DE4120200A1 - Zylinderkopf fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Zylinderkopf fuer eine brennkraftmaschine

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DE4120200A1
DE4120200A1 DE19914120200 DE4120200A DE4120200A1 DE 4120200 A1 DE4120200 A1 DE 4120200A1 DE 19914120200 DE19914120200 DE 19914120200 DE 4120200 A DE4120200 A DE 4120200A DE 4120200 A1 DE4120200 A1 DE 4120200A1
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cylinder
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Lothar Bauer
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/243Cylinder heads and inlet or exhaust manifolds integrally cast together

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine, die insbesondere eine selbstzündende Brennkraftmaschine ist. Dabei handelt es sich vornehmlich um Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen, wobei ein gemeinsamer Zylinderkopf die Zylinder abdeckt.
Ein gattungsgemäßer Zylinderkopf ist aus der DE-OS 31 01 881 bekannt. Der aus dieser Druckschrift bekannte Zylinderkopf ist insbesondere für Großmotoren, beispiels­ weise für Schiffsantriebe konzipiert. Dementsprechend ist dieser Zylinderkopf vornehmlich als Einzelzylinderkopf mit angegossenem Einlaßluftsammelkanal und Abgassammelkanal ausgebildet. Dabei sind die Sammelkanäle auf gegenüberlie­ genden Zylinderkopfseiten angeordnet und werden durch Ver­ bindungselemente miteinander verbunden. Dieser Zylinder­ kopf ist vollkommen auf die Anforderungen von Schiffsmoto­ ren zugeschnitten, bei denen die Austauschbarkeit von ein­ zelnen Zylindereinheiten ohne die Demontage von benachbar­ ten Zylindern durchführbar sein soll. Bedingt durch diese Forderung sind der Abgassammelkanal und der Einlaßluftsam­ melkanal für eine gute Montagezugänglichkeit auf gegen­ überliegenden Zylinderkopfseiten angeordnet. Ein derartig ausgebildeter Zylinderkopf benötigt großen Bauraum und Montageaufwand, wobei im Falle einer gewünschten Aufladung noch über den Zylinderkopf oder über die Zylinderkopf­ stirnseiten führende Verbindungsleitungen zwischen der Ab­ gas- und Ansaugseite erforderlich sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinder­ kopf bereitzustellen, der bei guten thermischen Eigen­ schaften kompakt aufgebaut und mit insgesamt geringem Auf­ wand montierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abgassammelkanal und der Einlaßluftsammelkanal auf einer Zylinderkopfseite übereinanderliegend angeordnet sind, wo­ bei zwischen dem Abgassammelkanal und dem Einlaßluftsam­ melkanal ein luftdurchströmter Isolationsraum angeordnet ist. Dadurch ist ein kompakter Aufbau ermöglicht, der auch beim Anbau von Abgasturboladern nur kurze Verbindungslei­ tungen zwischen Abgassammelkanal und Einlaßluftsammelkanal erfordert, wobei aber durch den zwischen den beiden Sam­ melkanälen angeordneten Isolationsraum eine zuverlässige Trennung von den von heißen Abgasen durchströmten Abgas­ sammelkanal und dem von kühler Ansaugluft durchströmten Einlaßluftsammelkanal gegeben ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Abgassammelkanal einstückig mit dem Zylinderkopf gefertigt und unterhalb des Einlaßluftsammelkanals angeordnet. Dadurch wird die Verbrennungsluft durch den kühleren, oberen Bereich des Zylinderkopfes zu den Gaswechselventilen geleitet, während der heiße untere Bereich des Zylinderkopfes einschließlich des Abgassammelkanals thermisch isoliert von dem Einlaß­ luftsammelkanal angeordnet ist. Der Abgassammelkanal wird einstückig mit dem Zylinderkopf gefertigt, wenn aufgrund der anzuschließenden weiteren Bauteile, wie Abgasschall­ dämpfer oder Abgasturbolader keine unterschiedlichen An­ forderungen an den Abgassammelkanal gestellt werden. Er­ findungsgemäß ist dabei weiter vorgesehen, den Zylinder­ kopf insbesondere aus Grauguß zu gießen. Dabei können die Kerne zur Bildung der Gaswechselkanäle zu einem gemeinsa­ men Kernrechen bzw. Kernbalken zusammengefaßt werden. Gleichzeitig ist es erfindungsgemäß vorgesehen, den die Einlaßluftkanäle vereinenden Kernbalken so auszubilden und zu formen, daß er gleichzeitig den Einlaßluftsammelkanal der Brennkraftmaschine bildet. In gleicher Weise kann auch der die Abgaskanäle vereinende Kernbalken gestaltet sein, so daß auch er gleichzeitig den Abgassammelkanal bildet.
In Weiterbildung der Erfindung läuft der Isolationsraum in in den Zylinderkopf hineinragende Isolationsarme aus. Die­ se Isolationsarme können dabei in weiterer Ausgestaltung bis an die Brennraumbodenplatte des Zylinderkopfes heran­ ragen. Damit wird eine wirkungsvolle Trennung der - wie zuvor ausgeführt - unterschiedlich temperaturbelasteten Gaswechselkanäle erreicht.
In weiterer Ausgestaltung können die Sammelkanäle außen­ seitig mit Kühlrippen versehen und/oder waffelförmig aus­ gebildet sein. Damit wird ein guter Wärmeübergang gewähr­ leistet, was insbesondere zur Wärmeabfuhr von dem Abgas­ sammelkanal vorteilhaft ist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungs­ beschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren darge­ stellte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben sind.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Zylinderkopf mit angegossenem Einlaßluftsam­ melkanal,
Fig. 2 einen Schnitt A-A gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen Zylinderkopf mit angegossenem Einlaßluftsam­ melkanal und Abgassammelkanal,
Fig. 4 einen Schnitt C-C gemäß Fig. 3,
Fig. 5 eine Ansicht B gemäß Fig. 3 und
Fig. 6 einen Schnitt D-D gemäß Fig. 3.
Der Zylinderkopf nach Fig. 1 weist einen angegossenen Ein­ laßluftsammelkanal 1 auf. Der Einlaßluftsammelkanal 1 weist außenseitig Kühlrippen 2 derart auf, daß der Kanal insgesamt waffelförmig ausgebildet ist. In Höhe des zwei­ ten Zylinders von der linken Stirnseite des Zylinderkopfes betrachtet ist der Einlaßluftsammelkanal 1 mit einem Durchbruch 3 und einem diesen umgebenden Flansch 4 verse­ hen. An diesem Flansch 4 wird eine Luftansaugleitung mit­ tels Schrauben befestigt. Der Einlaßluftsammelkanal 1 weist weiter zwei zylinderförmige Öffnungen 5a, 5b auf, die sich in Höhe des ersten und dritten Zylinders befin­ den. Durch diese Öffnungen 5a, 5b kann ein den Einlaßluft­ sammelkanal 1 bildender Kernbalken zusätzlich zu einer Halterung durch den Durchbruch 3 festgelegt werden. In die Öffnungen 5a, 5b ist ein Gewinde eingeschnitten, in das eine Verschlußschraube eingedreht wird. Dabei ist es auch vorgesehen, in die Öffnungen 5a, 5b Meß- oder Steuerfühler einzusetzen.
Unterhalb des Einlaßluftsammelkanals 1 münden Abgaskanäle 6a, 6b, 6c, 6d. Die Abgaskanäle 6a, 6b, 6c, 6d weisen Flanschanschlüsse 7a, 7b, 7c, 7d auf, an die ein indivi­ duell ausgebildetes Abgassammelrohr 8 (Fig. 2) befestigt ist. Zwischen dem Einlaßluftsammelkanal 1 und dem Abgas­ sammelrohr 8 ist ein luftdurchströmter Isolationsraum 9 angeordnet, von dem Isolationsarme 10 bis zu den Ventil­ schaftführungen 11 der Gaswechselventile und weiter bis auf die Brennraumbodenplatte 12 reichen. Dadurch wird eine wirkungsvolle Isolation der Gaswechselkanäle voneinander erreicht.
Der Zylinderkopf nach Fig. 3 weist neben dem Einlaßluft­ sammelkanal 1 einen ebenfalls angegossenen Abgassammelka­ nal 13 auf, der mit den Abgaskanälen 6a, 6b, 6c, 6d in Verbindung steht. Der Abgassammelkanal 13 weist einen An­ schlußflansch 14 auf, an dem eine weiterführende Abgaslei­ tung oder ein Abgasturbolader befestigt werden kann. Der Anschlußflansch 14 ist im Bereich des dritten Zylinders angeordnet. Es ist aber auch vorgesehen, den Anschluß­ flansch 14 wie auch den Flansch 4 an geeigneter anderer Stelle der Kanäle, beispielsweise an den Stirnseiten des Zylinderkopfes, anzuordnen (Fig. 4, Fig. 5).
Fig. 6 zeigt analog zu Fig. 2 die Anordnung des Isola­ tionsraumes 9 mit den daran anschließenden Isolationsarmen 10 bis hin zu der Brennraumbodenplatte 12.
Im übrigen schließen der einstückig mit dem Zylinderkopf gefertigte Einlaßluftsammelkanal 1 und der einstückig mit dem Zylinderkopf gefertigte Abgassammelkanal 13 bündig mit den Stirnseiten des Zylinderkopfes ab. Dadurch wird eine Fertigungsvereinfachung erreicht, da alle Flanschbearbei­ tungen mit einer Fräsbearbeitung gefertigt werden können.

