EP0979937A2 - Zylinderkopf einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine - Google Patents
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- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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- F02F1/36—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
- F02F1/38—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling the cylinder heads being of overhead valve type
Definitions
- the invention relates to a cylinder head of a multi-cylinder internal combustion engine according to the preamble of the claim 1.
- a cylinder head is shown at that between the cylinder head floor and the cylinder head cover Retaining walls are provided, which in themselves up to the cylinder head floor extending pipes to accommodate the cylinder head screws are molded.
- the length of the screw pipes can be about that version 2/3 of the distance between the floor and the ceiling of the cylinder head be.
- the present invention is concerned with the problem the cylinder head bolts that are in the area there in which, due to the power transmission reasons missing screw pipe wall exposed to the cooling water attack are to protect against such an attack.
- protection is said to apply to the older version Registration spacing selected for power transmission reasons the screw pipe ends from the bottom of the cylinder head be functionally maintained. The same goes for the Connection of the transverse walls to the screw pipes near the floor Area of the cylinder head.
- the invention is based on the general idea of cylinder head screws in that area when executing after the earlier patent application mentioned at the beginning through the shortened screw pipe it is no longer protected against a cooling water attack, through a separate, non-fuel-transfer designed Protect partition.
- This partition can be an integral part the screw pipe. You may only with Reference to a recording of the clamping force of the cylinder head screw do not perform a force-supporting function.
- the partition function can also be a separately attached sleeve meet if this is opposite the free end the screw pipe on the one hand and opposite the bottom of the Cylinder head is sealed on the other hand.
- the cylinder head cutout shown in the drawing shows with a look at the not shown as such Bottom of the cylinder head essentially that of the bottom area extending to the top of the cylinder head lateral boundary walls of the individual cylinders cooling water rooms assigned in the cylinder head.
- leading inlet and outlet channels penetrate each the long side walls 1. This penetration of the long side walls 1 is in each case through openings drawn in these indicated.
- screw pipes 6 for receiving and guiding the cylinder head on the Crankcase fixing cylinder head screws are provided.
- the screw pipes 6 Extend from the top of the cylinder head the screw pipes 6 over a first area 7 with a first wall thickness and then run in one second area 8 with a second wall thickness down to the bottom of the cylinder head. Between the first and the second The screw pipes have a wall thickness range of 7 and 8 respectively Level 9 on.
- the first wall thickness area 7 is force-transmitting for the clamping forces generated by the cylinder head bolts.
- the second wall thickness range 8 only fulfills that Function of a non-load-bearing partition to separate the Screw pipe interior from the adjacent cooling water rooms 4. A force-transmitting function comes to these wall thickness ranges 8 not too. These wall thickness ranges 8 will rather, consciously dimensioned such that they are not force-absorbing or force-transmitting function with reference to that of exert clamping forces on the cylinder head bolts can.
- An ideal wall thickness formation exists in the area 8 in that through these wall areas over the Longitudinal side walls 1 and the transverse walls 2 and 3 taking place Power transmissions take place as if the second Wall areas 8 would not exist at all.
- the second Wall thickness areas 8 of the screw pipes 6, the only Partition function have, integrated components of the longitudinal and transverse walls 1, 2, the structure being drawn overall is a casting.
- the wall thicknesses in the area 8 are designed such that these wall areas just barely can be produced as a cast part.
- the second wall thickness areas 8 of the screw pipes 6 can also by separately used parts such as Sleeves from any of the operational requirements Material. Such sleeves are possibly only tight with the first wall thickness areas 7 of the screw pipes 6 and the bottom of the cylinder head.
- the second wall thickness areas 8 are only intended to serve a fluid-blocking separation between the cooling water rooms 4 on the one hand and the inside of the screw pipes 6 on the other hand, in which the cylinder head screws run and make sure. The reason for this separation is in that the cylinder head bolts material attacked by the cooling water, damaging durability can be. Cylinder head bolts that attack the Exposed to cooling water, must therefore from a special, comparatively expensive material. There is one Strive to use cylinder head bolts from such avoid expensive materials for economic reasons. To this end, the embodiment according to the invention has a partition the screws from the cooling water.
- the inside diameter of the screw pipes 6 can be such be designed so that when cylinder head screws are used a free annular space between the two parts remains.
- the cooling water inflow and outflow into the individual cooling water rooms 4 takes place through the longitudinal side walls 1 through openings 11 through it.
