(57)【要約】  本発明は、少なくとも二つのシリンダ４１のための少なくとも一つのシリンダブロック４０及び少なくとも一つのシリンダヘッド１０を有する液体冷却式の内燃機関１であって、その際、内燃機関１はシリンダ４１の少なくとも二つのシリンダ軸４６を通って広がる長手中心面２７の第一の側４とそれに対向する第二の側５とを有し、シリンダヘッド１０内において長手中心面に対して垂直に配置されたエンジン横断面３の領域において、隣り合う二つのシリンダ４１の間の少なくとも一つのウェブ領域１２に、第一の側４に配された少なくとも一つの第一の開口３１と第二の側５に配された少なくとも一つの第二の開口３２とを有する、第一の側４と第二の側５とを連結する少なくとも一つの第二の冷却流路１３が配置されているように構成された内燃機関に関する。本発明の目的は、ウェブ領域１２のできるだけ省空間的な冷却を行なうことである。該目的は、第二の冷却流路１３が、第一の開口３１と第二の開口３２との間に閉断面としてシリンダヘッド内に一体成形されるとともに、シリンダヘッド１０のシリンダヘッドシール面１１から、少なくとも長手中心面２７の領域において、シリンダ軸４６の方向に向かってシール面間隔ａを有するように構成することによって達成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二つのシリンダ（４１）のための、少なくとも一つのシリンダブロック（４０）及び少なくとも一つのシリンダヘッド（１０）を有する液体冷却式の内燃機関（１）であって、
その際、当該内燃機関（１）は、前記シリンダ（４１）の少なくとも二つのシリンダ軸（４６）を通って広がる長手中心面（２７）の第一の側（４）とそれに対向する第二の側（５）とを有し、
前記シリンダヘッド（１０）内において前記長手中心面に対して垂直に配置されたエンジン横断面（３）の領域において、隣り合う二つのシリンダ（４１）の間の少なくとも一つのウェブ領域（１２）に、前記第一の側（４）に配された少なくとも一つの第一の開口（３１）と前記第二の側（５）に配された少なくとも一つの第二の開口（３２）とを有する、前記第一の側（４）と前記第二の側（５）とを連結する少なくとも一つの第二の冷却流路（１３）が配置されているように構成された内燃機関において、
前記第二の冷却流路（１３）は、前記第一の開口（３１）と前記第二の開口（３２）との間に閉断面として前記シリンダヘッド内に一体成形されるとともに、前記シリンダヘッド（１０）のシリンダヘッドシール面（１１）から、少なくとも前記長手中心面（２７）の領域において、シリンダ軸（４６）の方向に向かってシール面間隔（ａ）を有することを特徴とする内燃機関（１）。
【請求項２】
前記双方の開口（３１、３２）の少なくとも一方は当該ファイヤーデッキ（１７）の領域に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関（１）。
【請求項３】
前記長手中心面（２７）の領域において前記シリンダ軸（４６）の方向で測定して、前記第二の冷却流路（１３）と前記シリンダヘッドシール面（１１）との間の前記シール面間隔（ａ）は、燃焼室（２）の領域における前記シリンダヘッド（１０）のファイヤーデッキ（１７）の少なくとも最小肉厚（ｂ）に等しいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の内燃機関（１）。
【請求項４】
前記第二の冷却流路（１３）は、少なくとも一部区間につき、前記シリンダヘッド（１０）の前記ファイヤーデッキ（１７）の領域から、好ましくは前記シリンダヘッドシール面（１１）から、出発して、前記長手中心面（２７）の方向に上昇するように形成されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関（１）。
【請求項５】
前記第二の冷却流路（１３）は、少なくとも一つの第一の部分流路（１６）と少なくとも一つの第二の部分流路（１８）とを有し、
その際、前記第一の側（４）に配された前記第一の部分流路（１６）は、前記シリンダヘッド（１０）の前記ファイヤーデッキ（１７）の領域における前記第一の開口（３１）から、好ましくは前記シリンダヘッドシール面（１１）から、出発して、前記長手中心面（２７）の方向に上昇するように延び、
前記第二の側（５）に配された前記第二の部分流路（１８）は、前記シリンダヘッド（１０）の前記ファイヤーデッキ（１７）の領域における前記第二の開口（３２）から、好ましくは前記シリンダヘッドシール面（１１）から、出発して、前記長手中心面（２７）の方向に延びることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関（１）。
【請求項６】
前記第一の部分流路（１６）と前記第二の部分流路（１８）とは―好ましくは前記長手中心面（２７）の領域において―当該部分流路軸（２５、２６）の交点（２４）の領域において互いに連結され、
