WO2016120124A1 - Cylinder head of an internal combustion engine - Google Patents

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WO2016120124A1
WO2016120124A1 PCT/EP2016/050986 EP2016050986W WO2016120124A1 WO 2016120124 A1 WO2016120124 A1 WO 2016120124A1 EP 2016050986 W EP2016050986 W EP 2016050986W WO 2016120124 A1 WO2016120124 A1 WO 2016120124A1
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WO
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Prior art keywords
cylinder head
coolant
separating device
extraction channel
channel
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/050986
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German (de)
French (fr)
Inventor
Dieter Grillenberger
Original Assignee
Avl List Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avl List Gmbh filed Critical Avl List Gmbh
Publication of WO2016120124A1 publication Critical patent/WO2016120124A1/en

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/26Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/36Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/40Cylinder heads having cooling means for liquid cooling cylinder heads with means for directing, guiding, or distributing liquid stream 
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/02Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/02Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • F01P2003/024Cooling cylinder heads

Definitions

  • the invention relates to a cylinder head of an internal combustion engine having a plurality of cylinders, with at least one cooling jacket and at least one extending in the longitudinal direction of the cylinder head substantially over a plurality of cylinder coolant extraction channel which is fluidly connected to the cooling jacket in the region of at least one cylinder via at least one connecting channel, wherein the Coolant extraction channel has at least one outlet opening in the region of at least one exit-side end.
  • JP 61-107 948 U l discloses a cooling structure for the cylinder head of an internal combustion engine, wherein in the area between two gas exchange valves outgoing from a side wall blind hole is arranged, which is divided by an insertion part in a lower and an upper part space. The coolant coming from the cylinder block flows into the lower subspace, is deflected by the insertion part and reaches the upper subspace from which it is fed to the water jacket of the cylinder head.
  • the JP 50-40 943 Ul shows a cylinder head with a transverse flow-through cooling space, with baffles are provided to prevent direct short-circuit currents between inlet and outlet and to allow better cooling in the fire deck.
  • the object of the invention is to avoid these disadvantages and to allow easy adjustment of the flow cross sections of the cooling chambers of individual cylinders. - -
  • the first and second subspaces can be flowed through in different longitudinal directions.
  • the separating device is preferably formed substantially parallel to the longitudinal axis of the coolant discharge channel. It extends over at least one cylinder, preferably over at least two cylinders. For example, the separator may extend over at least half the length of the coolant extraction channel.
  • the separating device is arranged at least in the region of the outlet-side end, wherein preferably the separating device emanates from the outlet opening.
  • Starting from the outlet means here means that the separator takes its exit in the exit-side region of the coolant discharge channel and protrudes from this leading away into the coolant extraction channel.
  • At least one connecting channel opens directly into the first subspace, while the outlet opening emanates from the second subspace.
  • connecting channels open exclusively into the first subspace.
  • the separating device causes the coolant coming from the cooling jackets of the outlet-side cylinders to flow into the first subspace through the connecting channels and to flow in the first subspace along the separating device against the main flow direction of the coolant withdrawal channel directed towards the outlet opening.
  • the coolant flows from the first subspace into the second subspace, reversing the flow direction, and merging with the coolant streams of the remaining cylinders. Finally, the combined coolant stream leaves the coolant extraction channel through the outlet opening.
  • the separating device has at least one flow passage between the first and the second subspace.
  • the coolant flows of the cooling jackets of the individual cylinders can be adjusted.
  • the separating device is formed by a preferably at least partially planar partition.
  • the dividing wall may be curved or flat or curved in one section or in individual sections and may be flat in another section or in other sections.
  • the partition can for example consist of sheet metal.
  • the coolant extraction channel has at least one substantially parallel to the longitudinal axis of the coolant extraction channel formed guide groove, wherein preferably two guide grooves are arranged diametrically with respect to the longitudinal axis.
  • the dividing wall can, for example, be positioned essentially "upright", that is to say in the direction of the cylinder axes.
  • the dividing device may be formed by a tube.
  • the tube is arranged within the coolant extraction channel, wherein a first subspace is designed as an annulus and the second annulus forms the tube interior.
  • the tube is arranged concentrically within the coolant extraction channel.
  • FIG. 1 shows a known cylinder head in a plan view.
  • Fig. 3 and Fig. 4 each a cylinder head according to the invention in one
  • Fig. 5 to Fig. 8 coolant extraction ducts in various embodiments, each in a section along the line V - V in Fig. 3; - -
  • Fig. 9 and Fig. 10 is a detail of a respective coolant extraction channel velvet
  • FIG. 11 shows a cylinder head according to the invention in a plan view in a further embodiment variant
  • FIGS. 12 to FIG. 14 a coolant extraction channel including separating devices in plan views in various embodiments.
  • FIG. 15 and FIG. 16 a detail each of a coolant extraction channel velvet
  • Fig. 1 and Fig. 2 schematically show a cylinder head 1 of an internal combustion engine according to the prior art.
  • the shown liquid-cooled cylinder head 1 for four cylinders 2 has at least one cooling jacket 3, wherein the cooling jacket 3 for each cylinder 2 flows through in the transverse direction.
  • the coolant flows according to the arrow PI from the cooling chamber of the cylinder block, not shown, coming into the cooling jacket 3 of the cylinder head 1 and crosses it according to the arrows P2. A part of the coolant then flows according to the arrow P3 in the cooling chamber of the cylinder block.
  • 10% of the amount of coolant flowing into the cylinder head 1 from the cylinder block - flows according to arrows P4 via at least one connecting channel 4 per cylinder 2 into a coolant withdrawal channel 5 formed in the cylinder head 1, flows through this in a main flow P5 directed towards the outlet opening 6 and leaves the coolant extraction channel 5 according to the arrow P6 through an outlet opening 6 in the region of an outlet-side end 7 of the coolant extraction channel 5.
  • the length of the illustrated arrows P4 corresponds to the mass flows of the coolant. The longer the arrow, the higher the mass flow. It can be seen clearly that from the outlet next cylinder 2 more coolant enters the coolant extraction channel 5, as from the exit most remote cylinder 2. Thus, there is a short-circuit flow of the coolant at the outlet near cylinders 2 and thus to an uneven flow distribution.
  • An elaborate coordination with many iteration steps so far flow cross sections in the cylinder head and in the coolant extraction channel 5 were fine-tuned, although there was the risk of small sized cross-sections. However, too small cross sections hinder the removal of vapor bubbles and hold the risk that - - The corresponding thin-sized sand core breaks during handling or during the casting process itself.
  • FIG. 3 shows a cylinder head 1 according to the invention with a coolant extraction channel 5 extending over a plurality of cylinders 2, which is connected to the cooling jacket 3 in the region of each (in variants of the invention in the region of at least one) cylinder 2 via at least one connection channel 4.
  • the cylinder head 1 differs from the prior art shown in FIGS. 1 and 2 in that a separating device 9 formed by a partition wall 8 is arranged in the coolant extraction duct 5 in the region of cylinders 2a close to the outlet.
  • the separating device 9, in particular a longitudinal axis 9a of the separating device 9, is formed substantially parallel to the longitudinal axis 5a of the coolant extraction channel 5 and divides the coolant extraction channel 5 in the longitudinal direction in at least a first subspace 10 and at least a second subspace 11.
  • first and second subspace 10, 11 can be flowed through in different longitudinal directions. This means that, for example, the coolant in the first subspace 10 flows in a direction opposite to the coolant in the second subspace 11.
