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Die
Erfindung betrifft eine Kühlmittelströmungsweganordnung
eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine, mit einem mindestens
einem ersten Ventil des Zylinderkopfes zugeordneten Wegbereich und
mindestens einem einer Zündkerze
oder einem Dieselinjektor zugeordneten Wegabschnitt. Die Erfindung
betrifft ferner ein Verfahren zur Kühlung eines solchen Zylinderkopfes.
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Zylinderköpfe insbesondere
leistungsfähiger Brennkraftmaschinen,
wie sie in der Kraftfahrzeugtechnik und insbesondere im Personenkraftwagenbau
vorkommen, weisen wassergekühlte
Zylinderköpfe
auf. Der Zylinderkopf der Brennkraftmaschine bildet einen Wassermantel
durch Hohlräume
aus, die Ventile und Injektoren, Glüh- oder Zündkerzen umgeben. Die Zuleitung
von Wasser als Kühlmittel
erfolgt entweder in den Zylinderkopf über externe Anschlüsse oder über eine
Schnittstelle zum Kurbelgehäuse und
dort vorhandene Wasserführungen.
An den im Stand der Technik bekannten Ausführungsformen ist nachteilig,
dass der im Zylinderkopf angeordnete Wassermantel Bereiche aufweist,
in denen sich durch verminderte Strömungsgeschwindigkeit oder gar
durch Strömungsstillstand
des Kühlmittels
Hitzezonen ausbilden. In sehr ungünstigen Fällen kann eine lokale Überhitzung
des Kühlmittels
erfolgen, wobei die Kühlung
des Zylinderkopfes in dieser Umgebung nicht wirksam gewährleistet
ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Kühlmittelströmungsweganordnung
eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, die
eine sehr effektive Kühlung
bereitstellt und hierbei derartige Zonen vermeidet. Die Kühlmittelströmungsweganordnung
soll für
hochleistungsfähige
Brennkraftmaschinen mit hohen Literleistungen und mit hohen Spitzendrücken geeignet
sein und eine entsprechende Steifigkeit des Zylinderkopfes bereitstellen.
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Hierzu
wird eine Kühlmittelströmungsweganordnung
eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, mit
einem mindestens einem ersten Ventil des Zylinderkopfes zugeordneten
Wegbereich und mindestens einem einer Zündkerze oder einem Dieselinjektor
zugeordneten Wegabschnitt. Es ist vorgesehen, dass sich der Kühlmittelströmungsweg
in mindestens einen ersten und mindestens einen zweiten Teilströmungsweg
aufteilt, von denen der erste Teilströmungsweg auf einem höheren Niveau liegt
als der zweite Teilströmungsweg
und dass der erste Teilströmungsweg
einen dem ersten Ventil zugeordneten Wegbereich und der zweite Teilströmungsweg
einen der Zündkerze
oder dem Dieselinjektor zugeordneten Wegabschnitt aufweist. Der Kühlmittelströmungsweg
wird demzufolge in Teilströmungswege
und Wegabschnitte aufgeteilt, wobei der erste Teilströmungsweg,
bezogen auf die Lage des Zylinderkopfes auf dem Kurbelgehäuse, insbesondere
nämlich
bei im Wesentlichen stehender Zylinderanordnung, auf einem höheren Niveau
liegt als der zweite Teilströmungsweg.
Der erste Teilströmungsweg
weist hierbei den Wegbereich auf, der dem ersten Ventil zugeordnet
ist. Der zweite Teilströmungsweg
weist den Wegabschnitt auf, und zwar auf einem niedrigeren Niveau
als der erste Teilströmungsweg, der
der Zündkerze,
dem Dieselinjektor oder einer Glühkerze
zugeordnet ist. Erfindungsgemäß wird, anders
als im Stand der Technik, eine Ebenenaufteilung der Kühlmitteldurchströmung des
Zylinderkopfes vorgenommen. Auf diese Weise wird sichergestellt,
dass eine gezielte Vertikalbewegung des Kühlmittels im Zylinderkopf erfolgt
und eine Zwangsdurchströmung
aller Bereiche des Zylinderkopfes gewährleistet ist. Die Ausbildung
von mehr oder weniger stehenden oder aber langsamer strömenden Volumina
wird hierdurch sehr vorteilhaft verhindert und eine effektive Zuführung von
Kühlmittel
zum Wärmeaustausch
mit dem Zylinderkopf sichergestellt.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass im Falle von mehr als einem ersten Ventil jedem
ersten Ventil ein erster Teilströmungsweg
zugeordnet ist. Damit ist sichergestellt, dass der niveauhöhere, erste
Teilströmungsweg
jedes erste Ventil umströmt,
insbesondere dann, wenn mehrere erste Ventile im Zylinderkopf vorgesehen
sind.
