專利名稱：帶有氣門冷卻和氣門潤滑的汽缸頭布置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種尤其是用于自動點火的內燃機的汽缸頭布置，帶有 至少一進氣通道和至少一排氣通道，所述通道可由至少一進氣氣門和至 少 一排氣氣門關閉，并且具有 一帶有至少一用于冷卻油或者潤滑油供給 的油路的冷卻油供給通道布置。
背景技術：
尤其是內燃機的排氣氣門由于在其上面流過的廢氣的高的溫度遭 受到高的熱負荷。高的熱負荷也對氣門導向裝置的潤滑提出了高的要 求，該潤滑通常通過內燃機的油循環(huán)獲得解決。
在DE4313591A1中提出，氣門的冷卻、首先排氣氣門的冷卻應該 通過一壓力循環(huán)潤滑實現(xiàn)。此外由氣門桿和氣門頭構成的排氣氣門構成 旋轉對稱的空心體，在氣門桿的壁中布置了兩個用于潤滑油供給和排出 的通道，其中供給的潤滑油通過 一 管路被引入氣門頭的區(qū)域中。
在高的熱負荷時構成空心的排氣氣門出現(xiàn)故障增加。提出的不連續(xù) 的潤滑油供給尤其是與提出的油導向裝置相聯(lián)系導致在氣門中不利的 流動的形成。
由DE2524183A1已知，在氣門體中設有放射狀的與氣門底面平行 走向的第 一 排冷卻通道和與此相連接的從氣門頭邊緣到氣門桿傾斜走 向的第二排冷卻通道，該冷卻通道與 一沿著在氣門頭邊緣之內走向的環(huán) 形通道相連接。用一這樣的冷卻通道布置由于微小的容積和在邊緣上構 成的流動死區(qū)只可能達到 一相比較來說微小的冷卻效果。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明針對該任務，提供一種汽缸頭布置，該汽缸頭布置使得 氣門、并且尤其是排氣氣門冷卻的改善成為可能。
根據(jù)本發(fā)明該任務通過一根據(jù)權利要求1所述的汽缸頭布置獲得解 決。有利的改進結構是從屬權利要求的目標。
根據(jù)本發(fā)明的汽缸頭布置具有至少一進氣通道，該進氣通道可被至 少一進氣氣門封閉，和至少一排氣通道，該排氣通道可被至少一排氣氣 門封閉，此外一帶有至少一用于壓力加載的冷卻油供#會的冷卻油供給通道的冷卻油路布置，至少 一在至少 一進氣氣門的桿或者排氣氣門的桿和 導向裝置之間的第 一 環(huán)形腔，該環(huán)形腔與至少 一 冷卻油供給通道相連 接，至少一在至少一進氣氣門的桿或者排氣氣門的桿和導向裝置之間的 第二環(huán)形腔，該環(huán)形腔與至少一冷卻油排出通道相連接，其中第一和第 二環(huán)形腔的高度至少與氣門行程的高度相 一致。第 一環(huán)形腔與 一布置在 氣門桿中的第 一縱向孔相連接，以使壓力加載的冷卻油通過氣門桿被輸 送到氣門頭中。氣門頭具有一帶有用于冷卻油流導向裝置的空腔，該空 腔在氣門頭表面的大部分上延伸。 一布置在氣門桿中的第二縱向孔與第 二環(huán)形腔相連接，以使冷卻油^皮從空腔輸送到冷卻油排出通道中。
根據(jù)本發(fā)明的汽缸頭布置尤其適合于自動點火的內燃機，在該內燃 機中進氣氣門和排氣氣門遭受高的熱負荷。根據(jù)本發(fā)明的汽缸頭布置具 有一冷卻油路布置，該冷卻油路布置提供用于進氣氣門和/或者排氣氣門 冷卻的壓力加載的冷卻油。優(yōu)選的是冷卻油路布置對每個待冷卻的進氣 氣門和/或者排氣氣門至少具有一冷卻油供給通道，該冷卻油供給通道將 冷卻油路布置與第 一 環(huán)形腔相連接，該環(huán)形腔相對于待冷卻的氣門的軸
線可同心地布置。其中，第一環(huán)形腔構成一容積，該容積布置在氣門桿 和氣門導向裝置之間。其中第一環(huán)形腔要么在氣門桿中要么在氣門導向 裝置中或者按比例地不僅在氣門桿中而且在氣門導向裝置中構成。
至少一供給油路通過第一環(huán)形腔與一優(yōu)選的是基本上平行于氣門 的縱向軸線布置的第 一縱向孔相連接。第 一縱向孔通到 一在氣門頭的區(qū) i或中構成的空腔，以y使冷卻油通過第一環(huán)形腔和第一i從向孔凈皮從冷卻油 路布置輸送到氣門頭的空腔中。
