DE3604667A1 - Gegossener zylinderkopf fuer eine mehrzylindrige reihen-brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gegossenen Zylinderkopf für eine mehrzylin­ drige Reihen-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspru­ ches 1.

Ein derartiger Zylinderkopf ist beispielsweise der DE-OS 30 09 302 ent­ nehmbar. Dabei sind die Ein- und Auslaßventile in einem Winkel von 30° zueinander V-förmig angeordnet. Zwischen den beiden dadurch gebildeten Ventilreihen ist ein Längskanal ausgebildet, der sich über die gesamte Länge des Kopfes erstreckt und von dem in etwa geradliniger Fortsetzung dessen Symmetrielinie Zündkerzenbohrungen von zentral in die Brennräume ragenden Zündkerzen abgehen. Die Längswände des Längskanales bilden in Verbindung mit den Seitenwänden und Abschnitten von Stirnwänden des Zy­ linderkopfes je zwei umlaufende Dichtflächen, auf die jeweils ein Ventil­ deckel aufgesetzt ist. Die Dichtflächen der beiden Ventilreihen liegen in zwei zueinander geneigten Bearbeitungsebenen.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Beibehaltung eines für die Festig­ keit des Zylinderkopfes günstigen Längskanales eine gedrängte und hin­ sichtlich der Bearbeitung und der gießtechnischen Ausbildung vorteilhafte Konstruktion zu schaffen.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspru­ ches 1 gelöst. Die angegebene, erfindunsgemäße Dimension des Längskana­ les ermöglicht zunächst einen engen V-Winkel der Ventilreihen und damit einen extrem schmal bauenden Zylinderkopf. Die verkürzte Ausbildung des Längskanales bewirkt darüberhinaus, daß an den stirnseitigen Enden des Zylinderkopfes, die nicht mehr durch den Längskanal unterteilt sind, Kühlwasserführungen, Versteifungen und gegebenenfalls unmittelbar im Zylinderkopf vorgesehene Antriebsmittel für die Nockenwellen vorgese­ hen werden können, ohne daß die Länge des Zylinderkopfes wesentlich zu­ nehmen müßte. Ferner werden die stirnseitigen Querwände des Zylinder­ kopfes nicht durch den Längskanal unterbrochen, wodurch sich eine hohe Quersteifigkeit ohne zusätzlichen Aufwand ergibt.

Durch die Merkmale des Patentanspruches 2 wird der Bearbeitungsaufwand des Zylinderkopfes vorteilhaft verringert, weil die Dichtflächen für den Ventildeckel sowohl des Längskanales als auch der Seitenwände des Zylin­ derkopfes in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden können. Sind gemäß Anspruch 3 die Dichtflächen jeweils umlaufend ausgebildet, so kann ein einziger Ventildeckel Anwendung finden, der aufgrund der äußeren und inneren, umlaufenden Dichtflächen die Nockenwellen und die Ventilbetäti­ gung nach außen abdichtet, andererseits aber den Längskanal zur Montage der Zündkerzen von außen zugänglich hält. Es versteht sich, daß ein ein­ zelner Ventildeckel herstellungstechnisch günstiger und hinsichtlich seiner Montage einfacher ist.

Zur Verringerung des Abdichtungsaufwandes und zur Erzielung einer noch schmäleren Bauweise des Zylinderkopfes kann der Längskanal entsprechend Anspruch 4 gestaltet werden, so daß dieser noch gießtechnisch vernünftig herstellbar ist. Die Zündkerzenbohrungen schneiden dabei in die Längswände des Längskanales ein; die Montage der Zündkerzen ist dadurch nicht behin­ dert. Besonders vorteilhaft können dann auch Schraubenbutzen für die Zy­ linderkopfschrauben des Zylinderkopfes zumindest teilweise in eine Längs­ wand des Längskanales eingeformt sein. Neben des damit verbundenen Raum­ gewinnes werden vorteilhaft die Längswände zur Verteilung der von den Zylinderkopfschrauben ausgeübten Spannung auf umliegende Bereiche des Zylinderkopfes mit herangezogen.

Gemäß Anspruch 6 können an die in die Längswand eingeformten Schrauben­ butzen Querstege angeformt sein, die den Längskanal überspannen. Diese tragen dann sowohl zur Quersteifigkeit des Zylinderkopfes an sich sowie zu einer Quersteifigkeit zwischen den jeweils in einer einheitlichen Querebene liegenden Zylinderkopfschrauben bei.

Durch die Merkmale des Anspruches 7 ergeben sich insbesondere gießtech­ nische Vorteile, weil die Symmetrielinie des Längskanales in der Aus­ formrichtung (Ausfahrrichtung der Gießform) liegen kann, während die Bohrung für die Zündkerze entsprechend den konstruktiven Vorgaben zur Zündkerzenlage bestimmbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch einen Zylinderkopf,

Fig. 2 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles X der Fig. 1, jedoch mit abgenommenem Ventildeckel und ohne Nocken­ wellen, Ventile etc.,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2 und

Fig. 4 einen weiteren Querschnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 2.

