FR2761411A1

FR2761411A1 - CYLINDER HEAD OF A MULTI-CYLINDER INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: FR2761411A1
Application number: FR9803813A
Authority: FR
Inventors: Bernhard Jutz
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1997-03-29
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 1998-10-02
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: GB2323632B; GB9805790D0; DE19713246C2; FR2761411B1; DE19713246A1; GB2323632A

Abstract

Dans une culasse d'un moteur à combustion interne, autour de chaque chambre de combustion, coordonnée à un cylindre, des cloisons transversales et longitudinales à la culasse sont formées entre des tubulures voisines pour les vis de culasse et sur celle-ci. Les cloisons s'étendent jusqu'au fond de la culasse.Afin que les forces appliquées par les vis soient transmises principalement par les cloisons transversales et longitudinales (12, 12' ; 13 ; 13') , et dans le but d'obtenir un serrage convenable de la culasse, en particulier sur le pourtour de chaque chambre de combustion (6) , les tubulures de vis (9, 10, 11) se terminent à distance du fond de la culasse.In a cylinder head of an internal combustion engine, around each combustion chamber, coordinated with a cylinder, partitions transverse and longitudinal to the cylinder head are formed between neighboring pipes for the cylinder head screws and on the latter. The partitions extend to the bottom of the cylinder head. In order for the forces applied by the screws to be transmitted mainly by the transverse and longitudinal partitions (12, 12'; 13; 13'), and in order to obtain a suitable tightening of the cylinder head, in particular on the periphery of each combustion chamber (6), the screw pipes (9, 10, 11) end at a distance from the bottom of the cylinder head.

Description

I L'invention concerne une culasse d'un moteur à combustion interne àI The invention relates to a cylinder head of an internal combustion engine with

plusieurs cylindres, constituée d'une pièce de fonderie présentant un espace d'eau de refroidissement délimité par un fond, un dessus et des parois extérieures latérales, espace à travers duquel s'étendent, à partir de chaque chambre de combustion coordonnée à un cylindre, au moins un canal d'admission menant à une paroi extérieure et au moins un canal d'échappement menant à l'autre paroi extérieure, et comprenant des tubulures formées d'un seul tenant avec le dessus pour les vis de culasse et des parois d'appui formées sur les tubulures et s'étendant jusqu'au several cylinders, consisting of a foundry piece having a cooling water space delimited by a bottom, a top and lateral external walls, space through which extend, from each combustion chamber coordinated to a cylinder , at least one inlet channel leading to an outer wall and at least one exhaust channel leading to the other outer wall, and comprising pipes formed integrally with the top for the cylinder head screws and walls support formed on the pipes and extending to

fond.background.

Le document DE-A 35 13 126 représente une culasse de ce type générique, dans laquelle des parois d'appui sont prévues entre le fond et le dessus de la culasse et sur lesquelles sont formées des tubulures, s'étendant également jusqu'au fond de la culasse, pour le passage des vis Document DE-A 35 13 126 shows a cylinder head of this generic type, in which bearing walls are provided between the bottom and the top of the cylinder head and on which tubings are formed, also extending to the bottom of the cylinder head, for the passage of the screws

de culasse.breech.

Le but de l'invention est de perfectionner la culasse du type générique indiqué ci-dessus, de manière que soient obtenus une meilleure répartition des forces transmises par les vis et un meilleur serrage de la culasse sur le bloc-cylindres, en particulier sur le pourtour de chaque The object of the invention is to improve the cylinder head of the generic type indicated above, so that a better distribution of the forces transmitted by the screws is obtained and a better tightening of the cylinder head on the cylinder block, in particular on the around each

chambre de combustion.combustion chamber.

Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par le fait que les parois d'appui sont formées par des cloisons s'étendant respectivement en direction transversale et en direction longitudinale de la culasse, à la périphérie de chaque chambre de combustion, entre des tubulures de vis voisines, et que la paroi des tubulures de vis se termine, dans la zone périphérique dirigée vers les espaces entourés par les cloisons According to the invention, this is obtained by the fact that the bearing walls are formed by partitions extending respectively in transverse direction and in longitudinal direction of the cylinder head, at the periphery of each combustion chamber, between neighboring screw pipes, and the wall of the screw pipes ends, in the peripheral zone directed towards the spaces surrounded by the partitions

longitudinales et transversales, à distance du fond. longitudinal and transverse, away from the bottom.

