WO2010122095A1 - Zylinderkopf einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2010122095A1
WO2010122095A1 PCT/EP2010/055332 EP2010055332W WO2010122095A1 WO 2010122095 A1 WO2010122095 A1 WO 2010122095A1 EP 2010055332 W EP2010055332 W EP 2010055332W WO 2010122095 A1 WO2010122095 A1 WO 2010122095A1
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WO
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cylinder head
cooling
coolant
transverse
channel
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/055332
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christof Knollmayr
Original Assignee
Avl List Gmbh
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Publication date
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Priority to US13/138,920 priority patent/US8662028B2/en
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    • 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
    • F02F1/40—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling cylinder heads with means for directing, guiding, or distributing liquid stream 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/12—Arrangements for cooling other engine or machine parts
    • F01P3/14—Arrangements for cooling other engine or machine parts for cooling intake or exhaust valves

Definitions

  • the invention relates to a cylinder head of an internal combustion engine having a plurality of cylinders with an inlet side and an outlet side with at least two outlet channels per cylinder, wherein in the cylinder head, a first coolant jacket is arranged, which has a first coolant collecting channel extending along the cylinder head on the outlet side over the outlet channels wherein the first coolant collection channel is connected to the outlet channels at least partially surrounding cooling chambers, which are flow-connected to at least one transfer opening in a cylinder head gasket plane, wherein per cylinder a first transfer opening is arranged in a first engine transverse plane including a cylinder axis, wherein from each first transfer opening a first cooling transverse passage in the first engine transverse plane between each two exhaust ports, which splits in the region of the cylinder axis in two partial cooling passages, each part Each partial cooling passage is connected via a second cooling transverse passage with the first coolant collecting passage, wherein each second cooling transverse passage in the region of at least one Zylinderkopfschraubenb
  • a cylinder head for an internal combustion engine which has a coolant jacket.
  • the exhaust ducts open into a common exhaust manifold of the cylinder head.
  • a first cooling space and above the outlet channels a second cooling space is arranged below the outlet channels.
  • the coolant flows from a crossing opening of the cylinder head gasket level into the first cooling space, flows around the outlet channels at least partially and flows in the region of an engine longitudinal plane containing the cylinder axes up into the second cooling space and leaves the coolant jacket via a coolant outlet opening.
  • the transfer opening and the coolant outlet are located on different end faces of the cylinder head, so that the coolant jacket is flowed through substantially in the longitudinal direction.
  • the disadvantage is that areas of high thermal stress around the outlet openings close to the center of the cylinder are insufficiently cooled.
  • JP 2009/047025 A discloses a cylinder head for an internal combustion engine with a coolant jacket, which has a coolant collecting channel which extends along the cylinder head on the outlet side over the outlet channels, wherein the coolant collecting channel with, surrounding the outlet channels, Cold rooms is connected.
  • the cold rooms are connected via transfer openings with a cooling jacket in the crankcase in connection.
  • a first cooling transverse passage extends in a cylinder axis containing the first engine transverse plane between two exhaust ports, which splits in the region of the cylinder axis into two partial cooling passages, each partial cooling passage each surrounds an outlet passage in the region of a respective outlet port at an angle of about 180 ° ,
  • the first cooling transverse passage is connected to the coolant collecting passage via a second cooling transverse passage.
  • the coolant jacket extends over both the exhaust side and the intake side of the cylinder head.
  • the object of the invention is to avoid this disadvantage and to improve the cooling of thermally critical areas in a cylinder head of the type mentioned.
  • the transversely directed first and second cooling transverse passages and the partial cooling passages flowing around the outlet channels in the region of the outlet openings in the region of the engine longitudinal plane ensure sufficient cooling of areas subject to high thermal stress around the outlet openings. It can be provided that the partial cooling passages of two adjacent cylinders are flow-connected to one another via a connecting channel. Each connection channel can be flow-connected to a second overflow opening in the cylinder head gasket plane. The second overflow openings are preferably arranged in the regions of the second engine transverse planes.
  • the first cooling transverse passage is flow-connected to the coolant collecting duct via a riser duct, wherein preferably the riser duct has a throttle body with a defined cross section. Through the riser and the throttle point, a fine-tuning of the local cooling effect can be performed.
  • the cylinder head from the cylinder block to the first coolant collection channel or from the first coolant collection channel to the cylinder be flowed through block.
