DE19731735C1 - Pressure casting method for cylinder head of internal combustion engine - Google Patents

Abstract

The invention relates to a light metal one-piece or two-piece cylinder head manufactured according to a pressure moulding method and intended for use in an internal combustion engine with four valves per cylinder and liquid cooling. Said cylinder head, comprising at least one main component in the form of a pressure cast part, has intake and outlet channels (2, 3), intake and outlet valve guides as well as a coolant chamber (9) with open top. Said coolant chamber (9) is formed along the whole engine on the camshaft side by two cores which can move within a small angle in the upper core of the oil chamber. The coolant chamber (9) is also covered with a cylinder head cover (one-piece cylinder head) (19) or a separate cover (two-piece cylinder head) (20).

Description

Die Erfindung betrifft einen im Druckgußverfahren herstellbaren Leicht­ metall-Zylinderkopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und geht dabei von dem technischen Stand aus, wie er in der DE 43 11 648 A1 beschrieben ist.The invention relates to a lightweight which can be produced by die casting metal cylinder head according to the preamble of claim 1 and is based on the technical status as described in DE 43 11 648 A1.

Ein Kennzei­ chen dieses Aufbaus ist die recht aufwendige Bearbeitung der Dichtflächen für den oberen Wassermantel und die Zündkerzenbutzen. Es sind drei Bearbeitungsflächen notwendig und außerdem müssen die Steuergehäuse im Zusammenbau bearbeitet werden, um die Nockenwelle und Tassenstößel, die zur Betätigung der Ventile notwendig sind, aufzunehmen.A license plate Chen this structure is the rather complex processing of the sealing surfaces for the upper water jacket and the spark plug studs. There are three processing areas necessary and also the control housing When assembled, the camshaft and bucket tappets are used to operate the valves are necessary to record.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in Druckguß herstellbaren ein- oder zweiteiligen Querstrom-Zylinderkopf für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit vier Ventilen pro Zylinder so gestalten, daß die Fertigung (Gießbarkeit, die maschinelle Fertigung, und die Montage der Ventile und der Nockenwellen) einfacher, sicherer und kostengünstiger wird, daß die Längs- und Quersteifigkeit größer ist, daß die Kühlung des Zylinderkopfes effektiver und einfacher zu gestalten ist, und daß die beiden Einspritz-Varian­ ten (Saugrohr- oder Direkt-) ohne großen Aufwand realisierbar sind.The invention has for its object a one-piece or two-piece die-cast Cross-flow cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine with four valves per cylinder shape that the manufacturing (pourability, the mechanical manufacturing, and the assembly of the valves and the Camshafts) is easier, safer and cheaper that the longitudinal and transverse stiffness is greater that the cooling of the cylinder head is more effective and easier to design, and that the two injection variants ten (intake manifold or direct) can be realized with little effort.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is performed in a generic device by the characterizing Features of claim 1 solved.

Daher ist der obere nockenwellenseitige Wasserraum mittels zweier getrennter Kerne bewegbar in der oberen Druckgußform ausgeformt. Der untere zylindersei­ tige Wasserraum ist nach unten entformbar, erstreckt sich entlang der Brennräume des Motors, und ist mit dem oberen nockenwellenseitigen Wasserraum durch Steigkanäle, die durch kleine Kerne entformt werden, Bereich der Zylinderkopfschrauben verbunden. Weil der Kern für den oberen nockenwellenseitigen Wasser­ raum von oben entformbar ist, ist der Zylinderkopf für einen Ventiltrieb mit Schlepphebeln geeignet, deren Rotationspunkte nach außen orientiert sind, wodurch die erste Aufgabe dieser Erfindung gelöst ist. Einerseits ist die Fertigung und Montage des Ventiltriebes unabhängig von den Teilen, die den Wasserraum abschließen, andererseits sind die Möglichkeiten, kleinere oszillierende Massen für den Ventiltrieb zu realisieren, größer als bei Tassenstößeln. Außerdem ist eine Ventilabschaltung bei Verwendung von Gabelrollenschlepphebel einfacher zu gestalten. Der obere nockenwellenseitige Wasserraum kann durch den Zylinderkopfdeckel oder durch einen kleinen separaten Deckel geschlossen werden. Dieser Deckel kann an den Zylinderkopf geschraubt, geklebt oder lasergeschweißt werden, was die Quersteifigkeit des Zylinderkopfes erhöht; damit ist die zweite Aufgabe dieser Erfindung gelöst. Durch die oben beschriebene Gestaltung des Zylinderkopfes kann man einfach und preiswert für die Kühlung das Längsstromungsprinzip realisieren, was die Gleichmäßigkeit der Zylinderkopf­ temperatur und die Effizienz der Kühlung verbessert; so wird die dritte Aufgabe dieser Erfindung gelöst. Das Wasser kommt vom Motorblock am Ende des Zylinderkopfes und fließt durch den oberen Wasserraum und durch die unteren Wasserräume in Richtung Zylinderkopfvorderseite. In dem vorderen Bereich des Zylin­ derkopfes kann das Kühlwasser entweder durch den oberen Teil des Zylinderkopfdeckels oder durch den vorderen Teil des Zylinderkopfes zum Kühler fließen.Therefore, the upper water chamber on the camshaft side formed by means of two separate cores movable in the upper die. The lower cylinder water space is demoldable downwards, extends along the combustion chambers of the engine, and is with the upper camshaft-side water space through risers that are demolded by small cores, Area of the cylinder head bolts connected. Because the core for the upper camshaft-side water space can be removed from above, the cylinder head is suitable for a valve train with rocker arms, the Rotation points are oriented outwards, whereby the first object of this invention is achieved. On the one hand the manufacture and assembly of the valve train is independent of the parts that close off the water space, on the other hand, the possibilities for realizing smaller oscillating masses for the valve train are greater than for tappets. There is also a valve shutdown when using fork roller rocker arms easier to design. The upper water chamber on the camshaft side can be through the cylinder head cover or through a small separate lid can be closed. This cover can be screwed to the cylinder head, glued or be laser welded, which increases the lateral rigidity of the cylinder head; so that's the second task solved this invention. Due to the design of the cylinder head described above, you can easily and inexpensive for cooling to realize the longitudinal flow principle, which is the uniformity of the cylinder head temperature and cooling efficiency improved; this is how the third object of this invention is achieved. The  Water comes from the engine block at the end of the cylinder head and flows through the upper water space and through the lower water spaces towards the front of the cylinder head. In the front area of the Zylin derkopfes the cooling water either through the upper part of the cylinder head cover or through the flow the front part of the cylinder head to the radiator.