その際、好ましくは、前記交点（２４）は、前記シリンダヘッドシール面（１１）から、前記シール面間隔（ａ）だけ離間していることを特徴とする、請求項５に記載の内燃機関（１）。
【請求項７】
前記第一の部分流路（１６）は、前記第一の開口（３１）から、基本的に前記第二の側（５）に配置された前記シリンダヘッド（１０）の第二の部分冷却空間（１９）まで延びるように形成され、及び／又は、
前記第二の部分流路（１８）は、前記第二の開口（３２）から、基本的に前記第一の側（４）に配置された前記シリンダヘッド（１０）の第一の部分冷却空間（１５）まで延びるように形成されていることを特徴とする、請求項５又は６に記載の内燃機関（１）。
【請求項８】
前記第一の部分流路（１６）と前記第二の部分流路（１８）との間に、前記シリンダヘッドシール面（１１）と好ましくは平行をなして延びる、第三の部分流路（２８）が設けられていることを特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載の内燃機関（１）。
【請求項９】
前記第一の開口（３１）は、前記第一の側（４）に配置された前記シリンダブロック（４０）の第一の部分冷却ジャケット空間（４３）内に開口し、及び／又は、
前記第二の開口（３２）は、前記第二の側（５）に配置された前記シリンダブロック（４０）の第二の部分冷却ジャケット空間（４５）内に開口することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の内燃機関（１）。
【請求項１０】
前記シリンダヘッド（１０）内の少なくとも一つの第二の冷却流路（１３）は、穿孔によるか又は鋳造プロセスにおける一体成形によるか又は放電加工によって形成されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の内燃機関（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも二つのシリンダのための少なくとも一つのシリンダブロック及び少なくとも一つのシリンダヘッドを有する液体冷却式の内燃機関であって、その際、当該内燃機関は上記シリンダの少なくとも二つのシリンダ軸を通って広がる長手中心面の第一の側とそれに対向する第二の側とを有し、上記シリンダヘッド内において上記長手中心面に対して垂直に配置されたエンジン横断面の領域において、隣り合う二つのシリンダの間の少なくとも一つのウェブ領域に、上記第一の側に配された少なくとも一つの第一の開口と上記第二の側に配された少なくとも一つの第二の開口とを有する、上記第一の側と上記第二の側とを連結する少なくとも一つの第二の冷却流路が配置されているように構成された内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
当該内燃機関の十分な冷却を達成するために、当該エンジンブロック内には冷却流路が設けられている。ただし、高性能エンジンにあっては、隣り合う二つのシリンダの間のシリンダヘッドの領域においても熱除去の問題が生じ得るために、当該シリンダヘッド内にあっても十分な冷却への配慮がなされなければならない。
【０００３】
そのため、ソーカットにより、当該シリンダヘッドシール面から冷却流路を製作することが知られている。
【０００４】
シリンダヘッドにこのような冷却流路を有するシリンダブロックは、独国特許出願公開第１０２００５０３３３３８号明細書から公知である。ただし、その際、当該冷却流路は溝として、したがって、開放断面形状を有する溝として、ソーカット又はフライス加工によって当該シリンダヘッドシール面の領域に形成されている。この態様の短所は、当該冷却溝のための所要空間が必要である点にあるとともに、それから結果する、手間とコストを要するシリンダヘッドガスケットの設計製作の点である。さらに、エンジン長の増大が生ずるが、これは当該エンジン開発におけるパッケージング問題が増加する点で今日においてデメリットをもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００５０３３３３８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、コンパクトにして、容易に実施可能であるとともに、所要のエンジン長を増大することのない、シリンダヘッド領域におけるエンジン冷却の可能性を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、本発明により、上記第二の冷却流路が、上記第一の開口と上記第二の開口との間に閉断面として上記シリンダヘッド内に一体成形されるとともに、上記冷却流路が上記シリンダヘッドのシリンダヘッドシール面から、少なくとも上記長手中心面の領域において、シリンダ軸の方向に一定のシール面間隔を有することによって達成される。これにより、高い熱負荷のかかる領域において、当該シリンダヘッドガスケットの領域における所要空間を節減し得るシリンダヘッド冷却が可能となる。これにより、シリンダヘッド冷却が、エンジン長を変えることなく、達成されることとなる。それゆえ、さらに、上記シリンダヘッドシール面から相対的に大きな間隔を有する領域においても冷却が達成されるとともに、当該エンジンの当該ノッキング傾向に好適な影響を及ぼすことができる。
