DE10339653A1 - Casting core minimized cylinder head - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen mediumgekühlten Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird ein gießtechnisch optimierter Zylinderkopf angegeben. Dies wird dadurch erreicht, dass der Zylinderkopf 1 in Richtung von einer Brennraumplatte 2 zu einer oberen Zylinderkopfdeckleiste 5 so ausgebildet ist, dass in dem dazwischen liegenden überwiegenden Erstreckungsbereich die die Form des Zylinderkopfs bestimmenden Gießformen Bestandteile der Unterform und der Oberform sind.The invention relates to a medium-cooled cylinder head of an internal combustion engine. DOLLAR A According to the invention a casting technology optimized cylinder head is specified. This is achieved in that the cylinder head 1 in the direction of a combustion chamber plate 2 to an upper cylinder head cover strip 5 is formed so that in the intermediate predominant extension region, the shape of the cylinder head determining molds are components of the lower mold and the upper mold.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, wobei der Zylinderkopf mediumgekühlt ist und zumindest je Zylinder einen ringförmigen, den Zylinder umfassenden Kühlmittelraum sowie Kühlmittelleitungen aufweist, wobei in den Zylinderkopf weiterhin von Gaswechselventilen beherrschte Gaswechselkanäle eingelassen sind, die eine den Zylinderkopf brennraumseitig zum Zylinder abschließende Brennraumplatte durchdringen.The Invention relates to a cylinder head of an internal combustion engine, wherein the cylinder head is medium-cooled is and at least each cylinder an annular, the cylinder comprehensive Coolant room as well Coolant lines having, wherein in the cylinder head continue from gas exchange valves controlled gas exchange channels are admitted, the one cylinder head combustion chamber side to Cylinder final Penetrate combustion chamber plate.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der EP 10 08 733 A bekannt. Der in diesem Dokument beschriebene ölgekühlte Zylinderkopf hat sich an und für sich in der Praxis bewährt, weist aber infolge von verschiedenen Modifizierungen einen komplexen Aufbau auf, der gießtechnisch aufwendig herzustellen ist.Such an internal combustion engine is from the EP 10 08 733 A known. The oil-cooled cylinder head described in this document has proven itself in practice, but due to various modifications has a complex structure that is expensive to produce by casting.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Zylinderkopf anzugeben, der gießtechnisch optimiert ist.Of the Invention is based on the object, a generic cylinder head specify the casting technique is optimized.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Zylinderkopf in Richtung von der Brennraumplatte zu einer oberen Zylinderkopfdeckelseite so ausgebildet ist, dass in dem dazwischen liegenden überwiegenden Erstreckungsbereich die die Form des Zylinderkopfes bestimmenden Gießformen Bestandteile der Unterform und der Oberform sind. Dies hat Vorteile hinsichtlich der Gestaltung der Gießform als auch hinsichtlich der späteren Entformung des Zylinderkopfes aus der Gießform. Dadurch, dass die die Form des Zylinderkopfes bestimmenden Gießformen im Wesentlichen Bestandteile der Unterform und der Oberform sind, ist die Gestaltung und auch die Montage dieser Formen wesentlich verbessert und beispielsweise die Gefahr von Fehlgüssen durch Fehler der Gießform, beispielsweise durch schlechte oder unzureichende Verbindung von verschiedenen Gießkernen, verringert. Dadurch ergibt sich umgekehrt der Vorteil, dass das Gussstück weniger komplizierte Formen aufweist, die schwierig zu entformen sind und bei denen die Gefahr von verbleibendem Gießsand in dem fertigen Gussteil groß ist.These Task is solved by that the cylinder head in the direction of the combustion chamber plate to a upper cylinder head cover side is formed so that in between lying predominant Extension area which determines the shape of the cylinder head molds Components of the lower mold and the upper mold are. This has advantages in terms of the design of the mold as well as regarding the later ones Removal of the cylinder head from the mold. By doing that the shape The cylinder head determining molds are essentially components the lower mold and the upper mold are, the design is as well the assembly of these forms significantly improved and, for example the risk of misspunes due to casting mold errors, for example, due to poor or insufficient connection of different casting cores, reduced. This in turn results in the advantage that the casting has less complicated shapes that are difficult to demold are and where the risk of remaining foundry sand in the finished casting is big.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Gaswechselkanalkerne von einem Gaswechselkanalrechen gehalten und der Gaswechselkanalrechen weist Kernfinger auf, die eine Entkopplung der Auslasskanalwandung von der Brennraumplatte bewirken. Hierdurch ist in konsequenter Weiterführung erreicht, dass ein vorhandener bzw. notwendiger Rechen so weit wie möglich die geforderten und benötigten Kerne zur Ausgestaltung des Zylinderkopfes beinhaltet.In Another embodiment of the invention are the Gaswechselkanalkerne held by a Gaswechselkanalrechen and the Gaswechselkanalrechen has core fingers, which decouple the Auslasskanalwandung effect from the combustion chamber plate. This is consistent in Continuation reached, that an existing or necessary rake as far as possible the required and needed Cores for the design of the cylinder head includes.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Brennraumplatte halbkugelförmig ausgebildet, wobei die kugelförmige Seite von dem Brennraum wegweist und die Gaswechselkanalwandungen aus der Brennraumplatte herauswachsend flanschförmig in Zylinderkopfwände münden. Durch die halbkugelförmige Ausbildung der Brennraumplatte ist eine leichte Entformbarkeit des Zylinderkopfes aus der Gießform gegeben. Zu dieser leichten Entformbarkeit trägt auch das Merkmal des Herauswachsens der Gaswechselkanalwandungen aus der Brennraumplatte bei.In Development of the invention, the combustion chamber plate is hemispherical in shape, being the spherical one Side points away from the combustion chamber and the Gaswechselkanalwandungen emerging from the combustion chamber plate in the form of a flange into cylinder head walls. By the hemispherical training the combustion chamber plate is a slight releasability of the cylinder head from the mold given. To this easy demolding also carries the feature of growing out the Gaswechselkanalwandungen from the combustion chamber plate at.

In Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich ein aus der Brennraumplatte herauswachsender Balken angenähert mittig über der Brennraumplatte in Längsrichtung des Zylinderkopfes. Dabei sind in den Balken zwei Kühlmittelleitungen eingelassen. In weiterer Ausgestaltung weist der Balken zu der Zylinderkopfdeckelseite hin eine konti nuierlich oder absatzförmig abnehmende Breite auf. Der Balken trägt zu einer steifen Ausgestaltung des Zylinderkopfes bei und erfüllt mit der Aufnahme von Kühlmittelleitungen gleichzeitig Hilfsfunktionen. Dabei ist durch die gewählte Ausbildung und Anbindung des Balkens an die Brennraumplatte auch wieder die leichte Entformbarkeit gegeben.In Development of the invention extends from the combustion chamber plate approaching outgrowing beams in the middle over the combustion chamber plate in the longitudinal direction of the cylinder head. There are two coolant lines in the bar admitted. In a further embodiment, the beam to the cylinder head cover side towards a continu- ously or paragraph decreasing width. The beam carries to a rigid design of the cylinder head and satisfied with the intake of coolant lines at the same time Auxiliary functions. It is by the chosen training and connection the beam to the combustion chamber plate again the easy demolding given.

In weiterer Ausgestaltung sind Zylinderkopfschraubenpfeifen an den Eckpunkten der Brennraumplatte angeordnet, welche auf Höhe der Gaswechselkanalflanschoberkante mit der Zylinderkopfschraubenauflagefläche eine Ebene bilden. Dabei sind in weiterer Ausgestaltung die Zylinderkopfschraubenpfeifen über die Zylinderkopfbegrenzungswände (Stirn- und Seitenwände) trogförmig verbunden. Auch diese Ausbildung trägt zur leichten Entformbarkeit bei.In Further refinement are cylinder head screws on the Corner points of the combustion chamber plate arranged, which at the level of Gaswechselkanalflanschoberkante Make a plane with the cylinder head bolt support surface. There are in a further embodiment, the cylinder head screws on the Cylinder head boundary walls (Front and side walls) trough-shaped connected. This training also contributes to easy demolding at.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.Further advantageous embodiments of the invention are the drawing description can be seen in the embodiments illustrated in the figures closer to the invention are described.