  • the separating device has a first end 9b and a second end 9c, wherein the first end 9b is arranged in the region of the outlet-side end 7 of the coolant withdrawal channel 5.
  • the first subspace 10 is closed in the region of the exit end 7 end side.
  • the outlet opening 6 is arranged in the region of the outlet-side end 7 on the end face of the second partial space 11.
  • the separating device 9 extends over approximately half the length of the coolant extraction channel 5, that is, via two outlet-side cylinders 2a. Short circuit flows between the cooling jacket 3 of the outlet-side cylinder 2 a and the outlet opening 6 of the coolant withdrawal channel are prevented by the separating device 9. The coolant coming from the cooling jackets 3 of the outlet-side cylinders 2 a flows through the connecting channels 4 into the first subspace 10 and along the separating device 9 counter to the main flow direction P 5 of the coolant withdrawal channel 5 directed to the outlet opening 6.
  • the coolant flows under reversal of the flow direction from the first subspace 10 into the second subspace 11, wherein it combines with the coolant streams P4 of the remaining outlet distant cylinder 2b. Finally, the combined coolant flow P6 of the second subspace 11 leaves the coolant removal channel 5 through the outlet opening 6.
  • a coordination of the distribution of the mass flows of the individual cylinders 2 can take place over the length LI of the separating device 9, or the ratio of the length LI of the separating device to the length L2 of the coolant withdrawal channel 5. If the - -
  • Separating device 9 does not extend to the exit end 7 of the coolant extraction channel 5 and this front ends can be influenced by said votes the flow behavior.
  • the separating device 9 has, as required, a number of flow transitions 12 between the first subspace 10 and the second subspace 11, as shown in FIG. 4 is shown.
  • the cross-sectional areas and the shape of the flow passages 12 may be different.
  • the mass flows of the individual cylinders 2, as well as their distribution can be set very precisely.
  • the partition 8 may be formed for example by a sheet metal or plastic part, which is arranged in the coolant extraction channel 5.
  • an elastic material for example spring steel, can be used as the material for the dividing wall 8, which is elastically prestressed and positioned in the coolant extraction duct 5.
  • FIG. 5 shows some possible profiles for the partition wall 8 which is elastically supported on the inner walls 5b of the coolant extraction channel 5.
  • the edges 8a the partition in longitudinal grooves 5c of the coolant extraction channel 5 - during assembly - out or - be stored during operation - as shown in FIGS. 7 and 8 is shown.
  • the longitudinal grooves 5c may extend over the entire length L2 of the coolant extraction channel 5 or only over parts thereof.
  • the partition wall 8 is inserted from the open exit-side end 7 of the example drilled or cast coolant extraction channel 5 in the axial direction in this.
  • the coolant extraction channel 5 includes a fastened, for example, with screws 13 on the cylinder head 1 connecting flange 14.
  • the partition wall 8 in the region of the first end 9b of the separator 9 have an L-shaped bent mounting leg 8b, which is clamped between the flange 14 and the cylinder head 1, whereby the partition 8 is fixed immovably and in the correct position in the axial direction.
  • "L-shaped bent” here means, in particular, that the fastening leg 8b is oriented substantially normal to the longitudinal axis 9a of the separating device 9.
  • the mounting leg 8b may be centered in a recess 15 of the cylinder head 1 and / or via a centering pin 16 with respect to the mounting flange 14 to allow for unambiguous positioning (Figure 9).
  • the partition wall 8 may also be integrally formed with the mounting flange 14, as shown in FIG. 10 can be seen.
  • the Fig. 11 to FIG. 16 show variant embodiments in which the separating device 9 is formed by a tube 18 which is inserted from the open outlet-side end 7 of the coolant extraction channel 5 in this, wherein the tube 18 and coolant extraction channel 5 may be formed concentrically.
  • the tube 18 in this case has a smaller diameter than the coolant extraction channel 5.
  • the cross-sectional shape of the tube 18 can be arbitrary - such as round, oval or polygonal - executed.
  • the existing example of plastic or metal tube 18 separates the first compartment 10 from the second compartment 11, wherein the first compartment 10 is formed as an annular space which surrounds the second compartment 11 concentrically.
  • the first subspace 10 is executed in the illustrated examples, again in the region of the exit end 7 closed frontally.
  • the separating device 9 extends in each case again over two outlet-side cylinder 2a, that is about half the length L2 of the coolant extraction channel 5.
  • the coolant coming from the cooling jackets 3 of the outlet-side cylinder 2a flows through the connection channels 4 into the annular first partial space 10 one and along and outside of the tube 18 opposite to the outlet opening 6 directed main flow direction P5 of the coolant extraction channel 5.
  • the coolant flows reversing the flow direction from the outer first compartment 10 into the inner second Subspace 11, wherein it combines with the coolant streams P4 of the remaining outlet distant cylinder 2b. Finally, the combined coolant flow P6 of the second subspace 11 leaves the coolant removal channel 5 through the central outlet opening 6.
  • the tube 18 can also be arranged eccentrically in the coolant withdrawal channel 5. The same applies to the position of the outlet opening. 6
  • the separating device 9 may have flow passages 12 between the first subspace 10 and the second subspace 11, which may be formed, for example, by bores in the pipe wall 18a.
  • the flow passages 12 can be distributed over the entire circumference and over the entire length in the tube wall 18a (FIG. 12) or only on one side or in one region - for example on the side facing away from the connecting channels 4 (FIG. 13) or on the the connection channels 4 - - facing side (Fig. 14) may be arranged.
  • the shape and diameter of the flow passages 12 are arbitrary.
  • the end face 18b of the tube 18 facing away from the outlet opening 6 can be designed to be tapered normal to the longitudinal axis 9a or with respect to this longitudinal axis 9a.
  • the coolant extraction channel 5 includes a fastened, for example, with screws 13 on the cylinder head 1 connecting flange 14.
  • the tube 18 in the region of the first end 9a of the separator 9 have a flange approach 18b, which is clamped between the flange 14 and the cylinder head 1, whereby the partition 8 is fixed immovably and in the correct axial position.
  • the tube 18 may be centered with respect to the cylinder head 1 or with respect to the mounting flange 14 in order to allow a clear rotational positioning (Fig. 15).
  • the tube 18 can also be integrated into the connecting flange 14, wherein the centering can be done by the Verschraubungssent in the connection flange 14 (Fig. 16).

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Abstract

The invention relates to a cylinder head (1) of an internal combustion engine having a plurality of cylinders (2), having at least one cooling jacket (3) and at least one coolant drain channel (5) which extends in the longitudinal direction of the cylinder head (1) substantially over a plurality of cylinders (2) and is flow-connected to the cooling jacket (3) in the region of at least one cylinder (2) via in each case at least one connecting channel (4), wherein the coolant drain channel (5) has at least one outlet opening (6) in the region of at least one outlet-side end (7). In order to make simple adaptation of the through flow cross sections of the cooling chambers of individual cylinders possible, it is provided that at least one separating device (9) is arranged in the coolant drain channel (5), which separating device (9) divides the coolant drain channel (5) in the longitudinal direction in the region of at least one cylinder (2) into at least one first part chamber (10) and at least one second part chamber (11), wherein the first part chamber (10) and the second part chamber (11) can preferably be flowed through in different longitudinal directions.

