专利名称：单缸柴油机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有新型气缸盖的单缸柴油机和一种制造这种气缸盖的铸模。
对于这类气缸盖，排气道的形状对铸造技术而言远非关键，但用于燃烧空气的进气道，由于其有设计为螺旋气道的部分，故要求在铸造技术上采取特殊的措施。这种螺旋气道的特点是复杂的螺旋形空间形状，其目的是提高在进气行程所吸入空气的扭转度，改善燃烧室中的混合气形成。因此，直到现在柴油机的气缸盖一直制成金属型铸件或砂型铸件，为了形成螺旋气道要使用砂芯，为了取出砂芯而重又将其破坏。
采用低成本的压铸法制造这种具有螺旋气道的气缸盖(在这种方法中，铸造后抽出型芯)，主要由于螺旋气道复杂的结构，迄今学术界认为是不可能的。
按照本发明所采取的方法，第一次有可能制成一种单缸柴油机，它有一个制成整体式压铸件的气缸盖，它的用于燃烧用空气的进气道包括一个螺旋气道，此螺旋气道通入一个设在进气阀背面的螺旋空间中。
鉴于这种气缸盖的结构，按本发明建议，燃烧用空气的进气道包括一个螺旋气道，沿气缸轴线方向看，螺旋气道向外相对于一根基准线向两侧逐渐扩展，此基准线由气缸盖的一个被螺旋气道所环绕、含有进气阀的气门杆在内的芯部处的切线所构成，它通过螺旋气道的外轮廓与螺旋空间和气门座孔相连的基圆之间的交点延伸，螺旋气道通入此螺旋空间中。按本发明的这种螺旋气道的结构，在一定程度上成为可以采用压铸模制造气缸盖的前提条件。按本发明所建议的螺旋气道形状，仍然沿气缸轴线方向看，它的外轮廓与已知的设计形状相比伸长了一些。然而，由此造成的扭转度微小的降低，鉴于生产时采用压铸法使制造成本可能减少，还是可以忍受的。在这种情况下所涉及的不仅是取得了费用方面的优点，而且获得了重量上的优点，因为，可以用铝合金制成具有高尺寸精度的作为整体式铸件的气缸盖，此外，它们能充分满足有关于在燃烧室中的燃烧过程以及油耗量方面的所有要求。
按本发明用于制造一种用于单缸柴油机的整体式气缸盖的铸模，此铸模所制造的气缸盖有一个燃烧用空气的进气道和一个废气的排气道，其包括下列特征使用一种压铸模；为了形成进气道，用由两个型芯滑块组成的型芯；第一个滑块具有侧面抽出方向，它与螺旋气道通向外部的那一段基本一致；以及，第二个滑块有平行于气缸轴线延伸的抽出方向，它与设在进气阀背面的螺旋空间基本一致，另加通入螺旋空间中的螺旋气道里面的那一段。
在这种情况下，有关于两个滑块的设计方面建议，这两个型芯滑块在一个基本上平行于气缸轴线延伸的公共分界面处毗连。沿气缸轴线看，此分界面在螺旋空间的与气门座孔相连的基圆内部。
此分界面最好包括一个与侧面抽出方向大体平行的分界平面，按进一步设计，沿气缸轴线方向看，此分界平面可与螺旋气道的内轮廓之间有一个微小间距地延伸，并可通过一个垂直于分界平面延伸的横向面与此内轮廓相连。采用后面所述的这种方案，避免了在螺旋气道内轮廓区域内，在第二个滑块侧面上形成敏感的尖边。
类似地，建议为形成排气道，采用由两个滑块组成的型芯，其中，第三个滑块具有侧面的抽出方向，它与一个通向外部的具有直线流动轴线的通道段基本一致；以及，具有平行于气缸轴线延伸的抽出方向的第四个滑块，它与设在排气阀背面的废气空间基本一致，通道段由此废气空间引出。
在这种情况下，有关于排气道的形状方面还建议，通道段的内端半圆形地围绕着气缸盖的一个包含排气阀的气门杆在内的芯部。
在制造作为压铸件的气缸盖时还产生了另外一个问题，即，在气缸盖上多个被散热片隔开的用于空气冷却的空腔必须互相沟通，从而使冷却空气能够均匀分布。
为保证这一点，按本发明还建议，设有可平行于气缸轴线通过气缸盖顶部拔出的杆状型芯，通过它们在将相邻冷气通道彼此分开的散热片中造成穿透孔。采用这种最佳的圆柱形型芯，可以在散热肋根部区设置穿透孔，它们可以使来自各冷却空气通道的冷却空气有效地环绕气缸盖流动和汇流。在气缸盖顶部的拔出杆状型芯所需要的孔，最好用螺旋闭锁件或通过压入闭锁体气密地封闭。
