用于内燃发动机的气缸盖装置及具有该气缸盖装置的内燃发动机

摘要

本发明涉及一种用于内燃发动机的气缸盖装置(12)，该汽缸盖装置具有气缸盖(10)，该汽缸盖带有至少一个安排在气缸盖(10)进气端(14)的第一容纳区域(16)和至少一个安排在气缸盖(10)的远离进气端(14)的排气端(26)的第二容纳区域(28)，第一容纳区域(16)用于容纳至少一个支撑在气缸盖(10)上的第一凸轮轴(18)，所述第二容纳区域(28)用于容纳至少一个支撑在气缸盖(10)上的第二凸轮轴(30)，其中，容纳区域(16，28)借助气缸盖(10)的至少一个至少部分安排在容纳区域(16，28)之间的中间壁(32)至少部分地相互分离，此外，在所述中间壁(32)中设置至少一个管道元件(34)，通过所述管道元件能够向气缸盖装置(12)的至少一个元件(56，64)供应润滑剂。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于内燃发动机的气缸盖装置以及具有该气缸盖装置的内燃发动机。

背景技术

这类用于内燃发动机的气缸盖装置已经由一般的现有技术水平充分公开。该气缸盖装置包含一个气缸盖，该气缸盖具有至少一个安排在气缸盖进气端的第一容纳区域，用于容纳至少一个支撑在气缸盖上的第一凸轮轴。此外，该气缸盖具有至少一个安排在气缸盖的远离进气端的排气端的第二容纳区域，用于容纳至少一个支撑在气缸盖上的第二凸轮轴。此外，凸轮轴用于控制换气门，该换气门控制气体进出对应的燃烧室，尤其是内燃发动机的气缸。

气缸例如由设计为往复活塞式内燃发动机的内燃发动机的曲轴箱构成，此外，气缸盖连接或可以连接曲轴箱。

这一类的气缸盖装置在诸如DE 10 2009 020 100 A1中已经公开。其气缸盖具有一个密封面，通过该密封面能够将气缸盖与气缸盖罩连接。此外，气缸盖分别具有密封法兰面，通过该密封法兰面能够将一个排气模块和一个吸气模块与气缸盖连接。此外还规定，密封面集成在各自的密封法兰面内。

可以看出，对于常规的气缸盖装置而言，仅在花费非常高昂的情况下才可以实现为至少一个元件供应润滑剂。为了将润滑剂，尤其是润滑油输送给相应的、待被供应润滑剂的元件，可能需要昂贵的管道输送结构以及大量的管道元件，由此造成了气缸盖装置的大的结构空间需求、高重量以及高成本。

这一类需供应润滑剂的元件可以是支撑凸轮轴的支撑点。该元件同样可以是相位调节装置，借助该装置可以对至少一个凸轮轴相对于内燃发动机的曲轴的相位进行调节。

这一类的相位调节装置在诸如DE 10 2008 031 976 A1中已经公开。该相位调节装置可以设计为可液压控制的相位调节装置，该装置能够被供给润滑剂作为液压液，并由此进行控制。为这一类相位调节装置供应润滑剂需要特别高的花费。DE 697 07 213 T2也公开了一种此类的相位调节装置，该装置仅在花费特别高的情况下能够被供给润滑剂作为液压液。

气缸盖装置的待供应润滑剂的元件也可以是至少一个气门间隙补偿元件，借助该气门间隙补偿元件可以对至少一个换气门的气门间隙进行补偿。以润滑剂为液压液供应此气门间隙补偿元件，用以控制该气门间隙补偿元件，通常也需要非常高的花费。

发明内容

因此，本发明的任务在于，发明一种开头所述类型的用于内燃发动机的气缸盖装置以及一种具有这种气缸盖装置的内燃发动机，其中可以特别简单地为至少一个气缸盖装置的元件供应润滑剂。

该任务通过具有权利要求1特征的用于内燃发动机的气缸盖装置以及具有权利要求10特征的包含这种气缸盖装置的内燃发动机加以解决。本发明有利的实施方案以及符合目的的、不平凡的改进方案在其他权利要求中得到说明。

