WO2019028489A1 - Zylinderkopf für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2019028489A1
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cylinder head
annular
channels
cooling
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Christof Knollmayr
Robert Pöschl
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    • 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
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    • 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
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    • F01L3/16—Cooling of valves by means of a fluid flowing through or along valve, e.g. air
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    • 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
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    • F02F1/36—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
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    • F02F1/40—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling cylinder heads with means for directing, guiding, or distributing liquid stream 

Definitions

  • the invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine having at least one cylinder and at least two valve seats per cylinder for each gas exchange valve with a cooling jacket arrangement, wherein an annular channel arrangement is provided with at least two annular channels for cooling the valve seats.
  • cylinder heads are cooled by a coolant. Especially in the area of the exhaust system, high temperatures occur in material accumulations of the cylinder head. It is customary to cast cylinder heads of, for example, aluminum and to save water jackets by inserting cores into a mold during the casting process.
  • valve seat rings are provided on the valve seats to the gas exchange valves.
  • valve seat rings with integrated annular channels are known from EP 2 082 119 B1.
  • the preparation of such valve seat inserts is complex and complex designs of the cooling channels are not possible.
  • a valve seat cooling with heat pipes is known in which four seat ring channels, discharges and supply lines for the coolant are formed by inserting a core to achieve a uniform temperature distribution in the gas exchange valves.
  • this type of construction is efficient for cooling, it involves very high production costs. Due to the requirement of a separate working medium - for example, alkali metals - this type is very costly and expensive.
  • Object of the present invention is to avoid these disadvantages and to provide a cylinder head and a method for manufacturing, with which cost and easier and with less effort ring channel arrangements can be realized for valve seats.
  • a cylinder head mentioned above in that at least one annular channel adjacent to a, a valve seat forming valve seat ring, wherein each annular channel is preferably bounded by a respective valve seat ring.
  • the two ring channels are fluidly connected to each other by a bridge channel and / or a first transfer channel for coolant is provided for the ring channels, which is a hole opening into the bridge channel.
  • the production of a cylinder head is further simplified by the fact that at least one - preferably one-piece - inserted into the mold ring channel core two ring channels are formed for cooling, being formed by the ring channel core connecting the two ring channels bridge channel of a bridge portion of the Ringkanalkerns and / or if - preferably from an upper side of the cylinder head - an opening into the bridge channel first crossing channel is drilled. It is particularly simple to attach a first transfer channel if this is an inlet and preferably penetrates from the direction of an upper side of the cylinder head into the bridge channel.
  • a ring channel core per cylinder is provided and inserted, wherein two ring channels are formed by a ring channel core.
  • two annular channels per cylinder are formed in particular by a one-piece annular channel core, which comprises two discs for forming the annular channels.
  • the discs are so big designed such that a casting of the annular channels in a simple manner is possible.
  • a valve seat cooling is thus determined essentially purely by a casting geometry or can be determined by a casting geometry. This allows complex cooling processes.
  • the first transfer channel for the annular channels is an inlet and / or if the transfer channel opens from an upper side facing away from the firebox of the cylinder head into the bridge channel.
  • each annular channel is preferably delimited by a respective valve seat ring.
  • valve seat ring is pressed, so that an annular channel is closed by the valve seat ring at least radially inside.
  • the valve seat ring may advantageously have a radial groove.
  • At least one of the annular channels has a throttle point - a narrowing of a channel cross-section.
  • the annular channel arrangement has at least one second transfer channel for coolant, wherein - preferably per ring channel a molded by a casting transfer channel is provided, and it is particularly advantageous if the second transfer channel an outlet is.
  • a flow-technically and thermally favorable arrangement results if at least one second transfer channel originates from an outer circumference of an annular channel, wherein the second transfer channel is preferably flow-connected to a transfer opening in a fire deck.
  • a second transfer channel is formed during the casting process through the annular channel core, which is preferably an outlet and / or when a first water jacket is fluidly connected to the second transfer channel.
