用于氢内燃机的缸盖和具有缸盖的氢内燃机的制作方法

专利2026-02-04  4


本技术涉及一种具有冷却系统的缸盖和一种内燃发动机,尤其氢内燃机。


背景技术:

1、从de 10 2020 003 394 a1中已知一种内燃发动机和一种具有冷却系统的缸盖。冷却系统包括多个冷却剂通道,所述冷却剂通道在多个平面中基本上水平地从排气阀侧伸展至进气阀侧。气缸的排气阀和进气阀环绕地由冷却剂通道包围。


技术实现思路

1、根据本实用新型的设备包括用于氢内燃机的缸盖,所述缸盖包括排气阀、进气阀、火花塞、直喷式喷射器(di喷射器)、废气排放管路、空气输送管路和具有多个冷却剂通道的冷却系统,其中至少一个第一冷却剂通道至少部段地等距地围绕排气阀引导,并且其中第二冷却剂通道包括用于冷却缸盖中的其他部件的冷却设备。

2、等距引导表示第一冷却剂通道沿着弯曲的面伸展,所述弯曲的面与排气阀同轴。排气阀从俯视图中观察优选是圆形的并且第一冷却剂通道能够围绕排气阀的阀座或阀体引导。通过第一冷却剂通道绕行或环绕排气阀允许热量从受到典型地强热负荷的构件有效地传递到冷却介质、例如水上。

3、优选地,第二冷却剂通道包括冷却设备,其中冷却设备具有空心的阀杆冷却缸和冷却套,其中阀杆冷却缸包围排气阀的排气阀杆和排气阀杆引导装置,并且冷却套设置在废气排放管路处并且通过第二冷却剂通道的横向于伸展方向扩宽的和/或沿竖直方向缩窄的区域形成。

4、阀杆冷却缸与第二冷却剂通道流体地连接并且优选地等距地包围排气阀杆和排气阀杆引导装置。冷却套与废气排放管路间隔开地定位并且至少部分地跟随其形状或弯曲。

5、在借助于趋于提前点火的燃料、如氢气运行的内燃机中,缸盖和其部件的均匀的冷却是尤其重要的。这适合于避免会诱发提前点火的热点的形成,所述提前点火又会造成损坏发动机的现象,如发动机敲击声或敲叩声。通过冷却排气阀杆和废气排放管路,能够实现从处于排气阀附近或与其连接的构件有效地运出。热量经由排气阀杆和排气阀杆引导装置的运出造成排气阀本身的更有效的冷却从而降低提前点火的风险并且此外允许提高氢内燃机的压缩比。

6、优选地,冷却系统包括在排气阀上游设置的第一冷却剂入口和在进气阀下游设置的第二冷却剂入口,和两个在排气阀上游设置的冷却剂出口,其中冷却剂出口相对于冷却剂入口竖直错开。

7、提供两个冷却剂入口和两个冷却剂出口在冷却剂通道的伸展的构型中对于不同的构造解决方案给出更多自由度。冷却剂出口的竖直错开又确保将热能引出到缸盖的远离阀的区域中并且确保在其之内的均匀的热量分布。第一冷却剂通道的首先水平的并且随后上升的伸展具有类似的效应。

8、第一冷却剂通道优选地从排气阀侧朝向进气阀侧基本上水平地并且从进气阀侧朝向冷却剂出口以一斜率伸展,并且冷却系统的至少一个冷却剂旁路通道基本上在排气阀侧从第一冷却剂入口伸展至冷却剂出口。

9、提供排气阀侧的和进气阀侧的冷却剂入口和两个冷却剂出口在冷却剂通道的伸展的构型中对于不同的构造解决方案得出更多自由度。冷却剂出口的竖直错开又用于将热能引出到缸盖的远离阀的区域中和在其之内的均衡的热量分布。第一冷却剂通道的首先水平的和随后上升的伸展具有类似的效应。

10、此外,两个冷却剂入口和冷却剂出口结合冷却剂旁路通道允许在冷却系统的不同的区域中调整冷却剂的流动速率。因此,冷却剂可以有效地传输到应冷却的部位。在一个替选的实施方式中,冷却剂旁路通道的流动横截面能够调整并且其伸展基本上移置到废气排放管路旁边,使得所述流动横截面形成用于废气排放管路的另一平坦的冷却套。