为实现一种如权利要求1前序部分所述类型的气缸盖装置，在该装置中可以以特别简单的方式向至少一个元件供应润滑剂，尤其是润滑油，根据本发明设计有至少一个至少部分安排在容纳区域之间的气缸盖中间壁，借助该中间壁使容纳区域至少部分地相互分离，此外在该中间壁中至少分布一个管道元件，通过该管道元件能够向气缸盖装置的至少一个元件供应润滑剂。

通过分布在中间壁中的管道元件，润滑剂可以在管道长度非常短、零件数量非常少、且因而成本和重量非常有利的条件下被输送给待被供应润滑剂的元件。尤其是，可以以特别简单的方式将润滑剂从管道元件中分流，并且例如输送给气缸盖装置的安排在第一容纳区域侧面的第一个待被供应润滑剂的元件以及至少一个安排在第二容纳区域侧面的第二个待被供应润滑剂的元件。

中间壁中的管道元件可以因此构成一种中央分配通道，通过该通道可以简单地向至少一个元件供应润滑剂。此外也可以简单地向管道元件自身供应润滑剂，尤其是润滑油。管道元件为此例如可以和内燃发动机的润滑剂回路相连，从而使得润滑剂可以简单地流入管道元件中。

在本发明一种特别优选的实施形式中，至少一个与气缸盖单独设计的传输元件具有至少一个与管道元件流体连接的通道，通过该通道可以将润滑剂输送至所述元件。借助该传输元件，可以由此以成本低且结构紧凑的方式将润滑剂从管道元件中分流出来，并输送至该元件，也就是说传递至该元件。由此还可以以特别符合需要的方式向所述元件或气缸盖装置的待被供应润滑剂的多个元件供应润滑剂，因为润滑剂可以从管道元件中向管道元件的至少基本任意的位置、并且因此以符合需要的方式分流，并输送至所述元件。由此还可以仅通过非常小的管道长度便可以向元件供应润滑剂。由此能够将气缸盖装置的生产花费以及成本保持在低水平。

中间壁中的管道元件例如由至少一个孔和/或在浇铸气缸盖时借助至少一个芯棒元件制成。但也可以通过其他方式制造管道元件。

特别优选的实施形式是，传输元件至少部分包裹所述支撑在气缸盖上的凸轮轴中的一个凸轮轴，其中所述传输元件的通道与至少一个分布在凸轮轴中的第二通道流体连接，其中通过该第二通道能够将润滑剂输送至所述元件。由此可以实现在特别紧凑的结构下输送润滑剂。此外，润滑剂也可以以特别简单的方式沿凸轮轴的径向输送至该凸轮轴或者其第二通道。这一类沿径向输送润滑剂的方法可以使得气缸盖装置的轴向空间需求保持在较小的范围内，因为可以避免使用花费较高的、沿轴向输送润滑剂的方法。

此外，通过将润滑剂输送至凸轮轴和其第二通道中，使得不再需要使用凸轮轴滑动轴承来在径向上通过该滑动轴承向凸轮轴输送润滑剂。由此，凸轮轴可借助一滚动轴承并因此以摩擦力特别小的方式支撑在气缸盖上。由此，可以将气缸盖装置并因此将内燃发动机的摩擦功率保持在特别小的水平，使得内燃发动机在仅有小的燃油消耗以及二氧化碳排放较低的情况下即可进行工作。

在本发明一种特别优选的实施形式中，所述待被供应润滑剂的元件为借助润滑剂、并因而能够液压控制的相位调节装置，借助该装置可以实现对凸轮轴中的至少一个凸轮轴的相位调节，从而对换气门的控制时间进行调节。通常情况下，对这一类的相位调节装置供应润滑剂需要特别高的花费，复杂且成本高昂。对于根据本发明的气缸盖装置而言，可以特别简单且结构紧凑地对相位调节装置供应润滑剂。