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In
einer Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der zweite Teilströmungsweg am ersten Ventil entlang
geführt
ist, jedoch auf niedrigerem Niveau als der erste Teilströmungsweg.
Das jeweils erste Ventil wird demzufolge sowohl vom ersten Teilströmungsweg
als auch vom zweiten Teilströmungsweg
gekühlt.
Der erste Teilströmungsweg
kühlt das
erste Ventil auf dem höheren
Niveau, bezogen auf die Lage des Zylinderkopfes auf dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine,
während
der zweite Teilströmungsweg
auf dem tieferen Niveau an dem ersten Ventil entlang geführt ist
und hierdurch für
dessen Kühlung
auf dem niedrigeren Niveau, bezogen auf die Lage relativ zum Kurbelgehäuse, sorgt.
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Bevorzugt
umschließt
der erste Teilströmungsweg
das erste Ventil teilringförmig.
Anders als im Stand der Technik wird demzufolge das erste Ventil
nicht vollständig
von einem Wassermantel umschlossen, sondern teilringförmig; dies
bedeutet, dass die im Wesentlichen ringförmige Umschließung des
Ventils an einer Stelle unvollständig
ist und somit ein Teilring ausgebildet wird. Hierdurch wird verhindert,
dass sich in der ringförmigen
Umschließung
des ersten Ventils stehende Volumina bilden. Durch die Ausbildung
als Teilring wird eine zwangsgeführte Strömungsrichtung
des ersten Teilströmungswegs vorgegeben,
so dass ein fortlaufendes Umspültwerden
des ersten Ventils sichergestellt ist. Gleichzeitig wird durch diese
teilringförmige
Ausbildung ein im Wesentlichen senkrechtes Materialvolumen aus Material
des Zylinderkopfes bis nahe an das Ventil herangebracht, so dass
die Zylinderkopfsteifigkeit und Festigkeit in diesem Bereich deutlich
höher ist
als bei Ausbildung eines das Ventil vollständig umschließenden Wassermantels.
Der Zylinderkopf ist daher bereits durch seine so gegebene Materialstruktur
und Formgebung deutlich höher
belastbar als Zylinderköpfe,
wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.
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In
einer weiteren Ausführungsform
führt der zweite
Teilströmungsweg
am ersten Ventil tangentenartig entlang. Das erste Ventil wird vom
zweiten Teilströmungsweg
folglich nicht umspült,
auch nicht teilringförmig,
sondern in dieser Ausführungsform
im Wesentlichen tangenteartig beaufschlagt. Tangentenartig meint
hierbei nicht nur in einer solchen Art, dass, geometrisch betrachtet,
der zweite Teilströmungsweg
gewissermaßen
nur an einem Punkt am Ventil entlang geführt wird, sondern meint auch,
dass der zweite Teilströmungsweg
ohne wesentliche Richtungsänderung über einen
längeren
Abschnitt an dem ersten Ventil entlang geführt wird. Insbesondere abhängig von
der Ausgestaltung des ersten Ventils beziehungsweise von dessen
Durchtritt durch den Zylinderkopf, wobei ein Zylinderkopfmantel
den Teilströmungsweg
zum Ventil hin begrenzt, wird der zweite Teilströmungsweg über einen kürzeren oder längeren Abschnitt
am ersten Ventil entlang geführt, ohne
dieses aber zu umschließen.