此外在氣門頭區(qū)域中的空腔與一優(yōu)選的是在氣門中基本上平行于 氣門軸線布置的第二縱向孔相連接，該縱向孔通到第二環(huán)形腔，該環(huán)形 腔同第 一環(huán)形腔一樣可在氣門桿和氣門導向裝置之間相對于氣門軸線 同心地布置，并且該環(huán)形腔與至少一冷卻油排出通道相連接。優(yōu)選的是
優(yōu)選的是也可設有一帶有油冷卻的冷卻油循環(huán)，冷卻油通過冷卻油排出 通道重又被供給冷卻油循環(huán)。第二環(huán)形腔同第 一環(huán)形腔一樣不僅可以在 氣門桿中或者也可以在汽缸頭布置的導向裝置中或者可以按比例地不 僅在氣門桿中而且在氣門導向裝置中構成。優(yōu)選的是第二環(huán)形腔布置在 第一環(huán)形腔之上。第 一環(huán)形腔和第二環(huán)形腔的高度至少與氣門行程相 一致。此外到冷 卻油供纟合通道以及冷卻油沖非出通道以及到兩個纟從向孔的連4妻孔這才羊布 置，以使在它們之間不依賴于氣門位置與環(huán)形腔存在一連接。根據(jù)壓力 加載冷卻油的體積流量那么可以有利的方式實現(xiàn)連續(xù)的冷卻油輸送。
提出的環(huán)形腔結構的另 一優(yōu)點是與此相連接的氣門桿的直接潤滑。 優(yōu)選的是在氣門桿和氣門桿的導向裝置之間設有 一 密封，該密封優(yōu)選的 是布置在氣門行程中在腔和氣門桿之間相對移動時滑過的區(qū)域之上或 者之下。由于 一這樣的密封潤滑被限制在一導向裝置的確定的區(qū)域上， 由此冷卻油的損失被降低或者^皮防止。由此通過在氣門桿和氣門導向裝 置之間布置的環(huán)形腔的冷卻油供給結構使桿的磨損降低。
在流過氣門桿中的第 一和第二縱向孔時氣門桿同時也被冷卻。布置 在氣門頭區(qū)域中的空腔為了獲得改善的冷卻效果在氣門頭表面的大部 分上延伸。此外特別有利的是，當空腔在一相對于氣門軸線垂直的平面
內包括一至少氣門頭表面最大延伸的35%的面積時。尤其有利的是在相 對于氣門軸線垂直的平面中氣門頭表面大小的至少45 %的延伸，并且特 別優(yōu)選的是至少55%的延伸。此外優(yōu)選的是空腔在保持氣門壁的足夠的 強度下盡可能靠近氣門頭朝向燃燒室的一側或者盡可能靠近氣門座的 高的熱負荷的區(qū)域，以便與熱量的迅速排出相聯(lián)系使良好的熱交換成為
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為此根據(jù)本發(fā)明在空腔中設有用于冷卻油流動導向的裝置。這樣的 裝置優(yōu)選的是通過一有利于流動的空腔壁的結構和/或者在空腔中布置 的導向裝置實現(xiàn)。該用于冷卻油流動導向的裝置優(yōu)選的是在空腔的全部 容積中導致流動的形成，該流動的形成減少或者防止了所謂的死腔的產
生，在該死腔中有 一農i小的直至沒有冷卻油的流動速度。
在 一特別優(yōu)選的結構形式中空腔的結構具有 一基本上圓環(huán)形的底 面，其中空腔具有一單側沿著它的半徑分開圓環(huán)的導向裝置，冷卻油分 別流向或者流出該導向裝置。這里一導向裝置被證明特別有利，該導向 裝置布置在氣門軸線的區(qū)域中，并且對此垂直地、優(yōu)選的是在倒圓形的 結構中具有一 "E"的形狀，其中到第一和第二縱向孔的開口位于在中 間和上面或者下面腿之間的區(qū)域中。
該E形導向裝置的中間腿構成隔板，該隔板一直伸到外壁處，連接 在該外壁上，并且因此把圓環(huán)單側沿著它的半徑分開。在該結構中構成一流動，該流動/人第 一 縱向孔開始 一皮沿著隔 一反在圓環(huán)形空腔的外壁上引 導。冷卻油因此沿著圓環(huán)一直流到隔板的另一側，重新沿著該隔板并且 因此流回通到那里的第二縱向孔。在該有利的結構中基本上沒有形成死 腔，因此使一均勻的傳熱成為可能。
優(yōu)選的是在氣門錐中的空腔通過一裝入的蓋被封閉。優(yōu)選的是連接 借助于材料連接和/或者傳力連接實現(xiàn)，該連接接受氣門錐的高溫的和動 力的荷載。此外裝入的蓋的材料優(yōu)選的是與氣門的材料一樣的材料，但 是這也是可行的，對蓋使用另一種材料，該材料例如特別耐高溫或者耐 腐蝕。同樣這是可4亍的， 一裝入的蓋以其它的方式例如通過材料連4妻在 氣門上固定。優(yōu)選的是蓋在它朝向空腔的一側也有利于流動地構成，其 中蓋優(yōu)選的是也具有用于冷卻流導向的裝置。