Für den Zylinderkopf mit Direkteinspritzung ist die Gestaltung des Brennraumes, die Anordnung und die Form der Einlaßkanäle entscheidend für die Funktionsfähigkeit des Motors, besonders bei einer der beiden Möglichkeiten, und zwar bei "weiter Lage" des Einspritzventils oder besser ausgedrückt beim wandgeführten Brennverfahren. Grundsätzlich können Otto-Direkteinspritzungs-Konzepte entsprechend dem Abstand zwischen Injektor und Zündkerze unterschieden werden. In einer "engen Lage" wird die in geringer Distanz zum Injektor angeordnete Zündkerze direkt vom Einspritzstrahl beaufschlagt. Der Gemischtransport zur Zünd­ kerze erfolgt praktisch ausschließlich durch die Strahlenergie (strahlgeführt) und wird weder durch die La­ dungsbewegung und deren turbulenten Schwankungen noch durch die Brennraumgeometrie nennenswert beeinflußt. Bei "weiter Lage", d. h. deutlich vergrößertem Abstand zwischen Injektor und Zündkerze bleiben die Ventilgrößen gegenüber dem Motor mit Saugrohreinspritzung praktisch unverändert. Der vergrößerte geometrische Abstand bedingt auch eine längere Zeit für den Transport des Kraftstoffes vom Injektor zur Zündkerze. Dadurch verbessert sich zwar der Aufbereitungszustand des Gemisches, zugleich verstärkt sich aber der Einfluß der turbulenten Fluktuationen im Brennraum und die Schichtungsfähigkeit nimmt ab. Deshalb muß diese letzte Grundkonfiguration mit verschiedenen Ladungsbewegungskonzepten - Drall- und Rollsyste­ men - kombiniert werden.For the cylinder head with direct injection, the design of the combustion chamber, the arrangement and the shape of the intake ducts is crucial for the functionality of the engine, especially for one of the two Possibilities, namely with the "further position" of the injection valve or better expressed with the wall-guided Combustion process. Basically, Otto direct injection concepts can match the distance to distinguish between injector and spark plug. In a "tight location" it is a short distance away arranged to the injector spark plug directly from the injection jet. The mixture transport to the Zünd Candle is made practically exclusively by the radiation energy (beam guided) and is neither by the La movement and its turbulent fluctuations still worth mentioning due to the combustion chamber geometry influenced. With "further location", i. H. significantly increased distance between injector and spark plug the valve sizes are practically unchanged compared to the engine with intake manifold injection. The enlarged Geometric distance also requires a longer time for the fuel to be transported from the injector to Spark plug. This improves the processing condition of the mixture, but also increases it but the influence of the turbulent fluctuations in the combustion chamber and the stratification capacity decrease. That's why this last basic configuration with different load movement concepts - swirl and roll system men - be combined.