In dem schematischen Querschnitt der Fig. 1 ist mit 10 ein Zylinderkopf bezeichnet, der für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine der Reihenbauart mit vier Zylindern vorgesehen ist. In dem Zylinderkopf aus Leichtmetall sind je Zylinder in einer auf der Zeichnung linken Ventilreihe zwei Aus­ laßventile 12 und in der rechten Ventilreihe zwei Einlaßventile 14 ge­ lagert. Die mit ihren Ventiltellern in den Brennraum 16 ragenden Ventile 12, 14 steuern im Zylinderkopf 10 vorgesehene Auslaßkanäle 18 und Ein­ laßkanäle 20. Die Ventile sind in Ventilführungen 24 verschiebbar geführt, wobei die Ventilführungen 24 in entsprechende Bohrungen 22 des Zylinder­ kopfes 10 eingepreßt sind.

Oberhalb der Bohrungen 22 und koaxial zu diesen sind Führungen 26 einge­ arbeitet, in denen Tassenstössel 28 zur Betätigung der Ventile 12, 14 eingesetzt sind. Ventilfedern 30 spannen die Ventile 12, 14 in ihre ge­ schlossene Position vor. Auf die Tassenstössel 28 wiederum wirken die Nocken 30, 32 von zwei im Zylinderkopf 10 drehbar gelagerten Nocken­ wellen 34, 36. Die Nockenwellen 34, 36 sind in Querwänden 38, 40 (vgl. 1 Fig. 2 des Zylinderkopfes 10) drehbar gelagert. Auf die Querwänden 38, 40 aufgeschraubte Lagerbrücken 42, 44 vervollständigen die entsprechenden Nockenwellenlager.

In den Zylinderkopf ist je Brennraum 16 eine Zündkerzenbohrung 46 ein­ gearbeitet, an deren unterem Ende an der Brennraumwand 52 ein Gewindeloch 50 eingearbeitet ist. In dieses Gewindeloch 50 kann jeweils eine Zünd­ kerze 48 eingesetzt werden. Die Zündkerzenbohrung 46 mündet jeweils in einen Längskanal 54 des Zylinderkopfes 10. Dieser Längskanal 54 ist hin­ sichtlich seiner Breite b schmäler als der Durchmesser D einer jeden Zündkerzenbohrung 46. Die Länge des Längskanales 54 entspricht in etwa der Länge der beiden voneinander am weitesten entfernten Zündkerzenboh­ rungen 46 a bis 46 b. Die Tiefe des Längskanales 54 (vgl. Fig. 3) ent­ spricht im wesentlichen der Höhe der im Zylinderkopf ausgebildeten Quer­ wände 38, 40 im Zylinderkopf 10. Zur Ausformbarkeit beim Gießen des Zy­ linderkopfes 10 sind die den Längskanal 54 in seiner Längserstreckung begrenzenden Längswände 56, 58 nach unten zu konvergierend, wobei die senkrechte Symmetrielinie 60 des Längskanales 54 etwa parallel zu der eingezeichneten Zylindermittelebene 62 der Hubkolben-Brennkraftmaschine liegt. Ebenfalls parallel zu dieser Mittelebene 62 liegen die Achsen der durch die Auslaßventile 12 gebildeten Ventilreihe, während die Achsen der Einlaßventile 14 in V-Anordnung zur gegenüberliegenden Ventilreihe etwa 15° nach oben außen geneigt sind. Die Mittelachse der Zündkerzen­ bohrungen 46 ist etwa um den halben Neigungswinkel der Einlaßventile 14 gegenüber der Zylindermittenebene 62 geneigt.

Durch kurze, die Längswände 56, 58 verbindende Querwände 64, 66 ist ein ringsum geschlossener Längskanal 54 mit umlaufenden Dichtflächen 68 ge­ bildet. Die Dichtflächen 68 der Längswände 56, 58 bzw. der Querwände 64, 66 liegen in einer einheitlichen Bearbeitungsebene 70 mit der umlaufenden Dichtfläche 80 der Längswände 72, 74 und Querwände 76, 78 des Zylinder­ kopfes 10. Diese Dichtflächen 68, 80 sind identisch mit der Lagertei­ lungsebene der Nockenwellenlager auf den Querwänden 38, 40.

Auf dem Zylinderkopf 10 aufgesetzt ist ein einteiliger Ventildeckel 82, der ebenfalls mit konform den Dichtflächen 68, 80 des Zylinderkopfes 10 ausgebildeten Dichtflächen versehen ist und unter Zwischenlage einer ent­ sprechenden Dichtung die Nockenwellen mit deren Lagerbrücken, sowie die übrige Ventilbetätigung nach außen abdichtet, andererseits aber durch eine mittlere, der Konfiguration des Längskanales 54 entsprechende Öffnung 84 die Montage der Zündkerzen 48 ermöglicht.

Aufgrund der sich durch den schmäleren Längskanal 54 erstreckenden Zünd­ kerzenbohrungen 46, deren Bohrungsachse gegenüber der Symmetrielinie 60 des Längskanales 54 um ca. 7,5° geneigt ist, ergeben sich an den Längswän­ den 56, 58 des Längskanales 54 entsprechende Ausnehmungen 86, 88. Ferner sind in die Längswand 58 teilweise Schraubenbutzen 90 eingeformt, in denen Bohrungen 92 für die Aufnahme nicht dargestellter Zylinderkopfschrauben ausgebildet sind. An zwei symmetrisch auf die Längserstreckung des Zy­ linderkopfes 10 verteilten Schraubenbutzen 90 a und 90 b sind Querstege 94, 96 angeformt, die in die gegenüberliegende Längswand 56 des Längskanales 54 einlaufen. Diese Querstege bilden sowohl eine Querversteifung und sind mit einer Gewindebohrung 98 versehen, in die mittlere Befestigungsschrau­ ben für den Ventildeckel 82 eingreifen. Innerhalb der Querwand 76 des Zy­ linderkopfes 10 ist ein durchgehender, schlitzförmiger Schacht 100 ausge­ bildet, in dem zwei die beiden Nockenwellen 34, 36 antriebsmäßig verbin­ dende Kettenräder mit einer entsprechenden Antriebskette (nicht darge­ stellt) einbaubar sind. Die Anordnung der Kettenräder und der entspre­ chenden Kette innerhalb des Zylinderkopfes 10 ist aufgrund des nur bis zu der Zündkerzenbohrung 46 a verlaufenden Längskanales 54 ermöglicht. Ferner sind im Zylinderkopf 10 diverse Kanäle für die Wasserkühlung vorgesehen, die jedoch hier nicht näher erläutert sind. Im Ausführungsbeispiel liegen alle Ventile in einer einheitlichen Längsmittelebene bzw. Ventilreihe; im Rahmen der Erfindung können jedoch die Ventile einer Ventilreihe auch zu­ einander geringfügig unterschiedliche Neigungen aufweisen, wie dies bei­ spielsweise bei drei Ventilen je Zylinder erforderlich wäre, um die Ven­ tilteller etwa halbkreisförmig im Brennraum ausrichten zu können. In die­ sem Falle würden jedoch die Achsen der Ventile im Bereich des Ventilan­ triebes durch die Nockenwellen im wesentlichen in einer Ebene liegen, um einen gemeinsamen Antrieb jeweils über eine Nockenwelle bewerkstelligen zu können.

Claims (7)

1. Gegossener Zylinderkopf für eine mehrzylindrige Reihen-Brennkraft­ maschine mit je Zylinder zumindest zwei Einlaß- und zwei Auslaß- Ventilen, welche Ventile im wesentlichen in zwei Längsebenen V-för­ mig zueinander und hängend in je einer Ventilreihe angeordnet und über Tassenstössel und zwei Nockenwellen mit je Ventil einem Nocken betätigt sind, und wobei innerhalb der Ventilreihen ein Längskanal mit Längswänden vorgesehen ist und von dem Längskanal Bohrungen für zentral in die Brennräume ragende Zündkerzen (oder Einspritzdüsen) ausgehen und die Nockenwellen sowie deren Lager durch Ventildeckel abgeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Längskanal (54) im wesentlichen eine Breite b gleich oder kleiner einer Zündkerzenbohrung D und eine Länge im wesentlichen gleich dem Abstand der beiden am weitesten von einander entfernten Zündkerzenbohrungen (46 a, 46 b) besitzt.

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wände (56, 58) des Längskanales (54) mit den Seitenwänden (72, 72) und den Stirnwänden (76, 78) des Zy­ linderkopfes (10) eine einheitliche Bearbeitungs- bzw. Dichtebene (70) aufweisen.

3. Zylinderkopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein einziger Ventildeckel (82) verwendet ist, der eine umlaufende Dichtfläche (68) für den Längs­ kanal (54) und eine umlaufende Dichtfläche (80) für die Zylinder­ kopfwände (72, 74, 76, 78) aufweist.

4. Zylinderkopf nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Längskanal (54) eine geringere Breite b als die Durchmesser D der erforderlichen Zündkerzenbohrungen aufweist und im Bereich der Zündkerzenbohrungen (46) erweitert ist.

5. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, das Schraubenbutzen (90) für die Zylinderkopf­ schrauben zumindest teilweise in eine Längswand (58) des Längskanales (54) eingeformt sind.

6. Zylinderkopf nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an in die Längswand (58) eingeform­ ten Schraubenbutzen (90 a, 90 b) Querstege (94, 96) angeformt sind, die den Längskanal (54) überspannen, in die gegenüberliegende Längs­ wand (56) einmünden und Gewindelöcher (98) für die Befestigung des Ventildeckels (82) tragen.

7. Zylinderkopf nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (12) der einen Ventilreihe etwa parallel zur Zylinderachse (62) ver­ laufen und daß der Längskanal (54) in seiner senkrechten Symmetrie­ ebene (60) ebenfalls etwa parallel zur Zylinderachse (62) angeordnet ist, während die Zündkerzenbohrungen (46) in einer Neigung etwa dem Mittel des Ventilwinkels der beiden Ventilreihen zueinander ausge­ richtet sind.