DE102006026130A1

DE102006026130A1 - Cylinder head for liquid-cooled internal-combustion engine, has cycle channels guided from combustion chamber, where channels and receivers for nozzles and spark plugs are lead away from chamber through base plate and coolant chamber

Info

Publication number: DE102006026130A1
Application number: DE102006026130A
Authority: DE
Inventors: Jochen Dipl.-Ing. Häfner; Dirk Dipl.-Ing. Heinrich; Dieter Dipl.-Ing. Nowak
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2006-06-03
Filing date: 2006-06-03
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2026-06-04
Also published as: DE102006026130B4

Abstract

The cylinder head (1) has a coolant chamber divided into an upper coolant chamber and a lower coolant chamber, and multiple gas exchange cycle channels guided from a combustion chamber (4) to flange surfaces of the head and are partially pass via a coolant. A transfer area is provided for transferring the coolant from the lower coolant chamber into the upper coolant chamber. The cycle channels and receivers for injection nozzles and/or spark plugs are lead away from the combustion chamber through a cylinder head base plate (2) and the coolant chamber. An independent claim is also included for a method for operating an internal-combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 4.The The invention relates to a cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1 and a method for operating an internal combustion engine according to claim 4.

Aus der gattungsbildenden Patentschrift DE 42 22 801 C2 ist ein Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine bekannt, dessen Kühlmittelraum durch eine Trennwand in einen oberen und einen unteren Kühlmittelteilraum vollständig getrennt ist. Die beiden Kühlmittelteilräume sind durch Umgießen jeweils eines Gießkerns hergestellt.From the generic patent DE 42 22 801 C2 is a cylinder head of an internal combustion engine is known, the coolant space is completely separated by a partition in an upper and a lower coolant subspace. The two coolant subspaces are made by casting each one casting core.

Weiterhin wird auf die Offenlegungsschrift DE 103 31 918 A1 verwiesen, aus der ebenfalls ein Zylinderkopf einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine bekannt ist. Bei diesem Zylinderkopf sind ebenfalls ein oberer und ein unterer Kühlmittelteilraum vorgesehen, die jedoch im Bereich einer mittig angeordneten Einspritzdüse durch Überströmöffnungen verbunden sind.Furthermore, the published patent application DE 103 31 918 A1 referenced, from which also a cylinder head of a liquid-cooled internal combustion engine is known. In this cylinder head, an upper and a lower coolant part space are also provided, which, however, are connected in the region of a centrally arranged injection nozzle by overflow openings.

Beiden Zylinderköpfen ist ein zweiteiliger Kühlmittelraum beziehungsweise Wassermantel gemeinsam, der die Kühlung des Zylinderkopfes, insbesondere im Bereich des Brennraumes, verbessert.Both cylinder heads is a two-part coolant chamber or water jacket together, the cooling of the cylinder head, especially in the area of the combustion chamber, improved.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, einen Zylinderkopf mit einem oberen und unteren Kühlmittelraum zur Verfügung zu stellen, bei dem der Brennraum und dort insbesondere der Bereich um die Gaswechselkanäle gut gekühlt ist, um eine thermische Überlastung zu vermeiden.task the invention it is in contrast, a Cylinder head with an upper and lower coolant space available too in which the combustion chamber and there especially the area around the gas exchange channels well chilled is to a thermal overload to avoid.

Diese Aufgabe wird durch einen Zylinderkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.These Task is by a cylinder head with the features of the claim 1 and by a method for operating an internal combustion engine with a Cylinder head solved with the features of claim 3.