Bei diesem Druckguß-Zylinderkopf ist die Möglichkeit von der Saugrohreinspritzung auf Direktein­ spritzung zu wechseln einfach durchzuführen (die "weiter Lage" ist dabei vorteilhafter). Im Falle der Direk­ teinspritzung sind die Kanäle einzeln (für jedes Ventil ein Einlaßkanal) und in einer Ebene rechtwinklig auf die Längsachse des Motors orientiert, so daß die Entformung sehr einfach ist. Die Einlaßkanäle müssen auch so steil gestellt werden, daß die Wand der Kanäle bis zur Steckachse der Schlepphebel reicht, um Platz für die Einspritzventile zu schaffen (die Öffnung für das Einspritzventil muß auch entformbar sein). Die Durchmesser der Einlaßventile und der Einlaßkanäle eines Zylinders sind unterschiedlich, was dazu führt, daß die Einlaßven­ tile asymmetrisch gegenüber der Mittelebene des Zylinders hegen, und der Abstand zur Zündkerze unter schiedlich ist. Die große Neigung, die Asymmetrie zur Zylindermitte (in der Längsachse des Motors) dient einer gezielten Ladungsschichtung (Drall und Rollbewegung des frischen Gemisches im Makrobereich und Ladungshomogenisierung im Mikrobereich). Natürlich müssen in beiden Arten von Einspritzsystemen die Befestigungspunkte für die Sauganlagen, die Ventileanordnung und die Ventilbetätigung dieselbe sein, um die Fertigungsstraße nicht zu verteuern. Deshalb muß auch der Einlaßflansch in beiden Fallen parallel sein, so wird die letzte Aufgabe dieser Erfindung gelöst. Da der Kraftstoffstrahl in diesem Fall wandgeführt ist, muß der Kolbenboden muldenförmig ausgeführt sein, damit die Strömung des Kraftstoffes (der Strahl ist konisch) zur Zündkerzenelektrode führt, wenn der Motor bei Teillast mit geschichteter Ladung betrieben ist. Die Form und Tiefe dieser Mulde wird von den Testergebnissen bestimmt. Die Erfindung ist anhand eines in mehreren Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigt:With this die-cast cylinder head, there is the option of direct intake manifold injection to change spraying easy to carry out (the "further location" is more advantageous). In the case of the direk Injection are the channels individually (one inlet channel for each valve) and in a plane perpendicular to the Longitudinal axis of the motor oriented so that the demolding is very easy. The inlet channels must also do so be placed steeply so that the wall of the channels extends to the thru axle of the rocker arm to make room for the To create injection valves (the opening for the injection valve must also be demoldable). The diameter the intake valves and the intake ports of a cylinder are different, which causes the intake valves Tile asymmetrically with respect to the central plane of the cylinder, and the distance to the spark plug below is different. The large inclination that serves asymmetry to the cylinder center (in the longitudinal axis of the engine) a targeted charge stratification (swirl and rolling movement of the fresh mixture in the macro range and Charge homogenization in the micro range). Of course, in both types of injection systems Fastening points for the suction systems, the valve arrangement and the valve actuation must be the same to the Production line not expensive. Therefore, the inlet flange must also be parallel in both cases solved the last object of this invention. Since the fuel jet is wall-guided in this case, the Piston base be designed trough-shaped, so that the flow of the fuel (the jet is conical) to  Spark plug electrode leads when the engine is operated at partial load with stratified charge. The shape and The depth of this trough is determined by the test results. The invention is based on one in several Drawings described embodiment described. It shows:

Fig. 1 die Anordnung der Entformungskerne für den Wasserraum unten (motorblockseitig) mit Brennraum und den Wasserraum oben (nockenwellenseitig) mit Ölraum, Fig. 1 shows the arrangement of the Entformungskerne for the water space below (engine block side) with the combustion chamber and the water space above (camshaft side) with the oil chamber,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Mitte des Zylinders mit den verschiedenen Möglichkeiten den oberen Wasserraum abzudichten, die Lage des Einspritzventils für Saugrohreinspritzung, die Kühlbohrung zwischen Auslaßventil sitzen, Fig. 2 seal a cross section through the center of the cylinder with the different ways the upper water chamber, the location of the injector for intake manifold injection, the cooling outlet valve bore between sitting,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Ventile mit der unterschiedlichen Ausführung der Ventilbetätigung, Fig. 3 shows a cross section through the valve with the different embodiments of the valve actuation,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Zylinderkopfschrauben mit den Verbindungsbohrungen zwischen unterem (motorblockseitig) und oberem (nockenwellenseitig) Wasserraum, Fig. 4 is a cross-section (engine block side) through the cylinder head screws with the connecting bores between the lower and upper (camshaft side) water space,

Fig. 5 eine Ansicht von oben auf den nockenwellenseitigen Wasserraum mit der mittleren Rippe und dem Ölraum mit den Befestigungsaugen für den Wasserraumdeckel und die Nockenwellerlager, Fig. 5 is a view from above on the camshaft-side water chamber with the middle rib and the oil chamber with the mounting eyes for the water chamber cover and the cam bearing Weller,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die beiden Wasserräume und die Darstellung der Kühlwasserströmung entlang des Zylin­ derkopfes, 6 is a plan view of the two water chambers and the representation of the cooling water flow along the Zylin derkopfes.,

Fig. 7 einen Längsschnitt des Zylinderkopfes und des Deckels mit Darstellung der Kühlwasserströmung und Fig. 7 is a longitudinal section of the cylinder head and the cover showing the cooling water flow and

Fig. 8 einen Querschnitt durch die Ventile für den Zylinderkopf mit direkter Einspritzung. Fig. 8 shows a cross section through the valves for the cylinder head with direct injection.

