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Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Zylinderkopfes.
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Ein solcher Zylinderkopf für eine Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise bereits der
DE 36 03 582 C1 als bekannt zu entnehmen. Der Zylinderkopf weist einen Gusskörper auf, welcher wenigstens einen durch zumindest eine spanende Bearbeitung bearbeitete Sitzringaufnahme aufweist, In der Sitzringaufnahme ist ein Ventilsitzring aufgenommen, welcher einen Ventilsitz für ein Gaswechselventil der Verbrennungskraftmaschine bildet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Zylinderkopf für eine Verbrennungskraftmaschine sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Zylinderkopfes zu schaffen, sodass auf besonders kostengünstige Weise eine besonders strömungsgünstige Ausgestaltung des Zylinderkopfes realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch einen Zylinderkopf mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um einen Zylinderkopf der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass auf besonders kostengünstige Weise eine besonders strömungsgünstige Ausgestaltung des Zylinderkopfes realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich an die Sitzringaufnahme und den einfach auch als Sitzring bezeichneten Ventilsitzring ein durch eine zusätzliche spanende Bearbeitung bearbeiteter Teilbereich des Gusskörpers anschließt. Die zusätzliche spanende Bearbeitung wird auch als koaxiale Bearbeitung bezeichnet, da sie beispielsweise koaxial zu der ersten spanenden Bearbeitung der Sitzringaufnahme angeordnet beziehungsweise vorgesehen oder aber entlang zweier senkrecht zueinander und in einer Ebene verlaufender Richtungen, von denen eine beispielsweise mit x oder als x-Richtung und die andere beispielsweise mit y oder als y-Richtung bezeichnet wird, gegenüber der Sitzringaufnahme versetzt ist.
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Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Zylinderkopfes sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.
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Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Die Strömungskontur über den beispielsweise als Einlasssitzring ausgebildeten Ventilsitzring sowie der anschließende Übergang zum Brennraum sind sehr sensitiv für die Strömungsstruktur im Zylinder. Nach aktuellem Stand der Technik ergibt sich in diesem Bereich eine Kante, die die Tumblebildung im Zylinder reduziert. Ein hoher Tumble (walzenförmige Strömungsstruktur im Zylinder) ist allerdings für eine effiziente Verbrennung sehr wichtig. Zusätzlich ist die Kante stark abhängig von Gusstoleranzen, insbesondere des Gusskörpers, sodass die Tambelausbildung von Motor zu Motor unterschiedlich ist. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Versetzung beziehungsweise eine Verschiebung der auch als koaxiale Bearbeitung bezeichneten, zusätzlichen spanenden Bearbeitung gegenüber der Sitzringaufnahme und somit gegenüber der ersten spanenden Bearbeitung der Sitzringaufnahme in x- und y-Richtung gezeigt. Der Versatz beziehungsweise die Verschiebung der zusätzlichen spanenden Bearbeitung beziehungsweise des Teilbereiches in die x-Richtung gegenüber der Sitzringaufnahme beziehungsweise gegenüber der ersten spanenden Bearbeitung der Sitzringaufnahme kann beispielsweise in einem Bereich von einschließlich Null Millimeter bis einschließlich 2,5 Millimeter liegen. Der Versatz beziehungsweise die Verschiebung des Teilbereiches beziehungsweise der zusätzlichen spanenden Bearbeitung in y-Richtung gegenüber der Sitzringaufnahme beziehungsweise gegenüber der ersten spanenden Bearbeitung der Sitzringaufnahme kann beispielsweise in einem Bereich von einschließlich null Millimeter bis einschließlich 1,5 Millimeter liegen.