Description

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Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine Cylinder head of an internal combustion engine
Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, mit zumindest einem Kühlmantel und zumindest einem sich in Längsrichtung des Zylinderkopfes im Wesentlichen über mehrere Zylinder erstreckenden Kühlmittelabzugskanal, der mit dem Kühlmantel im Bereich zumindest eines Zylinders über jeweils zumindest einen Verbindungskanal strömungsverbunden ist, wobei der Kühlmittelabzugskanal im Bereich zumindest eines austrittsseitigen Endes zumindest eine Austrittsöffnung aufweist. The invention relates to a cylinder head of an internal combustion engine having a plurality of cylinders, with at least one cooling jacket and at least one extending in the longitudinal direction of the cylinder head substantially over a plurality of cylinder coolant extraction channel which is fluidly connected to the cooling jacket in the region of at least one cylinder via at least one connecting channel, wherein the Coolant extraction channel has at least one outlet opening in the region of at least one exit-side end.
Die JP 61-107 948 U l offenbart eine Kühlstruktur für den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, wobei im Bereich zwischen zwei Gaswechselventilen eine von einer Seitenwand ausgehende Sackbohrung angeordnet ist, welche durch einen Einschubteil in einen unteren und einen oberen Teilraum unterteilt ist. Das vom Zylinderblock kommende Kühlmittel strömt in den unteren Teilraum, wird vom Einschubteil abgelenkt und gelangt in den oberen Teilraum, von welchem es dem Wassermantel des Zylinderkopfes zugeführt wird . JP 61-107 948 U l discloses a cooling structure for the cylinder head of an internal combustion engine, wherein in the area between two gas exchange valves outgoing from a side wall blind hole is arranged, which is divided by an insertion part in a lower and an upper part space. The coolant coming from the cylinder block flows into the lower subspace, is deflected by the insertion part and reaches the upper subspace from which it is fed to the water jacket of the cylinder head.
Die JP 50-40 943 Ul zeigt einen Zylinderkopf mit einem querdurchströmten Kühlraum, wobei Ablenkeinrichtungen vorgesehen sind, um direkte Kurzschlussströmungen zwischen Ein- und Austritt zu vermeiden und eine bessere Kühlung im Bereich des Feuerdecks zu ermöglichen. The JP 50-40 943 Ul shows a cylinder head with a transverse flow-through cooling space, with baffles are provided to prevent direct short-circuit currents between inlet and outlet and to allow better cooling in the fire deck.
Bei wassergekühlten Zylinderköpfen für mehrere Zylinder wird im Allgemeinen eine gleichmäßige Durchströmungssituation für jeden Zylinder angestrebt. Dabei soll eine Mindestströmung ausgebildet sein, um lokale Dampfblasenbildung zu vermeiden. Insbesondere soll eine Kurzschlussströmung bei austrittsnahen Zylindern zur Austrittsöffnung hin vermieden werden, da dadurch über die Brennräume von austrittsfernen Zylindern zu geringe Kühlmittelmengen strömen würden. Die Abstimmung der Zu- und Abflussquerschnitte der Kühlräume der einzelnen Zylinder ist aufwändig und wird üblicherweise mittels vieler Iterationsschritte durchgeführt, wobei die Querschnitte zwischen dem Kühlmittelmantel und dem Kühlmittelabzug getunt werden. Mitunter werden die Querschnitte dabei allerdings auf ein Maß verkleinert, bei dem ein sehr großes Risiko besteht, dass der für den Gießvorgang erforderliche Sandkern bei der Handhabung oder beim Gießvorgang des Zylinderkopfes selbst bricht. In the case of water-cooled cylinder heads for a plurality of cylinders, a uniform throughflow situation is generally desired for each cylinder. In this case, a minimum flow should be formed in order to avoid local vapor bubble formation. In particular, a short-circuit flow should be avoided with the cylinders close to the outlet towards the outlet opening, as this would lead to small quantities of coolant flowing over the combustion chambers of cylinders remote from the outlet. The coordination of the inflow and outflow cross sections of the cooling chambers of the individual cylinders is complicated and is usually carried out by means of many iteration steps, the cross sections between the coolant jacket and the coolant outlet being tuned. Sometimes, however, the cross sections are reduced to a level at which there is a very great risk that the sand core required for the casting process itself breaks during handling or during the casting process of the cylinder head.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine einfache Abstimmung der Durchflussquerschnitte der Kühlräume einzelner Zylinder zu ermöglichen. - - The object of the invention is to avoid these disadvantages and to allow easy adjustment of the flow cross sections of the cooling chambers of individual cylinders. - -
Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, dass im Kühlmittelabzugskanal zumindest eine Trenneinrichtung angeordnet ist, welche den Kühlmittelabzugskanal in Längsrichtung im Bereich zumindest eines Zylinders in zumindest einen ersten und zumindest einen zweiten Teilraum teilt. Gemäß einer Variante der Erfindung sind erster und zweiter Teilraum in unterschiedlichen Längsrichtungen durchströmbar. According to the invention, this takes place in that at least one separating device is arranged in the coolant extraction channel, which divides the coolant extraction channel in the region of at least one cylinder into at least one first and at least one second partial space. According to a variant of the invention, the first and second subspaces can be flowed through in different longitudinal directions.
Dadurch lassen sich Kurzschlussströmungen von austrittsnahen Zylindern bzw. deren Kühlmäntel verhindern und gleichmäßige Massenströme durch die Verbindungskanäle erreichen. Damit ist eine optimale bzw. bedarfsgerechte Kühlung über alle Zylinder unabhängig von deren Lage relativ zur Austrittsöffnung des Kühlmittelabzugskanals sichergestellt. As a result, short-circuit currents of cylinders close to the exit or their cooling jackets can be prevented and uniform mass flows can be achieved through the connection channels. This ensures optimal or need-based cooling over all cylinders, regardless of their position relative to the outlet opening of the coolant extraction channel.
