用于内燃发动机的气缸衬套和气缸盖制造技术

本发明专利技术提供了一种气缸单元，该气缸单元具有：可在气缸衬套(20)与气缸盖(10)之间提供紧密密封的气缸盖/气缸衬套界面结构，气缸衬套(20)和气缸盖(10)藉由一对衬套和气缸盖定中面(80A，80B)对齐；和由O形环密封的冷却剂循环空间。具体地，所述界面结构可包括位于气缸衬套端面中的台阶状结构和位于气缸盖(10)的对应面中的台阶状对等结构。此外，气缸盖(10)的台阶状对等结构可以为拆卸状态下的安装在气缸盖(10)上的喷嘴(12)提供保护。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于内燃发动机的气缸衬套和气缸盖
本专利技术总体上涉及内燃发动机的气缸单元，更具体地涉及气缸衬套和气缸盖。
技术介绍
大型内燃发动机可包括单独的气缸单元，每个气缸单元都包括构造为用于每个气缸单元的独立部分的气缸盖和气缸衬套。对于大型内燃发动机而言，气缸衬套/气缸盖构型是已知的，在该构型中气缸衬套和气缸盖与冷却剂套结合地安装在发动机气缸体上。水套形成冷却剂循环空间，该冷却剂循环空间用于对位于气缸盖侧的气缸衬套以及气缸盖和安装在气缸盖上的喷射系统进行冷却。该冷却剂循环空间藉由O形环而与气缸盖、气缸衬套以及在气缸盖与气缸衬套之间的界面结构封离。具体地，O形环设置在气缸盖与冷却剂套之间、气缸衬套与冷却剂套之间以及气缸盖与气缸衬套之间。特别地，在气缸盖与冷却剂套之间的O形环额外提供了气缸衬套与气缸盖之间的相对定位。美国专利US3,942,807、US5,033,426和US4,399,783公开了一种用于多种类型的发动机的示例性气缸衬套/气缸盖构型，其中气缸盖直接安装在气缸衬套上，由此提供了紧密密封。此外，美国专利US3,843,141公开了一种用于对气缸盖进行定中的台肩部，而美国专利US4,436,061公开了针对汽车发动机的用于将使气缸盖与水套壁对齐的突起部。本专利技术至少部分针对于改善或克服现有技术系统的一个或多个方面。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方案，提供用于安装到内燃发动机的气缸盖上的气缸衬套，该气缸衬套包括：用于引导内燃发动机的活塞的内衬套面，其中该内衬套面沿着气缸衬套的气缸轴线延伸；外衬套面；和衬套端面，该衬套端面在安装好的状态下面向气缸盖，并且将内衬套面和外衬套面连接起来。衬套端面包括形成在气缸衬套的衬套壁中的台阶状结构和用于保持接合环的密封凹槽，其中台阶状结构按顺序包括：紧挨着密封凹槽的第一径向延伸衬套面；用于使在安装好的状态下的气缸衬套关于气缸盖定中的第一轴向延伸衬套面，该第一轴向延伸衬套面在径向方向上背向气缸轴线；第二径向延伸衬套面；用于定位O形环的第二轴向延伸衬套面；第三径向延伸衬套面；和将第三径向延伸衬套面与外衬套面连接起来的过渡衬套面。根据本专利技术的另一方案，提供用于连接到内燃发动机的气缸衬套上的气缸盖，该气缸盖包括：具有环形面和界定出燃烧区的燃烧区面的气缸盖主体，所述环形面包围燃烧区面并在安装好的状态下例如在气缸盖的气缸轴线的方向上面向气缸衬套，其中环形面包括台阶状对等结构和用于在安装好的状态下与接合环接触的气缸盖密封区域。台阶状对等结构按顺序包括：紧挨着气缸盖密封区域的第一径向延伸气缸盖面；用于使在安装好的状态下的衬套关于气缸盖定中的第一轴向延伸气缸盖面，该第一轴向延伸气缸盖面在径向方向上面向气缸轴线；用于在安装好的状态下与O形环接触的第二径向延伸气缸盖面；和位于环形面的外周缘上的边界加强部，该边界加强部比延伸超出燃烧区面的已安装好的喷射喷嘴更远地延伸超出燃烧区面。根据本专利技术的另一方案，提供一种内燃发动机，其包括：发动机气缸体；例如如上所述的气缸衬套，该气缸衬套具有用于对在安装好的状态下的衬套进行定中的第一轴向延伸衬套面；例如如上所述的气缸盖，该气缸盖具有第一轴向延伸气缸盖面，该第一轴向延伸气缸盖面用于与第一轴向延伸衬套面相互作用并使在安装好的状态下的衬套关于气缸盖定中；接合环，该接合环用于在气缸衬套与气缸盖之间提供径向密封；和冷却剂套，该冷却剂套构造成环绕气缸衬套和气缸盖并在冷却剂套与气缸衬套和气缸盖之间形成冷却剂循环空间。气缸盖和冷却剂套包括用于螺栓的通孔，并且气缸盖经由通孔中的螺栓而拧紧在气缸体上，由此朝向发动机缸体挤压接合环和气缸衬套并在气缸衬套与气缸盖之间形成气体密封，其中通过第一轴向延伸衬套面和第一轴向延伸气缸盖面限制了气缸衬套相对于气缸盖的平移运动。本专利技术的其它特征和方案将从以下描述和附图中显而易见。