  • the first coolant collecting channel is connected to a pressure sink, so that the coolant flows from the transfer openings via the first cooling transverse passages, the partial cooling passages and the second cooling transverse passages into the first coolant collecting channel.
  • a reverse coolant flow may be obtained when the first coolant collection channel is connected to a pressure source such that the coolant is flowable from the first coolant collection channel via the second cooling transverse passages, the partial cooling passages, and the first cooling transverse passages to the transfer ports.
  • a simplification of the production can be achieved if at least one first cooling passage is formed at least in sections by at least one bore.
  • a second coolant jacket is arranged, which is hydraulically separated from the first coolant jacket within the cylinder head, wherein preferably the second cooling jacket is arranged completely on the inlet side.
  • the second cooling jacket has a second coolant collecting channel which extends along the cylinder head on the inlet side, wherein preferably the second coolant collecting channel is arranged between the inlet channels and the cylinder head gasket plane
  • FIG. 1 shows a first coolant jacket of a cylinder head according to the invention in an oblique view from the inlet side.
  • 5 shows the first coolant jacket in a side view from the inlet side; 6 shows the first coolant jacket in a section according to the line VI-
  • FIG. 8 shows the cylinder head according to the invention in a cross section in the first engine transverse plane
  • FIG. 9 shows the cylinder head in a section along the line IX-IX in Fig. 8.
  • FIG. 10 shows the cylinder head according to the invention in a further embodiment in a cross section in the first engine transverse plane.
  • FIG. 11 shows a first and second coolant jacket of a cylinder head according to the invention in a further embodiment in an oblique view from the inlet side;
  • FIG. 16 shows this cylinder head in a section according to the lines XVI-XVI in FIG. 15.
  • FIG. 16 shows this cylinder head in a section according to the lines XVI-XVI in FIG. 15.
  • the cylinder head 10 shown in FIG. 8 and FIG. 9 has a first coolant jacket 1 arranged completely on the outlet side 11 of the cylinder head 10. Exhaust side 11 and inlet side 12 of the cylinder head 10 are located on different sides of a motor longitudinal plane 14 extending through the cylinder axes 13.
  • the first coolant jacket 1 is shown explicitly in FIGS. 1 to 7. It has a first coolant collecting channel 5, which extends in the longitudinal direction of the cylinder head 10 above the outlet channels, that is on the side facing away from the cylinder head gasket 15 side of the outlet channels.
  • Per cylinder is in the cylinder head gasket 15 of the cylinder head 10, a first transfer opening 3 in the region each one, through the cylinder axis 13 extending first engine transverse plane 16 between each two exhaust ports 17 are arranged. From each first crossing opening 3 is an in The first cooling transverse passage 4 arranged in the region of the valve bridge 18 between the two outlet orifices of the first engine transverse plane 16, wherein the regions of the outlet orifices are indicated by the reference numeral 2. Before the engine longitudinal plane 14, the first cooling transverse passage 4 splits into two partial cooling passages 6, 7, each partial cooling passage 6, 7 surrounding the respective outlet passage 17 in the region 2 of the outlet orifice at an angle ⁇ of approximately 180 °.
  • the two partial cooling passages 6, 7 of adjacent cylinders are flow-connected to one another via a connecting channel 21.
  • each partial cooling passage 6, 7 is connected to the coolant collecting duct 5 via a second cooling transverse passage 8, 9.
  • the first cooling transverse passage 4 is connected to the coolant collecting passage 5 via a riser passage 4a, in which a throttle restriction 4b is arranged.
  • the riser duct 4a and the throttle body 4b serve to fine-tune the cooling capacity of the first coolant jacket 1.
  • the partial cooling passages 8, 9 of two adjacent cylinders can be flow-connected to one another via a connecting channel, the connecting channel 21 each having a second transfer opening 23 in the cylinder head sealing plane 15 can be connected to the first coolant jacket 1 of the cylinder block.
  • FIGS. 1 to 7 show the flow S for an application in which the first coolant collecting channel 5 is connected to a pressure sink.
  • the coolant flows according to the arrows S through the first transfer openings 3 in the cylinder head sealing plane 15 of the cylinder head 10 from the not shown first coolant jacket 1 of the cylinder block coming in area 2 of the valve bridge 18 between two outlet channel and enters the first cooling transverse passage 4, which the Valve bridge 18 crosses.