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Abstract
Im Zylinderkopf einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine sind am Umfang jedes einem Zylinder zugeordneten Brennraumes zwischen benachbarten Schraubenpfeifen für die Zylinderkopfschrauben an dieser angeformte, in Quer- und Längsrichtung des Zylinderkopfes verlaufende Wände vorgesehen, die sich bis zum Zylinderkopfboden erstrecken. Um die Schraubenkräfte überwiegend auf die Längs- und Querwände übertragen zu können und eine Anpressung des Zylinderkopfes insbesondere über den Umfang jedes Brennraumes zu erreichen, endet die Tragfunktion der Schraubenpfeifen jeweils in einem Abstand vom Zylinderkopfboden. In dem sich hierdurch zwischen Schraubenpfeifenende und Zylinderboden an sich einstellenden Freiraum sind nicht tragende Trennwandbereiche vorgesehen, die lediglich die Funktion haben, die durch die Schraubenpfeifen geführten Zylinderkopfschrauben von angrenzenden Kühlwasserräumen zu trennen. Durch eine solche Abtrennung der Zylinderkopfschrauben von Kühlwasser können diese Schrauben nicht materialschädigend von dem Kühlwasser angegriffen werden. Andererseits bleibt die kraftübertragende Optimierung des Zylinderkopfes mit gekürzten Schraubenpfeifen vollständig erhalten. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
In der DE-A 35 13 126 ist ein Zylinderkopf dargestellt, bei
dem zwischen dem Zylinderkopfboden und der Zylinderkopfdecke
Stützwände vorgesehen sind, die an sich bis zum Zylinderkopfboden
erstreckenden Pfeifen zur Aufnahme der Zylinderkopfschrauben
angeformt sind.
Bei einem gattungsgemäßen Zylinderkopf in der älteren Patentanmeldung
DE 197 13 246.4 ist eine vorgebbare Verteilung
der Schraubenkräfte und einer Anpressung des Zylinderkopfes
an das Zylinderkurbelgehäuse insbesondere über den Umfang jedes
Brennraumes dadurch erreichbar, daß die Stützwände von am
Umfang jedes Brennraumes zwischen benachbarten Schraubenpfeifen
Quer- und Längsrichtung des Zylinderkopfes verlaufenden
Wänden gebildet sind, und daß die Wand der Schraubenpfeifen
in dem Umfangsbereich, der dem von den Längs- und Querwänden
umschlossenen Räumen zugewandt ist, in einem Abstand von dem
Boden endet.
Bei der Ausführung nach der vorgenannten älteren Anmeldung
werden dadurch, daß sich die Schraubenpfeifen nicht bis zum
Zylinderkopfboden erstrecken, die Schraubenkräfte überwiegend
auf die jeden Brennraum umgebenden Längs- und Querwände übertragen
und somit eine optimale Anpressung des Zylinderkopfes
an das Zylinderkurbelgehäuse entlang des Umfanges jedes
Brennraumes erreicht.
Bei der Ausführung nach der älteren Anmeldung können sich des
weiteren die Seitenkanten der innenliegenden Querwände von
den Endflächen der jeweils zugeordneten Schraubenpfeifen
schräg nach innen zum Zylinderkopfboden erstrecken, um die
Anpressung des Zylinderkopfbodens zwischen den Brennräumen zu
verstärken.
Die Länge der Schraubenpfeifen kann bei jener Ausführung etwa
2/3 des Abstandes zwischen dem Boden und der Decke des Zylinderkopfes
betragen.
Bei der in der älteren Anmeldung beschriebenen Zylinderkopfausführung
beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit
dem Problem, die Zylinderkopfschrauben, die dort in dem Bereich,
in dem sie aufgrund der aus Kraftübertragungsgründen
fehlenden Schraubenpfeifenwand dem Kühlwasserangriff ausgesetzt
sind, vor einem solchen Angriff zu schützen. Durch diesen
Schutz soll jedoch die bei der Ausführung nach der älteren
Anmeldung aus Kraftübertragungsgründen gewählte Beabstandung
der Schraubenpfeifenenden von dem Boden des Zylinderkopfes
funktionell beibehalten werden. Das gleiche gilt für die
Anbindung der Querwände an die Schraubenpfeifen im bodennahen
Bereich des Zylinderkopfes.