Der erfindungsgemäße Zylinderkopf für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, mit einem Kühlmittelraum, der in einen oberen Kühlmittelraum und einen unteren Kühlmittelraum geteilt ist, weist mehrere Gaswechselkanäle auf, die von einem Brennraum zu Flanschflächen des Zylinderkopfs führen und in eingebautem Zustand von Kühlmittel umströmt sind. Der Zylinderkopf zeichnet sich dadurch aus, dass die Gaswechselkanäle an einer den Brennraum begrenzenden Zylinderkopfbodenplatte in einem unteren Kühlmittelraum über mehr als 4/5 ihres Umfangs von Kühlmittel umströmbar sind. Den unteren Abschluss des Zylinderkopfes gegenüber einem Brennraum und einem Zylindergehäuse der Brennkraftmaschine bildet die Zylinderkopfbodenplatte, die im Bereich des Brennraums besonderen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. Um eine Beschädigung oder ein Versagen des Zylinderkopfes zu vermeiden, wird die Zylinderkopfbodenplatte im Bereich des Brennraums besonders gut gekühlt. Da vom Bennraum durch die Zylinderkopfbodenplatte und den Kühlmittelraum im Zylinderkopf Gaswechselkanäle und Aufnahmen für Einspritzdüsen und/oder Zündkerzen wegführen, ist eine gute Kühlung der übrigen Bereiche der Zylinderkopfbodenplatte oberhalb des Brennraumes ein wesentlicher Vorteil. Bei bekannten Zylinderköpfen von flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen wird der Kühlmittelraum eines Zylinderkopfs in Zylinderkopflängsrichtung oder in Zylinderkopfquerrichtung dazu von Kühlmittel durchströmt, wobei eine gezielte Umströmung der Gaswechselkanäle im Bereich der Zylinderkopfbodenplatte nicht stattfindet. Erfindungsgemäß werden die Zylinderkopfbodenplatte und die Gaswechselkanäle in einem unteren Kühlmittelraum eines zweigeteilten Kühlmittelraums gezielt angeströmt und die Gaswechselkanäle dabei nahezu vollständig, jedoch mindestens zu 4/5 ihres Umfangs umströmt. Eine vollständige Umströmung ist wegen Rippen zur Führung der Kühlmittelströmung im Kühlmittelraum und/oder Versteifungsrippen im Allgemeinen nicht möglich. Auf Grund dieser guten Kühlung wird ein thermisches Versagen des Zylinderkopfs vermieden.Of the Cylinder head according to the invention for a liquid-cooled internal combustion engine with several cylinders, with a coolant space in an upper Coolant space and a lower coolant space is divided, has several gas exchange channels, by a combustion chamber to flange surfaces lead the cylinder head and in the installed state of coolant flows around are. The cylinder head is characterized by the fact that the gas exchange channels on one the combustion chamber limiting cylinder head floor plate in a lower Coolant space over more than 4/5 of its volume of coolant can be flowed around. The lower end of the cylinder head opposite a combustion chamber and a cylinder housing The internal combustion engine forms the cylinder head bottom plate, which in the Area of the combustion chamber special thermal and mechanical loads is exposed. To damage or to avoid failure of the cylinder head becomes the cylinder head floor plate Cooled particularly well in the area of the combustion chamber. Because of the Bennraum through the cylinder head floor plate and the coolant space in the cylinder head Gas exchange channels and shots for injectors and / or Leading away spark plugs is one good cooling the rest Areas of the cylinder head floor plate above the combustion chamber significant advantage. In known cylinder heads of liquid-cooled internal combustion engines becomes the coolant space a cylinder head in the cylinder head longitudinal direction or in the cylinder head transverse direction to that of coolant flows through being a targeted flow around the gas exchange channels does not take place in the area of the cylinder head floor plate. According to the invention the cylinder head floor plate and the gas exchange channels in one lower coolant space of a two-part coolant space targeted flowed and the gas exchange channels almost complete, but flows around at least 4/5 of its circumference. A complete flow is because of ribs for guidance the coolant flow in Coolant space and / or stiffening ribs generally not possible. On The reason for this good cooling will be avoided a thermal failure of the cylinder head.

Ein Abstützpunkt eines Gießkerns für den oberen Kühlmittelraum auf einem Gießkern für den unteren Kühlmittelraum bildet eine Übertrittstelle für das Kühlmittel vom unteren Kühlmittelraum in den oberen Kühlmittelraum. An diesem Abstützpunkt der beiden Gießkerne besteht fertigungsbedingt eine Verbindung der durch die Gießkerne gebildeten Kühlmittelräume, die so auf einfache und kostengünstige Weise zur Übertritt der Kühlmittelströmung genutzt werden kann.One support point a casting core for the upper one Coolant space on a casting core for the lower one Coolant space forms a transfer point for the coolant from the lower coolant space in the upper coolant space. At this base the two casting cores is due to the production of a compound formed by the cores Coolant rooms, the so in a simple and inexpensive way to the crossing the coolant flow can be used can.