Es zeigen:It demonstrate:

1: einen Querschnitt durch den Zylinderkopf im Bereich des Einspritzventils, 1 a cross section through the cylinder head in the region of the injection valve,

2: einen Querschnitt des Zylinderkopfes im Bereich des Einlasskanals, 2 : a cross-section of the cylinder head in the region of the inlet channel,

3: einen Querschnitt durch den Zylinderkopf im Bereich des Auslasskanals, 3 a cross section through the cylinder head in the region of the outlet channel,

4: einen Querschnitt durch einen weiteren Zylinderkopf mit einer Stufenbohrung etwa in der Zylindermitte, 4 a cross-section through another cylinder head with a stepped bore approximately in the Cylinder center,

5: einen Zylinderkopf mit Stufenbohrungen zwischen den einzelnen Zylinderabschnitten und 5 : a cylinder head with stepped holes between the individual cylinder sections and

6: einen Schnitt durch einen Zylinderkopf mit Kühlmittelbohrungen durch den Balken. 6 a section through a cylinder head with coolant holes through the beam.

Die Querschnitte durch den Zylinderkopf 1 gemäß den 1, 2 und 3 liegen nebeneinander im Bereich der Zylinderkopfmitte (1) des Einlasskanals (2) und des Auslasskanals (3). Der Zylinderkopf 1 weist eine Brennraumplatte 2 auf, die – durch die strichlinierte Darstellung kenntlich gemacht – von der Zylinderblockseite mit den Zylindern und den Brennräumen wegweisenden Seite halbkugelförmig ausgebildet ist. Aus dieser Brennraumplatte 2 wächst ein Balken 4 heraus, der sich angenähert mittig über der Brennraumplatte 2 in Längsrichtung des Zylinderkopfs erstreckt und dieser Balken 4 weist insbesondere ausweislich der 2 und 3 zu der Zylinderkopfdeckelseite hin eine kontinuierlich bzw. absatzförmig abnehmende Breite auf. In den Balken 4 sind Kühlmittelleitungen 6a, 6b durch spanabnehmende Bearbeitung eingelassen. Die Kühlmittelleitungen 6a, 6b sind über aufsteigende Kühlmittelbohrungen 7a, 7b mit einer Stegbohrung 8 je Zylinder verbunden, wobei die Stegbohrung 8 mit einem Kühlmittelringraum verbunden, der in die Brennraumplatte 2 eingelassen ist und wobei ein derartiger Kühlmittelringraum 9 jedem Zylinder zugeordnet ist und mit dem entsprechenden Zylinderkühlraum strömungsverbunden ist. Das Kühlmittel ist bevorzugt das Schmieröl der Brennkraftmaschine. In den in der jeweiligen Zylindermitte breit ausgebildeten Balken 4 sind eine Einspritzventilbohrung 10 und eine Glühstiftkerzenbohrung 11 eingelassen. Im Bereich neben der Kühlmittelleitung 6b ist eine Kurbelgehäuseentlüftungsbohrung 12 eingearbeitet, die über abzweigende Stichbohrungen 13 in die Einlasskanäle 14 einmünden. Zugeführt werden die Kurbelgehäusegase über eine Zutrittsbohrung 15 in die Kurbelgehäuseentlüftungsbohrung 12. An den Eckpunkten der Brennraumplatte 2 sind insgesamt vier Zylinderkopfschraubenpfeifen 16 angeordnet, die auf Höhe der Einlasskanalflanschoberkante 17 mit der Zylinderkopfdeckelseite 5 eine Ebene bilden. Die Zylinderkopfschraubenpfeifen 16 sind zumindest teilweise über Abstützrippen 18 gegenüber der Brennraumplatte 2 abgestützt und über Zylinderkopfbegrenzungswände 19 trogförmig miteinander verbunden. In die Brennraumplatte 2 ist im Bereich des Auslasskanals 20 unterhalb von diesem ein Hinterschnitt 21 eingearbeitet, der während des Gießens von einem Kernfinger des Gaswechselkanalrechens gebildet ist und eine Entkopplung der Auslasskanalwandung von der Brennraumplatte 2 bewirkt. Die Ausführungsbeispiele gemäß den 4 bis 6 weisen den prinzipiell gleichen kernminimierten Aufbau auf, wobei hier insbesondere Varianten bezüglich der Ausbildung des Kühlsystems angegeben sind. Bei der Ausführung gemäß 4 sind die Kühlmittelbohrungen 7a, 7b gemäß 1 durch eine Stufenbohrung 22 ersetzt, die direkt mit der Kühlmittelleitung 6a und über eine Kühlmittelquerbohrung 23 mit der Kühlmittelleitung 6b verbunden ist.The cross sections through the cylinder head 1 according to the 1 . 