在进气道和排气道的两个型芯之间的分界面区域内，可将这些通道的壁部制成缓边(schwache Kanten)，使它们至少在排气道中不造成干扰；，但在进气道中必要时最好能这样，即通过修整除去这种棱边。
本发明体现了制造低成本的小型柴油机的改进措施，这种小型柴油机应用于工业中，例如在功率范围3千瓦以上的建筑机械中特别畅销。
下面借助于
本发明的一种实施例，附图中图1为按图2的I-I线通过单缸柴油机气缸盖区域的平行于气缸轴线的局部剖面图；图2为按图1的II-II线的剖面图；以及图3为按图2的III-III线的剖面图。
图1至3分别表示通过单缸柴油机气缸盖1的剖面图，其中，气缸盖1，设计为可以采用压铸法制造。图1中在气缸盖1的下面，还表示了气缸2的上端和在这两个部分之间所装的气缸盖密封垫3。除此以外，在进气道4的侧面表示了燃烧用空气的连接管5，并在排气道6的侧面表示了排气弯管7，图中分别表示了管段。连接管5和排气弯管7分别通过相应的密封圈8，气密地装在气缸盖1相应的侧壁上。
一个平行于气缸轴线其中压入气门导管9a的通孔9，使气缸盖1的上侧面10与螺旋空间11连系起来，用于进气的螺旋气道12通入此螺旋空间11。在螺旋空间11内部，进气阀13和它的气门座14处于气门座圈15的下面，图中无论是进气阀13还是气门座圈15均用点划线表示。气门座圈15装入气门座孔16中，螺旋空间11以其基圆17与气门座孔16连接。螺旋空间11和气门座孔16的内容，用平行于气缸轴线的阴影线表示。在通孔9内部同样用点划线画出了进气阀的气门导管9a和气门杆18。
另一个与气缸轴线平行的通孔19，将气缸盖1的上端面10与废气空间20连系起来，后者的基圆21与排气阀23气门座孔22的上端连接。排气阀23的气门座24，在图中所表示的排气阀23关闭位置，从下面贴靠在装入气门座孔22中的气门座圈25上。在图中，气门座圈25、排气阀23、气门导管9a和排气阀23的气门杆26，分别用点划线表示。排气道6的通道段27以其内端通入此废气空间20。
由图2可以清楚看出，气缸盖1有一个中央空气通道28，它从端面29连续地延伸到气缸盖1相对的端面30。在中央空气通道28的两侧，连接有散热片之间构成的其他的空气通道，亦即向左为散热片31、空气通道32、另一个散热片33和角部凹口34；以及向右为散热片35、空气通道36、另一个散热片37、另一个空气通道38、另一个散热片39和角部凹口40。在气缸盖1的相对端面29处可见到相应的构件；为了看得清楚起见，它们采用同样的符号，尽管可以看出它们的尺寸略有差别。虽然在气缸盖1两个端面29、30之间的空气通道32、28、36、38(尽管局部只是具有明显减小的横截面)是贯通的，但是为了改善空气冷却的效果，最好通过下述措施能环绕冲刷气缸盖1的内部热的芯部，即，在散热片31、37的内端制成穿透孔41。这一点在铸造技术上以这样的方式来实现如图3所示，设杆状型芯42，在铸造后将它们拔出，所以在散热片31、37的范围内形成了这些穿透孔41。在图2中也用点划线圆表示了这些杆状型芯42。型芯42经过气缸盖1的顶部43向上抽出，之后，在顶部43中留下来的孔通过置入一个(图中未表示的)闭锁件气密地封闭。此外，在图3中还用点划线在散热片35的凹口47内部表示了喷嘴44和锁紧螺母45和喷油器体46。因此，在气缸盖1的底部48中，人们可以看到通过事后的铣削制成的、用于喷嘴44锁紧螺母45的支座49以及用于喷嘴穿过底部48的外壳孔50。
最后，在图1和2中还表示了各由两个滑块组成的用于气道4和用于排气道6的型芯。进气道4包括用向右上方倾斜的阴影线表示的第一个滑块51，它基本上构成了螺旋气道12，以及包括第二个滑块52，它基本上与螺旋空间11相一致。两个滑块51、52各沿平行于它们阴影线延伸的方向按箭头S1和S2抽出。它们有一个公共的分界面53，分界面53包括一个分界平面53a，它平行于抽出方向S1并与气缸盖的一个被螺旋气道12所环绕的芯部55相隔一个微小间距地延伸。分界平面53a与此芯部55或螺旋气道12内轮廓56的距离，通过一个相对于分界平面53a垂直延伸的窄小的横向面57搭接。以此方式，避免形成第二个滑块52尖的内端。滑块51基本上与螺旋气道12的外段51a相对应，螺旋气道12在图2中所表示的内段51b附加在第二个滑块52上，因为，要不然第一个滑块51便不可能从铸件中抽出来。