Um zu verhindern, dass eine Kurzschlussströmung von einem Zutritt unterhalb des Zylinderkopfes durch den Kühlmitteldurchtritt in den oberen Kühlmittelraum unter Umgehung des unteren Kühlmittelraums entsteht, ist eine fertigungsbedingte Öffnung der Zylinderkopfbodenplatte im Bereich des Kühlmitteldurchtritts durch eine Zylinderkopf dichtung verschlossen. Die Öffnung der Zylinderkopfbodenplatte im Bereich des Kühlmitteldurchtritts ist auf Grund der Lagerung der Gießkerne für den oberen und den unteren Kühlmittelraum notwendig und dient im Betrieb der Brennkraftmaschine dem Kühlmittelfluss vom unteren in den oberen Kühlmittelraum. Im Falle einer Strömungsverbindung mit einem Kühlmittelraum im Zylindergehäuse, auf dem der Zylinderkopf montiert ist, ergäbe sich eine direkte Kühlmittelströmung vom Kühlmittelraum im Zylindergehäuse zum oberen Kühlmittelraum im Zylinderkopf. Erfindungsgemäß ist die Öffnung im Bereich der Übertrittstelle in der Zylinderkopfbodenplatte durch eine Zylinderkopfdichtung verschließbar ausgeführt, wobei der Zylinderkopf über die Zylinderkopfdichtung mittels Zylinderkopfschrauben auf ein Zylindergehäuse der Brennkraftmaschine gepresst wird.In order to prevent a short-circuit flow from entering below the cylinder head through the coolant passage in the upper coolant space, bypassing the lower coolant space, a production-related opening of the cylinder head floor plate in the region of the coolant passage is closed by a cylinder head gasket. The opening of the cylinder head floor plate in the region of the coolant passage is necessary due to the storage of the cores for the upper and lower coolant space and serves in the operation of the internal combustion engine, the coolant flow from the lower to the upper coolant space. In the case of a flow connection with a coolant chamber in the cylinder housing, on which the cylinder head is mounted, there would be a direct flow of coolant from the coolant chamber in the cylinder housing to the upper coolant chamber in the cylinder head. According to the invention, the opening in the area of the transfer point in the cylinder head floor plate is designed to be closable by a cylinder head gasket, wherein The cylinder head is pressed over the cylinder head gasket by means of cylinder head bolts on a cylinder housing of the internal combustion engine.

Eine besonders gute Kühlung der Zylinderkopfbodenplatte und der daran anschließenden Gaswechselkanäle wird dadurch erreicht, dass das Kühlmittel zuerst in den unteren Kühlmittelraum einströmt und anschließend an einer Übertrittstelle in den oberen Kühlmittelraum strömt. Auf diese Weise werden mit dem einströmenden, kalten Kühlmittel zuerst die heißen, gefährdeten Bereiche des unteren Kühlmittelraums an der Zylinderkopfbodenplatte gekühlt. Mit dem im unteren Kühlmittelraum erwärmten Kühlmittel ist eine Kühlung des oberen Kühlmittelraums immer noch ausreichend gewährleistet.A especially good cooling the cylinder head floor plate and the adjoining gas exchange channels is achieved by the coolant first in the lower coolant space flows in and subsequently at a transfer point in the upper coolant space flows. This way, with the incoming, cold coolant first the hot, vulnerable Areas of the lower coolant space cooled on the cylinder head floor plate. With the in the lower coolant space heated Coolant is a cooling of the upper coolant space still sufficiently guaranteed.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung strömt in einem betriebsfähigen Einbauzustand des Zylinderkopfs einer Brennkraftmaschine das Kühlmittel in der Zylinderkopfbodenplatte in den unteren Kühlmittelraum ein und kühlt die Zylinderkopfbodenplatte und die Gaswechselkanäle. An einem Kühlmitteldurchtritt, der zwischen zwei benachbarten Zylinderkopf abschnitten angeordnet ist, strömt das Kühlmittel vom unteren in den oberen Kühlmittelraum. Auf diese Weise sind die jeweils heißesten Bereiche der Zylinderkopfbodenplatte und der Gaswechselkanäle gezielt kühlbar und eine schädliche Überhitzung wird vermieden. In den relativ engen Zwischenräumen zwischen den Gaswechselkanälen im unteren Kühlmittelraum ergibt sich eine hohe Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels, so dass ein guter Wärmeübergang aufgrund der turbulenten Strömung stattfindet. Das Kühlmittel strömt quer zur Maschinenlängsrichtung durch den unteren Kühlmittelraum.In A further embodiment of the invention flows in an operational installation state of Cylinder head of an internal combustion engine, the coolant in the cylinder head floor plate in the lower coolant space and cool the cylinder head bottom plate and the gas exchange channels. At a coolant passage, arranged between two adjacent cylinder head sections is, flows the coolant from the lower to the upper coolant space. In this way, each of the hottest areas of the cylinder head floor plate and the gas exchange channels specifically coolable and a harmful overheating is avoided. In the relatively narrow spaces between the gas exchange channels in the lower Coolant space results in a high flow rate the coolant, so that a good heat transfer due to the turbulent flow takes place. The coolant flows transverse to the machine longitudinal direction through the lower coolant space.