2 and 3 lie next to each other in the area of the cylinder head center ( 1 ) of the inlet channel ( 2 ) and the outlet channel ( 3 ). The cylinder head 1 has a combustion chamber plate 2 on, which - indicated by the dashed line - is formed hemispherical from the cylinder block side with the cylinders and the combustion chambers pioneering side. From this combustion chamber plate 2 a beam grows 4 out, which is approximately centered above the combustion chamber plate 2 extends in the longitudinal direction of the cylinder head and this beam 4 in particular evidenced by the 2 and 3 to the cylinder head cover side towards a continuously or paragraph decreasing width. In the bars 4 are coolant lines 6a . 6b taken in by machining. The coolant lines 6a . 6b are about rising coolant holes 7a . 7b with a bar hole 8th connected to each cylinder, with the web bore 8th connected to a coolant annulus which enters the combustion chamber plate 2 is embedded and wherein such a coolant annulus 9 associated with each cylinder and is fluidly connected to the corresponding cylinder cooling space. The coolant is preferably the lubricating oil of the internal combustion engine. In the wide in the respective cylinder center bar 4 are an injector hole 10 and a glow plug hole 11 admitted. In the area next to the coolant line 6b is a crankcase breather hole 12 incorporated, the over branching tap holes 13 in the inlet channels 14 open out. The crankcase gases are fed in via an access hole 15 into the crankcase breather hole 12 , At the corners of the combustion chamber plate 2 are a total of four cylinder head screw pipes 16 arranged at the level of the inlet channel flange top edge 17 with the cylinder head cover side 5 to form a plane. The cylinder head screws whistle 16 are at least partially over support ribs 18 opposite the combustion chamber plate 2 supported and over cylinder head boundary walls 19 trough-shaped interconnected. In the combustion chamber plate 2 is in the area of the outlet channel 20 below this an undercut 21 incorporated, which is formed during casting of a core finger of Gaswechselkanalrechens and a decoupling of the Auslasskanalwandung of the combustion chamber plate 2 causes. The embodiments according to the 4 to 6 have in principle the same nuclear-minimized structure, in which case variants are specified in particular with regard to the design of the cooling system. In the execution according to 4 are the coolant holes 7a . 7b according to 1 through a stepped bore 22 replaced that directly with the coolant line 6a and a coolant crossover hole 23 with the coolant line 6b connected is.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 sind zusätzlich stufenförmig ausgebildete Bohrungen 24 zwischen den einzelnen Zylinderabschnitten vorgesehen. Die Ausbildung gemäß den 4 bis 6 sind insbesondere für eine Gewichtserleichterung des Zylinderkopfes 1 ausgebildet.In the embodiment according to 5 are additionally stepped holes 24 provided between the individual cylinder sections. The training according to the 4 to 6 are especially for weight reduction of the cylinder head 1 educated.