  • the at least two annular channels of the annular channel arrangement are molded together in the cylinder head by a casting process.
  • a with it The advantage achieved is in particular the fact that the production of a cylinder head is simplified in that at least one - preferably one-piece - ring channel core is inserted into the mold, are formed by the two ring channels for cooling. As a result, more complex ring channel arrangements for valve seats can be realized with little effort.
  • the valve seat cooling jacket is designed as a separate casting core - after removal of the cores after casting remains a recess into which a valve seat ring is then pressed.
  • the valve seat ring is formed in particular with a radial groove.
  • the seat ring cooling area is connected to the supply line by drilling with the other cooling jackets, the discharge is also carried out so. This is z. B. also allows a parallel flow through the exhaust valve bridge and the valve seat rings.
  • FIG. 1 shows a cylinder head according to the invention in a view from below;
  • Figure 2 shows the cylinder head in a section along the line II-II in Fig. 1.
  • Figure 3 shows the cylinder head in a section along the line III-III in Fig. 1.
  • FIG. 4 shows an annular channel core for the production according to the invention of a cylinder head
  • Fig. 5 is a form of two annular channels in the cylinder head
  • FIG. 7a shows a further annular channel core for the production according to the invention of a cylinder head in a view from above;
  • FIG. 7b the further annular channel core according to FIG. 7a in an oblique view
  • Fig. 8 is a cooling water jacket of the cylinder head or of
  • a cylinder head 1 of an internal combustion engine is shown in a view from below, so that a fire deck 2 is visible.
  • the fire deck 2 is arranged on an underside 3 of the cylinder head 1 and there are four combustion chamber 4 each visible to a cylinder not shown.
  • each combustion chamber 4 four gas exchange valves are provided in the embodiment shown, through each of which a gas exchange channel is closed.
  • Two of the gas exchange channels are assigned to an exhaust gas outlet and are arranged closer to an outlet side 5, two remaining gas exchange channels to the combustion chamber 4 are arranged closer to an inlet side 6.
  • the gas exchange passages to the exhaust side 5 are referred to as exhaust passages 7 and the gas exchange passages to the inlet side 6 are referred to as intake passages 8.
  • valve seat ring 9 (FIG. 3) is provided in each case.
  • a recess 10 for receiving an injector or a spark plug is provided in a central region between the four gas exchange channels in each case.
  • a further recess 11 can be seen, wherein the feasibility of the invention is not limited to internal combustion engines with a certain form of combustion.
  • the invention is applicable to internal combustion engines with Otto engine and internal combustion engines with diesel engine combustion.
  • first cooling water jacket 12 under the exhaust duct 7, that is arranged in the direction of the fire deck 2.
  • a second cooling water jacket 13 is disposed above the exhaust duct 7, facing away from the fire deck 2.
  • a bridge channel 14 For cooling the area around gas exchange valves, a bridge channel 14 is provided, which connects two annular channels 17 (FIG. 3) for cooling valve seats.
  • the bridge channel 14 penetrates from a top 15 of the cylinder head 1 ago a bore 16 a.
  • This bore 16 forms a first passage for the bridge channel 14 and serves as an inlet for a coolant, such as water.
  • the annular channel 17 can be seen around the valve seat ring 9.
  • the annular channel 17 is connected via a second transfer channel 18 to the first cooling water jacket 12.
  • 4 shows an annular channel core 19 for forming the two annular channels 17, the bridge channel 14 and the second crossing channel 18, wherein the bridge channel 14 in the cylinder head 1 is formed by the bridge part 20 of the annular channel core 19.
  • the second transfer passage 18 forms an outlet for coolant.
  • the coolant is passed in the direction of a cylinder block, not shown on.
  • the annular channel core 19 is integrally formed and is mitgegossen with the remaining cylinder head 1.
  • the annular channel core 19 comprises, according to FIG. 4, two discs 19a, 19b which have a sufficiently large diameter for casting.
