AT522929A1 - Flüssigkeitsgekühlter zylinderkopf für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Flüssigkeitsgekühlter zylinderkopf für eine brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
AT522929A1
AT522929A1 ATA51041/2019A AT510412019A AT522929A1 AT 522929 A1 AT522929 A1 AT 522929A1 AT 510412019 A AT510412019 A AT 510412019A AT 522929 A1 AT522929 A1 AT 522929A1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
outlet
cylinder head
channel
valve bridge
assigned
Prior art date
Application number
ATA51041/2019A
Other languages
English (en)
Inventor
Zurk Ing Andreas
Knollmayr Dipl Ing Christof
Puschnik Andreas
Original Assignee
Avl List Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avl List Gmbh filed Critical Avl List Gmbh
Priority to ATA51041/2019A priority Critical patent/AT522929A1/de
Publication of AT522929A1 publication Critical patent/AT522929A1/de

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/10Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
    • F02B19/1004Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder details of combustion chamber, e.g. mounting arrangements
    • F02B19/1009Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder details of combustion chamber, e.g. mounting arrangements heating, cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/12Arrangements for cooling other engine or machine parts
    • F01P3/14Arrangements for cooling other engine or machine parts for cooling intake or exhaust valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/12Arrangements for cooling other engine or machine parts
    • F01P3/16Arrangements for cooling other engine or machine parts for cooling fuel injectors or sparking-plugs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/26Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/36Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/40Cylinder heads having cooling means for liquid cooling cylinder heads with means for directing, guiding, or distributing liquid stream 
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/02Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • F01P2003/024Cooling cylinder heads
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (1) für eine Brennkraftmaschine mit einem oberen ersten Teilkühlraum (4) und einem zwischen dem ersten Teilkühlraum (4) und einem Feuerdeck (11) des Zylinderkopfes (1) angeordneten zweiten Teilkühlraum (5), wobei erster Teilkühlraum (4) und zweiter Teilkühlraum (5) im Bereich einer im Zylinderkopf (1) montierten zentralen Vorkammereinheit (3) miteinander über zumindest eine Kanalanordnung (6) miteinander verbunden sind, mit zumindest einer Ventilbrücke (8) zwischen zwei benachbarten Gaswechselventilöffnungen (10). Zur Verbesserung der Kühlung von thermisch hoch beanspruchten Bereichen des Zylinderkopfes (1) ist vorgesehen, dass die Kanalanordnung (6) zumindest einen vorzugsweise ringförmigen Verteilerkanalabschnitt (65, 65a) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit einem oberen ersten Teilkühlraum und einem zwischen dem ersten Teilkühlraum und einem Feuerdeck des Zylinderkopfes angeordneten zweiten Teilkühlraum, wobei erster Teilkühlraum und zweiter Teilkühlraum im Bereich einer im Zylinderkopf montierten zentralen Vorkammereinheit miteinander über zumindest eine Kanalanordnung miteinander verbunden sind, mit zumindest
einer Ventilbrücke zwischen zwei benachbarten Gaswechselventilöffnungen.
Die US 5,222,993 A offenbart einen Zylinderkopf mit einem unteren und einem oberen Wassermantel, sowie mit einer mittigen Vorkammer. Der Übertritt zwischen dem oberen und unteren Wassermantel erfolgt zwischen Vorkammerwand und der
Vorkammer-Aufnahmebohrung im Zylinderkopf.
Weiters ist es aus der DE 37 09 076 A1 bekannt, Kraftstoffkanäle in der
Vorkammerwand anzuordnen.
Aus der DE 1476387 A1 ist ein Zylinderkopf mit zentral in den Zylinder einmündender Einspritzdüse bekannt, wobei der Übertritt zwischen einem oberen Wasserraum und einem unteren Wasserraum über einen Ringspalt erfolgt, der
zwischen dem Einsatzrohr und einem Düsenhalter der Einspritzdüse gebildet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es die Kühlung von thermisch hoch beanspruchten
Bereichen des Zylinderkopfes auf einfache Weise zu verbessern.
