DE102017005333B4

DE102017005333B4 - Cylinder head for internal combustion engine

Info

Publication number: DE102017005333B4
Application number: DE102017005333.2A
Authority: DE
Inventors: Kim PETERSSON; Richard JANSSON
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2016-06-15
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2023-09-07
Anticipated expiration: 2037-06-03
Also published as: DE102017005333A1; SE1650836A1; SE541831C2

Abstract

Zylinderkopf (11) für zumindest einen Zylinder eines flüssigkeitsgekühlten internen Verbrennungsmotors (2), umfassend zumindest zwei Ansaugöffnungen (31a, 31b), zumindest zwei Auslassöffnungen (32a, 32b), ein Feuerdeck (10) und eine erste Kühlkammer (14), wobei die erste Kühlkammer (14) einen Einlasskanal (41) und einen Auslasskanal (42) umfasst, und wobei der Einlasskanal (41) so ausgelegt ist, dass er die erste Kühlkammer (14) mit der kalten Seite des Kühlsystems (80) des internen Verbrennungsmotors (2) verbindet,wobei die erste Kühlkammer (14) zwei Außenkanäle (21, 22) und zumindest einen Innenkanal (23) umfasst, wobei die Außenkanäle (21, 22) die Ansaug- und Auslassöffnungen (31a, 31b, 32a, 32b) auf der Außenseite umgehen und der zumindest eine Innenkanal (23) zwischen den Ansaugöffnungen (31a, 31b) und zwischen den Auslassöffnungen (32a, 32b) verläuft, wobei die Außen- und Innenkanäle (21, 22, 23) mit dem Einlasskanal (41) an einer Einlassverbindungsstelle (41a) verbunden und mit dem Auslasskanal (42) an einer Auslassverbindungsstelle (42a) verbunden sind,dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Innenkanal (23) teilweise strömungsmäßig von den Außenkanälen (21, 22) zwischen der Einlassverbindungsstelle (41a) und der Auslassverbindungsstelle (42a) getrennt ist, und die teilweise strömungsmäßige Trennung des zumindest einen Innenkanals (23) und der Außenkanäle (21, 22) durch ein Wandmittel (25a, 25b) gebildet ist, das zwischen jeder Auslassöffnung (32a, 32b) und der benachbarten Ansaugöffnung (31a, 31b) angeordnet ist.Cylinder head (11) for at least one cylinder of a liquid-cooled internal combustion engine (2), comprising at least two intake openings (31a, 31b), at least two outlet openings (32a, 32b), a fire deck (10) and a first cooling chamber (14), the first cooling chamber (14) comprises an inlet channel (41) and an outlet channel (42), and wherein the inlet channel (41) is designed to connect the first cooling chamber (14) to the cold side of the cooling system (80) of the internal combustion engine ( 2) connects, the first cooling chamber (14) comprising two outer channels (21, 22) and at least one inner channel (23), the outer channels (21, 22) having the suction and outlet openings (31a, 31b, 32a, 32b). bypass the outside and the at least one inner channel (23) runs between the suction openings (31a, 31b) and between the outlet openings (32a, 32b), the outer and inner channels (21, 22, 23) connecting to the inlet channel (41). an inlet connection point (41a) and connected to the outlet channel (42) at an outlet connection point (42a), characterized in that the at least one inner channel (23) is partially fluidly separated from the outer channels (21, 22) between the inlet connection point (41a) and the outlet connection point (42a) is separated, and the partial flow separation of the at least one inner channel (23) and the outer channels (21, 22) is formed by a wall means (25a, 25b) which is between each outlet opening (32a, 32b) and the adjacent suction opening (31a, 31b) is arranged.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für einen flüssigkeitsgekühlten internen Verbrennungsmotor, einen internen Verbrennungsmotor einem solchen Zylinderkopf, und ein Fahrzeug, das einen solchen internen Verbrennungsmotor umfasst. Sie betrifft außerdem ein Verfahren zum Kühlen eines solchen Zylinderkopfs.The present invention relates to a cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine, an internal combustion engine having such a cylinder head, and a vehicle comprising such an internal combustion engine. It also relates to a method for cooling such a cylinder head.

In einem internen Verbrennungsmotor verbrennt eine Luft-Treibstoff-Mischung in einer Verbrennungskammer unter hohem Druck. In einem Motor mit Kompressionszündung wie z. B. einem Dieselmotor ist die Verbrennungskammer durch ein Feuerdeck im Zylinderkopf, die Zylinderwände und den Kolbenkopf begrenzt. Der Dieseltreibstoff wird gezündet, wenn die Luft-Treibstoff-Mischung durch den Kolben komprimiert wird. Die zur Verbrennung hinzugefügte Luft ist kalt und die Abgase sind sehr warm. Damit die Luft und der Treibstoff in die Verbrennungskammer eintreten und das Abgas aus dieser austritt, ist der Zylinderkopf mit Ansaugöffnungen und Auslassöffnungen zu jedem Zylinder versehen, die jeweils mit einem Ventil versehen sind, das mit dem Feuerdeck abschließt. Ein Treibstoffeinspritzer ist für gewöhnlich zwischen den Öffnungen im Feuerdeck zentriert. Die Ansaug- und Auslassöffnungen sind in nächster Nähe zueinander positioniert. Folglich wird der Zylinderkopf neben den großen verbrennungsbedingten Drucklasten auch großen Temperaturgradienten ausgesetzt.In an internal combustion engine, an air-fuel mixture combusts in a combustion chamber under high pressure. In a compression ignition engine such as B. a diesel engine, the combustion chamber is defined by a fire deck in the cylinder head, the cylinder walls and the piston head. The diesel fuel is ignited when the air-fuel mixture is compressed by the piston. The air added for combustion is cold and the exhaust gases are very warm. In order for the air and fuel to enter the combustion chamber and for the exhaust gas to exit, the cylinder head is provided with intake ports and exhaust ports to each cylinder, each provided with a valve that seals with the fire deck. A fuel injector is usually centered between the openings in the fire deck. The intake and exhaust ports are positioned in close proximity to each other. As a result, the cylinder head is exposed to large temperature gradients in addition to the large pressure loads caused by combustion.

Um eine Fehlfunktion und Risse der Ventile und des Zylinderkopfs zu vermeiden, ist eine effektive Kühlung des Zylinderkopfs erforderlich. Die meisten modernen internen Verbrennungsmotoren sind flüssigkeitsgekühlt, wobei ein Kühlmittel durch den Zylinderkopf zirkuliert. Insbesondere bei Hochleistungsdieselverbrennungsmotoren mit hoher Wärmeerzeugung und hohen Verbrennungsdrucken kann eine nichtausreichende Entfernung von Wärme aus dem Zylinderkopf zu Lecks, Rissen und Verzugphänomenen im Zylinderkopf und insbesondere im Feuerdeck führen.In order to avoid malfunction and cracks of the valves and cylinder head, effective cooling of the cylinder head is necessary. Most modern internal combustion engines are liquid-cooled, with coolant circulating through the cylinder head. Especially in high performance diesel internal combustion engines with high heat generation and high combustion pressures, insufficient removal of heat from the cylinder head can lead to leaks, cracks and warping phenomena in the cylinder head and especially in the fire deck.

