EP1126151A2 - Flüssigkeitsgekühlter Querstrom-Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit in Reihe angeordneten Zylindern - Google Patents

Flüssigkeitsgekühlter Querstrom-Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit in Reihe angeordneten Zylindern Download PDF

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EP1126151A2
EP1126151A2 EP01100319A EP01100319A EP1126151A2 EP 1126151 A2 EP1126151 A2 EP 1126151A2 EP 01100319 A EP01100319 A EP 01100319A EP 01100319 A EP01100319 A EP 01100319A EP 1126151 A2 EP1126151 A2 EP 1126151A2
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    • F02F2200/00—Manufacturing
    • F02F2200/06—Casting

Definitions

  • the invention relates to a preamble of claim 1 liquid-cooled cross-flow cylinder head for internal combustion engines in series arranged cylinders, the cylinder head with integrated control housing between a cylinder head floor and a cover wall on the control housing side comprises a coolant space delimited by side walls, the cylinder head floor screw pipes penetrating the coolant chamber and the top wall as well as oil drainage channels and shaft pipes arranged in the middle of the cylinder for Spark plugs or injection nozzles are provided and further the coolant chamber is divided by means of transverse walls between diametrical screw pipes.
  • Such a cylinder head is known for example from DE 38 38 953 C2, the transverse walls between diametrical screw pipes the coolant space Push through in height to the level wall and continue to the Transverse walls in the connecting levels of adjacent shaft pipes in front of the Shaft pipes each have longitudinal walls that end with a cross-flow the cylinder head of the deflection of the coolant in the direction of Manhole pipes and the adjacent areas of the cylinder head base serve, whereby are arranged on this additional guide ribs.
  • the invention has for its object a generic cylinder head Easier to design in terms of casting technology with high rigidity and targeted coolant flow at least in cross flow.
  • the invention is advantageous with a simpler design in terms of casting technology by means of the troughs connected to the cylinder head floor via transverse walls achieved a particularly rigid cylinder head, in a further advantageous manner with the elimination of separate guide ribs to influence the flow, a better one Venting of the cylinder head is achieved.
  • the troughs for a cylinder head as separate Components are formed, but they are preferred in a development of the invention arranged in one piece by means of cast formation, with a trough - in Seen from above - from each screw pipe towards a connection plane of the adjacent shaft pipes extended and as one to the Shaft pipes directed flow control is used.
  • a longitudinal flow can also be achieved in that the transverse wall between the cylinder head base and trough one in the longitudinal direction of the cylinder head has pointing flow breakthrough. This means that an additional, Flow against the shaft pipes must be achieved.
  • Lubricating oil is provided according to a further proposal that the Trough is connected to the oil drainage channel via a separate channel, in a further embodiment, an inlet opening of the separate channel in the Trough is arranged according to the installation position of the cylinder head. So that will the circulating amount of lubricating oil is kept small and unnecessary heating is avoided.
  • the invention provides additional stiffening of the cylinder head achieved in that the trough along its opening edge with a over the Cover wall is provided protruding stiffening web.
  • a liquid-cooled cross-flow cylinder head 1 for an internal combustion engine, not shown with cylinders arranged in series includes an integrated control housing 2 and one between a cylinder head base 3 and a control housing side Top wall 4 of side walls 5 limited coolant space 6.
  • the cylinder head 1 is designed in such a way that the coolant chamber extends from the cylinder head base 3 6 and the top wall 4 penetrating screw pipes 7 and oil drainage channels 8 and shaft pipes 9 arranged approximately in the center of the cylinder for spark plugs or injectors are provided.
  • the coolant space 6 by means of transverse walls 10 divided between diametrical screw pipes 7.
  • a trough 11 is arranged, which by means of a transverse wall 10 between the diametrical screw pipes 7 and the cylinder head base 3 in connection is formed, rising from the transverse wall 10 towards the top wall 4 Wall sections 11 'and 11 "of the trough 11 serve as flow guide surfaces.
  • the trough 11 is by means of cast formation arranged in one piece in the cylinder head 1, the trough 11 itself - in plan view seen - from each screw pipe 7 in the direction of a connecting plane 12 - Figure 3 - of the adjacent shaft pipes 9 expanded and as one of the Manhole pipes 9 directional flow control is used.
  • the trough 11 is via a separate channel 13 with the oil drain channel 8 or 8 'in connection.
  • the trough 11 is in one piece with the screw pipe 7 trained oil drainage channel 8 arranged to penetrate the screw pipe 7 Channel 13 in connection, the screw pipe 7 a not shown Cylinder head screw encloses with play.
  • FIG. 3 one with a screw pipe 7 is in one piece in FIG. 3a trained oil drainage channel 8 shown, while in Figure 3b one of the screw pipe 7 is shown as a free-standing oil drain channel 8 '.
  • the invention is for two-valve and multi-valve cylinder heads for in-line or V-engines suitable.

