EP0774575A1 - Gegossener Zylinderkopf einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine - Google Patents

Gegossener Zylinderkopf einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine Download PDF

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EP0774575A1
EP0774575A1 EP96115800A EP96115800A EP0774575A1 EP 0774575 A1 EP0774575 A1 EP 0774575A1 EP 96115800 A EP96115800 A EP 96115800A EP 96115800 A EP96115800 A EP 96115800A EP 0774575 A1 EP0774575 A1 EP 0774575A1
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cylinder head
cast
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longitudinal
oil
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Eduard Zaiss
Gerhard Eisberg
Erwin Escherle
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Daimler Benz AG
Mercedes Benz AG
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    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
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    • F02F1/26—Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/36—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • 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 cast cylinder head of a multi-cylinder internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • a generic cylinder head of a multi-cylinder internal combustion engine is known.
  • the cylinder head comprises blind holes arranged in the cylinder head cover for receiving valve lash compensation elements, the blind holes being connected to a longitudinal oil channel for supplying pressurized oil to the valve lash compensation elements and to an oil collecting space through return openings.
  • the blind holes and the longitudinal oil channel must be created in a separate operation and make the production of the cylinder head more expensive.
  • the cylinder head according to the invention has blind holes arranged in the cylinder head cover for receiving valve lash compensation elements.
  • the blind holes are above distributor channels with a longitudinal oil channel extending in the longitudinal direction of the cylinder head for supplying pressurized oil to the valve clearance compensating elements in connection.
  • Each blind hole is connected to an oil collection chamber via a return opening at its lower end.
  • the blind holes, the longitudinal oil channel, the distribution channels, the return openings and the oil collecting space are cast in by a casting core. This is achieved through a multifunctional core, also known as an oil gallery core, which comprises several core sections.
  • a basic core is used to produce the return openings and the oil collecting space.
  • a first core section connected to the base core is used to produce the blind holes.
  • a second core section connected to the first core section is used to produce the longitudinal oil channel and the distribution channels.
  • the multifunctional core is supported by two core bearings in the lower part of the mold.
  • a secondary air duct extends between gas exchange valves and chambers in the longitudinal direction of the cylinder head and has connecting pieces branching off to the individual outlet ducts.
  • the secondary air duct and the connecting pieces are produced by a third core section, which is connected to the other core sections of the multifunctional core via a core bearing.
  • a simplified manufacture of the cylinder head is achieved by the invention.
  • the multi-functional core is used for the simultaneous production of several elements of the cylinder head, so that both machining processes, such as drilling the longitudinal oil channel, and the insertion of individual cores can be omitted.
  • the core section forming the secondary air channel is advantageously held on the core bearing facing away from the chain shaft, so that the secondary air channel is separated from the other core sections and thus has only one connection to the outlet channel.
  • the core section can also be connected to the core bearing in the chain case, so that the core is more stable. Then the secondary air duct on this side must be closed later.
  • the secondary air duct runs arbitrarily, but advantageously meanderingly, between the gas exchange ducts and the chambers, so that the cooling water chamber of the cylinder head is largely preserved.
  • the cylinder head 1 comprises a one-piece casting with a cylinder head base 2 and the longitudinal outer walls 4, 5 and front outer walls 6, 7 leading away from the latter up to a cover separating plane 3.
  • a cylinder head cover 8 is cast into the cylinder head 1 at a distance from the cylinder head base 2, through which a cooling water chamber 9 is separated from an overlying control chamber 10.
  • an oil collecting space 11 is arranged, over which in turn a longitudinal oil channel 12 runs.
  • the cylinder head base 2 has a combustion chamber 13 for each cylinder, from each of which an inlet channel (not shown here), an outlet channel 14 and chambers (also not shown here) for receiving a spark plug, an injection nozzle or the like emanate. Pass through the inlet and outlet channels 14 the cooling water chamber 9 up to the longitudinal outer walls 4,5.