Eine Lösung dieses Problems wird bei einem gattungsgemäßen
Zylinderkopf durch eine Ausführung nach den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruchs 1 erreicht.
Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Zylinderkopfschrauben
in demjenigen Bereich, der bei der Ausführung
nach der eingangs genannten älteren Patentanmeldung
durch die jeweils verkürzt ausgeführte Schraubenpfeife durch
diese nicht mehr gegen einen Kühlwasserangriff geschützt ist,
durch eine separate, nicht kraftstoffübertragend ausgelegte
Trennwand zu schützen. Diese Trennwand kann integrierter Bestandteil
der Schraubenpfeife sein. Sie darf lediglich mit
Bezug auf eine Aufnahme der Spannkraft der Zylinderkopfschraube
keine kraftabstützende Funktion ausüben.
Die Trennwandfunktion kann auch eine separat angebrachte Hülse
erfüllen, wenn diese gegenüber dem frei auslaufenden Ende
der Schraubenpfeife einerseits und gegenüber dem Boden des
Zylinderkopfes andererseits gedichtet ist.
Um eine Querdurchströmung der den einzelnen Zylindern zugeordneten
Kühlwasserräume des Zylinderkopfes zu ermöglichen,
können auch die Querwände an den Seitenkanten vollständig
zwischen Decke und Boden des Zylinderkopfes an die Seitenwände
herangeführt sein. Um die zwickelförmigen Aussparungen bei
der Anbindung der Querwände an die Seitenwände im Bodenbereich
des Zylinderkopfes gemäß der Ausführung nach der oben
zitierten älteren Patentanmeldung mit Bezug auf eine Kräfteverteilung
innerhalb des Zylinderkopfes funktionell aufrechterhalten
zu können, können diese Bereiche ebenfalls ohne bzw.
ohne nennenswerte Kraftübertragungsfunktion ausgeführt werden.
Hierzu kann es bereits ausreichen, diese Bereiche mit
einer verdünnten Wanddicke auszugestalten. Wie bei den
Schraubenpfeifen ist es auch möglich, hier ein lediglich
Trennfunktion ausübendes Zusatzteil in einen offengehaltenen
Zwickelbereich einzusetzen.
Durch eine vollständige Abtrennung der Zylinderkopfschrauben
von den Wasserräumen des Zylinderkopfes ist es möglich, um
die Zylinderkopfschrauben herum einen abgeschlossenen Ringraum
zu schaffen. Hierdurch kann eine günstige Temperaturverteilung
über die gesamte Länge der Zylinderkopfschrauben
erreicht werden und zwar insbesondere bei noch warmlaufendem
Motor nach einem Motorstart.
Ein nachfolgend noch näher beschriebenes Ausführungsbeispiel
ist in der Zeichnung dargestellt.
Diese zeigt in der einzigen
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht eines Ausschnittes aus einem Zylinderkopf mit Blick auf dessen auf das Kurbelgehäuse aufzusetzenden Unterseite.
Der in der Zeichnung dargestellte Zylinderkopfausschnitt
zeigt mit einem Blick auf den als solchen nicht dargestellten
Boden des Zylinderkopfes im wesentlichen die von dem Bodenbereich
sich zu dem oberen Bereich des Zylinderkopfes erstrekkenden
seitlichen Begrenzungswände der den einzelnen Zylindern
im Zylinderkopf zugeordnete Kühlwasserräume.
An dem rechten Ende der Zeichnung ist in dem Boden des Zylinderkopfes
ein Brennraumbegrenzungsabschnitt angedeutet.
Von diesem angedeuteten Bodenbereich, der in dieser Form auch
die übrigen offen gezeichneten Bodenbereiche des Zylinderkopfes
ausfüllt, erstrecken sich zum oberen Bereich des Zylinderkopfes
- der in der Zeichnung unten liegt - Längsseitenwände
1 und mit diesen verbundene Querwände 2 und 3. Die
Querwände 2 bilden dabei Außenwände, während die Querwände 3
jeweils als Zwischenwände zwischen zwei benachbarten Kühlwasserräumen
4 liegen. Die Kühlwasserräume 4 sind in einem obenliegenden
Bereich des Zylinderkopfes durch eine gemeinsame
Decke 5 verschlossen.
