EP0979937B1 - Cylinder head for a multi-cylinder internal combustion engine - Google Patents
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/26—Cylinder heads having cooling means
- 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 between the cylinder head floor and the cylinder head cover Supporting walls are provided, which in itself up to the cylinder head floor extending pipes for receiving the cylinder head bolts are formed.
- the length of the screw pipes can be at that version about 2/3 of the distance between the floor and the ceiling of the cylinder head be.
- the present invention deals with the problem of the cylinder head bolts in there area, in which they are due to the power transmission reasons Missing screw pipe wall exposed to the cooling water attack are to protect against such an attack. Through this Protection should, however, in the execution of the older Registration chosen for power transmission reasons chosen spacing 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 ground Area of the cylinder head.
- the invention is based on the general idea, the cylinder head bolts in the area in the execution after the aforementioned earlier patent application by the shortened screwpipe this is no longer protected against a cooling water attack, by a separate, non-fuel-carrying designed Partition to protect.
- This partition can be integrated component be the screwpipe. She may only with Reference to a recording of the clamping force of the cylinder head bolt do not exercise a force-supporting function.
- the partition wall function can also be a separately mounted sleeve fulfill, if this opposite the free expiring end the screw pipe on the one hand and against the bottom of the Cylinder head is sealed on the other hand.
- the cylinder head cutout shown in the drawing shows with a view of 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 in the cylinder head assigned cooling water spaces.
- each screw pipes 6 for receiving and guiding the cylinder head on the Crankcase fixing cylinder head bolts provided.
- the first wall thickness region 7 is force-transmitting for the formed by the cylinder head bolts clamping forces.
- the second wall thickness region 8 only satisfies the Function of a non-supporting partition to separate the Screwpipe interior from adjacent cooling water chambers 4. A force-transmitting function comes these wall thickness ranges 8 not too. These wall thickness regions 8 are rather deliberately dimensioned so that they are not force-absorbing or force-transmitting function with respect to the exercise the outgoing clamping forces of the cylinder head bolts can.
- An ideal wall thickness training exists in the area 8 in that through these wall areas over the Longitudinal side walls 1 and the transverse walls 2 and 3 take place Power transmissions are done in such a way as if the second Wall areas 8 would not exist at all.
- the wall thicknesses in the area 8 are designed so that these wall areas just can be produced as a casting.
- the second wall thickness regions 8 of the screw pipes 6 can also by separately used parts such as Sleeves for any operational requirements Material exist. Such sleeves are possibly only tight with the first wall thickness regions 7 of the screw pipes 6 and the bottom of the cylinder head to connect.
- the second wall thickness regions 8 are only intended to serve a fluid-barrier separation between the cooling water spaces 4 on the one hand and the interior of the screw pipes. 6 on the other hand, in which the cylinder head bolts run, allow and make sure.
- the reason for this separation is in that the cylinder head bolts materially attacked by the cooling water fatigue damage can be. Cylinder head bolts, which are an attack of the Therefore, cooling water must be exposed to a special, comparatively expensive material. It insists Endeavor to use cylinder head bolts like this avoid expensive materials for economic reasons.
- the embodiment of the invention carries with a separation the screws from the cooling water at.
- the inner diameter of the screw pipes 6 can be such be designed that when used cylinder head bolts a free, circulating between the two parts annular space remains.
- the cooling water inflow and outflow into the individual cooling water spaces 4 takes place through the longitudinal side walls 1 through openings 11 therethrough.
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Description
Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a cylinder head of a multi-cylinder internal combustion engine according to the preamble of the claim 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.In DE-A 35 13 126 a cylinder head is shown at between the cylinder head floor and the cylinder head cover Supporting walls are provided, which in itself up to the cylinder head floor extending pipes for receiving the cylinder head bolts are formed.