Insbesondere ist keine ringförmige
Umschließung
vorgesehen.
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Besonders
bevorzugt ist das erste Ventil ein Auslassventil der Brennkraftmaschine.
Für eine
besonders effektive Kühlung
wird hierbei im Strömungsweg
noch relativ frisches Kühlmittel
zugeführt,
um die durch die Abgasbeaufschlagung sehr stark thermisch belasteten
Auslassventile mittels eines relativ großen Temperaturgefälles zum
Kühlmittel
effektiv kühlen
zu können.
Hierdurch wird ein Übertritt
besonders großer
Wärmemengen
während
des Umströmtwerdens des
Auslassventils durch den zweiten Teilströmungsweg auf unterer Ebene
und das teilringförmige
Umströmtwerden
des Ventils mit dem ersten Teilströmungsweg auf der höheren Ebene
sichergestellt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
führt der
erste Teilströmungsweg
im Anschluss an seinen dem ersten Ventil zugeordneten Wegbereich
in seinem Höhenniveau
abfal lend zu mindestens einem zweiten Ventil. Der erste Teilströmungsweg
wird, bezogen auf seine Lage im Zylinderkopf relativ zum Kurbelgehäuse, demzufolge
auf ein niedrigeres Niveau geführt
und hierbei zu mindestens einem zweiten Ventil geführt. Auch
hier wird durch die erzwungene Vertikal-/Abwärtsbewegung ein stehendes Volumen
oder die Ausbildung eines Bereiches geringerer Durchströmung im
Anschluss an das Passieren des ersten Ventils verhindert.
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Besonders
ist das zweite Ventil ein Einlassventil. Dieses wird mit dem aus
dem Bereich des zweiten Ventils angewärmten Kühlmittel beaufschlagt, wobei
das Einlassventil eine deutlich geringere thermische Belastung als
das Auslassventil aufweist. Spannungen innerhalb des Zylinderkopfes werden
durch diese Strömungsrichtung
des Kühlmittels
auf vorteilhafte Weise reduziert oder vollständig vermieden.
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Bevorzugt
ist wiederum vorgesehen, dass der erste Teilströmungsweg das zweite Ventil
teilringartig umgibt. Der erste Teilströmungsweg umfasst, wie vorstehend
bereits zum ersten Ventil beschrieben, auch das zweite Ventil teilringartig.
Hierdurch ist wiederum sichergestellt, dass sich in einem oberen Bereich
der Umströmung
des zweiten Ventils keine stehenden Volumina an Kühlmittel
und eine unter ungünstigen
Umständen
mögliche Überhitzung
im Bereich des zweiten Ventils ergeben können, sondern dass das Kühlmittel
auf vorteilhafte Weise in seiner Strömungsrichtung durch die teilringartige
Ausbildung zwangsgeführt
ist. Ebenso ergibt sich durch die Ausbildung des Teilrings im Material
des Zylinderkopfes eine wiederum sehr hohe Steifigkeit in Längsrichtung,
die den Einsatz solcher Zylinderköpfe in Brennkraftmaschinen
mit hohen Literleistungen von beispielsweise mehr als 75 kW pro
Liter Hubraum ermöglicht.
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Weiter
ist in einer Ausführungsform
vorgesehen, dass der zweite Teilströmungsweg von der Zündkerze
oder den Dieselinjektor kommend zum zweiten Ventil gelangt und an
diesem tangentenartig entlangströmt.
Das tangentenartige Entlangströmen ist
hierbei in dem selben Sinne zu verstehen, wie bereits vorstehend
beschrieben. Es ist nicht lediglich eine rein geometrisch betrachtete
Punktberührung des
zweiten Teilströmungsweges
mit dem zweiten Ventil gemeint, sondern durchaus ein Entlangströmen an dem
zweiten Ventil, wenngleich ohne nennenswerte Richtungsänderung
des zweiten Teilströmungsweges.
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Bevorzugt
ist hierbei vorgesehen, dass der zweite Teilströmungsweg über seine gesamte Länge etwa
auf gleichem Höhenniveau
verläuft.