Zu den Ein- und Auslaßventilen im Bodenbereich des Zylinderkopfes
führende Ein- und Auslaßkanäle durchdringen jeweils
die Längsseitenwände 1. Dieses Durchdringen der Längsseitenwände
1 ist jeweils durch in diesen eingezeichnete Öffnungen
angedeutet. In den Grenzbereichen zwischen den Längsseitenwänden
1 und den Querwänden 2, 3 sind jeweils Schraubenpfeifen
6 zur Aufnahme und Führung von den Zylinderkopf auf dem
Kurbelgehäuse fixierenden Zylinderkopfschrauben vorgesehen.
Von dem oberen Bereich des Zylinderkopfes aus erstrecken sich
die Schraubenpfeifen 6 über einen ersten Bereich 7 mit einer
ersten Wanddicke und verlaufen daran anschließend in einem
zweiten Bereich 8 mit einer zweiten Wanddicke bis in den Boden
des Zylinderkopfes. Zwischen dem ersten und dem zweiten
Wanddickenbereich 7 bzw. 8 weisen die Schraubenpfeifen eine
Stufe 9 auf.
Der erste Wanddickenbereich 7 ist kraftübertragend für die
von den Zylinderkopfschrauben erzeugten Spannkräfte ausgebildet.
Der zweite Wanddickenbereich 8 erfüllt lediglich die
Funktion einer nicht tragenden Trennwand zur Abtrennung des
Schraubenpfeifen-Innenraumes von den angrenzenden Kühlwasserräumen
4. Eine kraftübertragende Funktion kommt diesen Wanddickenbereichen
8 nicht zu. Diese Wanddickenbereiche 8 werden
vielmehr bewußt derart bemessen, daß sie keine kraftaufnehmende
bzw. kraftübertragende Funktion mit Bezug auf die von
den Zylinderkopfschrauben ausgehenden Spannkräfte ausüben
können. Eine ideale Wanddickenausbildung besteht in dem Bereich
8 darin, daß durch diese Wandbereiche die über die
Längsseitenwände 1 und die Querwände 2 und 3 erfolgenden
Kraftübertragungen derart Weise erfolgen, als ob die zweiten
Wandbereiche 8 überhaupt nicht vorhanden wären.
In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel sind die zweiten
Wanddickenbereiche 8 der Schraubenpfeifen 6, die lediglich
Trennwandfunktion haben, integrierte Bestandteile der Längsseiten- und Querwände 1, 2, wobei das gezeichnete Gebilde
insgesamt ein Gußteil ist. Die Wandstärken in dem Bereich 8
sind derart ausgeführt, daß diese Wandbereiche gerade noch
als Gußteil herstellbar sind.
Die zweiten Wanddickenbereiche 8 der Schraubenpfeifen 6 können
auch durch separat eingesetzte Teile wie beispielsweise
Hülsen aus irgendeinem den Betriebsanforderungen genügendem
Werkstoff bestehen. Solche Hülsen sind gegebenenfalls lediglich
dicht mit den ersten Wanddickenbereichen 7 der Schraubenpfeifen
6 sowie dem Boden des Zylinderkopfes zu verbinden.
Die zweiten Wanddickenbereiche 8 sollen lediglich dazu dienen,
eine fluidsperrende Trennung zwischen den Kühlwasserräumen
4 einerseits und dem Innenbereich der Schraubenpfeifen 6
andererseits, in dem die Zylinderkopfschrauben verlaufen, ermöglichen
und sicherstellen. Der Grund für diese Trennung besteht
darin, daß die Zylinderkopfschrauben materialmäßig
durch das Kühlwasser dauerfestigkeitsschädigend angegriffen
werden können. Zylinderkopfschrauben, die einem Angriff des
Kühlwassers ausgesetzt sind, müssen daher aus einem besonderen,
vergleichsweise teuren Material bestehen. Es besteht ein
Bestreben, einen Einsatz von Zylinderkopfschrauben aus derart
teuren Materialien aus wirtschaftlichen Gründen zu vermeiden.
Hierzu trägt die erfindungsgemäße Ausführung mit einer Abtrennung
der Schrauben von dem Kühlwasser bei.