  • the coolant flows according to the arrows S 2 , S3 in the partial cooling passages 6, 7 and flows around the outlet channels 17 in the region 2 of the outlet openings in the extent of an angle ⁇ of about 180 °.
  • the coolant flows via the second cooling transverse passages 8, 9 along the exhaust ducts 17 obliquely upward to the first coolant collecting duct 5 and leaves the cylinder head 10 through a arranged on a cylinder head end coolant outlet 22.
  • the coolant can the cylinder head 10 through one in the region of one side Leave the cylinder head 10 arranged coolant outlet 22a, as shown in FIGS. 11 to 14 can be seen.
  • This variant has the advantage that the temperature and pressure differences in the first coolant jacket 1 between the first and last cylinder are relatively small and thus a more uniform cooling of the individual cylinders is possible.
  • a partial flow Si branches in the region of the valve bridge 18 from the main flow S and flows in a U-shaped arc through the throttle 4 b and the rising channel 4a directly into the first coolant collecting channel 5, while the main flow S of the coolant flow to a arranged in the region 13a around the cylinder axis 13 ignition device or injector flows.
  • FIG. 10 shows an alternative embodiment of a cylinder head 10 in a cross-section analogous to FIG. 8, wherein the first cooling passages are formed at least in sections by bores 40.
  • the holes 40 are sealed to the outside with not shown plugs. Due to the drilled design of the first cooling passages 4, a simplified production can be achieved.
  • FIGS. 15 and 16 show a cylinder head 10 in a variant in which, in addition to the first coolant jacket 1 on the outlet side 11, a second coolant jacket 50 is arranged on the inlet side 12.
  • FIGS. 11 to 14 show core illustrations of the corresponding first and second coolant jackets 1, 50.
  • the first and second coolant jackets 1, 50 in the cylinder head 10 are designed to be separated from one another. This makes it possible to optimally and independently design the cooling of the outlet side 11 and the inlet side 12, respectively.
  • the slugs 58 are for technical reasons, such as storage of the cores, provided extensions.
  • the second coolant jacket 50 also has a second coolant collection channel 51, which extends below the inlet channels 56 along the cylinder head 10 in the region of the inlet-side side wall 10a of the cylinder head 10.
  • a cooling channel 52 is provided for cooling a glow plug inserted into a glow plug shaft 53.
  • the coolant passes via transition openings 54, 55 in the cylinder head sealing plane 15 coming from the cylinder block into the cooling channels 52 which, after passing through the glow plug ducts 53, open into the second coolant collection channel 51.
  • the coolant leaves the cylinder head 10 via a coolant outlet 57 on a cylinder head end side.

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Abstract

Ein Zylinderkopf (10) einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern weist eine Einlassseite (12) und eine Auslassseite (11) mit zumindest zwei Auslasskanälen (17) pro Zylinder auf, wobei im Zylinderkopf (10) ein erster Kühlmittelmantel (1) angeordnet ist, welcher einen ersten Kühlmittelsammelkanal (5) aufweist, der sich längs des Zylinderkopfes (10) auf der Auslassseite (11) über den Auslasskanälen (17) erstreckt. Der erste Kühlmittelsammelkanal (5) ist mit die Auslasskanäle (17) zumindest teilweise umgebenden Kühlräumen verbunden, welche mit zumindest einer Übertrittsöffnung (3) in einer Zylinderkopfdichtungsebene (15) strömungsverbunden sind, wobei pro Zylinder eine erste Übertrittsöffnung (3) in einer eine Zylinderachse (13) beinhaltenden ersten Motorquerebene (16) angeordnet ist, und wobei von jeder ersten Übertrittsöffnung (3) eine erste Kühlquerpassage (4) in der ersten Motorquerebene (16) zwischen jeweils zwei Auslasskanälen (17) ausgeht, welche sich im Bereich der Zylinderachse (13) in zwei Teilkühlpassagen (6, 7) aufspaltet. Jede Teilkühlpassage (6, 7) umgibt jeweils einen Auslasskanal im Bereich (2) einer jeweiligen Auslassmündung in einem Winkel (α) von etwa 180° und ist über eine zweite Kühlquerpassage (8, 9) mit dem Kühlmittelsammelkanal (5) verbunden, wobei jede zweite Kühlquerpassage (8, 9) im Bereich einer durch zumindest eine Zylinderkopfschraubenbohrung (19) verlaufenden zweiten Motorquerebene (20) angeordnet ist.