附图说明图1是大型内燃发动机的气缸单元的示意性剖视图；以及图2是图1的气缸盖和气缸衬套之间的放大的界面结构区域的示意性剖视图。具体实施方式以下是对本公开的示例性实施例的详细描述。文中所述和附图所示的示例性实施例旨在教导本专利技术的原理，从而使本领域普通技术人员能够在许多不同的环境中并针对许多不同应用实施并使用本专利技术。因此，示例性实施例并非旨在成为且不应该被认为是对专利保护范围的限制性说明。相反，专利保护范围应该通过所附权利要求来限定。本专利技术可部分基于以下事实，即，在大型内燃发动机运转期间，O形环的弹性会允许气缸盖、气缸衬套和/或冷却剂环之间的相对运动，并且这种被允许的相对运动长远看来会影响O形环的密封能力。此外，在气缸盖与气缸衬套之间的O形环会遭受升高的温度，并因此进一步丧失密封能力。此外，当对气缸单元进行维修用以例如在定期维护期间检查活塞时，要在喷射喷嘴安装于气缸盖中的情况下移除气缸盖。鉴于这些方面，本专利技术涉及一种可减少O形环的磨损并且还可在储存其中安装有喷射喷嘴的气缸盖时保护喷嘴的气缸盖/气缸衬套界面(相互作用)结构。所公开的气缸盖/气缸衬套界面结构可在已安装好的气缸衬套与气缸盖之间提供紧密密封。具体地，可在衬套端面上为气缸衬套提供密封表面，所述衬套端面在安装好的状态下面向气缸盖。该密封表面可例如定位在密封凹槽内。对于气缸盖而言，密封表面可设置在气缸盖的环形面上，所述环形面可围绕气缸盖的燃烧区面并在安装好的状态下面向衬套端面。密封表面可被挤压在对向的接合环端面上，由此形成燃烧室的气密密封。气缸盖/气缸衬套界面结构还可提供从密封凹槽沿径向向外演化的台阶状结构。该台阶状结构可包括位于气缸盖和气缸衬套的一对定中表面，其中定中表面可沿气缸轴线的方向延伸。所述台阶状结构可包括O形环保持结构——例如用于保持冷却剂密封O形环的轴向延伸凹入曲面——和位于气缸盖上的边界加强部。该台阶状结构还可包括用于使冷却剂能够绕过O形环的圆形开口。该圆形开口可形成在气缸衬套的过渡面与气缸盖的位于环形面的外周缘上的边界加强部之间。为了在气缸盖的拆卸状态下提供对喷嘴系统的保护，边界加强部可比延伸超出燃烧区面的已安装好的喷射喷嘴更远地延伸超出燃烧区面。因此，气缸盖可例如放置在平的表面上而不会有密封表面和喷射喷嘴可能与一些支承表面接触或甚至被所述支承表面损坏的危险。图1示出气缸衬套/气缸盖构型的示例性示意实施例，所述气缸衬套/气缸盖构型包括带喷射喷嘴系统12的气缸盖10、气缸衬套20和冷却剂套30，该冷却剂套可利用例如螺栓和气缸盖单元(未示出)以及在气缸盖和冷却剂套30内的通孔42而拧紧在发动机缸体40上。气缸衬套20的上部内的燃烧区50可由接合环60密封，以避免气体自燃烧区50的任何泄漏。冷却剂循环空间70可由密封O形环限制，具体地，所述密封O形环包括定位在气缸盖10与冷却剂套30之间的上部O形环72A，定位在气缸衬套20与冷却剂套30之间的下部O形环72B，以及定位在气缸盖10与气缸衬套20之间的中心O形环72C。此外，气缸盖10内的冷却通道系统74可与冷却剂循环空间70连通，并提供用于喷射喷嘴系统12的冷却。接合环60可提供径向密封，因此，一般允许气缸盖10相对于气缸衬套20在径向上(微)运动。为了在运转期间避免或至少减少这样的径向运动，气缸盖10可构造成由一对定中表面80A和80B引导，所述定中表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于安装在内燃发动机的气缸盖(10)上的气缸衬套(20)，所述气缸衬套(20)包括：用于引导所述内燃发动机的活塞(23)的内衬套面(22)，所述内衬套面(22)沿所述气缸衬套(20)的气缸轴线(90)延伸；外衬套面(24)；和衬套端面，所述衬套端面在安装好的状态下面向所述气缸盖(10)并且将所述内衬套面(22)和所述外衬套面(24)连接起来，所述衬套端面包括用于保持接合环(60)的密封凹槽(110)以及形成在所述气缸衬套(20)的衬套壁(21)中的台阶状结构，其中所述台阶状结构按顺序包括：紧挨着所述密封凹槽(110)的第一径向延伸衬套面(122A)，用于使在安装好的状态下的所述气缸衬套(20)关于所述气缸盖(10)定中的第一轴向延伸衬套面(80A)，所述第一轴向延伸衬套面(80A)在径向方向上背向所述气缸轴线，第二径向延伸衬套面(126A)，用于定位O形环(72C)的第二轴向延伸衬套面(130)，第三径向延伸衬套面(132)，和过渡衬套面(140)，所述过渡衬套面将所述第三径向延伸衬套面(132)与所述外衬套面(24)连接起来。