EP0244735A2 - Zylinderkopf für flüssigkeits-gekühlte Brennkraftmaschinen - Google Patents

Zylinderkopf für flüssigkeits-gekühlte Brennkraftmaschinen Download PDF

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EP0244735A2 EP87106132A EP87106132A EP0244735A2 EP 0244735 A2 EP0244735 A2 EP 0244735A2 EP 87106132 A EP87106132 A EP 87106132A EP 87106132 A EP87106132 A EP 87106132A EP 0244735 A2 EP0244735 A2 EP 0244735A2
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    • F02F2001/244—Arrangement of valve stems in cylinder heads
    • F02F2001/245—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis

Definitions

  • the invention relates to a cylinder head of a type according to the features of the preamble of the claim.
  • the object of the invention is to both exclude local overheating in a cylinder head of the generic type and to achieve a low construction cost.
  • This object is achieved by the invention with the characterizing features of patent claim 1.
  • the coolant flow in the cooling jacket of the cylinder head is changed very slightly in this way with and without coolant discharge to the heating device.
  • the volume of coolant flowing out through the pipeline then corresponds approximately to that which flows through the smaller overflow openings in the flow direction before the confluence with the pipeline.
  • the main flow of the coolant from the second to the first end region is thus not influenced with and without coolant discharge to the heating device.
  • the largely non-contact arrangement of the pipeline to the cylinder head walls precludes overheating of the coolant in the pipeline when the heating device is switched off even if the component temperature of the cylinder head is above the boiling temperature of the at high ambient temperature and / or high engine load Coolant.
  • the features of claim 2 enable a particularly cost-effective design with a pipe that is smoothly cut to length at both ends.
  • the features of claim 3 also exclude any additional component expenditure for the connection of a hose line to the heating device.
  • the main components of a liquid-cooled internal combustion engine 1 consist of a cylinder crankcase 2 and a cylinder head 3, each of which contains a cooling jacket 4 and 5, which are shown in FIG. 1 by the arrows corresponding to the coolant flow direction.
  • a plurality of combustion chamber wall sections 6 and in the cylinder crankcase 2 each associated working cylinder 7 are formed in a row.
  • a cooler supply line 11 and a short-circuit line 12 to a cooler 13 and / or immediately to a thermostat 14 in a cooler return line 15 and then to one or each coolant outlet opening 9 and 10 connected to a coolant pump 16 on the cylinder crankcase 2.
  • the output of the pump 16 is connected directly to the cooling jacket 4 of the cylinder crankcase 2, whereby the main cooling circuit is closed.
  • a pipe 18 extends from the second end region 17 thereof for the connection of a heating flow line 19 to a vehicle interior heating device 20 and via a heating return line 21 back to the coolant pump 16.
  • This pipe 18 has a circular cross section, is cut to length at both ends and ends in the cylinder head cooling jacket 5 in an exposed inlet end opening 22. This lies at an optionally specified distance from the second end region 17 to close to the first end region 8 of the cylinder head 3, depending on the coolant flow conditions given in the cooling jacket 5 of the cylinder head 3.
  • the pipeline 18 is fastened in a coolant outlet opening 23 of the cylinder head 3 for the heating flow line 19 and in inner bearing points 24 with small contact surfaces to the cylinder head walls 25 by shrinking, expanding and / or gluing.
  • the pipe 18 has a conventional hose connection piece 27 projecting beyond the outlet opening 23 and integrally formed with an end bead and / or annular grooves.
  • the inlet end opening 22 of the pipeline 18 exposed in the cylinder head cooling jacket 5, which is arranged at a coordinated distance from the second end region 17 of the cylinder head, ensures a function which is reliable in terms of malfunction and overheating liquid cooling, since on the one hand the flow through the cylinder head cooling jacket 5 remains largely unchanged when the heating device 20 is switched on or off, and on the other hand when the heating device is switched off the coolant in the pipeline 18 is not overheated by the component temperature of the cylinder head 3.