通過描述的汽缸頭布置的結構達到氣門錐和氣門桿的冷卻的改善 和氣門桿的潤滑的改善，由此達到部件壽命的延長。而且氣門頭的冷卻 的改善使得燃燒溫度的提高成為可能，由此引起內燃機廢氣量的改善和 功率的提高。


本圖的其它的優(yōu)點、特征和應用的可能性與附圖相聯(lián)系由從屬的權
利要求和下面的實施例的說明獲得。其中部分地示意地
圖la表示了一在根據(jù)本發(fā)明的汽缸頭布置的示范性的結構的排氣
氣門的區(qū)域中的剖視圖lb表示了一在剖切線B-B的區(qū)域中通過圖la所示的排氣氣門的
剖面；并且
圖2表示了一在根據(jù)本發(fā)明的汽缸頭布置中通過排氣氣門的導向裝 置的剖面。
具體實施例方式
圖la表示了一示例的汽缸頭布置1的局部放大圖，尤其是一通過 排氣氣門5的剖面，該排氣氣門在汽缸頭中支撐在一導向裝置2中。與 氣門5的縱向軸線平行布置一第一縱向孔11和第二縱向孔12，所述縱 向孔相對于在氣門頭6的區(qū)域中布置的空腔13敞開。在氣門5的氣門 頭6中構成的空腔13與一蓋9相連接，該蓋壓入氣門頭6中。
冷卻油流動在氣門中用箭頭表示。通過第一縱向孔11壓力加載的 冷卻劑流入空腔的入口區(qū)域15中，在那里沿著一通過導向裝置預先確定的流動方向流入出口區(qū)域16,并且乂人那里通過第二縱向孔12在加熱 的狀態(tài)下從空腔中流出。
圖lb表示了一在圖la所示的剖切線B-B的區(qū)域中氣門頭6的剖面 圖。這里在一垂直于氣門5的中心縱向軸線的平面中表示了一空腔13 的圓環(huán)形結構?？涨?3構成圓環(huán)形，其中圓環(huán)通過一隔板21 ;故單側分 開。隔板21是導向裝置20的一部分，該導向裝置構成一倒圓的大寫的 字母E的形狀，(這里仰臥表示)。隔板21將導向裝置20與空腔13 的外壁相連接，并且與其構成整體。入口區(qū)域15朝著隔板21敞開，該 入口區(qū)域布置在兩個右側表示的導向裝置20的腿之間。因此冷卻油在 它進入空腔13之后沿著隔板21朝著氣門頭6的外壁流動，并且呈圓環(huán) 形順時針方向沿著該壁被引導，直到它到達隔板21的處于對面的壁處， 然后在該壁處冷卻油順著流入出口區(qū)域16,并且/人那里通過第二縱向孔 12流出到第二環(huán)形腔。
圖2表示了一汽缸頭布置1的區(qū)域剖視圖，在該區(qū)域中實現(xiàn)冷卻油 到氣門的供給和排出。壓力加載的冷卻油/人冷卻油路布置14通過冷卻 油供給通道17到達第一環(huán)形腔31，該腔與第一縱向孔11相連接。此外 第一環(huán)形腔31這樣布置，以使它在全部氣門行程期間直接與冷卻油供 給通道17相連接。在布置在氣門上的第一環(huán)形腔的移動區(qū)域之外在導 向裝置和氣門之間的區(qū)域借助于O形密封圈35密封，該環(huán)形腔表示在 一上部的位置中，以便防止冷卻油的泄漏。
冷卻油排出通道18布置在冷卻油供給通道之上，該冷卻油供給通 道安排在汽缸頭殼體之內。這里第二環(huán)形腔32的移動區(qū)域同樣借助于O 形密封圏35密封，以便防止冷卻油的泄漏。
兩個環(huán)形腔(31和32)的高度和布置這樣選一奪，以使它們在氣門6 的往復直線運動期間連續(xù)的與冷卻油供給通道17或者冷卻油排出通道 18相連接。
在示例的結構形式中冷卻油路布置14穩(wěn)定地用處在壓力下的冷卻 油加載，因此構成一從第一縱向孔1]通過在氣門頭6中的空腔13到第 二縱向孔12的連續(xù)的冷卻油流動，并且與此同時實現(xiàn)排氣氣門5的連 續(xù)的冷卻。附圖標記表1汽缸頭布置 2導向裝置 5氣門6氣門頭 11第一縱向孔 12第二縱向孔 13空腔14冷卻油3各布置15供給腔16排出腔17冷卻油供給通道18冷卻油4非出通道19蓋20導向裝置 21隔板 31第一環(huán)形腔 32第二環(huán)形腔 35 0形密封圏 。