  • Each annular channel 17 is radially outwardly bounded by the valve seat ring 9 inside and the material of the cylinder head 1 (Fig. 6).
  • the two annular channels 17 each have a constriction of the channel cross-section as a throttle point 21.
  • the first cooling water jacket 12 and the two annular channels 17 are formed via interconnected cores.
  • the valve seat ring 9 is pressed into the cylinder head.
  • the coolant enters via the central bore 16, flows via the bridge channel 14 into the two annular channels 17.
  • the flow of the coolant is accelerated at the throttle point 21 and flows via the second transfer channel 18 via the outlet in the direction of the cylinder block, not shown, the the fire deck 2 of the cylinder head 1 connects.
  • Fig. 7a and Fig. 7b show a further embodiment of a ring channel core 19 for forming the two ring channels 17, the bridge channel 14 and the second crossing channel 18, wherein the bridge channel 14 is formed in the cylinder head 1 through the bridge portion 20 of the annular channel core 19.
  • the second transfer passage 18 forms an outlet for coolant.
  • the coolant is passed in the direction of a cylinder block, not shown on.
  • the annular channel core 19 is integrally formed and is mitgegossen with the remaining cylinder head 1.
  • the annular channel core 19 comprises two disks 19a, 19b, which have a sufficiently large diameter for casting.
  • the embodiment shown in Fig. 4 of the bridge channel 14 forming bridge portion 20 is formed differently. This again connects the two annular channels 17, but is also additionally connected to the cylinder head 1 itself.
  • the remaining embodiments are identical to those described above with reference to FIGS. 4 to 6.
  • FIGS. 8, 9 and 10 show the shape of the cooling water jackets 12, 13 or of cores and cooling water jacket cores.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf (1) und ein Verfahren zur Fertigung für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder und zumindest zwei Ventilsitzen pro Zylinder für jeweils ein Gaswechselventil mit einer Kühlmantelanordnung, wobei zur Kühlung der Ventilsitze eine Ringkanalanordnung mit zumindest zwei Ringkanälen (17) vorgesehen ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Zylinderkopf (1) anzugeben, der einfach fertigbar ist. Das wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest ein Ringkanal (17) an einen, einen Ventilsitz bildenden, Ventilsitzring (9) grenzt, wobei vorzugsweise jeder Ringkanal (17) von je einem Ventilsitzring (9) begrenzt ist.

Description

Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder und zumindest zwei Ventilsitzen pro Zylinder für jeweils ein Gaswechselventil mit einer Kühlmantelanordnung, wobei zur Kühlung der Ventilsitze eine Ringkanalanordnung mit zumindest zwei Ringkanälen vorgesehen ist.
Um das Material ideal ausnutzen zu können, werden Zylinderköpfe über ein Kühlmittel gekühlt. Vor allem im Bereich der Abgasführung treten in Materialansammlungen des Zylinderkopfes hohe Temperaturen auf. Es ist üblich, Zylinderköpfe aus beispielsweise Aluminium zu gießen und Kühlwassermäntel durch das Einlegen von Kernen in eine Gussform bei dem Gießvorgang auszusparen.
Zum Gaswechsel sind Gaswechselventile vorgesehen. Um das Einfressen der Gaswechselventile in ein Grundmaterial des Zylinderkopfes zu verhindern sind Ventilsitzringe an den Ventilsitzen zu den Gaswechselventilen vorgesehen.
Aus der AT 513 746 Bl oder AT 513 262 Bl ist es bekannt, die Sitzringkühlungs- kanäle in den Zylinderkopf und/oder in die Ventilsitzringe einzufräsen und dann Ventilsitzringe in Nuten einzupressen . Weiters sind Ventilsitzringe mit integrierten Ringkanäle aus der EP 2 082 119 Bl bekannt. Die Herstellung solcher Ventilsitzringe ist aufwändig und komplexe Gestaltungen der Kühlkanäle sind nicht möglich.