Description

Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern mit einer Einlassseite und einer Auslassseite mit zumindest zwei Auslasskanälen pro Zylinder, wobei im Zylinderkopf ein erster Kühlmittelmantel angeordnet ist, welcher einen ersten Kühlmittelsammelkanal aufweist, der sich längs des Zylinderkopfes auf der Auslassseite über den Auslasskanälen erstreckt, wobei der erste Kühlmittelsammelkanal mit die Auslasskanäle zumindest teilweise umgebenden Kühlräumen verbunden ist, welche mit zumindest einer Übertrittsöffnung in einer Zylinderkopfdichtungsebene strömungsverbunden sind, wobei pro Zylinder eine erste Übertrittsöffnung in einer eine Zylinderachse beinhaltenden ersten Motorquerebene angeordnet ist, wobei von jeder ersten Übertrittsöffnung eine erste Kühlquerpassage in der ersten Motorquerebene zwischen jeweils zwei Auslasskanälen ausgeht, welche sich im Bereich der Zylinderachse in zwei Teilkühlpassagen aufspaltet, wobei jede Teilkühlpassage jeweils einen Auslasskanal im Bereich einer jeweiligen Auslassmündung in einem Winkel von etwa 180° umgibt und wobei jede Teilkühlpassage über eine zweite Kühlquerpassage mit dem ersten Kühlmittelsammelkanal verbunden ist, wobei jede zweite Kühlquerpassage im Bereich einer durch zumindest eine Zylinderkopfschraubenboh- rung verlaufenden zweiten Motorquerebene angeordnet ist.
Aus der JP 2006-083770 A ist ein Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine bekannt, welcher einen Kühlmittelmantel aufweist. Die Auslasskanäle münden in einen gemeinsamen Auslasssammler des Zylinderkopfes ein. Unterhalb der Auslasskanäle ist dabei ein erste Kühlraum und oberhalb der Auslasskanäle ein zweiter Kühlraum angeordnet. Das Kühlmittel strömt von einer Übertrittsöffnung der Zylinderkopfdichtungsebene in den ersten Kühlraum, umströmt die Auslasskanäle zumindest teilweise und strömt im Bereich einer die Zylinderachsen beinhaltenden Motorlängsebene nach oben in den zweiten Kühlraum und verlässt den Kühlmittelmantel über eine Kühlmittelaustrittsöffnung. Die Übertrittsöffnung und der Kühlmittelaustritt befinden sich an unterschiedlichen Stirnseiten des Zylinderkopfes, so dass der Kühlmittelmantel im Wesentlichen in Längsrichtung durchströmt wird. Nachteilig ist, dass thermisch hoch beanspruchte Bereiche um die Auslassmündungen nahe der Zylindermitte nur ungenügend gekühlt werden.
Die JP 2009/047025 A offenbart einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit einem Kühlmittelmantel, welcher einen Kühlmittelsammelkanal aufweist, der sich längs des Zylinderkopfes auf der Auslassseite über den Auslasskanälen erstreckt, wobei der Kühlmittelsammelkanal mit, die Auslasskanäle umgebenden, Kühlräumen verbunden ist. Die Kühlräume stehen über Übertrittsöffnungen mit einem Kühlmantel im Kurbelgehäuse in Verbindung. Von jeder Übertrittsöffnung geht eine erste Kühlquerpassage in einer die Zylinderachse beinhaltenden ersten Motorquerebene zwischen jeweils zwei Auslasskanälen aus, welche sich im Bereich der Zylinderachse in zwei Teilkühlpassagen aufspaltet, wobei jede Teilkühlpassage jeweils einen Auslasskanal im Bereich einer jeweiligen Auslassmündung in einem Winkel von etwa 180° umgibt. Die erste Kühlquerpassage ist über eine zweite Kühlquerpassage mit dem Kühlmittelsammelkanal verbunden. Der Kühlmittelmantel erstreckt sich sowohl über die Auslassseite, als auch über die Einlassseite des Zylinderkopfes.
Die Veröffentlichungen US 2008/0314339 Al und EP 1 258 609 A2 offenbaren ähnliche Zylinderköpfe von Brennkraftmaschinen.
Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil vermeiden und bei einem Zylinderkopf der eingangs genannten Art die Kühlung von thermisch kritischen Bereichen zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der erste Kühlmittelmantel vollständig auf der Auslassseite angeordnet ist.