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Insbesondere herkömmlicherweise wird der Zylinderkopf folgendermaßen hergestellt, insbesondere gefertigt: Bei einem ersten Schritt wird in eine Brennraumrohkontur beziehungsweise in eine Gussoberfläche, insbesondere des Gusskörpers, eine Vorbearbeitung für die Sitzringaufnahme eingearbeitet, insbesondere derart, dass die erste spanende Bearbeitung durchgeführt wird. Bei einem sich insbesondere an den ersten Schritt anschließenden, zweiten Schritt des Verfahrens wird beispielsweise der einfach auch als Sitzring bezeichnete Ventilsitzring in der Sitzringaufnahme angeordnet, insbesondere in die Sitzringaufnahme hineinbewegt und in der Sitzringaufnahme befestigt, ganz insbesondere in die Sitzringaufnahme eingepresst. Bei einem sich insbesondere an den zweiten Schritt anschließenden, dritten Schritt wird, insbesondere nach dem Einpressen des Ventilsitzrings in die Sitzringaufnahme, insbesondere in einer Endbearbeitung, welche wenigstens oder genau einen Schritt oder mehrere Schritte umfassen kann, eine Sitzringfläche und ein Übergang zur Gusskontur gefertigt, wodurch eine resultierende Strömungskontur hergestellt wird beziehungsweise wodurch sich eine daraus resultierende Strömungskontur ergibt. Durch diese Bearbeitungsreihenfolge ergibt sich die zuvor beschriebene Kante. Die Durchmesser der Endbearbeitung und Vorbearbeitung sind dabei durch die Zylinderbohrung begrenzt, wodurch sie nicht größer ausgeführt werden können, um einen strömungsgünstigeren Übergang zu ermöglichen. Alternativ kann ein vollbearbeiteter Brennraum ausgeführt werden, um günstige und gusstoleranzfreie Strömungskonturen zu halten, was jedoch sehr kostenintensiv ist.
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Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können nun durch die Erfindung vermieden werden. Um den Bereich des Ventilsitzrings im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen strömungsgünstiger zu gestalten und gleichzeitig die Abhängigkeit gegenüber oder von Gusstoleranzen zu reduzieren, sieht die Erfindung die zusätzliche spanende Bearbeitung vor, welche beispielsweise koaxial zur auch als Sitzringbearbeitung bezeichneten, ersten spanenden Bearbeitung ausgeführt wird. Dadurch, dass die insbesondere koaxiale, zusätzliche spanende Bearbeitung eine einfache Bearbeitung ist, ist sie sehr kostengünstig realisierbar. Insbesondere durch die koaxiale Positionierung der zusätzlichen spanenden Bearbeitung kann die erfindungsgemäß vorgesehene, zusätzlich spanende Bearbeitung einen vorteilhaft großen Durchmesser aufweisen und so einen weiteren Bereich strömungsgünstig bearbeiten. Zusätzlich wird durch die Erfindung die Kante im strömungskritischen Bereich geglättet, und so wird eine intensivere Tambelströmung ermöglicht. Des Weiteren können Gusstoleranzen besser ausgeglichen werden (gleiche Abströmungswinkel bei unterschiedlichen Gussversätzen) und folglich kann eine geringere Sensitivität der Strömung erzielt werden.
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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.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 ausschnittsweise eine schematische Ansicht eines Zylinderkopfes einer Verbrennungskraftmaschine;
- 2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Zylinderkopfes;
- 3 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Zylinderkopfes; und
- 4 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht des Zylinderkopfes.
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In den Figuren sind gleich oder funktionsgleiche ELemente mit gleichem Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Zylinderkopf 10 für eine als Hubkolbenmotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs und ganz insbesondere eines Kraftwagens. Der Zylinderkopf 10 weist einen Gusskörper 12 auf, welcher somit ein durch Gießen hergestellter Gusskörper ist und insbesondere eine Gusskontur aufweist, Insbesondere bildet der Gusskörper 12 ein Brennraumdach 14, durch welches ein Brennraum der Verbrennungskrafmaschine teilweise begrenzt ist. Der Brennraum ist beispielsweise teilweise auch durch einen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine begrenzt. In dem Gusskörper 12 verlaufen dem Brennraum zugeordnete Einlasskanäle 16 sowie dem Brennraum zugeordnete Auslasskanäle 18. Den jeweiligen Einlasskanal 16 ist ein jeweiliges, beispielsweise als Tellerventil ausgebildetes, erstes Gaswechselventil in Form eines jeweiligen Einlassventils 20 zugeordnet, und dem jeweiligen Auslasskanal 18 ist ein jeweiliges, beispielsweise als Tellerventil ausgebildetes, zweites Gaswechselventil in Form eines jeweiligen Auslassventils 22 zurgeordnet.