Bei den beiden bekannten Lösungen ist ein aufwändiges Einfräsen erforderlich, das die Fertigung verlängert und verteuert. Dabei ist außerdem höchste Präzision notwendig, um die gewünschte Kühlmittelverteilung und -Steuerung zu erzielen. Beide Varianten erlauben nur vergleichsweise konventionelle Ausführungen der Ventilsitzkühlung. Aufgrund der materialabtragenden Bearbeitung ergeben sich konstruktive Zwänge und Beschränkung bei der Gestaltung der Kühlkanäle.
Aus der AT 006 295 U ist eine Ventilsitzkühlung mit Wärmerohren bekannt, bei der durch das Einlegen eines Kerns vier Sitzringkanäle, Ableitungen und Zuleitungen für das Kühlmittel gebildet werden um eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Bereich der Gaswechselventile zu erreichen. Diese Bauart ist für die Kühlung zwar effizient, aber mit einem sehr hohen Fertigungsaufwand verbunden. Aufgrund des Erfordernisses eines eigenen Arbeitsmediums - beispielsweise Alkalimetalle - ist diese Art sehr kostenintensiv und aufwändig. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Zylinderkopf und ein Verfahren zur Fertigung anzugeben, mit welchem kostengünstiger und einfacher und mit geringerem Aufwand Ringkanalanordnungen für Ventilsitze realisiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch einen eingangs erwähnten Zylinderkopf erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest ein Ringkanal an einen, einen Ventilsitz bildenden, Ventilsitzring grenzt, wobei vorzugsweise jeder Ringkanal von je einem Ventilsitzring begrenzt ist.
Dadurch ist es möglich, den Ringkanal besonders effizient durch den Sitzring selbst zu verschließen. Darüber hinaus ist die Fertigung stark vereinfacht und die erreichte Genauigkeit wird mit geringem Aufwand stark verbessert.
Besonders günstig ist es, dass bei einem Gießvorgang des Zylinderkopfes ein im Bereich des Sitzringes offener Querschnitt gebildet wird. Dieser wird nach dem Gießen durch Einlegen oder Einpressen des Sitzringes geschlossen. Der Kern der Ringkanäle ist insbesondere als solide Scheiben ausgebildet. Dadurch ist eine Herstellung des Zylinderkopfes, insbesondere der Ringkanäle wesentlich vereinfacht, da im Unterschied zum Stand der Technik beim Gießen ein offener Querschnitt gebildet wird, welcher dann durch die Ventilsitzringe selbst verschlossen wird.
Besonders günstig ist es, wenn die zwei Ringkanäle durch einen Brückenkanal miteinander strömungsverbunden sind und/oder ein erster Übertrittskanal für Kühlmittel für die Ringkanäle vorgesehen ist, der eine in den Brückenkanal einmündende Bohrung ist.
Dadurch können jeweils zwei Ringkanäle gemeinsam über die Bohrung in den Brückenkanal versorgt werden, was eine gezielte Kühlung ermöglicht. Andererseits ist die Fertigung eines Zylinderkopfes dadurch weiter vereinfacht, dass durch den zumindest einen - vorzugsweise einteiligen - in die Gussform eingelegten Ringkanalkern zwei Ringkanäle zur Kühlung geformt werden, wobei durch den Ringkanalkern ein die beiden Ringkanäle verbindender Brückenkanal von einem Brückenteil des Ringkanalkerns eingeformt wird und/oder wenn - vorzugsweise von einer Oberseite des Zylinderkopfes - ein in den Brückenkanal mündender erster Übertrittskanal gebohrt wird. Besonders einfach lässt sich ein erster Übertrittskanal anbringen, wenn dieser ein Einlass ist und vorzugsweise aus Richtung einer Oberseite des Zylinderkopfes in den Brückenkanal eindringt. Vorteilhaft ist es, wenn ein Ringkanalkern pro Zylinder vorgesehen und eingelegt wird, wobei durch einen Ringkanalkern zwei Ringkanäle gebildet werden. Jeweils zwei Ringkanäle pro Zylinder werden insbesondere durch einen einteiligen Ringkanalkern gebildet, welcher zwei Scheiben zur Bildung der Ringkanäle umfasst. Die Scheiben sind so groß ausgebildet, dass ein Mitgießen der Ringkanäle in einer einfachen Art und Weise möglich ist. Eine Ventilsitzkühlung wird folglich im Wesentlichen rein durch eine Gussgeometrie bestimmt oder ist durch eine Gussgeometrie bestimmbar. Dies ermöglicht komplexe Kühlverläufe.