Dies ermöglicht geringe Kühlmittelmengen und eine hohe Festigkeit des Zylinderkopfes. Da die Einlassseite an sich kühler ist als die Auslassseite, kann dadurch eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Zylinderkopf erreicht werden.
Durch die quer gerichteten ersten und zweiten Kühlquerpassagen und die die Auslasskanäle im Bereich der Auslassmündungen im Bereich der Motorlängsebene umströmenden Teilkühlpassagen wird eine ausreichende Kühlung von thermisch hoch beanspruchten Bereichen um die Auslassmündungen gewährleistet. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Teilkühlpassagen zweier benachbarter Zylinder über einen Verbindungskanal miteinander strömungsverbunden sind. Jeder Verbindungskanal kann mit einer zweiten Überströmöffnung in der Zylinder- kopfdichtungsebene strömungsverbunden sein. Die zweiten Überströmöffnungen sind bevorzugt in den Bereichen der zweiten Motorquerebenen angeordnet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Kühlquerpassage über einen Steigkanal mit dem Kühlmittelsammelkanal strömungsverbunden ist, wobei vorzugsweise der Steigkanal eine Drosselstelle mit definiertem Querschnitt aufweist. Durch den Steigkanal und die Drosselstelle kann eine Feinabstimmung der lokalen Kühlwirkung durchgeführt werden.
Je nach Anwendungsfall kann der Zylinderkopf vom Zylinderblock zum ersten Kühlmittelsammelkanal oder vom ersten Kühlmittelsammelkanal zum Zylinder- block durchströmt werden. In einem ersten Anwendungsfall ist dabei vorgesehen, dass der erste Kühlmittelsammelkanal mit einer Drucksenke verbunden ist, so dass das Kühlmittel von den Übertrittsöffnungen über die ersten Kühlquerpassagen, die Teilkühlpassagen und die zweiten Kühlquerpassagen in den ersten Kühlmittelsammelkanal strömt.
Alternativ dazu kann eine umgekehrte Kühlmittelströmung erwirkt werden, wenn der erste Kühlmittelsammelkanal mit einer Druckquelle verbunden ist, so dass das Kühlmittel vom ersten Kühlmittelsammelkanal über die zweiten Kühlquerpassagen, die Teilkühlpassagen und die ersten Kühlquerpassagen zu den Übertrittsöffnungen strömbar ist.
Eine Vereinfachung der Fertigung lässt sich erzielen, wenn zumindest eine erste Kühlpassage zumindest abschnittsweise durch mindestens eine Bohrung gebildet ist.
In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehene sein, dass im Zylinderkopf ein zweiter Kühlmittelmantel angeordnet ist, welcher innerhalb des Zylinderkopfes hydraulisch vom ersten Kühlmittelmantel getrennt ist, wobei vorzugsweise der zweite Kühlmantel vollständig auf der Einlassseite angeordnet ist. Dadurch können die Auslassseite und die Einlassseite optimal und voneinander weitgehend unabhängig gekühlt werden.
Eine besonders gute Ableitung der Wärme auf der Einlassseite ist möglich, wenn der zweite Kühlmantel einen zweiten Kühlmittelsammelkanal aufweist, der sich längs des Zylinderkopfes auf der Einlassseite erstreckt, wobei vorzugsweise der zweite Kühlmittelsammelkanal zwischen den Einlasskanälen und der Zylinder- kopfdichtungsebene angeordnet ist
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 einen ersten Kühlmittelmantel eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes in einer Schrägansicht von der Einlassseite;
Fig. 2 den ersten Kühlmittelmantel in einer Schrägansicht von der Auslassseite her;
Fig. 3 den ersten Kühlmittelmantel in einer Draufsicht;
Fig. 4 den ersten Kühlmittelmantel in einer Seitenansicht von der Auslassseite;
Fig. 5 den ersten Kühlmittelmantel in einer Seitenansicht von der Einlassseite; Fig. 6 den ersten Kühlmittelmantel in einem Schnitt gemäß der Linie VI-
VI in Fig. 4 bzw. Fig. 5;
Fig. 7 den ersten Kühlmittelmantel in einem Schnitt gemäß der Linie VII-
VII in Fig. 4 bzw. Fig. 5;
Fig. 8 den erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einem Querschnitt in der ersten Motorquerebene;
Fig. 9 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie IX-IX in Fig. 8;
Fig. 10 den erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einer weiteren Ausführungsvariante in einem Querschnitt in der ersten Motorquerebene;
Fig. 11 einen ersten und zweiten Kühlmittelmantel eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes in einer weiteren Ausführung in einer Schrägansicht von der Einlassseite;
Fig. 12 den ersten und zweiten Kühlmittelmantel in einer Schrägansicht von der Auslassseite her;
Fig. 13 den ersten und zweiten Kühlmittelmantel in einer Draufsicht;
Fig. 14 den ersten und zweiten Kühlmittelmantel in einer Untersicht;
Fig. 15 den Zylinderkopf in einer Ausführung mit einem ersten und zweiten Kühlmittelmantel in einem Schnitt gemäß der Linie XV-XV in Fig. 16; und
Fig. 16 diesen Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linien XVI-XVI in Fig. 15.
