DE102004049301A1

DE102004049301A1 - Cylinder head for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102004049301A1
Application number: DE200410049301
Authority: DE
Inventors: Johann Wolf; Albert Hoerl; Christian Dr. Landerl; Andreas Dr. Fent
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-10-09
Filing date: 2004-10-09
Publication date: 2006-04-20
Also published as: EP1645746B1; EP1645746A1

Abstract

Zylinderkopf (1) für eine Brennkraftmaschine mit einer kurbelgehäuseseitigen Dichtfläche (2), in der mindestens zwei von einem Steg (3) getrennte Brennraumdächer (4, 4') angeordnet sind, wobei die Dichtfläche (2) im Stegbereich zumindest eine Bohrung (5) weitgehend in Richtung einer Zylinderachse aufweist. DOLLAR A Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird eine Deformation des Steges und auch der Ventilsitzringe weitgehend verhindert.Cylinder head (1) for an internal combustion engine having a crankcase-side sealing surface (2) in which at least two combustion chamber roofs (4, 4 ') are arranged, wherein the sealing surface (2) has at least one bore (5) in the web region. has largely in the direction of a cylinder axis. DOLLAR A Due to the inventive design deformation of the web and the valve seat rings is largely prevented.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine gemäß der Merkmale im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine according to the features in the preamble of claim 1.

Sie geht von der deutschen Patentschrift DE 4342800 C2 aus. In dieser ist ein Zylinderkopf für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine beschrieben, deren Zylinderbereiche jeweils von einem Steg getrennt sind. Damit die Stege und somit auch die sensiblen Ventilführungen, des thermisch hoch belasteten Zylinderkopfs durch thermische Ausdehnung nicht deformiert werden, weisen die Stege kreisbogenförmige Vertiefungen auf. Diese Vertiefungen bilden weiche Bereiche im Zylinderkopf, die auftretende thermische Ausdehnungen bzw. Verspannungen aufnehmen und somit eine Deformation der Ventilführungen und gleichzeitig eine Undichtigkeit der Stege beim Betrieb der Brennkraftmaschine verhindern.It is based on the German patent specification DE 4342800 C2 out. In this a cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine is described, the cylinder areas are each separated by a web. So that the webs and thus also the sensitive valve guides of the thermally highly loaded cylinder head are not deformed by thermal expansion, the webs have circular-shaped depressions. These recesses form soft areas in the cylinder head, which absorb thermal expansion or tension that occurs and thus prevent deformation of the valve guides and at the same time leakage of the webs during operation of the internal combustion engine.

Bei modernen Motoren, insbesondere bei Reihenmotoren, werden zur Gewichtsreduzierung und zur Reduzierung der Zylinderkopflänge (Bauraum) die Stege in ihrer Stärke so weit wie möglich reduziert, d. h. der Zylinderabstand wird minimiert. Durch diese Materialschwächung ist das Einbringen von kreisbogenförmigen Vertiefungen zur Minimierung von thermischen Ausdehnungen kaum mehr möglich.at modern engines, especially in inline engines, are used for weight reduction and to reduce the cylinder head length (space) the webs in their strength reduced as much as possible, d. H. the cylinder spacing is minimized. By this material weakening is the introduction of circular arc Wells to minimize thermal expansion hardly possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Methode aufzuzeigen, wie die thermische Ausdehnung eines schmalen Steges zwischen zwei Zylindern in einem Zylinderkopf minimiert werden kann.task the present invention is to show a new method like the thermal expansion of a narrow web between two cylinders can be minimized in a cylinder head.

Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung dehnt sich das Stegmaterial bei Erhitzung in Richtung der Bohrung, anstelle in Längsrichtung oder in Richtung des Kurbelgehäuses aus. Durch diese Maßnahme kann die Zylinderkopfdichtung entweder im Stegbereich einfacher, d. h. auch kostengünstiger ausgeführt, oder der Stegbereich noch schlanker ausgelegt werden.These The object is achieved by the feature in the characterizing part of the claim 1 solved. By the embodiment of the invention the web material expands when heated in the direction of the bore, instead of in the longitudinal direction or in the direction of the crankcase out. By this measure can the cylinder head gasket either easier in the web area, d. H. also cheaper executed or the bridge area can be made even slimmer.

Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 erlaubt die Einbringung einer Vielzahl von Bohrungen in Richtung der Zylinderachse, selbst bei schmalen Stegen.The Embodiment according to claim 2 allows the introduction of a large number of holes in the direction the cylinder axis, even with narrow bars.

Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 erlaubt die Verteilung der Bohrungen nach statischen Bedingungen, d. h. entsprechend den auftretenden thermischen Deformationen beim Betrieb der Brennkraftmaschine. Beispielsweise kann mittels einer numerischen Simulation die Wärmedehnung des Stegbereiches ermittelt und anschließend können die Entlastungsbohrungen optimal angeordnet werden. Abhängig von der Wärmedehnung können mehrere Bohrungen stochastisch verteilt oder symmetrisch zu den Brennraumdächern oder aus einer Kombination beider Verteilungsarten angeordnet werden.The Embodiment according to claim 3 allows the distribution of the holes according to static conditions, d. H. according to the occurring thermal deformations during Operation of the internal combustion engine. For example, by means of a numerical simulation of the thermal expansion of the web area determined and then the relief holes be optimally arranged. Dependent from the thermal expansion can several holes stochastically distributed or symmetrical to the Combustion chamber roofs or be arranged from a combination of both distribution types.

Durch die Herstellung der Bohrung mittels Laser- bzw. Ultraschallbohren gemäß Patentanspruch 4 kann diese schnell und kostengünstig eingebracht werden.By the production of the bore by means of laser or ultrasonic drilling according to claim 4 can do this quickly and inexpensively be introduced.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur näher erläutert.in the The invention is based on a preferred embodiment in a single figure closer explained.

