技术领域
[0001] 本
发明涉及一种根据
权利要求1前序部分的、具有气缸冷却部的内燃机壳体。从DE 10 2010 055 723 A1中已知一种具有浇铸的冷却通道的气缸
曲轴箱。
背景技术
[0002] 下面以具有内燃机壳体的内燃机为例来描述本发明，该内燃机壳体具有多个并排或成列设置的圆形气缸，这不应理解为将本发明限制于这种实施方式。
[0003] 在这种内燃机中、即在所谓的直列或V型
发动机中，在气缸中产生热量，该热量部分地通过内燃机壳体和设置在该内燃机壳体中的气缸冷却通道排出。流过气缸冷却通道并吸收气缸中的废热的冷却剂的引导受气缸冷却通道设计的影响，在此目标是在围绕气缸的壁中实现均匀的
温度分布。
[0004] 在该背景下，DE 10 2010 055 723 A1提出在内燃机的气缸曲
轴箱中在气缸
腹板(Zylindersteg)中设置冷却通道。
发明内容
[0005] 本发明的任务在于提供一种具有改善的冷却的内燃机壳体。该任务通过根据权利要求1的内燃机壳体以及通过根据权利要求12的、具有内燃机壳体的内燃发动机来解决。本发明的优选扩展方案是
从属权利要求的技术方案。
[0006] 本发明意义中的内燃发动机理解为具有往复式
活塞设计的内燃热
力发动机、尤其是所谓的
汽油或
柴油发动机。在这种内燃发动机中，
燃料-空气混合物在气缸中的一个或多个
燃烧室中燃烧。燃烧使活塞运动，该活塞容纳于气缸中，在此产生活塞沿直线气缸轴线的交替运动。该运动被传递到所谓的曲轴，曲轴由此开始旋转。这种内燃发动机由
现有技术已知。
[0007] 这种内燃机包括具有至少一个这种气缸的内燃机壳体。本发明意义中的内燃机壳体应理解为所谓的
曲轴箱或气缸曲轴箱。在该内燃机壳体中设置有至少一个气缸。如所解释的，气缸构造用于容纳活塞，该活塞沿气缸轴线在高度方向上在
下止点和
上止点之间运动。
[0008] 本发明意义中的气缸轴线应理解为气缸的假想对称轴。此外，在该意义中气缸可理解为该内燃机壳体中的、优选为圆形的凹口。气缸轴线在该内燃机壳体中沿高度方向作为直线延伸。气缸在圆周方向上、即围绕该气缸轴线被内燃机壳体包围，该内燃机壳体因此形成围绕气缸的壁。气缸冷却通道设置在内燃机壳体中用以冷却气缸。
[0009] 本发明意义中的气缸冷却通道应理解为内燃机壳体中的凹口，该凹口构造用于这样被冷却介质流过，使得在内燃机的预定运行中发生从气缸到冷却介质的热传递。在此冷却介质是液体介质、优选是
水基介质。从现有技术充分已知在内燃机壳体中具有所谓的水冷却的内燃发动机。
[0010] 气缸冷却通道在圆周方向上至少部分地或优选完全包围气缸。尤其是在气缸部分地被气缸冷却通道包围的情况下，内燃机壳体具有特别简单的结构。尤其是在气缸被气缸冷却通道完全包围的情况下，实现从气缸到气缸冷却通道的特别好的热传递。
[0011] 此外，气缸冷却通道具有冷却剂流入开口和冷却剂流出开口。就在内燃机的预定运行中通过气缸冷却通道的流动而言，冷却介质从冷却剂流入开口经气缸冷却通道流到冷却剂流出开口。本发明意义中的冷却剂流入开口应理解为内燃机壳体中的凹口，该凹口与气缸冷却通道
流体连通并且设置用于向气缸冷却通道供应冷却介质。本发明意义中的冷却剂流出开口应理解为内燃机壳体中的凹口，该凹口与气缸冷却通道流体连通并且设置用于从那里排出冷却介质。
[0012] 相对于高度方向(气缸沿气缸轴线的延伸高度)冷却剂流入开口与冷却剂流出开口间隔开地设置在内燃机壳体中。在该意义中，相对于气缸的延伸高度，冷却剂流入开口设置在气缸的下部区域中并且冷却剂流出开口优选设置在上部区域中。冷却剂流出开口优选至少部分地或完全设置在冷却剂流入开口上方。尤其是术语“上”和“下”可相对于下止点(下)和上止点(上)来看。