Comme les tubulures de vis ne s'étendent pas jusqu'au fond de la culasse d'après la solution proposée par l'invention, les forces appliquées par les vis sont transmises principalement aux cloisons longitudinales et transversales entourant chaque chambre de combustion, As the screw pipes do not extend to the bottom of the cylinder head according to the solution proposed by the invention, the forces applied by the screws are transmitted mainly to the longitudinal and transverse partitions surrounding each combustion chamber,

de sorte qu'on obtient un serrage optimal de la culasse sur le bloc- so that an optimal tightening of the cylinder head on the block is obtained

cylindres le long du pourtour de chaque chambre. cylinders along the perimeter of each room.

Il est préférable que les cloisons longitudinales et éventuellement aussi les cloisons transversales extérieures soient décalées vers l'extérieur par rapport aux axes des tubulures de vis. On obtient ainsi une meilleure répartition des forces appliquées par les vis sur une plus It is preferable that the longitudinal partitions and possibly also the external transverse partitions are offset towards the outside with respect to the axes of the screw pipes. A better distribution of the forces applied by the screws is thus obtained over a greater

grande zone du fond de la culasse.large area at the bottom of the cylinder head.

Afin d'améliorer l'application des efforts, les cloisons longitudinales et transversales peuvent s'appuyer sur les faces extrêmes des tubulures de vis. Les bords latéraux des cloisons transversales situées à l'intérieur, peuvent s'étendre, à partir des faces extrêmes des tubulures de vis concernées - c'est-à-dire des tubulures situées entre celles se trouvant à l'extérieur -, obliquement vers l'intérieur jusqu'au fond de la culasse, ceci afin de renforcer le serrage du fond de la culasse sur le bloc-cylindres In order to improve the application of forces, the longitudinal and transverse partitions can rest on the end faces of the screw pipes. The lateral edges of the transverse partitions located inside, can extend, from the end faces of the tubing of the screws concerned - that is to say tubing situated between those located on the outside -, obliquely towards the inside to the bottom of the cylinder head, this in order to reinforce the tightening of the bottom of the cylinder head on the cylinder block

entre les chambres de combustion.between the combustion chambers.

La longueur des tubulures de vis peut correspondre à peu près The length of the screw pipes can roughly correspond

aux 2/3 de la distance entre le fond et le dessus de la culasse. 2/3 of the distance from the bottom to the top of the cylinder head.

Dans le but d'éviter l'application d'un moment de force aux cloisons longitudinales en raison de leur raccordement décentré aux tubulures de vis, des appuis peuvent être formés extérieurement sur les faces extrêmes des tubulures, appuis qui s'étendent jusqu'au fond de la culasse. Des espaces intermédiaires pour le passage de l'eau de refroidissement peuvent être prévus entre ces appuis et les cloisons In order to avoid the application of a force moment to the longitudinal partitions due to their off-centered connection to the screw pipes, supports can be formed externally on the end faces of the pipes, supports which extend up to bottom of the cylinder head. Intermediate spaces for the passage of cooling water can be provided between these supports and the partitions

longitudinales voisines.longitudinal neighbors.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront Other characteristics and advantages of the invention will emerge

plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation more clearly from the description which follows of an exemplary embodiment

non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la Figure 1 est une vue de dessus d'une culasse selon l'invention; - la Figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la Figure 1; - la Figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la Figure 1; - la Figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la Figure 1; - la Figure 5 est une vue de dessus de l'ensemble des cloisons longitudinales et transversales; - la Figure 6 est une vue en perspective de l'ensemble montré par la Figure 5, prise obliquement d'en haut sur le côté admission; et - la Figure 7 est une vue en perspective semblable à celle de la not limiting, as well as the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a top view of a cylinder head according to the invention; - Figure 2 is a section along line 2-2 of Figure 1; - Figure 3 is a section along line 3-3 of Figure 1; - Figure 4 is a section along line 4-4 of Figure 1; - Figure 5 is a top view of all the longitudinal and transverse partitions; - Figure 6 is a perspective view of the assembly shown in Figure 5, taken obliquely from above on the intake side; and - Figure 7 is a perspective view similar to that of the

Figure 5, mais prise obliquement d'en bas sur le côté échappement. Figure 5, but taken obliquely from below on the exhaust side.