  • each blind hole 16 is at its lower end via a return opening 19 with the oil collection chamber 11 in connection through which the oil from the cylinder head 1 via a chain shaft 20 and through special oil return holes, not shown here the oil pan of the internal combustion engine can flow back.
  • the blind holes 16, the longitudinal oil channel 12, the distributor channels 17, the return openings 19 and the oil collecting space 11 are formed by a single casting core, which is designed as a multifunctional core a.
  • the drilling of the longitudinal oil channel, the distribution channels and the return openings as well as the insertion of individual cores are thus no longer necessary. Only the pre-cast blind holes 16 for receiving valve clearance compensation elements are subsequently drilled.
  • the multifunctional core a also referred to as an oil gallery core, comprises several core sections b to d.
  • a base core b serves to produce the oil collecting space 11 and the return openings 19.
  • a first core section c connected to the base core b serves to produce the blind holes 16.
  • a second core section d connected to the first core section c serves to produce the tubular longitudinal oil channel 12 and the Core of the longitudinal oil channel 12 stabilizing distribution channels 17.
  • the multifunctional core a is supported by two core bearings a ', a''in the lower mold part.
  • a defined parting plane 22 between the basic core b and one necessary to form the control chamber 10 is formed
  • a secondary air duct 23 extends approximately in a meandering shape in the longitudinal direction 18 of the cylinder head between the gas exchange ducts 14 and the chambers, in such a way that the cooling water chamber 9 of the cylinder head 1 is largely preserved.
  • the secondary air duct 23 in each case has connecting pieces 24 branching off from the individual outlet ducts 14 and opening in the region 25 near the valve on the side of the outlet duct 14 facing the inlet duct.
  • the secondary air duct 23 and the connecting pieces 24 are produced by a further core section e, which is connected to the other core sections b to d of the multifunctional core a via a core bearing a '.
  • a further core section e which is connected to the other core sections b to d of the multifunctional core a via a core bearing a '.
  • the core section e protrudes in the region 25 near the valve into an outlet channel core (not shown here), which is recessed accordingly.
  • the casting skin formed during the casting between the outlet channel 14 and the connecting piece 24 thus lies within the outlet channel 14.
  • the area 25 of the outlet channel 14 is usually machined by form cutters, whereby the casting skin is advantageously removed at the same time.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen gegossenen Zylinderkopf (1) einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit im Kühlwasserraum (9) angeordneten Gaswechselkanälen und Kammern für Zündkerzen oder Einspritzdüsen und mit in der Zylinderkopfdecke (8) angeordneten Sacklochbohrungen (16) zur Aufnahme von Ventilspiel-Ausgleichselementen, wobei jede Sacklochbohrung (16) mit einem sich in Zylinderkopflängsrichtung erstreckenden Längsölkanal (12) zur Druckölversorgung der Ventilspiel-Ausgleichselemente in Verbindung steht und daß ferner jede Sacklochbohrung (16) an ihrem unteren Ende mit einer Rücklauföffnung (19) zu einem beim Gießen erzeugten Ölsammelraum (11) in Verbindung steht. Um einen gegossenen Zylinderkopf (1) für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine so auszubilden, daß eine vereinfachte und damit kostengünstigere Herstellung gewährleistet ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Sacklochbohrungen (16) mindestens vorgegossen und der Längsölkanal (12) fertiggegossen sind. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen gegossenen Zylinderkopf einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus der DE 44 17 480 C1 ist ein gattungsgemäßer Zylinderkopf einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine bekannt. Der Zylinderkopf umfaßt in der Zylinderkopfdecke angeordnete Sacklochbohrungen zur Aufnahme von Ventilspiel-Ausgleichselementen, wobei die Sacklochbohrungen mit einem Längsölkanal zur Druckölversorgung der Ventilspiel-Ausgleichselemente und mit einem Ölsammelraum durch Rücklauföffnungen in Verbindung stehen. Die Sacklochbohrungen und der Längsölkanal müssen in einem eigenen Arbeitsgang erzeugt werden und verteuern die Herstellung des Zylinderkopfes.