Der in den Fig. 1 bis 8 dargestellte ein- oder zweiteilige Zylinderkopf 1 hat 4 Ventile und ist druckgußfähig gestaltet. Der Zylinderkopf enthält Einlaßkanäle 2 und Auslaßkanäle 3, die von den teilweise dargestellte Ventilen 4 und 5 beherrscht werden (Fig. 3). Die Schäfte sind von nicht darge­ stellte Ventilführungen geführt, die in entsprechende Bohrungen 6 und 7 eingesetzt sind. Im zentralen Bereich des Zylinderkopfes ist für jeden Zylinder ein zur Aufnahme einer Zündkerze bestimmter But­ zen 8 vorgesehen. Der obere nockenwellenseitige Wasserraum 9 ist mittels zweier gesonderter Kerne 10 und 11, die unter einem kleinen Winkel β in dem oberen Ölraumkern 12 bewegbar sind, ausge­ formt, um zwischen Zündkerzenbutzen, Einlaß und Auslaßkanälen möglichst nahe an die obere Wand des Brennraumes zu gelangen, wobei die beiden Kerne in dem Bereich zwischen den Zündker­ zenbutzen aneinander stoßen (Fig. 1). Dieser Ölraumkern ist Bestandteil der nicht dargestellten oberen Druckgußform. Man kann aber den gesamten Ölraumkern zweigeteilt mit jeweils integrierten Wasser­ raumkernen ausführen, die unter einem kleinen Winkel β bewegbar sind. Das hangt davon ab, wie einfach man dieses Werkzeug gestalten will, um noch ein genaues Gußteil zu erreichen. Jeder Zünd­ kerzenbutzen 8 ist von diesem oberen Wasserraum 9 umgeben, der nach oben offen ist, so daß er durch einen Kern, integriert in den Ölraumkern 12, erzeugt werden kann. Dieser obere Kühlwasser­ raum 9 erstreckt sich entlang des gesamten Motors (Fig. 5). Weiter sind im Zylinderkopfdruckgußteil motorblockseitig die Brennraummulden 13 zusammen mit dem unteren Kühlmittelraum 14 ausgebil­ det. Der untere Wasserraum 14 erstreckt sich rund um die Brennräume entlang des gesamten Motors (Fig. 6). Die beiden Wasserräume sind im Bereich der Zylinderkopfschrauben beidseitig durch Steig­ kanäle, die durch gesonderte Kerne 15 entformt werden, verbunden (Fig. 4), auch im Bereich zwi­ schen den Auslaßkanälen, wobei diese Bohrungen 16 wegen ihres kleinen Durchmessers durch ma­ schinelle Bearbeitung gefertigt werden müssen (Fig. 3). Die beiden Wasserräume können durch einen zusätzlichen Kern (17) hinter dem letzten Brennraum verbunden werden, um die Speisung des obe­ ren Wasserraumes mit Kühlwasser im Falle der Längsstromkühlung zu ermöglichen (Fig. 7). Man kann entlang dieses oberen Wasserraumes eine Rippe 18 (Fig. 4, 5 und 7) bilden, die die Längsteifig­ keit erhöht, weil sie die Zündkerzenbutzen aller Zylinder verbindet. Der obere Wasserraum kann durch den Zylinderkopfdeckel 19 oder durch einen kleinen separaten Deckel 20 geschlossen werden (Fig. 2 und 3, rechts und links). Dieser Deckel kann an den Zylinderkopf geschraubt, geklebt oder lasergeschweißt werden, was die Quersteigkeit des Zylinderkopfes erhöht. Im Falle des Verschrau­ bens kann man bei den beiden Möglichkeiten (Zylinderkopfdeckel oder separater Deckel) eine Gum­ miformdichtung verwenden (21 und 22). Die Abdichtung des oberen Wasserraumes kann im Falle des separaten Deckels mit Flüssigdichtung erfolgen (23). Man kann den Zylinderkopf als einteilig betrachten, wenn der obere Wasserraum mit dem Zylinderkopfdeckel 19 geschlossen ist, oder als zweiteilig, wenn er durch den separaten Deckel 20 geschlossen ist, und der Deckel geklebt oder laser­ geschweißt ist.The one or two-part cylinder head 1 shown in FIGS . 1 to 8 has 4 valves and is designed to be die-cast. The cylinder head contains intake ports 2 and exhaust ports 3 , which are controlled by the partially illustrated valves 4 and 5 ( Fig. 3). The shafts are guided by valve guides, not shown, which are inserted into corresponding bores 6 and 7 . In the central area of the cylinder head for each cylinder a specific buten 8 is provided for receiving a spark plug. The upper camshaft-side water chamber 9 is formed by means of two separate cores 10 and 11 , which are movable at a small angle β in the upper oil chamber core 12 , in order to get as close as possible to the upper wall of the combustion chamber between spark plug bosses, inlet and outlet channels butt the two cores together in the area between the spark plugs ( Fig. 1). This oil space core is part of the upper die, not shown. However, the entire oil chamber core can be divided into two, each with integrated water chamber cores that can be moved at a small angle β. It depends on how easy you want to design this tool in order to achieve a precise casting. Each spark plug 8 is surrounded by this upper water chamber 9 , which is open at the top, so that it can be generated by a core, integrated in the oil chamber core 12 . This upper cooling water chamber 9 extends along the entire engine ( Fig. 5). Next, the combustion chamber troughs 13 are formed together with the lower coolant chamber 14 in the cylinder head die-cast part on the engine block side. The lower water chamber 14 extends around the combustion chambers along the entire engine ( FIG. 6). The two water spaces are in the area of the cylinder head bolts on both sides by riser channels, which are removed from the mold by separate cores 15 , ( Fig. 4), also in the area between the outlet channels, these holes 16 are machined because of their small diameter by ma machining must ( Fig. 3). The two water spaces can be connected by an additional core ( 17 ) behind the last combustion chamber to enable the supply of the upper water space with cooling water in the case of longitudinal flow cooling ( Fig. 7). You can form a rib 18 ( Fig. 4, 5 and 7) along this upper water space, which increases the longitudinal rigidity because it connects the spark plug bosses of all cylinders. The upper water space can be closed by the cylinder head cover 19 or by a small separate cover 20 ( FIGS. 2 and 3, right and left). This cover can be screwed, glued or laser welded to the cylinder head, which increases the lateral rigidity of the cylinder head. In the case of screwing, a rubber gasket can be used for both options (cylinder head cover or separate cover) ( 21 and 22 ). In the case of the separate lid, the upper water chamber can be sealed with a liquid seal ( 23 ). One can consider the cylinder head as one piece if the upper water space is closed with the cylinder head cover 19 , or as two parts if it is closed by the separate cover 20 and the cover is glued or laser welded.

