[发明专利]具有气门座环冷却机构的缸头

说明书

本发明涉及用于具有至少一个气缸的内燃机的缸头(1)，具有至少一个用于提升气门的气门座环(5)，其中气门座环(5)配有环形冷却通道(6，6’)，其至少在进流道(7，7’)的至少一个入口孔(70，70’)和排流道(8，8’)的至少一个出口孔(80，80’)之间至少部分围绕气门座延伸，其中，进流道(7，7’)和排流道(8，8’)布置在气缸的同一侧。为了更好的冷却气门座和更简单的加工，进流道(7，7’)沿切向经由入口孔(70，70’)通入环形冷却通道(6，6’)，排流道(8，8’)沿切向经由出口孔(80，80’)自环形冷却通道(6，6’)分出。

技术领域

本发明涉及用于具有至少一个气缸的内燃机的缸头，缸头具有至少一个用于提升气门的气门座环，其中该气门座环配有一个环形冷却通道，其至少在进流道的至少一个入口孔和排流道的至少一个出口孔之间至少在局部围绕气门座延伸，其中该进流道和排流道布置在气缸的同一侧。

背景技术

迄今的高功率内燃机具有承受高热负荷的区域，例如在排气门座之间的排气门桥区域中。所述区域尤其就热变形和进而更严重的气门磨损而言受到威胁。

为了应对该问题，气门座被环绕的冷却通道即气门座环冷却机构包围，其中在入口和出口之间造成围绕气门座的冷却剂流动。

申请人的AT 513 262 B1示出一个解决方案，在此，入口和出口在同一气缸侧构成并且气门座在至少280°角度范围被环流。出现在入口和出口之间的“短路流动”受到一节流位点的限制，因而一方面阻止在短路流动区域中形成未被冷却的热桥并且出现局部过热和热应力，另一方面，大部分冷却剂沿漫长路径环流该气门座。这种解决方案的缺点尤其是进流道和排流道的设计，它们设计成平行延伸并在径向遇到气门座环冷却机构，由此出现了阻流位置和受到干扰的进流。在加工过程中的节流位点的设计也意味着额外成本。

申请人的AT 513 746 B1因此规定了设有多个入口，它们与朝向缸中心且尤其是沿设于那里的喷油器方向延伸的出口对置。这些入口此时关于气门座环的子午平面非对称布置。由此在气门座环中出现非对称流动，使得承受高热负荷的区域可以被尤其高效地冷却。此时不利的是，尤其在入口之间的不充分的短接流和尤其在大型发动机情况下因在喷油器区域中的出口孔而出现的强度损失。

发明内容

因此，本发明的任务是避免上述的现有技术问题并且实现气门座环的更均匀冷却以及减轻气门磨损。

根据本发明，该任务通过一种前言所述的缸头如下完成：该进流道最好基本沿切向经由入口孔通入环形冷却通道，一个环流路径(即，在入口孔和出口孔之间的气门座环形冷却通道的漫长环流区域)从入口孔起延伸经过195°至345°的角度范围，而排流道经由出口孔在切向和径向之间的角度范围从该环形冷却通道分出。

换言之，气门座环的环形冷却通道从同一气缸侧不仅接受冷却剂，也排出冷却剂，其中该进流道和排流道在195°至345°的角度范围环流该气门座环。所述的角度范围是绝对值，这与气门座环是被顺时针或是逆时针流过无关。

通过使冷却剂基本沿切向流入，保证了在进流道与环形冷却通道的并合处减小压力损失和尽量大的横截面。通过根据本发明的排流道取向，允许在环形冷却通道内流动状况的调节。

在本发明的一个变型中，环形冷却通道完整地围绕气门座环延伸，并且环流路径在流动方向上在入口孔和出口孔之间延伸，而短接路径在出口孔与入口孔之间延伸。由此允许气门座环的完全环流和冷却。

借助本发明，可以实现气门座环承受高热负荷的区域的更高效冷却，因为流入和流出是以微弱压力损失完成的。因此缘故，在入口孔和出口孔之间的短连通处也只形成小的旁通短接流，不需要抑制该短接流的附加措施，但所述措施通常有以下缺点，附加材料会引起正好局部过热。通过排流道在切向和径向之间的选定取向，在旁通路径中的冷却剂流动可以协调匹配于缸头的各用途并获得该区域的充分冷却。