DE19600448C1 - Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine

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    • F02F2007/0063Head bolts; Arrangements of cylinder head bolts

Description

Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsgekühlten Zy­ linderkopf für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Aus der DE 35 13 126 C2 ist ein gattungsgemäßer Zylinderkopf bekannt. Zur Versteifung des Zylinderkopfgehäuses besitzt die Zylinderkopfdecke einen sich in Zylinderkopflängsrichtung er­ streckenden Mittelsteg als Versteifungsrippe, die über vertikale Verbindungsrippen mit dem Zylinderkopfboden verbunden ist. Diese Maßnahmen zur Erzielung eines steifen Zylinderkopfes sind aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf derart weiterzubilden, daß die Steifigkeit des Zylinderkopfes mit minimalem Aufwand und durch Verbesserung der bereits im Zylinderkopfgehäuse vorhandenen Bauelemente erhöht wird.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Beim Zylinderkopfgehäuse sind sowohl die Gaswechselkanäle als auch die Stützsäulen zur Aufnahme der Zylinderkopfschrauben steifigkeitserhöhende Bauelemente. Durch die Verbindung dieser Bauelemente über eine Versteifungsrippe werden dabei auf einfache Weise zumindest die zwischen diesen Bauelementen liegenden Zylinderkopfbodenbereiche versteift. Dieser neue Steifig­ keitsverbund von Gaswechselkanal, Versteifungsrippe und Stütz­ säule nutzt dabei vorteilhaft die bereits im Zylinderkopfgehäuse sowieso vorhandenen steifigkeitsfördernden Bauelemente aus, um hierdurch flächenmäßig größere Bereiche des Zylinderkopfbodens steif zu gestalten.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Un­ teransprüche.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Zylinderkopfes nach der Erfindung dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einem Querschnitt nach der Linie I-I und
Fig. 2 den Zylinderkopf aus Fig. 1 in einem horizontalen Schnitt nach der Linie II-II aus Fig. 1.
Ein Zylinderkopf 1 für eine Mehrzylinder- Viertaktbrennkraftmaschine besteht aus einem einteiligen Gußstück mit einem Zylinderkopfboden 2 und den von diesem nach oben bis zu einer Zylinderkopfdecke 3 abführenden längsseitigen Außenwänden 4, 5 und stirnseitigen Außenwänden 6. Zur Auflage einer Zylinderkopfhaube sind die im Bereich der Zylinderkopfdecke 3 endenden Außenwände 4, 5 und 6 eben bearbeitet. Zylinderkopfboden 2 und die von diesem beabstandete Zylinder­ kopfdecke 3 umschließen zusammen mit den Außenwänden 4, 5 und 6 einen Kühlwasserraum 7.
Der Kühlwasserraum 7 ist quer zu einer Zylinderkopflängsachse 8 von Gaswechselkanälen 9, 10 durchsetzt, von denen der Gaswech­ selkanal 9 jeweils einen Auslaßkanal und der Gaswechselkanal 10 einen Einlaßkanal bildet. Die Gaswechselkanäle 9 und 10 er­ strecken sich dabei von Ventilöffnungen 11 und 12 im Zylinder­ kopfboden 2 bis zu Mündungsöffnungen in den seitlichen Außen­ wänden 4 und 5. Dabei sind in den beiden Figuren nur die Mündungsöffnungen 13 der Auslaßkanäle dargestellt.
Die Befestigung des Zylinderkopfes 1 auf dem nicht dargestellten Zylindergehäuse erfolgt mittels Zylinderkopfschrauben, die durch Öffnungen 14, 15 von Stützsäulen 16, 17 gesteckt sind. Pro Zylinder sind 4 Zylinderkopfschrauben vorgesehen. Um dabei eine möglichst gleichmäßige Anpressung des Zylinderkopfes 1 am Zylindergehäuse zu erzielen, sind die Zylinderkopfschrauben und damit auch die Stützsäulen 16, 17 im Bereich der seitlichen Außenwände 4 und 5 angeordnet. So sind die Stützsäulen 16 im Bereich der Außenwand 4 und die Stützsäulen 15 im Bereich der Außenwand 5 vorgesehen. Die Stützsäulen 16 und 17 sind in die Gehäuseformationen des Zylinderkopfes 1 eingegossen, so daß die von den Zylinderkopfschrauben erzeugten Anpreßkräfte über die Stützsäulen und den Zylinderkopfboden 2 möglichst gleichmäßig auf die zwischen Zylinderkopf 1 und Zylindergehäuse vorgesehene Zylinderkopfdichtung verteilt werden.
Ebenso ist es wichtig, daß die auf den Zylinderkopfboden 2 einwirkenden Gaskräfte möglichst gleichmäßig auf die Bauelemente des Zylinderkopfes 1 verteilt werden, um Spannungsspitzen und Nachgiebigkeiten, insbesondere im Zylinderkopfboden 2 zu vermeiden. Um die Steifigkeit zu erhöhen, sind die Stützsäulen 16 und 17 nicht nur mit dem Zylinderkopfboden 2 und der Zylin­ derkopfdecke 3 verbunden, sondern außerdem auch noch mit den Gaswechselkanälen 9 und 10. Weiterhin wird die Steifigkeit durch die zentral zu den einzelnen Zylindern im Zylinderkopf angeordneten Kammern 18 zur Aufnahme der Einspritzdüsen oder Zündkerzen erhöht, da diese ebenfalls mit dem Zylinderkopfboden 2 und der Zylinderkopfdecke 3 verbunden sind.
Um nun im Rahmen der Erfindung die Steifigkeit des Zylinderkopfes 1 noch weiter zu erhöhen, ist der Zylinderkopfboden 2 auf der Wasserseite durch Versteifungsrippen 19 und 20 verstärkt. Die vom Zylinderkopfboden 2 in den Kühlwasserraum 7 vorstehenden Versteifungsrippen 19 und 20 verlaufen dabei im wesentlichen in Richtung des Zylinderkopfes 1, wobei die Versteifungsrippen 19 mit den Stützsäulen 16 und den Einlaß-Gaswechselkanälen 10 und die Versteifungsrippen 20 mit den Stützsäulen 17 und den Auslaß- Gaswechselkanälen 9 zusammengegossen sind.
Im Verbund mit den Gaswechselkanälen 9 und 10 sowie den Stütz­ säulen entsteht hierdurch auf einfache Weise eine weitere Ver­ steifung des Zylinderkopfes 1, insbesondere des Zylinder­ kopfbodens 2 gegen die durch Gaskräfte hervorgerufenen Biege­ beanspruchungen, welche über die vorteilhafte Anbindung der Ver­ steifungsrippen 19 und 20 an den Stützsäulen 16 und 17 sowie die Gaswechselkanäle 9 und 10 weiter im Zylinderkopf 1 verteilt wer­ den.
Durch die Anbindung der Versteifungsrippen 19 an die Einlaß- Gaswechselkanäle 10 bzw. an die Stützsäulen 16 sowie der Ver­ steifungsrippen 20 an die Auslaß-Gaswechselkanäle 9 und an die Stützsäulen 17 werden relativ große Bereiche des Zylinderkopfbo­ dens verstärkt.