Der Zylinderkopfdeckel kann an der oberen Seite des Zylinderkopfes, oder auch an der inne­ ren Seite des Zylinderkopfes, wie üblich, entkoppelt verschraubt werden. Die Gummiformdichtung 21 (die Teile berühren sich Metall auf Metall) bzw. 22 (die Teile sind entkoppelt) ist natürlich, je nach ausgeführter Variante, unterschiedlich.The cylinder head cover can be screwed decoupled on the upper side of the cylinder head, or on the inner side of the cylinder head, as usual. The molded rubber seal 21 (the parts touch metal on metal) or 22 (the parts are decoupled) is of course different, depending on the version carried out.

Falls die Gefahr zu größer Öltemperatur besteht, kann man das Auslaßventil länger ausführen und in dem Raum zwischen Federteller und Auslaßkanal einen zusätzlichen Wasserraum 24 durch einen Seitenkern schaffen. Dieser Raum wird vom Ende des Zylinderkopfes her mit Wasser gespeist, ist durch einen lasergeschweißten Deckel 25 abgedichtet und mit dem oberen Wasserraum verbunden (siehe Fig. 3 Auslaßseite). Aus Kostengründen, und um die Warmlaufphase zu verkürzen kann man auf diesen seitlichen Wasserraum zur zusätzlichen Kühlung verzichten und einen Öl-Wasser-Wär­ metauscher in dem Ölfilter integrieren (gehäuselose Al-Wärmetauscher in Stapelbauweise). Einerseits werden die Abgase nicht gekühlt, was für das schnellere Heizen des Katalysators notwendig ist und andererseits wird das schnellere Erreichen der Motorbetriebstemperatur durch den direkten Kontakt zwischen dem Öl und den Wänden des Auslaßkanals erleichtert. Das kann den Kraftstoffverbrauch und den Emissionsausstoß senken. If there is a risk of excessive oil temperature, the outlet valve can be made longer and an additional water space 24 can be created in the space between the spring plate and the outlet channel by means of a side core. This space is fed with water from the end of the cylinder head, is sealed by a laser-welded cover 25 and is connected to the upper water space (see Fig. 3 exhaust side). For cost reasons, and to shorten the warm-up phase, one can do without this lateral water space for additional cooling and integrate an oil-water heat exchanger in the oil filter (caseless aluminum heat exchanger in stacked construction). On the one hand, the exhaust gases are not cooled, which is necessary for the faster heating of the catalytic converter, and on the other hand, the quicker reaching of the engine operating temperature is facilitated by the direct contact between the oil and the walls of the exhaust duct. This can reduce fuel consumption and emissions.

