[发明专利]内燃机的引导流体和/或气体的构件尤其气缸盖的受热和/或机械负荷的构件壁

说明书

本发明涉及内燃机的引导流体和/或引导气体的构件尤其气缸盖的受热和/或机械负荷的构件壁，带有：至少一个由于负荷而受裂纹威胁的区域，在其中，裂纹受运行条件决定地从壁外侧形成到构件壁(5)中；和至少一个裂纹阻止部(6)，其在构件壁(5)中布置在裂纹伸延部中且防止进一步的裂纹扩展，尤其穿过构件壁(5)扩展到重要的构件区域(8)中。根据本发明，在受裂纹威胁的区域(5;10)中在壁外侧处设置有裂纹起始部(4)，其形成限定地定位的裂纹起始部位，从而防止局部非受控的裂纹形成和裂纹扩展。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前续部分的内燃机的引导流体和/或引导气体的构件(尤其气缸盖)的受热和/或机械负荷的构件壁。

背景技术

已知引导流体或引导气体的构件的构件壁(其经受热或热力负荷)倾向于开裂。开裂倾向可以本身已知的方式通过实心结构和/或伸缩缝(Dehnfuge)和/或降低温度加载减轻。但特别在马达构造中，这些措施仅可有条件地来使用：实心结构类型由于重量和成本情况受到严格的限制。同样，热加载实际上不可降低，因为在内燃机中的有关运行的燃烧出于热力学的原因在很高的温度下进行。目前的内燃机的很高的升功率还取决于很高的热加载，其中，尤其内燃机的气缸盖经受很高的热力负荷。在此，众所周知的是，在阀之间的桥接部是特别重要的区域，在该处在马达驱动的运行期间出现裂纹，其可穿透直到邻接的冷却水腔中。于是，由于这样的裂纹，冷却水泄漏到燃烧室中，这可导致在排气中的水蒸气。在很大的裂纹的情况下，燃烧室还可在马达静止状态中被冷却液体填满，这可在重启内燃机时引起水冲击。在气缸盖的桥接区域中的穿透裂纹最终导致内燃机的功能性故障和失灵。

已经已知，阻止在这种受热力负荷的构件壁中的裂纹扩展，尤其阻止裂纹通到重要的区域中，特别在内燃机的气缸盖桥接区域中通过所谓的裂纹阻止部(Rissstopper)来阻止。例如，作为裂纹阻止部已知衬件(Einlage)，其在气缸盖桥接区域中作为镶铸的板片密封地镶铸在燃烧室表面之下且镶铸成平行于燃烧室表面(DE 28 47 249 C2)。此外，已知这样的桥接衬件(DE 35 24 776 A1)，在其中使用带有与气缸盖材料相同或近似相同的热膨胀的材料，以便降低气缸盖底部的机械负载且避免开裂。

裂纹区域(在该处可出现裂纹(裂纹起始))可在相对很大的面上延伸。因此，上述的已知的裂纹阻止措施花费很大，其中，尤其镶铸的裂纹阻止部为了其功能需要相应很大的空间扩展且应布置在表面附近。这可在气缸盖的朝燃烧室指向的表面区域处在裂纹阻止部的附近区域中引起热方面的问题。

发明内容

本发明的目的在于尤其在内燃机的气缸盖的桥接区域中如此构造引导流体或引导气体的构件的受热和/或机械负荷的构件壁，即，可有针对性地以很小的花费实现有效地止住裂纹。

该目的利用独立权利要求的特征来实现。有利的改进方案为从属权利要求的对象。

根据本发明设置成，在构件壁的受裂纹威胁的区域中在壁外侧处设置有裂纹起始部(Rissstarter)，其形成受限定地定位的裂纹初始部位，从而可由此防止局部非受控的裂纹形成和裂纹扩展。通过这样组合限定的裂纹起始部和裂纹阻止部可使其彼此协调。因此，裂纹出现有针对性地通过裂纹起始部引入，由此以该处为起点预定裂纹传播方向，且然后，裂纹可在更深的壁区域中(尤其在气缸盖的桥接区域中)通过带有合适的很小的空间扩展的裂纹阻止部阻止。由此可以降低的花费和降低的裂纹阻止范围可靠地避免穿透裂纹。

在根据本发明组合裂纹起始部/裂纹阻止部的情况下，裂纹阻止部可有利地很深地布置在构件壁中，尤其布置在气缸盖桥接区域中，优选布置在构件壁的40%至95%的深度中。因为在现有技术中，裂纹起始不可以限定的方式预料，所以此处裂纹阻止部仅以构件深度的直至大约20%来布置。此外，在现有技术中，裂纹起始区域(长度)与裂纹阻止部之比为1:1.2至1:1.5。根据本发明，比为1:2至1:6。这是由于铸造缺陷对该比值有相对更大的影响。