DE1294097B - Light alloy cylinder head for internal combustion engines - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Leichtmetall-Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen in Kokillen- oder Druckguß.The invention relates to a light metal cylinder head for internal combustion engines in permanent mold or die casting.
Es ist ein Zylinderkopf bekannt, der aus einer Mehrzahl flacher Stahlplatten, z. B. aus vier solchen Platten gebildet wird, die durch Hartlötung miteinander verbunden sind. Dieser bekannte Zylinderkopf ist bei keiner Ausführungsform aus nur zwei Teilen, d. h. einem Deckel und einem Gehäuse, gebildet, noch besteht er aus Leichtmetall, das im Kokillen-oder Druckguß gegossen ist. Bei der Herstellung der vier Stahlplatten werden in diesen zwar Hohlräume belassen. Diese Hohlräume nehmen aber nicht die Ansaugleitung und die Auspuffleitung, sondern eine Hülse auf, die zur Aufnahme der Einspritzpumpe dient.A cylinder head is known which consists of a plurality of flat steel plates, z. B. is formed from four such plates, which are connected to one another by brazing are. This known cylinder head is in no embodiment made of only two parts, d. H. a cover and a housing, formed, nor is it made of light metal, which is cast in permanent mold or die casting. When making the four steel plates are left in these cavities. These cavities do not take the Intake line and the exhaust line, but a sleeve on which to accommodate the Injection pump is used.
Weiterhin ist ein gegossener Zylinderkopf bekannt, in den ein geschmiedetes und mit einer Biegung versehenes Formstück eingesetzt ist, das zugleich die Ansaugleitung und die Führung für den Ventilschaft bildet. Das gebogene Formstück muß jedoch schon beim Gießen des Zylinderkopfes in die Form eingelegt werden, da es sonst nicht mehr in den Zylinderkopf eingesetzt werden könnte. Auch dieser bekannte Zylinderkopf ist nicht aus zwei gegossenen Teilen, sondern nur aus einem gegossenen Teil, und auch nicht in Kokillen- oder Preßgut hergestellt.Furthermore, a cast cylinder head is known in which a forged and a fitting provided with a bend is inserted, which is also the suction line and forms the guide for the valve stem. The curved fitting must, however be inserted into the mold when casting the cylinder head, otherwise it will no longer be could be inserted into the cylinder head. Also this well-known cylinder head is not made of two cast parts, but only of one cast part, and also not made in mold or pressed material.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Ausführung von Zylinderköpfen aus Leichtmetall in Kokillen- oder Preßguß zu erleichtern und die Herstellung von Brennkraftmaschinen ganz aus Leichtmetall dadurch zu fördern, daß die Bildung eines Zylinderkopfes ermöglicht wird, bei dem alle Teile, nämlich das Zylinderkopfgehäuse, der Zylinderkopfdeckel sowie die Ansaugleitung und die Auspuffleitung aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium, bestehen.In contrast, the invention is based on the object of execution to facilitate cylinder heads made of light metal in chill or die casting and to promote the production of internal combustion engines entirely from light metal by that the formation of a cylinder head is made possible in which all parts, namely the cylinder head housing, the cylinder head cover as well as the intake line and the Exhaust line made of light metal, in particular aluminum.
Die Ausführung von Zylinderköpfen in Leichtmetall bietet, wenn sie richtig verwirklicht wird, die Vorteile, daß mit Sicherheit einwandfreie Werkstücke mit genauen Wasser- und Gasdurchlässen ohne Verengungen und Gußgrate erhalten werden und daß der Herstellungsaufwand, insbesondere wegen der Verringerung von Ausschußstücken und der Anzahl von Werkstücken, die durch Imprägnierung gedichtet werden müssen, erheblich herabgesetzt wird.The execution of cylinder heads in light alloy offers if they is realized correctly, the advantages that with certainty flawless workpieces can be obtained with accurate water and gas passages without constrictions and casting burrs and that the manufacturing cost, in particular because of the reduction in rejects and the number of workpieces that have to be sealed by impregnation, is significantly reduced.
Da die Wasserkammer eines Zylinderkopfes einen geschlossenen Raum darstellt, ist es notwendig, den Zylinderkopf immer aus zwei Werkstücken herzustellen, von denen das eine Werkstück gewöhnlich einen Deckel bildet, der zum Verschließen dieses Raumes dient. Für den besonderen Fall einer seitlichen Öffnung der Wasserkammer kann diese auch durch die Ansaug- oder Auspuffsammelleitung verschlossen werden.Because the water chamber of a cylinder head is an enclosed space it is necessary to always make the cylinder head from two workpieces, of which one workpiece usually forms a lid that is used for closing serves this space. For the special case of a lateral opening of the water chamber this can also be closed by the intake or exhaust manifold.