11、优选地,缸盖的每个排气阀和每个进气阀尽可能环绕地由第一冷却剂通道包围。

12、对于每个气缸,缸盖优选地包括在气缸的一侧上设置的两个排气阀和在气缸的相对置的侧上设置的两个进气阀,其中两个第一冷却剂通道从第一冷却剂入口朝排气阀的方向伸展并且在其上游分别分成两个子通道,所述子通道在外部和内部环绕地围绕排气阀和进气阀引导,其中一对子通道仅环绕各一个排气阀和进气阀并且子通道在进气阀下游在节点中再次合并并且随后伸展至冷却剂出口。

13、优选地,在俯视图中,子通道在排气阀和进气阀之间的伸展交叉,其中各一个第二子通道在竖直定向的弧形部中引导到第一子通道上方。

14、第一冷却剂通道的这种伸展通过将冷的冷却剂靠近阀输送和将其在升温之后在缸盖的远离阀的区域中运出而造成全部排气阀和进气阀的有效的冷却。此外,通过缠绕所有阀得出缸盖的所述经受强热负荷的区域的均匀的冷却。

15、优选地,两个第二冷却剂通道从第二冷却剂入口连续上升地伸展至阀杆冷却缸并且过渡到所述阀杆冷却缸中,其中阀杆冷却缸自己过渡到冷却套中,并且冷却套随后通过横向于伸展方向的缩窄和/或沿竖直方向的扩宽再次过渡到第二冷却剂通道中,所述第二冷却剂通道伸展至冷却剂出口。

16、冷却剂通过第二冷却剂入口至阀杆缸和冷却套的输送例如通过调整第二冷却剂通道的直径允许流动速率的调整和排气阀杆和废气排放管路的有效的冷却。

17、在一个替选的优选的实施方案中,两个第二冷却剂通道从第一冷却剂入口开始首先尽可能竖直地伸展并且通过横向于伸展方向的扩宽和/或沿竖直方向的缩窄而过渡到冷却套中,所述冷却套自己过渡到阀杆冷却缸中,其中第二冷却剂通道从阀杆冷却缸的朝向进气阀的端侧突出并且与伸展至冷却剂出口的第一冷却剂通道合并。在该替选的实施方式中,第二冷却剂接口优选地经由冷却剂旁路通道与第一冷却剂通道连接,这能够实现调整冷却系统的冷却剂通道中的冷却剂的流动量和流动速率。

18、优选地,缸盖包括直喷式喷射器(di喷射器),所述直喷式喷射器在排气阀和进气阀之间设置在中央,或者包括至少部分地在空气输送管路中设置在排气阀上游的喷射器(pfi喷射器),或者包括di喷射器和pfi喷射器的组合。

19、根据本实用新型的氢内燃机包括根据本实用新型的缸盖,其中氢内燃机具有在排气阀和进气阀之间设置在中央的火花塞,并且火花塞和/或di喷射器由子通道包围,这确保所述部件的有效的冷却。



技术特征:

1.一种用于氢内燃机的缸盖,所述缸盖包括排气阀(2)、进气阀(3)、火花塞(4)、喷射器(5)、废气排放管路(6)、空气输送管路(7)和具有多个冷却剂通道(20)的冷却系统(1),其特征在于,至少一个第一冷却剂通道(21)至少部段地等距地围绕所述排气阀(2)引导,并且其中第二冷却剂通道(22)包括用于冷却所述缸盖中的排气阀杆(2a)、排气阀杆引导装置(2b)、进气阀(3)、火花塞(4)、喷射器(5)、废气排放管路(6)和/或空气输送管路(7)的冷却设备。

2.根据权利要求1所述的缸盖,

3.根据权利要求2所述的缸盖,

4.根据权利要求3所述的缸盖,

5.根据权利要求1或2所述的缸盖,

6.根据权利要求3所述的缸盖,

7.根据权利要求6所述的缸盖,

8.根据权利要求3所述的缸盖,

9.根据权利要求3所述的缸盖,

10.根据权利要求6所述的缸盖,

11.一种具有根据权利要求10所述的缸盖的氢内燃机,


技术总结
本技术包括一种用于氢内燃机的缸盖,所述缸盖包括排气阀、进气阀、火花塞、喷射器、废气排放管路、空气输送管路和具有多个冷却剂通道的冷却系统,其中至少一个第一冷却剂通道至少部段地等距地围绕排气阀引导,并且其中第二冷却通道包括用于冷却缸盖中的其他部件的冷却设备。本技术还涉及一种具有缸盖的氢内燃机。

技术研发人员:维尔纳·比克,拉尔夫·拜,克里斯托夫·克努斯曼,拉尔夫·扬斯,詹·卡亚詹
受保护的技术使用者:FEV集团有限责任公司
技术研发日:20230928
技术公布日:2024/7/25
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