具有冷却汽缸盖的点火式液冷内燃发动机制造技术

本申请涉及具有冷却汽缸盖的点火式液冷内燃发动机。提供了用于将点火式液冷内燃发动机的汽缸盖的集成排气歧管热绝缘的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括在集合点处的局部绝缘，在该集合点处，单独的排气管路和/或局部排气管路合并以在汽缸盖内形成整体排气管路。该局部绝缘可以与密封件一体形成并且联接到该汽缸盖的出口凸缘并且可以包括一系列舌状凸起，所述舌状凸起从汽缸盖出口凸缘朝向汽缸排气管路延伸。

【技术实现步骤摘要】
具有冷却汽缸盖的点火式液冷内燃发动机相关申请的交叉引用本申请要求于2016年1月27日提交的德国专利申请号102016201166.9的优先权。上述申请的所有内容在此通过引用以其全文并入用于所有目的。
本说明书总体上涉及用于用于点火式液冷(applied-ignition,liquid-cooled)内燃发动机的绝热的集成排气歧管的方法和系统。技术背景在包括带有至少两个汽缸的至少一个汽缸盖的点火式液冷内燃发动机领域中，众所周知的是，通向进气口的进气管路以及连结出气口的排气管路可至少部分地集成在该汽缸盖中。汽缸的排气管路通常被合并以形成一个或多个整体排气管路。合并排气管路以形成整体排气管路通常被称为排气歧管。众所周知的，至少两个汽缸的排气管路至少部分地在至少一个汽缸盖内合并以形成整体排气管路，由此形成至少部分集成的排气歧管(IEM)。同样众所周知的是，典型的液冷汽缸盖包括形成在汽缸盖中的多个冷却剂管道或至少一个冷却剂套，以便引导冷却剂通过汽缸盖。由此形成的汽缸盖结构是复杂的，同时也是一个高热负载和机械负载的部件。由于发动机舱内更加密集的封装以及零部件到如上所述的汽缸盖中不断增加的集成性，内燃发动机的、特别是汽缸盖的热负载增加。其结果是，对冷却系统的要求增加了并且有必要采取措施可靠地预防内燃发动机的热过载。为了可靠地预防内燃发动机过热，发动机的冷却布置(arrangement)的冷却能力被设计成用于冷却需求非常高或冷却需求最大的工作状态，这些工作状态以低车速下的高负载为特征。例如，诸如在加速过程中以及在上坡驾驶阶段发生的那些的工作状态。在此类情况下，发动机冷却系统负责消散非常大量的热量，而没有用于充分的消热散的可用空气流。用于解决带有集成的排气歧管的内燃发动机的单独(individual)部件热过载的尝试包括无论何时预期到高排气温度时启动富化(λ<1)。其中，喷射比与所提供的空气量能够充分燃烧的更多燃料，其中过量的燃料同样地被加热并且蒸发，使得燃烧气体的温度下降。然而，专利技术人在此已经意识到此类系统潜在的问题。在一个示例中，这种方法通常无法为汽缸盖提供充分的冷却。在另一个示例中，内燃发动机的燃料消耗和污染物排放增加。用于改善内燃发动机的液体型冷却布置的冷却能力的另一种可能方法可包括利用可以高热负载的材料来构造汽缸盖，特别是含镍材料。专利技术人在此已经意识到可高热负载材料(如那些昂贵的材料)并且意识到通过替代地降低汽缸盖的热负载，一种成本较低并且轻质材料(例如铝)可以被用于汽缸盖构造。用于提高液体型冷却布置的冷却能力的另一种方法可导致过大的冷却器或多个冷却器，这些冷却器需要安装在车辆的前端区域，该前端区域可使用的空间是极小的。示出的是冷却器可以已经是一前一后安排的并且是彼此间隔开的以便部分地重叠。
技术实现思路
