DE10007151A1

DE10007151A1 - Flüssigkeitsgekühlter Querstrom-Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit in Reihe angeordneten Zylindern

Info

Publication number: DE10007151A1
Application number: DE10007151A
Authority: DE
Inventors: Piet Pater
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2001-08-23
Also published as: ES2292501T3; EP1126151A2; EP1126151A3; DE50113178D1; US6508221B2; EP1126151B1; US20010015183A1

Abstract

Für einen flüssigkeitsgekühlten Querstrom-Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit in Reihe angeordneten Zylindern mit einem durch eine Deckwand gegen ein integriertes Steuergehäuse abgeschlossenen Kühlmittelraum wird zur Erzielung einer gusstechnisch einfachen Ausgestaltung bei hoher Steifigkeit und gezielter Kühlmittelführung vorgeschlagen, dass in der Deckwand zwischen diametralen Schraubenpfeifen und jeweils querab benachbarten Schachtrohren für Zündkerzen oder Einspritzdüsen eine Mulde angeordnet ist, die mittels einer Querwand zwischen den diametralen Schraubenpfeifen mit dem Zylinderkopfboden in Verbindung steht, wobei von der Querwand in Richtung Deckwand ansteigend ausgebildete Wandabschnitte der Mulde als Strömungsleitflächen dienen.

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf einen flüssigkeitsgekühlten Querstrom-Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit in Reihe angeordneten Zylindern, wobei der Zylinderkopf mit integriertem Steuergehäuse zwischen einem Zylinderkopfboden und einer steuergehäuseseitigen Deckwand einen von Seitenwänden begrenzten Kühlmittelraum umfasst, wobei vom Zylinder kopfboden aus den Kühlmittelraum und die Deckwand durchsetzende Schrauben pfeifen sowie Ölablaufkanäle und etwa zylindermittig angeordnete Schachtrohre für Zündkerzen oder Einspritzdüsen vorgesehen sind und weiter der Kühlmittelraum mittels Querwänden zwischen diametralen Schraubenpfeifen unterteilt ist.

Ein derartiger Zylinderkopf ist beispielsweise aus der DE 38 38 953 C2 bekannt, wobei die Querwände zwischen diametralen Schraubenpfeifen den Kühlmittelraum der Höhe nach durchsetzen bis zur eben verlaufenden Deckwand und weiter an den Querwänden in den Verbindungsebenen querab benachbarter Schachtrohre vor den Schachtrohren jeweils endende Längswände vorgesehen sind, die bei einer Quer durchströmung des Zylinderkopfes der Ablenkung des Kühlmittels in Richtung der Schachtrohre und der angrenzenden Bereiche des Zylinderkopfbodens dienen, wo bei an diesem zusätzliche Führungsrippen angeordnet sind.

Nachteilig an diesem bekannten Zylinderkopf ist die aufwendige Gussgestaltung sowie die großräumige Kühlmittelraum-Ausbildung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Zylinderkopf gusstechnisch einfacher auszugestalten bei hoher Steifigkeit und gezielter Kühl mittelführung mindestens in Querströmung.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass in der Deckwand zwischen diametralen Schraubenpfeifen und jeweils querab benachbarten Schachtrohren eine Mulde angeordnet ist, die mittels einer Querwand zwischen den diametralen Schraubenpfeifen mit dem Zylinderkopfboden in Verbindung steht, wo bei von der Querwand in Richtung Deckwand ansteigend ausgebildete Wand abschnitte der Mulde als Strömungsleitflächen dienen.

Mit der Erfindung ist in vorteilhafter Weise bei gusstechnisch einfacherer Ausge staltung mittels der mit dem Zylinderkopfboden über Querwände verbundenen Mul den ein besonders steifer Zylinderkopf erzielt, wobei in weiterer vorteilhafter Weise mit dem Fortfall gesonderter Leitrippen zur Strömungsbeeinflussung eine bessere Entlüftung des Zylinderkopfes erzielt ist.

Gemäß der Erfindung können die Mulden für einen Zylinderkopf als gesonderte Bauteile ausgebildet sein, sie sind jedoch in Weiterbildung der Erfindung vorzugs weise mittels Gussausbildung einstückig angeordnet, wobei eine Mulde sich - in Draufsicht gesehen - von jeder Schraubenpfeife aus in Richtung einer Verbin dungsebene der querab benachbarten Schachtrohre erweitert und als eine zu den Schachtrohren gerichtete Strömungslenkung dient.

