DE19906083C1 - Cylinder head for internal combustion engine has port with flow passage having cap for cylinder head bolt hole - Google Patents

Cylinder head for internal combustion engine has port with flow passage having cap for cylinder head bolt hole

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Abstract

The cylinder head for an internal combustion engine has a port with a flow passage having a wall (31) with an opening (28) to receive a cylinder head bolt (25) extending into the crankcase (2). The head of the bolt is covered by a cap (35) which continues the contour of the flow passage.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Patentanspruchs 1.The invention relates to a cylinder head for a Internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.

Es ist bereits ein Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine bekannt (Kraftfahrtechnisches Taschenbuch/Bosch, 22. Auflage, VDI- Verlag, 1995, Seite 395), dessen Einlaßkanal für die angesaugte Luft und der Auslaßkanal für das Abgas auf entgegengesetzten Seiten einer Brennkraftmaschine liegen. Diese Ausbildung des Zylinderkopfes ist der Fachwelt unter dem Begriff Querstromkopf hinreichend bekannt, da diese Ausbildung Vorteile in Hinblick auf die Strömungsführung in den Strömungskanälen zu den Gaswechselventilen sowie einer erleichterten Abdichtung des Zylinderkopfes bietet. Die Strömungsführung bzw. Gestaltung der Strömungskanäle zu den Gaswechselventilen ist jedoch abhängig von der Position der Zylinderkopfschrauben im Zylinderkopf zu gestalten, so daß stets Kompromisse bei der Auswahl der Lage der Zylinderkopfschrauben in Kauf genommen werden müssen.It is a cylinder head for an internal combustion engine is already known (Automotive paperback / Bosch, 22nd edition, VDI- Verlag, 1995, page 395), the inlet channel for the suction Air and the exhaust duct for the exhaust gas on opposite Sides of an internal combustion engine. This training of Cylinder head is the professional world under the term cross flow head well known because this training benefits in terms to the flow guidance in the flow channels to the Gas exchange valves and an easier sealing of the Offers cylinder head. The flow guidance or design of the However, flow channels to the gas exchange valves are dependent from the position of the cylinder head bolts in the cylinder head shape, so that always compromises when choosing the location of the Cylinder head screws have to be accepted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf sc zu gestalten, daß die Positionierung der Zylinderkopfschrauben ohne räumliche Beschränkungen aufgrund der Lage der Strömungskanäle im Zylinderkopf im wesentlichen frei gewählt werden kann.The invention is based, a cylinder head sc to shape that the positioning of the cylinder head bolts without spatial restrictions due to the location of the Flow channels in the cylinder head are essentially freely chosen can be.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is done with a generic Establishment by the characteristic features of the Claim 1 solved.

Damit läßt sich in vorteilhafter Weise eine optimale Einleitung der Gaskräfte und Abdichtung des Zylinderkopfes sowie ein kompakter Aufbau des Zylinderkopfes verwirklichen.This can be advantageous  Way an optimal introduction of gas forces and sealing the Cylinder head and a compact construction of the cylinder head realize.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Zylinderkopfes für eine Brennkraftmaschine möglich.By the measures listed in the subclaims advantageous developments and improvements of the claim 1 specified cylinder head for an internal combustion engine possible.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt An embodiment of the invention is in the drawing shown in simplified form and in the description below explained in more detail. It shows

Fig. 1 einen teilweisen Schnitt durch einen Zylinderkopf mit einem sich daran anschließenden Kurbelgehäuse und Fig. 1 shows a partial section through a cylinder head with an adjoining crankcase and

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Zylinderkopf mit Ventiltrieb und Nockenwelle. Fig. 2 is a plan view of the cylinder head with valve train and camshaft.