Ausgehend von einem Zylinderkopf der eingangs genannten Art erfolgt dies erfindungsgemäß dadurch, dass die Kanalanordnung die Kanalanordnung zumindest
einen vorzugsweise ringförmigen Verteilerkanalabschnitt aufweist.
Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass dadurch insbesondere im Bereich der Kühlbrücken und des Zündkerzengewindes eine
Kühlung optimiert ist.
Im Rahmen der Erfindung stellt die Kanalanordnung eine Strömungsverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Teilkühlraum dar. In den Teilkühlräumen
wird ein Kühlfluid, insbesondere eine Kühlflüssigkeit wie Wasser geführt, weshalb
Der Verteilerkanalabschnitt ist erfindungsgemäß bevorzugt als Verteilerraum und/oder Sammelraum ausgebildet, durch welchen insbesondere Kühlmittelströme (Menge, Geschwindigkeit und/oder Aufteilung) in die Ventilbrücken einstellbar sind. Es ist günstig, wenn der Verteilerkanalabschnitt zumindest im Wesentlichen zur Gänze innerhalb der Vorkammereinheit angeordnet und/oder in diesen integriert
ist.
Es ist günstig, wenn die Kanalanordnung in zumindest eine Wand der Vorkammereinheit eingeformt ist. Dadurch, dass die Kanalanordnung in der Wand der in den Zylinderkopf eingeschraubten Vorkammereinheit angeordnet ist, kann die Kühlkanalanordnung präzise und mit geringem Herstellungsaufwand erzeugt werden. Im Zylinderkopf selbst sind keine Maßnahmen für die Kanalanordnung zwischen erstem und zweitem Teilkühlraum erforderlich. Das heißt, dass auch die Kanalanordnung selbst in die Vorkammereinheit integriert ist, sodass diese bei einer Herstellung des Zylinderkopfes einfach einformbar ist. Beispielsweise kann diese in die Vorkammereinheit gebohrt werden. Günstig kann es sein, wenn zumindest die Vorkammereinheit mit der Kanalanordnung durch Lasersintern oder
durch Gießen hergestellt wird.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Kanalanordnung zumindest einen Eintritt im Bereich des ersten Teilkühlraums und zumindest einen Austritt im Bereich des zweiten Teilkühlraums aufweist. Um heiße Stellen um die Ventilbrücken zwischen den Gaswechselventilen effektiv zu kühlen, ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Austritt im Bereich eines radialen Kühlkanals des zweiten Teilkühlraums angeordnet ist, wobei der radiale Kühlkanal im Bereich einer Ventilbrücke angeordnet ist, und wobei vorzugsweise die Austrittsöffnung fluchtend mit dem radialen Kühlkanal ausgebildet ist. Mittels des ringförmigen Verteilerkanalabschnitt kann die Verteilung der Kühlmittelströme durch die radialen Kühlkanäle der Ventilbrücken eingestellt
werden.
Dabei kann ein erster Austritt einer Auslassventilbrücke, ein zweiter Austritt einer Einlass-/Auslassventilbrücke und zumindest ein dritter Austritt einer Einlass/Auslassventilbrücke zugeordnet sein. Ein vierter Austritt kann einer Einlassventilbrücke zugeordnet sein. Es ist günstig, wenn jeweils zwei, drei oder mehr Austritte vorgesehen sind, wobei sich eine Anzahl bei den Brücken auch jeweils unterscheiden kann. Dadurch ist eine Kühlungsoptimierung in Richtung der Ventilbrücken durch den gerichteten Austritt des Kühlwassers, insbesondere bei
einer Top-Down-Kühlung erreicht.