Die Trenneinrichtung ist bevorzugt im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Kühlmittelabzugskanals ausgebildet. Sie erstreckt sich dabei über zumindest einen Zylinder, vorzugsweise über zumindest zwei Zylinder. Beispielsweise kann sich die Trenneinrichtung über zumindest die halbe Länge des Kühlmittelabzugskanals erstrecken. Um eine Kurzschlussströmung der Kühlflüssigkeit zwischen den Kühlmäntel der austrittsseitigen Zylinder und der Austrittsöffnung zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn die Trenneinrichtung zumindest im Bereich des austrittsseitigen Endes angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Trenneinrichtung von der Austrittsöffnung ausgeht. Von der Austrittsöffnung ausgehen bedeutet hier, dass die Trenneinrichtung im austrittsseitigen Bereich des Kühlmittelabzugskanals ihren Ausgang nimmt und von diesem wegführend in den Kühlmittelabzugskanal hineinragt. Zumindest ein Verbindungskanal mündet dabei direkt in den ersten Teilraum ein, während die Austrittsöffnung vom zweiten Teilraum ausgeht. In einer Variante der Erfindung münden Verbindungskanäle ausschließlich in den ersten Teilraum ein. Die Trenneinrichtung bewirkt, dass das von den Kühlmäntel der austrittsseitigen Zylinder kommende Kühlmittel durch die Verbindungskanäle in den ersten Teilraum einströmt und im ersten Teilraum entlang der Trenneinrichtung entgegen der zur Austrittsöffnung gerichteten Hauptströmungsrichtung des Kühlmittelabzugskanals strömt. Im Bereich des der Austrittsöffnung abgewandten Endes der Trenneinrichtung strömt das Kühlmittel unter Umkehr der Strömungsrichtung aus dem ersten Teilraum in den zweiten Teilraum, wobei es sich mit den Kühlmittelströmen der restlichen Zylinder vereinigt. Schließlich verlässt der vereinigte Kühlmittelstrom den Kühlmittelabzugskanal durch die Austrittsöffnung. The separating device is preferably formed substantially parallel to the longitudinal axis of the coolant discharge channel. It extends over at least one cylinder, preferably over at least two cylinders. For example, the separator may extend over at least half the length of the coolant extraction channel. In order to prevent a short-circuit flow of the cooling liquid between the cooling jackets of the outlet-side cylinder and the outlet opening, it is advantageous if the separating device is arranged at least in the region of the outlet-side end, wherein preferably the separating device emanates from the outlet opening. Starting from the outlet means here means that the separator takes its exit in the exit-side region of the coolant discharge channel and protrudes from this leading away into the coolant extraction channel. At least one connecting channel opens directly into the first subspace, while the outlet opening emanates from the second subspace. In a variant of the invention, connecting channels open exclusively into the first subspace. The separating device causes the coolant coming from the cooling jackets of the outlet-side cylinders to flow into the first subspace through the connecting channels and to flow in the first subspace along the separating device against the main flow direction of the coolant withdrawal channel directed towards the outlet opening. In the area of the end of the separating device facing away from the outlet opening, the coolant flows from the first subspace into the second subspace, reversing the flow direction, and merging with the coolant streams of the remaining cylinders. Finally, the combined coolant stream leaves the coolant extraction channel through the outlet opening.
Eine besonders einfache Herstellung ergibt sich, wenn die Trenneinrichtung von der Austrittsöffnung ausgehend in den Kühlmittelabzugskanal einschiebbar ist, wobei vorzugsweise die Trenneinrichtung durch einen an die Austrittsöffnung anschließenden Anschlussflansch fixiert oder integral mit diesen ausgebildet ist. - - A particularly simple production results when the separating device can be inserted from the outlet opening into the coolant extraction channel, wherein the separating device is preferably fixed by means of a connection flange adjoining the outlet opening or is formed integrally therewith. - -
Dadurch, dass die Trenneinrichtung in den gegossenen oder gebohrten Kühlmittelabzugskanal eingeschoben wird, kann auch nachträglich eine Feinabstimmung der Kühlmittelströmungen durchgeführt werden. Characterized in that the separator is inserted into the cast or drilled coolant extraction channel, a subsequent fine tuning of the coolant flows can be performed.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Trenneinrichtung zumindest einen Strömungsübertritt zwischen dem ersten und dem zweiten Teilraum aufweist. Durch Anzahl, Größe und Form der Querschnittsflächen der Strömungsübertritte können die Kühlmittelströmungen der Kühlmäntel der einzelnen Zylinder abgestimmt werden. It is particularly advantageous if the separating device has at least one flow passage between the first and the second subspace. By number, size and shape of the cross-sectional areas of the flow crossings, the coolant flows of the cooling jackets of the individual cylinders can be adjusted.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Trenneinrichtung durch eine vorzugsweise zumindest abschnittsweise ebene Trennwand gebildet ist. Die Trennwand kann gekrümmt oder eben oder in einem Abschnitt bzw. in einzelnen Abschnitten gekrümmt und in einem anderen Abschnitt bzw. in anderen Abschnitten eben ausgebildet sein. Die Trennwand kann beispielsweise aus Blech bestehen. Um eine lagerichtige Fixierung der Trennwand innerhalb des Kühlmittelabzugskanals zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn der Kühlmittelabzugskanal zumindest eine im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Kühlmittelabzugskanals ausgebildete Führungsnut aufweist, wobei vorzugsweise zwei Führungsnuten diametral bezüglich der Längsachse angeordnet sind . Die Trennwand kann dabei beispielsweise im Wesentlichen "stehend", also in der Richtung der Zylinderachsen, positioniert werden. In a preferred embodiment of the invention it is provided that the separating device is formed by a preferably at least partially planar partition. The dividing wall may be curved or flat or curved in one section or in individual sections and may be flat in another section or in other sections. The partition can for example consist of sheet metal. In order to allow a positionally correct fixing of the partition wall within the coolant extraction channel, it is advantageous if the coolant extraction channel has at least one substantially parallel to the longitudinal axis of the coolant extraction channel formed guide groove, wherein preferably two guide grooves are arranged diametrically with respect to the longitudinal axis. In this case, the dividing wall can, for example, be positioned essentially "upright", that is to say in the direction of the cylinder axes.
Alternativ zu einer Trennwand kann auch vorgesehen sein, dass die Trenneinrichtung durch ein Rohr gebildet ist. Das Rohr ist dabei innerhalb des Kühlmittelabzugskanals angeordnet, wobei ein erster Teilraum als Ringraum ausgeführt ist und der zweite Ringraum das Rohrinnere bildet. In einer Variante der Erfindung ist dabei das Rohr konzentrisch innerhalb des Kühlmittelabzugskanals angeordnet. As an alternative to a dividing wall, provision may also be made for the dividing device to be formed by a tube. The tube is arranged within the coolant extraction channel, wherein a first subspace is designed as an annulus and the second annulus forms the tube interior. In a variant of the invention, the tube is arranged concentrically within the coolant extraction channel.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der nicht einschränkenden Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch : The invention is explained in more detail below with reference to the non-limiting figures. They show schematically:
Fig. 1 einen bekannten Zylinderkopf in einer Draufsicht; 1 shows a known cylinder head in a plan view.
Fig. 2 die Wasserräume des Zylinderkopfes in einem Schnitt gemäß der Fig. 2, the water chambers of the cylinder head in a section according to the
Linie II - II in Fig. 1;  Line II - II in Fig. 1;
Fig. 3 und Fig . 4 jeweils einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einer Fig. 3 and Fig. 4 each a cylinder head according to the invention in one
Draufsicht in einer verschiedenen Ausführungsvarianten;  Top view in a different embodiment variants;
Fig. 5 bis Fig. 8 Kühlmittelabzugskanäle in verschiedenen Ausführungen, jeweils in einem Schnitt gemäß der Linie V - V in Fig. 3; - - Fig. 5 to Fig. 8 coolant extraction ducts in various embodiments, each in a section along the line V - V in Fig. 3; - -
Fig. 9 und Fig . 10 ein Detail jeweils eines Kühlmittelabzugskanal samt Fig. 9 and Fig. 10 is a detail of a respective coolant extraction channel velvet
Trenneinrichtung in einem Längsschnitt in verschiedenen Ausführungsvarianten;  Separating device in a longitudinal section in various embodiments;
Fig. 11 einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einer Draufsicht in einer weiteren Ausführungsvariante; 11 shows a cylinder head according to the invention in a plan view in a further embodiment variant;
Fig. 12 bis Fig . 14 einen Kühlmittelabzugskanal samt Trenneinrichtungen in Draufsichten in verschiedenen Ausführungsvarianten; und FIGS. 12 to FIG. 14 a coolant extraction channel including separating devices in plan views in various embodiments; and
Fig. 15 und Fig . 16 ein Detail jeweils eines Kühlmittelabzugskanal samt FIG. 15 and FIG. 16 a detail each of a coolant extraction channel velvet
Trenneinrichtung in einem Längsschnitt in verschiedenen Ausführungsvarianten.  Separating device in a longitudinal section in different embodiments.