In Fig. 1 ist ein teilweiser Schnitt durch einen Zylinderkopf 1 mit einem sich daran anschließenden Kurbelgehäuse 2 gezeigt. In dem Zylinderkopf 1 sind Gaswechselventile, zum Beispiel pro Brennraum 9 ein in Fig. 1 und 2 gezeigtes Einlaßventil 4 und ein in Fig. 2 dargestelltes Auslaßventil 6, untergebracht. Möglich ist selbstverständlich auch, pro Brennraum 9 mehrere Gaswechselventile im Zylinderkopf 1, beispielsweise zwei Einlaßventile und zwei Auslaßventile, vorzusehen. Bei dem Zylinderkopf 1 kann es sich um einen Zylinderkopf 1 für eine Brennkraftmaschine fremdgezündeter Bauart (Ottomotor) oder selbstzündender Bauart (Dieselmotor) handeln. Über einen Ventiltrieb 5, der zum Beispiel eine Schwinghebel-Steuerung 12 hat, kann das Einlaßventil 4 einen Einlaßkanal 7 für die angesaugte Luft zu dem Brennraum 9 der Brennkraftmaschine öffnen und schließen. Der Brennraum 9 wird einerseits begrenzt vom Zylinderkopf 1 und andererseits von einem Kolben 10, der eine Mulde 11 aufweist. In den Brennraum 9 ragt ein in Fig. 1 gestrichelt gezeichnetes Einspritzventil 14 mit seinem Abspritzteil 15. In der Nähe des Abspritzteils 15 befindet sich eine Zündkerze 16 mit ihren Zündelektroden 17. Bei dem Einspritzventil 14 kann es sich um ein elektromagnetisch betätigbares handeln, welches den Brennstoff in direkter Weise in den Brennraum 9 abgibt. Möglich ist aber auch, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ein sogenanntes Gemischeinblaseventil 14 zu verwenden, welches ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch in den Brennraum 9 einblasen kann. Der Aufbau und die Betriebsweise derartiger Gemischeinblaseventile 14 ist dem Fachmann zum Beispiel aus dem SAE-Paper 98P-136, 1988, Rodney Houston, Geoffrey Cathcart, Orbital Engine Company, Perth, Western Australia, "Combustion and Emissions Characteristics of Orbital's Combustion Process Applied to Multi-Cylinder Automotive Direct Injected 4-Stroke Engines", Seiten 1-12, hinreichend bekannt. Ergänzend weisen wir noch auf die Veröffentlichungen EP 0 242 370 B1, EP 0 308 467 B1 und EP 0 494 468 B1 hin, die beispielhaft den Aufbau derartiger Gemischeinblaseventile 14 zeigen.In Fig. 1 a partial section through a cylinder head 1 with an adjoining crankcase 2 is shown. In the cylinder head 1 , gas exchange valves, for example an intake valve 4 shown in FIGS . 1 and 2 and an exhaust valve 6 shown in FIG. 2, are accommodated for each combustion chamber 9 . Of course, it is also possible to provide several gas exchange valves in the cylinder head 1 per combustion chamber 9 , for example two intake valves and two exhaust valves. The cylinder head 1 can be a cylinder head 1 for an internal combustion engine of a spark-ignition type (gasoline engine) or a self-ignition type (diesel engine). Via a valve train 5 , which has, for example, a rocker arm control 12 , the inlet valve 4 can open and close an inlet channel 7 for the intake air to the combustion chamber 9 of the internal combustion engine. The combustion chamber 9 is delimited on the one hand by the cylinder head 1 and on the other hand by a piston 10 which has a trough 11 . An injection valve 14 with its spray-off part 15 projects into the combustion chamber 9 with a broken line in FIG. 1. A spark plug 16 with its ignition electrodes 17 is located in the vicinity of the injection part 15 . The injection valve 14 can be an electromagnetically actuable one, which emits the fuel directly into the combustion chamber 9 . It is also possible, as shown in FIGS. 1 and 2, to use a so-called mixture injection valve 14 , which can blow an ignitable fuel-air mixture into the combustion chamber 9 . The construction and the mode of operation of such mixture injection valves 14 are known to the person skilled in the art, for example from SAE paper 98P-136, 1988, Rodney Houston, Geoffrey Cathcart, Orbital Engine Company, Perth, Western Australia, "Combustion and Emissions Characteristics of Orbital's Combustion Process Applied to Multi-Cylinder Automotive Direct Injected 4-Stroke Engines ", pages 1-12, well known. In addition, we refer to the publications EP 0 242 370 B1, EP 0 308 467 B1 and EP 0 494 468 B1, which show an example of the structure of such mixture injection valves 14 .

Der Einlaßkanal 7 verläuft von Brennraum 9 in Richtung des Ventiltriebs 5 schräg zu einer Längsachse 20 des Einlaßventils 4 und endet an einer Querfläche 22 des Zylinderkopfes 1. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, kann die Querfläche 22 beispielsweise die Form einer Ringfläche aufweisen, die einen Eingang des Einlaßkanals 7 begrenzt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, befindet sich die Querfläche 22 etwas unterhalb einer Nockenwelle 24 des Ventiltriebs 5. In etwa um 90 Grad abgewinkelt zu dem Einlaßventil 4 bzw. dem Einlaßkanal 7 verläuft ein in Fig. 1 gestrichelt eingezeichneter Auslaßkanal 8, der zu dem in Fig. 2 dargestellten Auslaßventil 6 führt. Der Einlaßkanal 7 und der Auslaßkanal 8 liegen auf entgegengesetzten Seiten des Zylinderkopfes 1. Diese gegenüberliegende Gestaltung beider Kanäle 7, 8 ist dem Fachmann unter dem Begriff Querstromkopf hinreichend bekannt. The inlet duct 7 runs from the combustion chamber 9 in the direction of the valve drive 5 obliquely to a longitudinal axis 20 of the inlet valve 4 and ends at a transverse surface 22 of the cylinder head 1 . As shown in FIG. 2, the transverse surface 22 can have the shape of an annular surface, for example, which delimits an inlet of the inlet channel 7 . As shown in FIG. 1, the transverse surface 22 is located somewhat below a camshaft 24 of the valve drive 5 . At an angle of approximately 90 degrees to the inlet valve 4 or the inlet channel 7 , an outlet channel 8 , shown in broken lines in FIG. 1, leads to the outlet valve 6 shown in FIG. 2. The intake port 7 and the exhaust port 8 are on opposite sides of the cylinder head 1 . This opposite design of both channels 7 , 8 is well known to the person skilled in the art under the term crossflow head.

Der Zylinderkopf 1 wird über Zylinderkopfschrauben 25 mit dem Kurbelgehäuse 2 verschraubt. Der Abstand der einzelnen Zylinderkopfschrauben 25 ist so zu wählen, daß die vom Zylinderkopf 1 aufgenommenen Gaskräfte möglichst gleichmäßig über die Zylinderkopfschrauben 25 in das Kurbelgehäuse 2 eingeleitet werden. Dabei kann sich konstruktiv der Fall ergeben, daß sich als optimale Anordnung einer Zylinderkopfschraube 25 eine Position direkt über einem Strömungskanal 7 für ein Gaswechselventil 4 ergibt. Bisher wurde eine derartige Anordnung aber nicht verwirklicht, so daß die Zylinderkopfschraube 25 auf eine weniger optimale Position verschoben wurde. Erfindungsgemäß wird hier Abhilfe wie folgt geleistet.The cylinder head 1 is screwed to the crankcase 2 by means of cylinder head screws 25 . The distance between the individual cylinder head screws 25 is to be selected so that the gas forces absorbed by the cylinder head 1 are introduced into the crankcase 2 as uniformly as possible via the cylinder head screws 25 . In terms of design, this can result in the situation that the optimal arrangement of a cylinder head screw 25 results in a position directly above a flow channel 7 for a gas exchange valve 4 . So far, however, such an arrangement has not been implemented, so that the cylinder head screw 25 has been moved to a less optimal position. According to the invention, this is remedied as follows.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, verläuft eine länglich ausgebildete Öffnung 28 beispielsweise senkrecht zu einer zwischen Zylinderkopf 1 und Kurbelgehäuse 2 liegenden Trennfläche 29 im Zylinderkopf 1 und teilweise im Kurbelgehäuse 2. Durch diese Öffnung 28 wird zur Montage des Zylinderkopfes 1 die Zylinderkopfschraube 25 eingeführt und greift im Kurbelgehäuse 2 in ein nicht näher dargestelltes Gewinde ein. Die Zylinderkopfschraube 25 befindet sich im verschraubten Zustand im Zylinderkopf 1 mit ihrem Schraubenkopf 26 unterhalb einer Wandung 31 des Einlaßkanals 7 in einer Aussparung 34 der Wandung 31. Erfindungsgemäß wird nach dem Einführen der Zylinderkopfschraube 25 in die Öffnung 28 und Verschrauben derselben im Kurbelgehäuse 2 ein Abdeckkörper 35 in die Aussparung 34 eingeführt, um mittels des Abdeckkörpers 35 die Aussparung 34 bzw. die Öffnung 28 vollständig abzudecken, derart, daß die Wandung 31 des Einlaßkanals 7 ohne Unterbrechung bzw. ohne Strömungshindernis der Zylinderkopfschraube 25 ungestört weitergeführt wird. Der zylinderartige Abdeckkörper 35 hat hierzu eine schräg gestaltete Wandung 36, die entsprechend dem Verlauf der Wandung 31 des Einlaßkanals 7 ohne eine Aussparung 34 gewölbt ist, so daß der Verlauf der Wandung 31 des Einlaßkanal 31 durch den Abdeckkörper 35 vollständig ergänzt wird.As shown in FIG. 1, an elongated opening 28 extends, for example, perpendicular to a separating surface 29 between cylinder head 1 and crankcase 2 in cylinder head 1 and partially in crankcase 2 . Through this opening 28 , the cylinder head screw 25 is inserted for mounting the cylinder head 1 and engages in the crankcase 2 in a thread, not shown. The cylinder head screw 25 is in the screwed state in the cylinder head 1 with its screw head 26 below a wall 31 of the inlet channel 7 in a recess 34 of the wall 31 . According to the invention, after inserting the cylinder head screw 25 into the opening 28 and screwing the same in the crankcase 2, a cover body 35 is inserted into the recess 34 in order to completely cover the recess 34 or the opening 28 by means of the cover body 35 , such that the wall 31 of the Inlet channel 7 is continued without interruption or without an obstacle to the flow of the cylinder head screw 25 . For this purpose, the cylinder-like cover body 35 has an obliquely designed wall 36 which is curved in accordance with the course of the wall 31 of the inlet channel 7 without a recess 34 , so that the course of the wall 31 of the inlet channel 31 is completely supplemented by the cover body 35 .