Mit den vorgenannten Maßnahmen ist vorzugsweise eine Kühlmittel-Querdurch strömung des Zylinderkopfes unterstützt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfin dung kann auch eine Längsdurchströmung dadurch erzielt sein, dass die Querwand zwischen Zylinderkopfboden und Mulde eine in Längsrichtung des Zylinderkopfes weisende Strömungsdurchbrechung aufweist. Damit kann eine bodennahe, zusätz liche Anströmung der Schachtrohre erzielt sein.

Zur Ableitung des aus dem Steuergehäuse des Zylinderkopfes in eine Mulde ge langenden Schmieröles ist gemäß einem weiteren Vorschlag vorgesehen, dass die Mulde über einen gesonderten Kanal mit dem Ölablaufkanal in Verbindung steht, wobei in weiterer Ausgestaltung eine Einlauföffnung des gesonderten Kanals in der Mulde entsprechend der Einbaulage des Zylinderkopfes angeordnet ist. Damit wird die Umlaufmenge an Schmieröl klein gehalten und eine unnötige Aufheizung ver mieden.

Schließlich ist mit der Erfindung eine zusätzliche Aussteifung des Zylinderkopfes dadurch erzielt, dass die Mulde entlang ihres Öffnungsrandes mit einem über die Deckwand vorspringend angeordneten Versteifungssteg versehen ist. Mit dieser Anordnung sind in gusstechnisch vorteilhafter Weise quer zum längsgerichteten Zylinderkopf zwischen Schraubenpfeifen verlaufende Versteifungsstege erzielt, die gemäß der erfindungsgemäßen Muldenform V-förmig über den Zylinderkopf hinweg verlaufen und somit diesen sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung zusätzlich aussteifen.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Zylinderkopf mit integriertem Steuergehäuse im Querschnitt,

Fig. 2 einen abschnittsweisen Längsschnitt durch den Zylinderkopf gemäß der Linie II-II und

Fig. 3 den Zylinderkopf nach Fig. 1 im Querschnitt gemäß der Linie III-III, wobei in den Bildhäften 3a und 3b unterschiedliche Ölablaufkanäle dargestellt sind.

Ein flüssigkeitsgekühlter Querstrom-Zylinderkopf 1 für eine nicht gezeigte Brenn kraftmaschine mit in Reihe angeordneten Zylindern umfasst ein integriertes Steuer gehäuse 2 und einen zwischen einem Zylinderkopfboden 3 und einer steuergehäu seseitigen Deckwand 4 von Seitenwänden 5 begrenzten Kühlmittelraum 6. Weiter ist 5 der Zylinderkopf 1 derart gestaltet, dass vom Zylinderkopfboden 3 aus den Kühl mittelraum 6 und die Deckwand 4 durchsetzende Schraubenpfeifen 7 sowie Öl ablaufkanäle 8 und etwa zylindermittig angeordnete Schachtrohre 9 für Zündkerzen oder Einspritzdüsen vorgesehen sind. Weiter ist der Kühlmittelraum 6 mittels Quer wänden 10 zwischen diametralen Schraubenpfeifen 7 unterteilt.

Zur gusstechnisch vereinfachten Ausgestaltung des Zylinderkopfes 1 mit hoher Steifigkeit und gezielter Kühlmittelführung wird vorgeschlagen, dass in der Deck wand 4 zwischen diametralen Schraubenpfeifen 7 und jeweils querab benachbarten Schachtrohren 9 eine Mulde 11 angeordnet ist, die mittels einer Querwand 10 zwi schen den diametralen Schraubenpfeifen 7 und dem Zylinderkopfboden 3 in Verbin dung steht, wobei von der Querwand 10 in Richtung Deckwand 4 ansteigend aus gebildete Wandabschnitte 11' und 11" der Mulde 11 als Strömungsleitflächen die nen.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist die Mulde 11 mittels Gussausbildung einstückig im Zylinderkopf 1 angeordnet, wobei die Mulde 11 sich - in Draufsicht gesehen - von jeder Schraubenpfeife 7 aus in Richtung einer Verbindungsebene 12 - Fig. 3 - der querab benachbarten Schachtrohre 9 erweitert und als eine zu den Schachtrohren 9 gerichtete Strömungslenkung dient.

Um das aus dem Steuergehäuse 2 in die Mulde 11 gelangende Schmieröl sicher abzuführen, steht die Mulde 11 über einen gesonderten Kanal 13 mit dem Ölablauf kanal 8 bzw. 8' in Verbindung.

Gemäß Fig. 1 steht die Mulde 11 mit dem mit einer Schraubenpfeife 7 einstückig ausgebildeten Ölablaufkanal 8 über einen die Schraubenpfeife 7 durchsetzend angeordneten Kanal 13 in Verbindung, wobei die Schraubenpfeife 7 eine nicht ge zeigte Zylinderkopfschraube mit Spiel umschließt.