Les Figures 1 à 4 représentent une culasse d'un moteur à combustion interne à quatre cylindres, qui est constituée d'une pièce de fonderie comportant un fond 1, un dessus 2, des parois extérieures latérales 3 et 4 et des parois extérieures aux extrémités, qui délimitent ensemble un espace à eau de refroidissement 5. Le côté inférieur du fond 1 présente, pour chaque cylindre, une chambre de combustion 6 dans laquelle débouchent deux canaux d'admission 7 et d'o partent deux canaux d'échappement 8 qui s'étendent à travers l'espace à eau de refroidissement 5 respectivement à la paroi extérieure latérale 3 et à la paroi extérieure latérale 4. Pour la réception des vis de culasse, dont l'une est représentée à l'extrémité gauche de la Figure 2, des tubulures de vis sont formées d'un seul tenant avec le dessus 2, dont celles situées le plus à l'extérieur sont désignées par 9, celles situées côté admission par 10 et celles situées côté échappement par 11. Comme on peut le voir, chaque chambre de combustion 6 est entourée de quatre tubulures de vis. A la périphérie de chaque chambre 6, sont prévues, entre des tubulures de vis voisines, des parois ou cloisons transversales formées sur et d'un seul tenant avec ces tubulures et orientées dans la direction transversale de la culasse, dont celles situées à l'extérieur sont désignées par 12 et celles situées entre des chambres de combustion voisines par 12', ainsi que des parois ou cloisons longitudinales 13 et 13', orientées dans la direction longitudinale de la culasse, qui sont situées respectivement sur le côté échappement et le côté admission et sont formées d'un seul tenant avec le fond 1 et le dessus 2. Les cloisons longitudinales et transversales Figures 1 to 4 show a cylinder head of an internal combustion engine with four cylinders, which consists of a foundry part comprising a bottom 1, a top 2, lateral outer walls 3 and 4 and outer walls at the ends , which together define a space for cooling water 5. The bottom side of the bottom 1 has, for each cylinder, a combustion chamber 6 into which two inlet channels 7 open and from which two exhaust channels 8 which start extend through the cooling water space 5 respectively to the lateral external wall 3 and to the lateral external wall 4. For the reception of the cylinder head screws, one of which is shown at the left end of the Figure 2, the screw pipes are formed integrally with the top 2, of which those located furthest outside are designated by 9, those located on the intake side by 10 and those located on the exhaust side by 11. As can be seen, each combustion chamber 6 is surrounded by four screw pipes. At the periphery of each chamber 6, there are provided, between adjacent screw pipes, transverse walls or partitions formed on and in one piece with these pipes and oriented in the transverse direction of the cylinder head, including those located at the exterior are designated by 12 and those located between neighboring combustion chambers by 12 ', as well as longitudinal walls or partitions 13 and 13', oriented in the longitudinal direction of the cylinder head, which are located respectively on the exhaust side and the side inlet and are formed in one piece with the bottom 1 and the top 2. The longitudinal and transverse partitions

entourent des espaces d'eau de refroidissement 5'. surround spaces of cooling water 5 '.

Les Figures 5, 6 et 7 représentent l'ensemble des cloisons transversales et longitudinales. Pour plus de clarté, on n'a pas montré les canaux d'admission et d'échappement traversant les cloisons longitudinales 13 et formés sur celles-ci, seuls les canaux d'admission et d'échappement coordonnés à la chambre de combustion située à droite Figures 5, 6 and 7 show all of the transverse and longitudinal partitions. For the sake of clarity, the intake and exhaust channels passing through and formed on the longitudinal partitions 13 have not been shown, only the intake and exhaust channels coordinated with the combustion chamber located at right

étant indiqués sur les Figures 6 et 7. being shown in Figures 6 and 7.