Ein Kühlsystem für einen internen Verbrennungsmotor wird vom gleichen Anmelder wie der vorliegenden Anmeldung in der WO 2015/ 094 086 A1 offenbart. Gemäß der WO 2015/ 094 086 A1 tritt das Kühlmittel in einer unteren Kühlkammer in den Zylinderkopf ein. Die untere Kühlkammer ist nahe einem Feuerdeck der Verbrennungskammer positioniert. Nachdem es die untere Kühlkammer passiert hat, wird das Kühlmittel parallel zu einer oberen Kühlkammer im Zylinderkopf und einem Kühlmittelkanal im oberen Teil einer Zylinderlaufbuchse geführt.A cooling system for an internal combustion engine is proposed by the same applicant as the present application in US Pat WO 2015/ 094 086 A1 disclosed. According to the WO 2015/ 094 086 A1 the coolant enters the cylinder head in a lower cooling chamber. The lower cooling chamber is positioned near a fire deck of the combustion chamber. After passing through the lower cooling chamber, the coolant is led in parallel to an upper cooling chamber in the cylinder head and a coolant channel in the upper part of a cylinder liner.

Um den Kühlmittelfluss durch einen Zylinderkopf zu maximieren und somit eine ausreichende Kühlung des Feuerdecks zu erzielen, insbesondere in dem Bereich zwischen den Ventilen, der auch als Ventilbrückenbereich bekannt ist, ist die untere Kühlkammer größtmöglich ausgebildet. Bei einem Zylinderkopf für einen flüssigkeitsgekühlten Motor gemäß dem Stand der Technik sind die Wände des Zylinderkopfs, die die untere Kühlkammer umgeben, daher sehr dünn.In order to maximize coolant flow through a cylinder head and thus achieve adequate cooling of the fire deck, particularly in the area between the valves, also known as the valve bridge area, the lower cooling chamber is designed to be as large as possible. In a prior art cylinder head for a liquid-cooled engine, the walls of the cylinder head surrounding the lower cooling chamber are therefore very thin.

Um die Effizienz von internen Verbrennungsmotoren zu erhöhen und gleichzeitig derzeitigen und künftigen Emissionsgesetzen zu entsprechen, besteht der Wunsch, sowohl den Druck als auch die Temperatur in der Verbrennungskammer während des Verbrennens zu erhöhen.In order to increase the efficiency of internal combustion engines while complying with current and future emission regulations, there is a desire to increase both the pressure and the temperature in the combustion chamber during combustion.

Wie oben erläutert, besteht jedoch ein Konflikt zwischen dem Erhöhen der Stärke des Zylinders und dem Erhöhen des Kühlmittelflusses durch die Kühlkammer im Zylinderkopf.However, as discussed above, there is a tradeoff between increasing the strength of the cylinder and increasing the flow of coolant through the cooling chamber in the cylinder head.

CN 102 305 146 A offenbart einen Dieselmotor mit einem Zylinderkopf, der zwei Lufteinlässe und zwei Luftauslässe umfasst. Ein Bereich zwischen einem jeweiligen Lufteinlass und einem zugehörigen Luftauslass ist mit Material des Zylinderkopfs ausgefüllt. CN 102 305 146 A discloses a diesel engine with a cylinder head that includes two air intakes and two air exhausts. An area between a respective air inlet and an associated air outlet is filled with material from the cylinder head.

Es wäre vorteilhaft, einen Zylinderkopf zu erzielen, der die oben erwähnten Nachteile ausräumt oder zumindest verringert. Insbesondere wäre es wünschenswert, einen Zylinderkopf zu ermöglichen, der sowohl eine effiziente Kühlung als auch eine hohe Stärke ermöglicht, wodurch sowohl ein sehr hoher Verbrennungsdruck als auch eine sehr hohe Verbrennungstemperatur im Motor ermöglicht werden. Es wäre außerdem wünschenswert, einen Zylinderkopf zu ermöglichen, bei dem thermische und mechanische Lasten verringert sind.It would be advantageous to achieve a cylinder head which obviates or at least reduces the disadvantages mentioned above. In particular, it would be desirable to enable a cylinder head that enables both efficient cooling and high strength, thereby enabling both very high combustion pressure and combustion temperature in the engine. It would also be desirable to enable a cylinder head in which thermal and mechanical loads are reduced.

Um einem oder mehreren dieser Punkte besser gerecht zu werden, werden ein Zylinderkopf und ein Verfahren zum Kühlen eines Zylinderkopfs mit den Merkmalen, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 12 definiert sind, bereitgestellt. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.In order to better address one or more of these points, a cylinder head and a method of cooling a cylinder head having the features as defined in independent claims 1 and 12 are provided. Preferred embodiments are defined in the dependent claims.

Somit wird gemäß einem Aspekt ein Zylinderkopf für zumindest einen Zylinder eines flüssigkeitsgekühlten internen Verbrennungsmotors bereitgestellt, der zumindest zwei Ansaugöffnungen, zumindest zwei Auslassöffnungen, ein Feuerdeck und eine erste Kühlkammer umfasst. Die erste Kühlkammer umfasst einen Einlasskanal und einen Auslasskanal. Der Einlasskanal ist so ausgelegt, dass er die erste Kühlkammer mit der kalten Seite des Kühlsystems des Motors verbindet. Die erste Kühlkammer umfasst zwei Außenkanäle und zumindest einen Innenkanal. Die Außenkanäle umgehen die Ansaug- und Auslassöffnungen auf der Außenseite, und der zumindest eine Innenkanal verläuft zwischen den Ansaugöffnungen und zwischen den Auslassöffnungen. Die Außen- und Innenkanäle sind mit dem Einlasskanal an einer Einlassverbindungsstelle verbunden und mit dem Auslasskanal an einer Auslassverbindungsstelle verbunden. Der zumindest eine Innenkanal ist zumindest teilweise strömungsmäßig von den Außenkanälen zwischen der Einlassverbindungsstelle und der Auslassverbindungsstelle getrennt.Thus, according to one aspect, there is provided a cylinder head for at least one cylinder of a liquid-cooled internal combustion engine, comprising at least two intake ports, at least two exhaust ports, a fire deck, and a first cooling chamber. The first cooling chamber includes an inlet duct and an outlet duct. The intake duct is designed to connect the first cooling chamber to the cold side of the engine's cooling system. The first cooling chamber includes two outer channels and at least one inner channel. The outer channels bypass the Suction and discharge openings on the outside, and the at least one inner duct runs between the suction openings and between the discharge openings. The outer and inner ducts connect to the inlet duct at an inlet junction and connect to the outlet duct at an outlet junction. The at least one inner passage is at least partially fluidly isolated from the outer passages between the inlet junction and the outlet junction.