此外，通过分布在中间壁中的管道元件可以从内部(即从气缸盖装置在容纳区域之间的横向上的区域)，而并非从外部向相位调节装置输送润滑剂，从而使得润滑剂的输送管道长度特别短。由此可以降低气缸盖装置的生产和安装花费。

为了使得向相位调节装置输送润滑剂的管道长度特别短，在本发明的另一种实施形式中规定，通过凸轮轴的第二管道向相位调节装置供应能够对相位调节装置进行控制的润滑剂。

在本发明另一种特别优选的结构中，待被供应润滑剂的元件为借助润滑剂、并因此能够进行液压控制的气门间隙补偿元件，用于对至少一个换气门的气门间隙进行补偿。通常情况下，对这一类的气门间隙补偿元件供应润滑剂花费非常高昂，且管道长度较大。对于根据本发明的气缸盖装置而言，可通过安排在中间壁中的管道元件对气门间隙补偿元件供应润滑剂避免该问题。

在本发明另一种特别优选的实施形式中，管道元件至少在部分区域为立式管道，该立式管道具有一个第一管道区域和一个邻接该第一管道区域的、与该第一管道区域流体连接的第二管道区域。此外，第一管道区域基于润滑剂穿过该立式管道(管道元件)的流动方向沿气缸盖装置的竖直方向从下向上延伸。此外，第一管道区域通到第二管道区域中。第二管道区域基于润滑剂的流动方向沿气缸盖的竖直方向从上向下延伸。通过管道元件使用立式管道这一结构，流过该立式管道的润滑剂可以以特别有利的方式进行排气。流过立式管道的润滑剂首先在第一管道区域中向上流动，然后流经第二管道区域，并在第二管道区域中重新向下流动。在从第一管道区域流入第二管道区域的过程中，润滑剂中的可能存在的空气被汇集在立式管道区域的上部区域中，从润滑剂中逸出并且例如被排走。

在本发明另一种优选的结构中，从第二管道区域分支出管道元件的至少一个第三管道区域，通过该第三管道区域能够向气门间隙补偿元件输送润滑剂。因为润滑剂通过第二管道区域输送至第三管道区域，因此第二管道区域尤其在内燃发动机关闭时可以用作收集容积以收集存留体积的润滑剂。在内燃发动机关闭时，润滑剂从起到收集容积作用的第二管道区域进入第三管道区域，然后继续流向气门间隙补偿元件，由此气门间隙补偿元件不会没有润滑剂地运行。

如果第三管道区域安排在第二管道区域的末端区域中，则可以通过第二管道区域提供特别大的润滑剂收集容积。由此可以将第二管道区域的在气缸盖装置和内燃发动机的竖直方向上设置在第三管道区域上部的部分用作收集容积。此外，特别优选的方案是，第二管道区域通到第三管道区域中。由此可以实现特别大的润滑剂存留体积。

本发明还包含用于机动车，尤其是轿车的具有根据本发明的气缸盖装置的内燃发动机。由于中间壁中的管道元件向气缸盖装置的至少一个元件供应润滑剂，在内燃发动机的气缸盖装置和/或控制外壳盖罩中供应管道数量特别少。由此可使内燃发动机空间需求特别少小、重量特别低以及成本特别低。此外，可以取消通往控制外壳盖罩的润滑剂传输点以及润滑剂供应孔和润滑剂传输装置，这使得空间需求较小，且成本较低。

本发明的其他优点、特征和细节见优选实施示例以及根据附图的下列说明。上面在说明中所述的特征和特征组合以及下文在附图说明中所述的和/或由附图单独所示的特征和特征组合不仅可以以各自所述的组合的形式，而且也可以以其他组合形式或者单独使用，而不脱离本发明的框架。

附图说明

其中：

图1部分示出了内燃发动机气缸盖装置的气缸盖的截面示意图，具有两个相对的、用于各自凸轮轴的容纳区域，其中，容纳区域通过中间壁相互隔开，且在中间壁中存在一管道元件，通过该管道元件可以向气缸盖装置的多个元件供应润滑剂；