Afin d'obtenir une répartition optimale des forces exercées par les vis de culasse et, ainsi, un serrage aussi uniforme que possible de la culasse sur le bloc-cylindres, en particulier le long du pourtour de chaque chambre de combustion, les tubulures de vis 9, 10 et 1 1 sont seulement exécutées avec une paroi latérale pleine, à partir du dessus 2, à peu près sur les 2/3 de la hauteur de l'espace d'eau de refroidissement, c'est-à-dire de la distance entre le fond 1 et le dessus 2, les tubulures se prolongeant jusqu'au fond 1 par des appuis 9a, 10a et lla formés sur et d'un seul In order to obtain an optimal distribution of the forces exerted by the cylinder head bolts and, thus, a tightening as uniform as possible of the cylinder head on the cylinder block, in particular along the periphery of each combustion chamber, the screw pipes 9, 10 and 1 1 are only executed with a solid side wall, starting from the top 2, approximately on 2/3 of the height of the cooling water space, i.e. the distance between the bottom 1 and the top 2, the pipes extending to the bottom 1 by supports 9a, 10a and lla formed on and in one

tenant avec les faces extrêmes 14 des tubulures sur leurs côtés extérieurs. holding with the end faces 14 of the pipes on their outer sides.

Ainsi que cela ressort en particulier des Figures 6 et 7, les cloisons transversales 12', situées à l'intérieur, sont formées seulement sur les tubulures de vis 10 et 1 1 et leurs bords latéraux 15 s'étendent, à partir des extrémités 14 des tubulures, obliquement vers l'intérieur jusqu'au fond 1. De façon correspondante, les cloisons longitudinales 13' sur le côté admission sont formées seulement d'un seul tenant avec les tubulures de vis 9 et 10 et au moins un bord latéral 16 ou quelques bords latéraux 16 de ces cloisons s'étendent à partir de l'extrémité 14 des tubulures concernées obliquement vers le bas jusqu'au fond 1. De cette manière, les forces exercées par les vis, sont transmises principalement aux cloisons longitudinales et transversales, de sorte qu'on obtient un serrage optimal de la culasse sur le bloc-cylindres le long du pourtour de chaque chambre de combustion et en particulier entre les chambres. Les bords latéraux obliques créent des ouvertures 17 pour le passage de l'eau de As is apparent in particular from Figures 6 and 7, the transverse partitions 12 ', located inside, are formed only on the screw pipes 10 and 11 and their lateral edges 15 extend from the ends 14 pipes, obliquely inward to the bottom 1. Correspondingly, the longitudinal partitions 13 'on the intake side are formed only in one piece with the screw pipes 9 and 10 and at least one side edge 16 or some lateral edges 16 of these partitions extend from the end 14 of the pipes concerned obliquely down to the bottom 1. In this way, the forces exerted by the screws, are transmitted mainly to the longitudinal and transverse partitions , so that an optimum tightening of the cylinder head is obtained on the cylinder block along the periphery of each combustion chamber and in particular between the chambers. The oblique lateral edges create openings 17 for the passage of water from

refroidissement.cooling.

Tandis que les appuis 1 la sur le côté échappement s'étendent sur environ 180 du pourtour des tubulures de vis 11 - situées entre les tubulures de vis 9 se trouvant le plus à l'extérieur -, les appuis 10a sur le côté admission sont si étroits que des espaces intermédiaires 17 pour le passage de l'eau de refroidissement sont formés entre eux et les deux While the supports 1aa on the exhaust side extend over approximately 180 around the periphery of the screw pipes 11 - located between the outermost screw pipes 9 -, the supports 10a on the intake side are so narrow as intermediate spaces 17 for the passage of cooling water are formed between them and the two

cloisons longitudinales voisines 13 et 13'. adjacent longitudinal partitions 13 and 13 '.