Es ist besonders günstig, wenn der erste Übertrittskanal für die Ringkanäle ein Einlass ist und/oder wenn der Übertrittskanal von einer dem Feuerdeck des Zylinderkopfes abgewandten Oberseite in den Brückenkanal einmündet.
Um den Ringkanal gut und einfach zu verschließen, ist es günstig, wenn zumindest ein Ringkanal an einen, einen Ventilsitz bildenden, Ventilsitzring grenzt wobei vorzugsweise jeder Ringkanal von je einem Ventilsitzring begrenzt ist.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn nach dem Gießvorgang ein Ventilsitzring eingepresst wird, so dass ein Ringkanal durch den Ventilsitzring zumindest radial innerhalb verschlossen wird. Der Ventilsitzring kann vorteilhaft eine radiale Nut aufweisen.
Um die Strömung des Kühlmittels gezielt zu beschleunigen und zu bremsen, ist es günstig, wenn zumindest einer der Ringkanäle eine Drosselstelle - eine Verengung eines Kanalquerschnittes - aufweist.
Um eine Zu- und Ableitung von Kühlmittel zu gewährleisten, ist es günstig, wenn die Ringkanalanordnung zumindest einen zweiten Übertrittskanal für Kühlmittel aufweist, wobei - vorzugsweise pro Ringkanal ein durch einen Gießvorgang eingeformter Übertrittskanal vorgesehen ist, wobei es besonders günstig ist, wenn der zweite Übertrittskanal ein Auslass ist.
Eine strömungstechnisch und thermisch günstige Anordnung ergibt sich, wenn zumindest ein zweiter Übertrittskanal von einem Außenumfang eines Ringkanals ausgeht, wobei der zweite Übertrittskanal vorzugsweise mit einer Übertrittsöffnung in einem Feuerdeck strömungsverbunden ist.
Die gleichen Vorteile entstehen, wenn ein zweiter Übertrittskanal beim Gießvorgang durch den Ringkanalkern gebildet wird, wobei dieser vorzugsweise ein Auslass ist und/oder wenn ein erster Kühlwassermantel mit dem zweiten Übertrittskanal strömungsverbunden ist.
Um den Ringkanalkern während des Gießvorgangs in seiner Position sicher festzulegen ist es günstig, wenn dieser mit einem Kühlwassermantelkern verbunden ist und durch Einlegen der Kerne und den Gießvorgang die zwei Ringkanäle und ein erster Kühlwassermantel gebildet werden.
Es ist günstig, wenn die zumindest zwei Ringkanäle der Ringkanalanordnung gemeinsam in den Zylinderkopf durch einen Gießvorgang eingeformt sind. Ein damit erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass die Fertigung eines Zylinderkopfes dadurch vereinfacht ist, dass in die Gussform zumindest ein - vorzugsweise einteiliger - Ringkanalkern eingelegt wird, durch den zwei Ringkanäle zur Kühlung geformt werden. Dadurch lassen sich mit geringem Aufwand auch komplexere Ringkanalanordnungen für Ventilsitze realisieren.
