DE3802886A1 - Cylinder head for water-cooled internal combustion engines - Google Patents

Abstract

In order to achieve optimum cooling of the web between two valves, preferably exhaust valves and at the same time a problem-free manufacturing of the cylinder head, two cooling water-carrying bores (9, 10) are provided in the area of the water jacket (7), which bores, viewed in the direction of the cylinder axis (1'), form an X, the area of the closest proximity of the two bores (9, 10) being situated in the web (6) between the two exhaust ports (2) or the exhaust valves, and the two bores (9, 10) on the one hand being externally closed and each connected by way of a bore (12 and 13) to the cooling jacket of the cylinder block, and on the other hand opening into the water jacket (7) in the area of the inlet valve or inlet valves or inlet ports (13) approximately at the same height.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf für wassergekühlte Brennkraftmaschinen, mit einem Wassermantel, einer zentralen Aufnahmebohrung für eine Einspritzdüse oder Zündkerze, mehreren Ventilen, unter denen sich ein Auslaßven­ til und ein Einlaßventil befindet, sowie Bohrungen im Bereich des Wassermantels, über die den Stegen zwischen den Ventilen Kühlwasser zugeleitet wird.The invention relates to a cylinder head for water-cooled internal combustion engines, with a water jacket, a central location hole for an injection nozzle or Spark plug, several valves, under which there is an exhaust valve til and an inlet valve is located, as well as holes in the area of the water jacket over which the webs between the valves Cooling water is supplied.

Die kritischen Zonen bezüglich Temperaturbelastung eines mehrventiligen Zylinderkopfes liegen zwischen den Aus­ laßventilen und zwischen den Einlaßventilen. In der GB-PS 12 21 421 ist ein Zylinderkopf dieser Art beschrieben, der zwei Einlaßkanäle und diesen gegenüberliegend zwei Auslaß­ kanäle aufweist und bei welchem im Wassermantelbereich Boh­ rungen vorgesehen sind, durch die Kühlwasser gezielt in die kritischen Zonen gebracht wird. Zu diesem Zweck besitzt der gegossene Zylinderkopf einen an seiner Unterseite angeordne­ ten Kühlwassereinlaß, der mit einer das zentrale Gehäuse ei­ ner Einspritzeinrichtung umgebenden rotationssymmetrischen Kammer in Strömungsverbindung steht. Aus dieser Kammer führen vier radiale Kühlwasserkanäle, welche am Boden des Zylinder­ kopfes im Bereich der vier Ventilstege angeordnet sind und zusammen das gesamte über den Einlaß zufließende Kühlwasser über die Ventilstege in den Wassermantel leiten. Jeder Ventil­ steg, also auch der zwischen den beiden Auslaßventilen, wird mit etwa einem Viertel der gesamten Kühlwassermenge beauf­ schlagt. Die Kühlung der kritischen Zonen ist bei diesem Zylinderkopf deshalb unbefriedigend.The critical zones with regard to temperature exposure a multi-valve cylinder head are between the off inlet valves and between the inlet valves. In the GB-PS 12 21 421 describes a cylinder head of this type, of the two inlet channels and two outlet opposite these has channels and in which in the water jacket area Boh stanchions are provided through which cooling water is targeted into the is brought to critical zones. For this purpose the cast cylinder head one arranged on its underside th cooling water inlet, the one with the central housing ner injection device surrounding rotationally symmetrical Chamber is in flow communication. Lead out of this chamber four radial cooling water channels, which at the bottom of the cylinder are arranged in the head of the four valve webs and all the cooling water flowing in through the inlet Lead over the valve webs into the water jacket. Every valve web, that is also between the two exhaust valves with about a quarter of the total amount of cooling water strikes. The cooling of the critical zones is with this Cylinder head therefore unsatisfactory.

Weiter ist auch bekannt, die Umströmung der kritischen Stege mit einer horizontalen Wand durch den Zylinderkopf, die den Wassermantel teilt, zu erzwingen. Diese Ausführung wirft gußtechnische Probleme auf, die mit kleinerwerdendem Zylin­ derdurchmesser größer werden (Kerndurchbiegung, Kontrolle, Gußbutzen). Bei sehr gedrängten Bauarten, wie z. B. bei Mehr­ ventilmotoren mit kleinen Zylinderbohrungen ist die Unterbrin­ gung von solchen Strömungsleitwänden schwierig, wenn nicht sogar unmöglich.It is also known that the flow around the critical  Bridge with a horizontal wall through the cylinder head dividing the water jacket to force. This execution throws casting problems on, with smaller Zylin the diameter increases (core deflection, control, Cast slugs). With very compact designs, such as. B. More valve engines with small cylinder bores is the lower part supply of such flow guide walls difficult if not even impossible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekann­ ten Ausführungen zu vermeiden und insbesondere eine effekti­ vere Kühlung des Steges zwischen den Auslaßventilen und eine unproblematische Herstellung des Zylinderkopfes zu erreichen.The invention is based, the disadvantages of the known Avoid th versions and in particular an effective vere cooling the web between the exhaust valves and a to achieve unproblematic manufacture of the cylinder head.