图2部分示出了气缸盖的纵截面示意图；

图3部分示出了气缸盖的另一截面示意图；

图4部分示出了气缸盖装置的纵截面示意图；和

图5部分示出了气缸盖装置的另一截面示意图。

具体实施方式

图1示出了用于机动车的、尤其是轿车的设计为活塞往复式内燃机的内燃发动机的、整体以12标识的气缸盖装置的气缸盖10。

该内燃发动机包含一个图1中无法看出的具有大量的气缸形式的燃烧室的气缸体曲轴箱，在内燃机的点火操作中，在气缸体曲轴箱内进行燃烧过程。此外，气缸盖10和气缸体曲轴箱能够相互连接或已经相互连接。

气缸盖10具有一个进气端14，该进气端也被称作吸气端或者吸入端。在进气端14处设计有气缸盖10的进气管道，气体(如空气或者空气-燃料混合物)能够通过进气管道进入气缸内。进气管道为此与气缸流体连接。

在进气端14处还设计有一个第一容纳区域16，用于容纳进气凸轮轴18形式的第一凸轮轴。此外，进气凸轮轴18安排在第一容纳区域16中，并通过在第一容纳区域16中设有的、图1中无法看出的支撑点，以可相对于气缸盖绕旋转轴旋转的方式支撑在气缸盖10上。旋转轴在此沿气缸盖装置12的由方向箭头20所示的纵向分布，其中气缸盖装置12的纵向和曲轴箱以及整个内燃发动机的纵向一致。还利用方向箭头22示出了气缸盖装置12和内燃发动机的竖直方向。此外，方向箭头24示出了气缸盖装置12和内燃发动机的横向。

气缸盖10同时也具有一个远离进气端14的排气端26，该排气端通常也被称作废气端，且与进气端14相对。在排气端26处设有气缸盖10的各自的排气管道，这些排气管道与气缸流体连接，且通过这些排气管道可以将点火操作形成的废气从气缸中排出。此外，在排气端26处还设有用于排气凸轮轴30形式的第二凸轮轴的第二容纳区域28。此外，排气凸轮轴30安排在第二容纳区域28中，且以可相对于气缸盖10围绕旋转轴旋转的方式在第二容纳区域28中设有的、图1中无法看出的支撑点上支撑在气缸盖10上。该旋转轴同样沿气缸盖10的纵向分布。

进气凸轮轴18用于操纵形式为进气门的换气门，这些进气门控制气体通过进气管道向气缸内的流入。与之对应，排气凸轮轴30用于控制形式为排气门的换气门，这些排气门控制废气从气缸的流出。进气凸轮轴18和排气凸轮轴30在下文中总称为凸轮轴，通过传动装置，例如皮带或者链条传动，由内燃发动机的曲轴传动。

在气缸盖10的横向上，至少在容纳区域16，28之间的部分区域安排有一个气缸盖10的中间桥32形式的中间壁，该中间桥(就气缸盖10的横向而言)至少基本安排在气缸盖10的中间位置。通过中间桥32，容纳区域16，28就纵向而言至少部分相互分离，尤其是相互流体分离。

如图1所示，在中间桥32(中间壁)中存在至少一个管道元件34，该管道元件和内燃发动机的可由润滑剂、尤其是润滑油流经的润滑剂回路连接。由此，润滑剂可流经管道元件34。此外，通过该管道元件34可以向气缸盖装置12的大量元件供应润滑剂。

如图2和3所示，管道元件34至少在部分区域作为立式管道36构成，具有第一管道区域38以及第二管道区域40，该第二管道区域40和第一管道区域38相邻，并和第一管道区域38流体连接。此外，第一管道区域38通入到第二管道区域40中。换言之，第二管道区域40直接连接到第一管道区域38上。

第一管道区域38就润滑液通过立式管道36的流动方向而言沿气缸盖10的竖直方向(方向箭头32)由下向上延伸，从而由此借助该第一管道区域36由下向上输送润滑剂。

与之对应，第二管道区域40就润滑剂通过立式管道36的流动方向而言沿气缸盖10的竖直方向由上向下走向，从而由此借助第二管道区域40由上向下输送润滑剂。

如从图2可以看出，第一管道区域38的走向倾斜于竖直方向，且和竖直方向构成一个锐角，而第二管道区域40至少基本沿竖直方向延伸。通过立式管道36和管道区域38，40的该结构可以实现逆向的虹吸效应，由此润滑剂中可能存在的空气被排出。

