DE19943003C1

DE19943003C1 - Zylinderkopf für eine wassergekühlte Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19943003C1
Application number: DE19943003A
Authority: DE
Inventors: Michael Beer; Albrecht Reustle
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2000-11-09
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: US6427642B1; EP1083328A3; EP1083328A2; JP2001090605A

Abstract

Dieser Zylinderkopf für eine wassergekühlte Brennkraftmaschine umfaßt einen Brennraum. Durch Strahlwärme des Brennraums ergibt sich an einer Wand in einem von Kühlwasser durchströmten Kühlkanal des Zylinderkopfs eine Heißstelle. DOLLAR A Für eine gezielte Kühlwasserströmung im Kühlkanal und Kühlung der Heißstelle an der Wand des besagten Kühlkanals sind Steuervorkehrungen vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine wassergekühlte Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist ein Zylinderkopf für eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine mit Wassserkühlung bekannt - EP 0088 157 A1 -, welcher Zylinderkopf Maßnahmen zur Verringerung der thermischen Belastung umfaßt. Hierfür ist ein düsenartiger Hauptwasserübertritt vorgesehen, der eine zwischen Gaswechselkanälen wirkende Strömung erzeugt.

Die EP 0353988 A1 zeigt in Fig. 3 einen Zylinderkopf, der wassergekühlt ist und eine Heißstelle im Bereich einer Wand des Zylinderkopfs aufweist. Die Heißstelle erstreckt sich zwischen einer zentralen Zündkerze und einem Brennraum.

Schließlich behandelt die US 2,305,457 einen wassergekühlten Zylinderkopf mit Kühlkanälen, die um Auslaßventile herumgeführt sind. Diese Kühlkanäle weisen benachbart den Auslaßventilen Wandungen auf, die mittels über Sprühdüsen verteiltes Kühlmedium gekühlt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kühlkanal eines Zylinderkopfs einer Brennkraftmaschine derart zu gestalten, daß vor allem ausgeprägte Heißstellen des Zylinderkopfs über den Kühlkanal mit strömendem Kühlwasser versorgt werden.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß die Steuervorkehrungen im Kühlkanal eines aus einer Leichtmetallegierung bestehenden Zylinderkopfs eine gezielte Kühlwasserströmung im Bereich der Heißstelle bewirken d. h. an der Wandung des Kühlkanals, die sich beispielsweise zwischen einer zentralen Zündkerze und einem Brennraum erstreckt. Die Steuervorkehrungen sind dann besonders wirksam, wenn sie benachbart der Heißstelle in dem Kühlkanal vorgesehen sind, in dem das Kühlwassers als Querstrom von der Auslaßseite zur Einlaßseite hin fließt. Die Steuervorkehrungen werden pro Brennraum durch eine Leitrippe und Sperrippen im Kühlkanal gebildet. Sie bewirken einen gezielten Strom des Kühlwassers an die Heißstelle und reduzieren dort das Risiko einer temperaturbedingten Überbeanspruchung. Dies wiederum ermöglicht zum einen, daß bei der konstruktiven Auslegung eines Zylinderkopfs Standardwerkstoffe - AlSi 10 oder AlSi 7 - verwendet werden können und zum anderen, daß der Ausschuß, der gerade bei Zylinderköpfen von Brennkraftmaschine besonders kostenträchtig ist, deutlich reduziert wird.

In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher beschrieben ist.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Brennkraftmaschine im Bereich eines Zylinderkopfs und eines Zylindergehäuses und

Fig. 2 eine Ansicht von unten auf die Fig. 1, jedoch ohne das Zylindergehäuse

Eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine 1 - Ottobauart - mit Wassserkühlung umfaßt in dem dargestellten Bereich einen Zylinderkopf 2 und ein Zylindergehäuse 3, die aus einer Leichtmetallegierung bestehen und in einer Trennebene 4 zusammengesetzt sind. Der Zylinderkopf 2 ist pro Zylinder mit zwei Einlaßventilen und zwei Auslaßventilen - nicht dargestellt - versehen, die mit ihren Ventiltellern mit Ventilsitzen 5, 6 und 7, 8 zusammenwirken. Die Ventilsitze 5, 6 weisen einen größeren Durchmesser auf als die Ventilsitze 7, 8, wobei die Ventilsitze 5, 6 mit den Einlaßventilen zusammenwirken und die Ventilsitze 7, 8 mit den Auslaßventilen. Außerdem sind die Ventilsitze 5 und 6 sowie die Ventilsitze 7 und 8 mit ihren zugehörigen Einlaßventilen und Auslaßventilen beiderseits einer Querebene A-A angeordnet, die im rechten Winkel zu einer Mittellängsebene B-B des Zylinderkopfs verläuft. Über die Einlaßventile einer Einlaßseite 9 wird einem Brennraum 10 ein Kraftstoffluftgemisch - Saugrohreinspritzung - zugeführt, das mittels einer Zündkerze 11 entzündet wird und danach durch die Auslaßventile einer Auslaßseite 12 in eine nicht gezeigte Abgasanlage gelangt. Die in eine Gewindebohrung 13 des Zylinderkopfs 2 eingedrehte Zündkerze 11 verläuft in einer Mittellängsebene C-C eines Zylinders 14 - oder mit geringem Abstand dazu -, d. h. sie weist eine zentrale Lage im Brennraum 10 auf.