Eine besonders gute Kühlung der Zylinderkopfbodenplatte im Bereich des Brennraums und der Gaswechselkanäle findet dadurch statt, dass das Kühlmittel an mehreren über den Umfang des Brennraums verteilten Kühlmittelzuflüssen in den unteren Kühlmittelraum eintritt. Auf diese Weise ist eine gezielte Anströmung und Umströmung der Gaswechselkanäle im unteren Kühlmittelbrennraum realisierbar.A especially good cooling the cylinder head floor plate in the region of the combustion chamber and the gas exchange channels finds this takes place in that the coolant at several over the circumference of the combustion chamber distributed coolant flows in the lower coolant space entry. In this way, a targeted flow and flow around the gas exchange channels in the lower coolant combustion chamber realizable.

Weitere Vorteile, Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Further Advantages, features and combinations of features result from the Description and the drawing. An embodiment of the invention is shown in simplified form in the drawing and in the following Description closer explained.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine Ansicht eines Zylinderkopfes von der Brennraumseite her, 1 a view of a cylinder head from the combustion chamber side,

2 einen Querschnitt durch den Zylinderkopf zwischen zwei benachbarten Zylindern entlang der Linie II-II in 1, 2 a cross section through the cylinder head between two adjacent cylinders along the line II-II in 1 .

3 einen Querschnitt durch den Zylinderkopf in Zylinderkopfmitte entlang der Linie III-III in 1, 3 a cross section through the cylinder head in the cylinder head center along the line III-III in 1 .

4 eine Ansicht von unten eines unteren und oberen Gießkerns eines Zylinderabschnitts des erfindungsgemäßen Zylinderkopfs, 4 a bottom view of a lower and upper casting core of a cylinder portion of the cylinder head according to the invention,

5 eine Gesamtansicht von unten eines unteren und oberen Gießkerns des erfindungsgemäßen Zylinderkopfs und 5 an overall view from below of a lower and upper casting core of the cylinder head according to the invention and

6 eine Seitenansicht des unteren und oberen Gießkerns. 6 a side view of the lower and upper casting core.