Um eine gezielte Verteilung der Kühlmittelströme zu den Ventilbrücken zu ermöglichen ist es vorteilhaft, wenn der Verteilerkanalabschnitt der Kanalanordnung im Bereich des Austritts angeordnet ist. Günstiger Weise weist die Kanalanordnung zumindest einen von dem Eintritt ausgehenden Überströmkanal auf, welcher vorzugsweise in den ringförmigen Verteilerkanalabschnitt einmündet. Eine bestmögliche Wärmeabfuhr aus dem Bereich einer Zündquelle kann erzielt werden, wenn der Überströmkanal zumindest teilweise im Bereich der in die Vorkammereinheit mündenden Zündquelle, vorzugsweise im Bereich eines Zündkerzengewindes, angeordnet ist. Die Austritte sind also derart angeordnet, dass diese die Vorkammereinheit durchdringen. Der ringförmige Verteilerkanalabschnitt ermöglicht eine effiziente Verteilung von Kühlflüssigkeit in
Richtung der Austritte.
Es ist günstig, wenn die Kühlkanalanordnung, insbesondere ein Überströmkanal derselben besonders nahe an einem Gewinde der Zündkerze angeordnet ist. Das heißt, ein Abstand zwischen dem Gewinde der Zündkerze soll kleiner sein als Durchmesser der Zündkerze, insbesondere als ein halber Durchmesser, besonders bevorzugt als ein Viertel des Durchmessers der Zündkerze. Dadurch ist eine
Kühlung im Bereich der Zündkerze optimiert.
Um eine bedarfsgerechte Kühlung zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass zumindest zwei - unterschiedlichen Ventilbrücken zugeordnete - Austritte unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweisen. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Strömungsquerschnitt zumindest eines einer Auslassventilbrücke zugeordneten ersten Austritts größer ist, als der der Strömungsquerschnitt zumindest eines einer Einlass-/Auslassventilbrücke zugeordneten zweiten Austritts und/oder zumindest
eines einer Einlassventilbrücke zugeordneten dritten Austritts. Weiters ist es
günstig, wenn der Strömungsquerschnitt eines einer Einlass-/Auslassventilbrücke zugeordneten zweiten Austritts größer ist, als der Strömungsquerschnitt eines einer Einlassventilbrücke zugeordneten dritten Austritts. Somit können die besonders heißen Auslassventilbrücken besonders gut gekühlt werde, während aus den relativ kühlen Einlassbrücken nur wenig Wärme abgeführt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Austritt zumindest einen radialen Austrittskanal, vorzugsweise zumindest zwei radiale Austrittskanäle, besonders
vorzugsweise zumindest drei radiale Austrittskanäle aufweist.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine einer Auslassventilbrücke zugeordnete erste Austrittsöffnung zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei radiale Austrittskanäle aufweist. Dabei kann weiters vorgesehen sein, dass zumindest eine einer Einlass-/Auslassventilbrücke zugeordnete zweite Austrittsöffnung zumindest einen radialen Austrittskanal, vorzugsweise zumindest zwei radiale Austrittskanäle aufweist, und dass zumindest eine einer Einlassventilbrücke zugeordnete dritte Austrittsöffnung zumindest einen radialen Austrittskanal aufweist. Dies ermöglicht eine genau dosierte und gezielte
Kühlung jeder einzelnen Ventilbrücke.
Die Kanalanordnung ist in der Wand der Vorkammereinheit angeordnet. Die
Vorkammereinheit ist bevorzugt ein- oder mehrteilig ausgeführt.