Indessen besteht hierbei die Schwierigkeit, daß zur Gewährleistung des Wasserumlaufs um die Ansaugleitung und die Auspuffleitung herum entweder keramische Kerne zwischen dem Boden des Zylinderkopfes (Verbindungsebene des Zylinderkopfes mit dem Zylinder) und den Leitungen verwendet werden müssen oder der Boden des Zylinderkopfes durchbohrt werden muß. Ersteres stellt eine beschwerliche Lösung dar, die sich mit der Mechanisierung beim Kokillen- oder Druckgießen nicht vereinbaren läßt. Beim Durchbohren des Zylinderkopfbodens kommt die Zylinderkopfdichtung in einer für ihre Haltbarkeit ungünstigen Weise in ausgedehntem Umfang mit dem Kühlwasser in Berührung.However, there is a problem here that to ensure of the water circulation around the suction pipe and the exhaust pipe either ceramic Cores between the bottom of the cylinder head (connecting plane of the cylinder head with the cylinder) and pipes or the bottom of the cylinder head must be pierced. The former is a cumbersome solution to deal with mechanization in chill or die casting cannot be reconciled. At the The cylinder head gasket comes in one for yours by drilling through the cylinder head base Durability unfavorably in extensive contact with the cooling water.
Diese Schwierigkeiten sollen durch die Erfindung zur Lösung der angegebenen Aufgabe dadurch beseitigt werden, daß der Zylinderkopf aus einem Zylinderkopfgehäuse und einem Zylinderkopfdeckel zusammengefügt ist, und daß in die beim Gießen des Zylindergehäuses für die Ansaugleitung und die Auspuffleitung belassener Hohlräume nach dem Zusammenfügen des Zylinderkopfes Rohre aus Aluminium eingesetzt werden.These difficulties are intended by the invention to solve the specified Task can be eliminated by removing the cylinder head from a cylinder head housing and a cylinder head cover is assembled, and that in the casting of the Cylinder housing for the intake line and the exhaust line of cavities left tubes made of aluminum are inserted after the cylinder head has been joined.
Ein der Erfindung entsprechender Zylinderkopf besteht nur aus zwei in einfacher Weise in Kokillen-oder Druckguß herstellbaren Gußstücken, von denen jedes nur Hohlräume enthält, die sich normal und einfach entformen lassen und in die, soweit sie zur Aufnahme der Ansaugleitung und der Auspuffleitung dienen, zur Bildung derselben nach dem Gießen leichten Rohre aus Aluminium eingesetzt werden können. Das vorherige Einlegen komplizierter und aufwendiger Formstücke in die Gießform ist hierbei vermieden. Die Herstellung von Brennkraftmaschinen, die ganz aus Leichtmetall bestehen und neuerdings in zunehmendem Umfang bevorzugt werden, wird somit unter vorteilhaften Bedingungen weitgehend begünstigt.A cylinder head according to the invention consists of only two castings which can be produced in a simple manner in permanent mold or die casting, of which each only contains cavities that can be normally and easily demolded and inserted into which, insofar as they serve to accommodate the intake line and the exhaust line, for Forming the same after casting lightweight aluminum tubes can be used can. The previous insertion of complicated and expensive fittings into the mold is avoided here. The manufacture of internal combustion engines made entirely of light metal exist and have recently become increasingly preferred, is thus under favorable conditions largely favored.
Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiel dargestellten Ausführungsform eines Zylinderkopfes mit parallelen Ventilen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch auch bei Zylinderköpfen anderer Art anwendbar. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 den Zylinderkopf in einem Teilquerschnitt, der durch die Achse eines Ventils und durch die Achse einer Zündkerze hindurchgeführt ist, F i g. 2, 3 und 4 verschiedene Ausführungsformen für die Verbindung der Ansaugleitung und der Auspuffleitung mit dem Zylinderkopfgehäuse.The invention is based on the example in the drawing illustrated embodiment of a cylinder head with parallel valves described. However, the invention is also applicable to cylinder heads of other types. In the drawing shows Fig. 1 the cylinder head in a partial cross-section through the axis of a Valve and is passed through the axis of a spark plug, F i g. 2, 3 and 4 different embodiments for the connection of the intake line and the exhaust line with the cylinder head housing.
Gemäß F i g. 1 besteht der Zylinderkopf aus dem in Kokillen- oder Druckguß hergestellten Zylinderkopfgehäuse 1 und dem in gleicher Weise hergestellten Zylinderkopfdeckel 2. Diese beiden Teile sind an der Fuge 3 miteinander verbunden, vorzugsweise unter Zwischenfügung einer geklebten Dichtung. Es kann jedoch auch eine herkömmliche Zylinderkopfdichtung angeordnet sein. Die bei der Herstellung der Zylinderkopfteile in Druckguß erreichbare große Genauigkeit ermöglicht, die Zylinderkopfteile gegebenenfalls ohne Bearbeitung ihrer gegenseitigen Berührungsflächen miteinander zu verbinden.According to FIG. 1, the cylinder head consists of the mold or Die-cast cylinder head housing 1 and manufactured in the same way Cylinder head cover 2. These two parts are connected to one another at joint 3, preferably with the interposition of a glued seal. However, it can also a conventional cylinder head gasket can be arranged. The one in the making the cylinder head parts in die casting enables high accuracy that can be achieved Cylinder head parts, if necessary, without machining their mutual contact surfaces to connect with each other.