Der in Fig. 8 und Fig. 9 dargestellte Zylinderkopf 10 weist einen vollständig auf der Auslassseite 11 des Zylinderkopfes 10 angeordneten ersten Kühlmittelmantel 1 auf. Auslassseite 11 und Einlassseite 12 des Zylinderkopfes 10 befinden sich auf unterschiedlichen Seiten einer durch die Zylinderachsen 13 verlaufenden Motorlängsebene 14. Der erste Kühlmittelmantel 1 ist in den Fig. 1 bis Fig. 7 explizit dargestellt. Er weist einen ersten Kühlmittelsammelkanal 5 auf, welcher sich in Längsrichtung des Zylinderkopfes 10 oberhalb der Auslasskanäle, das ist auf der der Zylinderkopfdichtungsebene 15 abgewandten Seite der Auslasskanäle, erstreckt. Pro Zylinder ist in der Zylinderkopfdichtungsebene 15 des Zylinderkopfes 10 eine erste Übertrittsöffnung 3 im Bereich jeweils einer, durch die Zylinderachse 13 verlaufenden ersten Motorquerebene 16 zwischen jeweils zwei Auslasskanälen 17 angeordnet. Von jeder ersten Übertrittsöffnung 3 geht eine in der ersten Motorquerebene 16 angeordnete erste Kühlquerpassage 4 im Bereich der Ventilbrücke 18 zwischen zweier Auslassmündungen aus, wobei die Bereiche der Auslassmündungen mit Bezugszeichen 2 angedeutet sind. Vor der Motorlängsebene 14 spaltet sich die erste Kühlquerpassage 4 in zwei Teilkühlpassagen 6, 7 auf, wobei jede Teilkühlpassage 6, 7 den jeweiligen Auslasskanal 17 im Bereich 2 der Auslassmündung in einem Winkel α von etwa 180° umgibt. Die beiden Teilkühlpassagen 6, 7 benachbarter Zylinder sind über einen Verbindungskanal 21 miteinander strömungsverbunden. Im Bereich einer durch Zylinderkopf- schraubenbohrungen 19 verlaufenden zweiten Motorquerebene 20 ist jede Teilkühlpassage 6, 7 über eine zweite Kühlquerpassage 8, 9 mit dem Kühlmittel- sammelkanal 5 verbunden. Weiters ist die erste Kühlquerpassage 4 über einen Steigkanal 4a, in welchem eine Drosselstelle 4b angeordnet ist, mit dem Kühl- mittelsammelkanal 5 verbunden. Der Steigkanal 4a und die Drosselstelle 4b dienen zur Feinabstimmung der Kühlleistung des ersten Kühlmittelmantels 1. Die Teilkühlpassagen 8, 9 zweier benachbarter Zylinder können über einen Verbindungskanal miteinander strömungsverbunden sein, wobei der Verbindungskanal 21 mit jeweils einer zweiten Übertrittsöffnung 23 in der Zylinderkopfdichtungs- ebene 15 mit dem ersten Kühlmittelmantel 1 des Zylinderblockes verbunden sein kann.
