EP1510680A2 - Minimalized cast core for a cylinder head - Google Patents
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- 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
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.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.
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.Such an internal combustion engine is known from
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Zylinderkopf anzugeben, der gießtechnisch optimiert ist.The invention is based on the object, a generic Specify cylinder head, which is optimized by casting.
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.This object is achieved in that the cylinder head in the direction from the combustion chamber plate to an upper cylinder head cover side so is formed that in the intermediate predominant Extension area which determines the shape of the cylinder head Molds are components of the lower mold and the upper mold. This has advantages in terms of the design of the mold as well as in terms the subsequent demolding of the cylinder head from the mold. Characterized in that the determining the shape of the cylinder head Molds essentially components of the lower mold and the Upper form are the design and also the assembly of these forms significantly improved and, for example, the risk of mishandling due to errors of the mold, for example due to bad or insufficient connection of different casting cores. This in turn results in the advantage that the casting has less complicated shapes that are difficult to demold are and where the risk of remaining foundry sand in the finished casting is big.
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 a further embodiment of the invention, the Gaswechselkanalkerne held by a Gaswechselkanalrechen and the Gaswechselkanalrechen has core fingers, which decouple the Auslasskanalwandung effect from the combustion chamber plate. This is in consistent continuation achieved that an existing or necessary Rake as much as possible the required and needed Cores for the design of the cylinder head includes.
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 a further development of the invention, the combustion chamber plate is hemispherical formed, with the spherical side of the combustion chamber wegweis and the Gaswechselkanalwandungen 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 Gaswechselkanalwandungen from the combustion chamber plate at.
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 a further development of 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. Here are in the Beams taken in two coolant lines. In a further embodiment 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.
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.In another embodiment, 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. Here are in a further embodiment the cylinder head bolts whistle over the cylinder head boundary walls (Front and side walls) trough-shaped connected. These too Training contributes to easy demoldability.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.Further advantageous embodiments of the invention are the drawing description to take in the illustrated in the figures Embodiments of the invention are described in detail.
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.
- Fig. 1:
- a cross section through the cylinder head in the region of the injection valve,
- Fig. 2:
- a cross section of the cylinder head in the region of the inlet channel,
- 3:
- a cross section through the cylinder head in the region of the outlet channel,
- 4:
- a cross section through another cylinder head with a stepped bore approximately in the center of the cylinder,
- Fig. 5:
- a cylinder head with stepped holes between the individual cylinder sections and
- Fig. 6:
- a section through a cylinder head with coolant holes through the beam.
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.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
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.In the embodiment of FIG. 5 are also stepped
trained
Claims (8)
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.Cylinder head of an internal combustion engine, wherein the cylinder head is medium-cooled and at least each cylinder has an annular, the cylinder comprising coolant space and coolant lines, wherein in the cylinder head further dominated by gas exchange valves gas exchange channels are inserted, which penetrate the cylinder head on the combustion chamber side closing the cylinder combustion chamber plate,
characterized in that the cylinder head (1) in the direction from the combustion chamber plate (2) to an upper cylinder head cover side (5) is formed so that in the intermediate predominant extension region, the shape of the cylinder head (1) determining molds components of the lower mold and the upper mold are.
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.Cylinder head according to claim 1,
characterized in that the Gaswechselkanalkerne are held by a Gaswechselkanalrechen and that the Gaswechselkanalrechen core fingers, which cause a decoupling of the Auslasskanalwandung of the combustion chamber plate (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. Cylinder head according to claim 1 or 2,
characterized in that the combustion chamber plate (2) is hemispherical (3) whose spherical side points away from the combustion chamber and that the Gaswechselkanalwandungen out of the combustion chamber plate (2) outgrowing flanged open in the cylinder head walls.
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.Cylinder head according to one of the preceding claims,
characterized in that a out of the combustion chamber plate (2) outgrowing beam (4) extends approximately centrally over the combustion chamber plate (2) in the longitudinal direction of the cylinder head (1) and in that in the beam (4) two coolant lines (6a, 6b) are embedded ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Balken (4) zu der Zylinderkopfdeckelseite (5) hin eine kontinuierlich und/oder absatzförmig abnehmende Breite aufweist.Cylinder head according to one of the preceding claims,
characterized in that the bar (4) towards the cylinder head cover side (5) has a continuously and / or decreasing decreasing width.
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.Cylinder head according to one of the preceding claims,
characterized in that cylinder head screw pipes (16) are arranged at the corner points of the combustion chamber plate (2), which form a level with the cylinder head screw support surface at the level of Gaswechselkanalflanschoberkante.
dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkopfschraubenpfeifen (16) über die Zylinderkopfbegrenzungswände (Stirn- und Seitenwände) (19) trogförmig verbunden sind.Cylinder head according to one of the preceding claims,
characterized in that the cylinder head screw pipes (16) are trough-shaped connected via the cylinder head boundary walls (front and side walls) (19).
dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (1) ein Blockzylinderkopf ist.Cylinder head according to one of the preceding claims,
characterized in that the cylinder head (1) is a block cylinder head.
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