In dem mit Kühlwasser gekühlten Zylinderkopf 2 ist pro Brennraum 10 bzw. Zylinder 14 ein Kühlkanal 15 vorgesehen, der von einem ersten Längskanal 16 des Zylindergehäuses 3 aus mit besagtem Kühlwasser versorgt wird. Der Längskanal 16 begrenzt mit einer Zylinderwand 17 eine Zylinderlaufbüchse 18 des Zylinders 14, und zwar örtlich unter Bildung eines Ringraums 19, der zum Eintritt von Kühlwasser über eine Öffnung 20 mit dem Längskanal 16 verbunden ist. Das Kühlwasser strömt von der Auslaßseite 12 vom Längskanal 16 kommend über den Kühlkanal 15 zu der Einlaßseite 9 hin - ein Querstrom im Zylinderkopf 2 bewirkender Kühlkanal 15 - und wird durch einen zweiten Längskanal 21 des Zylinderkopfs 2 abgeführt.

Im Kühlkanal 15 ergibt sich beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 durch Strahlwärme des Brennraums 10 eine Heißstelle 22 an einer Wand 23, die die Gewindebohrung 13 und den Brennraum 10 begrenzt. Um eine gezielte Kühlung dieser Heißstelle 22 zu gewährleisten, sind im Kühlkanal 15 des Zylinderkopfs 2 auf der Auslaßseite 12 Steuervorkehrungen 24 angeordnet, mit denen der Kühlwasserstrom derart gezielt an der Heißstelle 22 vorbeigeführt wird, daß die thermische Belastung der Wand 23 des Zylinderkopfs 2 reduziert wird. Die Steuervorkehrungen 24 sind bei 25, also benachbart der Heißstelle 22 wirksam und werden durch eine Leitrippe 26 gebildet. Diese Leitrippe 26 besitzt eine Umlenkkante 27, die einen mit strichpunktierten Linien dargestellten, beschleunigten Kühlwasserstrom Ks erzeugt. Damit ein gut wirksamer Kühlwasserstrom mit der Leitrippe 26 bewerkstelligt wird, erstreckt sich letztere in der Querebene A-A zwischen den Auslaßventilen. Darüber hinaus umfassen die Steuervorkehrungen 24 im Kühlkanal 15 zwei - in Querrichtung A-A gesehen - mit Abstand zueinander angeordnete Sperrippen 28, 29, die symmetrisch beiderseits der Leitrippe 26 verlaufen. Schließlich ist im Kühlkanal 15 eine Brennraumstütze 30 angeordnet, in der eine Bohrung 31 vorgesehen ist. Diese Bohrung 31 trägt dazu bei, daß der Kühlwasserstrom grade im Bereich der Heißstelle 22 effizient ist.

Claims

1. Zylinderkopf für eine wassergekühlte Brennkraftmaschine mit wenigstens einer durch Strahlwärme eines Brennraums bewirkten Heißstelle an einer Wand des Zylinderkopfs, welche Heißstelle mittels einem von Kühlwasser durchströmten Kühlkanal gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlkanal (15) Steuervorkehrungen (24) für eine gezielte Kühlwasserströmung und Kühlung der Heißstelle (22) an der Wand (23) des Zylinderkopfs (2) vorgesehen sind.

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem einen Querstrom des Kühlwassers im Zylinderkopf (2) bewirkenden Kühlkanal (15) die Steuervorkehrungen (24) benachbart der Heißstelle (22) wirksam sind.

3. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorkehrungen (24) durch wenigstens eine Leitrippe (26) im Kühlkanal (15) gebildet wird.

4. Zylinderkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitrippe (26) sich im Kühlkanal (15) in einer Querebene (A-A) erstreckt, die zwischen zwei Ventilen z. B. Auslaßventilen des Brennraums (10) verläuft.

5. Zylinderkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kühlkanal (15) mit der Leitrippe (26) das Kühlwasser von einer Auslaßseite (12) zu einer Einlaßseite (9) strömt.

6. Zylinderkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorkehrungen (24) zusätzlich zu der Leitrippe (26) wenigstens zwei Sperrippen (28, 29) im Kühlkanal (15) aufweist.

7. Zylinderkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrippen (28, 29) beiderseits der Leitrippe (26) angeordnet sind.

8. Zylinderkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einer sich in der Querebene (A-A) zwischen den Auslaßventilen erstreckenden Brennraumstütze (30) eine Bohrung (31) zum Durchströmen von Kühlwasser vorgesehen ist.