Funktionsgleiche Elemente sind in den in den Fig. gezeigten Ausführungen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Functionally identical elements are provided in the embodiments shown in the figures with the same reference numerals.
Fig. 1 und Fig . 2 zeigen schematisch einen Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine gemäß dem Stand der Technik. Der gezeigte flüssiggekühlte Zylinderkopf 1 für vier Zylinder 2 weist zumindest einen Kühlmantel 3 auf, wobei der Kühlmantel 3 für jeden Zylinder 2 in Querrichtung durchströmt wird . Das Kühlmittel strömt gemäß dem Pfeil PI vom Kühlraum des nicht weiter dargestellten Zylinderblockes kommend in den Kühlmantel 3 des Zylinderkopfes 1 und quert diesen gemäß den Pfeilen P2. Ein Teil des Kühlmittels strömt danach gemäß dem Pfeil P3 in den Kühlraum des Zylinderblockes. Ein anderer Teil - beispielsweise 10 % der in den Zylinderkopf 1 vom Zylinderblock überströmenden Kühlmittelmenge - strömt gemäß den Pfeilen P4 über zumindest einen Verbindungskanal 4 pro Zylinder 2 in einen in den Zylinderkopf 1 eingeformten Kühlmittelabzugskanal 5, durchströmt diesen in einer zur Austrittsöffnung 6 gerichteten Hauptströmung P5 und verlässt den Kühlmittelabzugskanal 5 entsprechend dem Pfeil P6 durch eine Austrittsöffnung 6 im Bereich eines austrittsseitigen Endes 7 des Kühlmittelabzugskanals 5. Fig. 1 and Fig. 2 schematically show a cylinder head 1 of an internal combustion engine according to the prior art. The shown liquid-cooled cylinder head 1 for four cylinders 2 has at least one cooling jacket 3, wherein the cooling jacket 3 for each cylinder 2 flows through in the transverse direction. The coolant flows according to the arrow PI from the cooling chamber of the cylinder block, not shown, coming into the cooling jacket 3 of the cylinder head 1 and crosses it according to the arrows P2. A part of the coolant then flows according to the arrow P3 in the cooling chamber of the cylinder block. Another part - for example, 10% of the amount of coolant flowing into the cylinder head 1 from the cylinder block - flows according to arrows P4 via at least one connecting channel 4 per cylinder 2 into a coolant withdrawal channel 5 formed in the cylinder head 1, flows through this in a main flow P5 directed towards the outlet opening 6 and leaves the coolant extraction channel 5 according to the arrow P6 through an outlet opening 6 in the region of an outlet-side end 7 of the coolant extraction channel 5.
Die Länge der dargestellten Pfeile P4 entspricht den Massenströmen des Kühlmittels. Je länger der Pfeil, desto höher ist der Massenstrom. Deutlich ist zu entnehmen, dass vom austrittsnächsten Zylinder 2 mehr Kühlmittel in den Kühlmittelabzugskanal 5 gelangt, als vom austrittsfernsten Zylinder 2. Es kommt somit zu einer Kurzschlussströmung des Kühlmittels bei austrittsnahen Zylindern 2 und damit zu einer ungleichen Strömungsverteilung . Durch eine aufwändige Abstimmung mit vielen Iterationsschritten wurden bisher Strömungsquerschnitte im Zylinderkopf und im Kühlmittelabzugskanal 5 fein abgestimmt, wobei allerdings das Risiko zu klein ausgelegter Querschnitte bestand. Zu kleine Querschnitte behindern allerdings den Abtransport von Dampfblasen und bergen die Gefahr, dass - - der entsprechende dünn dimensionierte Sandkern bei der Handhabung oder beim Gießvorgang selbst bricht. The length of the illustrated arrows P4 corresponds to the mass flows of the coolant. The longer the arrow, the higher the mass flow. It can be seen clearly that from the outlet next cylinder 2 more coolant enters the coolant extraction channel 5, as from the exit most remote cylinder 2. Thus, there is a short-circuit flow of the coolant at the outlet near cylinders 2 and thus to an uneven flow distribution. An elaborate coordination with many iteration steps so far flow cross sections in the cylinder head and in the coolant extraction channel 5 were fine-tuned, although there was the risk of small sized cross-sections. However, too small cross sections hinder the removal of vapor bubbles and hold the risk that - - The corresponding thin-sized sand core breaks during handling or during the casting process itself.
Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf 1 mit einem sich über mehrere Zylinder 2 erstreckenden Kühlmittelabzugskanal 5, der mit dem Kühlmantel 3 im Bereich jedes (in Varianten der Erfindung im Bereich zumindest eines) Zylinders 2 über zumindest einen Verbindungskanal 4 verbunden ist. Der Zylinderkopf 1 unterscheidet sich von dem in den Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Stand der Technik dadurch, dass im Kühlmittelabzugskanal 5 im Bereich austrittsnaher Zylinder 2a eine durch eine Trennwand 8 gebildete Trenneinrichtung 9 angeordnet ist. Die Trenneinrichtung 9, insbesondere eine Längsachse 9a der Trenneinrichtung 9, ist dabei im Wesentlichen parallel zur Längsachse 5a des Kühlmittelabzugskanals 5 ausgebildet und teilt den Kühlmittelabzugskanal 5 in Längsrichtung in zumindest einen ersten Teilraum 10 und zumindest einen zweiten Teilraum 11. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind erster und zweiter Teilraum 10, 11 in unterschiedlichen Längsrichtungen durchströmbar. Das bedeutet, dass beispielsweise das Kühlmittel im ersten Teilraum 10 in eine Richtung entgegen dem Kühlmittel im zweiten Teilraum 11 strömt. Die Trenneinrichtung weist ein erstes Ende 9b und ein zweites Ende 9c auf, wobei das erste Ende 9b im Bereich des aus- trittsseitigen Endes 7 des Kühlmittelabzugskanals 5 angeordnet ist. Der erste Teilraum 10 ist im Bereich des austrittsseitigen Endes 7 stirnseitig geschlossen. Die Austrittsöffnung 6 ist im Bereich des austrittsseitigen Endes 7 an der Stirnseite des zweiten Teilraumes 11 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Trenneinrichtung 9 über etwa die halbe Länge des Kühlmittelabzugskanals 5, also über zwei austrittsnahe Zylinder 2a. Durch die Trenneinrichtung 9 werden Kurzschlussströmungen zwischen dem Kühlmantel 3 der austrittsnahen Zylinder 2a und der Austrittsöffnung 6 des Kühlmittelabzugskanals verhindert. Das von den Kühlmänteln 3 der austrittsseitigen Zylinder 2a kommende Kühlmittel strömt durch die Verbindungskanäle 4 in den ersten Teilraum 10 ein und entlang der Trenneinrichtung 9 entgegen der zur Austrittsöffnung 6 gerichteten Hauptströmungsrichtung P5 des Kühlmittelabzugskanals 5. Im Bereich des der Austrittsöffnung 6 abgewandten zweiten Endes 9c der Trenneinrichtung 9 strömt das Kühlmittel unter Umkehr der Strömungsrichtung aus dem ersten Teilraum 10 in den zweiten Teilraum 11, wobei es sich mit den Kühlmittelströmen P4 der restlichen austrittsfernen Zylinder 2b vereinigt. Schließlich verlässt der vereinigte Kühlmittelstrom P6 des zweiten Teilraumes 11 den Kühlmittelabzugskanal 5 durch die Austrittsöffnung 6. 