Gemäß der Erfindung wird der Ventilsitzkühlungsmantel als eigener Gusskern ausgeführt - nach Entfernen der Kerne nach dem Gießen bleibt eine Ausnehmung, in die dann ein Ventilsitzring eingepresst wird. Der Ventilsitzring ist insbesondere mit einer radialen Nut ausgebildet. Der Sitzringkühlungsbereich wird für die Zuleitung durch Bohren mit den anderen Kühlmänteln verbunden, die Ableitung wird ebenfalls so ausgeführt. Dadurch ist z. B. auch eine parallele Durchströmung der Auslassventilbrücke und der Ventilsitzringe ermöglicht. Durch das Vorsehen eines separaten Gusskerns können komplexe Geometrien ausgeführt werden wie eine Einschnürung. Günstig ist es, wenn ein Ringkanalkern pro Zylinder vorgesehen ist.
Richtungen wie oben und unten repräsentieren eine mögliche Einbaulage und dienen dem besseren Verständnis. Diese Richtungsangaben sind keinesfalls einschränkend. Eine andere Orientierung ist ebenfalls möglich.
In der Folge wird die Erfindung anhand der nicht einschränkenden Figuren näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einer Ansicht von unten;
Fig. 2 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 1;
Fig. 4 einen Ringkanalkern zur erfindungsgemäßen Fertigung eines Zylinderkopfes;
Fig. 5 eine Form von zwei Ringkanälen in dem Zylinderkopf;
Fig. 6 zwei Ringkanäle und zwei Ventilsitzringe in dem Zylinderkopf;
Fig. 7a einen weiteren Ringkanalkern zur erfindungsgemäßen Fertigung eines Zylinderkopfes in einer Ansicht von oben;
Fig. 7b der weitere Ringkanalkern gemäß Fig. 7a in einer Schrägansicht;
Fig. 8 einen Kühlwassermantel des Zylinderkopfes beziehungsweise von
Kernen zur Fertigung des Zylinderkopfes in einer Ansicht von unten; Fig. 9 den Kühlwassermantel beziehungsweise die Kerne in einer Ansicht von schräg unten; und
Fig. 10 den Kühlwassermantel beziehungsweise die Kerne in einer Ansicht von oben.
In Fig. 1 ist ein Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine in einer Ansicht von unten gezeigt, so dass ein Feuerdeck 2 sichtbar ist. Das Feuerdeck 2 ist an einer Unterseite 3 des Zylinderkopfs 1 angeordnet und es sind vier Brennraum 4 zu je einem nicht weiter gezeigten Zylinder sichtbar.
Zu jedem Brennraum 4 sind in der gezeigten Ausführung vier Gaswechselventile vorgesehen, durch die jeweils ein Gaswechselkanal verschließbar ist. Zwei der Gaswechselkanäle sind einem Abgasauslass zugeordnet und sind näher zu einer Auslassseite 5 angeordnet, zwei verbleibende Gaswechselkanäle zu dem Brennraum 4 sind näher einer Einlassseite 6 angeordnet. Die Gaswechselkanäle zu der Auslassseite 5 werden als Abgaskanäle 7 und die Gaswechselkanäle zu der Einlassseite 6 werden als Einlasskanäle 8 bezeichnet.
Zwischen dem Zylinderkopf 1 im Bereich der Abgaskanäle 7 und einer Auflage der Gaswechselventile ist jeweils ein Ventilsitzring 9 (Fig. 3) vorgesehen.
In einem zentralen Bereich zwischen den vier Gaswechselkanälen ist jeweils eine Ausnehmung 10 zur Aufnahme eines Injektors oder einer Zündkerze vorgesehen.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausnehmung 11 erkennbar, wobei sich die Ausführbarkeit der Erfindung nicht auf Brennkraftmaschinen mit einer bestimmten Form der Verbrennung beschränkt. So ist die Erfindung auf Brennkraftmaschinen mit ottomotorischer und auf Brennkraftmaschinen mit dieselmotorische Verbrennung anwendbar.
Es ist ein erster Kühlwassermantel 12 unter dem Abgaskanal 7, also in Richtung des Feuerdecks 2 angeordnet. Ein zweiter Kühlwassermantel 13 ist über dem Abgaskanal 7, von dem Feuerdeck 2 abgewandt angeordnet.