Die Fertigung und Montage des Ventiltriebes und der Nockenwellenlager ist unabhängig von den Teilen, die den Wasserraum abschließen. Die Rollenschlepphebel 26 können auf hydraulischen Elementen 27 gelagert werden (Fig. 3 Einlaßseite). Im Falle von Gabelrollenschlepphebeln 28 werden sie auf einer Steckachse 29 gelagert (Fig. 3 Auslaßseite). Die Bearbeitung der Auflageflächen für die Ventilfedern 30 und 31 und der Nockenwellenlager 32 und 33 (die Nockenwellenagerdeckel sind nicht dargestellt) ist auch unabhängig von der Gestaltung der Deckel 19 oder 20. Das Kühlwasser kommt vom Motorblock am Ende des Zylinderkopfes (im Bereich des letzten Zylinders) durch die Ausnehmungen der Zylinderkopfdichtung und fließt durch den oberen nockenwellenseitigen Wasser­ raum und durch die unteren motorblockseitigen Wasserräume in Richtung Zylinderkopfvorderseite. In dem vorderen Bereich des Zylinderkopfes kann das Kühlwasser entweder durch den oberen Teil des Zylinderkopfdeckels 19 zum Kühler fließen, was die Entlüftung des Kühlsystems vereinfacht, oder durch den vorderen Teil des Zylinderkopfes (abhängig von der Aggregateanordnung oder ob der Kettenkastendeckel integriert ist oder nicht).The manufacture and assembly of the valve train and camshaft bearings is independent of the parts that close off the water space. The roller rocker arm 26 can be mounted on hydraulic elements 27 ( Fig. 3 inlet side). In the case of fork roller drag levers 28 , they are mounted on a thru axle 29 ( FIG. 3 outlet side). The processing of the bearing surfaces for the valve springs 30 and 31 and the camshaft bearings 32 and 33 (the camshaft bearing caps are not shown) is also independent of the design of the covers 19 or 20 . The cooling water comes from the engine block at the end of the cylinder head (in the area of the last cylinder) through the recesses in the cylinder head gasket and flows through the upper camshaft-side water chamber and through the lower engine block-side water chambers towards the front of the cylinder head. In the front area of the cylinder head, the cooling water can either flow through the upper part of the cylinder head cover 19 to the radiator, which simplifies the ventilation of the cooling system, or through the front part of the cylinder head (depending on the assembly arrangement or whether the chain case cover is integrated or not).

Bei diesem Druckguß-Zylinderkopf sind die beiden Einlaßventile jedes Zylinders unterschied­ lich bezüglich der Lage, des Durchmessers,sowie der Neigung zur Zylinderachse. Die Mitte des ersten Ventilsitzes 34, der einen kleineren Durchmesser als der Ventilsitz 35 hat (D1 < D2), ist näher an der Mittelebene des Zylinders in Querrichtung des Motors. Deshalb kann dieses Ventil weiter von der Mittelebene des Zylinders in Längsrichtung des Motors als das andere positioniert werden, so daß eine Asymmetrie gegenüber der Mitte des Zylinders in Draufsicht entsteht. Die Entscheidung, welche Einlaßventillage (in Längsrichtung des Motors) gewählt wird, d. h. ob das kleinere Einlaßventil in Richtung Zylinderkopfvorderseite ist oder nicht, muß in Abstimmung mit der Sauganlage getroffen werden. In jedem Fall müssen die Kontaktpunkte 36 der Einlaßventile mit den Schlepphebeln in Querrichtung des Motors gleich sein, so daß die Funktionsfähigkeit des Ventiltriebes mit identischen Gabelrollenschlepphebeln für die Einlaßseite und die Auslaßseite gewährleistet ist. Natürlich sollen aus Kostengründen in beiden Arten von Einspritzsystemen die Ventilanordnung und die Ventilbetäti­ gung dieselbe sein.In this die-cast cylinder head, the two intake valves of each cylinder are different in terms of position, diameter and inclination to the cylinder axis. The center of the first valve seat 34 , which has a smaller diameter than the valve seat 35 (D1 <D2), is closer to the median plane of the cylinder in the transverse direction of the engine. Therefore, this valve can be positioned farther from the central plane of the cylinder in the longitudinal direction of the engine than the other, so that there is an asymmetry with respect to the center of the cylinder in plan view. The decision as to which intake valve position (in the longitudinal direction of the engine) is selected, ie whether the smaller intake valve is towards the front of the cylinder head or not, must be made in coordination with the intake system. In any case, the contact points 36 of the intake valves with the rocker arms in the transverse direction of the engine must be the same, so that the operability of the valve train is ensured with identical fork roller rocker arms for the intake side and the exhaust side. Of course, for reasons of cost, the valve arrangement and the valve actuation should be the same in both types of injection systems.