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Abstract

Für einen flüssigkeitsgekühlten Querstrom-Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit in Reihe angeordneten Zylindern mit einem durch eine Deckwand gegen ein integriertes Steuergehäuse abgeschlossenen Kühlmittelraum wird zur Erzielung einer gusstechnisch einfachen Ausgestaltung bei hoher Steifigkeit und gezielter Kühlmittelführung vorgeschlagen, dass in der Deckwand zwischen diametralen Schraubenpfeifen und jeweils querab benachbarten Schachtrohren für Zündkerzen oder Einspritzdüsen eine Mulde angeordnet ist, die mittels einer Querwand zwischen den diametralen Schraubenpfeifen mit dem Zylinderkopfboden in Verbindung steht, wobei von der Querwand in Richtung Deckwand ansteigend ausgebildete Wandabschnitte der Mulde als Strömungsleitflächen dienen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf einen flüssigkeitsgekühlten Querstrom-Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit in Reihe angeordneten Zylindern, wobei der Zylinderkopf mit integriertem Steuergehäuse zwischen einem Zylinderkopfboden und einer steuergehäuseseitigen Deckwand einen von Seitenwänden begrenzten Kühlmittelraum umfasst, wobei vom Zylinderkopfboden aus den Kühlmittelraum und die Deckwand durchsetzende Schraubenpfeifen sowie Ölablaufkanäle und etwa zylindermittig angeordnete Schachtrohre für Zündkerzen oder Einspritzdüsen vorgesehen sind und weiter der Kühlmittelraum mittels Querwänden zwischen diametralen Schraubenpfeifen unterteilt ist.
Ein derartiger Zylinderkopf ist beispielsweise aus der DE 38 38 953 C2 bekannt, wobei die Querwände zwischen diametralen Schraubenpfeifen den Kühlmittelraum der Höhe nach durchsetzen bis zur eben verlaufenden Deckwand und weiter an den Querwänden in den Verbindungsebenen querab benachbarter Schachtrohre vor den Schachtrohren jeweils endende Längswände vorgesehen sind, die bei einer Querdurchströmung des Zylinderkopfes der Ablenkung des Kühlmittels in Richtung der Schachtrohre und der angrenzenden Bereiche des Zylinderkopfbodens dienen, wobei an diesem zusätzliche Führungsrippen angeordnet sind.
Nachteilig an diesem bekannten Zylinderkopf ist die aufwendige Gussgestaltung sowie die großräumige Kühlmittelraum-Ausbildung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Zylinderkopf gusstechnisch einfacher auszugestalten bei hoher Steifigkeit und gezielter Kühlmittelführung mindestens in Querströmung.
Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass in der Deckwand zwischen diametralen Schraubenpfeifen und jeweils querab benachbarten Schachtrohren eine Mulde angeordnet ist, die mittels einer Querwand zwischen den diametralen Schraubenpfeifen mit dem Zylinderkopfboden in Verbindung steht, wobei von der Querwand in Richtung Deckwand ansteigend ausgebildete Wandabschnitte der Mulde als Strömungsleitflächen dienen.
Mit der Erfindung ist in vorteilhafter Weise bei gusstechnisch einfacherer Ausgestaltung mittels der mit dem Zylinderkopfboden über Querwände verbundenen Mulden ein besonders steifer Zylinderkopf erzielt, wobei in weiterer vorteilhafter Weise mit dem Fortfall gesonderter Leitrippen zur Strömungsbeeinflussung eine bessere Entlüftung des Zylinderkopfes erzielt ist.
Gemäß der Erfindung können die Mulden für einen Zylinderkopf als gesonderte Bauteile ausgebildet sein, sie sind jedoch in Weiterbildung der Erfindung vorzugsweise mittels Gussausbildung einstückig angeordnet, wobei eine Mulde sich - in Draufsicht gesehen - von jeder Schraubenpfeife aus in Richtung einer Verbindungsebene der querab benachbarten Schachtrohre erweitert und als eine zu den Schachtrohren gerichtete Strömungslenkung dient.
Mit den vorgenannten Maßnahmen ist vorzugsweise eine Kühlmittel-Querdurchströmung des Zylinderkopfes unterstützt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann auch eine Längsdurchströmung dadurch erzielt sein, dass die Querwand zwischen Zylinderkopfboden und Mulde eine in Längsrichtung des Zylinderkopfes weisende Strömungsdurchbrechung aufweist. Damit kann eine bodennahe, zusätzliche Anströmung der Schachtrohre erzielt sein.
Zur Ableitung des aus dem Steuergehäuse des Zylinderkopfes in eine Mulde gelangenden Schmieröles ist gemäß einem weiteren Vorschlag vorgesehen, dass die Mulde über einen gesonderten Kanal mit dem Ölablaufkanal in Verbindung steht, wobei in weiterer Ausgestaltung eine Einlauföffnung des gesonderten Kanals in der Mulde entsprechend der Einbaulage des Zylinderkopfes angeordnet ist. Damit wird die Umlaufmenge an Schmieröl klein gehalten und eine unnötige Aufheizung vermieden.
Schließlich ist mit der Erfindung eine zusätzliche Aussteifung des Zylinderkopfes dadurch erzielt, dass die Mulde entlang ihres Öffnungsrandes mit einem über die Deckwand vorspringend angeordneten Versteifungssteg versehen ist. Mit dieser Anordnung sind in gusstechnisch vorteilhafter Weise quer zum längsgerichteten Zylinderkopf zwischen Schraubenpfeifen verlaufende Versteifungsstege erzielt, die gemäß der erfindungsgemäßen Muldenform V-förmig über den Zylinderkopf hinweg verlaufen und somit diesen sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung zusätzlich aussteifen.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt
Figur 1
einen Zylinderkopf mit integriertem Steuergehäuse im Querschnitt,
Figur 2
einen abschnittsweisen Längsschnitt durch den Zylinderkopf gemäß der Linie II-II und
Figur 3
den Zylinderkopf nach Figur 1 im Querschnitt gemäß der Linie III-III, wobei in den Bildhäften 3a und 3b unterschiedliche Ölablaufkanäle dargestellt sind.
Ein flüssigkeitsgekühlter Querstrom-Zylinderkopf 1 für eine nicht gezeigte Brennkraftmaschine mit in Reihe angeordneten Zylindern umfasst ein integriertes Steuergehäuse 2 und einen zwischen einem Zylinderkopfboden 3 und einer steuergehäuseseitigen Deckwand 4 von Seitenwänden 5 begrenzten Kühlmittelraum 6. Weiter ist der Zylinderkopf 1 derart gestaltet, dass vom Zylinderkopfboden 3 aus den Kühlmittelraum 6 und die Deckwand 4 durchsetzende Schraubenpfeifen 7 sowie Ölablaufkanäle 8 und etwa zylindermittig angeordnete Schachtrohre 9 für Zündkerzen oder Einspritzdüsen vorgesehen sind. Weiter ist der Kühlmittelraum 6 mittels Querwänden 10 zwischen diametralen Schraubenpfeifen 7 unterteilt.
Zur gusstechnisch vereinfachten Ausgestaltung des Zylinderkopfes 1 mit hoher Steifigkeit und gezielter Kühlmittelführung wird vorgeschlagen, dass in der Deckwand 4 zwischen diametralen Schraubenpfeifen 7 und jeweils querab benachbarten Schachtrohren 9 eine Mulde 11 angeordnet ist, die mittels einer Querwand 10 zwischen den diametralen Schraubenpfeifen 7 und dem Zylinderkopfboden 3 in Verbindung steht, wobei von der Querwand 10 in Richtung Deckwand 4 ansteigend ausgebildete Wandabschnitte 11' und 11" der Mulde 11 als Strömungsleitflächen dienen.
Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, ist die Mulde 11 mittels Gussausbildung einstückig im Zylinderkopf 1 angeordnet, wobei die Mulde 11 sich - in Draufsicht gesehen - von jeder Schraubenpfeife 7 aus in Richtung einer Verbindungsebene 12 - Figur 3 - der querab benachbarten Schachtrohre 9 erweitert und als eine zu den Schachtrohren 9 gerichtete Strömungslenkung dient.
Um das aus dem Steuergehäuse 2 in die Mulde 11 gelangende Schmieröl sicher abzuführen, steht die Mulde 11 über einen gesonderten Kanal 13 mit dem Ölablaufkanal 8 bzw. 8' in Verbindung.
Gemäß Figur 1 steht die Mulde 11 mit dem mit einer Schraubenpfeife 7 einstückig ausgebildeten Ölablaufkanal 8 über einen die Schraubenpfeife 7 durchsetzend angeordneten Kanal 13 in Verbindung, wobei die Schraubenpfeife 7 eine nicht gezeigte Zylinderkopfschraube mit Spiel umschließt.
Zur Vermeidung größerer Restmengen an Schmieröl ist eine Einlauföffnung 14 des gesonderten Kanals 13 in der Mulde 11 entsprechend der Einbaulage des Zylinderkopfes 1 angeordnet.
Wie aus Figur 3 ersichtlich, ist in der Figur 3a ein mit einer Schraubenpfeife 7 einstückig ausgebildeter Ölablaufkanal 8 dargestellt, während in der Figur 3b ein von der Schraubenpfeife 7 freistehend angeordneter Ölablaufkanal 8' gezeigt ist.
Aus Figur 1 ist weiter zu erkennen, dass die Querwand 10 zwischen Zylinderkopfboden 3 und Mulde 11 in Längsrichtung des Zylinderkopfes 1 weisende Strömungsdurchbrechungen 15 und 15' aufweist. Damit kann die Querströmung durch eine Längsströmung des Kühlmittels ergänzt sein.
Schließlich ist eine zusätzliche Aussteifung des Zylinderkopfes 1 dadurch erreicht, dass die Mulde 11 entlang ihres Öffnungsrandes mit einem über die Deckwand 4 vorspringend angeordneten Versteifungssteg 16 versehen ist. Dadurch, dass jeder Versteifungssteg 16 in seinem Verlauf quer über den Zylinderkopf 1 etwa dem Verlauf der in Figur 3 gezeigten Wandabschnitte 11' und 11" der Mulde 11 entspricht, trägt jeder der Versteigungsstege 16 zur Aussteifung des Zylinderkopfes 1 in Längs- und Querrichtung bei.
Die Erfindung ist für Zwei-Ventil- und Mehr-Ventil-Zylinderköpfe für Reihen- oder V-Motore geeignet.

Claims (7)

  1. Flüssigkeitsgekühlter Querstrom-Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit in Reihe angeordneten Zylindern,
    wobei der Zylinderkopf (1) mit integriertem Steuergehäuse (2) zwischen einem Zylinderkopfboden (3) und einer steuergehäuseseitigen Deckwand (4) einen von Seitenwänden (5) begrenzten Kühlmittelraum (6) umfasst, wobei
    vom Zylinderkopfboden (3) aus den Kühlmittelraum (6) und die Deckwand (4) durchsetzenden Schraubenpfeifen (7) sowie Ölablaufkanäle (8, 8') und etwa zylindermittig angeordnete Schachtrohre (9) für Zündkerzen oder Einspritzdüsen vorgesehen sind, und weiter
    der Kühlmittelraum (6) mittels Querwänden (10) zwischen diametralen Schraubenpfeifen (7) unterteilt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in der Deckwand (4) zwischen diametralen Schraubenpfeifen (7) und jeweils querab benachbarten Schachtrohren (9) eine Mulde (11) angeordnet ist, die
    mittels einer Querwand (10) zwischen den diametralen Schraubenpfeifen (7) mit dem Zylinderkopfboden (3) in Verbindung steht, wobei
    von der Querwand (10) in Richtung Deckwand (4) ansteigend ausgebildete Wandabschnitte (11', 11") der Mulde (11) als Strömungsleitflächen dienen.
  2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
    eine mittels Gussausbildung einstückige Anordnung der Mulde (11), die
    sich - in Draufsicht gesehen - von jeder Schraubenpfeife (7) aus in Richtung einer Verbindungsebene (12) der querab benachbarten Schachtrohre (9) erweitert und als eine zu den Schachtrohren (9) gerichtete Strömungslenkung dient.
  3. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mulde (11) über einen gesonderten Kanal (13) mit dem Ölablaufkanal (8, 8') in Verbindung steht.
  4. Zylinderkopf nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Mulde (11) mit dem mit einer Schraubenpfeife (7) einstückig ausgebildeten Ölablaufkanal (8) über einen die Schraubenpfeife (7) durchsetzend angeordneten Kanal (13) in Verbindung steht, wobei
    die Schraubenpfeife (7) eine Zylinderkopfschraube mit Spiel umschließt.
  5. Zylinderkopf nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einlauföffnung (14) des gesonderten Kanals (13) in der Mulde (11) entsprechend der Einbaulage des Zylinderkopfes (1) angeordnet ist.
  6. Zylinderkopf nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwand (10) zwischen Zylinderkopfboden (3) und Mulde (11) eine in Längsrichtung des Zylinderkopfes (1) weisende Strömungsdurchbrechung (15, 15') aufweist.
  7. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mulde (11) entlang ihres Öffnungsrandes mit einem über die Deckwand (4) vorspringend angeordneten Versteifungssteg (16) versehen ist.
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