  • Zum allgemeinen technischen Hintergrund wird auf die EP 0 416 600 A1 und die DE 43 44 356 A1 verwiesen.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung einen Zylinderkopf derart auszubilden, daß eine vereinfachte und damit kostengünstigere Herstellung gewährleistet ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im-Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gegebenen Merkmale gelöst.
  • Der erfindungsgemäße Zylinderkopf besitzt in der Zylinderkopfdecke angeordnete Sacklochbohrungen zur Aufnahme von Ventilspiel-Ausgleichselementen. Die Sacklochbohrungen stehen über Verteilerkanäle mit einem sich in Zylinderkopflängsrichtung erstreckenden Längsölkanal zur Druckölversorgung der Ventilspiel-Ausgleichselemente in Verbindung. Jede Sacklochbohrung steht über eine an ihrem unteren Ende liegende Rücklauföffnung mit einem Ölsammelraum in Verbindung. Die Sacklochbohrungen, der Längsölkanal, die Verteilerkanäle, die Rücklauföffnungen und der Ölsammelraum werden durch einen Gießkern eingegossen. Erreicht wird dies durch einen Multifunktionalkern, auch als Ölgaleriekern bezeichnet, der mehrere Kernteilstücke umfaßt. Ein Grundkern dient zur Herstellung der Rücklauföffnungen und des Ölsammelraumes. Ein erstes mit dem Grundkern verbundenes Kernteilstück dient zur Herstellung der Sacklochbohrungen. Ein zweites mit dem ersten Kernteilstück verbundenes Kernteilstück dient zur Herstellung des Längsölkanals und der Verteilerkanäle. Der Multifunktionalkern ist über zwei Kernlager im Kokillenunterteil abgestützt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel erstreckt sich zwischen Gaswechselventilen und Kammern in Zylinderkopflängsrichtung ein Sekundärluftkanal, der zu den einzelnen Auslaßkanälen abzweigende Verbindungsstücke besitzt. Der Sekundärluftkanal und die Verbindungsstücke werden durch ein drittes Kernteilstück hergestellt, das über ein Kernlager mit den anderen Kernteilstücken des Multifunktionalkernes verbunden ist.
  • Durch die Erfindung wird eine vereinfachte Herstellung des Zylinderkopfes erreicht. Der Multifunktionalkern dient zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer Elemente des Zylinderkopfes, so daß sowohl Bearbeitungsverfahren, wie beispielsweise das Bohren des Längsölkanals, als auch die Einlage von Einzelkernen entfallen können. Vorteilhafterweise wird das den Sekundärluftkanal ausbildende Kernteilstück an dem dem Kettenschacht abgewandten Kernlager gehalten, so daß der Sekundärluftkanal von den anderen Kernteilstücken abgetrennt ist und somit nur eine Verbindung zum Auslaßkanal besitzt. Das Kernteilstück kann aber auch noch zusätzlich an das Kernlager im Kettenkasten angebunden sein, so daß der Kern eine größere Stabilität erhält. Dann muß der Sekundärluftkanal auf dieser Seite allerdings nachträglich verschlossen werden. Der Sekundärluftkanal verläuft beliebig, vorteilhafterweise aber mäanderförmig, zwischen den Gaswechselkanälen und den Kammern, so daß der Kühlwasserraum des Zylinderkopfes weitgehend erhalten bleibt.
  • Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus der Beschreibung hervor.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden in drei Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert, und zwar zeigen:
    • Fig. 1
    einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf,
    Fig. 2
    den Zylinderkopf aus Fig. 1 im Längsschnitt und
    Fig. 3
    einen Teilschnitt durch den Zylinderkopf aus Fig. 1 und 2.