Eine erfindungsgemäße Ausführung mit mehreren Vorkammerteilen sieht vor, dass die Vorkammereinheit zumindest zwei Vorkammerteile aufweist, wobei die Kanalanordnung teilweise in einem ersten Vorklammerteil und teilweise in einem
zweiten Vorkammerteil angeordnet ist.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der in den nicht einschränkenden Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Darin zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf mit einer Vorkammereinheit in einer
ersten Ausführungsvariante in einem Schnitt gemäß der Linie I-I in Fig. 2,
Fig. 2 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 1,
Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einem Schnitt analog zu Fig. 3 in
einer zweiten Ausführungsvariante,
Fig. 5 einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einem Schnitt analog zu Fig. 1 in
einer dritten Ausführungsvariante,
Fig. 6 einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einem Schnitt analog zu Fig. 1 in
einer vierten Ausführungsvariante,
Fig. 7 einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einem Schnitt analog zu Fig. 1 in
einer fünften Ausführungsvariante und
Fig. 8 einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einem Schnitt analog zu Fig. 1 in
einer sechsten Ausführungsvariante,
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Fig. 1 bis 6 zeigen jeweils einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderköpf 1 für einen oder mehrere Zylinder einer Brennraftmaschine, insbesondere GasBrennkraftmaschine, in welchem Zylinderkopf 1 eine ein Vorkammervolumen 30 definierende Vorkammereinheit 3 montiert, beispielsweise eingeschraubt ist. In der Vorkammereinheit 3 ist eine zumindest teilweise oder voll integrierte und in die Wände 33 der Vorkammereinheit 3 eingeformte Kanalanordnung 6 vorgefertigt. Die Kanalanordnung 6 dient zur Abströmung des flüssigen Kühlmittels aus dem oberen ersten Teilkühlraum 4 bzw. zur Zuströmung des flüssigen Kühlmittels in den unteren zweiten Teilkühlmittelraum 5. Die Achse 3a der Vorkammereinheit 3 ist hier achsgleich mit der Zylinderachse 1a eines Zylinders des Zylinderkopfes 1 ausgebildet.
Der in den Ausführungsvarianten jeweils dargestellte Zylinderkopf 1 weist pro Zylinder vier Gaswechselventilöffnungen 10 auf, wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Gaswechselventilöffnungen 10 im Feuerdeck 11 des Zylinderkopfes 1 eine Ventilbrücke 8 ausgebildet ist. Im Detail ist zwischen zwei Auslassventilöffnungen EX eine Auslassventilbrücke 81, zwischen einer
Einlassventilöffnung IN und einer Auslassventilöffnung EX jeweils eine Einlass-
/Auslassventilbrücke 82, 83, und zwischen zwei Einlassventilöffnungen IN eine
Einlassventilbrücke 84 angeordnet.
Zumindest die Auslassventilbrücke 81 zwischen den Auslassventilöffnungen EX weist einen radialen Kühlkanal 51 zur Kühlung der heißen Stellen zwischen den Gaswechselöffnungen 10 auf. In den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen weisen auch die Einlass-/Auslassventilbrücken 82, 83 und die Einlassventilbrücke 84 jeweils einen radialen Kühlkanal 52, 53 und 55 auf.
Die Kanalanordnung 6 weist einen oder mehrere Eintritte 60, 60a im Bereich des ersten Teilkühlraumes 4 und einen oder mehrere Austritte 61, 62, 63 im Bereich
des zweiten Teilkühlraums 5 auf.
In den in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsvarianten ist jedem radialen Kühlkanal 51, 52, 53, 54 ein Austritt 61, 62, 63, 64 zugeordnet, wobei jeder Austritt 61, 62, 63, 64 zum jeweiligen radialen Kühlkanal 51, 52, 53, 54 gerichtet ist.
Die Kanalanordnung 6 weist weiters im Bereich der Austritte 61, 62, 63, 64 zumindest einen im Wesentlichen ringförmigen Verteilerkanalabschnitt 65 auf. Mittels des Verteilerkanalabschnittes 65 kann die Verteilung der Kühlmittelströme in die Ventilbrücken 8 eingestellt werden.
Weiters weist die Kanalanordnung 6 zumindest einen von dem Eintritt 60 ausgehenden Überströmkanal 66 auf, welcher in den ringförmigen Verteilerkanalabschnitt 65 einmündet. Der Überströmkanal 66 leitet das Kühlmittel
vom Eintritt 60 zum Verteilerkanalabschnitt 65.
Der Überströmkanal 66 der Kanalanordnung 6 führt dabei möglichst nahe am Gewinde 90 der in das Vorkammervolumen 30 einmündenden Zündkerze 9 vorbei. Der kleinste Abstand x zwischen dem Überströmkanal 66 und dem Gewinde 90 der Zündkerze 9 entspricht dabei maximal dem Radius r des Gewindes 90,
vorzugsweise maximal dem halben Radius r des Gewindes 90.