In den Fig. 1 bis Fig. 7 ist die Strömung S für einen Anwendungsfall dargestellt, bei der der erste Kühlmittelsammelkanal 5 mit einer Drucksenke verbunden ist. Dabei strömt das Kühlmittel entsprechend den Pfeilen S durch die ersten Übertrittsöffnungen 3 in der Zylinderkopfdichtungsebene 15 des Zylinderkopfes 10 aus dem nicht weiter dargestellten ersten Kühlmittelmantel 1 des Zylinderblockes kommend im Bereich 2 der Ventilbrücke 18 zwischen zweier Auslasskanalmündungen und gelangt in die erste Kühlquerpassage 4, welche die Ventilbrücke 18 quert. Von der ersten Kühlquerpassage 4 strömt das Kühlmittel entsprechend den Pfeilen S2, S3 in die Teilkühlpassagen 6, 7 und umströmt die Auslasskanäle 17 im Bereich 2 der Auslassmündungen im Ausmaß eines Winkels α von etwa 180°. Danach fließt das Kühlmittel über die zweiten Kühlquerpassagen 8, 9 entlang den Auslasskanälen 17 schräg nach oben zum ersten Kühlmittelsammelkanal 5 und verlässt den Zylinderkopf 10 durch einen an einer Zylinderkopfstirnseite angeordneten Kühlmittelaustritt 22. Alternativ dazu kann das Kühlmittel den Zylinderkopf 10 durch einen im Bereich einer Seite des Zylinderkopfes 10 angeordneten Kühlmittelaustritt 22a verlassen, wie aus den Fig. 11 bis Fig. 14 ersichtlich ist. Diese Variante hat den Vorteil, dass die Temperatur- und Druckdifferenzen im ersten Kühlmittelmantel 1 zwischen erstem und letztem Zylinder relativ klein sind und somit eine gleichmäßigere Kühlung der einzelnen Zylinder möglich ist. Ein Teilstrom Si zweigt im Bereich der Ventilbrücke 18 vom Hauptstrom S ab und strömt in einem U-förmigen Bogen über die Drosselstelle 4b und den Steigkanal 4a direkt in den ersten Kühlmittelsammelkanal 5, während der Hauptstrom S der Kühlmittelströmung zu einer im Bereich 13a um die Zylinderachse 13 angeordneten Zündeinrichtung oder Einspritzeinrichtung strömt.
Fig. 10 zeigt eine Ausführungsvariante eines Zylinderkopfes 10 in einem Querschnitt analog zu Fig. 8, wobei die ersten Kühlpassagen zumindest abschnittsweise durch Bohrungen 40 gebildet sind. Die Bohrungen 40 werden nach außen mit nicht weiter dargestellten Stopfen abgedichtet. Durch die gebohrte Ausführung der ersten Kühlpassagen 4 kann eine vereinfachte Fertigung erreicht werden.
Die Fig. 15 und Fig. 16 zeigen einen Zylinderkopf 10 in einer Ausführungsvariante, bei der zusätzlich zum ersten Kühlmittelmantel 1 auf der Auslassseite 11 ein zweiter Kühlmittelmantel 50 auf der Einlassseite 12 angeordnet ist. Die Fig. 11 bis Fig. 14 zeigen dazu Kerndarstellungen der entsprechenden ersten und zweiten Kühlmittelmäntel 1, 50. Insbesondere aus den letztgenannten Fig. geht hervor, dass erster und zweiter Kühlmittelmantel 1, 50 im Zylinderkopf 10 voneinander getrennt ausgeführt sind. Dies ermöglicht es, die Kühlung der Auslassseite 11 und der Einlassseite 12 jeweils optimal und unabhängig voneinander auszulegen. Bei den Butzen 58 handelt es sich um aus gusstechnischen Gründen, etwa zur Lagerung der Kerne, vorgesehene Fortsätze.