  • In den Figuren 1 bis 3 ist ein Zylinderkopf 1 für eine hier nicht näher dargestellte mehrzylindrige Brennkraftmaschine gezeigt. Der Zylinderkopf 1 umfaßt ein einteiliges Gußstück mit einem Zylinderkopfboden 2 und die von diesem nach oben bis zu einer Deckeltrennebene 3 abführenden längsseitigen Außenwände 4,5 und stirnseitigen Außenwände 6,7.
  • Im Zylinderkopf 1 ist mit Abstand zu dem Zylinderkopfboden 2 eine Zylinderkopfdecke 8 eingegossen, durch die ein Kühlwasserraum 9 von einem darüberliegenden Steuerraum 10 abgetrennt ist. In der Zylinderkopfdecke 8 ist ein Ölsammelraum 11 angeordnet über dem wiederum ein Längsölkanal 12 verläuft.
  • Der Zylinderkopfboden 2 besitzt für jeden Zylinder einen Brennraum 13, von dem jeweils ein hier nicht dargestellter Einlaßkanal, ein Auslaßkanal 14 und hier ebenfalls nicht dargestellte Kammern zur Aufnahme einer Zündkerze, einer Einspritzdüse oder dergleichen ausgehen. Der Einlaß- und der Auslaßkanal 14 durchsetzen den Kühlwasserraum 9 bis zu den längsseitigen Außenwänden 4,5.
  • In der Zylinderkopfdecke 8 sind symmetrisch zur Längsmittelebene 15 V-förmig und versetzt zueinander stehende Sacklochbohrungen 16 zur Aufnahme von Ventilspiel-Ausgleichselementen angeordnet, wobei jede Sacklochbohrung 16 über einen querverlaufenden Verteilerkanal 17 mit dem sich in Zylinderkopflängsrichtung 18 erstreckenden Längsölkanal 12 zur Druckölversorgung der Ventilspiel-Ausgleichselemente in Verbindung steht. Um den Abfluß des Drucköls aus der Sacklochbohrung 16 zu ermöglichen, steht jede Sacklochbohrung 16 an ihrem unteren Ende über eine Rücklauföffnung 19 mit dem Ölsammelraum 11 in Verbindung durch den das Öl aus dem Zylinderkopf 1 über einen Kettenschacht 20 und durch spezielle hier nicht dargestellte Ölrücklaufbohrungen in die Ölwanne der Brennkraftmaschine zurückfließen kann.
  • Gemäß der Erfindung werden die Sacklochbohrungen 16, der Längsölkanal 12, die Verteilerkanäle 17, die Rücklauföffnungen 19 und der Ölsammelraum 11 durch einen einzigen Gießkern, der als Multifunktionalkern a ausgebildet ist, ausgeformt. Das Bohren des Längsölkanals, der Verteilerkanäle und der Rücklauföffnungen als auch die Einlage von Einzelkernen entfallen damit. Lediglich die vorgegossenen Sacklochbohrungen 16 zur Aufnahme von Ventilspiel-Ausgleichselementen werden anschließend fertig gebohrt. Der Multifunktionalkern a, auch als Ölgaleriekern bezeichnet, umfaßt mehrere Kernteilstücke b bis d. Ein Grundkern b dient zur Herstellung des Ölsammelraumes 11 und der Rücklauföffnungen 19. Ein erstes mit dem Grundkern b verbundenes Kernteilstück c dient zur Herstellung der Sacklochbohrungen 16. Ein zweites mit dem ersten Kernteilstück c verbundenes Kernteilstück d dient zur Herstellung des rohrförmigen Längsölkanals 12 und der den Kern des Längsölkanals 12 stabilisierenden Verteilerkanäle 17. Der Multifunktionalkern a ist über zwei Kernlager a', a'' im Kokillenunterteil abgestützt. Im Bereich einer Federauflagefläche 21 einer Ventilführung wird eine definierte Trennebene 22 zwischen Grundkern b und einem zur Bildung des Steuerraumes 10 notwendigen Steuerraumkern f gelegt, in der sich beim Gießen zwangsläufig eine Gußhaut bildet, die bei der anschließenden Bearbeitung der Federauflagefläche 21 vom Bearbeitungswerkzeug zumindest teilweise aufgeschnitten wird, so daß hierdurch automatisch ein Ölablauf zum übrigen Ölraum hergestellt wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verläuft im Kühlwasserraum 9 ein Sekundärluftkanal 23 in etwa mäanderförmig in Zylinderkopflängsrichtung 18 zwischen den Gaswechselkanälen 14 und den Kammern und zwar so, daß der Kühlwasserraum 9 des Zylinderkopfes 1 weitgehend erhalten bleibt. Der Sekundärluftkanal 23 besitzt jeweils zu den einzelnen Auslaßkanälen 14 abzweigende Verbindungsstücke 24, die im ventilnahen Bereich 25 an der dem Einlaßkanal zugewandten Seite des Auslaßkanals 14 münden.
