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CN104454129A - 包括气缸头和预燃室系统的结构单元 - Google Patents

包括气缸头和预燃室系统的结构单元 Download PDF

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CN104454129A CN201410490461.1A CN201410490461A CN104454129A CN 104454129 A CN104454129 A CN 104454129A CN 201410490461 A CN201410490461 A CN 201410490461A CN 104454129 A CN104454129 A CN 104454129A
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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的包括气缸头(1)和预燃室系统(2)的结构单元，其中所述气缸头具有用于对主燃烧室(5)进行限界的炉底板(3)，并且所述预燃室系统(2)至少部分地设置在所述炉底板(3)的开口(4)中，其中，设有基本上包围所述预燃室系统(2)的冷却腔(6)，所述冷却腔设置在所述炉底板(3)中和/或设置在所述预燃室系统(2)的位于所述开口(4)中的那个区域中。

Description

包括气缸头和预燃室系统的结构单元
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1所述特征的用于内燃机的包括气缸头和预燃室系统的结构单元。
背景技术
尤其在燃气发动机中，但是也在内燃机中通常可以使用预燃室系统以用于点燃主燃烧室中的可燃混合物。所述预燃室系统通常具有预燃室，在所述预燃室中能够点燃相对容易点燃的可燃混合物。产生点火火焰，所述点火火焰经由上升通道和孔输送给主燃烧腔室。
所述的预燃室系统通常设置在一件式的构件中，所述一件式的构件则装配在炉底板的开口中。气缸头的对点火设备区域中的主燃烧腔室、在这种情况下即预燃室系统进行限界的那部分称作炉底板
在大多数情况下，预燃室构件以及炉底板是内燃机的承受最高载荷的构件。尤其在此在内燃机运行期间出现一些最高温度。因此，预燃室系统和炉底板的使用寿命是这种内燃机的耐用性的决定性因素。
发明内容
本发明的目的是，提供一种包括气缸头和预燃室系统的结构单元，所述结构单元相对现有技术允许延长的使用寿命。
该目的通过具有权利要求1所述特征的结构单元得以实现。
这通过下述方式发生：预燃室系统设有基本上环绕的冷却腔，所述冷却腔设置在炉底板中和/或预燃室系统的位于开口中的区域中。本发明基于下述令人意外的知识：关于使用寿命，通过冷却降低的热载荷抵偿参与的构件的机械弱化。因此，虽然存在冷却腔，所述构件即炉底板和通常情况下预燃室构件以及可能的密封件承受所出现的机械负荷并且由于降低的温度能够促使使用寿命提高。
本发明的其它有利的实施方式在从属权利要求中限定。
根据本发明的冷却腔能够特别简单地通过以下方式实现：至少一个预燃室构件具有环绕的槽，所述槽连同炉底板的开口的内壁一起构成冷却腔，其中，开口的内壁关于预燃室系统的纵轴线优选基本上径向设置。
特别优选的是具有用于输入和排出冷却介质的通道的实施方式，所述通道与冷却腔连接。通过不断地更换冷却腔中的冷却介质能够改进散热。
为了避免冷却介质从冷却腔流出，优选设有两个优选环形的密封件以用于密封冷却腔。
用于通道的特别简单的结构类型能够通过下述方式实现：通道优选完全地设置在炉底板中。
此外特别优选的是以下实施方式，其中冷却腔具有用于调温介质的流入口和与上述流入口间隔开的流出口，其中，流入口和流出口分别与通道连接。由于在运行时不断流过的冷却介质，能够改进和优化能够通过冷却腔实现的散热。
可使用液体作为冷却介质。水、含水的混合物或油由于其热容量和热传导特性在此是特别优选的。
但是也可使用气体、尤其是压缩空气作为冷却介质。这相对于液体作为冷却介质具有的优点是：能够容忍小的泄漏并且因此为了密封冷却腔和必要时密封通道需要低的耗费。
还优选的是下述实施方式，其中冷却腔是基本上环形的。因此能够实现在所有方向上的均匀散热。
由于冷却腔关于预燃室系统的纵轴线具有基本上多边形的横截面，所以冷却腔能够适配于预燃室的形状。其结果是进一步改进散热。
这尤其在预燃室系统包括用于将点火火焰引导至主燃烧室的孔和上升通道时是适用的，其中冷却腔基本上包围上升通道。
此外要求保护一种具有根据本发明的气缸头的内燃机。
附图说明
借助于附图以及所属的附图说明得出本发明的其它优点和细节。附图中：
图1示出根据本发明的包括气缸头和预燃室系统的结构单元；
图2示出根据本发明的结构单元在冷却腔的平面中的示意性剖视图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的气缸头1连同预燃室系统2的剖视图。预燃室系统2在该实施方式中包括预燃室15、上升通道13以及多个孔14。预燃室系统2设置在炉底板3的开口4中。为了简单的制造，预燃室系统2的这些部件设置在唯一的预燃室构件7中。冷却腔6环形地包围上升通道13。
冷却腔6基本上由预燃室构件7中的槽8连同开口4的内壁9构成，预燃室构件7设置在所述开口中。为了密封冷却腔6，设有两个构成为密封环的密封件11。
冷却腔6的形状通过以下方式适配于上升通道13的管形形状：冷却腔6的朝向上升通道13的分界面是柱面状的。连同用于固定密封件11的面，关于纵轴线L径向地获得冷却腔6的多边形横截面。
在该实施例中，预燃室系统基本上关于纵轴线L对称。但是这对于本发明而言是不重要的。
炉底板3中的开口4的内壁9具有流入口17和流出口18。通过这些开口，冷却腔6与两个通道12连接。所述通道12能够实现冷却介质向冷却腔6的输入和从该冷却腔的排出。在此流动方向通过箭头标明。
通道的简单的制造通过下述方式实现：在不存在预燃室构件7的情况下实施两个彼此成直角的孔，其中一个孔在炉底板的平面中延伸而另一个孔垂直于其延伸。垂直的孔以简单的方式允许将冷却介质输送到气缸头1的冷却外套16中。
图2示出炉底板3和预燃室系统2的在冷却腔6的平面中的示意性剖视图。冷却腔6在上升通道13的区域中环绕预燃室系统2。经由通道12由示意性示出的泵19将冷却介质通过流入口17输送到冷却腔6中。通过箭头标明的流动通过流出口18离开冷却腔6。冷却介质经由通道12又到达泵19。
典型地，泵19构成为，使得在冷却腔6中实现0.5m/s至10m/s的流动速度。
本发明不局限于在此所示的实施方式。例如，代替预燃室构件7中的槽8可以分别在预燃室构件7中和在炉底板3中设置阶梯，所述阶梯通过共同作用构成冷却腔6。但是毫无疑问也可能的是，冷却腔集成到预燃室构件中。但是也可设想一种冷却腔，所述冷却腔环形地围绕开口设置并且与预燃室构件7间隔开。