3 shows a cylinder head 1 according to the invention with a coolant extraction channel 5 extending over a plurality of cylinders 2, which is connected to the cooling jacket 3 in the region of each (in variants of the invention in the region of at least one) cylinder 2 via at least one connection channel 4. The cylinder head 1 differs from the prior art shown in FIGS. 1 and 2 in that a separating device 9 formed by a partition wall 8 is arranged in the coolant extraction duct 5 in the region of cylinders 2a close to the outlet. The separating device 9, in particular a longitudinal axis 9a of the separating device 9, is formed substantially parallel to the longitudinal axis 5a of the coolant extraction channel 5 and divides the coolant extraction channel 5 in the longitudinal direction in at least a first subspace 10 and at least a second subspace 11. In the illustrated embodiment are first and second subspace 10, 11 can be flowed through in different longitudinal directions. This means that, for example, the coolant in the first subspace 10 flows in a direction opposite to the coolant in the second subspace 11. The separating device has a first end 9b and a second end 9c, wherein the first end 9b is arranged in the region of the outlet-side end 7 of the coolant withdrawal channel 5. The first subspace 10 is closed in the region of the exit end 7 end side. The outlet opening 6 is arranged in the region of the outlet-side end 7 on the end face of the second partial space 11. In the exemplary embodiment, the separating device 9 extends over approximately half the length of the coolant extraction channel 5, that is, via two outlet-side cylinders 2a. Short circuit flows between the cooling jacket 3 of the outlet-side cylinder 2 a and the outlet opening 6 of the coolant withdrawal channel are prevented by the separating device 9. The coolant coming from the cooling jackets 3 of the outlet-side cylinders 2 a flows through the connecting channels 4 into the first subspace 10 and along the separating device 9 counter to the main flow direction P 5 of the coolant withdrawal channel 5 directed to the outlet opening 6. In the area of the second end 9 c facing away from the outlet opening 6 Separator 9, the coolant flows under reversal of the flow direction from the first subspace 10 into the second subspace 11, wherein it combines with the coolant streams P4 of the remaining outlet distant cylinder 2b. Finally, the combined coolant flow P6 of the second subspace 11 leaves the coolant removal channel 5 through the outlet opening 6.
Eine Abstimmung der Aufteilung der Massenströme der einzelnen Zylinder 2 kann über die Länge LI der Trenneinrichtung 9, bzw. das Verhältnis der Länge LI der Trenneinrichtung zur Länge L2 des Kühlmittelabzugskanals 5 erfolgen. Wenn die - - A coordination of the distribution of the mass flows of the individual cylinders 2 can take place over the length LI of the separating device 9, or the ratio of the length LI of the separating device to the length L2 of the coolant withdrawal channel 5. If the - -
Trenneinrichtung 9 nicht bis zum austrittsseitigen Endes 7 des Kühlmittelabzugskanals 5 reicht und diesen stirnseitig abschließt kann durch besagte Abstimmungen das Strömungsverhalten beeinflusst werden. Separating device 9 does not extend to the exit end 7 of the coolant extraction channel 5 and this front ends can be influenced by said votes the flow behavior.
Für eine Feinabstimmung der Massenströme ist es vorteilhaft, wenn die Trenneinrichtung 9 je nach Bedarf eine Anzahl an Strömungsübertritten 12 zwischen dem ersten Teilraum 10 und dem zweiten Teilraum 11 aufweist, wie in Fig . 4 gezeigt ist. Dabei können die Querschnittsflächen und die Form der Strömungsübertritte 12 unterschiedlich sein . Über die Anzahl, die Größe, die Position und die Form der Querschnittsflächen der Strömungsübertritte 12 können die Masseströme der einzelnen Zylinder 2, sowie deren Aufteilung sehr präzise eingestellt werden. For a fine-tuning of the mass flows, it is advantageous if the separating device 9 has, as required, a number of flow transitions 12 between the first subspace 10 and the second subspace 11, as shown in FIG. 4 is shown. In this case, the cross-sectional areas and the shape of the flow passages 12 may be different. On the number, size, position and shape of the cross-sectional areas of the flow cross sections 12, the mass flows of the individual cylinders 2, as well as their distribution can be set very precisely.
Die Trennwand 8 kann beispielsweise durch ein Blech- oder Kunststoffteil gebildet sein, welches im Kühlmittelabzugskanal 5 angeordnet ist. Als Material für die Trennwand 8 kann insbesondere ein elastischer Werkstoff, beispielsweise Federstahl, verwendet werden, welcher elastisch vorgespannt im Kühlmittelabzugskanal 5 positioniert wird . Die Fig. 5 zeigt beispielhaft einige mögliche Profile für die sich elastisch an den inneren Wänden 5b des Kühlmittelabzugskanals 5 abstützende Trennwand 8. Um eine einfache lagerichtige Positionierung zu ermöglichen und ein Verdrehen oder Verwinden der Trennwand 8 im Kühlmittelabzugskanal 5 zu verhindern, können die Kanten 8a der Trennwand in Längsnuten 5c des Kühlmittelabzugskanals 5 - bei der Montage - geführt bzw. - während des Betriebes - gelagert sein, wie in den Fig . 7 und Fig. 8 gezeigt ist. Die Längsnuten 5c können sich dabei über die gesamte Länge L2 des Kühlmittelabzugskanals 5 oder nur über Teile davon erstrecken. The partition 8 may be formed for example by a sheet metal or plastic part, which is arranged in the coolant extraction channel 5. In particular, an elastic material, for example spring steel, can be used as the material for the dividing wall 8, which is elastically prestressed and positioned in the coolant extraction duct 5. By way of example, FIG. 5 shows some possible profiles for the partition wall 8 which is elastically supported on the inner walls 5b of the coolant extraction channel 5. In order to enable simple positionally correct positioning and to prevent twisting or twisting of the partition wall 8 in the coolant extraction channel 5, the edges 8a the partition in longitudinal grooves 5c of the coolant extraction channel 5 - during assembly - out or - be stored during operation - as shown in FIGS. 7 and 8 is shown. The longitudinal grooves 5c may extend over the entire length L2 of the coolant extraction channel 5 or only over parts thereof.