Claims (3)

1. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine aus einem Gußstück mit einem von seitlichen Außenwänden, einem Zylinderkopfboden und einer mit Abstand von diesem darüberliegenden Zylinderkopfdecke begrenzten Kühlwas­ serraum, der in Zylinderkopf-Querrichtung von Gaswechselkanälen durchsetzt ist, die sich von Ventilöffnungen im Zylinderkopfboden bis zu Mündungsöffnungen in den Seitenwänden erstrecken, mit einer innerhalb des Kühlwasserraumes zwischen den Gaswech­ selkanälen eines Zylinders sich zylinderaxial erstreckenden Kammer für eine Einspritzdüse ferner mit im Kühlwasserraum ge­ legenen und sich von dem Zylinderkopfboden bis zur Zylinder­ kopfdecke erstreckenden Stützsäulen mit Öffnungen zur Aufnahme von Zylinderkopfschrauben und ferner mit im Kühlwasserraum vorgesehenen Versteifungsrippen, die zumindest am Zylinder­ kopfboden angeformt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsrippen (19, 20) jeweils einen Gaswechselkanal (9, 10) mit einer Stützsäule (16, 17) verbinden.
2. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsrippen (19, 20) schräg zu einer Zylinderkopf­ längsachse (8) verlaufen.
3. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß pro Zylinder ein Einlaß-Gaswechselkanal (10) und ein Auslaß- Gaswechselkanal (9) über je eine Versteifungsrippe (19 oder 20) mit je einer Stützsäule (16 oder 17) verbunden sind.
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