Für eine optimale Übertragung der von den Zylinderkopfschrauben
ausgehenden Spannkräfte auf das Kurbelgehäuse sollten die
an die Kurbelgehäuseauflagefläche im Bereich der Zylinderkopfschrauben
angrenzenden Seitenkantenbereiche der Querwände
3 zwischen benachbarten Kühlwasserräumen 4 möglichst nicht
kraftaufnehmend bzw. kraftübertragend ausgebildet sein. In
diesen Bereichen sind daher zweckmäßigerweise Wandaussparungen
vorgesehen. Solche Wandaussparungen ermöglichen allerdings
einen in Zylinderkopflängsrichtung erfolgenden Kühlwasseraustausch
zwischen den einzelnen Kühlwasserräumen 4. In
Fällen, in denen die einzelnen Kühlwasserräume 4 voneinander
getrennt quer durchströmt werden sollen, sind die vorgenannten
Wandaussparungen nicht möglich. In diesen Fällen werden
die an sich gewünschten Wandaussparungen materialmäßig nur
soweit aufgefüllt, wie es zur Erreichung einer Trennfunktion
notwendig ist. Dies bedeutet, daß die Wanddicken äußerst gering
derart ausgelegt werden, daß diese Wandbereiche, die in
der Zeichnung mit 10 angedeutet sind, derart ausgeführt werden,
daß sie möglichst nicht mit Bezug auf die von den Zylinderkopfschrauben
ausgehenden Spannkräfte übertragend bzw.
aufnehmend wirken können.
Die Innendurchmesser der Schraubenpfeifen 6 können derart
ausgelegt sein, daß bei eingesetzten Zylinderkopfschrauben
ein freier, zwischen beiden Teilen umlaufender Ringraum verbleibt.
Der Kühlwasserzu- und -abfluß in die einzelnen Kühlwasserräume
4 erfolgt durch die Längsseitenwände 1 durch Öffnungen 11
hindurch.
Claims (7)
- Zylinderkopf einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, bestehend aus insbesondere einem Gußstück mit von einem Boden, einer Decke (5) und Längsseitenwänden (1) begrenzten Kühlwasserräumen (4), durch die sich von jedem einem Zylinder zugeordneten Brennraum mindestens ein Einlaßkanal zu der einen der beiden Längsseitenwände (1) und mindestens ein Auslaßkanal zu der anderen der beiden Längsseitenwände (1) erstreckt, und mit an die Decke (5) für Zylinderkopfschrauben angeformten Schraubenpfeifen (6) und an diese angeformten Querwänden (2, 3) die sich bis zum Boden des Zylinderkopfes erstrecken,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schraubenpfeifen (6) in jeweils demjenigen Umfangswandbereich, der den von den Längsseitenwänden (1) und Querwänden (2, 3) umschlossenen Kühlwasserräumen (4) zugewandt ist, in einem von dem Boden ausgehenden, mit Abstand von der Decke (5) endenden Bereich (8) als lediglich fluidstromsperrende, nicht kraftübertragend ausgelegte Trennwand zwischen dem jeweiligen Schraubenpfeifeninnenraum und den angrenzenden Kühlwasserräumen (4) ausgebildet ist. - Zylinderkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge, innerhalb der die Schraubenpfeifen (6) lediglich Trennwandfunktion besitzen, etwa ein Drittel des Abstandes zwischen dem Boden und der Decke (5) des Zylinderkopfes beträgt. - Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zwischen benachbarten Kühlwasserräumen (4) liegenden Querwände (3) in ihren Endbereichen, in denen sie an den ausschließlich als Trennwand ausgebildeten zweiten Wanddickenbereich (8) der Schraubenpfeifen (6) angrenzen, eine verminderte Wanddicke aufweisen, wobei dieser verminderte Wanddickenbereich in Querwandlängsrichtung in dem in Querwandhöhe liegenden Grenzbereich zwischen tragendem und nicht tragendem Wandbereich der Schraubenpfeife (6) mit einem geringsten Wert beginnt und bei kontinuierlich zunehmender Ausdehnung an dem Boden des Zylinderkopfes mit einem größten Wert endet. - Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Trennwandfunktion besitzende Wanddickenbereich (8) jeder Schraubenpfeife (6) als ein eigenständiges Teil ausgebildet und dicht zwischen dem ersten Bereich (7) der Schraubenpfeife (6) und dem Boden des Zylinderkopfes eingespannt ist. - Zylinderkopf nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das eigenständige Teil aus einem anderen Material als die Schraubenpfeife (6) besteht. - Zylinderkopf nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das eigenständige Teil eine Hülse ist. - Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Zylinderkopfschrauben und Schraubenpfeifen (6) jeweils ein nach außen dichter Ringraum ausgebildet ist.
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