Claims (8)

Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, wobei der Zylinderkopf mediumgekühlt ist und zumindest je Zylinder einen ringförmigen, den Zylinder umfassenden Kühlmittelraum sowie Kühlmittelleitungen aufweist, wobei in den Zylinderkopf weiterhin von Gaswechselventilen beherrschte Gaswechselkanäle eingelassen sind, die eine den Zylinderkopf brennraumseitig zum Zylinder abschließende Brennraumplatte durchdringen, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (1) in Richtung von der Brennraumplatte (2) zu einer oberen Zylinderkopfdeckelseite (5) so ausgebildet ist, dass in den dazwischenliegenden überwiegenden Erstreckungsbereich die die Form des Zylinderkopfes (1) bestimmenden Gießformen Bestandteile der Unterform und der Oberform sind.Cylinder head of an internal combustion engine, wherein the cylinder head is medium-cooled and at least each cylinder has an annular, the cylinder comprising coolant space and coolant lines, wherein in the cylinder head gas exchange valves dominated gas exchange channels are further embedded, which penetrate a combustion chamber side of the cylinder head combustion chamber side, characterized that the cylinder head ( 1 ) in the direction of the combustion chamber plate ( 2 ) to an upper cylinder head cover side ( 5 ) is formed so that in the intermediate predominant extent of which the shape of the cylinder head ( 1 ) determining molds are components of the lower mold and the upper mold. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswechselkanalkerne von einem Gaswechselkanalrechen gehalten sind und dass der Gaswechselkanalrechen Kernfinger aufweist, die eine Entkopplung der Auslasskanalwandung von der Brennraumplatte (2) bewirken.Cylinder head according to claim 1, characterized in that the Gaswechselkanalkerne are held by a Gaswechselkanalrechen and that the Gaswechselkanalrechen core fingers, which decouple the Auslasskanalwandung of the combustion chamber plate ( 2 ) cause. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennraumplatte (2) halbkugelförmig (3) ausgebildet ist, deren kugelförmige Seite von dem Brennraum wegweist und dass die Gaswechselkanalwandungen aus der Brennraumplatte (2) herauswachsend flanschförmig in Zylinderkopfwände münden.Cylinder head according to claim 1 or 2, characterized in that the combustion chamber plate ( 2 ) hemispherical ( 3 ) is formed whose spherical side facing away from the combustion chamber and that the Gaswechselkanalwandungen from the combustion chamber plate ( 2 ) outgrowing flange in cylinder head walls. Zylinderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus der Brennraumplatte (2) herauswachsender Balken (4) sich angenähert mittig über der Brennraumplatte (2) in Längsrichtung des Zylinderkopfes (1) erstreckt und dass in den Balken (4) zwei Kühlmittelleitungen (6a, 6b) eingelassen sind.Cylinder head according to one of the preceding claims, characterized in that one of the combustion chamber plate ( 2 ) outgrowing beams ( 4 ) approximately centrally above the combustion chamber plate ( 2 ) in the longitudinal direction of the cylinder head ( 1 ) and that in the bars ( 4 ) two coolant lines ( 6a . 6b ) are admitted. Zylinderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Balken (4) zu der Zylinderkopfdeckelseite (5) hin eine kontinuierlich und/oder absatzförmig abnehmende Breite aufweist.Cylinder head according to one of the preceding claims, characterized in that the beam ( 4 ) to the cylinder head cover side ( 5 ) has a continuously and / or paragraph decreasing width. Zylinderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zylinderkopfschraubenpfeifen (16) an den Eckpunkten der Brennraumplatte (2) angeordnet sind, welche auf Höhe der Gaswechselkanalflanschoberkante mit der Zylinderkopf-Schraubenauflagefläche eine Ebene bilden.Cylinder head according to one of the preceding claims, characterized in that cylinder head screw pipes ( 16 ) at the corners of the combustion chamber plate ( 2 ) are arranged, which form a level with the cylinder head screw support surface at the level of Gaswechselkanalflanschoberkante. Zylinderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkopfschraubenpfeifen (16) über die Zylinderkopfbegrenzungswände (Stirn- und Seitenwände) (19) trogförmig verbunden sind.Cylinder head according to one of the preceding claims, characterized in that the cylinder head screw pipes ( 16 ) over the cylinder head boundary walls (front and side walls) ( 19 ) are connected trough-shaped. Zylinderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (1) ein Blockzylinderkopf ist.Cylinder head according to one of the preceding claims, characterized in that the cylinder head ( 1 ) is a block cylinder head.
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