Das Trennen des Kühlmittelflusses durch die erste Kühlkammer in zumindest teilweise strömungsmäßig getrennte Kanäle erleichtert einen verbesserten Kühlmittelfluss und eine verbesserte Wärmeübertragung vom Zylinderkopf zum Kühlmittel. Mit einer verbesserten Wärmeübertragung kann der Zylinderkopf höheren Verbrennungstemperaturen standhalten. Ferner kann der Kühlmittelfluss verringert werden, ohne dass die Kühlung des Zylinderkopfs beeinträchtigt wird. Dadurch kann die Dicke der Wände der ersten Kühlkammer im Zylinderkopf erhöht werden, wodurch die Stärke des Zylinderkopfs weiter erhöht wird, ohne dass die Kühlung des Zylinderkopfs beeinträchtigt wird.Separating coolant flow through the first cooling chamber into at least partially flow-separated passages facilitates improved coolant flow and heat transfer from the cylinder head to the coolant. With improved heat transfer, the cylinder head can withstand higher combustion temperatures. Furthermore, the coolant flow can be reduced without impairing the cooling of the cylinder head. This allows the thickness of the walls of the first cooling chamber in the cylinder head to be increased, thereby further increasing the strength of the cylinder head without impairing the cooling of the cylinder head.

Gemäß Ausführungsformen wird die zumindest teilweise strömungsmäßige Trennung des zumindest einen Innenkanals und der Außenkanäle durch ein Wandmittel geschaffen, das zwischen jeder Auslassöffnung und der benachbarten Ansaugöffnung angeordnet ist.According to embodiments, the at least partial fluidic separation of the at least one inner duct and the outer ducts is provided by wall means located between each outlet port and the adjacent suction port.

Durch ein solches Wandmittel kann der Fluss in den Kanälen in eine günstige Richtung von der Einlassverbindungsstelle zur Auslassverbindungsstelle geleitet werden, wodurch die Kühlung des Zylinderkopfs erhöht wird. Ferner ist die Region zwischen der Auslassöffnung und einem Saugstutzen einer besonderen Belastung ausgesetzt, da die Wärmegradienten hier groß sind. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Ansaugluft, die über das Ansaugventil in die Verbrennungskammer eintritt, für gewöhnlich eine Temperatur nahe Umgebungstemperatur hat, für gewöhnlich unter 70 °C, während die Abgase, die durch das Auslassventil aus der Verbrennungskammer austreten, 200 °C bis 700 °C haben, bei den üblichsten Betriebsbedingungen 350 °C bis 400 °C. Da diese Region über der Verbrennungskammer relativ zentriert ist, sind Kräfte auf dem Feuerdeck hier hoch, da es von den Wänden weit weg ist. Aus diesem Grund wird die Stärke des Zylinderkopfs durch Anordnen eines Wandmittels hier sehr positiv verbessert.Such a wall means allows the flow in the ducts to be directed in a favorable direction from the inlet junction to the outlet junction, thereby increasing the cooling of the cylinder head. Furthermore, the region between the outlet opening and a suction port is subjected to a particular load, since the thermal gradients are large here. This is because the intake air entering the combustion chamber through the intake valve is usually at a temperature close to ambient, usually below 70°C, while the exhaust gases exiting the combustion chamber through the exhaust valve are between 200°C and 200°C 700 °C, with the most common operating conditions being 350 °C to 400 °C. As this region is relatively centered over the combustion chamber, forces on the fire deck are high here as it is far away from the walls. For this reason, the strength of the cylinder head is improved very positively by disposing a wall means here.

Gemäß Ausführungsformen trennt das Wandmittel den zumindest einen Innenkanal zwischen den Einlass- und Auslassverbindungsstellen vollständig von den Außenkanälen. Durch Begrenzen des offenen Abschnitts der Querschnittsfläche kann eine verbesserte strömungsmäßige Trennung der Hauptkanäle erzielt werden, da der Einfluss der Grenzbedingungen des Flusses durch die Kühlkammer durch die strömungsmäßige Trennung des Flusses zwischen den Kanälen verringert werden kann. Damit kann ein Zylinderkopf erzielt werden, der weniger stark an andere Komponenten des Motors und des Kühlsystems angepasst werden muss.According to embodiments, the wall means completely separates the at least one inner duct between the inlet and outlet junctions from the outer ducts. By limiting the open portion of the cross-sectional area, an improved flow separation of the main channels can be achieved since the influence of the boundary conditions of the flow through the cooling chamber can be reduced by the flow separation of the flow between the channels. In this way a cylinder head can be achieved which has to be adapted to other components of the engine and the cooling system to a lesser extent.

Gemäß Ausführungsformen umfasst der Zylinderkopf zwei Auslassöffnungen und zwei Ansaugöffnungen. Bei einem Motor, bei dem jeder Zylinder zwei Einlassventile und Auslassventile aufweist, wobei ein Wandmittel zwischen jedem Auslassventildurchgangsloch und dem nächstgelegenen Ansaugventildurchgangsloch angeordnet ist, verläuft der Fluss durch unterschiedliche Hauptkanäle im Wesentlichen parallel durch die Kühlkammer, wodurch eine stabile und effiziente Kühlung des Zylinderkopfs erzielt wird. Durch derartiges Anordnen eines Wandmittels hat die Kühlkammer Stützwände, die über die Breite der Kühlkammer im Wesentlichen im gleichen Abstand angeordnet sind, wodurch ein Zylinderkopf erleichtert wird, der hohen Verbrennungsdrucken standhalten kann.According to embodiments, the cylinder head includes two exhaust ports and two intake ports. In an engine in which each cylinder has two intake valves and exhaust valves, with a wall means being arranged between each exhaust valve through hole and the nearest intake valve through hole, the flow through different main passages runs substantially parallel through the cooling chamber, thereby achieving stable and efficient cooling of the cylinder head . By arranging wall means in this way, the cooling chamber has support walls which are substantially equally spaced across the width of the cooling chamber, thereby facilitating a cylinder head capable of withstanding high combustion pressures.

Gemäß Ausführungsformen umfasst der Zylinderkopf ein Durchgangsloch für eine Vorrichtung wie z. B. einen Treibstoffeinspritzer oder eine Zündkerze, die zwischen den Ansaug- und Auslassöffnungen angeordnet ist. Der Innenkanal der ersten Kühlkammer ist in einen ersten Innenteilkanal und einen zweiten Innenteilkanal an einer dritten Verbindungsstelle auf der Einlassverbindungsstellenseite des Durchgangslochs geteilt und die zwei Innenteilkanäle sind an einer vierten Verbindungsstelle auf der Auslassverbindungsstellenseite des Durchgangslochs verbunden.According to embodiments, the cylinder head includes a through hole for a device such. B. a fuel injector or a spark plug, which is arranged between the intake and exhaust ports. The inner passage of the first cooling chamber is divided into a first inner part passage and a second inner part passage at a third junction on the inlet junction side of the through hole, and the two inner part passages are connected at a fourth junction on the outlet junction side of the through hole.