Zur Vermeidung größerer Restmengen an Schmieröl ist eine Einlauföffnung 14 des gesonderten Kanals 13 in der Mulde 11 entsprechend der Einbaulage des Zylinder kopfes 1 angeordnet.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist in der Fig. 3a ein mit einer Schraubenpfeife 7 ein stückig ausgebildeter Ölablaufkanal 8 dargestellt, während in der Fig. 3b ein von der Schraubenpfeife 7 freistehend angeordneter Ölablaufkanal 8' gezeigt ist.

Aus Fig. 1 ist weiter zu erkennen, dass die Querwand 10 zwischen Zylinderkopf boden 3 und Mulde 11 in Längsrichtung des Zylinderkopfes 1 weisende Strömungs durchbrechungen 15 und 15' aufweist. Damit kann die Querströmung durch eine Längsströmung des Kühlmittels ergänzt sein.

Schließlich ist eine zusätzliche Aussteifung des Zylinderkopfes 1 dadurch erreicht, dass die Mulde 11 entlang ihres Öffnungsrandes mit einem über die Deckwand 4 vorspringend angeordneten Versteifungssteg 16 versehen ist. Dadurch, dass jeder Versteifungssteg 16 in seinem Verlauf quer über den Zylinderkopf 1 etwa dem Ver lauf der in Fig. 3 gezeigten Wandabschnitte 11' und 11" der Mulde 11 entspricht, trägt jeder der Versteigungsstege 16 zur Aussteifung des Zylinderkopfes 1 in Längs- und Querrichtung bei.

Die Erfindung ist für Zwei-Ventil- und Mehr-Ventil-Zylinderköpfe für Reihen- oder V- Motore geeignet.

Claims

1. Flüssigkeitsgekühlter Querstrom-Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit in Reihe angeordneten Zylindern,

- wobei der Zylinderkopf (1) mit integriertem Steuergehäuse (2) zwi schen einem Zylinderkopfboden (3) und einer steuergehäuseseitigen Deckwand (4) einen von Seitenwänden (5) begrenzten Kühlmittel raum (6) umfasst, wobei
- vom Zylinderkopfboden (3) aus den Kühlmittelraum (6) und die Deckwand (4) durchsetzenden Schraubenpfeifen (7) sowie Ölablauf kanäle (8, 8') und etwa zylindermittig angeordnete Schachtrohre (9) für Zündkerzen oder Einspritzdüsen vorgesehen sind, und weiter
- der Kühlmittelraum (6) mittels Querwänden (10) zwischen diametra len Schraubenpfeifen (7) unterteilt ist,

dadurch gekennzeichnet,

- dass in der Deckwand (4) zwischen diametralen Schraubenpfeifen (7) und jeweils querab benachbarten Schachtrohren (9) eine Mulde (11) angeordnet ist, die
- mittels einer Querwand (10) zwischen den diametralen Schrauben pfeifen (7) mit dem Zylinderkopfboden (3) in Verbindung steht, wobei
- von der Querwand (10) in Richtung Deckwand (4) ansteigend ausge bildete Wandabschnitte (11', 11") der Mulde (11) als Strömungsleit flächen dienen.

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- eine mittels Gussausbildung einstückige Anordnung der Mulde (11), die
- sich - in Draufsicht gesehen - von jeder Schraubenpfeife (7) aus in Richtung einer Verbindungsebene (12) der querab benachbarten Schachtrohre (9) erweitert und als eine zu den Schachtrohren (9) ge richtete Strömungslenkung dient.

3. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mulde (11) über einen gesonderten Kanal (13) mit dem Ölablaufkanal (8, 8') in Ver bindung steht.

4. Zylinderkopf nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Mulde (11) mit dem mit einer Schraubenpfeife (7) einstückig ausgebildeten Ölablaufkanal (8) über einen die Schraubenpfeife (7) durchsetzend angeordneten Kanal (13) in Verbindung steht, wobei
- die Schraubenpfeife (7) eine Zylinderkopfschraube mit Spiel um schließt.

5. Zylinderkopf nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einlauföffnung (14) des gesonderten Kanals (13) in der Mulde (11) ent sprechend der Einbaulage des Zylinderkopfes (1) angeordnet ist.

6. Zylinderkopf nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwand (10) zwischen Zylinderkopfboden (3) und Mulde (11) eine in Längsrichtung des Zylinderkopfes (1) weisende Strömungsdurchbrechung (15, 15') aufweist.

7. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mulde (11) entlang ihres Öffnungsrandes mit einem über die Deck wand (4) vorspringend angeordneten Versteifungssteg (16) versehen ist.