Anders als der erste Teilströmungsweg ändert sich
das Höhenniveau
hinsichtlich des zweiten Teilströmungsweges nicht.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
verläuft
am zweiten Ventil der erste Teilströmungsweg auf höherem Niveau
als dort der zweite Teilströmungsweg.
Das zweite Ventil wird demzufolge auch auf zwei unterschiedlichen
Niveaus umströmt,
wobei das Niveau des ersten Teilströmungsweges höher liegt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das Niveau des ersten Teilströmungsweges zwar
höher liegt
als das des zweiten Teilströmungsweges,
aber niedriger als das Niveau des ersten Teilströmungsweges im Bereich des ersten
Ventils.
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In
einer weiteren Ausführungsform
vereinigt sich stromabwärts
des zweiten Ventils der erste Teilströmungsweg mit dem zweiten Teilströmungsweg etwa
auf dem Niveau des zweiten Teilströmungsweges. Durch diese Vereinigung
der beiden Teilströmungswege
kann insbesondere eine einfache Anordnung von Kühlmittelablaufwegen geschaffen
werden, wobei jedem Zylinder ein eigener Kühlmittelablaufweg oder aber
ein solcher Kühlmittelablaufweg vorgesehen
sein kann, der für
mehrere, insbesondere auch für
alle Zylinder, gemeinschaftlich wirkt.
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In
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform
sind Kühlmittelzu-
und -ablaufwege vorgesehen, die die im Zylinderkopf angeordnete
Kühlmittelströmungsweganordnung
an das Kühlsystem
der Brennkraftmaschine anbinden und hierbei im Wesentlichen parallel
zu Zylinderlängsachsen
der Brennkraftmaschine verlaufen. Die Kühlmittelzu- und -ablaufwege
sind demzufolge so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen parallel
zu den Zylinderlängsachsen
verlaufen, wobei eine vollständige
Parallelität nicht
gefordert ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Kühlmittelzu-
und -ablaufwege solche sind, die aus dem Kurbelgehäuse Kühlmittel
in den Zylinderkopf fördern
und aus dem Zylinderkopf Kühlmittel wieder
dem Kurbelgehäuse
und dortigen Kühlmittelführungen
zuführen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind sich in einer zwischen Zylinderkopf und Kurbelgehäuse befindlichen
Anschlussebene eröffnende
Kühlmittelzu-
und -ablaufschnittstellen vorgesehen. Die Kühlmittelzu- und -ablaufschnittstellen
liegen folglich in der Anschlussebene, die zwischen Zylinderkopf
und Kurbelgehäuse
liegt. Die Anschlussebene ist die Ebene, in der der Zylinderkopf
auf das Kurbelgehäuse
aufgelegt wird. In dieser Ebene eröffnen sich die Kühlmittelzu-
und -ablaufschnittstellen dergestalt, dass ein Kühlmittelaustausch zwischen
Zylinderkopf und Kurbelgehäuse
beziehungsweise umgekehrt ermöglicht
wird, ohne dass es einer weiteren, insbesondere externen, Verrohrung
bedarf.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist eine jeweils in der horizontalen und/oder vertikalen Ebene des
Teilströmungsweges erfolgende
Auftrennung des Teilströmungsweges
in im Wesentlichen parallel laufende Teilströmungswegabschnitte vorgesehen.
Dies bedeutet, dass die vorstehend beschriebenen Teilströmungswege
sowohl horizontal als auch vertikal weiter als vorstehend beschrieben
aufgeteilt werden können,
um eine Zwangsdurchströmung
zu erreichen. Derartige horizontalen und/oder vertikalen Auftrennungen
der Teilströmungswege
in Teilströmungswegabschnitte
erfolgen durch Ausbildungen von im Wesentlichen horizontalen (zur
Ausbildung von vertikalen Aufteilungen) oder von vertikalen (zur
Ausbildung von horizontalen Aufteilungen) Zylinderkopfwandungen
beziehungsweise Zylinderkopfwandungsabschnitten, die in die Teilströmungswege
hineinragen und so zu einer räumlichen
Auftrennung derselben führen.