Gemäß Ausführungsformen beträgt der Durchmesser der ersten Kühlkammer 100 mm bis 200 mm, vorzugsweise 120 mm bis 180 mm, am meisten bevorzugt 140 mm bis 160 mm, und beträgt die Höhe (in axialer Richtung kollinear zur axialen Richtung der Zylinderbohrung der Zylinderanordnung) der ersten Kühlkammer 5 mm bis 50 mm, vorzugsweise 10 mm bis 30 mm und am meisten bevorzugt 15 mm bis 25 mm. Bei Kühlkammern mit diesen Abmessungen kann eine sehr gute Kühlung erzielt werden.According to embodiments, the diameter of the first cooling chamber is 100 mm to 200 mm, preferably 120 mm to 180 mm, most preferably 140 mm to 160 mm, and the height (in the axial direction collinear to the axial direction of the cylinder bore of the cylinder assembly) is the first cooling chamber 5mm to 50mm, preferably 10mm to 30mm and most preferably 15mm to 25mm. Very good cooling can be achieved with cooling chambers of these dimensions.

Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Kühlen eines Zylinderkopfs für zumindest einen Zylinder eines flüssigkeitsgekühlten internen Verbrennungsmotors bereitgestellt, der zumindest zwei Ansaugöffnungen, zumindest zwei Auslassöffnungen, ein Feuerdeck und eine erste Kühlkammer umfasst. Die erste Kühlkammer umfasst einen Einlasskanal und einen Auslasskanal. Der Einlasskanal ist so ausgelegt, dass er die erste Kühlkammer mit der kalten Seite des Kühlsystems des Motors verbindet. Das Kühlmittel wird durch die erste Kühlkammer zirkuliert, wobei es durch den Einlasskanal eintritt und durch den Auslasskanal austritt. Das Kühlmittel wird durch die erste Kühlkammer in zwei Außenkanälen und zumindest einem Innenkanal geführt. Die Innen- und Außenkanäle sind jeweils mit dem Einlasskanal an einer Einlassverbindungsstelle verbunden und jeweils mit dem Auslasskanal an einer Auslassverbindungsstelle verbunden. Der Kühlmittelfluss durch den zumindest einen Innenkanal ist zumindest teilweise strömungsmäßig vom Kühlmittelfluss durch die Außenkanäle zwischen der Einlassverbindungsstelle und der Auslassverbindungsstelle getrennt.According to one aspect, there is provided a method of cooling a cylinder head for at least one cylinder of a liquid-cooled internal combustion engine including at least two intake ports, at least two exhaust ports, a fire deck, and a first cooling chamber. The first cooling chamber includes an inlet duct and an outlet duct. The inlet channel is designed to connect the first cooling chamber to the cold side of the engine cooling system. The coolant is circulated through the first cooling chamber, entering through the inlet port and exiting through the outlet port. The coolant is conducted through the first cooling chamber in two outer channels and at least one inner channel. The inner and outer ducts each connect to the inlet duct at an inlet junction and each connect to the outlet duct at an outlet junction. The flow of coolant through the at least one inner passage is at least partially fluidly isolated from the flow of coolant through the outer passages between the inlet junction and the outlet junction.

Mit diesem Verfahren kann eine verbesserte Kühlung eines Zylinderkopfs erzielt werden.Improved cooling of a cylinder head can be achieved with this method.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus den beiliegenden Ansprüchen und der folgenden ausführlichen Beschreibung hervor. Es versteht sich, dass die diversen Ausführungsformen, die für den Zylinderkopf beschrieben sind, allesamt mit dem Verfahren wie gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung definiert, kombinierbar sind.Other features and advantages of the present invention will become apparent from the appended claims and the detailed description that follows. It is understood that the various embodiments described for the cylinder head can all be combined with the method as defined according to this aspect of the present invention.

Diverse Aspekte der Erfindung, einschließlich besonderer Merkmale und Vorteile, sind aus den beispielhaften Ausführungsformen in der folgenden ausführlichen Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen leicht ersichtlich, in denen:

1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs zeigt, das einen internen Verbrennungsmotor mit einem Zylinderkopf gemäß einer Ausführungsform umfasst,
2a eine aufgeschnittene Ansicht einer Zylinderanordnung zeigt, die einen Zylinderkopf umfasst,
2b eine schematische Seitenansicht des Kühlsystems eines Zylinderkopfs und eines internen Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform zeigt,
3a eine schematische Ansicht entlang Schnitt A-A in 2b eines bekannten Zylinderkopfs zeigt,
3b eine schematische Ansicht entlang Schnitt A-A in 2b eines Zylinderkopfs gemäß einer Ausführungsform zeigt,
4a Kühlmittelflussgeschwindigkeiten in der Ebene von 3a zeigt.
4b Kühlmittelflussgeschwindigkeiten in der Kühlkammer in 3b zeigt.
5 ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform zeigt.

Various aspects of the invention, including specific features and advantages, are readily apparent from the exemplary embodiments in the following detailed description and accompanying drawings, in which:

1 shows a schematic side view of a vehicle comprising an internal combustion engine with a cylinder head according to an embodiment,
2a shows a cut-away view of a cylinder assembly including a cylinder head,
2 B shows a schematic side view of the cooling system of a cylinder head and an internal combustion engine according to an embodiment,
3a a schematic view along section AA in 2 B of a known cylinder head shows
3b a schematic view along section AA in 2 B of a cylinder head according to an embodiment,
4a Coolant flow velocities in the plane of 3a shows.
4b Coolant flow rates in the cooling chamber in 3b shows.
5 Figure 12 shows a method according to an embodiment.

Alle Figuren sind schematisch, nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und zeigen im Allgemeinen nur Teile, die erforderlich sind, um die Ausführungsformen zu erläutern, wobei andere Teile weggelassen sein können. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung auf gleiche Elemente.All figures are schematic, not necessarily to scale, and generally show only parts necessary to explain the embodiments, other parts may be omitted. Like reference numbers refer to like elements throughout the specification.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs 1, wobei das Fahrzeug einen internen Verbrennungsmotor 2 umfasst. Der interne Verbrennungsmotor 2 ist mit einem Kühlsystem 80 verbunden. Der interne Verbrennungsmotor 2 und das Kühlsystem 80 sind auf dem Gebiet per se bekannt und werden daher nicht weiter beschrieben. 1 1 shows a schematic side view of a vehicle 1, the vehicle comprising an internal combustion engine 2. FIG. The internal combustion engine 2 is connected to a cooling system 80 . The internal combustion engine 2 and the cooling system 80 are known per se in the field and will therefore not be described further.