Comme on peut le voir en particulier sur la Figure 5, les cloisons longitudinales 13 et 13', de même que les cloisons transversales extérieures 12, sont décalées vers l'extérieur par rapport aux axes L des tubulures de vis, ce qui procure une meilleure répartition des forces exercées par les vis sur une plus grande zone de la culasse. La partie médiane de ces cloisons 12, 13 et 13' est incurvée vers l'intérieur dans le but d'obtenir, malgré le décalage précité vers l'extérieur, un appui aussi As can be seen in particular in FIG. 5, the longitudinal partitions 13 and 13 ′, as well as the external transverse partitions 12, are offset towards the outside relative to the axes L of the screw pipes, which provides better distribution of the forces exerted by the screws over a larger area of the cylinder head. The middle part of these partitions 12, 13 and 13 ′ is curved inwards in order to obtain, despite the above-mentioned offset towards the outside, also a support

proche que possible du pourtour de chaque chambre de combustion 6. as close as possible to the periphery of each combustion chamber 6.

Comme le montre en particulier la Figure 7, les cloisons longitudinales et transversales s'appuient sur les faces extrêmes 14 des tubulures, de sorte que l'application à ces cloisons des forces exercées par les vis est optimisée. Les appuis 9a, l0a et la, formés extérieurement sur les faces extrêmes 14 des tubulures 9, 10 et 11, empêchent l'application d'un moment de force aux cloisons ou nervures longitudinales. Il ressort des dessins que la forme des cloisons transversales et longitudinales est inspirée des parties transversales et longitudinales correspondantes d'une As shown in particular in Figure 7, the longitudinal and transverse partitions are supported on the end faces 14 of the pipes, so that the application to these partitions of the forces exerted by the screws is optimized. The supports 9a, 10a and 1a, formed externally on the end faces 14 of the pipes 9, 10 and 11, prevent the application of a moment of force to the partitions or longitudinal ribs. It appears from the drawings that the shape of the transverse and longitudinal partitions is inspired by the corresponding transverse and longitudinal parts of a

poutre de même résistance à la flexion. beam with the same flexural strength.

RE V ENDICATIONSRE V ENDICATIONS

1. Culasse d'un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres, constituée d'une pièce de fonderie présentant un espace d'eau de refroidissement (5) délimité par un fond (1), un dessus (2) et des parois extérieures latérales (3, 4), espace à travers duquel s'étendent, à partir de chaque chambre de combustion (6) coordonnée à un cylindre, au moins un canal d'admission (7) menant à une paroi extérieure (3) et au moins un canal d'échappement (8) menant à l'autre paroi extérieure (4), et comprenant des tubulures (9, 10, 11) formées d'un seul tenant avec le dessus (2) pour les vis de culasse et des parois d'appui formées sur les tubulures et s'étendant jusqu'au fond (1), caractérisée en ce que les parois d'appui sont formées par des cloisons (12, 12'; 13, 13') s'étendant respectivement en direction transversale et en direction longitudinale de la culasse, à la périphérie de chaque chambre de combustion (6), entre des tubulures de vis (9, 10, 11) voisines, et que la paroi des tubulures de vis (9, 10, 11) se termine, dans la zone périphérique dirigée vers les espaces (5') entourés par les cloisons longitudinales et transversales, à distance du 1. Cylinder head of an internal combustion engine with several cylinders, consisting of a casting piece having a cooling water space (5) delimited by a bottom (1), a top (2) and lateral external walls (3, 4), space through which extend, from each combustion chamber (6) coordinated with a cylinder, at least one inlet channel (7) leading to an outer wall (3) and at least an exhaust channel (8) leading to the other outer wall (4), and comprising pipes (9, 10, 11) formed integrally with the top (2) for the cylinder head screws and walls bearing formed on the pipes and extending to the bottom (1), characterized in that the bearing walls are formed by partitions (12, 12 '; 13, 13') extending respectively in the direction transverse and in longitudinal direction of the cylinder head, at the periphery of each combustion chamber (6), between neighboring screw pipes (9, 10, 11), and that the wall of the screw pipes (9, 10, 11) ends, in the peripheral zone directed towards the spaces (5 ') surrounded by the longitudinal and transverse partitions, at a distance from the

fond (1).bottom (1).