[0013] 在高度方向上在冷却剂流入开口与冷却剂流出开口之间设置有所谓的冷却通道节流区域。该冷却通道节流区域构造用于增加冷却介质在从冷却剂流入开口到冷却剂流出开口的流动路径上的
流动阻力。这种“增加”相对于不具有这种冷却通道节流区域的气缸冷却通道设计而言并且尤其是可理解为冷却介质可流动通过的横截面的减小，尤其是相对于位于该节流区域下方的气缸冷却通道区域而言。
[0014] 本发明意义中的冷却通道节流区域应理解为变细部或气缸冷却通道的可被冷却介质流过的横截面的区域，该区域这样设置在冷却剂流入开口和冷却剂流出开口之间，使得冷却介质在从冷却剂流入开口到冷却剂流出开口的途中不可避免地流过该变细区域。
[0015] 本发明意义中的第一/第二横向剖面应理解为垂直于气缸轴线定向的假想平面。第一横向剖面相对于高度方向上的布置设置在冷却剂流入开口的高度处，第一横向剖面优选与冷却剂流入开口相交并且第一横向剖面优选与冷却剂流入开口相切。第二横向剖面相对于高度方向设置在第一横向剖面上方。此外，第二横向剖面在高度方向上设置在第一横向剖面和冷却剂流出开口之间并且第二横向剖面优选与冷却剂流出开口相切。
[0016] 本发明意义中的分布横截面应理解为气缸冷却通道的位于第一横向剖面中的横截面，该横截面在内燃机的预定运行中、即在冷却介质从冷却剂流入开口流向冷却剂流出开口时被冷却介质流过或可被其流过。优选气缸冷却通道在气缸冷却通道分布区域中(冷却通道分布区域)至少部分区段地具有该分布横截面或分布横截面的冷却通道延伸宽度。
[0017] 本发明意义中的节流横截面应理解为气缸冷却通道的位于第二横向剖面中的横截面，该横截面在内燃机的预定运行中、即在冷却介质从冷却剂流入开口流向冷却剂流出开口时被冷却介质流过。第二横向剖面相对于从冷却剂流入开口到冷却剂流出开口的冷却剂流位于第一横向剖面的下游。
[0018] 尤其是通过节流横截面小于分布横截面的气缸冷却通道设计使通过气缸冷却通道的冷却介质流动更加均匀，从而可实现改善的气缸冷却。
[0019] 具体而言，现有技术中已知的气缸冷却通道会导致通过气缸冷却通道的冷却介质不均匀的、所谓的对
角流动。这种已知的气缸冷却通道在气缸的气缸纵向剖面中(气缸轴线是该剖面的一部分并且在下面的说明中是垂直的)可在右下方具有冷却剂流入开口并在左上方具有冷却剂流出开口。因此，位于冷却剂流入开口上方且与冷却剂流出开口相对置一侧上的区域、具体而言即右上方与左下方区域相比受到较少的冷却。通过本发明可减少或防止这种现象，因为可通过本发明实现冷却介质流动的均匀化。
[0020] 在本发明的一种优选实施方式中，在高度方向上在冷却剂流入开口和冷却剂流出开口之间设置有冷却通道节流区域。位于第二横向剖面中的节流横截面设置在该冷却通道节流区域中。在该冷却通道节流区域中气缸冷却通道的冷却通道延伸宽度至少部分区段地或在整个冷却通道节流区域中小于分布横截面中的冷却通道延伸宽度。尤其是节流横截面中的冷却通道延伸宽度小于分布横截面中的最小冷却通道延伸宽度或平均冷却通道延伸宽度。尤其是通过气缸冷却通道的这种设计可实现相对于气缸的冷却效果的均匀化并因此可实现改善的气缸冷却。
[0021] 在本发明的一种优选实施方式中，内燃机壳体具有沿纵向方向彼此间隔开的至少两个或更多个气缸。通过这种内燃机壳体尤其是可制造
直列发动机或者在多个气缸的情况下制造所谓的V形发动机。尤其是通过该纵向方向和其中一个气缸的气缸轴线形成假想的纵向剖面。
[0022] 优选冷却剂流入开口在该纵向剖面的第一侧上设置在内燃机壳体中。此外，冷却剂流出开口在该纵向剖面的第二侧上设置在内燃机壳体中，从而冷却剂流入开口和冷却剂流出开口设置在该纵向剖面的不同侧上。尤其是通