专利技术人在此已经意识到不断地增加冷却器大小或数量来解决汽缸盖愈来愈增大的热负载的尝试的缺点并且提供了一种替代解决方案。作为一个示例，专利技术者在此不寻求经由汽缸盖来从排气中提取最大可能的热量。而是，通过至少局部地引进热绝缘，阻碍传递到汽缸盖中的热，由此发动机冷却布置的冷却能力需求被有意地减少。热传输表面(也就是说汽缸盖壁)的热渗透性在排气侧处被降低。由此，与对于不绝缘的系统相比，从排气中引入到汽缸盖并且随后到冷却剂系统的热量以较小程度发生。用于改善点火式液冷内燃发动机的冷却能力的一种可能方法包括利用在汽缸盖的内壁上的热障来减少传递到汽缸盖和冷却剂系统的热量。一个示例，如由Kloft及其他人在德国专利号DE102011114771A1中所示出的，该专利公开了将金属或陶瓷绝缘涂层附着在排气端口的内壁上的通用过程，但该专利提供了极少关于这些端口内的绝缘的最合适的布置的细节。在另一个示例中，由福特全球科技有限责任公司(FordGlobalTechnologiesLLC)在德国专利号DE202014100387U1中示出的，公开了一种用于使汽缸盖内的冷却剂套壁绝缘的方法。然而，该福特专利仅仅简要地提及了使排气端口而不是冷却剂套热绝缘的可能性，它们没有提供排气端口绝缘的合适配置方面的细节。在又另一个示例中，由Glanz等人在德国专利号DE3915988A1中所示出的，公开了金属片端口嵌件以在排气端口中提供热绝缘层。分离的铸造嵌件的使用涉及分离的生产劳动以及复杂的工具加工以确保在汽缸盖铸造过程中的适当放置。专利技术者在此已经意识到以上方法的问题。在一个示例中，将复杂绝缘嵌件集成到铸造过程中会麻烦并且昂贵，同时在另一个示例中，没有针对性地增加局部或整体绝缘可导致过多的或不需要的绝缘和支出。在其他示例中，如果(替代地)到该盖上的热传递能够被减少，则利用高成本的材料来承受汽缸盖上的高热负载和机械负载可能是不需要的。在又另一个示例中，引入用于冷却目的的富化降低了燃料效率并且是无效的。由于发动机舱内的空间约束，通常不选择增加冷却器大小或增加冷却器数量来适应内燃发动机上增加的热负载。因此，专利技术人在此提供了一种方法来至少部分地解决以上问题。在一个示例中，点火式液冷内燃发动机包括带有至少两个汽缸的至少一个汽缸盖，其中，每个汽缸具有至少一个出气口，该至少一个出气口用于经由排气排出系统来排出排气，每个出气口都通过单独的排气管路连结并且至少两个汽缸的单独的排气管路在该汽缸盖内在集合点处合并以形成一个整体排气管路，从而形成一个集成排气歧管，该整体排气管路从该汽缸盖的出口凸缘处显露出来；以及至少一个冷却剂套，该至少一个冷却剂套被集成在该汽缸盖内，该冷却剂套被提供用来形成液体型冷却布置，并且集成在该汽缸盖内的该排气歧管在排气侧处至少局部设有热绝缘。以此方式，该热绝缘以便于减少从排气传递到该汽缸盖的热量以及随之冷却剂系统上的负担的方式被形成。作为一个示例，该热绝缘可以包括保护性热屏蔽，该热屏蔽可以包括热绝缘嵌件，该热绝缘嵌件具有延伸到该整体排气歧管的至少一个舌状元件以及沿内壁延伸的至少一个热绝缘流道，所述内壁限定处于最大热负载的位置处的集成排气歧管。应当理解，提供以上
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍对在详细说明中进一步描述的概念的选择。并不旨在确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由随附权利要求书唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决了如上所述的或本披露的任何部分中的任何缺点的实施方式。附图说明图1在稍微倾斜的平面图中示出了集成在汽缸盖的第一实施例中的排气管路的砂芯。图2在透视图示中示出了与汽缸盖第一实施例的冷却剂套在一起的图1中展示的砂芯。图3示出了汽缸盖的第一实施例的透视图示。图4示出了热绝缘嵌件的第一实施例。具体实施方式本公开涉及一种内燃发动机，该内燃发动机驱动机动车辆并且，具体而言是一种点火式液冷发动机。该内燃发动机具有汽缸体以及至少一个汽缸盖，该汽缸体和该至少一个汽缸盖在其组装端侧彼此连接以形成至少两个汽缸。