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.16 EP 11193983.11.一种用于安装在内燃发动机的气缸盖(10)上的气缸衬套(20)，所述气缸衬套(20)包括：用于引导所述内燃发动机的活塞(23)的内衬套面(22)，所述内衬套面(22)沿所述气缸衬套(20)的气缸轴线(90)延伸；外衬套面(24)；和衬套端面，所述衬套端面在安装好的状态下面向所述气缸盖(10)并且将所述内衬套面(22)和所述外衬套面(24)连接起来，所述衬套端面包括用于保持接合环(60)的密封凹槽(110)以及形成在所述气缸衬套(20)的衬套壁(21)中的台阶状结构，其中所述台阶状结构按顺序包括：紧挨着所述密封凹槽(110)的第一径向延伸衬套面(122A)，用于使在安装好的状态下的所述气缸衬套(20)关于所述气缸盖(10)居中的第一轴向延伸衬套面(80A)，所述第一轴向延伸衬套面(80A)在径向方向上背向所述气缸轴线，第二径向延伸衬套面(126A)，用于定位O形环(72C)的第二轴向延伸衬套面(130)，第三径向延伸衬套面(132)，和过渡衬套面(140)，所述过渡衬套面将所述第三径向延伸衬套面(132)与所述外衬套面(24)连接起来。2.根据权利要求1所述的气缸衬套(20)，其特征在于，所述气缸衬套(20)的内口直径在200mm至500mm的范围内，所述衬套壁(21)的在所述气缸衬套(20)的气缸盖侧的厚度在30mm至100mm的范围内。3.根据权利要求1或权利要求2所述的气缸衬套(20)，其特征在于，所述密封凹槽(110)构造成围绕所述气缸轴线(90)成环形地在所述衬套壁(21)的厚度的内部50％内延伸并且包括衬套密封区域(110A)，该衬套密封区域在径向方向上具有在10mm至40mm的范围内的宽度。4.根据权利要求1或权利要求2所述的气缸衬套(20)，其特征在于，所述第一轴向延伸衬套面(80A)位于这样的径向位置，即，使得所述衬套壁(21)的厚度的至少50％在径向方向上将所述第一轴向延伸衬套面(80A)与所述内衬套面(22)分隔开。5.根据权利要求1或权利要求2所述的气缸衬套(20)，其特征在于，所述第一轴向延伸衬套面(80A)位于这样的径向位置，即，使得所述衬套壁(21)的厚度的至少60％在径向方向上将所述第一轴向延伸衬套面(80A)与所述内衬套面(22)分隔开。6.根据权利要求1或权利要求2所述的气缸衬套(20)，其特征在于，所述第一轴向延伸衬套面(80A)位于这样的径向位置，即，使得所述衬套壁(21)的厚度的至少70％在径向方向上将所述第一轴向延伸衬套面(80A)与所述内衬套面(22)分隔开。7.根据权利要求1或权利要求2所述的气缸衬套(20)，其特征在于，所述第一轴向延伸衬套面(80A)在轴向方向上延伸至少3mm。8.根据权利要求1或权利要求2所述的气缸衬套(20)，其特征在于，所述第一轴向延伸衬套面(80A)在轴向方向上延伸5mm、10mm、15mm、20mm或更多。9.根据权利要求1或权利要求2所述的气缸衬套(20)，其特征在于，所述第二轴向延伸衬套面(130)位于这样的径向位置，即，使得所述衬套壁的厚度的至少60％在径向方向上将所述第二轴向延伸衬套面(130)与所述内衬套面(22)分隔开。10.根据权利要求1或权利要求2所述的气缸衬套(20)，其特征在于，所述第二轴向延伸衬套面(130)位于这样的径向位置，即，使得所述衬套壁的厚度的至少70％在径向方向上将所述第二轴向延伸衬套面(130)与所述内衬套面(22)分隔开。11.根据权利要求1或权利要求2所述的气缸衬套(20)，其特征在于，所述第二轴向延伸衬套面(130)位于这样的径向位置，即，使得所述衬套壁的厚度的至少80％在径向方向上将所述第二轴向延伸衬套面(130)与所述内衬套面(22)分隔开。12.根据权利要求1或权利要求2所述的气缸衬套(20)，其特征在于，所述过渡衬套面(140)在所述衬套壁(21)的厚度的20％、15％、10％或更小的范围上从所述外衬套面(24)延伸到所述第三径向延伸衬套面(132)。13.一种用于连接到内燃发动机的气缸衬套(20...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·布克哈特，V·亚伯拉罕，F·维特，H·萨特勒，
申请(专利权)人：卡特彼勒发动机有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE