DE102016015289A1 - Method for producing a cylinder head and cylinder head - Google Patents
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-
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P3/00—Liquid cooling
- F01P3/12—Arrangements for cooling other engine or machine parts
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes (10). Dabei erfolgt zunächst ein Gießen eines Zylinderkopfgrundkörpers (12), bei welchem an verschiedenen Ventilsitzbereichen (20, 50) des Zylinderkopfgrundkörpers (12), jeweilige, zumindest bereichsweise in Umfangsrichtung (22, 52) um die Ventilsitzbereiche (20, 50) umlaufende Kühlkanäle (24, 54) hergestellt und dabei mittels jeweils wenigstens eines, sich von einer radial äußeren Wandung (26, 56) des jeweiligen Kühlkanals (24, 54) weg und bis zu einer jeweiligen Ventilsitzöffnung (28, 58) hin erstreckenden Stegelements (32, 34, 62, 64) verschlossen werden. Anschließend erfolgt ein Herstellen des Zylinderkopfes (10) aus dem Zylinderkopfgrundkörper (12), indem die jeweiligen Kühlkanäle (24, 54) geöffnet werden und ein Entfernen zumindest eines Stegbereichs (36, 38, 66, 68) des jeweiligen, wenigstens einen Stegelements (32, 34, 62, 64) und dadurch ein Herstellen jeweiliger, die jeweiligen Kühlkanale (24, 54) für eine Durchströmung mit Kühlmittel freigebende, jeweilige Durchströmöffnung (40, 42, 70, 72) erfolgt.The invention relates to a method for producing a cylinder head (10). In this case, a casting of a cylinder head base body (12) takes place, in which cooling passages (24, 24) circulating around the valve seat regions (20, 50) at least partially in the circumferential direction (22, 52) at different valve seat regions (20, 50) of the cylinder head base body (12) , 54) and thereby in each case by means of at least one, from a radially outer wall (26, 56) of the respective cooling channel (24, 54) away and up to a respective valve seat opening (28, 58) out towards extending bar member (32, 34, 62, 64) are closed. Subsequently, the cylinder head (10) is produced from the cylinder head main body (12) by opening the respective cooling channels (24, 54) and removing at least one web portion (36, 38, 66, 68) of the respective, at least one web element (32 , 34, 62, 64) and thereby producing respective respective flow-through openings (40, 42, 70, 72) which release the respective cooling channels (24, 54) for throughflow with coolant.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes für eine Verbrennungskraftmaschine. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Verbrennungskraftmaschine.The invention relates to a method for producing a cylinder head for an internal combustion engine. Another aspect of the invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine.
Bei der Herstellung von Verbrennungskraftmaschinen werden jeweilige Zylinderköpfe der Verbrennungskraftmaschinen häufig durch ein Gießverfahren hergestellt. Derartige Gießverfahren ermöglichen eine besonders hohe Herstellungsrate bei gleichzeitig geringen Herstellungskosten.In the manufacture of internal combustion engines, respective cylinder heads of the internal combustion engines are often produced by a casting process. Such casting methods enable a particularly high production rate with simultaneously low production costs.
Aus der
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie einen Zylinderkopf der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine bedarfsgerechte und einfach vorgebbare Durchströmung von Kühlkanälen mit Kühlmittel ermöglichen.Object of the present invention is to provide a method and a cylinder head of the type mentioned, which allow a needs-based and easily predetermined flow of cooling channels with coolant.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Zylinderkopf mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a cylinder head having the features of patent claim 4. Advantageous developments of the present invention are the subject of the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes für eine Verbrennungskraftmaschine umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- - Gießen eines Zylinderkopfgrundkörpers, bei welchem an verschiedenen Ventilsitzbereichen des Zylinderkopfgrundkörpers, jeweilige, zumindest bereichsweise in Umfangsrichtung um die Ventilsitzbereiche umlaufende Kühlkanäle, zum Führen von Kühlmittel, hergestellt und dabei mittels jeweils wenigstens eines, sich von einer radial äußeren Wandung des jeweiligen Kühlkanals weg und bis zu einer jeweiligen Ventilsitzöffnung, zur Aufnahme eines jeweiligen Ventilsitzringes, hin erstreckenden Stegelements verschlossen werden;
- - Herstellen des Zylinderkopfes aus dem Zylinderkopfgrundkörper durch Öffnen der jeweiligen Kühlkanäle, indem ein Entfernen zumindest eines Stegbereichs des jeweiligen, wenigstens einen Stegelements und dadurch ein Herstellen jeweiliger, die jeweiligen Kühlkanäle für eine Durchströmung mit Kühlmittel freigebende, jeweilige Durchströmöffnung erfolgt.
- Casting a cylinder head main body, in which at different valve seat areas of the cylinder head body, respective, at least partially circumferentially around the valve seat areas encircling cooling channels, for guiding coolant, and thereby by means of at least one, away from a radially outer wall of the respective cooling channel and until be closed to a respective valve seat opening, for receiving a respective valve seat ring, extending stub element;
- - Manufacture of the cylinder head from the cylinder head body by opening the respective cooling channels, by removing at least one web portion of the respective, at least one web element and thereby producing respective, the respective cooling channels for a flow of coolant releasing, respective flow opening takes place.
