-
Die
Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit
den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Sie
geht von der deutschen Patentschrift
DE 40 07 939 C1 aus. In dieser ist ein Zylinderkopf
für eine
Brennkraftmaschine mit einem Schmiermittelsystem beschrieben. Der
Zylinderkopf weist einen Schmiermittelraum auf, der sich weitgehend
in Richtung der Brennkraftmaschinenlängsachse erstreckt. In diesem
Schmiermittelsammelkanal befindet sich auch der Steuerraum, bzw.
der Ventiltrieb des Zylinderkopfes. In regelmäßigen Abständen weist der Schmiermittelraum
Bohrungen auf, zum Abführen des
Schmiermittels aus dem Zylinderkopf und zum Rückführen des Schmiermittels in
den Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine. Die Bohrungen verbinden
den Schmiermittelraum mit einer außerhalb des Zylinderkopfes
montierten Schmiermittelsammelleitung, in der das Schmiermittel
gesammelt wird und an den Schmiermittelkreislauf weiterbefördert wird.
-
In
Richtung der Brennkraftmaschinenlängsachse ist der Schmiermittelsammelkanal
weitestgehend eben ausgeführt.
Beim Beschleunigen oder Abbremsen eines Kraftfahrzeuges mit einer
Brennkraftmaschine mit einem gat tungsgemäßen Zylinderkopf kann das in
dem Schmiermittelsammelkanal gesammelte Schmiermittel vor- und zurückschwappen,
wodurch es zu einer Schmiermittelverschäumung kommen kann. Ferner wird
durch das Schwappen das Ablaufen des Schmiermittels aus dem Zylinderkopf behindert.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Zylinderkopf
derart weiterzubilden, dass das Ablaufen des Schmiermittels verbessert
und gleichzeitig die Schmiermittelverschäumung verringert ist.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass
der Schmiermittelraum im Bereich zwischen den Brennräumen seinen geodätisch tiefsten
Bereich aufweist und die Schmiermittelrückführbohrung im Bereich des geodätisch tiefsten
Bereiches angeordnet ist.
-
Aufgrund
der vorgeschlagenen Ausgestaltung läuft das Schmiermittel schnell
zwischen den Brennräumen
zusammen und von dort über
die Schmiermittelrückführbohrung
sofort zurück
in den Schmiermittelkreislauf, bzw. in das Kurbelgehäuse. Durch
die erfindungsgemäße Abfuhr
des Schmiermittels aus dem Zylinderkopf wird eine Ölverschäumung verhindert
und die Ölabfuhr
in Richtung Schmiermittelkreislauf oder Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine
verbessert.
-
Aufgrund
der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch
2 wird eine besonders gute Kühlung
des Zylinderkopfes durch das schnell abfließende Schmiermittel erzielt,
da das Schmiermittel von der relativ kalten Einlassseite zur heißen Auslassseite befördert wird.
-
Die
Ausgestaltung gemäß Patentanspruch
3 führt
zu einer Querbefüllung
des geodätisch
tiefsten Bereichs des Schmiermittelraumes, wodurch ein Vor- und Zurückschwappen
des Schmiermittels in Richtung der Brennkraftmaschinenlängsachse
verhindert ist.
-
Auch
die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch
4 verbessert die Kühlung
des Zylinderkopfes.
-
Durch
die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch
5 kann eine Mindesthöhe
der Verschraubungsstelle, der Schraubenpfeife, minimal ausfallen. Durch
diese Ausgestaltung wird die Bauhöhe des Zylinderkopfes im Schmiermittelraum
reduziert.
-
Die
Ausgestaltung gemäß Patentanspruch
6 verbessert nochmals die Schmiermittelabfuhr aus dem Zylinderkopf.
-
Die
Ausgestaltung gemäß Patentanspruch
7 vermindert die Ölverschäumung ebenfalls,
da die Rippe wie ein Schwallblech wirkt.
-
Im
Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
in drei Figuren näher
erläutert.
-
1 zeigt
einen Schnitt I-I durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Zylinderkopf.
-
2 zeigt
einen Schnitt II-II durch den erfindungsgemäßen Zylinderkopf.
-
3 zeigt
einen Schnitt III-III durch den erfindungsgemäßen Zylinderkopf.
-
In
den 1 bis 3 gelten für gleiche Bauelemente jeweils
die gleichen Bezugszeichen.
-
1 zeigt
einen Schnitt I-I durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Zylinderkopf 1 entlang
einer Hochachse 15, quer zu einer Zylinderkopflängsachse 16.
In 3 ist die Lage des Schnittes I-I im Zylinderkopf 1 dargestellt.