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.In a generic cylinder head in the earlier patent application DE 197 13 246.4 is a predefinable distribution the bolt forces and a contact pressure of the cylinder head to the cylinder crankcase, in particular over the circumference of each Brennraumes achievable that the supporting walls of the Extent of each combustion chamber between adjacent screw pipes Transverse and longitudinal direction of the cylinder head extending Walls are formed, and that the wall of the screw pipes in the peripheral area, that of the longitudinal and transverse walls facing enclosed spaces, at a distance from the Floor ends.
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.In the execution of the aforementioned earlier application be characterized by the fact that the screw pipes are not up to Cylinder head floor extend, the screw forces predominantly transferred to the each combustion chamber surrounding longitudinal and transverse walls and thus an optimal contact pressure of the cylinder head to the cylinder crankcase along the circumference of each Brennraumes achieved.
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.In the execution after the earlier application, the further the side edges of the inner transverse walls of the end surfaces of the respective associated screw pipes extend obliquely inward to the cylinder head floor to the Pressing the cylinder head floor between the combustion chambers to strengthen.
Die Länge der Schraubenpfeifen kann bei jener Ausführung etwa 2/3 des Abstandes zwischen dem Boden und der Decke des Zylinderkopfes betragen.The length of the screw pipes can be at that version about 2/3 of the distance between the floor and the ceiling of the cylinder head be.
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.When the cylinder head design described in the earlier application the present invention deals with the problem of the cylinder head bolts in there area, in which they are due to the power transmission reasons Missing screw pipe wall exposed to the cooling water attack are to protect against such an attack. Through this Protection should, however, in the execution of the older Registration chosen for power transmission reasons chosen spacing 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 ground Area of the cylinder head.
Eine Lösung dieses Problems wird bei einem gattungsgemäßen Zylinderkopf durch eine Ausführung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 erreicht.A solution to this problem is in a generic Cylinder head by a design according to the characterizing Characteristics of claim 1 achieved.
Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
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.The invention is based on the general idea, the cylinder head bolts in the area in the execution after the aforementioned earlier patent application by the shortened screwpipe this is no longer protected against a cooling water attack, by a separate, non-fuel-carrying designed Partition to protect. This partition can be integrated component be the screwpipe. She may only with Reference to a recording of the clamping force of the cylinder head bolt do not exercise a force-supporting function.
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.The partition wall function can also be a separately mounted sleeve fulfill, if this opposite the free expiring end the screw pipe on the one hand and against the bottom of the Cylinder head is sealed on the other hand.
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.To a cross-flow of the individual cylinders associated To allow cooling water spaces of the cylinder head, Also, the transverse walls on the side edges completely between the ceiling and floor of the cylinder head to the side walls be introduced. To the gore-shaped recesses at the connection of the transverse walls to the side walls in the floor area the cylinder head according to the embodiment of the above cited earlier patent application with respect to a distribution of forces functionally maintained within the cylinder head these areas can also be without or be carried out without significant power transmission function. For this it may already be sufficient to use these areas to design a thinned wall thickness. Like the Screw pipes, it is also possible here only Separating function performing additional part in an open-held Use gusset area.
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. By a complete separation of the cylinder head bolts from the water chambers of the cylinder head it is possible to the cylinder head bolts around a closed annulus to accomplish. This allows a favorable temperature distribution over the entire length of the cylinder head bolts be achieved and in particular while still warming Engine after an engine start.
Ein nachfolgend noch näher beschriebenes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt.An embodiment described in more detail below is shown in the drawing.
Diese zeigt in der einzigen
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht eines Ausschnittes aus einem Zylinderkopf mit Blick auf dessen auf das Kurbelgehäuse aufzusetzenden Unterseite.
- Fig. 1
- a perspective view of a section of a cylinder head with a view of its aufzusetzenden on the crankcase underside.
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.The cylinder head cutout shown in the drawing shows with a view of 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 in the cylinder head assigned cooling water spaces.