Der zur Aufnahme der Ventile bestimmte mittlere Teil 4 der Ansaugleitung und der Auspuffleitung wird beim Gießen mittels eines Kernes 4' hergestellt, der durch ein angesetztes zylindrisches Stück gebildet wird, das im wesentlichen durch einfaches Verschieben aus der Gußform des Zylinderkopfgehäuses 1 herausgenommen werden kann und in dieser in geneigter Richtung angeordnet ist.The middle part 4 of the suction line intended to accommodate the valves and the exhaust pipe is made during casting by means of a core 4 ', the is formed by an attached cylindrical piece, which is essentially through simply moved from the mold of the cylinder head housing 1 removed can be and is arranged in this in an inclined direction.
Die Öffnung 5 für die Ansaugleitung und die Auspuffleitung kann beim Gießen ebenfalls mittels eines Kernes 6 hergestellt werden, der in horizontaler Richtung verschiebbar und hierdurch ebenfalls leicht aus der Gußform herausnehmbar ist.The opening 5 for the intake line and the exhaust line can at Casting can also be made by means of a core 6, which is in horizontal Direction can be shifted and thereby also easily removed from the mold is.
Nach dem Zusammenfügen des Zylinderkopfgehäuses 1 und des Zylinderkopfdeckels 2 in der oben angegebenen Weise erfolgt die Bearbeitung des ganzen Zylinderkopfes, die darin besteht, die Verbindungsebene für den Zylinder zu bearbeiten, die Öffnun - 5 zu kalibrieren, die Öffnung 7 zu bearbeiten und den Winkelgrat 8 wegzunehmen.After assembling the cylinder head housing 1 and the cylinder head cover 2 the entire cylinder head is machined in the manner indicated above, which consists of editing the connection plane for the cylinder, the opening - 5 to calibrate, to machine the opening 7 and to remove the angle ridge 8.
Wenn diese Arbeitsgänge beendet sind, werden die Ansaugleitung und Auspuffleitung in Gestalt von Rohren 9 in die entsprechenden Hohlräume 5 eingesetzt, die in den mittleren Teil 4 münden. Diese Rohre 9 bestehen vorzugsweise aus Aluminium mit einer Wanddicke von zwei bis vier Millimeter. Die Verbindung der Rohre 9 mit dem Zylinderkopfgehäuse 1 kann in der aus F i g. 1 ersichtlichen Weise durch unter Spannung erfolgendes Einpressen in die Öffnungen 5 und 7 hergestellt werden, wobei gegebenenfalls das Einpressen unter Verwendung eines gegen Kohlenwasserstoff beständigen Klebstoffs erfolgen kann.When these operations are completed, the suction line and Exhaust pipe in the form of pipes 9 inserted into the corresponding cavities 5, which open into the middle part 4. These tubes 9 are preferably made of aluminum with a wall thickness of two to four millimeters. The connection of the tubes 9 with the cylinder head housing 1 can in the form shown in FIG. 1 evident way through below Tension-taking place by pressing into the openings 5 and 7, wherein optionally pressing in using a hydrocarbon-resistant one Adhesive can be done.
Die Verbindung kann aber auch in der in den F i g. 2, 3 und 4 gezeigten Weise hergestellt werden. Im Falle der F i g. 2 wird das Rohr 9 mit geringer Pressung in die Öffnungen 5 und 7 eingesetzt und die Abdichtung sowohl nach der Sammlerseite als auch nach der Ventilseite hin durch eine metallplastische Dichtung 10 herbeigeführt. Gemäß F i g. 3 wird das Rohr 9 in die Öffnungen 5 und 7 so eingesetzt, daß es an der Ventilseite bei 11, gegebenenfalls unter Verwendung eines Klebstoffs, eingepreßt und an der Sammlerseite bei 12 angelötet oder angeschweißt wird.The connection can, however, also be in the form shown in FIGS. 2, 3 and 4 can be made. In the case of FIG. 2, the tube 9 is inserted into the openings 5 and 7 with low pressure and the seal is brought about both on the collector side and on the valve side by means of a metal-plastic seal 10 . According to FIG. 3, the tube 9 is inserted into the openings 5 and 7 in such a way that it is pressed in on the valve side at 11, possibly using an adhesive, and is soldered or welded on to the collector side at 12.
Schließlich zeigt F i g. 4 eine dritte Ausführungsform, bei der an der Ventilseite eine metallplastische Dichtung 10 und an der Sammlerseite eine Gewindeverbindung 13, gegebenenfalls unter Verwendung von Klebstoff, angeordnet ist.Finally, FIG. 4 shows a third embodiment in which at a metal-plastic seal 10 on the valve side and a threaded connection on the collector side 13, optionally with the use of adhesive, is arranged.
In F i g. 1 ist ein Gewinde 14 zur Aufnahme der Zündkerze dargestellt. An Stelle der dargestellten Verbindungsarten können auch andere Verbindungen verwendet werden.In Fig. 1 shows a thread 14 for receiving the spark plug. Instead of the connection types shown, other connections can also be used will.
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