In 1 ist ein erfindungsgemäßer Zylinderkopf 1 einer nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine von seiner Brennraumseite her gezeigt. Der Zylinderkopf 1 weist an seiner Brennraumseite eine Zylinderkopf bodenplatte 2 auf, die mit ihrer Bodenfläche 3 auf einem nicht gezeigten Zylindergehäuse aufliegt. Der Zylinderkopf 1 weist mehrere nebeneinander angeordnete Brennräume 4 auf und ist vom Zylindergehäuse durch eine nicht gezeigte Zylinderkopfdichtung getrennt. Im Bereich eines Brennraums 4 sind im Zylinderkopf 1 zum Beispiel vier Gaswechselkanäle 5 und ein Zündkerzenschacht 6 angeordnet. Zwischen zwei benachbarten Brennräumen 4 sind entlang einer Trennebene 7 zwei Schraubenpfeifen 8 für nicht gezeigte Zylinderkopfschrauben, ein einzelner Kühlmitteldurchtritt 9 und zwei Ölrücklaufbohrungen 10 angeordnet. Weiterhin ist zwischen zwei benachbarten Brennräumen 4 ein Kühlschlitz 11 ausgebildet, die der Kühlung des besonders heißen und gefährdeten Bereichs zwischen zwei benachbarten Brennräumen 4 dient. Den Brennraum 4 umgeben mehrere kreisabschnittsförmig verlaufende Kühlmittelzuflüsse 12, die von einem Kühlmittelraum im Kurbelgehäuse aus mit Kühlmittel durchströmt werden und mit einem Kühlmittelraum oberhalb des Brennraums 4 in Strömungsverbindung stehen. Der Kühlmitteldurchtritt 9 ist in montiertem Zustand des Zylinderkopfs auf dem Zylindergehäuse von einer nicht gezeigten Zylinderkopfdichtung abgedeckt und steht nicht in direkter Strömungsverbindung mit einem Kühlmittelraum im nicht gezeigten Zylindergehäuse.In 1 is an inventive cylinder head 1 an internal combustion engine not shown in detail shown from its combustion chamber side. The cylinder head 1 has at its combustion chamber side a cylinder head floor plate 2 on that with their bottom surface 3 rests on a cylinder housing, not shown. The cylinder head 1 has several juxtaposed combustion chambers 4 on and is separated from the cylinder housing by a cylinder head gasket, not shown. In the area of a combustion chamber 4 are in the cylinder head 1 For example, four gas exchange channels 5 and a spark plug shaft 6 arranged. Between two adjacent combustion chambers 4 are along a dividing plane 7 two screw pipes 8th for cylinder head bolts, not shown, a single coolant passage 9 and two oil return holes 10 arranged. Furthermore, between two adjacent combustion chambers 4 a cooling slot 11 formed, the cooling of the particularly hot and vulnerable area between two adjacent combustion chambers 4 serves. The combustion chamber 4 surrounded by a plurality of circular section extending coolant inflows 12 , Which are flowed through by a coolant space in the crankcase with coolant and with a coolant space above the combustion chamber 4 in fluid communication. The coolant passage 9 is covered in the assembled state of the cylinder head on the cylinder housing by a cylinder head gasket, not shown, and is not in direct flow communication with a coolant chamber in the cylinder housing, not shown.

In 2 ist ein Querschnitt durch den Zylinderkopf 1 zwischen zwei benachbarten Zylindern entlang der Trennebene 7 II-II gemäß 1 gezeigt. In diesem Querschnitt sind die Schraubenpfeifen 8 für die Zylinderkopf schrauben, der Kühlmitteldurchtritt 9, die Ölrücklaufbohrungen 10 und die Kühlschlitze 11 jeweils durch die Trennebene 7 geschnitten gezeigt. Weiterhin sind eine Einlassflanschfläche 13, eine Auslassflanschfläche 14, die den Zylinderkopf 1 in seiner Außenform bestimmen, und ein Ölraum 15 gezeigt. Der Zylinderkopf 1 wird von einer Kühlflüssigkeit gekühlt, die in zwei, im wesentlichen übereinander angeordneten Kühlmittelräumen 16, 17 strömt. Oberhalb des Brennraums 4 ist ein unterer, dem Brennraum 4 am nächsten gelegener Kühlmittelraum 16 ausgebildet. Zwischen diesem unteren Kühlmittelraum 16 und dem Ölraum 15 befindet sich der obere, dem Brennraum 4 entfernter angeordneter Kühlmittelraum 17, der durch eine in 3 sichtbare Trennwand 18 vom unteren Kühlmittelraum 16 getrennt ist.In 2 is a cross section through the cylinder head 1 between two adjacent cylinders along the dividing plane 7 II-II according to 1 shown. In this cross section are the screw pipes 8th for the cylinder head bolts, the coolant passage 9 , the oil return holes 10 and the cooling slots 11 each through the dividing plane 7 shown cut. Furthermore, an inlet flange surface 13 , an outlet flange surface 14 that the cylinder head 1 determine in its outer shape, and an oil chamber 15 shown. The cylinder head 1 is cooled by a cooling liquid, which in two, substantially superposed coolant spaces 16 . 17 flows. Above the combustion chamber 4 is a lower, the combustion chamber 4 closest coolant space 16 educated. Between this lower coolant space 16 and the oil room 15 is the upper, the combustion chamber 4 remotely located coolant space 17 by a in 3 visible partition 18 from the lower coolant space 16 is disconnected.