用于排气道6的滑块结构，设计得比用于产生涡旋的进气道4的要简单些。第三个滑块58用于形成排气道6的外通道段27。第三个滑块58与第四个滑块59毗连，后者与废气空间20的空心形状相对应。第四个滑块按箭头S4沿平行于气缸轴线的抽出方向抽出；第三个滑块58按箭头S3沿其阴影线的方向从侧面向上抽出。
由图2所示的俯视图可以看出，形成螺旋气道12的第一个滑块51最里面的点P，通过螺旋气道12的外轮廓60与螺旋空间11的基圆17的交点确定。点P还同时构成了第一个滑块51最里面的点。
权利要求
1.一种带有一个气缸盖(1)的单缸柴油机，该气缸盖制成整体式压铸件，它的燃烧用空气进气道(4)包括螺旋气道(12)，它通入设在进气阀(13)背面的一个螺旋空间(11)中。
2.一种单缸柴油机的整体式气缸盖(1)，其特征在于它通过压铸制成；以及，它的燃烧用空气的进气道(4)包括一个螺旋气道(12)，其中，沿气缸轴线方向看，螺旋气道(12)向外相对于一根基准线向两侧逐渐扩展，此基准线由气缸盖(1)的一个被螺旋气道(12)所环绕、含有进气阀(13)的气门杆(18)的芯部(55)处的切线(54)所构成，它通过螺旋气道(12)的外轮廓(60)与螺旋空间(11)和气门座孔(16)相连的基圆(17)之间的交点(P)延伸，螺旋气道(12)通入此螺旋空间(11)中。
3.一种用于制造单缸柴油机整体式气缸盖(1)的铸模，此气缸盖(1)有一个燃烧空气用的进气道(4)和一个废气的排气道(6)，其特征在于使用一种压铸模；为了形成进气道(4)，用两个型芯滑块组成的型芯；第一个滑块(51)具有侧向抽出方向(S1)，它与螺旋气道(12)通向外部的那一段(51a)基本一致；以及，第二个滑块(52)有平行于气缸轴线延伸的抽出方向(S2)，它与设在进气阀(13)背面的螺旋空间(11)基本一致，另加通入螺旋空间(11)中的螺旋气道(12)内段(51b)。
4.按权利要求3所述的铸模，其特征在于这两个型芯滑块(51、52)在一个基本上平行于气缸轴线延伸的公共分界面(53)处毗连。
5.按照权利要求4所述的铸模，其特征在于分界面(53)包括一个与侧面抽出方向(S1)大体平行的分界平面(53a)。
6.按照权利要求5所述的铸模，其特征在于沿气缸轴线方向看，分界平面(53a)与螺旋气道(12)的内轮廓(56)之间有一个微小间距地延伸，并通过一个垂直于分界平面(53a)延伸的横向面(57)与此内轮廓(56)相连。
7.按照权利要求3所述的铸模，其特征在于为了形成排气道(6)，用由另两个滑块(58、59)组成的型芯；第三个滑块(58)具有侧面的抽出方向(S3)，它与一个通向外部的具有直线流动轴线的通道段(27)基本一致；以及，具有平行于气缸轴线延伸的抽出方向(S4)的第四个滑块(59)，它与设在排气阀(23)背面的废气空间(20)基本一致，通道段(27)由此废气空间(20)引出。
8.按照权利要求7所述的铸模，其特征在于通道段(27)的内端半圆形地围绕着气缸盖(1)的一个包含排气阀(23)的气门杆(26)在内的芯部(61)。
9.按照权利要求3所述的铸模，其特征在于设有可平行于气缸轴线通过气缸盖(1)顶(43)拔出的杆状型芯(42)，通过它们在将相邻冷却空气通道(28、32；36、38)彼此分开的散热片(31、37)中造成穿透孔(41)。
全文摘要
单缸柴油机有一个制成整体式压铸件的气缸盖(1)；它的燃烧用空气的进气道(4)包括螺旋气道(12)，它通入设在进气阀(13)背面的一个螺旋空间(11)中。
文档编号F02B75/02GK1141662SQ94194819
公开日1997年1月29日 申请日期1994年7月21日 优先权日1993年12月10日
发明者埃里克·阿布森格 申请人:哈兹电机制造公司