  • Der Sekundärluftkanal 23 und die Verbindungsstücke 24 werden durch ein weiteres Kernteilstück e hergestellt, das über ein Kernlager a' mit den anderen Kernteilstücken b bis d des Multifunktionalkernes a verbunden ist. Hier entfallen ebenfalls Bearbeitungsvorgange, wie die Tieflochbohrung des Sekundärluftkanals und das Bohren der Verbindungsstücke, und das Einlegen eines Einzelkernes.
  • Das Kernteilstück e ragt im ventilnahen Bereich 25 in einen hier nicht dargestellten Auslaßkanal-Kern, der dazu entsprechend ausgespart ist. Die beim Gießen zwischen Auslaßkanal 14 und Verbindungsstück 24 entstandene Gußhaut liegt dadurch innerhalb des Auslaßkanals 14. Der Bereich 25 des Auslaßkanals 14 wird üblicherweise durch Formfräser bearbeitet, wodurch in vorteilhafter Weise gleichzeitig die Gußhaut entfernt wird.

Claims (6)

  1. Gegossener Zylinderkopf einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit im Kühlwasserraum angeordneten Gaswechselkanälen und Kammern für Zündkerzen oder Einspritzdüsen und mit in der Zylinderkopfdecke angeordneten Sacklochbohrungen zur Aufnahme von Ventilspiel-Ausgleichselementen, wobei jede Sacklochbohrung mit einem sich in Zylinderkopflängsrichtung erstreckenden Längsölkanal zur Druckölversorgung der Ventilspiel-Ausgleichselemente in Verbindung steht und daß ferner jede Sacklochbohrung an ihrem unteren Ende mit einer Rücklauföffnung zu einem beim Gießen erzeugten Ölsammelraum in Verbindung steht,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Sacklochbohrungen (16) mindestens vorgegossen und der Längsölkanal (12) fertiggegossen sind.
  2. Gegossener Zylinderkopf nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Sacklochbohrungen (16) und der Längsölkanal (12) durch Verteilerkanäle (17) verbunden sind.
  3. Gegossener Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Sacklochbohrungen (16), der Längsölkanal (12), die Verteilerkanäle (17), die Rücklauföffnungen (19) und der Ölsammelraum (11) von einem einzigen Gießkern gebildet sind.
  4. Gegossener Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Gießkern (a) zusätzlich ein einen Sekundärluftkanal (23) ausbildendes Kernteilstück (e) umfaßt.
  5. Gegossener Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Kernteilstück (e) an ausschließlich einem Kernlager (a') gehalten ist.
  6. Gegossener Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Kernteilstück (e) sich in Zylinderkopflängsrichtung (18) zwischen den Gaswechselkanälen (14) und den Kammern in etwa mäanderförmig erstreckt, wobei das Kernteilstück (e) jeweils zu den einzelnen Auslaßkanälen (14) abzweigende Verbindungsstücke (24) besitzt.
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