1 zeigt schematisch die Aufsicht auf einen Ausschnitt einer Montagefläche eines Zylinderkopfs. 1 schematically shows the top view of a section of a mounting surface of a cylinder head.

Ein Zylinderkopf 1 wird an zwei Außenseiten durch jeweils eine erste Außenwand 1a und eine zweite Außenwand 1b begrenzt. Zwischen den Außenwänden 1a, 1b befinden sich zwei halbe kalottenförmige, in den Zylinderkopf 1 eingearbeitete Brennraumdächer 4, 4', die von einem Steg 3, der ebenfalls Bestandteil des Zylinderkopfs 1 ist, getrennt sind. Zwischen den Brennraumdächern 4, 4' befinden sich im Stegbereich 3 in einer kurbelgehäuseseitigen Dichtfläche 2 Bohrungen 5. Die Bohrungen 5 sind im vorliegenden Fall symmetrisch zu den Brennraumdächern 4, 4' verteilt und sind weitgehend in Richtung einer nicht dargestellten Zylinderachse ausgerichtet. Eine Reihe mit Bohrungen 5 erstreckt sich geradlinig in Ausdehnungsrichtung des Steges 3 zwischen den Brennraumdächern 4, 4', zwei weitere Reihen mit Bohrungen 5 erstrecken sich koaxial zu den Brennraumdächern 4, 4' im Stegbereich 3.A cylinder head 1 is on two outer sides by a respective first outer wall 1a and a second outer wall 1b limited. Between the outer walls 1a . 1b There are two half dome-shaped, in the cylinder head 1 integrated combustion chamber roofs 4 . 4 ' coming from a footbridge 3 , which is also part of the cylinder head 1 is, are separated. Between the combustion chamber roofs 4 . 4 ' are located in the dock area 3 in a crankcase side sealing surface 2 drilling 5 , The holes 5 are in the present case symmetrical to the combustion chamber roofs 4 . 4 ' distributed and are largely aligned in the direction of a cylinder axis, not shown. A series with holes 5 extends in a straight line in the extension direction of the web 3 between the combustion chamber roofs 4 . 4 ' , two more rows of holes 5 extend coaxially to the combustion chamber roofs 4 . 4 ' in the dock area 3 ,

Die Bohrungen 5 weisen im Ausführungsbeispiel einen Bohrungsdurchmesser von 0,05 mm sowie eine Bohrungstiefe von 1 mm auf. In weiteren Ausführungsbeispielen kann der Bohrungsdurchmesser auch zwischen 0,01 und 1 mm liegen und die Bohrungstiefe zwischen 0,1 und 8 mm betragen. Neben einer symmetrischen Verteilung der Bohrungen 5 um die Brennraumdächer 4, 4' ist auch eine stochastische Verteilung der Bohrungen 5 möglich bzw. eine Kombination aus beiden Verteilungsarten.The holes 5 have in the exemplary embodiment a bore diameter of 0.05 mm and a bore depth of 1 mm. In further embodiments, the bore diameter may also be between 0.01 and 1 mm and the bore depth between 0.1 and 8 mm. In addition to a symmetrical distribution of the holes 5 around the combustion chamber roofs 4 . 4 ' is also a stochastic distribution of holes 5 possible or a combination of both distribution types.

Die Bohrungen 5 wurden mittels Laserbohren hergestellt, können aber auch durch Ultraschallbohren erzeugt werden.The holes 5 were made by laser drilling, but can also be produced by ultrasonic drilling.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Deformation und somit Undichtigkeit zwischen den Brennraumdächern 4, 4' durch die thermische Ausdehnung der Stege 3 verringert. Ferner wird eine damit einhergehende Verringerung der Flächenpressung einer Zylinderkopfdichtung erzielt. Der Einsatz dieser Perforation ist auch bei modernen Reihenmotoren mit extrem schmalen Stegen 3 möglich. Darüber hinaus handelt es sich um ein schnelles und kostengünstiges Verfahren, um oben genannte Nachteile zu vermeiden.Due to the inventive design, the deformation and thus leakage between the combustion chamber roofs 4 . 4 ' by the thermal expansion of the webs 3 reduced. Furthermore, a concomitant reduction in the surface pressure of a cylinder head gasket is achieved. The use of this perforation is also in modern inline engines with extremely narrow bars 3 possible. In addition, it is a quick and inexpensive method to avoid the disadvantages mentioned above.

11: Zylinderkopfcylinder head
1a1a: erste Außenwandfirst outer wall
1b1b: zweite Außenwandsecond outer wall
22: Dichtflächesealing surface
33: Stegweb
4, 4'4, 4 ': BrennraumdachCombustion chamber roof
55: Bohrungdrilling

Claims

Cylinder head ( 1 ) for an internal combustion engine with a crankcase side sealing surface ( 2 ) in the at least two of a bridge ( 3 ) separate combustion chamber roofs ( 4 . 4 ' ) are arranged, characterized in that the sealing surface ( 2 ) in the web area at least one bore ( 5 ) has largely in the direction of a cylinder axis.

Cylinder head according to claim 1, characterized in that the bore ( 5 ) has a bore diameter between 0.01 and 1 mm, and a bore depth between 0.1 and 8 mm.

Cylinder head according to claim 1 or 2, characterized in that in the web area a plurality of bores ( 5 ) symmetrical to the combustion chamber roofs ( 4 . 4 ' ) and / or stochastically distributed.

Cylinder head according to one of the claims 1 to 3 , characterized in that the bore ( 5 ) is produced by laser drilling or ultrasonic drilling.