2a zeigt einen Abschnitt einer Zylinderanordnung 3 eines internen Verbrennungsmotors 2. 2a shows a section of a cylinder arrangement 3 of an internal combustion engine 2.

Die zumindest eine Zylinderanordnung umfasst einen Kolben 4, eine Zylinderbohrung 5, eine Einlassöffnungsanordnung 6, eine Auslassöffnungsanordnung 7 und eine nicht gezeigte Treibstoffeinspritzanordnung. Der Kolben 4 ist so ausgelegt, dass er sich in der Zylinderbohrung 5 hin- und herbewegt. Der Kolben 4 ist für gewöhnlich über eine Kolbenstange 8 mit einer Kurbelwelle des internen Verbrennungsmotors verbunden. Eine Verbrennungskammer 9 ist über dem Kolben 4 im Inneren der Zylinderanordnung gebildet. Die Verbrennungskammer 9 wird durch ein Feuerdeck 10 begrenzt, das durch den Boden eines Zylinderkopfs 11 und die Sitze der Ansaugventile 6a und der Auslassventile 7a ausgebildet ist.The at least one cylinder arrangement comprises a piston 4, a cylinder bore 5, an inlet port arrangement 6, an outlet port arrangement 7 and a fuel injection arrangement, not shown. The piston 4 is designed to reciprocate in the cylinder bore 5 . The piston 4 is usually connected via a piston rod 8 to a crankshaft of the internal combustion engine. A combustion chamber 9 is formed above the piston 4 inside the cylinder assembly. The combustion chamber 9 is defined by a fire deck 10 formed by the bottom of a cylinder head 11 and the seats of intake valves 6a and exhaust valves 7a.

Wie aus den 3a und 3b am einfachsten ersichtlich, hat der Zylinderkopf 3 zwei Ansaugöffnungen 31a, 31b, durch die sich die zwei Einlassventile 6a erstrecken, und zwei Auslassöffnungen 32a, 32b, durch die sich die zwei Auslassventile 7a erstrecken. Die Zylinderanordnung 3 kann eine andere Anzahl von Ventilen aufweisen, z. B. ein Ansaugventil und ein Auslassventil, zwei Ansaugventile und ein Auslassventil oder drei Ansaugventile und zwei Auslassventile. Wenn geschlossen, liegen die Ventilsitze an der Bodenwand des Zylinderkopfs 11 an, wobei sie gemeinsam das Feuerdeck 10 definieren, wie in 2a ersichtlich. Zwischen in den Ansaug- und Auslassöffnungen zentriert befindet sich ein Durchgangsloch 33 für einen Treibstoffeinspritzer, der Treibstoff in die Verbrennungskammer einspritzt. Bei Ottomotoren ist für gewöhnlich eine Zündkerze in diesen Ort eingesetzt und ist der Treibstoffeinspritzer für gewöhnlich außerhalb der Ventile angeordnet.How from the 3a and 3b most simply seen, the cylinder head 3 has two intake ports 31a, 31b through which the two intake valves 6a extend and two exhaust ports 32a, 32b through which the two exhaust valves 7a extend. The cylinder assembly 3 may have a different number of valves, e.g. one intake valve and one exhaust valve, two intake valves and one exhaust valve, or three intake valves and two exhaust valves. When closed, the valve seats abut the bottom wall of the cylinder head 11, together defining the fire deck 10 as shown in FIG 2a apparent. Centered between the intake and exhaust ports is a through hole 33 for a fuel injector which injects fuel into the combustion chamber. In spark ignition engines, a spark plug is usually fitted in this location and the fuel injector is usually located outside of the valves.

Die Temperaturen der Verbrennungsflamme in der Verbrennungskammer eines Dieselmotors können über 1000 °C liegen und die Temperaturen der Verbrennungsgase (Abgase), die durch die Auslassöffnung aus der Verbrennungskammer austreten, können bis zu ungefähr 500 °C betragen. Um zu verhindern, dass der Motor durch die hohen Temperaturen zerstört wird, sind moderne interne Verbrennungsmotoren mit einem Flüssigkeitskühlsystem versehen.The temperatures of the combustion flame in the combustion chamber of a diesel engine can be in excess of 1000°C and the temperatures of the combustion gases (exhaust gases) exiting the combustion chamber through the exhaust port can be up to about 500°C. To prevent the engine from being destroyed by the high temperatures, modern internal combustion engines are equipped with a liquid cooling system.

2b zeigt eine schematische Geometrie des Kühlsystems in einem internen Verbrennungsmotor, der mit einem Zylinderkopf gemäß der Erfindung ausgestattet ist. Das Kühlsystem umfasst eine erste Kühlkammer 14 im Zylinderkopf 11. Die erste Kühlkammer 14 ist dem Feuerdeck 10 benachbart angeordnet und die Wand wf zwischen der ersten Kühlkammer 14 und dem Feuerdeck 10 ist für gewöhnlich relativ dünn. Bei einem Dieselmotor mit einem Zylinderhubvolumen von 1 dm3 bis 3 dm3, z. B. 2 dm3, das bei Motoren für Schwerlastfahrzeuge üblich ist, kann diese Wand ungefähr 10 mm dick sein. Die Höhe der ersten Kühlkammer kann bei einem Motor dieser Größe ungefähr 20 mm betragen. Diese Dicke der Feuerdeckwand wf muss dem Verbrennungsdruck in der Verbrennungskammer 9 standhalten, der bei einem Motor aus dem Stand der Technik 250 bar erreichen kann, und noch höhere Drücke werden bei künftigen Motoren diskutiert. Bei kleinen Motoren und Ottomotoren, bei denen der Verbrennungsdruck beträchtlich geringer sein kann, kann diese Wand sogar dünner sein. 2 B Figure 12 shows a schematic geometry of the cooling system in an internal combustion engine equipped with a cylinder head according to the invention. The cooling system includes a first cooling chamber 14 in the cylinder head 11. The first cooling chamber 14 is located adjacent the fire deck 10 and the wall wf between the first cooling chamber 14 and the fire deck 10 is typically relatively thin. In a diesel engine with a cylinder displacement of 1 dm3 to 3 dm3, e.g. B. 2 dm3, which is common in engines for heavy duty vehicles, this wall can be about 10 mm thick. The height of the first cooling chamber can be approximately 20 mm for an engine of this size. This thickness of the fire top wall wf has to withstand the combustion pressure in the combustion chamber 9, which can reach 250 bar in a prior art engine, and even higher pressures are under discussion in future engines. In small engines and Otto engines, where the combustion pressure can be considerably lower, this wall can be even thinner.