润滑剂在竖直方向的较高位置，尤其是顶端位置区域42中由第一管道区域38流到第二管道区域40中，从而使得润滑剂中可能存在的空气在区域42中向上移动，并从润滑剂中排出。

如图3所示，润滑剂通过另一立式管道45被输送至分布在中间桥32中的管道元件34中，该立式管道将润滑剂沿竖直方向由下向上输送至管道元件34中。

在图2至4中可以看到气缸盖装置12的传输元件44，46。此外，传输元件44，46与气缸盖10单独设计，如图2和4所示，传输元件具有各自的第一通道48，该通道与管道元件34流体连接。由此，润滑剂可以从管道元件34流入第一通道48中。为了避免不期望出现的润滑剂穿过气缸盖10和传输元件44，46之间逸出的情况，传输元件44，46借助各自的密封元件50相对于气缸盖10形成密封状态。

传输元件44，46沿圆周方向在外圆周侧完全包裹各自的凸轮轴。换言之，传输元件44，46具有一个各自的贯穿孔，该贯穿孔被各自的凸轮轴所贯穿。如图4所示，凸轮轴在此具有一个各自的第二通道52，该通道通过相应凸轮轴的各自贯穿孔54与传输元件44，46的第一通道48流体连接。由此，润滑剂从第一通道48经过贯穿孔54进入第二通道52中并且流经第二通道52。

在图4中可以看出待供应润滑剂的元件，即相位调节装置56，可借助润滑剂控制该相位调节装置56。借助该相位调节装置可以对分配至换气门的相应凸轮轴的控制时间进行调节，方法是相对于曲轴对相应的凸轮轴进行相位调节。

流经第二通道52的润滑剂能够通过相应凸轮轴(进气凸轮轴18和/或排气凸轮轴30)的其他贯穿孔58被输送至相位调节装置56，并由此对其进行控制。因此，相位调节装置56可以从容纳区域16，28内部通过管道元件34，即沿容纳区域16，28之间的某个区域的横向以特别简单、结构紧凑且成本低廉的方式被供给润滑剂。此外，仅需非常短的管道长度即可输送润滑剂至相位调节装置56。

此外，润滑剂可以沿凸轮轴的径向，而非轴向输送至相位调节装置56。这使得气缸盖装置12的轴向空间需求特别小。此外，为了实现在径向向相位调节装置56输送润滑剂以及在径向向相应的凸轮轴输送润滑剂，不再需要将相应的凸轮轴支撑在气缸盖10上的滑动轴承。换言之，向凸轮轴径向输送润滑剂以及沿径向向相位调节装置56输送润滑剂在无需滑动轴承的情况下即可实现。由此凸轮轴可以借助滚动轴承装置以摩擦特别小的方式支撑在气缸盖10上。

此外，在图4中可以看到滚动轴承装置的滚动轴承60，该轴承如上所述为球形轴承，通过该轴承可以实现对相应的凸轮轴(进气凸轮轴18和/或排气凸轮轴30)进行滚动支撑。

根据图4，仅设有其中一个凸轮轴和相位调节装置56，并使得管道元件34沿另一凸轮轴的方向借助一个栓塞62被流体封闭。由此可以避免，润滑剂沿另一凸轮轴的方向从管道元件34中逸出。

气缸盖装置12其他待被供应润滑剂的元件为图2和图5中仅部分可见的各自的气门间隙补偿元件64，借助这些气门间隙补偿元件可以对各自换气门可能存在的气门间隙进行补偿。这些气门间隙补偿元件64能够借助润滑剂并因而被液压控制。通过管道元件34也可以以特别简单的方式向气门间隙补偿元件64输送润滑剂。如图2和图5组合所示，从第二管道元件40区域分支出管道元件的第三管道区域66，其中第三管道区域66至少基本沿横向进行延伸。