權利要求
1.尤其是用于自動點火的內燃機的汽缸頭布置(1)，帶有至少一進氣通道和至少一排氣通道，所述通道可被至少一進氣氣門和至少一排氣氣門(5)關閉，具有一帶有至少一用于壓力加載的冷卻油供給的冷卻油供給通道(17)的冷卻油路布置(14)，至少一在至少一進氣氣門的桿或者排氣氣門(5)的桿和導向裝置(2)之間的第一環(huán)形腔(31)，該第一環(huán)形腔與至少一冷卻油供給通道(17)相連接，至少一在至少一進氣氣門的桿或者排氣氣門(5)的桿和導向裝置(2)之間的第二環(huán)形腔(32)，該第二環(huán)形腔與至少一冷卻油排出通道(18)相連接，其特征在于，第一和第二環(huán)形腔(31，32)的高度至少與氣門行程的高度相一致，第一環(huán)形腔(31)與一布置在氣門桿中的、用于將冷卻油通過氣門桿輸送到氣門頭(6)中的第一縱向孔(11)相連接，氣門頭(6)具有一空腔(13)，該空腔在氣門頭表面的大部分上延伸，并且具有一用于冷卻油流導向的裝置(20)，一布置在氣門桿中的第二縱向孔(12)與第二環(huán)形腔(32)相連接，、用于將冷卻油從空腔(13)輸送到冷卻油排出通道(18)中。
2. 根據(jù)權利要求1所述的汽缸頭布置，其特征在于，空腔(13) 在一相對于氣門軸線垂直的平面中包括一至少氣門頭表面大小的35% 的面積，優(yōu)選的是至少氣門頭表面大小的45%的面積，并且特別優(yōu)選的 是至少氣門頭表面大小的55 %的面積。
3. 根據(jù)權利要求1或者2所述的汽缸頭布置，其特征在于，空腔 (13 )在一相對于氣門軸線垂直的平面中基本上構成圓環(huán)形。
4. 根據(jù)前面的權利要求中任一項所述的汽缸頭布置，其特征在于， 冷卻油3各布置連續(xù)地一皮冷卻油流過。
5. 根據(jù)前面的權利要求中任一項所述的汽缸頭布置，其特征在于， 空腔(13)在氣門(5)中通過一裝入的蓋(19)被封閉。
6. 根據(jù)權利要求5所述的汽缸頭布置，其特征在于，裝入的蓋U9) 在它朝向空腔的一側具有導向裝置(20)。
7. 根據(jù)前面的權利要求中任一項所述的汽缸頭布置，其特征在于，第一環(huán)形腔(31)在氣門桿中和/或者在汽缸頭布置(1)的導向裝置中 構成。
8. 根據(jù)前面的權利要求中任一項所述的汽缸頭布置，其特征在于, 第二環(huán)形腔(32)在氣門桿中和/或者在汽缸頭布置(1)的導向裝置中 構成。
9. 根據(jù)前面的權利要求中任一項所述的汽缸頭布置，其特征在于， 第一和/或者第二環(huán)形腔(31， 32)沿著氣門移動方向向上和/或者向下 被密封。
10. 根據(jù)前面的權利要求中任一項所述的汽缸頭布置，其特征在于， 第二環(huán)形腔(32)沿著氣門關閉方向布置在第一環(huán)形腔(31 )之上。
11. 根據(jù)前面的權利要求中任一項所述的汽缸頭布置，其特征在于， ;令卻油從冷卻油^非出通道(18) ^皮供》會發(fā)動才幾油循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及帶有氣門冷卻和氣門潤滑的氣缸頭布置。根據(jù)本發(fā)明的汽缸頭布置具有一用于壓力加載的冷卻油供給的冷卻油路布置，至少一在至少一進氣氣門的桿或者排氣氣門的桿和導向裝置之間的第一和第二環(huán)形腔。第一環(huán)形腔與一冷卻油供給通道相連接，并且第二環(huán)形腔與一冷卻油排出通道相連接。兩個環(huán)形腔與布置在氣門桿中的縱向孔相連接，以使冷卻油通過氣門桿被輸送到帶有用于在氣門頭中冷卻油流導向的裝置的空腔中，并且從那里被輸送到冷卻油排出通道中。
文檔編號F02F1/26GK101634256SQ20091016012
公開日2010年1月27日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權日2008年7月24日
發(fā)明者R·平特納格爾, W·米切勒 申請人:曼柴油機歐洲股份公司