过冷却剂流入开口和冷却剂流出开口的这种布置产生所谓的被横向冲刷(querdurchspült)的内燃机壳体。研究表明，通过被横向冲刷的内燃机壳体可实现特别有效的气缸冷却。
[0023] 在本发明的一种优选实施方式中，设置具有多个气缸的内燃机壳体，在此气缸的数量大于冷却剂流入开口的数量和冷却剂流出开口的数量。优选至少在一列气缸的第一个气缸上设置一个冷却剂流入开口并且在该列气缸的最后一个气缸上设置一个冷却剂流出开口，使得可形成沿纵向方向从冷却剂流入开口到冷却剂流出开口的冷却剂流并且因此实现被纵向冲刷(相对于在内燃机的预定运行中的冷却剂流)的内燃机壳体。
[0024] 在本发明的一种优选实施方式中，相对于圆周方向在气缸特定区域中或在气缸的整个圆周上冷却通道节流区域中的冷却通道延伸宽度沿高度方向从冷却剂流入开口朝向冷却剂流出开口连续减小。优选冷却通道延伸宽度的这种减小是连续的并且进一步优选冷却通道延伸宽度在高度方向上的减小是直线线性的。尤其是可通过冷却通道延伸宽度在气缸高度方向上的减小来实现冷却介质流的特别均匀的分布。优选冷却通道节流区域在冷却通道延伸高度的至少10％上、优选在冷却通道延伸高度的至少20％上、更优选在冷却通道延伸高度的至少30％上并且特别优选在冷却通道延伸高度的至少50％上延伸。研究表明，通过如此延伸的冷却通道节流区域可实现冷却介质流的特别良好的均匀化。
[0025] 在本发明的一种优选实施方式中，内燃机壳体具有多个冷却剂流入开口和多个冷却剂流出开口。尤其是通过更多数量的冷却剂流入开口或冷却剂流出开口可实现通过内燃机壳体的更高且更均匀的冷却介质通过量并可因此实现改善的气缸冷却。
[0026] 在本发明的一种优选实施方式中，冷却剂流入开口的数量等于内燃机壳体气缸的数量或在一列中并排设置的气缸的数量。进一步优选冷却剂流出开口的数量等于内燃机壳体气缸的数量或在一列中并排设置的气缸的数量。尤其是通过关于冷却剂流入开口或冷却剂流出开口的这种数量设计可实现特别好的气缸冷却。
[0027] 在本发明的一种优选实施方式中，内燃机壳体在高度方向上至少在一个或多个气缸的区域中在上侧通过气缸盖支承面限界。气缸盖支承面尤其是构造用于支承所谓的气缸盖
密封件或气缸盖。气缸冷却通道优选完全延伸至气缸盖支承面中，具体而言在此情况下气缸盖支承面被气缸冷却通道中断。尤其是通过内燃机壳体的这种设计可实现气缸冷却通道的简单制造、尤其是
铸造技术的制造。
[0028] 在本发明的一种优选实施方式中，内燃机壳体在高度方向上至少在一个或多个气缸的区域中在上侧通过气缸盖支承面限界。在该实施方式中气缸冷却通道至少部分区域地未延伸至该气缸盖支承面中。尤其是在气缸冷却通道未延伸至该气缸盖支承面的区域中，气缸冷却通道在高度方向上通过上腹板限定，该上腹板延伸至气缸盖支承面中并由其限定。尤其是通过该上腹板扩大了用于气缸盖密封件的潜在支承面。
[0029] 优选这种上腹板设置在两个彼此相邻设置的气缸之间的区域中，优选这种上腹板设置在所谓的气缸腹板区域中，即尤其是基本上设置在两个相邻气缸之间的内燃机壳体的最小壁厚区域中。尤其是可通过一个或多个上腹板来扩大用于气缸盖密封件的潜在支承表面并且因此可为待安装在内燃机壳体上的气缸盖实现更好的密封效果。