Der Zylinderkopf 1 weist ausgehend von der Zylinderkopflängsachse 16 eine
Einlassseite 6 sowie eine Auslassseite 7, symbolisch
dargestellt mit Pfeilen, auf. In der geodätisch oberen Hälfte des
Zylinderkopfes 1 ist ein nicht dargestellter Ventiltrieb 14 anordenbar.
Sowohl einlass- als auch auslassseitig ist jeweils eine Verschraubungsstelle 8, 8' vorgesehen,
die sich in Richtung der Hochachse 15 des Zylinderkopfes 1 erstrecken.
Die auslassseitige Verschraubungsstelle 8' ist eine an das Zylinderkopfmaterial
angeformte, frei stehende Schraubenpfeife, erkennbar in Bild III,
die im Bereich eines geodätisch
tiefsten Bereichs 5 eines Schmiermittelraumes 3,
der sich weitgehend in Richtung der Zylinderkopflängsachse 16 erstreckt,
angeordnet ist. Benachbart zur Schraubenpfeife sind eine Schmiermittelrückführbohrung 4 sowie
eine zweite Schmiermittelrückführbohrung 4' angeordnet,
durch die das in dem Schmiermittelraum 3 angesammeltes Schmiermittel
dem Schmiermittelkreislauf und/oder dem Kurbelgehäuse wieder
rückgeführt wird.
Einlassseitig weist der Zylinderkopf 1 einen Kühlmittelsammelkanal 12 auf,
der sich weitgehend in Richtung der Zylinderkopflängsachse 16 erstreckt.
Im eingebauten Zustand ist der Zylinderkopf 1 in Richtung
der Auslassseite 7 geneigt, wodurch der geodätisch tiefste
Bereich 5 weiter als in 1 erkennbar,
in Richtung der auslassseitigen Außenwand des Schmiermittelraums 3 verschoben
ist.
-
2 zeigt
einen vertikalen Schnitt II-II durch den erfindungsgemäßen Zylinderkopf 1.
Der Schnitt II-II, der sich in Richtung der Zylinderkopflängsachse 16 erstreckt,
ist ebenfalls in 3 dargestellt. Im Schnitt II-II
sind zwei Bohrungen, 10, 10' erkennbar, die jeweils in einem
Brennraum 2, 2' des
Zylinderkopfes 1 münden.
Die Bohrungen 10, 10' sind jeweils zur Aufnahme einer
Zündvorrichtung
oder eines Brennstoffeinspritzventils vorgesehen. Beidseitig jeder
Bohrung 10, 10' erstreckt
sich ein Kühlmittelkanal 11, 11' weitgehend
quer zur Zylinderkopflängsachse 16.
Geodätisch
unter den Kühlmittelkanälen 11, 11' weist jeder
Brennraum 2, 2' je
zwei Gaswechselventilöffnungen 13, 13' auf.
-
In
einem Bereich zwischen den Brennräumen 2, 2' ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung des
Schmiermittelraums 3 erkennbar. Der Schmiermittelraum 3 weist
im Bereich zwischen den Brennräumen 2, 2' einen geodätisch tiefsten
Bereich 5 auf. Oberhalb des geodätisch tiefsten Bereiches 5 ist
eine Rippe 9 angeordnet, die sich in Richtung der Einlassseite
erstreckt. Die Rippe 9 ist einstückig und materialeinheitlich
mit dem Zylinderkopf und bildet eine Schottwand quer zu der Zylinderkopflängsachse 16 und
verhindert ein Vor- und
Zurückschwappen
des Schmiermittels. Der geodätisch
tiefste Bereich 5 des Kühlmittelraums 3 erstreckt
sich so weit in Richtung der Brennräume 2, 2', dass ein Brennraumdach,
die Wandung zwischen einem Brennraum 2, 2' und dem Schmiermittelraum 3,
eine Mindestmaterialstärke aufweist.
Die Mindestmaterialstärke
beträgt
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ca. 5 mm, kann in weiteren Aufführungsvarianten
jedoch auch dicker oder dünner
dimensioniert werden.