内燃发动机的汽缸盖可以与冷却剂端口或冷却剂套以及集成排气歧管相结合，其中来自至少两个汽缸的排气管路可以在该汽缸盖内合并并且组合气流。以此方式，该汽缸盖成为结构复杂的部件，该部件具有高热负载和机械负载。根据本公开的方法，通过在关键位置-即在单独的排气管路合并以在汽缸盖内形成一个整体排气管路的位置处-绝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种点火式液冷内燃发动机，其包括具有至少两个汽缸的至少一个汽缸盖，其中每个汽缸具有至少一个出气口，所述至少一个出气口用于经由排气排出系统排出排气，每个出气口均通过单独的排气管路连结，并且所述至少两个汽缸的所述单独的排气管路在所述汽缸盖内在集合点处合并以形成整体排气管路，从而形成集成的排气歧管，所述整体排气管路从所述汽缸盖的出口凸缘处显露出来，以及至少一个冷却剂套，所述至少一个冷却剂套被集成在所述汽缸盖中，所述至少一个冷却剂套被提供用来形成液体型冷却布置，以及被集成在所述汽缸盖中的所述排气歧管在排气侧至少局部设有热绝缘。

【技术特征摘要】
2016.01.27 DE 102016201166.91.一种点火式液冷内燃发动机，其包括具有至少两个汽缸的至少一个汽缸盖，其中每个汽缸具有至少一个出气口，所述至少一个出气口用于经由排气排出系统排出排气，每个出气口均通过单独的排气管路连结，并且所述至少两个汽缸的所述单独的排气管路在所述汽缸盖内在集合点处合并以形成整体排气管路，从而形成集成的排气歧管，所述整体排气管路从所述汽缸盖的出口凸缘处显露出来，以及至少一个冷却剂套，所述至少一个冷却剂套被集成在所述汽缸盖中，所述至少一个冷却剂套被提供用来形成液体型冷却布置，以及被集成在所述汽缸盖中的所述排气歧管在排气侧至少局部设有热绝缘。2.如权利要求1所述的点火式液冷内燃发动机，其中，集成在所述汽缸盖中的所述排气歧管的所述整体排气管路在所述排气侧至少局部设有热绝缘。3.如权利要求1所述的点火式液冷内燃发动机，其中，所述汽缸盖中的所述集成的排气歧管的所述集合点在所述排气侧至少局部设有热绝缘。4.如权利要求1所述的点火式液冷内燃发动机，其中，所述整体排气管路和/或所述集合点在所述排气侧其超过50％的范围设有热绝缘。5.如权利要求1所述的点火式液冷内燃发动机，其中，所述至少两个汽缸的所述单独的排气管路在所述排气侧至少局部设有热绝缘。6.如权利要求1所述的点火式液冷内燃发动机，其中，所述至少一个汽缸盖在组装端侧连接至汽缸体，其中，集成在所述汽缸盖中的所述至少一个冷却剂套具有下冷却剂套以及上冷却剂套，所述下冷却剂套被安排在所述排气管路与所述汽缸盖的所述组装端侧之间，所述上冷却剂套相对于所述下冷却剂套被安排。7.如权利要求1所述的点火式液冷内燃发动机，其中，提供至少一个增压装置，其中，所述至少一个增压装置包括排气涡轮增压器，所述排气涡轮增压器包括被安排在所述排气排出系统中的涡轮以及被安排在进气系统中的压缩机，所述涡轮和所述压缩机被安排在同一可转动轴上，并且所述集成的排气歧管的所述整体排气管路通到所述涡轮中。8.如权利要求7所述的点火式液冷内燃发动机，其中，所述整体排气管路和所述涡轮经由出口凸缘连接和安排在密封表面中的密封件以非强制锁定方式彼此连接，并且所述热绝缘与所述密封件一体形成。9.一种系统，其包括：汽缸盖，所述汽缸盖具有集成的排气管路，所述集成的排气管路在集合点处合并从而形成整体排气管路；上冷却剂套和下冷却剂套，每个均集成在所述汽缸盖中；以及保护性热屏蔽，所述保护性热屏蔽具有被定位在所述整体排气管路内的至少一个舌状凸起。10.如权利要求9所述的系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·S·库巴赫，J·汉森，J·梅林，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US