Die jeweiligen Stegelemente, welche die jeweiligen Kühlkanäle zunächst verschließen, können beim Entfernen der jeweiligen Stegbereiche mit der definiert und besonders exakt herstellbaren Durchströmöffnung versehen werden. Die jeweiligen Durchströmöffnungen können beispielsweise durch spanende und damit materialabtragende Bearbeitung hergestellt werden, bei welcher die Stegbereiche beispielsweise in der Umfangsrichtung von den jeweiligen Stegelementen abgetragen werden können.The respective web elements, which initially close the respective cooling channels, can be provided with the defined and particularly precisely producible throughflow opening when the respective web regions are removed. The respective flow-through openings can be produced, for example, by machining and thus material-removing machining, in which the web areas can be removed from the respective web elements, for example in the circumferential direction.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass das Herstellen des Zylinderkopfgrundkörpers durch Gießen zwar besonders kostengünstig und schnell erfolgen kann, jedoch bei Gießverfahren allgemein erhöhte Fertigungstoleranzen, beispielsweise durch Auftreten von Materialschwindungen, auftreten können. Infolgedessen können die Kühlkanäle nach dem Gießen des Zylinderkopfgrundkörpers jeweils voneinander abweichende Kühlkanaldurchmesser aufweisen. Durch das Öffnen der jeweiligen Kühlkanäle (durch Entfernen der jeweiligen Stegbereiche unter gleichzeitiger Herstellung der jeweiligen Durchströmöffnungen), können die Durchströmöffnungen mit einem besonders exakten Öffnungsquerschnitt hergestellt werden, wodurch sozusagen eine definierte Drosselstelle in dem Kühlkanal vorgesehen werden kann. Durch das Herstellen der Durchströmöffnungen ist somit eine bedarfsgerechte und einfach vorgebbare Durchströmung der Kühlkanäle mit Kühlmittel ermöglicht.The invention is based on the finding that the production of the cylinder head body can be done particularly cost-effectively and quickly by casting, but in casting generally increased manufacturing tolerances, for example, by the occurrence of material shrinkage, can occur. As a result, the cooling channels after casting of the cylinder head body may each have different cooling channel diameter. By opening the respective cooling channels (by removing the respective web regions with simultaneous production of the respective flow-through openings), the through-flow openings can be produced with a particularly exact opening cross section, so that a defined throttle point can be provided in the cooling channel, so to speak. By making the flow openings thus needs-based and easily predetermined flow through the cooling channels with coolant is possible.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden beim Gießen des Zylinderkopfgrundkörpers an den jeweiligen Ventilsitzbereichen jeweils wenigstens zwei, den jeweiligen Kühlkanal verschließende und zueinander in Umfangsrichtung versetzte Stegelemente hergestellt. Dies ist von Vorteil, da durch das Herstellen der in Umfangsrichtung zueinander versetzten Stegelemente jeweilige Ausrichtmöglichkeiten bzw. Anlagemöglichkeiten geschaffen werden, welche das Einsetzen der Ventilsitzringe erleichtern können. Dadurch kann ein Einbau der Ventilsitzringe in die jeweiligen Ventilsitzöffnungen also vereinfacht werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass an den wenigstens zwei Stegelementen auch jeweilige, voneinander verschiedene Stegbereiche abgetragen werden können, wodurch an den beiden Stegelementen jeweils Durchströmöffnungen mit zueinander verschiedenem Öffnungsquerschnitt hergestellt werden können. Dadurch können auf besonders einfache Art und Weise verschiedene Drosselstellen (in Form der jeweiligen Durchströmöffnungen) geschaffen werden, und somit auch an den jeweiligen, wenigstens zwei Stegelementen unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten des die jeweiligen Kühlkanäle durchströmenden Kühlmittels eingestellt werden. Dies ermöglicht die Herstellung von Kühlkanälen mit lokal variierenden und damit bedarfsgerecht vorgegebenen Wärmeübergangsverhältnissen.In an advantageous development of the invention, during the casting of the cylinder head main body at the respective valve seat areas in each case at least two web elements closing the respective cooling channel and mutually offset in the circumferential direction are produced. This is advantageous because by the production of the web elements offset in the circumferential direction, respective alignment possibilities or investment possibilities are created which can facilitate the insertion of the valve seat rings. As a result, installation of the valve seat rings in the respective valve seat openings can thus be simplified. Another advantage is that on the at least two web elements also Respective, mutually different web portions can be removed, whereby each of the two web elements each flow openings can be made with mutually different opening cross-section. As a result, different throttle points (in the form of the respective flow-through openings) can be created in a particularly simple manner, and thus different flow velocities of the coolant flowing through the respective cooling channels can also be set at the respective, at least two web elements. This allows the production of cooling channels with locally varying and thus demand-specified heat transfer conditions.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Verbrennungskraftmaschine, welcher durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erhältlich ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auch als vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Zylinderkopfes anzusehen und umgekehrt.Another aspect of the invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine, which is obtainable by a method according to the invention. Advantageous embodiments and preferred embodiments of the method according to the invention are also to be regarded as advantageous embodiments and preferred embodiments of the cylinder head according to the invention and vice versa.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Dabei zeigen:
-
1 eine Schnittdarstellung eines Teilbereichs eines Zylinderkopfgrundkörpers; und -
2 eine Schnittdarstellung eines Teilbereichs eines Zylinderkopfes.