Dies ermöglicht eine ausgezeichnete Wärmeabfuhr aus dem Bereich des Gewindes 90 der Zündkerze 9.
Weiters mündet in das Vorkammervolumen 30 ein Kraftstoffkanal 20 einer Kraftstoffzuführeinrichtung 2, beispielsweise eines Gasventils, ein. Die Kraftstoffzuführeinrichtung 2 ist über ein Gewinde 20 in die Vorkammereinheit 3 nahe dem Vorkammervolumen 30 und benachbart zur Zündkerze 9 eingeschraubt. Der Kraftstoffkanal 20 ist zur Zündquelle 91 der Zündkerze 9 gerichtet.
In den gezeigten Ausführungsvarianten ist pro Ventilbrücke 8 ein Austritt 61, 62, 63, 64 der Kanalanordnung 6 vorgesehen. Ein erster Austritt 61 ist der Auslassventilbrücke 81, zwei zweite Austritte 62, 63 sind Einlass/Auslassventilbrücken 82, 83 zugeordnet und ein dritter Austritt 64 ist einer
Einlassventilbrücke 84 zugeordnet (Fig. 3, 4).
Im Bereich jedes Austrittes 61, 62, 63, 64 ist eine Austrittskanalanordnung 7 angeordnet, wobei jede Austrittskanalanordnung 7 einen oder mehrere im Wesentlichen in Bezug auf die Achse 3a der Vorkammereinheit 3 radiale Austrittskanäle 70 aufweist. Die Austrittskanäle 70 sind zu den jeweiligen radialen Kühlkanälen 51, 52, 53, 54 ausgerichtet, wobei die Austrittskanäle 70 jedes Austritts 61, 62, 63, 64 parallel zu einander und nebeneinander, insbesondere n
einer Normalebene auf die Achse 3a, angeordnet sind.
Fig. 3 zeigt eine Ausführung, bei der alle Austritte 61, 62, 63, 64 etwa gleiche Strömungsquerschnitte aufweisen. Jeder Austritt 61, 62, 63, 64 weist hier drei
radiale Austrittskanäle 70 auf.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der erste Austritt 61, die zweiten Austritte 62, 63 und der dritte Austritt 64 unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweisen. Im Detail ist der Strömungsquerschnitt des der Auslassventilbrücke 81 zugeordneten ersten Austritts 61 größer, als der Strömungsquerschnitt zumindest eines einer Einlass-/Auslassventilbrücke 82, 83 zugeordneten zweiten Austritts 62, 63 und auch größer als der Strömungsquerschnitt des der Einlassventilbrücke 84 zugeordneten dritten Austritts 64. Der Strömungsquerschnitt des zweiten Austritts
62, 63 ist größer, als der Strömungsquerschnitt des dritten Austritts 64.
Der erste Austritt 61 ist dabei mit drei radialen Austrittskanälen 70, die zweiten Austritte 62, 63 jeweils mit zwei radialen Austrittskanälen 70 und der dritte Austritt 64 mit einem radialen Austrittskanal 70 ausgeführt. Die Strömungsquerschnitte der Austrittskanäle 70 können von der Größe her etwa gleich ausgebildet sein. Durch
unterschiedliche Anzahlen an Austrittskanälen 70 können unterschiedliche Strömungsquerschnitte der ersten 61, zweiten 62, 63 und dritten Austritte 64 erreicht werden. Es ist aber auch möglich die Austrittskanälen 7 mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten auszuführen. Dies erlaubt eine noch feinere Abstimmung an die Kühlerfordernisse.