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Abstract

Ein Zylinderkopf (3) für eine flüssigkeits-gekühlte Reihen-Brennkraftmaschine (1) enthält in seinem Kühlmantel (5) eine Rohrleitung (18), die von einer Kühlmittel-Austrittsöffnung (23) für den Anschluß einer Heizvorrichtung (20) ausgehend in dem Kühlmantel (5) freiliegend hineinragt, eine zylindrische, glatt abgelängte Ausbildung und eine im Kühlmantel (5) im Abstand von der Austrittsöffnung (23) angeordnete Eintritts-Endöffnung (22) sowie einen außen-liegenden Schlauch-Anschlußstutzen für eine Heizungs-Vorlaufleitung (19) aufweist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf einer Bauart gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs-Oberbegriffes.
  • Bei bekannten Zylinderköpfen dieser Bauart, beispielsweise nach DE-OS 26 31 121, ist es vielfach üblich, an Austrittsöffnungen an beiden entgegengesetzten Zylinderkopf-Endbereichen die betreffen­den Kühlmittel-Leitungen unmittelbar am Kühlmantel anzuschließen. Dadurch ergeben sich je nach Anteil des zur Heizvorrichtung entnommenen Kühlmittel-Volumenstromes unterschiedliche Strömungs- und Kühlfunktions-Verhältnisse im Kühlmantel, die zu örtlichen überhitzungen des Zylinderkopfes im strömungsberuhigten Zwischen­bereich führen können.
  • Durch die US-PS 28 53 063 ist es ferner bekannt, zwischen zwei alternativ an beiden Stirnenden des Zylinderkopfes wirksamen Kühlmittel-Eintrittsöffnungen im Kühlmantel ein Kühlmittel-Ver­teilerrohr anzuordnen, das die Kühlmittel-Einströmung in den Kühlmantel über die Länge des Zylinderkopfes verteilt einleitet. Austrittsöffnungen zu Kühlmittel-Leitungen außerhalb des Maschi­nen-Kühlmantels weist diese Ausbildung des Zylinderkopfes nicht auf. Darüberhinaus ist die Anordnung des Verteilerohres im Inne­ren des Zylinderkopfes aufgrund der Querschnittsform dieses Rohres nur mit hohem Kostenaufwand insbesondere durch Einlegen bereits in die Gußform zum Eingießen möglich. Auch der unregel­mäßige Querschnitt des Rohres erfordert einen hohen Fertigungs­aufwand für das Rohr selbst.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Zylinderkopf der gattungs­gemäßen Bauart sowohl örtliche Überhitzungen auszuschließen als auch einen geringen Bauaufwand zu erreichen. Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentan­spruches 1. Die Kühlmittelströmung im Kühlmantel des Zylinder­kopfes wird auf diese Weise mit und ohne Kühlmittel-Ableitung zur Heizvorrichtung äußerst geringfügig geändert. Dies gilt insbeson­dere bei üblichen Zylinderköpfen, bei denen der Übergang des Hauptanteiles der Kühlmittel-Strömung vom Zylinder- zum Zylinder­kopf-Kühlmantel im zweiten Endbereich der Zylinder-Reihe durch große Überström-Öffnungen und im übrigen Bereich durch kleinere Überström-Öffnungen erfolgt. Das durch die Rohrleitung abströmen­de Kühlmittel-Volumen entspricht dabei dann etwa demjenigen, das durch die kleineren Überström-Öffnungen in Strömungsrichtung vor der Einmündung in die Rohrleitung zuströmt. Die Hauptströ­mung des Kühlmittels vom zweiten zum ersten Endbereich wird somit mit und ohne Kühlmittel-Ableitung zur Heizvorrichtung nicht beeinflußt. Die weitestgehend berührungsfreie Anordnung der Rohrleitung zu den Zylinderkopf-Wandungen schließt eine Über­hitzung des in der Rohrleitung bei abgeschalteter Heizvorrichtung stehenden Kühlmittels auch dann aus, wenn bei hoher Umgebungs-­Temperatur und/oder hoher Motorlast die Bauteil-Temperatur des Zylinderkopfes über der Siede-Temperatur des Kühlmittels liegt.
  • Durch die Merkmale des Anspruches 2 wird eine besonders kosten­günstige Ausbildung mit einer an beiden Enden glatt abgelängten Rohrleitung ermöglicht. Die Merkmale des Anspruches 3 schließen darüberhinaus auch noch jeglichen zusätzlichen Bauteilaufwand für den Anschluß einer Schlauchleitung zur Heizvorrichtung aus.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­spieles dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine flüssigkeits-gekühlte Brennkraftsmaschine mit einem erfindungsgemäßen Zylinderkopf und den dazugehörigen Kühlkreis in schematischer Darstellung,