Bei diesem Druckguß-Zylinderkopf ist die Möglichkeit, von der Saugrohreinspritzung auf Di­ rekteinspritzung zu wechseln einfach durchzuführen. Die Entformung der Auslaß- und Einlaßkanäle 2 und 3 (Fig. 2 - in Draufsicht nicht dargestellt) bei Saugrohr-Einspritzung ist leicht realisierbar. Die Kanäle sind leicht in Richtung Zylindermitte geneigt und laufen so zusammen, daß zwei bewegbare Kerne pro Zylinder und Seite notwendig sind. Die Auslaßkanäle können auch einzeln in einer Ebene rechtwinklig zur Längsachse des Motors sein, um Platz für die Kühlkanäle 16 zu schaffen. Die Ein­ spritzventile 37 sind in der Sauganlage untergebracht und spritzen auf beide Einlaßventilen. Der Ein­ laßflansch 38 (Saugrohreinspritzung) muß parallel zum Flansch 39 (Fig. 8) (Direkteinspritzung) sein, und die Befestigungspunkte für die beiden Sauganlagen müssen das gleiche Bohrbild haben, um die Fertigung zu vereinfachen. Im Falle der Direkteinspritzung sind die Einlaßkanäle einzeln (für jedes Ventil ein Einlaßkanal), parallel, und in einer Ebene rechtwinklig zur Längsachse des Motors orien­ tiert, so daß die Entformung sehr einfach ist. Die Einlaßkanäle, die auch unterschiedliche Durchmes­ ser haben, müssen auch so steil gestellt werden, daß die Wand der Kanäle bis zur Steckachse der Schlepphebel reicht, um Platz für die Einspritzventile zu schaffen (die Öffnung für das Einspritzventil 40 muß dabei auch entformbar sein). Deshalb kann die Achslage der Einlaßkanäle unterschiedliche Höhe haben. Das Einspritzventil 40 ist zwischen die Einlaßventile und Zylinderwand montiert, das bedeutet leicht asymmetrisch gegenüber der Mitte des Zylinders, so daß der Abstand zu den Ventil­ sitzen gleich ist.With this die-cast cylinder head, it is easy to switch from intake manifold injection to direct injection. The demolding of the outlet and inlet channels 2 and 3 ( Fig. 2 - not shown in plan view) with intake manifold injection is easy to implement. The channels are slightly inclined towards the center of the cylinder and converge so that two movable cores per cylinder and side are necessary. The outlet channels can also be individually in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the engine to make room for the cooling channels 16 . The one injection valves 37 are housed in the suction system and spray on both inlet valves. The inlet flange 38 (intake manifold injection) must be parallel to the flange 39 ( Fig. 8) (direct injection), and the attachment points for the two intake systems must have the same drilling pattern to simplify production. In the case of direct injection, the inlet ducts are individual (one inlet duct for each valve), parallel, and oriented in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the engine, so that the demolding is very simple. The inlet channels, which also have different diam. Water, must also be set so steep that the wall of the channels extends to the thru-axle of the rocker arm to make room for the injection valves (the opening for the injection valve 40 must also be demoldable). Therefore, the axial position of the inlet channels can have different heights. The injector 40 is mounted between the intake valves and the cylinder wall, which means slightly asymmetrical with respect to the center of the cylinder, so that the distance to the valve seats is the same.

Claims (9)