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In Zusammenschau mit 2 und 3 ist erkennbar, dass der Gusskörper 12, insbesondere je Einlassventil 20, eine jeweilige, auch als Ventilsitzringaufnahme bezeichnete Sitzringaufnahme 24 aufweist, in welcher eine in den Figuren nicht dargesteller, einfach auch als Sitzring bezeichneter Ventilsitzring aufgenommen ist. Der Ventilsitzring ist ein Einlassring, welcher für das jeweilige Einlassventil 20 einen jeweiligen Ventilsitz bildet. Das jeweilige Einlassventil 20 sitzt in seiner jeweiligen Schließstellung, insbesondere direkt, auf dem jeweiligen, durch den jeweiligen Ventilsitzring gebildeten Ventilsitz. Die jeweilige Sitzringaufnahme 24 ist durch eine jeweilige, erste spanende Bearbeitung bearbeitet und somit hergestellt.
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Um nun eine besonders strömungsgünstige Ausgestaltung des Zylinderkopfes 10 realisieren zu können, schließt sich an die jeweilige Sitzringaufnahme 24 und den jeweiligen, darin angeordneten Ventilsitzring ein jeweiliger, durch eine zusätzliche spanende Bearbeitung bearbeiteter Teilbereich 26 des Gusskörpers 12 an. Die jeweilige, zusätzliche spanende Bearbeitung oder auch als koaxiale Bearbeitung bezeichnet und ist in 1 mit 28 bezeichnet. Da der Teilbereich 26 durch die zusätzliche spanende Bearbeitung 28 bearbeitet und somit hergstellt ist, sind die Begriffe „Teilbereich 26“ und „zusätzliche spanende Bearbeitung 28“ synonym zu vestehen.
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In 2 ist eine insbesondere aus der zusätzlichen spanenden Bearbeitung 28 resultierende Strömungskontur, welche die zusätzliche spanende Bearbeitung 28 umfasst, mit 30 bezeichnet. Hierdurch kann der Zylinderkopf 10 besonders strömungsgünstig ausgestaltet werden, da eine übermäßige Kante vermieden und gleiche Strömungswinkel bei allen Gusstoleranzen, die in 2 mit 32 bezeichnet sind, realisiert werden können.
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In 1 ist erkennbar, dass der Teilbereich 26 beziehungsweise die zusätzliche spanende Bearbeitung 28 beispielsweise entlang zweier senkrecht zueinander und in einer Ebene verlaufender Richtungen gegenüber der Sitzringaufnahme 24 und somit gegenüber der ersten spanenden Bearbeitung, durch welche die Sitzringaufnahme 24 bearbeitet und somit hergestellt ist, versetzt ist. Dieser Versatz der zusätzlichen spanenden Bearbeitung 28 gegenüber der auch als Sitzringbearbeitung oder Ventilsitzringbearbeitung bezeichneten, ersten spanenden Bearbeitung der Sitzringaufnahme 24 wird auch als Verschiebung bezeichnet. Eine erste der Richtungen wird auch mit x-Richtung bezeichnet und ist in 1 mit x bezeichnet, und eine zweite der Richtungen wird auch als y-Richtung bezeichnet und ist in 1 mit y bezeichnet. Aus 1 ist erkennbar, dass die zusätzliche spanende Bearbeitung 28 sowohl entlang der x-Richtung als auch entlang der y-Richtung gegenüber der ersten spanenden Bearbeitung versetzt oder verschoben ist. Durch die zusätzliche spanende Bearbeitung 28 erfolgt ein Abtrag von Material, insbesondere des Gusskörpers 12, wodurch der Zylinderkopf 10 besonders strömungsgünstig gestaltet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Zylinderkopf
- 12
- Gusskörper
- 14
- Brennraumdach
- 16
- Einlasskanal
- 18
- Auslasskanal
- 20
- Einlassventil
- 22
- Auslassventil
- 24
- Sitzringaufnahme
- 26
- Teilbereich
- 28
- zusätzliche spanende Bearbeitung
- x
- erste Richtung
- y
- zweite Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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