Claims (8)

1. Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine, die ein Kurbelgehäuse aufweist, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein mit einem in einem Zy­ linder bewegbarer Kolben angelenkt ist und in dem den Zy­ linder abdeckenden Zylinderkopf Gaswechselventile angeord­ net sind, die über Gaswechselkanäle mit Sammelkanälen ver­ bunden ist, wobei der Einlaßluftsammelkanal einstückig mit dem Zylinderkopf gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgassammelkanal (13) und der Einlaßluftsammelkanal (1) auf einer Zylinderkopfseite übereinanderliegend angeordnet sind, wobei zwischen dem Abgassammelkanal (13) und dem Einlaßluftsammelkanal (1) ein luftdurchströmter Isolationsraum (9) angeordnet ist.
2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgassammelkanal (13) ein­ stückig mit dem Zylinderkopf gerfertigt ist und unterhalb des Einlaßluftsammelkanals (1) angeordnet ist.
3. Zylinderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationsraum (9) in in den Zylinderkopf hineinragende Isolationsarme (10) aus­ läuft.
4. Zylinderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsarme (10) bis an die Ventilschaftführungen (11) der Gaswechselventile heranragen.
5. Zylinderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsarme (10) bis an die Brennraumbodenplatte (12) heranragen.
6. Zylinderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsarme (10) die Einlaßluftkanäle und die Abgaskanäle voneinander trennen.
7. Zylinderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flansch (4) zumindest des Einlaßluftsammelkanals (1) angenähert mittig auf der Zy­ linderkopfseite angeordnet ist.
8. Zylinderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelkanäle (1, 13) außenseitig mit Kühlrippen (2) versehen sind und/oder waf­ felförmig ausgebildet ist.
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