    • Fig. 2 den Zylinderkopf der Maschine nach Fig. 1 im Teil-Längsschnitt nach der Linie II-II Fig. 3 und
    • Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2.
  • Eine flüssigkeits-gekühlte Brennkraftmaschine 1 besteht in ihren Haupt-Bauteilen aus einem Zylinder-Kurbelgehäuse 2 und einem Zylinderkopf 3, die je einen Kühlmantel 4 und 5 enthalten, die in Fig. 1 durch der Kühlmittel-Strömungsrichtung entsprechende Pfeile dargestellt sind. Im Zylinderkopf 3 sind mehrere Brennraum-­Wandabschnitte 6 und im Zylinder-Kurbelgehäuse 2 jeweils zugeord­nete Arbeits-Zylinder 7 in einer Reihe ausgeformt. An einem ersten Endbereich 8 des Zylinderkopfes 3 sind an einer oder je einer Kühlmittel-Austrittsöffnung 9 und 10 je eine Kühler-Vorlaufleitung 11 und Kurzschlußleitung 12 zu einem Kühler 13 bzw. diesen umgehend zu einem Thermostat 14 in einer Kühler-Rücklaufleitung 15 und daran anschließend zu einer Kühlmittel-Pumpe 16 am Zylin­der-Kurbelgehäuse 2 angeschlossen. Der Ausgang der Pumpe 16 ist unmittelbar an den Kühlmantel 4 des Zylinder-Kurbelgehäuses 2 angeschlossen, wodurch der Haupt-Kühlkreis geschlossen ist.
  • In den Kühlmantel 5 des Zylinderkopfes 3 ragt von dessen zweitem Endbereich 17 ausgehend eine Rohrleitung 18 für den Anschluß einer Heizungs-Vorlaufleitung 19 zu einer Fahrzeug-Innenraum-Heiz­vorrichtung 20 und über eine Heizungs-Rücklaufleitung 21 zurück zur Kühlmittel-Pumpe 16. Diese Rohrleitung 18 weist einen Kreis­querschnitt auf, ist an beiden Enden glatt abgelängt und endet im Zylinderkopf-Kühlmantel 5 in einer freiliegenden Eintritts-Endöff­ nung 22. Diese liegt in wahlweise festgelegtem Abstand vom zwei­ten Endbereich 17 bis nahe zum ersten Endbereich 8 des Zylinder­kopfes 3, je nach den im Kühlmantel 5 des Zylinderkopfes 3 gegebe­nen Kühlmittel-Strömungsverhältnissen.
  • Die Rohrleitung 18 ist in einer Kühlmittel-Austrittsöffnung 23 des Zylinderkopfes 3 für die Heizungs-Vorlaufleitung 19 und in inneren Lagerstellen 24 mit kleinen Berührungsflächen zu den Zylinder­kopf-Wandungen 25 durch Einschrumpfen, Aufweiten und/oder Kleben befestigt. Für den Anschluß eines Kühlmittel-Schlauches 26 als Heizungs-Vorlaufleitung 19 ist der Rohrleitung 18 ein über die Austrittsöffnung 23 hinausragender üblicher Schlauch-Anschluß­stutzen 27 mit Endwulst und/oder Ringrillen einstückig angeformt. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Rohrleitung 18 glatt abgelängt mit der Außenbegrenzung der Austrittsöffnung 23 ab­schließen zu lassen und einen üblichen Flanschdeckel mit einem Zylinderkopf-Baulänge sparenden Winkel-Anschlußstutzen an der Austrittsöffnung 23 zu befestigen.
  • Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit und ohne Einschalten der Fahrzeug-Innenraum-Heizvorrichtung 20 gewährleistet die in einem abgestimmten Abstand vom zweiten Endbereich 17 des Zylinder­kopfes angeordnete Eintritts-Endöffnung 22 der im Zylinderkopf-­Kühlmantel 5 freiliegenden Rohrleitung 18 eine störungs- und überhitzungs-sichere Funktion der Flüssigkeits-Kühlung, da einer­seits die Durchströmung des Zylinderkopf-Kühlmantels 5 bei ein- oder ausgeschalteter Heizvorrichtung 20 weitgehend unverändert bleibt und andererseits bei ausgeschalteter Heizvorrichtung das in der Rohrleitung 18 stehende Kühlmittel von der Bauteil-Temperatur des Zylinderkopfes 3 nicht überhitzt wird.
    • Positionsliste
    • 1 Brennkraftmaschine
    • 2 Zylinder-Kurbelgehäuse
    • 3 Zylinderkopf
    • 4 Kühlmantel im Zylinder-Kurbelgehäuse
    • 5 Kühlmantel im Zylinderkopf
    • 6 Brennraum-Wandabschnitte
    • 7 Arbeits-Zylinder
    • 8 erster Endbereich
    • 9 Kühlmittel-Austrittsöffnung
    • 10 Kühlmittel-Austrittsöffnung
    • 11 Kühler-Vorlaufleitung
    • 12 Kurzschlußleitung
    • 13 Kühler
    • 14 Thermostat
    • 15 Kühler-Rücklaufleitung
    • 16 Kühlmittel-Pumpe
    • 17 zweiter Endbereich
    • 18 Rohrleitung
    • 19 Heizungs-Vorlaufleitung
    • 21 Heizungs-Rücklaufleitung
    • 22 Eintritts-Endöffnung
    • 23 Kühlmittel-Austrittsöffnung
    • 24 Lagerstellen
    • 25 Zylinderkopf-Wandungen
    • 26 Kühlmittel-Schlauch
    • 27 Schlauch-Anschlußstutzen