Beim Herstellen des Zylinderkopfs werden für den unteren Kühlmittelraum 16 und den oberen Kühlmittelraum 17 ein unterer Gießkern 19 und ein oberer Gießkern 20 verwendet. Die Gießkerne 19, 20 sind in den 4 bis 6 abgebildet, die jeweils verschieden Ansichten der beiden Gießkerne zeigen. Die durch das Aufeinanderlegen von Gießkernen 19, 20 für den unteren und oberen Kühlmittelraum 16, 17 entstehende und inWhen manufacturing the cylinder head are for the lower coolant space 16 and the upper coolant space 17 a lower casting core 19 and an upper casting core 20 used. The casting cores 19 . 20 are in the 4 to 6 shown, each showing different views of the two casting cores. The by stacking of cores 19 . 20 for the lower and upper coolant space 16 . 17 arising and in

2 gezeigten Abstützpunkte 21 verbinden die beiden Kühlmittelräume 16, 17 und stellen eine Strömungsverbindung zwischen diesen her. Der obere Gießkern 20 für den oberen Kühlmittelraum 17 wird beim Gießen am Abstützpunkt 21 und an einem Kernloch 22, das in der Auslassflanschfläche 14 angeordnet ist, gehalten. Der untere Gießkern 19 für den unteren Kühlmittelraum 16 wird beim Gießen an den Kühlmittelzuflüssen 12 und am Kühlmitteldurchtritt 9 gehalten. Anschließend wird eine mechanische Bearbeitung am Abstützpunkt 21 durchgeführt, bei der sich ein genau definierter Strömungsquerschnitt herstellen lässt, der zwischen dem unteren Kühlmittelraum 16 und dem oberen Kühlmittelraum 17 vorliegt, um so die Kühlmittelströmung und den Druckverlust im Kühlkreislauf gezielt zu beeinflussen. Durch die Vielzahl der Kühlmittelzuflüsse 12 und den Kühlmitteldurchtritt 9, die alle vom unteren Gießkern 19 gebildet werden, ist es auf einfache Weise möglich, nach dem Gießvorgang, beim sogenannten Verputzen, sämtliche Sandreste des unteren Gießkerns 19 vollständig und zuverlässig zu entfernen. Über den Kühlmitteldurchtritt 9, den Abstützpunkt 21 und das Kernloch 22 ist es weiterhin möglich, den oberen Gießkern 20 nach dem Gießvorgang ebenfalls einfach und vollständig aus dem gegossenen Zylinderkopf 1 zu entfernen. 2 shown support points 21 connect the two coolant chambers 16 . 17 and establish a flow connection between them. The upper casting core 20 for the upper coolant space 17 becomes when pouring at the support point 21 and at a core hole 22 in the outlet flange area 14 is arranged, held. The lower casting core 19 for the lower coolant space 16 when pouring at the coolant inflows 12 and at the coolant passage 9 held. Subsequently, a mechanical processing at the support point 21 performed, in which a well-defined flow cross-section can be made between the lower coolant space 16 and the upper coolant space 17 is present so as to influence the coolant flow and the pressure loss in the cooling circuit targeted. Due to the large number of coolant inflows 12 and the coolant passage 9 all from the lower casting core 19 are formed, it is possible in a simple manner, after the casting process, the so-called plastering, all sand residues of the lower casting core 19 completely and reliably remove. About the coolant passage 9 , the support point 21 and the core hole 22 it is still possible the upper casting core 20 after the casting process also simple and complete from the cast cylinder head 1 to remove.

In 3 ist ein Querschnitt durch den Zylinderkopf 1 in seiner Zylinderkopfmitte gezeigt. Die Schnittebene verläuft parallel zur Schnittebene der 2 und schneidet die Mitte des Brennraums 4 mit dem Zündkerzenschacht 6. Weiterhin ist eine Einspritzventilbohrung 23 gezeigt, die von der Einlassflanschfläche 13 zum Brennraum 4 verläuft. An der Auslassflanschfläche 14 ist ein Teilabschnitt eines Gaswechselkanals 5 erkennbar. Weiterhin sind der untere Kühlmittelraum 16, der obere Kühlmittelraum 17 und eine dazwischen liegende Trennwand 18 gezeigt. Oberhalb des oberen Kühlmittelraums 17 befindet sich der Ölraum 15.In 3 is a cross section through the cylinder head 1 shown in his cylinder head center. The cutting plane runs parallel to the cutting plane of the 2 and cuts the middle of the combustion chamber 4 with the spark plug shaft 6 , Furthermore, an injection valve bore 23 shown by the inlet flange surface 13 to the combustion chamber 4 runs. At the outlet flange surface 14 is a section of a gas exchange channel 5 recognizable. Furthermore, the lower coolant space 16 , the upper coolant chamber 17 and an intermediate partition 18 shown. Above the upper coolant space 17 is the oil room 15 ,