Der Abdeckkörper 35 hat eine Ausnehmung 37, in welcher der Schraubenkopf 26 der Zylinderkopfschraube 25 Platz findet. Zur Befestigung des Abdeckkörpers 35 in der Aussparung 34 der Wandung 31 ist ein Befestigungselement vorgesehen, das beispielsweise in Form einer Befestigungsschraube 40 ausgebildet ist. Die Befestigungsschraube 40 verläuft zum Beispiel quer zur Zylinderkopfschraube 25 und wird durch eine oberhalb des Schraubenkopfes 26 vorgesehene Befestigungsöffnung 41 in einer Seitenfläche 42 des Zylinderkopfes 1 in den Zylinderkopf 1 seitlich eingeführt und in ein im Abdeckkörper 35 vorgesehenes Gewinde 43 verschraubt. Möglich ist aber auch, anstelle oder zusätzlich zur Befestigungsschraube 40 entsprechende Rastmittel am Abdeckkörper 35 und an der Aussparung 34 vorzusehen. Hierzu kann beispielsweise der Abdeckkörper 35 in Fig. 1 angedeutete Rastnasen 46 aufweisen, welche beim Einführen des Abdeckkörpers 35 in die Aussparung 34 in in der Aussparung 34 korrespondierend vorgesehene Rastnuten 47 eingreifen können. Der Abdeckkörper 35 kann beispielsweise aus Metall oder aus Kunststoff bestehen. Im Falle einer Ausbildung des Abdeckkörpers 35 aus Kunststoff kann das Gewinde 43 zum Beispiel mit Hilfe eines Gewindeeinsatzes 44 im Abdeckkörper 35 eingebracht sein.The cover body 35 has a recess 37 in which the screw head 26 of the cylinder head screw 25 is accommodated. To fasten the cover body 35 in the recess 34 of the wall 31 , a fastening element is provided, which is designed, for example, in the form of a fastening screw 40 . The fastening screw 40 extends, for example, transversely to the cylinder head screw 25 and is laterally inserted into the cylinder head 1 through a fastening opening 41 provided above the screw head 26 in a side face 42 of the cylinder head 1 and screwed into a thread 43 provided in the cover body 35 . However, it is also possible to provide corresponding locking means on the cover body 35 and on the recess 34 instead of or in addition to the fastening screw 40 . For this purpose, the cover 35 1 indicated detents 46 may, for example, in Fig. Have, which can engage on insertion of the cover body 35 in the recess 34 in correspondingly provided in the recess 34 the lock grooves 47th The cover body 35 can be made of metal or plastic, for example. In the case of forming the cover body 35 made of plastic, the thread can be incorporated in the cover body 44 35 43 for example by means of a threaded insert.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen Abdeckkörper 35 beschränkt, der sich in einem Einlaßkanal 7 eines Einlaßventils 4 befindet. Möglich ist selbstverständlich auch, den Abdeckkörper 35 in einem Auslaßkanal 8 zu einem Auslaßventil 6 der Brennkraftmaschine vorzusehen, um, in gleicher Weise wie beim Einlaßkanal 7, mittels des Abdeckkörpers 35 das Einführen einer Zylinderkopfschraube 25 durch den Auslaßkanal 8 zu ermöglichen.However, the invention is not limited to a cover body 35 which is located in an inlet channel 7 of an inlet valve 4 . Of course, it is also possible to provide the cover body 35 in an outlet duct 8 to an exhaust valve 6 of the internal combustion engine, in order to enable the insertion of a cylinder head screw 25 through the outlet duct 8 by means of the cover body 35 in the same way as for the inlet duct 7 .