Die erste Kühlkammer 14 hat zumindest einen Einlass, der mit der kalten Seite eines Kühlsystems 80 verbunden ist. Die erste Kühlkammer hat zumindest einen Auslass, der mit einer zweiten Kühlkammer 16 verbunden ist, der über der ersten Kühlkammer angeordnet ist (d. h. auf der gegenüberliegenden Seite von der Verbrennungskammer 9 - in den Figuren vertikal). Die erste Kühlkammer 14 hat auch zumindest einen Auslass zu Kühlmitteldurchlässen 19 im Zylindermantel 19. Der Zylindermantel 19 hat zumindest einen Auslass zum Kühlsystem 80.
Die zweite Kühlkammer 16 hat eine größere vertikale Erstreckung (d. h. in axialer Richtung der Zylinderbohrung) als die erste Kühlkammer 14. Die zweite Kühlkammer hat einen Auslass zum Kühlsystem 80.The first cooling chamber 14 has at least one inlet connected to the cold side of a cooling system 80 . The first cooling chamber has at least one outlet which is connected to a second cooling chamber 16 located above the first cooling chamber (ie on the opposite side from the combustion chamber 9 - vertically in the figures). The first cooling chamber 14 also has at least one outlet to coolant passages 19 in the cylinder jacket 19. The cylinder jacket 19 has at least one outlet to the cooling system 80.
The second cooling chamber 16 has a greater vertical extent (i.e. in the axial direction of the cylinder bore) than the first cooling chamber 14. The second cooling chamber has an outlet to the cooling system 80.

Die zweite Kühlkammer 16 ist größer als die erste Kammer 14. Die vertikale Erstreckung ist ungefähr zweimal so groß, wodurch die Durchflussgeschwindigkeit des Kühlmittels viel geringer als in der ersten Kühlkammer 14 ist. Da die zweite Kühlkammer vom Feuerdeck 10 weiter weg positioniert ist und eine große Menge der Wärme im Zylinderkopf als in der ersten Kühlkammer, sind außerdem die Spannungs- und Wärmebeanspruchungen in Bezug auf den Zylinderkopf hier viel geringer. Folglich ist das Design der zweiten Kühlkammer 16 nicht so entscheidend wie das Design der ersten Kühlkammer 14.The second cooling chamber 16 is larger than the first chamber 14. The vertical extent is approximately twice as large, whereby the flow rate of the coolant is much lower than in the first cooling chamber 14. Also, since the second cooling chamber is positioned farther from the fire deck 10 and has a large amount of heat in the cylinder head than in the first cooling chamber, the stresses and thermal stresses on the cylinder head are much lower here. Consequently, the design of the second cooling chamber 16 is not as critical as the design of the first cooling chamber 14.

Der Kühlmittelfluss durch die Zylinderanordnung ist durch die Pfeile in 2b schematisch gezeigt. Das kühle Kühlmittel aus dem Kühlsystem 80 des Motors tritt in die erste Kühlkammer 14 ein, wo es Wärme aus dem Zylinderkopf 3 absorbiert. Das Kühlmittel tritt sodann entweder in die zweite Kühlkammer 16 oder den Zylindermantel 19 ein, wo es mehr Wärme absorbiert. Von dort aus wird das nun signifikant wärmere Kühlmittel zur warmen Seite des Kühlsystems 80 des Motors zurückgeführt. Es sei angemerkt, dass der Kühlmittelfluss in entgegengesetzter Richtung durch die Zylinderanordnung 3 geleitet werden kann.The coolant flow through the cylinder assembly is indicated by the arrows in 2 B shown schematically. The cool coolant from the engine's cooling system 80 enters the first cooling chamber 14 where it absorbs heat from the cylinder head 3 . The coolant then enters either the second cooling chamber 16 or the cylinder jacket 19 where it absorbs more heat. From there, the now significantly warmer coolant is returned to the warm side of the engine's cooling system 80 . It should be noted that the coolant flow can be directed through the cylinder assembly 3 in the opposite direction.

3a zeigt den Schnitt A-A von 2b in einem bekannten Zylinderkopf schematisch und 3b zeigt den Schnitt A-A von 2b in einem Zylinderkopf 11 gemäß einer Ausführungsform. Gemäß der Ausführungsform von 3b sind die Außenkanäle 21, 22 und der Innenkanal 23 strömungsmäßig durch ein Wandmittel 25a, 25b getrennt. Dieses Wandmittel kann massiv sein und jedweden Fluss zwischen den Hauptkanälen 21, 22, 23 vollständig blockieren. Bei anderen Ausführungsformen kann die Wand in einem begrenzten Grad offen sein, z. B. 5 % bis 30 %. Durch Öffnen der Wand in einem begrenzten Grad kann der Druck in den Kanälen abgeflacht werden, ohne dass ein Querstrom zwischen den Hauptkanälen 21, 22, 23 eingebracht wird. Die Wände 25a, 25b können auch die Stärke des Zylinderkopfs erhöhen, wodurch höhere Verbrennungsdrücke in der Verbrennungskammer möglich werden. 3a shows the section AA of 2 B in a known cylinder head schematically and 3b shows the section AA of 2 B in a cylinder head 11 according to one embodiment. According to the embodiment of 3b the outer channels 21, 22 and the inner channel 23 are fluidly separated by wall means 25a, 25b. This wall means can be solid and completely block any flow between the main channels 21,22,23. In other embodiments the wall may be open to a limited degree, e.g. B. 5% to 30%. By opening the wall to a limited degree, the pressure in the channels can be flattened without introducing a cross-flow between the main channels 21,22,23. The walls 25a, 25b can also increase the strength of the cylinder head, allowing higher combustion pressures in the combustion chamber.

Die strömungsmäßige Trennung der Hauptkanäle kann bei manchen Ausführungsformen auch durch sogenannte virtuelle Wände erzielt werden, d. h. durch Erzeugen von Strukturen im Fluss, so dass zwischen den Hauptkanälen kein oder ein sehr geringer Fluss vorhanden ist. Dies kann z. B. erzielt werden, indem das Innere der Wände der ersten Kühlmittel derart designt wird, dass eine stabile Rezirkulationszone geschaffen wird, wo bei anderen Ausführungsformen die Wände 25a, 25b angeordnet sind, wodurch ein Querstrom zwischen den Hauptkanälen verhindert wird.In some embodiments, the flow-related separation of the main channels can also be achieved by so-called virtual walls, i. H. by creating structures in the flow so that there is no or very little flow between the main channels. This can e.g. B. be achieved by designing the interior of the walls of the first coolants so as to create a stable recirculation zone, where in other embodiments the walls 25a, 25b are located, thereby preventing cross-flow between the main channels.