Diese Wandabschnitte des Zylinderkopfes führen nicht nur zu einer besonders
vorteilhaften, eine sehr wirkungsvolle Zwangsdurchströmung des
Zylinderkopfes mit Kühlmittel
bewirkenden Aufteilung der Teilströmungswege, sondern insbesondere
auch zu einer besonders festen und steifen Ausbildung des Zylinderkopfes
zur Verwendung dieses Zylinderkopfes in hochleistungsfähigen Brennkraftmaschinen
mit hohen Drücken
und sehr hohen Literleistungen.
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Bevorzugt
ist die einstückige
Ausbildung der Kühlmittelströmungsweganordnung
des Zylinderkopfes während
dessen Herstellung, insbesondere während seines Gusses, vorgesehen.
Die beschriebene Kühlmittelströmungsweganordnung
lässt sich
nämlich
sehr vorteilhaft mit einer einstückigen
Ausbildung der Zylinderkopfes als Hohlräume desselben ausbilden. Insbesondere
durch die teilringförmige
Umschließung
von Ventilen im Zylinderkopf durch die Teilströmungswege und die Ausbildung
von vorstehend beschriebenen Wandabschnitten innerhalb des Zylinderkopfes
ist eine insbesondere Kernversätze vermeidende,
mit hinreichender Kernsteifigkeit durchführbare Herstellung im Gussverfahren
möglich.
Der gesamte Zylinderkopf kann mit der beschriebenen Kühlmittelströmungsweganordnung
mit nur einem Kern hergestellt werden, wodurch sich der Vorteil
ergibt, dass sich keine Kernversätze,
Grate oder andere, bei mehrteiligen Kernen bekannte unerwünschte Beeinträchtigungen
ergeben. Durch die senkrecht und waagegerecht eingebrachten Wandungen
beziehungsweise Wandabschnitte ergibt sich eine erhebliche Erhöhung der
Längs-
und Quersteifigkeit des Zylinderkopfes, so dass dieser auch mit sehr
hohen Drücken
beispielsweise > 180
bar und bei sehr hohen Literleistungen von beispielsweise > 75 kW pro Liter Hubraum
betrieben werden kann.
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Weiter
wird ein Verfahren zur Kühlung
eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, mit
einem mindestens einem ersten Ventil des Zylinderkopfes zugeord neten
Wegbereich und mindestens einem einer Zündkerze oder einem Dieselinjektor
zugeordneten Wegabschnitt, wobei vorgesehen ist, dass ein aufgeteiltes
Durchströmen
des Zylinderkopfes mit Kühlmittel
unter Aufteilung des Kühlmittelströmungsweges
und mindestens einen ersten und mindestens einen zweiten Teilströmungsweg
erfolgt, von denen der erste Teilströmungsweg auf einem höheren Niveau
liegt als der zweite Teilströmungsweg
und wobei der erste Teilströmungsweg
einen dem ersten Ventil zugeordneten Wegbereich und der zweite Teilströmungsweg
einen der Zündkerze
oder dem Dieselinjektor oder in etwa einer Glühkerze zugeordneten Wegabschnitt
aufweist. Ist ein Dieselinjektor vorgesehen, ist üblicherweise
auch eine Glühkerze
für den
Kaltstart der Dieselbrennkraftmaschine erforderlich, also ein solcher
Wegabschnitt ist zusätzlich
vorhanden. Durch dieses aufgeteilte Durchströmen auf zwei unterschiedlichen
Niveaus wird sehr vorteilhaft die Ausbildung von gering durchströmten oder
stehenden Bereichen von Kühlwasser
vermieden, die eine unerwünschte
reduzierte Kühlung
und möglicherweise
unter ungünstigen
Umständen
eine Überhitzung
des Zylinderkopfes bewirken könnten.
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In
einer bevorzugten Verfahrensausbildung ist vorgesehen, dass das
Durchströmen
ein Querdurchströmen
zum Querstromkühlen
des Zylinderkopfes ist.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus Kombinationen derselben.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert, ohne aber hierauf beschränkt zu sein.