第三管道区域66再次分支出各自的管道68，70，两者至少基本沿纵向延伸。通过管道68，润滑剂输送至排气端26处的气门间隙补偿元件64；通过管道70，润滑剂输送至进气端14处的气门间隙补偿元件64。因此，管道68，70仅通过第三管道66形式的例如设计为扼流孔的一个管道与润滑剂供应装置相连，并且由此以特别简单的方式仅利用非常短的管道长度即可供应润滑剂。因为第三管道区域66例如由一个开孔构成，该开孔朝向一侧通过栓塞72进行流体密封，从而避免不期望出现的润滑剂泄露。

如图2所示，第三管道区域66安排在第二管道区域40的一个末端区域74中。在此情况下，第二管道区域40通入到第三管道区域66中，其中，第三管道区域66沿竖直方向安排在第二管道区域40的最低点位置。

由此，第二管道区域40的在竖直方向上设置于第三管道区域66上部的部分区域76被用作润滑剂的收集容积。如果工作中的内燃发动机被关闭，使得润滑剂不再输送，那么润滑剂能够从收集容积回流至管道68，70，并通过这些管道输送至气门间隙补偿元件64，从而避免气门间隙补偿元件64没有润滑液地运行。

气缸盖装置12的待被供应润滑剂的元件也可以是至少一个需通过润滑剂进行润滑的润滑点。尤其是，该元件可以是进气凸轮轴10或者排气凸轮轴30支撑在气缸盖10上的至少一个支撑点。这一类的润滑点或者支撑点也可以通过分布在中间桥32中的管道元件34以特别简单的方式被供应润滑剂，尤其是润滑油。

如图1所示，气缸盖10具有一个第一密封法兰面78，该密封法兰面安排在进气端14处，且气缸盖10通过该密封法兰面与形式为进气模块的进气元件相连。进气模块在其与气缸盖10相连的状态下与进气管道流体连接，使得由内燃发动机向各气缸中吸入的空气能够通过该进气模块流入到进气管道中。

此外，气缸盖10具有至少一个第二密封法兰面80，该密封法兰面安排在排气端26处，且气缸盖10通过该密封法兰面与形式为排气模块(例如排气弯管)的排气元件相连。该排气元件在其和气缸盖10相连的状态下与排气管道流体连接，并使得废气能够从气缸中通过排气管道流入排气元件，并借助排气元件从内燃发动机中排出。

在各自的密封法兰面78，80中集成有用于将气缸盖10与气缸盖罩元件连接的密封面。这意味着，形式例如为气缸盖罩的气缸盖罩元件能够集成在进气元件和/或排气元件中。换言之，排气元件和/或进气元件能够由此代替气缸盖罩的功能。由此可以取消单独的气缸盖罩。

如图1所示，密封法兰面78，80倾斜于气缸盖10竖直方向地延伸，并且沿竖直方向由下向上以彼此相向的方式延伸。通过密封法兰面78，80的该结构使得进气元件和排气元件的安装过程特别简单。此外，气缸盖10由此在其前视图中至少基本具有希腊大写字母Delta(Δ)的形状，因此该气缸盖10也被称作Delta-气缸盖。

附图标记列表

10 气缸盖

12 气缸盖装置

14 进气端

16 第一容纳区域

18 进气凸轮轴

20 方向箭头

22 方向箭头

24 方向箭头

26 排气端

28 第二容纳区域

30 排气凸轮轴

32 中间桥

34 管道元件

36 立式管道

38 第一管道区域

40 第二管道区域

42 区域

44 传输元件

45 另一立式管道

46 传输元件

48 第一通道

50 密封元件

52 第二通道

54 贯穿孔

56 相位调节装置

58 贯穿孔

60 滚动轴承

62 栓塞

64 气门间隙补偿元件

66 第三管道区域

68 管道

70 管道

72 栓塞

74 末端区域

76 部分区域

78 密封法兰面

80 密封法兰面