【０００８】
閉断面を有する冷却流路は、例えば、穿孔、鋳造又は放電加工によってシリンダヘッド内に形成することが可能である。
【０００９】
上記双方の開口の少なくとも一方が当該ファイヤーデッキの領域に配置されていれば、さらに別なメリットが得られることとなるが、それは、当該ファイヤーデッキから穿孔を実施することができるために、当該製作を極めて容易に行なうことができるからである。
【００１０】
上記長手中心面の領域において当該シリンダ軸方向で測定して、上記第二の冷却流路と上記シリンダヘッドシール面との間の上記シール面間隔が、燃焼室の領域における当該シリンダヘッドのファイヤーデッキの少なくとも最小肉厚に等しければ、好適な実施態様がもたらされる。これにより、当該機械的強度を保証すべく、当該肉厚を過度に薄肉化することなく、当該構造空間の節減を実際に達成することが保証される。
【００１１】
上記第二の冷却流路が、少なくとも一部区間につき、上記シリンダヘッドの上記ファイヤーデッキの領域から、好ましくは上記シリンダヘッドシール面から、出発して、上記長手中心面の方向に上昇するように形成されていれば、その場合、当該エンジン長は、当該シリンダヘッド内に冷却流路のない実施態様に比較して、相対的に短いか又は同じ長さであるために、好適である。
【００１２】
上記第二の冷却流路が、少なくとも一つの第一の部分流路と少なくとも一つの第二の部分流路とを有し、その際、上記第一の側に配された当該第一の部分流路は、上記シリンダヘッドの上記ファイヤーデッキの領域における上記第一の開口から、好ましくは上記シリンダヘッドシール面から、出発して、上記長手中心面の方向に上昇するように延び、上記第二の側に配された当該第二の部分流路が、上記シリンダヘッドの上記ファイヤーデッキの領域における上記第二の開口から、好ましくは上記シリンダヘッドシール面から、出発して、上記長手中心面の方向に延びる場合に、穿孔による容易な冷却流路製作が可能である。
【００１３】
第二の冷却流路の上記部分流路間の流体連通を保証するために、上記第一の部分流路と上記第二の部分流路とが―好ましくは、上記長手中心面の領域において―当該部分流路軸の交点の領域において互いに連結され、その際、好ましくは、当該交点が、上記シリンダヘッドシール面から、上記シール面間隔だけ離間しているのが好適である。
【００１４】
上記交点は、上記長手中心面の外部に配置されていてもよい。
【００１５】
上記シリンダヘッドの最適冷却を達成するために、本発明の好ましい実施形態において、上記第一の部分流路は、上記第一の開口から、基本的に上記第二の側に配置された上記シリンダヘッドの第二の部分冷却空間まで延びるように形成され、及び／又は、上記第二の部分流路は、上記第二の開口から、基本的に上記第一の側に配置された上記シリンダヘッドの第一の部分冷却空間まで延びるように形成されている。
【００１６】
当該冷却面積の増大を図るため、上記第一の部分流路と上記第二の部分流路との間に、上記シリンダヘッドシール面と好ましくは平行をなして延びる、第三の部分流路が設けられているのが好適である。
【００１７】
上記第一の開口が、上記第一の側に配置された上記シリンダブロックの第一の部分冷却ジャケット空間内に開口し、及び／又は、上記第二の開口が、上記第二の側に配置された上記シリンダブロックの第二の部分冷却ジャケット空間内に開口することにより、特に好適な実施態様が得られる。
【００１８】
本願明細書において、冷却を目的として上記シリンダブロック内に設けられたいずれの空間的窪みも冷却ジャケット空間として理解され、同じく冷却を目的として上記シリンダヘッド内に設けられたいずれの空間的窪みも冷却空間として理解される。シリンダヘッド及びシリンダブロックにまたがって配置された共通の空間は、上記シリンダヘッドシール面によって、冷却空間と冷却ジャケット空間とに分離される。
【００１９】