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Es
zeigen
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1 bis 4 verschiedene
Kühlmittelströmungsweganordnungen
eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine.
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1 zeigt
eine Kühlmittelströmungsweganordnung 1 eines
diese umgebenden Zylinderkopfes 2 einer nicht dargestellten
Brennkraftmaschine. Der Zylinderkopf 2 weist Durchtritte 3 auf,
nämlich
für zwei
erste Ventile 4, einen Dieselinjektor 5, eine Glühkerze 6 sowie
für zweite
Ventile 7. In einer Anschlussebene 8 befinden
sich pro Zylinder drei Kühlmittelzulaufschnittstellen 9.
Durch die Kühlmittelzulaufschnittstellen 9 wird
Kühlmittel 10 zugeführt, wobei
sich die Kühlmittelströmungsweganordnung 1 in einen
ersten Kühlmittelströmungsweg 11 und
in einen zweiten Kühlmittelströmungsweg 12 aufteilt,
und wobei der erste Kühlmittelströmungsweg
auf einem, bezogen auf die Anschlussebene 8 des Zylinderkopfes 2 an
ein nicht dargestelltes Kurbelgehäuse der nicht dargestellten
Brennkraftmaschine, höherem
Niveau 13 und der zweite Kühlmittelströmungsweg 12 auf einem
niedrigeren Niveau, also näher
an der Anschlussebene 8, geführt ist. Der erste Kühlmittelströmungsweg 11 wird
hierbei in einen ersten Teilströmungsweg 15 und
einen zweiten Teilströmungsweg 16 aufgeteilt,
wobei der erste Teilströmungsweg 15 ein
linkes erstes Ventil 4 und der zweite Teilströmungsweg 16 ein
rechtes erstes Ventil 4 teilringartig umgibt. Der zweite
Teilströmungsweg 16 führt an den zweiten
Ventilen 7 sowie am Dieselinjektor 5 und der Glühkerze 6 jeweils
im Wesentlichen tangentenartig vorbei, also in einer solchen Art
und Weise, dass diese nicht ringförmig umgeben sind, sondern
keine wesentliche Richtungsänderung
des zweiten Teilströmungsweges
auftritt.
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2 zeigt
eine im Wesentlichen gleichartige Kühlmittelströmungsweganordnung 1 eines
Zylinderkopfes 2, wobei der erste Teilströmungsweg 15 eine
horizontale Auftrennung in im Wesentlichen parallel laufende Teilströmungswegabschnitte 17 erfährt. Hierzu
ist im Zylinderkopf 2 im Bereich des höheren Niveaus 13 des
ersten Kühlmittelströmungsweges 11 eine
Vertikalteilung 18 aus Material des Zylinderkopfes 2 vorgesehen,
insbesondere während des
Gusses des Zylinderkopfes 2 eingebracht und bevorzugt einstückig zu
diesem ausgebildet. Hierdurch wird der erste Kühlmittelströmungsweg 11 beziehungsweise
der erste Teilströmungsweg 15 zur teilringartigen
Umschließung
des jeweiligen ersten Ventils 4 gezwungen, wobei er zur
Ausbildung einer Zwangsumströmung
zwangsgeführt
ist. Die ersten Ventile 4 sind bevorzugt Auslassventile 19.
Im Anschluss an die Auslassventile 19 führt der erste Kühlmittelströmungsweg 11 auf
ein niedrigeres Niveau 14 zurück, wobei er die zweiten Ventile 7 zumindest
abschnittsweise teilringartig umströmt, wobei die zweiten Ventile 7 Einlassventile 20 sind.
Der zweite Kühlmittelströmungsweg 12 umströmt wiederum
die ersten Ventile 4 und die zweiten Ventile 7 sowie
die Glühkerze 6 und
den Dieselinjektor 5, wobei sich erster Kühlmittelströmungsweg 11 und
zweiter Kühlmittelströmungsweg 12 stromabwärts der
zweiten Ventile 7 vereinigen und zu einem Kühlmittelablaufweg 21 führen.