In 4a ist der Kühlmittelfluss in einer Kühlkammer im Schnitt A-A von 2b in einem bekannten Zylinderkopf veranschaulicht. Der Kühlmittelfluss tritt am Einlasskanal 41 in die Kühlkammer ein und tritt durch den Auslasskanal 42 aus. Wie in den Flusslinien in 5a ersichtlich, liegt zwischen der Ansaugöffnung und der nächstgelegenen Auslassöffnung ein wesentlicher Querstrom vor. Aufgrund von Querströmen kommt es auch zu einer signifikanten Stagnation/Rezirkulation, vorwiegend im Mittelkanal 44 zwischen der Ansaugöffnung, dem Treibstoffeinspritzerdurchgangsloch 33 vorgeschaltet, und in den Kanälen 24a, 24b zwischen jeder Ansaugöffnung 31a, 31b und der nächstgelegenen Auslassöffnung 32a, 32b. Diese Rezirkulationszonen begrenzen die aktive Breite der Kanäle, wodurch der maximale Kühlmittelfluss durch die Kühlkammer 14 begrenzt wird. Da die Rezirkulationszonen, wo die Flussgeschwindigkeit viel geringer als im freiem Strom ist, gegen die Kammerwände angeordnet sind, verringern sie außerdem die Konvektionswärmeübertragung von der Wand auf das Kühlmittel.In 4a is the coolant flow in a cooling chamber in section AA of 2 B illustrated in a known cylinder head. The coolant flow enters the cooling chamber at inlet port 41 and exits through outlet port 42 . As in the flow lines in 5a As can be seen, there is substantial cross-flow between the intake port and the nearest exhaust port. Due to cross currents, there is also a significant th stagnation/recirculation, predominantly in the central passage 44 between the intake port, upstream of the fuel injector port 33, and in the passages 24a, 24b between each intake port 31a, 31b and the nearest exhaust port 32a, 32b. These recirculation zones limit the active width of the channels, thereby limiting the maximum flow of coolant through the cooling chamber 14 . Also, because the recirculation zones, where the flow velocity is much lower than free-flow, are placed against the chamber walls, they reduce convective heat transfer from the wall to the coolant.

In 4b ist der Kühlmittelfluss in der ersten Kühlkammer gemäß einem Aspekt gezeigt. Die Grenzbedingungen in den 4a und 4b sind die gleichen. Unter diesem Aspekt sind die Außen- und Innenkanäle zwischen der Einlassverbindungsstelle 41a und der Auslassverbindungsstelle 42a vollständig getrennt, d. h. dort ist eine Wand 25a, die den Kanal 24a zwischen der Ansaugöffnung 31a und der nächstgelegenen Auslassöffnung 32a blockiert, und eine entsprechende Wand 25b, die den Kanal 24b zwischen der Ansaugöffnung 31b und der nächstgelegenen Öffnung 32b blockiert. Wie aus 4b leicht ersichtlich, hat der entfernte Querstrom auch zu einer Verkleinerung der Rezirkulationszonen geführt. Dadurch wird die Flussgeschwindigkeit, insbesondere im zentralen Innenkanal 23 zwischen den Öffnungen, beträchtlich erhöht, wie auch die Wärmeübertragung vom Zylinderkopf 3 auf das Kühlmittel.In 4b 1 is shown coolant flow in the first cooling chamber according to one aspect. The boundary conditions in the 4a and 4b they are the same. In this aspect, the outer and inner channels between the inlet junction 41a and the outlet junction 42a are completely separated, i.e. there is a wall 25a blocking the channel 24a between the suction port 31a and the nearest outlet port 32a and a corresponding wall 25b blocking the Channel 24b blocked between suction port 31b and nearest port 32b. How out 4b as can easily be seen, the removed cross-flow has also led to a reduction in the size of the recirculation zones. This considerably increases the flow rate, especially in the central inner passage 23 between the openings, as well as the heat transfer from the cylinder head 3 to the coolant.

Durch die strömungsmäßige Trennung der Außen- und Kanäle 21, 22 und des Innenkanals 23 kann die Begrenzung in Bezug auf die effektive Fließfläche und der Wärmeübertragung durch nachteilig platzierte Rezirkulationen verringert oder sogar eliminiert werden. Dadurch kann eine erhöhte Kühlung des Zylinderkopfs erzielt werden, wodurch höhere Verbrennungstemperaturen in der Zylinderkammer 9 ermöglicht werden. Alternativ oder in Kombination kann die gleiche Kühlwirkung mit kleineren Kühlkammern als in bekannten Zylinderköpfen erzielt werden. Da die Fließfläche verringert werden kann, kann die Dicke der Wände des Zylinderkopfs erhöht werden, insbesondere um die Ansaugöffnungen 31a, 31b und die Auslassöffnungen 32a, 32b, 33. Dadurch kann die Stärke des Zylinderkopfs weiter verbessert werden.By separating the outer and outer channels 21, 22 and the inner channel 23 in terms of flow, the limitation in terms of the effective flow area and heat transfer due to disadvantageously placed recirculations can be reduced or even eliminated. Increased cooling of the cylinder head can thereby be achieved, as a result of which higher combustion temperatures in the cylinder chamber 9 are made possible. Alternatively or in combination, the same cooling effect can be achieved with smaller cooling chambers than in known cylinder heads. Since the flow area can be reduced, the thickness of the walls of the cylinder head can be increased, particularly around the intake ports 31a, 31b and the exhaust ports 32a, 32b, 33. Thereby, the strength of the cylinder head can be further improved.

In 5 ist ein Verfahren zum Zirkulieren des Kühlmittels durch die erste Kühlkammer gemäß einer Ausführungsform gezeigt. In einem ersten Schritt S1 tritt das Kühlmittel durch den Einlasskanal 41 ein. In einem zweiten Schritt S2 wird das Kühlmittel in den zwei Außenkanälen 21, 22 und dem Innenkanal 23 durch die erste Kühlkammer geführt, wobei die Kanäle jeweils mit dem Einlasskanal 41 an der Einlassverbindungsstelle 41a und dem Auslasskanal 42 an der Auslassverbindungsstelle 42a verbunden sind. Der Kühlmittelfluss durch die Außen- und Innenkanäle 21, 22, 23 ist zumindest teilweise strömungsmäßig zwischen der Einlassverbindungsstelle 41a und der Auslassverbindungsstelle 42a getrennt. In einem dritten Schritt S3 tritt das Kühlmittel durch den Auslasskanal 42 aus der ersten Kühlkammer aus.In 5 1 is shown a method of circulating the coolant through the first cooling chamber according to an embodiment. In a first step S1 the coolant enters through the inlet channel 41 . In a second step S2, the coolant in the two outer channels 21, 22 and the inner channel 23 is led through the first cooling chamber, which channels are respectively connected to the inlet channel 41 at the inlet connection point 41a and the outlet channel 42 at the outlet connection point 42a. The flow of coolant through the outer and inner channels 21, 22, 23 is at least partially flow separated between the inlet junction 41a and the outlet junction 42a. In a third step S3, the coolant exits the first cooling chamber through the outlet channel 42 .