Die Trennwand 8 wird vom offenen austrittsseitigen Ende 7 des beispielsweise gebohrten oder gegossenen Kühlmittelabzugskanals 5 in axialer Richtung in diesen eingeschoben. An den Kühlmittelabzugskanals 5 schließt ein beispielsweise mit Schrauben 13 am Zylinderkopf 1 befestigter Anschlussflansch 14 an. Dabei kann die Trennwand 8 im Bereich des ersten Endes 9b der Trenneinrichtung 9 einen L-förmig gebogenen Befestigungsschenkel 8b aufweisen, welcher zwischen dem Anschlussflansch 14 und dem Zylinderkopf 1 geklemmt ist, wodurch die Trennwand 8 unverschiebbar und in axialer Richtung lagerichtig fixiert ist. "L- förmig gebogen" bedeutet hier insbesondere, dass der Befestigungsschenkel 8b im Wesentlichen normal zur Längsachse 9a der Trenneinrichtung 9 orientiert ist. Gegebenenfalls kann der Befestigungsschenkel 8b in einer Ausnehmung 15 des Zylinderkopfes 1 und/oder über einen Zentrierstift 16 in Bezug auf den Befestigungsflansch 14 zentriert sein, um eine eindeutige Positionierung zu ermöglichen (Fig. 9). - - The partition wall 8 is inserted from the open exit-side end 7 of the example drilled or cast coolant extraction channel 5 in the axial direction in this. At the coolant extraction channel 5 includes a fastened, for example, with screws 13 on the cylinder head 1 connecting flange 14. In this case, the partition wall 8 in the region of the first end 9b of the separator 9 have an L-shaped bent mounting leg 8b, which is clamped between the flange 14 and the cylinder head 1, whereby the partition 8 is fixed immovably and in the correct position in the axial direction. "L-shaped bent" here means, in particular, that the fastening leg 8b is oriented substantially normal to the longitudinal axis 9a of the separating device 9. Optionally, the mounting leg 8b may be centered in a recess 15 of the cylinder head 1 and / or via a centering pin 16 with respect to the mounting flange 14 to allow for unambiguous positioning (Figure 9). - -
Alternativ dazu kann die Trennwand 8 auch einstückig mit dem Befestigungsflansch 14 ausgebildet sein, wie aus Fig. 10 erkennbar ist. Alternatively, the partition wall 8 may also be integrally formed with the mounting flange 14, as shown in FIG. 10 can be seen.
Die Fig . 11 bis Fig . 16 zeigen Ausführungsvarianten, bei denen die Trenneinrichtung 9 durch ein Rohr 18 gebildet ist, welches vom offenen austrittsseitigen Ende 7 des Kühlmittelabzugskanals 5 in diesen eingeschoben ist, wobei Rohr 18 und Kühlmittelabzugskanals 5 konzentrisch ausgebildet sein können. Das Rohr 18 weist dabei einen geringeren Durchmesser auf, als der Kühlmittelabzugskanal 5. Die Querschnittsform des Rohrs 18 kann dabei beliebig - wie beispielsweise rund, oval oder mehreckig - ausgeführt sein. Das beispielsweise aus Kunststoff oder Metall bestehende Rohr 18 trennt den ersten Teilraum 10 vom zweiten Teilraum 11, wobei der erste Teilraum 10 als Ringraum ausgebildet ist, welcher den zweiten Teilraum 11 konzentrisch umgibt. Der erste Teilraum 10 ist in den dargestellten Beispielen wieder im Bereich des austrittsseitigen Endes 7 stirnseitig geschlossen ausgeführt. Es ist allerdings auch möglich, an der Stirnseite Öffnungen mit definiertem Querschnitts vorzusehen, welche in eine an den Flansch 14 angeschlossene Austrittsleitung münden. Zumindest eine Austrittsöffnung 6 ist am austrittsseitigen Ende 7 an der Stirnseite des inneren zweiten Teilraumes 11 angeordnet. In den dargestellten Beispielen erstreckt sich die Trenneinrichtung 9 jeweils wieder über zwei austrittsseitige Zylinder 2a, also etwa über die halbe Länge L2 des Kühlmittelabzugskanals 5. Das von den Kühlmäntel 3 der austrittsseitigen Zylinder 2a kommende Kühlmittel strömt durch die Verbindungskanäle 4 in den ringförmigen ersten Teilraum 10 ein und entlang und außerhalb des Rohres 18 entgegen der zur Austrittsöffnung 6 gerichteten Hauptströmungsrichtung P5 des Kühlmittelabzugskanals 5. Im Bereich des der Austrittsöffnung 6 abgewandten zweiten Endes 9c der Trenneinrichtung 9 strömt das Kühlmittel unter Umkehr der Strömungsrichtung aus dem äußeren ersten Teilraum 10 in den inneren zweiten Teilraum 11, wobei es sich mit den Kühlmittelströmen P4 der restlichen austrittsfernen Zylinder 2b vereinigt. Schließlich verlässt der vereinigte Kühlmittelstrom P6 des zweiten Teilraumes 11 den Kühlmittelabzugskanal 5 durch die zentrale Austrittsöffnung 6. Alternativ zu einer zentrischen Einbaulage kann das Rohr 18 auch exzentrisch im Kühlmittelabzugskanal 5 angeordnet sein. Analoges gilt für die Lage der Austrittsöffnung 6. The Fig. 11 to FIG. 16 show variant embodiments in which the separating device 9 is formed by a tube 18 which is inserted from the open outlet-side end 7 of the coolant extraction channel 5 in this, wherein the tube 18 and coolant extraction channel 5 may be formed concentrically. The tube 18 in this case has a smaller diameter than the coolant extraction channel 5. The cross-sectional shape of the tube 18 can be arbitrary - such as round, oval or polygonal - executed. The existing example of plastic or metal tube 18 separates the first compartment 10 from the second compartment 11, wherein the first compartment 10 is formed as an annular space which surrounds the second compartment 11 concentrically. The first subspace 10 is executed in the illustrated examples, again in the region of the exit end 7 closed frontally. However, it is also possible to provide on the front side openings with a defined cross-section, which open into a connected to the flange 14 outlet line. At least one outlet opening 6 is arranged at the outlet-side end 7 on the end face of the inner second partial space 11. In the illustrated examples, the separating device 9 extends in each case again over two outlet-side cylinder 2a, that is about half the length L2 of the coolant extraction channel 5. The coolant coming from the cooling jackets 3 of the outlet-side cylinder 2a flows through the connection channels 4 into the annular first partial space 10 one and along and outside of the tube 18 opposite to the outlet opening 6 directed main flow direction P5 of the coolant extraction channel 5. In the region of the outlet opening 6 remote from the second end 9c of the separator 9, the coolant flows reversing the flow direction from the outer first compartment 10 into the inner second Subspace 11, wherein it combines with the coolant streams P4 of the remaining outlet distant cylinder 2b. Finally, the combined coolant flow P6 of the second subspace 11 leaves the coolant removal channel 5 through the central outlet opening 6. As an alternative to a central installation position, the tube 18 can also be arranged eccentrically in the coolant withdrawal channel 5. The same applies to the position of the outlet opening. 6
Auch bei der Ausbildung als Rohr 18 kann die Trenneinrichtung 9 Strömungsübertritte 12 zwischen dem ersten Teilraum 10 und dem zweiten Teilraum 11 aufweisen, welche beispielsweise durch Bohrungen in der Rohrwand 18a gebildet sein können. Die Strömungsübertritte 12 können dabei über den gesamten Umfang und über die gesamte Länge verteilt in der Rohrwand 18a (Fig . 12) oder nur auf einer Seite oder in einem Bereich - beispielsweise auf der den Verbindungskanälen 4 abgewandten Seite (Fig . 13) oder auf der den Verbindungskanälen 4 - - zugewandten Seite (Fig. 14) angeordnet sein. Auch Form und Durchmesser der Strömungsübertritte 12 sind beliebig . Even in the embodiment as a pipe 18, the separating device 9 may have flow passages 12 between the first subspace 10 and the second subspace 11, which may be formed, for example, by bores in the pipe wall 18a. The flow passages 12 can be distributed over the entire circumference and over the entire length in the tube wall 18a (FIG. 12) or only on one side or in one region - for example on the side facing away from the connecting channels 4 (FIG. 13) or on the the connection channels 4 - - facing side (Fig. 14) may be arranged. The shape and diameter of the flow passages 12 are arbitrary.