In 4 ist eine Ansicht von unten eines unteren Gießkerns 19 und eines oberen Gießkerns 20 eines Zylinderkopfabschnitts des erfindungsgemäßen Zylinderkopfs 1 gezeigt. Da die Gießkerne 19, 20 im Zylinderkopf 1 die Kühlmittelräume 16, 17 bilden, ist es mit Hilfe einer Darstellung der Gießkerne 19, 20 einfach möglich die Kühlmittelströmung im Zylinderkopf 1 in betriebsfähigem Zustand zu erläutern. Daher ist eine Darstellung der Gießkerne 19, 20 gleichbedeutend mit einer Darstellung der Kühlmittelräume 16, 17. Das Kühlmittel strömt aus einem nicht gezeigten Zylindergehäuse über die durch Kernstützen 24 gebildeten Kühlmittelzuflüsse 12 in den durch den unteren Gießkern 19 gebildeten und in 3 sichtbaren unteren Kühlmittelraum 16. Im unteren Kühlmittelraum 16, der dem unteren Gießkern 19 in seinen Abmessungen entspricht, strömt das Kühlmittel um die Ausnehmungen 25 für die Gaswechselkanäle 5 aus 1 herum und sammelt sich an den beiden Kühlmitteldurchtritten 9. Dabei werden die Gaswechselkanäle 5 im unteren Kühlmittelraum 16 zumindest um 4/5 ihres Umfangs von Kühlmittel umströmt. Um dabei eine gezielte Umströmung der Gaswechselkanäle 5 zu erreichen, ist eine Leitrippe notwendig, die mittels einer Lücke 28 im unteren Gießkern 19 gebildet wird. Die Leitrippe ist nicht dargestellt. Die Leitrippe verhindert eine vollständige Umströmung der Gaswechselkanäle 5 mit Kühlmittel. Die beiden Kühlmitteldurchtritte 9 bilden die einzigen Ablaufmöglichkeiten für das Kühlmittel aus dem unteren Kühlmittelraum 16 und werden durch die Verbindungskerne 26, 27 gebildet. Der untere Verbindungskern 26 ist als Teil des unteren Gießkerns 19 ausgeführt und bildet den Abstützpunkt 21 für den oberen Verbindungskern 27, der als Teil des oberen Gießkerns 20 ausgeführt ist. Die eingezeichneten Strömungslinien 29 zeigen den Verlauf der Kühlmittelströmung im unteren Kühlmittelraum 16.In 4 is a bottom view of a lower casting core 19 and an upper casting core 20 a cylinder head portion of the cylinder head according to the invention 1 shown. Because the cores 19 . 20 in the cylinder head 1 the coolant spaces 16 . 17 It is with the help of a representation of the casting cores 19 . 20 simply possible the coolant flow in the cylinder head 1 to explain in an operational state. Therefore, a representation of the casting cores 19 . 20 synonymous with a representation of the coolant spaces 16 . 17 , The coolant flows from a cylinder housing, not shown, through the core posts 24 formed coolant flows 12 in through the lower casting core 19 educated and in 3 visible lower coolant space 16 , In the lower coolant space 16 , the lower casting core 19 corresponds in its dimensions, the coolant flows around the recesses 25 for the gas exchange channels 5 out 1 around and collects at the two coolant passages 9 , This will be the gas exchange channels 5 in the lower coolant space 16 flows around at least 4/5 of its circumference of coolant. In order to achieve a targeted flow around the gas exchange channels 5 To achieve this, a lead rib is necessary, which means a gap 28 in the lower casting core 19 is formed. The guide rib is not shown. The guide rib prevents complete flow around the gas exchange channels 5 with coolant. The two coolant passages 9 form the only drainage options for the coolant from the lower coolant chamber 16 and become through the connecting cores 26 . 27 educated. The lower connecting core 26 is as part of the lower casting core 19 executed and forms the support point 21 for the upper connecting core 27 as part of the upper casting core 20 is executed. The drawn streamlines 29 show the course of the coolant flow in the lower coolant space 16 ,