上記第二の冷却流路を任意に構成し得るという利点は、上記シリンダヘッド内の少なくとも一つの第二の冷却流路が、穿孔によるか又は鋳造プロセスにおける一体成形によるか又は放電加工によって形成されている場合に達成される。穿孔の場合には、当該製作は特に容易かつ好都合であり、放電加工の場合には、当該冷却流路は複雑な断面形状、例えば三角形、も有することが可能であり、鋳造によれば、例えばソルトコアによって、いわば任意の経路を有する冷却流路を一体成形することが可能である。以下、本発明を制限するものではない図面によって示した実施例を参照して、本発明を詳細に説明する。各図は以下を示している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】長辺側側面の立面図によって本発明によるシリンダヘッドを示す図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図によって、上記シリンダヘッドの本発明による第一の実施形態を示す図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図によって、上記シリンダヘッドの上記第一の実施形態を示す図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図によって、上記シリンダヘッドの上記第一の実施形態を示す図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図によって、上記シリンダヘッドの上記第一の実施形態を示す図である。
【図６】図１のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図によって、上記シリンダヘッドの上記第一の実施形態を示す図である。
【図７】図６と同様な断面図によって、上記シリンダヘッドの本発明による第二の実施形態を示す図である。
【図８】図６と同様な断面図によって、上記シリンダヘッドの本発明による第三の実施形態を示す図である。
【図９】図６と同様な断面図によって、上記シリンダヘッドの本発明による第四の実施形態を示す図である。
【図１０】図６と同様な断面図によって、上記シリンダヘッドの本発明による第五の実施形態を示す図である。
【図１１】図６のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図によって、上記シリンダヘッドの上記第一の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示したように、本発明による内燃機関１は、対応するシリンダヘッドシール面１１を備えたシリンダヘッド１０を有する。シリンダヘッドシール面１１は、シリンダヘッド１０とシリンダブロック４０との間の載設面を形成している。シリンダヘッドシール面１１には、シリンダヘッド側において、ファイヤーデッキ１７が配されている。図示された実施形態において、シリンダブロック４０は、図１１に部分的に示した四つのシリンダ４１を有する。
【００２２】
図２には、図１に示されるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図によって、それぞれ一つのシリンダ４１に対応する四つの燃焼室２を有する第一の実施形態のシリンダヘッド１０が示されている。長手中心面２７は、シリンダ４１の少なくとも二つのシリンダ軸４６（図１１参照）を通って広がっており、つまり、図２の描図において、長手中心面２７は当該描図面に対して垂直をなして延びている。内燃機関１、それとともにシリンダヘッド１０及びシリンダブロック４０も、長手中心面２７の対向する両側を表す第一の側４と第二の側５とを有する。
【００２３】
それぞれ二つの燃焼室２の間には一つのウェブ領域１２が看取される。長手中心面２７に対して垂直に配置されたエンジン横断面３の領域において、ウェブ領域１２には、第二の冷却流路１３が位置している。シリンダヘッド１０内に、シリンダブロック４０内の第一の部分冷却ジャケット空間４３から出発する、シリンダヘッド１０の第一の部分冷却空間１５の第一の上昇管１４が位置している。
【００２４】
シリンダ４１のシリンダ軸４６を通って広がる長手中心面２７を基準として、第二の冷却流路１３の第一の部分流路１６は、第一の側４に配された第一の開口３１において、ファイヤーデッキ１７から延びるとともに、第一の側４において第一の上昇管１４と流体連通している。
【００２５】
第一の部分流路１６と、シリンダブロック４０の第二の部分冷却ジャケット空間４５の、第二の側５に配された第二の上昇管４４との間の流体連通は、同じく、第二の開口３２内において、ファイヤーデッキ１７から延びる第二の部分流路１８を形成している。
【００２６】
ファイヤーデッキ１７は、シリンダヘッドシール面１１の領域に位置し、シリンダヘッド１０の、シリンダヘッドシール面１１から自由にアクセス可能なすべての面を含んでいる。
【００２７】
図２と比較して、図３から判明するように、第二の冷却流路１３は、シリンダ軸４６の方向において（したがって、図３の描図面から出て）ファイヤーデッキ１７から離れれば離れるほど、互いにますます接近する、二つの部分流路１６、１８から構成されている。
【００２８】