Zur Kühlung des Bereichs um Gaswechselventile ist ein Brückenkanal 14 vorgesehen, der zwei Ringkanäle 17 (Fig. 3) zur Kühlung von Ventilsitzen verbindet. In den Brückenkanal 14 dringt von einer Oberseite 15 des Zylinderkopfes 1 her eine Bohrung 16 ein . Diese Bohrung 16 bildet für den Brückenkanal 14 einen ersten Übertrittskanal und dient als Einlass für ein Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser.
In Fig. 3 ist der Ringkanal 17 um den Ventilsitzring 9 erkennbar. Der Ringkanal 17 ist über einen zweiten Übertrittskanal 18 mit dem ersten Kühlwassermantel 12 verbunden. Fig. 4 zeigt einen Ringkanalkern 19 zur Bildung von den zwei Ringkanälen 17, dem Brückenkanal 14 und dem zweiten Übertrittskanal 18, wobei der Brückenkanal 14 im Zylinderkopf 1 durch den Brückenteil 20 des Ringkanalkerns 19 gebildet wird. Der zweite Übertrittskanal 18 bildet einen Auslass für Kühlmittel. In einer günstigen Ausführung wird das Kühlmittel in Richtung eines nicht gezeigten Zylinderblocks weiter geleitet. Der Ringkanalkern 19 ist einteilig ausgebildet und wird mit dem restlichen Zylinderkopf 1 mitgegossen. Der Ringkanalkern 19 umfasst gemäß Fig. 4 zwei Scheiben 19a, 19b, welche einen genügend großen Durchmesser zum Mitgießen aufweisen.
Jeder Ringkanal 17 wird von dem Ventilsitzring 9 radial innerhalb und dem Material des Zylinderkopfs 1 radial außerhalb begrenzt (Fig. 6). In der in den Figuren gezeigten Ausführung weisen die beiden Ringkanäle 17 jeweils eine Verengung des Kanalquerschnitts als eine Drosselstelle 21 auf.
In einer günstigen Ausführung werden der erste Kühlwassermantel 12 und die zwei Ringkanäle 17 über miteinander verbundene Kerne gebildet. Der Ventilsitzring 9 wird in den Zylinderkopf eingepresst.
Das Kühlmittel tritt über die zentrale Bohrung 16 ein, fließt über den Brückenkanal 14 in die beiden Ringkanäle 17. Die Strömung des Kühlmittels wird an der Drosselstelle 21 beschleunigt und fließt über den zweiten Übertrittskanal 18 über den Auslass in Richtung des nicht gezeigten Zylinderblocks, der an das Feuerdeck 2 des Zylinderkopfes 1 anschließt.
Fig. 7a und Fig. 7b zeigen eine weitere Ausführungsform eines Ringkanalkerns 19 zur Bildung der zwei Ringkanälen 17, dem Brückenkanal 14 und dem zweiten Übertrittskanal 18, wobei der Brückenkanal 14 im Zylinderkopf 1 durch den Brückenteil 20 des Ringkanalkerns 19 gebildet wird. Der zweite Übertrittskanal 18 bildet einen Auslass für Kühlmittel. In einer günstigen Ausführung wird das Kühlmittel in Richtung eines nicht gezeigten Zylinderblocks weiter geleitet. Der Ringkanalkern 19 ist einteilig ausgebildet und wird mit dem restlichen Zylinderkopf 1 mitgegossen. Der Ringkanalkern 19 umfasst gemäß Fig. 7a und Fig. 7b zwei Scheiben 19a, 19b, welche einen genügend großen Durchmesser zum Mitgießen aufweisen. Im Unterschied zu der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist der den Brückenkanal 14 bildende Brückenteil 20 anders ausgebildet. Dieser verbindet wieder die zwei Ringkanäle 17, ist jedoch zusätzlich auch noch mit dem Zylinderkopf 1 selbst verbunden. Die übrigen Ausführungen sind ident mit den oben zu den Fig. 4 bis Fig. 6 beschriebenen.