In 5 ist eine Ansicht von unten eines unteren und oberen Gießkerns des erfindungsgemäßen Zylinderkopfs 1 zu sehen. In dieser Ansicht sind der untere und obere Gießkern 19, 20 des erfindungsgemäßen Zylinderkopfs 1 über mehrere Zylinderkopf abschnitte hinweg dargestellt. Gut erkennbar sind dabei die oberen und unteren Verbindungskerne 26, 27, die jeweils zwischen zwei benachbarten Zylinderkopf abschnitten angeordnet sind.In 5 is a bottom view of a lower and upper casting core of the cylinder head according to the invention 1 to see. In this view, the lower and upper casting core 19 . 20 of the cylinder head according to the invention 1 shown sections over several cylinder head sections. Well recognizable are the upper and lower connecting cores 26 . 27 , which are each arranged sections between two adjacent cylinder head.

In 6 ist eine Seitenansicht des unteren Gießkerns 19 und des oberen Gießkerns 20 dargestellt. Vom unteren Gießkern 19 sind die Kernstützen 24 und das Gießkernmaterial um die Ausnehmungen 25 für die Gaswechselkanäle 5 zu sehen. Auf dem unteren Verbindungskern 26 des unteren Gießkerns 19 ruht während des Gießvorgangs der obere Verbindungskern 27 des oberen Gießkerns 20. Der Abstützpunkt 21 des oberen Verbindungskerns 27 auf dem unteren Gießkern 19 bildet im betriebsfähigen Zylinderkopf 1 mit den Verbindungskernen 26, 27 den Kühlmitteldurchtritt 9.In 6 is a side view of the lower casting core 19 and the upper casting core 20 shown. From the lower casting core 19 are the core supports 24 and the casting core material around the recesses 25 for the gas exchange channels 5 to see. On the lower connecting core 26 of the lower casting core 19 During the casting process the upper verbin is resting dung nuclear 27 of the upper casting core 20 , The support point 21 of the upper link core 27 on the lower casting core 19 forms in the serviceable cylinder head 1 with the connecting cores 26 . 27 the coolant passage 9 ,

Claims

Cylinder head ( 1 ) for a liquid-cooled internal combustion engine with a plurality of cylinders, with a coolant space which is in an upper coolant space ( 17 ) and a lower coolant space ( 16 ), with several gas exchange channels ( 5 ) from a combustion chamber ( 4 ) to flange surfaces ( 13 . 14 ) of the cylinder head ( 1 ) lead and are partially flowed around by coolant, characterized in that in the lower coolant space ( 16 ) the gas exchange channels ( 5 ) At least over 4/5 of its circumference of coolant are flowed around.

Cylinder head according to claim 1, characterized in that a transfer point for the passage of the coolant from the lower coolant space ( 16 ) in the upper coolant space ( 17 ) by a support point ( 21 ) an upper casting core ( 20 ) for the upper coolant space on a lower casting core ( 19 ) for the lower coolant space ( 16 ) is formed.

Cylinder head according to claim 1 or 2, characterized in that a cylinder head gasket in the region of the coolant passage ( 9 ) a production-related opening of the cylinder head floor plate ( 2 ) in the area of the coolant passage ( 9 ) closes.

Method for operating an internal combustion engine with a cylinder head according to one of claims 1 to 3, characterized in that the coolant is applied to the cylinder head bottom plate ( 2 ) and then the lower coolant space ( 16 ) flows through and subsequent to the coolant passage ( 9 ) in the upper coolant space ( 17 ) flows in.

Method for operating an internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the coolant after entering the lower coolant space ( 16 ) the gas exchange channels ( 5 ) and then at a arranged between two adjacent cylinder head portions coolant passage ( 9 ) in the upper coolant space ( 17 ) flows in.

Method for operating an internal combustion engine according to claim 4 or 5, characterized in that the coolant at several over the circumference of the combustion chamber ( 4 ) distributed coolant inflows ( 12 ) in the lower coolant space ( 16 ) entry.