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3 zeigt
eine weitere Kühlmittelströmungsweganordnung 1 eines
Zylinderkopfes 2 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine,
in dieser Ansicht gezeigt für
einen Zylinder und aus Sicht der zweiten Ventile 7, nämlich der
Einlassventile 20. Die ersten Teilströmungswege 11 sind
wiederum vertikal geteilt durch die Vertikalteilung 18 und
im Anschluss an das teilringförmige
Umfließen
der ersten Ventile 4, nämlich
der Auslassventile 19, nicht mit den zweiten Kühlmittelströmungswegen 12 zusammengeführt, sondern
durch eine Vertikalabwärtsführung 22 zu
einem ringförmigen
Umströmen
der zweiten Ventile 7 veranlasst, wobei sich der auf das
niedrigere Niveau 14 vertikal hinab geführte erste Kühlmittelströmungsweg 11 noch
nicht mit dem zweiten Kühlmittelströmungsweg 12 vereinigt,
sondern der zweite Kühlmittelströmungsweg 12,
der über
seine gesamte Länge etwa
auf gleichem Höhenniveau
verläuft,
nämlich
auf dem niedrigeren Niveau 14, erst stromabwärts des zweiten
Ventils 7 etwa auf dem Niveau des zweiten Teilströmungsweges 12 mit
diesem vereinigt. Der zweite Teilströmungsweg 12 umströmt bis zu
dieser Vereinigung den Dieselinjektor 5 und die Glühkerze 6,
wohingegen der erste Teilströmungsweg 11 die zweiten
Ventile 7 ringförmig
umströmt.
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Die 4 zeigt
eine weitere Variante der Kühlmittelströmungsweganordnung 1.
In dieser Ausführungsform
wird der erste Kühlmittelströmungsweg 11 im
Bereich der Glühkerze 5 von
dem höheren
Niveau 13 auf das niedrigere Niveau 14 herabgeführt. Anschließend erfolgt
ein Herumführen
um die zweiten Ventile 7 (Einlassventile 20).
Das Vereinigen des ersten Kühlmittelströmungswegs 11 mit
dem zweiten Kühlmittelströmungsweg 12 erfolgt,
analog zu der in 3 beschriebenen Ausführungsform,
erst nach dem Herumführen,
und somit stromabwärts
der zweiten Ventile 7. Der zweite Kühlmittelströmungsweg 12 verläuft über seine
vollständige
Erstreckung im Wesentlichen auf dem niedrigeren Niveau 14.
Durch das Herabführen
des Kühlmittelströmungswegs 11 im Bereich
der Glühkerze 5,
also nahe der Mitte der Zylinderkopfes 2, wird die Strömung gezwungen,
die Bereiche zwischen den ersten Ventilen 4 und den zweiten
Ventilen 7 – insbesondere
auf dem niedrigeren Niveau 14 – zu durchströmen und
so auch in diesem Bereich eine hohe Kühlwirkung zu erreichen. Daraus
ergibt sich, dass auch in Bodennähe
beziehungsweise Brennraumnähe
(wobei sich der Brennraum im Wesentlichen unterhalb der Anschlussebene 8 befindet)
die anfallende Abwärme
effektiv abtransportiert werden kann.
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- 1
- Kühlmittelströmungsweganordnung
- 2
- Zylinderkopf
- 3
- Durchtritt
- 4
- erstes
Ventil
- 5
- Dieselinjektor
- 6
- Glühkerze
- 7
- zweites
Ventil
- 8
- Anschlussebene
- 9
- Kühlmittelzulaufschnittstelle
- 10
- Kühlmittel
- 11
- erster
Kühlmittelströmungsweg
- 12
- zweiter
Kühlmittelströmungsweg
- 13
- höheres Niveau
- 14
- niedrigeres
Niveau
- 15
- erster
Teilströmungsweg
- 16
- zweiter
Teilströmungsweg
- 17
- Teilströmungswegabschnitt
- 18
- Vertikalrichtung
- 19
- Auslassventil
- 20
- Einlassventil
- 21
- Kühlmittelablaufweg
- 22
- Vertikalabwärtsführung