In den Figuren 8, 9 und 10 ist die Form der Kühlwassermäntel 12, 13, beziehungsweise von Kernen und Kühlwassermantelkernen gezeigt.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Zylinderkopf (1) für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder und zumindest zwei Ventilsitzen pro Zylinder für jeweils ein Gaswechselventil mit einer Kühlmantelanordnung, wobei zur Kühlung der Ventilsitze eine Ringkanalanordnung mit zumindest zwei Ringkanälen (17) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ringkanal (17) an einen, einen Ventilsitz bildenden, Ventilsitzring (9) grenzt, wobei vorzugsweise jeder Ringkanal (17) von je einem Ventilsitzring (9) begrenzt ist.
2. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Ringkanäle (17) durch einen Brückenkanal (14) miteinander strömungsver- bunden sind.
3. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Übertrittskanal für Kühlmittel für die Ringkanäle (17) vorgesehen ist, der als eine in den Brückenkanal (14) einmündende Bohrung (16) ausgebildet ist.
4. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Übertrittskanal für die Ringkanäle (17) ein Einlass ist.
5. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrittskanal von einer dem Feuerdeck des Zylinderkopfes (1) abgewandten Oberseite (15) in den Brückenkanal (14) einmündet.
6. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Ringkanäle (17) eine Drosselstelle (21) aufweist.
7. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkanalanordnung zumindest einen zweiten Übertrittskanal (18) für Kühlmittel aufweist, wobei - vorzugsweise pro Ringkanal (17) ein durch einen Gießvorgang eingeformter Übertrittskanal vorgesehen ist.
8. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Übertrittskanal (18) ein Auslass ist.
9. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweiter Übertrittskanal (18) von einem Außenumfang eines Ringkanals (17) ausgeht, wobei der zweite Übertrittskanal (18) vorzugsweise mit einer Übertrittsöffnung in einem Feuerdeck strömungsverbunden ist.
10. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Kühlwassermantel (12) der Kühlmantelanordnung mit dem zweiten Übertrittskanal (18) strömungsverbunden ist, wobei die Kühlmantelanordnung vorzugsweise einen ersten Kühlwassermantel (12) und einen zweiten Kühlwassermantel (13) aufweist.
11. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Ringkanäle (17) der Ringkanalanordnung gemeinsam in den Zylinderkopf (1) durch einen Gießvorgang eingeformt sind.
12. Verfahren zur Fertigung eines Zylinderkopfes (1) gemäß den Ansprüchen 1 bis 11, wobei der Zylinderkopf (1) durch Eingießen in eine Gussform gebildet wird und zumindest einen Kühlwassermantel (12; 13) mitgegossen wird und zumindest zwei Ringkanäle (17) zur Kühlung von zwei Ventilsitze aufweisende Ringkanalanordnung eingeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in die Gussform zumindest ein - vorzugsweise einteiliger - Ringkanalkern (19) eingelegt wird, durch den zwei Ringkanäle (17) zur Kühlung geformt werden, wobei durch den Ringkanalkern (19) ein die beiden Ringkanäle (17) verbindender Brückenkanal (14) von einem Brückenteil (20) des Ringkanalkerns (19) eingeformt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass - vorzugsweise von einer Oberseite (15) des Zylinderkopfes (1) - ein in den Brückenkanal (14) mündender erster Übertrittskanal gebohrt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Übertrittskanal (18) beim Gießvorgang durch den Ringkanalkern (19) gebildet wird, wobei dieser vorzugsweise ein Auslass ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkanalkern (19) mit einem Kühlwassermantelkern verbunden wird und nach Einlegen der Kerne in eine Gussform die Ringkanäle (17) und zumindest ein Kühlwassermantel (12, 13) gemeinsam in einem Gießvorgang gebildet werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Gießvorgang ein Ventilsitzring (9) eingepresst wird, so dass ein Ringkanal (17) durch den Ventilsitzring (9) zumindest radial innerhalb verschlossen wird.
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