-
1 a sectional view of a portion of a cylinder head body; and -
2 a sectional view of a portion of a cylinder head.
Beim Herstellen des Zylinderkopfgrundkörpers
Um aus dem Zylinderkopfgrundkörper
Um innerhalb der jeweiligen Kühlkanäle
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine besonders gleichmäßige und bedarfsgerechte Kühlung der jeweiligen Ventilsitzringe
Des Weiteren ermöglicht die vorliegende Erfindung eine kostengünstige, effiziente, gleichmäßige und über alle Zylinder sowie über alle Ventilsitzbereiche
Der Zylinderkopf
Die vorliegende Erfindung ermöglicht zudem unter besonders geringem Aufwand eine Verringerung der thermischen Belastung beispielsweise von Auslassventilen, Auslassventilsitzringen und Zylinderkopfwerkstoffen im Bereich jeweiliger Brennkammern der Verbrennungskraftmaschine. Des Weiteren ermöglicht die Erfindung eine Verringerung der Brennraumtemperaturen und - damit verbunden - eine Verringerung der Klopfneigung, wodurch ein Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit allgemein erhöhter Leistung und niedrigerem Verbrauch ermöglicht ist.The present invention also makes it possible to reduce the thermal load, for example, of exhaust valves, exhaust valve seat rings and cylinder head materials in the region of respective combustion chambers of the internal combustion engine with particularly little effort. Furthermore, the invention enables a reduction in the combustion chamber temperatures and, associated therewith, a reduction in the tendency to knock, thereby enabling operation of the internal combustion engine with generally increased performance and lower consumption.
Im Rahmen der Erfindung können die jeweiligen Kühlkanäle
Insgesamt können für verschiedene Zylinder oder Auslassventilsitzringe verschiedene Durchflussquerschnitte eingestellt werden, sodass eine besonders bedarfsgerechte Kühlung erreicht werden kann. Das vorgestellte Verfahren kann für sämtliche Ventilsitzbereiche des Zylinderkopfgrundkörpers
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Zylinderkopfcylinder head
- 1212
- ZylinderkopfgrundkörperCylinder head body
- 2020
- VentilsitzbereichValve seat area
- 2222
- Umfangsrichtungcircumferentially
- 2424
- Kühlkanalcooling channel
- 2626
- Wandlungtransformation
- 2828
- VentilsitzöffnungValve seat opening
- 3030
- VentilsitzringValve seat ring
- 3232
- Stegelementweb element
- 3434
- Stegelementweb element
- 3636
- Stegbereichweb region
- 3838
- Stegbereichweb region
- 4040
- Durchströmöffnungflow-through
- 4242
- Durchströmöffnungflow-through
- 5050
- VentilsitzbereichValve seat area
- 5252
- Umfangsrichtungcircumferentially
- 5454
- Kühlkanalcooling channel
- 5656
- Wandungwall
- 5858
- VentilsitzöffnungValve seat opening
- 6060
- VentilsitzringValve seat ring
- 6262
- Stegelementweb element
- 6464
- Stegelementweb element
- 6666
- Stegbereichweb region
- 68 68
- Stegbereichweb region
- 7070
- Durchströmöffnungflow-through
- 7272
- Durchströmöffnungflow-through
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 1576727 A1 [0003]DE 1576727 A1 [0003]
- DE 3205676 A1 [0004]DE 3205676 A1 [0004]
Claims (4)
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PCT/EP2017/001151 WO2018114022A1 (en) | 2016-12-22 | 2017-09-27 | Method for producing a cylinder head, and cylinder head |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016015289.3A DE102016015289A1 (en) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | Method for producing a cylinder head and cylinder head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016015289A1 true DE102016015289A1 (en) | 2018-06-28 |
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ID=60043136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102016015289.3A Withdrawn DE102016015289A1 (en) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | Method for producing a cylinder head and cylinder head |
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---|---|
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DE3205676A1 (en) | 1981-02-19 | 1982-09-09 | List, Hans, Prof. Dipl.-Ing. Dr.Dr.h.c., 8020 Graz | Cooled valve seat for inlet and exhaust valves of internal combustion engines |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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AT513262B1 (en) * | 2013-01-29 | 2014-03-15 | Avl List Gmbh | Cylinder head for an internal combustion engine |
DE102014014357A1 (en) * | 2014-09-27 | 2016-03-31 | Daimler Ag | Housing of an internal combustion engine and method for producing a housing |
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2016
- 2016-12-22 DE DE102016015289.3A patent/DE102016015289A1/en not_active Withdrawn
-
2017
- 2017-09-27 WO PCT/EP2017/001151 patent/WO2018114022A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018114022A1 (en) | 2018-06-28 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |