EP1510680A2 - Giesskernminimierter Zylinderkopf - Google Patents

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EP1510680A2
EP1510680A2 EP04019655A EP04019655A EP1510680A2 EP 1510680 A2 EP1510680 A2 EP 1510680A2 EP 04019655 A EP04019655 A EP 04019655A EP 04019655 A EP04019655 A EP 04019655A EP 1510680 A2 EP1510680 A2 EP 1510680A2
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EP
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cylinder head
combustion chamber
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cylinder
head according
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F2200/00—Manufacturing
    • F02F2200/06—Casting

Definitions

  • the invention relates to a cylinder head of an internal combustion engine, wherein the cylinder head is medium-cooled and at least per cylinder an annular, the cylinder comprising coolant space and Having coolant lines, wherein in the cylinder head continues Inserted gas exchange valves dominated gas exchange channels are the one the cylinder head combustion chamber side to the cylinder final Penetrate combustion chamber plate.
  • the invention is based on the object, a generic Specify cylinder head, which is optimized by casting.
  • the Gas sequentialkanalkerne held by a Gas crispkanalrechen and the Gas crispkanalrechen has core fingers, which decouple the Auslasskanalwandung effect from the combustion chamber plate.
  • the combustion chamber plate is hemispherical formed, with the spherical side of the combustion chamber wegweis and the Gas monkanalwandungen from the combustion chamber plate emerge flanging out in cylinder head walls. Due to the hemispherical design of the combustion chamber plate is a slight mold release of the cylinder head from the mold given. To this easy removability also carries the feature of Growing the Gas monkanalwandened from the combustion chamber plate at.
  • the invention extends from the combustion chamber plate outgrowing beam approximately centered above the combustion chamber plate in the longitudinal direction of the cylinder head.
  • Beams taken in two coolant lines.
  • the beam is continuous to the cylinder head cover side or paragraph decreasing width.
  • the beam carries to a rigid design of the cylinder head and satisfied with the inclusion of coolant lines simultaneously auxiliary functions. It is due to the chosen training and connection of the beam to the combustion chamber plate again given the ease of releasability.
  • cylinder head screws are on the Corner points of the combustion chamber plate arranged, which at the height of Gas change channel flange upper edge with the cylinder head screw bearing surface to form a plane.
  • the cylinder head bolts whistle over the cylinder head boundary walls (Front and side walls) trough-shaped connected.
  • the cross sections through the cylinder head 1 according to FIGS. 1, 2 and 3 are adjacent to each other in the area of the cylinder head center (FIG. 1) the inlet duct (Fig. 2) and the outlet duct (Fig. 3).
  • the cylinder head 1 has a combustion chamber plate 2, which - by the dashed Illustration marked - from the cylinder block side with the hemispherical side facing the cylinders and the combustion chambers is trained. From this combustion chamber plate 2 grows Beam 4 out, which is approximately centered above the combustion chamber plate 2 extends in the longitudinal direction of the cylinder head and this bar. 4 in particular shown in Figures 2 and 3 to the cylinder head cover side towards a continuously or paragraph decreasing Width up.
  • coolant lines 6a, 6b through Incorporated machining.
  • the coolant lines 6a, 6b are via rising coolant holes 7a, 7b with a Stegbohrung 8 per cylinder connected, wherein the web bore 8 with a coolant annulus connected in the combustion chamber plate. 2 is inserted and wherein such a coolant annulus 9 each Cylinder is assigned and with the appropriate cylinder refrigerator fluidly connected.
  • the coolant is preferably the Lubricating oil of the internal combustion engine.
  • In the respective cylinder center Wide beam 4 are an injection valve bore 10 and a Glühmannkerzenbohrung 11 inserted.
  • crankcase ventilation hole 12 In the area in addition to the coolant line 6b is a crankcase ventilation hole 12 incorporated, the over branching tap holes 13 open into the inlet channels 14. The crankcase gases are fed in via an access hole 15 in the crankcase ventilation hole 12.
  • cylinder head screws 16 At the corners of the combustion chamber plate 2 are a total of four cylinder head screws 16 arranged on the Height of the inlet channel flange upper edge 17 with the cylinder head cover side 5 form a plane.
  • the cylinder head screws whistles 16 are at least partially on support ribs 18 relative to the combustion chamber plate 2 supported and cylinder head boundary walls 19th trough-shaped interconnected.
  • FIG. 5 In the embodiment of FIG. 5 are also stepped trained holes 24 between the individual cylinder sections intended.
  • the training according to the figures 4 to 6 are in particular for a weight reduction of the cylinder head 1 formed.

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Abstract

2.1 Die Erfindung betrifft einen mediumgekühlten Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine. 2.2 Erfindungsgemäß wird ein gießtechnisch optimierter Zylinderkopf angegeben. Dies wird dadurch erreicht, dass der Zylinderkopf 1 in Richtung von einer Brennraumplatte 2 zu einer oberen Zylinderkopfdeckelseite 5 so ausgebildet ist, dass in dem dazwischenliegenden überwiegenden Erstreckungsbereich die die Form des Zylinderkopfs bestimmenden Gießformen Bestandteile der Unterform und der Oberform sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, wobei der Zylinderkopf mediumgekühlt ist und zumindest je Zylinder einen ringförmigen, den Zylinder umfassenden Kühlmittelraum sowie Kühlmittelleitungen aufweist, wobei in den Zylinderkopf weiterhin von Gaswechselventilen beherrschte Gaswechselkanäle eingelassen sind, die eine den Zylinderkopf brennraumseitig zum Zylinder abschließende Brennraumplatte durchdringen.
Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der EP 10 08 733 A bekannt. Der in diesem Dokument beschriebene ölgekühlte Zylinderkopf hat sich an und für sich in der Praxis bewährt, weist aber infolge von verschiedenen Modifizierungen einen komplexen Aufbau auf, der gießtechnisch aufwendig herzustellen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Zylinderkopf anzugeben, der gießtechnisch optimiert ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Zylinderkopf in Richtung von der Brennraumplatte zu einer oberen Zylinderkopfdeckelseite so ausgebildet ist, dass in dem dazwischen liegenden überwiegenden Erstreckungsbereich die die Form des Zylinderkopfes bestimmenden Gießformen Bestandteile der Unterform und der Oberform sind. Dies hat Vorteile hinsichtlich der Gestaltung der Gießform als auch hinsichtlich der späteren Entformung des Zylinderkopfes aus der Gießform. Dadurch, dass die die Form des Zylinderkopfes bestimmenden Gießformen im Wesentlichen Bestandteile der Unterform und der Oberform sind, ist die Gestaltung und auch die Montage dieser Formen wesentlich verbessert und beispielsweise die Gefahr von Fehlgüssen durch Fehler der Gießform, beispielsweise durch schlechte oder unzureichende Verbindung von verschiedenen Gießkernen, verringert. Dadurch ergibt sich umgekehrt der Vorteil, dass das Gussstück weniger komplizierte Formen aufweist, die schwierig zu entformen sind und bei denen die Gefahr von verbleibendem Gießsand in dem fertigen Gussteil groß ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Gaswechselkanalkerne von einem Gaswechselkanalrechen gehalten und der Gaswechselkanalrechen weist Kernfinger auf, die eine Entkopplung der Auslasskanalwandung von der Brennraumplatte bewirken. Hierdurch ist in konsequenter Weiterführung erreicht, dass ein vorhandener bzw. notwendiger Rechen so weit wie möglich die geforderten und benötigten Kerne zur Ausgestaltung des Zylinderkopfes beinhaltet.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Brennraumplatte halbkugelförmig ausgebildet, wobei die kugelförmige Seite von dem Brennraum wegweist und die Gaswechselkanalwandungen aus der Brennraumplatte herauswachsend flanschförmig in Zylinderkopfwände münden. Durch die halbkugelförmige Ausbildung der Brennraumplatte ist eine leichte Entformbarkeit des Zylinderkopfes aus der Gießform gegeben. Zu dieser leichten Entformbarkeit trägt auch das Merkmal des Herauswachsens der Gaswechselkanalwandungen aus der Brennraumplatte bei.
In Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich ein aus der Brennraumplatte herauswachsender Balken angenähert mittig über der Brennraumplatte in Längsrichtung des Zylinderkopfes. Dabei sind in den Balken zwei Kühlmittelleitungen eingelassen. In weiterer Ausgestaltung weist der Balken zu der Zylinderkopfdeckelseite hin eine kontinuierlich oder absatzförmig abnehmende Breite auf. Der Balken trägt zu einer steifen Ausgestaltung des Zylinderkopfes bei und erfüllt mit der Aufnahme von Kühlmittelleitungen gleichzeitig Hilfsfunktionen. Dabei ist durch die gewählte Ausbildung und Anbindung des Balkens an die Brennraumplatte auch wieder die leichte Entformbarkeit gegeben.
In weiterer Ausgestaltung sind Zylinderkopfschraubenpfeifen an den Eckpunkten der Brennraumplatte angeordnet, welche auf Höhe der Gaswechselkanalflanschoberkante mit der Zylinderkopfschraubenauflagefläche eine Ebene bilden. Dabei sind in weiterer Ausgestaltung die Zylinderkopfschraubenpfeifen über die Zylinderkopfbegrenzungswände (Stirn- und Seitenwände) trogförmig verbunden. Auch diese Ausbildung trägt zur leichten Entformbarkeit bei.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.
Es zeigen:
Fig. 1:
einen Querschnitt durch den Zylinderkopf im Bereich des Einspritzventils,
Fig. 2:
einen Querschnitt des Zylinderkopfes im Bereich des Einlasskanals,
Fig. 3:
einen Querschnitt durch den Zylinderkopf im Bereich des Auslasskanals,
Fig. 4:
einen Querschnitt durch einen weiteren Zylinderkopf mit einer Stufenbohrung etwa in der Zylindermitte,
Fig. 5:
einen Zylinderkopf mit Stufenbohrungen zwischen den einzelnen Zylinderabschnitten und
Fig. 6:
einen Schnitt durch einen Zylinderkopf mit Kühlmittelbohrungen durch den Balken.
Die Querschnitte durch den Zylinderkopf 1 gemäß den Figuren 1, 2 und 3 liegen nebeneinander im Bereich der Zylinderkopfmitte (Fig. 1) des Einlasskanals (Fig. 2) und des Auslasskanals (Fig. 3). Der Zylinderkopf 1 weist eine Brennraumplatte 2 auf, die - durch die strichlinierte Darstellung kenntlich gemacht - von der Zylinderblockseite mit den Zylindern und den Brennräumen wegweisenden Seite halbkugelförmig ausgebildet ist. Aus dieser Brennraumplatte 2 wächst ein Balken 4 heraus, der sich angenähert mittig über der Brennraumplatte 2 in Längsrichtung des Zylinderkopfs erstreckt und dieser Balken 4 weist insbesondere ausweislich der Figuren 2 und 3 zu der Zylinderkopfdeckelseite hin eine kontinuierlich bzw. absatzförmig abnehmende Breite auf. In den Balken 4 sind Kühlmittelleitungen 6a, 6b durch spanabnehmende Bearbeitung eingelassen. Die Kühlmittelleitungen 6a, 6b sind über aufsteigende Kühlmittelbohrungen 7a, 7b mit einer Stegbohrung 8 je Zylinder verbunden, wobei die Stegbohrung 8 mit einem Kühlmittelringraum verbunden, der in die Brennraumplatte 2 eingelassen ist und wobei ein derartiger Kühlmittelringraum 9 jedem Zylinder zugeordnet ist und mit dem entsprechenden Zylinderkühlraum strömungsverbunden ist. Das Kühlmittel ist bevorzugt das Schmieröl der Brennkraftmaschine. In den in der jeweiligen Zylindermitte breit ausgebildeten Balken 4 sind eine Einspritzventilbohrung 10 und eine Glühstiftkerzenbohrung 11 eingelassen. Im Bereich neben der Kühlmittelleitung 6b ist eine Kurbelgehäuseentlüftungsbohrung 12 eingearbeitet, die über abzweigende Stichbohrungen 13 in die Einlasskanäle 14 einmünden. Zugeführt werden die Kurbelgehäusegase über eine Zutrittsbohrung 15 in die Kurbelgehäuseentlüftungsbohrung 12. An den Eckpunkten der Brennraumplatte 2 sind insgesamt vier Zylinderkopfschraubenpfeifen 16 angeordnet, die auf Höhe der Einlasskanalflanschoberkante 17 mit der Zylinderkopfdeckelseite 5 eine Ebene bilden. Die Zylinderkopfschraubenpfeifen 16 sind zumindest teilweise über Abstützrippen 18 gegenüber der Brennraumplatte 2 abgestützt und über Zylinderkopfbegrenzungswände 19 trogförmig miteinander verbunden. In die Brennraumplatte 2 ist im Bereich des Auslasskanals 20 unterhalb von diesem ein Hinterschnitt 21 eingearbeitet, der während des Gießens von einem Kernfinger des Gaswechselkanalrechens gebildet ist und eine Entkopplung der Auslasskanalwandung von der Brennraumplatte 2 bewirkt. Die Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 4 bis 6 weisen den prinzipiell gleichen kernminimierten Aufbau auf, wobei hier insbesondere Varianten bezüglich der Ausbildung des Kühlsystems angegeben sind. Bei der Ausführung gemäß Fig. 4 sind die Kühlmittelbohrungen 7a, 7b gemäß Fig. 1 durch eine Stufenbohrung 22 ersetzt, die direkt mit der Kühlmittelleitung 6a und über eine Kühlmittelquerbohrung 23 mit der Kühlmittelleitung 6b verbunden ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 sind zusätzlich stufenförmig ausgebildete Bohrungen 24 zwischen den einzelnen Zylinderabschnitten vorgesehen. Die Ausbildung gemäß den Figuren 4 bis 6 sind insbesondere für eine Gewichtserleichterung des Zylinderkopfes 1 ausgebildet.

Claims (8)

  1. Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, wobei der Zylinderkopf mediumgekühlt ist und zumindest je Zylinder einen ringförmigen, den Zylinder umfassenden Kühlmittelraum sowie Kühlmittelleitungen aufweist, wobei in den Zylinderkopf weiterhin von Gaswechselventilen beherrschte Gaswechselkanäle eingelassen sind, die eine den Zylinderkopf brennraumseitig zum Zylinder abschließende Brennraumplatte durchdringen,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (1) in Richtung von der Brennraumplatte (2) zu einer oberen Zylinderkopfdeckelseite (5) so ausgebildet ist, dass in den dazwischenliegenden überwiegenden Erstreckungsbereich die die Form des Zylinderkopfes (1) bestimmenden Gießformen Bestandteile der Unterform und der Oberform sind.
  2. Zylinderkopf nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswechselkanalkerne von einem Gaswechselkanalrechen gehalten sind und dass der Gaswechselkanalrechen Kernfinger aufweist, die eine Entkopplung der Auslasskanalwandung von der Brennraumplatte (2) bewirken.
  3. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Brennraumplatte (2) halbkugelförmig (3) ausgebildet ist, deren kugelförmige Seite von dem Brennraum wegweist und dass die Gaswechselkanalwandungen aus der Brennraumplatte (2) herauswachsend flanschförmig in Zylinderkopfwände münden.
  4. Zylinderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein aus der Brennraumplatte (2) herauswachsender Balken (4) sich angenähert mittig über der Brennraumplatte (2) in Längsrichtung des Zylinderkopfes (1) erstreckt und dass in den Balken (4) zwei Kühlmittelleitungen (6a, 6b) eingelassen sind.
  5. Zylinderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Balken (4) zu der Zylinderkopfdeckelseite (5) hin eine kontinuierlich und/oder absatzförmig abnehmende Breite aufweist.
  6. Zylinderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass Zylinderkopfschraubenpfeifen (16) an den Eckpunkten der Brennraumplatte (2) angeordnet sind, welche auf Höhe der Gaswechselkanalflanschoberkante mit der Zylinderkopf-Schraubenauflagefläche eine Ebene bilden.
  7. Zylinderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkopfschraubenpfeifen (16) über die Zylinderkopfbegrenzungswände (Stirn- und Seitenwände) (19) trogförmig verbunden sind.
  8. Zylinderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (1) ein Blockzylinderkopf ist.
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