Claims (3)

1. Zylinderkopf für flüssigkeits-gekühlte Brennkraftmaschinen,
mit mehreren in einer Reihe angeordneten Brennraum-Wandab­schnitten (6) für zugeordnete Arbeitszylinder (7),
mit mindestens einer an einem ersten Endbereich (8) der Reihe am Zylinderkopf (3) angeordneten Kühlmittel-Austritts­öffnung (9 und 10) aus einem Zylinderkopf-Kühlmantel (5) für eine Kühler-Vorlaufleitung (11) und für eine Kurzschlußlei­tung (12) zu einer Kühlmantel-Eintrittsöffnung (Kühlmittel-­Pumpe 16) und
mit einer weiteren, am entgegengesetzten zweiten Endbereich (17) der Reihe am Zylinderkopf (3) angeordneten Kühlmittel-­Austrittstöffnung (23) des Zylinderkopf-Kühlmantels (5) für eine Heizungs-Vorlaufleitung (19) zu einer Heizvorrichtung (20), dadurch gekennzeichnet,
daß an die Austrittsöffnung (23) für die Heizungs-Vorlauf­leitung (19) im Inneren des Kühlmantels (5) eine durch die Austrittsöffnung (23) eingebaute Rohrleitung (18) anschließt, die im Kühlmantel (5) - abgesehen von Lagerstellen (24) - freiliegend im Abstand vom zweiten Endbereich (17) der Reihe endet.
2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohrleitung (18) im wesentlichen zylindrisch mit einer einzigen im Kühlmantel (5) liegenden Eintritts-Endöffnung (22) ausgebildet ist.
3. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrleitung (18) ein außen-liegender Schlauch-An­schlußstutzen (27) einstückig angeformt ist.
EP87106132A 1986-05-09 1987-04-28 Zylinderkopf für flüssigkeits-gekühlte Brennkraftmaschinen Expired - Lifetime EP0244735B1 (de)

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