Ähnlich wie der erste Kühlmittelmantel 1, weist auch der zweite Kühlmittelmantel 50 einen zweiten Kühlmittelsammelkanal 51 auf, welcher sich unterhalb der Einlasskanäle 56 längs des Zylinderkopfes 10 im Bereich der einlassseitigen Seitenwand 10a des Zylinderkopfes 10 erstreckt. Pro Zylinder ist dabei eine Kühlkanal 52 zur Kühlung einer in einen Glühkerzenschacht 53 eingesetzte Glühkerze vorgesehen. Das Kühlmittel gelangt über Übertrittsöffnungen 54, 55 in der Zylin- derkopfdichtungsebene 15 vom Zylinderblock kommend in die Kühlkanäle 52, welche nach Passieren der Glühkerzenschächte 53 in den zweiten Kühlmittelsammelkanal 51 einmünden. Nach Durchströmen des zweiten Kühlmittelsammel- kanals 51 in Längsrichtung verlässt das Kühlmittel den Zylinderkopf 10 über einen Kühlmittelaustritt 57 an einer Zylinderkopfstirnseite.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Zylinderkopf (10) einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern mit einer Einlassseite (12) und einer Auslassseite (11) mit zumindest zwei Auslasskanälen (17) pro Zylinder, wobei im Zylinderkopf (10) ein erster Kühlmittelmantel (1) angeordnet ist, welcher einen ersten Kühlmittelsammelka- nal (5) aufweist, der sich längs des Zylinderkopfes (10) auf der Auslassseite (11) über den Auslasskanälen (17) erstreckt, wobei der erste Kühlmittel- sammelkanal (5) mit die Auslasskanäle (17) zumindest teilweise umgebenden Kühlräumen verbunden ist, welche mit zumindest einer Übertrittsöffnung (3) in einer Zylinderkopfdichtungsebene (15) strömungsverbunden sind, wobei pro Zylinder eine erste Übertrittsöffnung (3) in einer eine Zylinderachse (13) beinhaltenden ersten Motorquerebene (16) angeordnet ist, wobei von jeder ersten Übertrittsöffnung (3) eine erste Kühlquerpassage (4) in der ersten Motorquerebene (16) zwischen jeweils zwei Auslasskanälen (17) ausgeht, welche sich im Bereich der Zylinderachse (13) in zwei Teilkühlpassagen (6, 7) aufspaltet, wobei jede Teilkühlpassage (6, 7) jeweils einen Auslasskanal (17) im Bereich (2) einer jeweiligen Auslassmündung in einem Winkel (α) von etwa 180° umgibt und wobei jede Teilkühlpassage (6, 7) über eine zweite Kühlquerpassage (8, 9) mit dem ersten Kühlmittelsam- melkanal (5) verbunden ist, wobei jede zweite Kühlquerpassage (8, 9) im Bereich einer durch zumindest eine Zylinderkopfschraubenbohrung (19) verlaufenden zweiten Motorquerebene (20) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlmittelmantel (1) vollständig auf der Auslassseite (11) angeordnet ist.
2. Zylinderkopf (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkühlpassagen (6, 7) zweier benachbarter Zylinder über einen Verbindungskanal (21) miteinander strömungsverbunden sind.
3. Zylinderkopf (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (21) mit jeweils zumindest einer zweiten Überströmöffnung (23) in der Zylinderkopfdichtungsebene (15) strömungsverbunden ist, wobei die zweite Überströmöffnung (23) vorzugsweise in der zweiten Motorquerebene (20) angeordnet ist.
4. Zylinderkopf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlquerpassage (4) über einen Steigkanal (4a) mit dem Kühlmittelsammelkanal (5) strömungsverbunden ist.
5. Zylinderkopf (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigkanal (4a) eine Drosselstelle (4b) mit definiertem Querschnitt aufweist.
6. Zylinderkopf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlmittelsammelkanal (5) mit einer Drucksenke verbunden ist, so dass das Kühlmittel von den Übertrittsöffnungen (3) über die ersten Kühlquerpassagen (4), die Teilkühlpassagen (6, 7) und die zweiten Kühlquerpassagen (8, 9) in den ersten Kühlmittelsammelkanal (5) strömbar ist.
7. Zylinderkopf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlmittelsammelkanal (5) mit einer Druckquelle verbunden ist, so dass das Kühlmittel vom ersten Kühlmittelsammelkanal (5) über die zweiten Kühlquerpassagen (8, 9), die Teilkühlpassagen (6, 7) und die ersten Kühlquerpassagen (4) zu den ersten Übertrittsöffnungen (3) strömbar ist.
8. Zylinderkopf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste Kühlpassage (4) zumindest abschnittsweise durch mindestens eine Bohrung (40) gebildet ist.
9. Zylinderkopf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Zylinderkopf (10) ein zweiter Kühlmittelmantel (50) angeordnet ist, welcher innerhalb des Zylinderkopfes (10) hydraulisch vom ersten Kühlmittelmantel (1) getrennt ist.
10. Zylinderkopf (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlmantel (50) vollständig auf der Einlassseite (12) angeordnet ist.
11. Zylinderkopf (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlmantel (50) einen zweiten Kühlmittelsammelkanal (51) aufweist, der sich längs des Zylinderkopfes (10) auf der Einlassseite (12) erstreckt, wobei vorzugsweise der zweite Kühlmittelsammelkanal (51) zwischen den Einlasskanälen (56) und der Zylinderkopfdichtungsebene (15) angeordnet ist.
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