Die Erfindung besteht darin, daß im Bereich des Wasserman­ tels zwei kühlwasserführende Bohrungen vorgesehen sind, die, in Richtung der Zylinderachse gesehen, ein X bilden, wobei der Bereich der größten Annäherung der beiden Bohrungen im Steg zwischen zwei Ventilen, vorzugsweise Auslaßventilen bzw. Auslaßkanä­ len gelegen ist, und die beiden Bohrungen einerseits außen verschlossen sind und über je eine Bohrung mit dem Kühlmantel des Zylinderblockes in Verbindung stehen und andererseits im Bereich des Einlaßventiles bzw. der Einlaßventile bzw. der Einlaßkanäle etwa in gleicher Höhe in den Wassermantel münden. Durch die beiden Bohrungen tritt die Hauptmenge des Kühlwas­ sers in den Zylinderkopf, nur ein kleinerer Teil der gesamten Kühl­ wassermenge tritt über die erforderlichen Entdampfungsbohrun­ gen mit relativ kleinem Gesamt-Durchtrittsquerschnitt aus dem Zylinderblock in den Zylinderkopf über. Somit wird erreicht, daß beinahe die gesamte Kühlwassermenge je Zylinder zuerst den Auslaßventilsteg und anschließend, bei einer Vierventil­ ausführung, jeweils etwa die halbe Menge den Steg zu den Ein­ laßventilen kühlt. Durch diese Zwangskühlung des Stegberei­ ches mit den beiden Bohrungen kann die gußtechnisch problematische Trennwand im Wassermantel entfallen und es wird ein stabiler Wasserman­ telkern, eine leichtere Putzarbeit sowie eine einfachere Kon­ trolle ermöglicht.The invention is that in the field of Wasserman two cooling water bores are provided, which, seen in the direction of the cylinder axis, form an X, where the area of greatest approximation of the two holes in the Web between two valves, preferably exhaust valves or exhaust channels len is located, and the two holes on the one hand outside are closed and each with a hole with the cooling jacket of the cylinder block are connected and on the other hand in Area of the intake valve or the intake valves or the Inlet channels open into the water jacket at approximately the same height. Most of the cooling water passes through the two holes sers in the cylinder head, only a small part of the total cooling The amount of water passes through the required evaporation hole gen with a relatively small total cross section from the Cylinder block in the cylinder head. Thus it is achieved that almost the total amount of cooling water per cylinder comes first the exhaust valve web and then, for a four-valve  execution, each about half the amount of the bridge to the on cooling valves. Through this forced cooling of the dock ches with the two holes can be the casting problematic There is no partition in the water jacket and it becomes a stable water man telkern, easier cleaning work and a simpler con trolls enables.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können bei einem Zylinderkopf mit zwei Einlaßventilen die beiden Bohrungen im Stegbereich zu den Einlaßventilen bzw. Einlaßkanälen münden. Durch die X-förmige Anlegung der Durchflußkanäle kann gleich­ zeitig erreicht werden, daß je ein Kanal dem Stegbereich eines Einlaßventils so zugeordnet wird, daß beide Stegbereiche gleichmäßig gekühlt werden.In a further embodiment of the invention, one Cylinder head with two intake valves in the two bores Web area to the inlet valves or inlet channels open. Due to the X-shaped arrangement of the flow channels, the same can be achieved in time that one channel each the web area Intake valve is assigned so that both land areas be cooled evenly.

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit nach der Erfindung besteht darin, daß sich die beiden Bohrungen kreuzen, vorzugs­ weise zueinander windschief angeordnet sind, wodurch sich eine platzsparende Anordnung ergibt.Another possible embodiment according to the invention is that the two holes intersect, preferably are arranged skewed to each other, resulting in a space-saving arrangement results.