Im Bereich des zweiten Endes 9c der Trenneinrichtung 9 kann die der Austrittsöffnung 6 abgewandte Stirnseite 18b des Rohres 18 normal zur Längsachse 9a oder in Bezug auf diese Längsachse 9a abgeschrägt ausgeführt sein. Durch die Länge des Rohres 18, die Anzahl, die Größe der Querschnittsflächen, sowie über die Form und die Lage der Strömungsübertritte 12 kann eine Feinabstimmung der Kühlmittelströme durchgeführt werden. In the region of the second end 9c of the separating device 9, the end face 18b of the tube 18 facing away from the outlet opening 6 can be designed to be tapered normal to the longitudinal axis 9a or with respect to this longitudinal axis 9a. By the length of the tube 18, the number, the size of the cross-sectional areas, as well as the shape and the position of the flow cross-over 12, a fine tuning of the coolant flows can be performed.
Das Rohr 18 vom offenen austrittsseitigen Ende 7 des beispielsweise gebohrten oder gegossenen Kühlmittelabzugskanals 5 in axialer Richtung in diesen eingeschoben. An den Kühlmittelabzugskanals 5 schließt ein beispielsweise mit Schrauben 13 am Zylinderkopf 1 befestigter Anschlussflansch 14 an. Dabei kann das Rohr 18 im Bereich des ersten Endes 9a der Trenneinrichtung 9 einen Flanschansatz 18b aufweisen, welcher zwischen dem Anschlussflansch 14 und dem Zylinderkopf 1 geklemmt ist, wodurch die Trennwand 8 unverschiebbar und in axial lagerichtig fixiert ist. Durch zumindest einen Zentrierstift 16 kann das Rohr 18 in Bezug auf den Zylinderkopf 1 beziehungsweise in Bezug auf den Befestigungsflansch 14 zentriert sein, um eine eindeutige rotatorische Positionierung zu ermöglichen (Fig. 15). The tube 18 inserted from the open outlet-side end 7 of the example drilled or cast coolant extraction channel 5 in the axial direction in this. At the coolant extraction channel 5 includes a fastened, for example, with screws 13 on the cylinder head 1 connecting flange 14. In this case, the tube 18 in the region of the first end 9a of the separator 9 have a flange approach 18b, which is clamped between the flange 14 and the cylinder head 1, whereby the partition 8 is fixed immovably and in the correct axial position. By means of at least one centering pin 16, the tube 18 may be centered with respect to the cylinder head 1 or with respect to the mounting flange 14 in order to allow a clear rotational positioning (Fig. 15).
Analog zu Fig . 10, kann das Rohr 18 aber auch in den Anschlussflansch 14 integriert werden, wobei die Zentrierung durch das Verschraubungsbild im Anschlussflansch 14 erfolgen kann (Fig . 16). Analogous to FIG. 10, the tube 18 can also be integrated into the connecting flange 14, wherein the centering can be done by the Verschraubungsbild in the connection flange 14 (Fig. 16).

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT APPLICATIONS
1. Zylinderkopf (1) einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern (2), mit zumindest einem Kühlmantel (3) und zumindest einem sich in Längsrichtung des Zylinderkopfes (1) im Wesentlichen über mehrere Zylinder (2) erstreckenden Kühlmittelabzugskanal (5), der mit dem Kühlmantel (3) im Bereich zumindest eines Zylinders (2) über jeweils zumindest einen Verbindungskanal (4) strömungsverbunden ist, wobei der Kühlmittelabzugskanal (5) im Bereich zumindest eines austrittsseitigen Endes (7) zumindest eine Austrittsöffnung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlmittelabzugskanal (5) zumindest eine Trenneinrichtung (9) angeordnet ist, welche den Kühlmittelabzugskanal (5) in Längsrichtung im Bereich zumindest eines Zylinders (2) in zumindest einen ersten Teilraum (10) und zumindest einen zweiten Teilraum (11) teilt. 1. Cylinder head (1) of an internal combustion engine having a plurality of cylinders (2), with at least one cooling jacket (3) and at least one in the longitudinal direction of the cylinder head (1) substantially over a plurality of cylinders (2) extending coolant extraction channel (5), with the Cooling jacket (3) in the region of at least one cylinder (2) via at least one connecting channel (4) is connected, wherein the coolant extraction channel (5) in the region of at least one outlet end (7) at least one outlet opening (6), characterized in that at least one separating device (9) is arranged in the coolant extraction channel (5) which divides the coolant extraction channel (5) in the longitudinal direction in the region of at least one cylinder (2) into at least one first partial space (10) and at least one second partial space (11).
2. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass erster Teilraum (10) und zweiter Teilraum (11) in unterschiedlichen Längsrichtungen durchströmbar sind. 2. Cylinder head (1) according to claim 1, characterized in that the first partial space (10) and second partial space (11) can be flowed through in different longitudinal directions.
3. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (9) im Wesentlichen parallel zur Längsachse (5a) des Kühlmittelabzugskanals (5) ausgebildet ist. 3. Cylinder head (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the separating device (9) is formed substantially parallel to the longitudinal axis (5a) of the coolant extraction channel (5).
4. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (9) zumindest im Bereich des austrittsseitigen Endes (7) angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Trenneinrichtung (9) von der Austrittsöffnung (6) ausgeht. 4. Cylinder head (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the separating device (9) is arranged at least in the region of the outlet-side end (7), wherein preferably the separating device (9) emanates from the outlet opening (6).
5. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verbindungskanal (4) direkt in den ersten Teilraum (10) einmündet und die Austrittsöffnung (6) vom zweiten Teilraum (11) ausgeht. 5. Cylinder head (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one connecting channel (4) opens directly into the first part space (10) and the outlet opening (6) from the second part space (11) starts.
6. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (9) durch eine vorzugsweise zumindest abschnittsweise ebene Trennwand (8) gebildet ist. 6. Cylinder head (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the separating device (9) is formed by a preferably at least partially planar partition (8).
7. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelabzugskanal (5) zumindest eine im Wesentlichen parallel zur Längsachse (5a) des Kühlmittelabzugskanals (5) ausgebildete Längsnut (5c) aufweist, wobei vorzugsweise zwei Führungsnuten (5c) diametral bezüglich der Längsachse (5a) angeordnet sind. 7. Cylinder head (1) according to claim 6, characterized in that the coolant extraction channel (5) at least one substantially parallel to the longitudinal axis (5a) of the coolant extraction channel (5) formed longitudinal groove (5c), wherein preferably two guide grooves (5c) diametrically with respect the longitudinal axis (5a) are arranged.
8. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (9) durch ein Rohr (18) gebildet ist. 8. Cylinder head (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the separating device (9) is formed by a tube (18).
9. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (9) von der Austrittsöffnung (6) ausgehend in den Kühlmittelabzugskanal (5) einschiebbar ist, wobei vorzugsweise die Trenneinrichtung (9) durch einen austrittsseitig an den Kühlmittelabzugskanal (5) anschließenden Anschlussflansch (14) fixiert oder integral mit diesem ausgebildet ist. 9. Cylinder head (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the separating device (9) starting from the outlet opening (6) in the coolant extraction channel (5) can be inserted, wherein preferably the separating device (9) by an exit side fixed to the coolant extraction channel (5) connecting flange (14) or is formed integrally therewith.
10. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (9) zumindest einen Strömungsübertritt (12) zwischen dem ersten und dem zweiten Teilraum (10, 11) aufweist. 10. Cylinder head (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the separating device (9) has at least one flow passage (12) between the first and the second subspace (10, 11).
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