Fig. 5 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführung dadurch, dass die Vorkammereinheit 3 mehrteilig ausgebildet ist. Die in Fig. 5 dargestellte Vorkammereinheit 3 weist einen ersten Vorkammerteil 31 und einen zweiten Vorkammerteil 32 auf. Die Kanalanordnung 6 ist teilweise in dem ersten
Vorklammerteil 31 und teilweise in dem zweiten Vorkammerteil 32 angeordnet.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der Überströmkanal 66 oder die Überströmkanäle 66 parallel zur Achse 3a der Vorkammereinheit 3 in einen ringförmigen Verteilerkanalabschnitt 65a einmünden, wobei der Verteilerkanalabschnitt 65a im Bereich des Austritts 62 zwischen der Vorkammereinheit 3 und dem Zylinderkopf 1 angeordnet ist. Insbesondere kann der Verteilerkanalabschnitt 65a in den Zylinderkopf 1 eingeformt sein.
Wie in den in Fig 7 und 8 dargestellten Ausführungsvarianten ersichtlich ist, können die Austritte 61, 62, 63, 64 in Richtung des Feuerdecks 11 geneigt ausgeführt sein. Insbesondere kann der Winkel a zwischen einer Strömungsmittelachse 6a im Bereich eines Austritts 61, 62, 63, 64 und der Achse 3a der Vorkammereinheit 3 weniger als 90°, beispielsweise 70° betragen. Die Austrittsfläche 62a, 63a zumindest eines Austrittes 62, 63 kann mit Strömungsmittelachse 6a einen Winkel ß von 90° oder geringer, beispielsweise 70° aufspannen (Fig. 7).
Wie in den Figuren durch Pfeile angedeutet ist, erfolgt die Kühlwasserströmung vom oberen ersten Teilkühlraum 4 in den unteren zweiten Teilkühlraum 5 (Top-down
Cooling) über die in die Vorkammereinheit 3 integrierte Kanalanordnung 6.
Der Verlauf der Kanalanordnung 6 ist im oberen Bereich sehr nah am Gewinde 90 der Zündkerze 9 angeordnet. Der Austritt 61, 62, 63, 64 in den unteren zweiten Teilkühlraum 5 ist so gestaltet, dass die Kühlmittelströmung gerichtet in die Ventilbrücken 8 erfolgt.
Durch die oben beschriebene Lösung werden folgende Vorteile erzielt:
Kühlungsoptimierung in den Ventilbrücken 8 durch gerichteten Austritt bei
Top-down Cooling;
Kühlungsoptimierung im Bereich des Gewindes 90 der Zündkerze 9 und der
Vorkammereinheit 3.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (1) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Gas-Brennkraftmaschine, mit einem oberen ersten Teilkühlraum (4) und einem zwischen dem ersten Teilkühlraum (4) und einem Feuerdeck (11) des Zylinderkopfes (1) angeordneten zweiten Teilkühlraum (5), wobei erster Teilkühlraum (4) und zweiter Teilkühlraum (5) im Bereich einer im Zylinderkopf (1) montierten zentralen Vorkammereinheit (3) miteinander über zumindest eine Kanalanordnung (6) miteinander verbunden sind, mit zumindest einer Ventilbrücke (8) zwischen zwei benachbarten Gaswechselventilöffnungen (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalanordnung (6) zumindest einen vorzugsweise ringförmigen
    Verteilerkanalabschnitt (65, 65a) aufweist.
    Zylinderkopf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalanordnung in zumindest eine Wand (33) der Vorkammereinheit (3)
    eingeformt ist.
    Zylinderkopf (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalanordnung (6) zumindest einen Eintritt (60, 60a) im Bereich des ersten Teilkühlraums (4) und zumindest einen Austritt (61, 62, 63, 64) im
    Bereich des zweiten Teilkühlraums (5) aufweist.
    Zylinderkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerkanalabschnitt (65, 65a) der Kanalanordnung (6) im Bereich des Austritts (61, 62, 63, 64) angeordnet ist.
    Zylinderkopf (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Austritt (61, 62, 63, 64) im Bereich eines radialen Kühlkanals (51, 52, 53, 54) des zweiten Teilkühlraums (5) angeordnet ist, wobei der radiale Kühlkanal (51, 52, 53, 54) im Bereich einer Ventilbrücke (8) angeordnet ist, und wobei vorzugsweise der Austritt (61, 62, 63, 64) fluchtend mit dem radialen Kühlkanal (51, 52, 53, 54) ausgebildet ist.