1. Im Druckgußverfahren herstellbarer, ein- oder zweiteiliger Leichtmetall- Zylinderkopf für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit hängenden Ventilen, der mindestens einen eine Zündkerze aufnehmenden Butzen (8) pro Zylinder aufweist, und aus mindestens einem Hauptteil (2) besteht, der als Druckgußteil ausgebildet ist, und Gaswechsel-Einlaß- und -Auslaßkanäle (2 und 3) sowie Einlaß- und Auslaßventilführungen und nach oben offenen Kühlflüssigkeitsraum (9) aufweist, der von einem Zylinder­ kopfdeckel (19) (einteiliger Zylinderkopf) oder einem separaten Deckel (20) (zweiteiliger Zylinderkopf) abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlmittelraum (9) nockenwellenseitig mittels zweier gesonderter unter einem kleinen Winkel β in dem oberen ein- oder zweiteilig ausgeführten Ölraumkern (12) bewegbarer Kerne (10 und 11) entlang des gesamten Motors ausgeformt ist, wobei
die Kerne (10 und 11) im Bereich der zwischen gegenüberliegenden Querstromkanälen (2 und 3) und zwischen Zündkerzenbutzen (8) verlaufenden Mittenebene des Zylinderkopfes bündig aneinander stoßen.1. In the die casting process, one or two-part light metal cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine with hanging valves, which has at least one spark plug receiving slug ( 8 ) per cylinder, and consists of at least one main part ( 2 ) which is designed as a die-cast part , And gas exchange inlet and outlet channels ( 2 and 3 ) and inlet and outlet valve guides and upwardly open coolant chamber ( 9 ), of a cylinder head cover ( 19 ) (one-piece cylinder head) or a separate cover ( 20 ) (two-piece Cylinder head) is covered, characterized in that
that the coolant chamber ( 9 ) on the camshaft side by means of two separate at a small angle β in the upper one or two-part oil chamber core ( 12 ) movable cores ( 10 and 11 ) is formed along the entire engine, wherein
abut the cores ( 10 and 11 ) in the area of the center plane of the cylinder head, which runs between opposite cross-flow ducts ( 2 and 3 ) and between spark plug sleeves ( 8 ). 2. Leichtmetall-Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Kühlmittelraum (9) mit dem gesamten oberen Ölraum nockenwellenseitig mittels des in Zylindermittenebene zweigeteilten Kernes (12), der auslaßseitig den Kern (11) und einlaßseitig den Kern (10) fest beinhaltet, unter einem kleinen Winkel β bewegbar ausgeformt wird.2. Light metal cylinder head according to claim 1, characterized in that the upper coolant chamber ( 9 ) with the entire upper oil chamber on the camshaft side by means of the core ( 12 ) divided in two parts in the cylinder plane, the core ( 11 ) on the outlet side and the core ( 10 ) on the inlet side includes, is formed movably at a small angle β. 3. Leichtmetall-Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufnahme der Zündkerzen vorgesehenen Butzen (8) und eine zur Erhöhung der Stei­ figkeit vorgesehene Rippe (18) mittels Ausnehmungen in den Kühlmantelkernen (10 und 11) ausgeformt sind.3. Alloy cylinder head according to claim 1 or 2, characterized in that the slugs ( 8 ) provided for receiving the spark plugs and a rib ( 18 ) provided for increasing the stiffness are formed by means of recesses in the cooling jacket cores ( 10 and 11 ). 4. Leichtmetall-Zylinderkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß im Druckgußteil motorblockseitig, den Brennraummulden (13) benachbart, ein sich entlang des Motors erstreckender Kühlwassermantel (14) ausgeformt ist, der mit dem oberen Kühlmittelraum (9) durch Kühlsteigkanäle in Verbindung steht,
die im Bereich der Zylinderkopfschrauben mittels bewegbarer Kerne (15) ausgeformt werden, und
die im Bereich zwischen den Auslaßventilsitzen durch maschinell erzeugte Bohrungen (16) ent­ stehen.4. light metal cylinder head according to claim 3, characterized in
that in the die-cast part on the engine block side, adjacent to the combustion chamber troughs ( 13 ), a cooling water jacket ( 14 ) is formed which extends along the engine and which is connected to the upper coolant chamber ( 9 ) through cooling path channels,
which are formed in the area of the cylinder head screws by means of movable cores ( 15 ), and
which exist in the area between the exhaust valve seats through machine-generated bores ( 16 ). 5. Leichtmetall-Zylinderkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der obere Kühlmittelraum (9) durch einen kleinen Deckel (20), der an den Zylinderkopf ge­ klebt, lasergeschweißt, oder mit Dichtung versehen geschraubt, abgeschlossen ist, oder
daß der obere Kühlmittelraum (9) durch den mit Dichtung versehenen Zylinderkopfdeckel (19) unmittelbar abgeschlossen ist.5. light metal cylinder head according to claim 4, characterized in
that the upper coolant chamber ( 9 ) by a small cover ( 20 ) which sticks to the cylinder head ge, laser-welded, or screwed with a seal, is completed, or
that the upper coolant chamber ( 9 ) is immediately closed by the cylinder head cover ( 19 ) provided with a seal. 6. Leichtmetall- Zylinderkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß dieser zwischen dem Auslaßkanal (3), dem Federteller (31) und dem oberen Kühlmittelraum (9), einen durch einen Seitenkern erzeugten Kühlflüssigkeitsraum (24), der durch einen lasergeschweißten Deckel (25) geschlossen ist, aufweist wobei
dieser Raum von dem unteren Kühlmittelraum (14) durch einen Steigkanal am Ende des Zylin­ derkopfes mit Wasser gespeist wird.6. light metal cylinder head according to claim 5, characterized in
that this between the outlet channel ( 3 ), the spring plate ( 31 ) and the upper coolant chamber ( 9 ), a coolant chamber ( 24 ) generated by a side core, which is closed by a laser-welded cover ( 25 ), wherein
this space from the lower coolant space ( 14 ) through a riser at the end of the cylinder head is fed with water. 7. Leichtmetall-Zylinderkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlwasseraustritt durch den vorderen Bereich des Zylinderkopfdeckels, oberhalb des Nockenwellentriebes, oder durch den Kettenkastendeckel und den Steuertrieb stattfindet.7. light metal cylinder head according to claim 6, characterized, that the cooling water outlet through the front area of the cylinder head cover, above the Camshaft drive, or takes place through the chain case cover and the timing drive. 8. Leichtmetall-Zylinderkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Einlaßventilsitz und damit jedes Einlaßventil eines Zylinders (34 und 35) zur besseren Gemischverwirbelung unterschiedliche Durchmesser haben, um eine mehr asymmetrische Positionierung der Einlaßventile zur Zylinder-Mittenebene zu ermöglichen, wobei
die oberen Enden (36) der beiden Einlaßventile jedes Zylinders dieselbe Lage in Querrichtung des Motors haben, um dieselben Schlepphebel für Ein- und Auslaßventiltrieb verwenden zu können, und
die Einlaßkanäle des Zylinderkopfes mit Direkteinspritzung parallel zur Öffnung des Einspritzven­ tiles liegen, um eine einfache Entformung zu ermöglichen.8. light metal cylinder head according to claim 7, characterized in
that each intake valve seat and thus each intake valve of a cylinder ( 34 and 35 ) for better mixture swirling have different diameters in order to allow a more asymmetrical positioning of the intake valves to the cylinder center plane, whereby
the upper ends ( 36 ) of the two intake valves of each cylinder have the same position in the transverse direction of the engine in order to be able to use the same rocker arms for the intake and exhaust valve train, and
the inlet ports of the cylinder head with direct injection are parallel to the opening of the injection tiles to allow easy demolding. 9. Leichtmetall- Zylinderkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Einlaßflansch des Zylinderkopfes mit Saugrohreinspritzung parallel zum Einlaßflansch des Zylinderkopfes mit Direkteinspritzung liegt, wobei
die Befestigungspunkte für die beiden Sauganlagen das gleiche Bohrbild haben.9. light metal cylinder head according to claim 8, characterized in
that the inlet flange of the cylinder head with intake manifold injection is parallel to the inlet flange of the cylinder head with direct injection, wherein
the attachment points for the two suction systems have the same drilling pattern.