Claims (13)

1.一种用于内燃机的包括气缸头(1)和预燃室系统(2)的结构单元，其中所述气缸头具有用于对主燃烧室(5)进行限界的炉底板(3)，并且所述预燃室系统(2)至少部分地设置在所述炉底板(3)的开口(4)中，其特征在于，设有基本上包围所述预燃室系统(2)的冷却腔(6)，所述冷却腔设置在所述炉底板(3)中和/或设置在所述预燃室系统(2)的位于所述开口(4)中的区域中。
2.根据权利要求1所述的结构单元，其特征在于，所述预燃室系统(2)设置在至少一个预燃室构件(7)中。
3.根据权利要求2所述的结构单元，其特征在于，所述至少一个预燃室构件(7)具有环绕的槽(8)，所述槽连同所述炉底板(3)的开口(4)的内壁(9)构成冷却腔(6)，其中，所述开口(4)的内壁(9)优选基本上关于所述预燃室系统(2)的纵轴线(L)径向设置。
4.根据权利要求1至3中至少一项所述的结构单元，其特征在于，设有用于密封所述冷却腔(6)的两个优选环形的密封件。
5.根据权利要求1至4中至少一项所述的结构单元，其特征在于，设有与所述冷却腔(6)连接的通道(12)，以用于输入和排出冷却介质。
6.根据权利要求5所述的结构单元，其特征在于，所述通道(12)优选完全地设置在所述炉底板(3)中。
7.根据权利要求5或6所述的结构单元，其特征在于，所述冷却腔(6)具有用于调温介质的流入口(17)和与所述流入口(17)间隔开的流出口(18)，其中，所述流入口(17)和所述流出口(18)分别与通道(12)连接。
8.根据权利要求1至7中至少一项所述的结构单元，其特征在于，可使用液体、尤其是水、含水的混合物或油作为冷却介质。
9.根据权利要求1至8中至少一项所述的结构单元，其特征在于，可使用气体、尤其是压缩空气作为冷却介质。
10.根据权利要求1至9中至少一项所述的结构单元，其特征在于，所述冷却腔(6)是基本上环形的。
11.根据权利要求1至10中至少一项所述的结构单元，其特征在于，所述冷却腔(6)关于所述预燃室系统(2)的纵轴线(L)具有基本上多边形的横截面。
12.根据权利要求1至11中至少一项所述的结构单元，其特征在于，所述预燃室系统(2)包括上升通道(13)和孔(14)以用于将点火火焰引导至主燃烧腔室(5)，其中，所述冷却腔(6)基本上围绕所述上升通道(13)。
13.内燃机，其具有根据权利要求1至12中至少一项所述的结构单元。
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