[0030] 在本发明的一种优选实施方式中，气缸冷却通道具有内侧冷却通道周面和外侧冷却通道周面。气缸冷却通道在圆周方向上至少部分区段地由这两个冷却通道周面限界，相对于气缸轴线内侧冷却通道周面设置在径向内部并且外侧冷却通道周面设置在径向外部。进一步优选这两个周面分别与气缸轴线同心地设置。尤其是通过具有这两个周面的设计产生从冷却剂流入开口沿高度方向到冷却剂流出开口逐渐变细的气缸冷却通道，气缸冷却通道在冷却剂流入开口区域中具有其最大的冷却通道延伸宽度。尤其是通过气缸冷却通道的这种设计使气缸冷却通道在冷却剂流入开口区域中具有比气缸冷却通道已经变细的区域中(冷却通道节流区域)更小的流动阻力。尤其是通过气缸冷却通道的这种设计实现冷却介质的均匀流动(均匀化)并因此可实现改善的气缸冷却。
[0031] 此外，提出一种具有上述结构方式的内燃机壳体的内燃机。该内燃机优选构造为所谓的直列或V形发动机。进一步优选内燃机具有所谓的气缸盖，该气缸盖与内燃机壳体连接并且在高度方向上向上限定一个或多个气缸。此外，在内燃机中设置有至少一个活塞，该活塞在预定运行中在气缸中交替地沿气缸轴线在上止点和下止点之间运动。
[0032] 驱动功率可从该活塞传递到曲轴，该曲轴完全或部分地容纳在所述内燃机壳体中。在此意义中内燃机尤其是可构造为单缸、直列或V型发动机，其可根据柴油或汽油原理运行并且具有上述设计的气缸冷却通道。
附图说明
[0033] 下面参照局部示意图详细阐述本发明及其各个特征，附图如下：
[0034] 图1：具有气缸冷却通道的内燃机壳体的第一种变型方案的不同局部剖面图；
[0035] 图2：具有气缸冷却通道的内燃机壳体的第二种变型方案的不同局部剖面图；
[0036] 图3：具有气缸冷却通道的被横向冲刷的内燃机壳体的剖面图。
具体实施方式
[0037] 图1a)示出设置在内燃机壳体中的两个气缸(2a、2b)的透视性局部剖面图。在内燃机壳体1中设置有用于气缸冷却的气缸冷却通道3。气缸冷却通道3构造用于在具有这种内燃机壳体1的内燃机的预定运行中被冷却介质流过。该冷却介质吸收并且运走在气缸中的燃料燃烧时产生的热量。气缸冷却通道3具有冷却剂流入开口4a和冷却剂流出开口5a。在内燃机的预定运行中，冷却介质从冷却剂流入开口4a朝向冷却剂流出开口5a流过气缸冷却通道3。
[0038] 图2b)示出内燃机壳体1的局部剖视图。在该视图中可以看到第一横向剖面I和第二横向剖面II。两个横向剖面I、II分别垂直于气缸2a的气缸轴线6a定向。第一横向剖面I设置在冷却剂流入开口4a区域中并且在该横向剖面中气缸冷却通道3具有冷却通道延伸宽度3vb。该冷却通道延伸宽度3vb大于第二横向剖面II中的冷却通道延伸宽度3db，第二横向剖面II设置在第一横向剖面I和冷却剂流出开口5a之间并且因此设置在冷却通道节流区域3d中。
[0039] 可以看出，气缸冷却通道3在冷却通道节流区域3d中具有连续减小的冷却通道延伸宽度。冷却通道节流区域3d沿高度方向在距离3dh上延伸，该距离相当于气缸2a延伸高度2h的大约50％。通过气缸冷却通道3的这种设计实现，可从冷却剂流入开口4a到冷却剂流出开口5a形成均匀的冷却剂流。在冷却通道分布区域3v中冷却介质的流动阻力低于冷却通道节流区域3d中的流动阻力，这尤其是有利于冷却介质流动的均匀性。
[0040] 图1c)示出图1a)中所示的内燃机壳体1局部的俯视图。在所示视图中可以看到第一气缸2a和第二气缸2b的一部分，它们沿纵向方向12彼此相邻地设置。每个气缸2a、2b分别具有一个气缸轴线6a、6b。在该图1c)中可以看到剖面线A-A，与该剖面线相对应的视图在图1d)中示出。剖面A-A延伸穿过气缸腹板8、即穿过内燃机壳体在第一气缸2a和第二气缸2b之间的壁。
[0041] 图1d)示出内燃机壳体1的另一局部剖面图。通过所示的剖面A-A可以看到所谓的气缸腹板8中的气缸冷却通道3的特征。第一气缸轴线6a的方向为高度方向10并且宽度方向11与此垂直。还可看出，气缸冷却通道3延伸至气缸盖支承面7中。因此，气缸盖支承面7在气缸腹板8区域中被气缸冷却通道3中断。