Der Fachmann wird verstehen, dass die vorliegende Erfindung keineswegs auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr sind im Umfang der beiliegenden Ansprüche viele Modifikationen und Variationen möglich. Beispielsweise kann das Kühlmittel in entgegengesetzte Richtung durch die Zylinderanordnung geführt werden; der Einlass und der Auslass der ersten Kühlkammer 14 können gewechselt werden.Those skilled in the art will understand that the present invention is in no way limited to the embodiments described above. On the contrary, many modifications and variations are possible within the scope of the appended claims. For example, the coolant can be routed in the opposite direction through the cylinder assembly; the inlet and outlet of the first cooling chamber 14 can be changed.

Außerdem sind Variationen der offenbarten Ausführungsformen unter Berücksichtigung der Zeichnungen, der Beschreibungen und der beiliegenden Ansprüche für den Fachmann ersichtlich und können von diesem bei der Ausübung der beanspruchten Erfindung umgesetzt werden. In den Ansprüchen schließt der Ausdruck „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte aus und schließt der unbestimmte Artikel „ein“, „eine“, „einer“ oder „eines“ keine Mehrzahl aus. Die bloße Tatsache, dass gewisse Mittel in den voneinander abhängigen unterschiedlichen Ansprüchen angeführt sind, indiziert nicht, dass eine Kombination dieser Mittel nicht vorteilhaft verwendet werden kann.In addition, variations on the disclosed embodiments will become apparent to and may be practiced by those skilled in the art in practicing the claimed invention upon consideration of the drawings, the specification, and the appended claims. In the claims, the term "comprising" does not exclude other elements or steps, and the indefinite article "a", "an", "an" or "an" does not exclude the plural. The mere fact that certain means are recited in the interdependent different claims does not indicate that a combination of these means cannot be used to advantage.

Claims

Cylinder head (11) for at least one cylinder of a liquid-cooled internal combustion engine (2), comprising at least two intake ports (31a, 31b), at least two exhaust ports (32a, 32b), a fire deck (10) and a first cooling chamber (14), wherein the first cooling chamber (14) comprises an inlet duct (41) and an outlet duct (42), and wherein the inlet duct (41) is designed to connect the first cooling chamber (14) to the cold side of the cooling system (80) of the internal combustion engine ( 2) connecting, the first cooling chamber (14) comprising two outer channels (21, 22) and at least one inner channel (23), the outer channels (21, 22) having the suction and discharge openings (31a, 31b, 32a, 32b). bypass the outside and the at least one inner channel (23) runs between the suction openings (31a, 31b) and between the outlet openings (32a, 32b), the outer and inner channels (21, 22, 23) adjoining the inlet channel (41). connected at an inlet junction (41a) and connected to the outlet passage (42) at an outlet junction (42a), characterized in that the at least one inner duct (23) is partially fluidly separated from the outer ducts (21, 22) between the inlet junction (41a) and the outlet junction (42a), and the partial fluidic separation of the at least one inner duct (23) and the Outer ducts (21, 22) are formed by wall means (25a, 25b) located between each outlet port (32a, 32b) and the adjacent suction port (31a, 31b).

cylinder head (11). claim 1 wherein the cylinder head comprises at least two exhaust ports (32a, 32b) and two intake ports (31a, 31b).

cylinder head (11). claim 2 , wherein the cylinder head has a through hole (33) for a device such. B. comprises a fuel injector or an ignition short, which is arranged between the intake and exhaust ports (31a, 31b, 32a, 32b), and wherein the inner channel (23) of the first cooling chamber (14) into a first inner part channel (43a) and a second inner-part passage (43b) is divided at a third joint (44a) on the inlet joint (41a) side of the through hole (33), and the two inner-part passages (43a, 43b) at a fourth joint (44b) on the outlet joint (41a) side 42a) of the through hole (33).

A cylinder head (11) according to any one of the preceding claims, wherein the intake port (41) of the first cooling chamber (14) is located on the intake port side of the cylinder head (11) and the exhaust port (42) is located on the exhaust port side of the cylinder head (11).

Cylinder head (11) according to one of Claims 1 until 3 wherein the intake port (41) of the first cooling chamber (14) is located on the exhaust port side of the cylinder head (11) and the exhaust port (42) is located on the intake port side of the cylinder head (11).

A cylinder head (11) as claimed in any preceding claim, wherein the cylinder head (11) includes a second cooling chamber (16) located on the opposite side of the first cooling chamber (14) from the fire deck (10), the second cooling chamber (16) an inlet duct (52) and an outlet duct (53), wherein the outlet duct (42) of the first cooling chamber (14) is flow-connected to the inlet duct (52) of the second cooling chamber, and the outlet duct (53) of the second cooling chamber (16) so designed to connect to the hot side of the engine's cooling system (80).

A cylinder head (11) according to any one of the preceding claims, wherein the outlet passage (42) of the first cooling chamber is adapted to be flow-connected to a connecting passage (17) which is connected to cooling passages (19a) in the cylinder jacket (19).

A cylinder head (11) as claimed in any one of the preceding claims wherein the outside diameter of the first cooling chamber (14) is 100 to 200mm, preferably 120 to 180mm, most preferably 140 to 160mm.

Internal combustion engine (2), characterized in that the internal combustion engine (2) has a cylinder head (11) according to one of Claims 1 until 8th includes.

Internal combustion engine (2) after claim 9 wherein the internal combustion engine is a compression ignition engine such as B. is a diesel engine.

Vehicle (1), preferably a heavy-duty vehicle such. B. a truck or a bus, characterized in that it has an internal combustion engine claim 9 or 10 includes.

Method for cooling a cylinder head (11) for at least one cylinder of a liquid-cooled internal combustion engine (2), comprising at least two intake ports (31a, 31b), at least two exhaust ports (32a, 32b), a fire deck (10) and a first cooling chamber (14 ), wherein the first cooling chamber (14) comprises an inlet duct (41) and an outlet duct (42), the inlet duct (41) being designed such that it connects the first cooling chamber to the cold side of the cooling system (3) of the engine, wherein the coolant is circulated through the first cooling chamber (14), entering through the inlet duct (41) and exiting through the outlet duct (42), the coolant passing through in two outer ducts (21, 22) and at least one inner duct (23). the first cooling chamber is guided, wherein the inner and outer ducts (21, 22, 23) are respectively connected to the inlet duct (41) at an inlet junction (41a) and connected to the outlet duct (42) at an outlet junction (42a), characterized characterized in that coolant flow through the at least one inner passage (23) is partially fluidly separated from coolant flow through the outer passages (21, 22) between the inlet junction (41a) and the outlet junction (42a).

procedure after claim 12 , wherein the coolant flow through the first cooling chamber (4) is in the range of 0.01 kg/s to 5 kg/s, preferably 0.01 kg/s to 3 kg/s, most preferably 0.1 kg/s to 1.5 kg/s.