腔集成到預燃室構件中。但是也可設想一種冷卻腔，所述冷卻腔環形地圍繞開口設置並且與預燃室構件7間隔開。
【權利要求】
1.一種用於內燃機的包括氣缸頭(I)和預燃室系統(2)的結構單元，其中所述氣缸頭具有用於對主燃燒室(5)進行限界的爐底板(3)，並且所述預燃室系統(2)至少部分地設置在所述爐底板(3)的開口(4)中，其特徵在於，設有基本上包圍所述預燃室系統(2)的冷卻腔(6)，所述冷卻腔設置在所述爐底板(3)中和/或設置在所述預燃室系統(2)的位於所述開口(4)中的區域中。
2.根據權利要求1所述的結構單元，其特徵在於，所述預燃室系統(2)設置在至少一個預燃室構件(7)中。
3.根據權利要求2所述的結構單元，其特徵在於，所述至少一個預燃室構件(7)具有環繞的槽(8)，所述槽連同所述爐底板(3)的開口⑷的內壁(9)構成冷卻腔(6)，其中，所述開口(4)的內壁(9)優選基本上關於所述預燃室系統(2)的縱軸線(L)徑向設置。
4.根據權利要求1至3中至少一項所述的結構單元，其特徵在於，設有用於密封所述冷卻腔(6)的兩個優選環形的密封件。
5.根據權利要求1至4中至少一項所述的結構單元，其特徵在於，設有與所述冷卻腔(6)連接的通道(12)，以用於輸入和排出冷卻介質。
6.根據權利要求5所述的結構單元，其特徵在於，所述通道(12)優選完全地設置在所述爐底板(3)中。
7.根據權利要求5或6所述的結構單元，其特徵在於，所述冷卻腔(6)具有用於調溫介質的流入口(17)和與所述流入口(17)間隔開的流出口(18)，其中，所述流入口(17)和所述流出口(18)分別與通道(12)連接。
8.根據權利要求1至7中至少一項所述的結構單元，其特徵在於，可使用液體、尤其是水、含水的混合物或油作為冷卻介質。
9.根據權利要求1至8中至少一項所述的結構單元，其特徵在於，可使用氣體、尤其是壓縮空氣作為冷卻介質。
10.根據權利要求1至9中至少一項所述的結構單元，其特徵在於，所述冷卻腔(6)是基本上環形的。
11.根據權利要求1至10中至少一項所述的結構單元，其特徵在於，所述冷卻腔(6)關於所述預燃室系統(2)的縱軸線(L)具有基本上多邊形的橫截面。
12.根據權利要求1至11中至少一項所述的結構單元，其特徵在於，所述預燃室系統(2)包括上升通道(13)和孔(14)以用於將點火火焰引導至主燃燒腔室(5)，其中，所述冷卻腔(6)基本上圍繞所述上升通道(13)。
13.內燃機，其具有根據權利要求1至12中至少一項所述的結構單元。
【文檔編號】F02B19/00GK104454129SQ201410490461
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月23日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】F·貝克爾 申請人:Ge延巴赫兩合無限公司