[0042] 图1e)示出内燃机壳体1局部的另一透视性局部剖面图。在该剖面图中可以看到第一气缸2a的一部分和第二气缸2b的一部分，它们分别沿第一气缸轴线6a和第二气缸轴线6b延伸。气缸冷却通道3径向于第一气缸轴线6由外侧冷却通道周面3I和内侧冷却通道周面3II限定。
[0043] 在此，外侧冷却通道周面3I在部分区段上(冷却通道节流区域)构造成锥形并且内侧冷却通道周面3II构造成圆柱形的，使得沿高度方向10从冷却剂流入开口4a到冷却剂流出开口5a形成气缸冷却通道3的逐渐变细的横截面。第一气缸2a和第二气缸2b具有延伸高度2h。尤其是通过气缸冷却通道3的这种设计——在高度方向上逐渐变细的气缸冷却通道——可在冷却介质流过气缸冷却通道3时实现冷却介质的特别均匀的分布。
[0044] 在图2中示出本发明的另一种实施方式，下面主要说明与图1中示出的本发明的实施方式的区别。
[0045] 图2c)在气缸腹板(Zylindersteg)8中绘出剖面延伸B-B，由该剖面延伸B-B产生的内燃机壳体的局部剖面图在图2d)中示出。
[0046] 在图2d)中可以看到气缸冷却通道3相对于气缸盖支承面7通过上腹板9限定。与图1所示的本发明实施方式不同，气缸冷却通道3在该区域(气缸腹板)中未延伸至气缸盖支承面7中，而是提前终止、即通过上腹板9限定并且气缸盖支承面7因此相对于图1所示的本发明变型方案增大。
[0047] 图2b)中示出的局部剖面图相应于图1b)中所示的视图，因为在该局部剖面图中两种所示出的本发明的不同实施方式之间没有区别。
[0048] 图3示出四个设置成一列的气缸2a、2b、2c、2d的俯视图，这可在每个
气缸组具有4个气缸的八缸V型发动机中或四缸直列发动机中得到。4个气缸2a、2b、2c、2d沿纵向方向12彼此相邻地设置并且分别具有气缸轴线6a、6b、6c、6d，在内燃机的预定运行中活塞(未示出)沿所述气缸轴线上下运动并且通过该运动使曲轴(未示出)旋转。
[0049] 气缸冷却通道3具有多个冷却剂流入开口4a、4b、4c、4d和多个冷却剂流出开口5a、5b、5c、5d。箭头示出冷却介质流在内燃机的预定运行中如何从冷却剂流入开口4a、4b、4c、
4d流向冷却剂流出开口5a、5b、5c、5d。冷却剂流入开口4a、4b、4c、4d的数量和冷却剂流出开口5a、5b、5c、5d的数量相应于气缸2a、2b、2c、2d的数量。通过内燃机壳体的这种设计实现被横向冲刷的内燃机壳体。
[0050] 附图标记列表
[0051] 1 内燃机壳体
[0052] 2a、2b、2c、2d 内燃机壳体的气缸
[0053] 2h 气缸延伸高度
[0054] 3 气缸冷却通道
[0055] 3d 气缸冷却通道的节流区域
[0056] 3v 气缸冷却通道的分布区域
[0057] 3db 气缸冷却通道在冷却通道节流区域中的冷却通道宽度扩展[0058] 3dh 冷却通道节流区域的延伸高度
[0059] 3vb 在气缸冷却通道分布区域中的冷却通道延伸宽度
[0060] 3I 外侧气缸冷却通道周面
[0061] 3II 内侧气缸冷却通道周面
[0062] 4a、4b、4c、4d 冷却剂流入开口
[0063] 5a、5b、5c、5d 冷却剂流出开口
[0064] 6a、6b、6c、6d 气缸的气缸轴线
[0065] 7 气缸盖支承面
[0066] 8 气缸腹板
[0067] 9 上腹板
[0068] 10 高度方向
[0069] 11 宽度方向
[0070] 12 纵向方向
[0071] I 第一横向剖面
[0072] II 第二横向剖面