An dem rechten Ende der Zeichnung ist in dem Boden des Zylinderkopfes ein Brennraumbegrenzungsabschnitt angedeutet.At the right end of the drawing is in the bottom of the cylinder head a combustion chamber delimiting section indicated.
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.From this indicated ground area, which in this form too
the other open drawn bottom portions of the cylinder head
fills, extend to the top of the cylinder head
- Located in the drawing below - Longitudinal side walls
1 and connected to these
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.To the intake and exhaust valves in the bottom area of the cylinder head
leading inlet and outlet passages respectively
the longitudinal side walls 1. This penetration of the longitudinal side walls
1 is in each case by in this drawn openings
indicated. In the border areas between the longitudinal side walls
1 and the
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.From the top of the cylinder head extend
the
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.The first wall thickness region 7 is force-transmitting for the
formed by the cylinder head bolts clamping forces.
The second
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.In the illustrated embodiment, the second
Wall thickness ranges 8 of the
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.The second
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.For optimum transfer of the cylinder head bolts
Outgoing clamping forces on the crankcase should be the
to the crankcase bearing surface in the area of the cylinder head bolts
adjacent side edge regions of the
Die Innendurchmesser der Schraubenpfeifen 6 können derart
ausgelegt sein, daß bei eingesetzten Zylinderkopfschrauben
ein freier, zwischen beiden Teilen umlaufender Ringraum verbleibt.The inner diameter of the
Der Kühlwasserzu- und -abfluß in die einzelnen Kühlwasserräume
4 erfolgt durch die Längsseitenwände 1 durch Öffnungen 11
hindurch.The cooling water inflow and outflow into the individual
Claims (7)
- Cylinder head of a multi-cylinder internal combustion engine, in particular comprising a casting with coolant water chambers (4) bounded by a base, a cover (5) and longitudinal side walls (1), extending through which the combustion chamber assigned to each cylinder has at least one inlet passage through one of the two longitudinal side walls (1) and at least one outlet passage through the other of the two longitudinal side walls (1), and adjoining the cover (5) are bolt posts (6) for cylinder head bolts and transverse walls (2, 3) formed thereon which extend as far as the base of the cylinder head,
characterised in that
the wall of the bolt posts (6) in the peripheral wall region directed towards the coolant water chambers (5) enclosed by the longitudinal side walls (1) and traverse walls (2, 3) is designed as a dividing wall between the respective bolt post interior and the adjoining coolant water chambers (4) in a region (8) starting from the base and terminating at a distance short of the cover (5), which acts merely as a fluid-barrier but does not transmit forces. - Cylinder head as claimed in claim 1,
characterised in that
the length within which the bolt posts (6) have a dividing wall function only is approximately one third of the distance between the base and the cover (5) of the cylinder head. - Cylinder head as claimed in claim 1 or 2,
characterised in that
the transverse walls (3) lying between adjacent coolant water chambers (4) have a reduced wall thickness at their end regions where they adjoin the second wall thickness region (8) of the bolt posts (6) serving exclusively as a dividing wall, this reduced wall thickness region starting with a lowest value in the transverse wall longitudinal direction at a transverse wall height in the boundary region between the supporting and non-supporting wall region of the bolt post (6), continuously increasing to terminate on the base of the cylinder head with a highest value. - Cylinder head as claimed in one of the preceding claims,
characterised in that
the second wall thickness (8) of every bolt post (6) assuming a dividing wall function is provided in the form of a separate part and is sealingly clamped between the first region (7) of the bolt post (6) and the base of the cylinder head. - Cylinder head as claimed in claim 4,
characterised in that
the separate part is made from a different material from the bolt post (6). - Cylinder head as claimed in claim 4 or 5,
characterised in that
the separate part is a sleeve. - Cylinder head as claimed in one of the preceding claims,
characterised in that
an annular space sealed off from the exterior is formed between respective cylinder head bolts and bolt posts (6).
Applications Claiming Priority (2)
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| EP0979937B1 true EP0979937B1 (en) | 2003-12-10 |
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