-
3 zeigt
einen Schnitt III-III durch den Zylinderkopf 1, der in
den 1 und 2 dargestellt ist. Der Schnitt
III-III ist ein horizontaler Schnitt durch den Zylinderkopf 1,
ca. 15 mm oberhalb einer Zylinderkopfdichtungsebene. Der Schnitt
III-III 3 erstreckt sich in Richtung der Zylinderkopflängsachse 16 über nahezu
zwei vollständige
Brennräume 2, 2'. Jedem Brennraum 2, 2' sind vier Gaswechselventilöffnungen 13, 13', sowie eine
weitgehend mittig zum Brennraum 2, 2' angeordnete
Bohrung 10, 10' zur
Aufnahme einer Zündeinrichtung
oder eines Brennstoffeinspritzventils zugeordnet. Auslassseitig
sind Kühlmittelkanäle 11, 11' geschnitten,
die sich über
die Brennräume 2, 2' erstrecken
und Kühlmittel
in Richtung des einlassseitigen Kühlmittelsammel kanals 12 leiten. Die
Umspülung
der Bohrungen 10, 10' mit Kühlmittel ist in 2 erkennbar.
-
Zwischen
den Kühlmittelkanälen 11, 11' bzw. den Brennräumen 2, 2' erstreckt sich
der Schmiermittelraum 3 weitgehend senkrecht zu der Zylinderkopflängsachse 16.
Da der Schnitt III-III geodätisch
unter der Rippe 9 angeordnet ist, ist diese in 3 nicht
erkennbar. In etwa mittig der Auslassseite 7 ist im Bereich
des geodätisch
tiefsten Bereichs 5 des Schmiermittelraums 3 die
Schraubenpfeife für
die Verschraubungsstelle 8 erkennbar. Unmittelbar zwischen
der Schraubenpfeife sowie einer auslassseitigen Außenwand
des Schmiermittelraums 3 ist die Schmiermittelrücklaufbohrung 4 und
ausgehend von der Schraubenpfeife in Richtung der Einlassseite 6 die
zweite Schmiermittelbohrung 4' angeordnet.
-
Beim
Betrieb der Brennkraftmaschine wird der in den 1 bis 3 nicht
dargestellte Ventiltrieb 14 von einem Schmiermittelsystem
der Brennkraftmaschine geschmiert. Das geförderte Schmiermittel fließt aufgrund
der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
schnell in den geodätisch
tiefsten Bereich 5 des Schmiermittelraumes 3 ab
und durch die Schmiermittelrückführbohrungen 4, 4' weiter in das Kurbelgehäuse der
Brennkraftmaschine, bzw. wird dem Schmiermittelkreislauf zurückgeführt. Durch
die erhabenen Brennraumdächer
wird ein Vor- bzw. Rückschwappen
des Schmiermittels in Richtung der Zylinderkopflängsachse 16 vermieden,
wodurch eine Ölverschäumung reduziert
ist. Dieser Effekt wird nochmals durch die weitgehend quer zur Zylinderkopflängsachse 16 ausgerichtete
Rippe 9 unterstützt, die
als Schwallwand wirkt.
-
Ferner
ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
ein extrem schnelles Ablaufen des Schmiermittels ermöglicht.
Aufgrund des hervorragenden Abfließverhaltens des Schmiermittels
aus dem Zylinderkopf 1 resultiert eine zusätzliche
Kühlwirkung
für den
Zylinderkopf 1. Da die Verschraubungsstelle 8 unmittelbar
am geodätisch
tiefsten Punkt 5 des Schmiermittelraums 3 angeordnet
ist, kann die Schraubenpfeife entsprechend kurz ausfallen, wodurch
die Bauhöhe
des Zylinderkopfes 1 im Schmiermittelraum 3 verringert
wird. In vorteilhafter Weise wird somit das Gewicht des Zylinderkopfes 1 verringert.
Die Rippe 9, welche die Schraubenpfeife mit dem Zylinderkopf 1 verbindet,
bietet darüber
hinaus eine erheblich verbesserte Stabilität des Zylinderkopfes. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann
sowohl in fremdgezündeten,
d. h. mit einer Zündanlage
ausgestatteten Brennkraftmaschinen, als auch in selbstzündenden
Brennkraftmaschinen, d. h. durch Selbstentflammung gezündete Brennkratmaschinen,
Einsatz finden.
-
- 1
- Zylinderkopf
- 2,
2'
- Brennraum
- 3
- Schmiermittelraum
- 4
- Schmiermittelrückführbohrung
- 4'
- Zweite
Schmiermittelrückführbohrung
- 5
- Geodätisch tiefster
Bereich
- 6
- Einlassseite
- 7
- Auslassseite
- 8,
8'
- Verschraubungsstelle
- 9
- Rippe
- 10,
10'
- Bohrung
- 11,
11'
- Kühlmittelkanal
- 12
- Kühlmittelsammelkanal
- 13,
13'
- Gaswechselventilöffnung
- 14
- Ventiltrieb
- 15
- Hochachse
- 16.
- Zylinderkopflängsachse