    Zylinderkopf (1) nach einem der Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalanordnung (6) zumindest einen von dem
    Eintritt (60, 60a) ausgehenden Überströmkanal (66) aufweist, welcher
    11.
    12.
    13.
    11
    vorzugsweise in den ringförmigen Verteilerkanalabschnitt (65, 65a)
    einmündet.
    Zylinderkopf (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Überströmkanal (66) zumindest teilweise im Bereich einer in die Vorkammereinheit (3) mündenden Zündkerze (9), vorzugsweise im Bereich
    eines Gewindes (90) der Zündkerze (9), angeordnet ist.
    Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erster Austritt (61) einer Auslassventilbrücke (81) zugeordnet ist.
    Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweiter Austritt (62, 63) einer Einlass/Auslassventilbrücke (82, 83) zugeordnet ist.
    Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein dritter Austritt (64) einer Einlass-
    /Auslassventilbrücke (84) zugeordnet ist.
    Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei - unterschiedlichen Ventilbrücken (81, 82, 83, 84) zugeordnete - Austritte (61, 62, 63, 64) unterschiedliche
    Strömungsquerschnitte aufweisen.
    Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt zumindest eines einer Auslassventilbrücke (81) zugeordneten ersten Austritts (61) größer ist, als der Strömungsquerschnitt zumindest eines einer Einlass-/Auslassventilbrücke (82, 83) zugeordneten zweiten Austritts (62, 63) und/oder zumindest eines einer Einlassventilbrücke (84) zugeordneten dritten Austritts (64).
    Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt zumindest eines einer Einlass-/Auslassventilbrücke (82, 83) zugeordneten zweiten Austritts (62, 63) größer ist, als der Strömungsquerschnitt eines einer Einlassventilbrücke (84) zugeordneten dritten Austritts (64).
    14. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Austritt (61, 62, 63, 64) zumindest einen radialen Austrittskanal (70), vorzugsweise zumindest zwei radiale Austrittskanäle (70), besonders vorzugsweise zumindest drei radiale Austrittskanäle (70) aufweist.
    15. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein einer Auslassventilbrücke (81) zugeordneter erster Austritt (61) zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei
    radiale Austrittskanäle (70) aufweist.
    16. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine einer Einlass-/Auslassventilbrücke (82, 83) zugeordnete zweite Austrittsöffnung (62, 63) zumindest einen radialen Austrittskanal (70), vorzugsweise zumindest zwei radiale
    Austrittskanäle (70) aufweist.
    17. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine einer Einlassventilbrücke (84) zugeordnete dritte Austrittsöffnung (64) zumindest einen radialen Austrittskanal (70) aufweist.
    18. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammereinheit (3) zumindest zwei Vorkammerteile (31, 32) aufweist, wobei vorzugsweise die Kanalanordnung (6) teilweise in einem ersten Vorklammerteil (31) und teilweise in einem
    zweiten Vorkammerteil (32) angeordnet ist.