2. Culasse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cloisons longitudinales (13, 13') sont décalées vers l'extérieur par rapport 2. Cylinder head according to claim 1, characterized in that the longitudinal partitions (13, 13 ') are offset towards the outside with respect to

aux axes (L) des tubulures de vis (9, 10, 11). to the axes (L) of the screw pipes (9, 10, 11).

3. Culasse selon la revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que 3. Cylinder head according to claims 1 or 2, characterized in that

les cloisons transversales (12) situées à l'extérieur, sont décalées vers the transverse partitions (12) located outside, are offset towards

l'extérieur par rapport aux axes (L) des tubulures de vis (9). the exterior with respect to the axes (L) of the screw pipes (9).

4. Culasse selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce 4. Cylinder head according to one of claims 1 to 3, characterized in that

que les cloisons longitudinales et transversales (12, 12'; 13, 13') that the longitudinal and transverse partitions (12, 12 '; 13, 13')

s'appuient sur les faces extrêmes (14) des tubulures de vis (9, 10, 11). are supported on the end faces (14) of the screw pipes (9, 10, 11).

5. Culasse selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce 5. Cylinder head according to one of claims 1 to 4, characterized in that

que, à partir des faces extrêmes (14) des tubulures de vis (10, 11) situées entre les tubulures de vis (9) extérieures, les bords latéraux (15) des cloisons transversales (12') situées entre des chambres de combustion (6) that, from the end faces (14) of the screw pipes (10, 11) situated between the external screw pipes (9), the lateral edges (15) of the transverse partitions (12 ') located between combustion chambers ( 6)

voisines, s'étendent obliquement vers l'intérieur jusqu'au fond (1). adjacent, extend obliquely inward to the bottom (1).

6. Culasse selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce 6. Cylinder head according to one of claims 1 to 5, characterized in

que la longueur des tubulures à vis (9, 10, 11) correspond à peu près aux that the length of the screw pipes (9, 10, 11) roughly corresponds to the

2/3 de la distance entre le fond (1) et le dessus (2). 2/3 of the distance between the bottom (1) and the top (2).

7. Culasse selon une des revendications i à 6, caractérisée en ce 7. Cylinder head according to one of claims i to 6, characterized in that

que des appuis (9a, 10a, i la) sont formés extérieurement sur et d'un seul tenant avec les faces extrêmes (14) des tubulures de vis (9, 10, 11) et that supports (9a, 10a, i la) are formed externally on and in one piece with the end faces (14) of the screw pipes (9, 10, 11) and

s'étendent jusqu'au fond (1).extend to the bottom (1).

8. Culasse selon la revendication 7, caractérisée en ce que, sur le côté échappement, les appuis (11a) des tubulures de vis (11) situées entre les tubulures de vis (9) se trouvant le plus à l'extérieur, s'étendent 8. Cylinder head according to claim 7, characterized in that, on the exhaust side, the supports (11a) of the screw pipes (11) located between the screw pipes (9) being outermost, s' extend

sur environ 180 du pourtour des tubulures. on about 180 of the circumference of the pipes.

9. Culasse selon la revendication 7, caractérisée en ce que, sur le côté admission, des espaces intermédiaires (17) sont prévus entre les appuis (10a) des tubulures de vis (10) situées entre les tubulures de vis (9) se trouvant le plus à l'extérieur, et les cloisons longitudinales (13') voisines. 10. Culasse selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'au moins quelques bords latéraux (16) des cloisons longitudinales (13') s'étendent obliquement vers le bas à partir des faces extrêmes (14) des 9. Cylinder head according to claim 7, characterized in that, on the intake side, intermediate spaces (17) are provided between the supports (10a) of the screw pipes (10) located between the screw pipes (9) being the outermost, and the adjacent longitudinal partitions (13 '). 10. Cylinder head according to claim 9, characterized in that at least a few lateral edges (16) of the longitudinal partitions (13 ') extend obliquely downward from the end faces (14) of the

tubulures de vis (10) jusqu'au fond (1). screw pipes (10) to the bottom (1).