Claims (10)

1. Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine, der einen im Zylinderkopf vorgesehenen Strömungskanal zu einem Gaswechselventil hat und mittels Zylinderkopfschrauben an ein Kurbelgehäuse angeschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Wandung (31) des Strömungskanals (7; 8) eine Öffnung (28) vorgesehen ist, in welche eine Zylinderkopfschraube (25) zur Verschraubung mit dem Kurbelgehäuse (2) eingeführt wird, wobei nach dem Einführen der Zylinderkopfschraube (25) in die Öffnung (28) ein Abdeckkörper (35) teilweise in die Öffnung (28) eingebracht wird, der diese abdeckt und so gestaltet ist, daß der Verlauf der Wandung (31) des Strömungskanals (7; 8) im wesentlichen ergänzt wird.1. Cylinder head for an internal combustion engine, which has a flow channel provided in the cylinder head to a gas exchange valve and is screwed to a crankcase by means of cylinder head screws, characterized in that an opening ( 28 ) is provided in a wall ( 31 ) of the flow channel ( 7 ; 8 ) in which a cylinder head screw (25) is inserted for screwing to the crankcase (2), wherein a cover body (35) is partially inserted into the opening (28) after insertion of the cylinder head bolt (25) in the opening (28) this covers and is designed so that the course of the wall ( 31 ) of the flow channel ( 7 ; 8 ) is substantially supplemented. 2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaswechselventil ein Einlaßventil (4) und der Strömungskanal ein Einlaßkanal (7) zu dem Einlaßventil (4) ist.2. Cylinder head according to claim 1, characterized in that the gas exchange valve is an inlet valve ( 4 ) and the flow channel is an inlet channel ( 7 ) to the inlet valve ( 4 ). 3. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaswechselventil ein Auslaßventil (6) und der Strömungskanal ein Auslaßkanal (8) zu dem Auslaßventil (6) ist.3. Cylinder head according to claim 1, characterized in that the gas exchange valve is an outlet valve ( 6 ) and the flow channel is an outlet channel ( 8 ) to the outlet valve ( 6 ). 4. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckkörper (35) eine Ausnehmung (37) zur Aufnahme eines Schraubenkopfes (26) der Zylinderkopfschraube (25) hat. 4. Cylinder head according to claim 1, characterized in that the cover body ( 35 ) has a recess ( 37 ) for receiving a screw head ( 26 ) of the cylinder head screw ( 25 ). 5. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Befestigungselement (40) zur Befestigung des Abdeckkörpers (35) in einer Aussparung (34) im Zylinderkopf (1) vorgesehen ist.5. Cylinder head according to claim 1, characterized in that a fastening element ( 40 ) for fastening the cover body ( 35 ) is provided in a recess ( 34 ) in the cylinder head ( 1 ). 6. Zylinderkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (40) in Form einer Schraube ausgebildet ist, die in einer Befestigungsöffnung (41) an einer Seitenfläche (42) des Zylinderkopfes (1) eingeführt ist.6. Cylinder head according to claim 5, characterized in that the fastening element ( 40 ) is designed in the form of a screw which is inserted in a fastening opening ( 41 ) on a side surface ( 42 ) of the cylinder head ( 1 ). 7. Zylinderkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Abdeckkörper (35) ein Gewinde (43) zur Verschraubung mit der Schraube (40) vorgesehen ist.7. Cylinder head according to claim 5, characterized in that a thread ( 43 ) for screwing with the screw ( 40 ) is provided in the cover body ( 35 ). 8. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckkörper (35) aus Kunststoff besteht.8. Cylinder head according to one of claims 1 or 6, characterized in that the cover body ( 35 ) consists of plastic. 9. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckkörper (35) über eine Rastverbindung (46, 47) in einer Aussparung (34) im Zylinderkopf (1) befestigt ist.9. Cylinder head according to one of claims 1 or 6, characterized in that the cover body ( 35 ) via a latching connection ( 46 , 47 ) in a recess ( 34 ) in the cylinder head ( 1 ) is attached. 10. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckkörper (35) eine zylinderartige Gestalt hat und eine Wandung (36) aufweist, welche den Verlauf der Wandung (31) des Strömungskanals (7; 8) ohne eine Öffnung (28) nachbildet.10. Cylinder head according to claim 1, characterized in that the cover body ( 35 ) has a cylindrical shape and has a wall ( 36 ) which simulates the course of the wall ( 31 ) of the flow channel ( 7 ; 8 ) without an opening ( 28 ) .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1069300A3 (en) * 1999-07-15 2001-12-12 Detroit Diesel Corporation Internal combustion engine with cylinder head having bolt and port arrangement
DE10043773A1 (en) * 2000-09-06 2002-03-14 Audi Ag Cylinder head for multicylinder direct injecting Otto engine has three holders for ignition devices and fuel injection units, for double ignition o double fuel injection

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