    29.11.2019 FÜ
ATA51041/2019A 2019-11-29 2019-11-29 Flüssigkeitsgekühlter zylinderkopf für eine brennkraftmaschine AT522929A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA51041/2019A AT522929A1 (de) 2019-11-29 2019-11-29 Flüssigkeitsgekühlter zylinderkopf für eine brennkraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA51041/2019A AT522929A1 (de) 2019-11-29 2019-11-29 Flüssigkeitsgekühlter zylinderkopf für eine brennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
AT522929A1 true AT522929A1 (de) 2021-03-15

Family

ID=74859552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATA51041/2019A AT522929A1 (de) 2019-11-29 2019-11-29 Flüssigkeitsgekühlter zylinderkopf für eine brennkraftmaschine

Country Status (1)

Country Link
AT (1) AT522929A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024178450A1 (de) 2023-02-28 2024-09-06 Avl List Gmbh Flüssigkeitsgekühlter zylinderkopf

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1476387A1 (de) * 1964-08-21 1969-07-31 List Hans Zylinderkopf fuer wassergekuehlte,ventilgesteuerte Einspritzbrennkraftmaschinen
JPS5679649U (de) * 1979-11-26 1981-06-27
DE3709976A1 (de) * 1987-03-30 1988-10-20 Dieter Dr Ing Kuhnert Verfahren und zuendkerze zur entflammung sehr magerer kraftstoff-luft-gemische, insbesondere fuer gasmotoren
US5222993A (en) * 1992-09-28 1993-06-29 Gas Research Institute Ignition system for water-cooled gas engines
WO2017062003A1 (en) * 2015-10-08 2017-04-13 Cummins Inc. Pre-chamber assembly
AT521514A4 (de) * 2018-09-14 2020-02-15 Avl List Gmbh Zylinderkopf

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1476387A1 (de) * 1964-08-21 1969-07-31 List Hans Zylinderkopf fuer wassergekuehlte,ventilgesteuerte Einspritzbrennkraftmaschinen
JPS5679649U (de) * 1979-11-26 1981-06-27
DE3709976A1 (de) * 1987-03-30 1988-10-20 Dieter Dr Ing Kuhnert Verfahren und zuendkerze zur entflammung sehr magerer kraftstoff-luft-gemische, insbesondere fuer gasmotoren
US5222993A (en) * 1992-09-28 1993-06-29 Gas Research Institute Ignition system for water-cooled gas engines
WO2017062003A1 (en) * 2015-10-08 2017-04-13 Cummins Inc. Pre-chamber assembly
AT521514A4 (de) * 2018-09-14 2020-02-15 Avl List Gmbh Zylinderkopf

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024178450A1 (de) 2023-02-28 2024-09-06 Avl List Gmbh Flüssigkeitsgekühlter zylinderkopf

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10350394B4 (de) Zylinderkopf für eine flüssigkeitsgekühlte Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
DE102007030482B4 (de) Kühlkanäle im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
DE112010001720B4 (de) Kühlmittelkanalanordnung für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
EP1126152B1 (de) Zylinderkopf und Brennkraftmaschine
AT511601B1 (de) Zylinderkopf mit flüssigkeitskühlung
EP0838585B1 (de) Zylinderkopf einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
EP0774577A1 (de) Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine
DE102008047185A1 (de) Kühlmittelströmungsweganordnung eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine und Verfahren zu dessen Kühlung
AT518998B1 (de) Zylinderkopf
WO2020011926A1 (de) Zylinderkopf und kurbelgehäuse für eine brennkraftmaschine
WO2020051607A1 (de) Zylinderkopf
AT402325B (de) Zylinderkopf einer flüssigkeitsgekühlten brennkraftmaschine mit in reihe angeordneten zylindern
DE19542492C1 (de) Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine
DE19608576C1 (de) Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine
AT6342U1 (de) Zylinderkopf für eine flüssigkeitsgekühlte mehrzylinder-brennkraftmaschine
AT522929A1 (de) Flüssigkeitsgekühlter zylinderkopf für eine brennkraftmaschine
DE19943003C1 (de) Zylinderkopf für eine wassergekühlte Brennkraftmaschine
DE10321035B3 (de) Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf
DE10237664A1 (de) Zylinderkopf für eine wassergekühlte mehrzylindrige Brennkraftmaschine
EP0819837A1 (de) Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine
AT524566B1 (de) Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine
DE19508113C2 (de) Flüssigkeitsgekühlter Vierventil-Zylinderkopf für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine
DE3615018C1 (en) Valve stem guide for an exhaust valve
WO2005088111A1 (de) Wassergekühlter zylinderkopf für eine brennkraftmaschine
DE102021128789B3 (de) Kolbenanordnung für einen Verbrennungsmotor

Legal Events

Date Code Title Description
REJ Rejection

Effective date: 20240415