第一の部分冷却空間１５及び第二の部分冷却空間１９は、図示した実施例において、図４に示したように、不図示のシリンダヘッドねじ用の孔２０を部分的に取り巻くようにして成形されている。
【００２９】
いずれのシリンダ４１にも、二つの第一の気体流路２１、例えば吸気ポート、及び、二つの第二の気体流路２２、例えば排気ポートが配置されている。これらの流路と燃焼室２との間には、図４において、それらの弁座２３が看取される、不図示の給排気交換弁が位置している。
【００３０】
内燃機関１の第一の側４及び第二の側５は、本実施例において、吸気側及び排気側を意味している。第一の部分冷却空間１５、第一の上昇管１４、及び、第一の気体流路２１は、第一の部分冷却ジャケット空間４３と同様に、内燃機関１の第一の側４に位置している。第二の部分冷却空間１９、第二の気体流路２２、第二の上昇管４４、及び、第二の部分冷却ジャケット空間４５は、内燃機関１の第二の側５に位置している。
【００３１】
本発明により、シリンダ４１の間のウェブ領域１２には、追加の冷却流路が設けられている。第二の冷却流路１３の第一の実施形態は、図６から看取することができる。その際、第一の部分流路１６と第二の部分流路１８とは互いに交わり、本実施形態において、部分流路１６、１８は、第一の部分流路軸２５と第二の部分流路軸２６の交点２４の直後で終了する。部分流路１６及び１８は、ファイヤーデッキ１７から出発する穿孔として形成されている。こうして生ずる第二の冷却流路１３の形状は逆Ｖ字形を示し、その頂点は、第一の部分冷却空間１５と第二の部分冷却空間１９との間の長手中心面２７の領域に位置している。
【００３２】
シリンダ軸４６を通って形成される長手中心面２７において、間隔、つまり、シリンダヘッドシール面１１から第二の冷却流路１３までに測定されるシール面間隔ａ、が定義されている。このシール面間隔ａは、図示された実施例において、燃焼室２の領域において測定された、ファイヤーデッキ１７の最小肉厚ｂよりも大である（図１１）。
【００３３】
シリンダブロック４０内には、図示された実施態様において第一の部分冷却ジャケット空間４３と第二の部分冷却ジャケット空間４５との間をＸ字形をなして延びる第一の冷却流路４２が位置している。
【００３４】
図７には、第二の部分流路１８が第一の部分流路１６と交差して、第一の部分冷却空間１５に達するまで延びている第二の実施形態が示されている。この場合、第二の冷却流路はＹ字形をなして延び、当該“Ｙ”字形の開いた側はシリンダヘッドシール面１１の方向に向いている。
【００３５】
図８に示された、第三の実施形態において、第一の部分流路１６は第二の部分冷却空間１９に達するまで連続して延び、上記第二の冷却流路は、同じく、Ｙ字形をなして延びている。
【００３６】
図９に示したように、第二の冷却流路１３は、第四の実施形態において、Ｘ字形に形成されている。その際、第二の部分冷却ジャケット空間４５の第二の上昇管４４は、第一の部分冷却空間１５と流体連通され、第一の部分冷却空間１５の第一の上昇管１４は上記第二の部分冷却空間１９と流体連通される。
【００３７】
図１０には、第五の実施形態が示されている。その際、第二の冷却流路１３の二つの部分流路１６、１８に加えて、第三の部分流路２８が存在している。この第三の部分流路２８は、図示された実施例において、シリンダヘッドシール面１１と平行をなして延びている。
【００３８】
不図示の実施態様において、第三の部分流路２８がシリンダヘッドシール面１１に対して一定の角度をなして傾斜して延び、こうして、第二の冷却流路１３の第一の部分流路１６及び第二の部分流路１８を互いに流体連通させることも可能である。
【００３９】
第三の部分流路２８は、吸気側と排気側との間の間隔が大きければ、部分流路１６、１８の製作に際し、穿孔ツールのために過度にフラットすぎない設定角を可能とする。第三の部分流路２８は、鋳造プロセスにおけるコアの消失によるか又は穿孔によって形成されていてよい。第三の部分流路２８が穿孔によって形成されている場合には、所望されない外部への当該流体連通は、詳細不図示の栓によって阻止される。第二の冷却流路１３は、例えば放電加工によって形成されていてよい。
【００４０】
上記冷却流路は、上記一連の実施形態において、基本的にエンジン横断面３内において該横断面と平行に延びているが、他方、上記流路は、ウェブ領域１２内においてエンジン横断面に対して傾斜して延びる実施態様も可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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2019521274.tif 000015
2019521274.tif 000016
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