Schließlich kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, daß sich die beiden Bohrungen schneiden und in einer Ebene liegen, die vorzugsweise parallel zum Zylinderkopfboden verläuft. Diese Ausführung ermöglicht eine relativ geringe Bauhöhe.Finally, it can be provided within the scope of the invention that the two holes intersect and in one plane lie, which are preferably parallel to the cylinder head base runs. This version allows a relatively small Overall height.

Die Erfindung wird dann nachfolgend anhand der teilwei­ se vereinfachten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is then based on the part se simplified drawings explained in more detail. It shows

Fig. 1 einen Zylinderkopf gemäß der Erfindung im Axialschnitt ent­ sprechend der Linie I-I, Fig. 1 shows a cylinder head according to the invention in axial section, accordingly the line II,

Fig. 2 einen Querschnitt ent­ sprechend der Linie II-II in Fig. 3 und Fig. 2 shows a cross section corresponding to the line II-II in Fig. 3 and

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1. In den Fig. 3 shows a section along the line III-III in Fig. 1. In the

Fig. 4 bis 7 ist eine andere Ausführungsform des Zylinderkopfes gemäß der Er­ findung dargestellt und zwar ist Fig. 4 to 7 is another embodiment of the cylinder head according to the invention He is shown and that is

Fig. 4 ein Schnitt durch die beiden Auslaßventile gemäß der Linie IV-IV in Fig. 6, Fig. 4 is a section through the two exhaust valves according to the line IV-IV in Fig. 6,

Fig. 5 ein Schnitt durch den Auslaßventilsteg gemäß der Linie V-V in Fig. 6, Fig. 5 is a section through the Auslaßventilsteg according to the line VV in Fig. 6,

Fig. 6 ein horizontaler Schnitt durch die Kühlbohrun­ gen gemäß der Linie VI-VI in Fig. 5 und Fig. 6 is a horizontal section through the Kühlbohrun gene along the line VI-VI in Fig. 5 and

Fig. 7 ein Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 6. FIG. 7 shows a section along the line VII-VII in FIG. 6.

Gleiche Teile sind bei den beiden Ausführungsbeispielen mit denselben Bezugszeichen versehen.Same parts are in the two embodiments with the same reference numerals Mistake.

Der in Fig. 1 bis 3 dargestellte Zylinderkopf 1 weist zwei Auslaßkanäle 2 und zwei Einlaßkanäle 3 auf, welche durch Ventile gesteuert werden, von denen nur die Auslaßventile 4 dargestellt sind. Der Bereich des Ventilsteges zwischen den Einlaßkanälen 3 und den Auslaßkanälen 2 ist mit 5 und der Ventilsteg zwischen den Auslaßkanälen 2 mit 6 bezeichnet. Die­ sen Ventilstegbereich 6 durchsetzen zwei von der Seitenfläche 8 des Zylinderkopfes 1 her ausgeführte Bohrungen 9 und 10, wel­ che außen mit Stopfen 9′ bzw. 10′ verschlossen und in den Wassermantel 7 im Ventilstegbereich 5 zwischen den Einlaß- und Auslaßkanälen 3 bzw. 2 münden. Durch die beiden Bohrungen 12 und 13, welche den Zylinderkopfboden 11 durchsetzen, tritt die Hauptmenge des Kühlwassers für den Zylinderkopf 1 aus dem Zylinderblock über. Ein kleiner Teil der gesamten Kühl­ wassermenge tritt durch die Entdampfungsbohrungen 15 vom Kur­ belgehäuse in den Zylinderkopf über. Der Gesamtquerschnitt dieser Entdampfungsbohrungen 15 ist im Vergleich zum Gesamt­ querschnitt der beiden Überströmbohrungen 12 und 13 entspre­ chend dem angestrebten Mengenverhältnis klein.The cylinder head 1 shown in FIGS . 1 to 3 has two exhaust ports 2 and two intake ports 3 , which are controlled by valves, of which only the exhaust valves 4 are shown. The area of the valve web between the inlet channels 3 and the outlet channels 2 is denoted by 5 and the valve web between the outlet channels 2 by 6 . The sen valve land portion 6 by putting two of the side surface 8 of the cylinder head 1 fro running holes 9 and 10, wel che outside with plug 9 'and 10' closed and in the water jacket 7 in the valve land portion 5 between the inlet and outlet ports 3 and 2 flow out. Through the two bores 12 and 13 which penetrate the cylinder head base 11 , the majority of the cooling water for the cylinder head 1 passes out of the cylinder block. A small part of the total amount of cooling water passes through the evaporation holes 15 from the cure bel housing into the cylinder head. The total cross section of these evaporation bores 15 is small compared to the total cross section of the two overflow bores 12 and 13 accordingly the desired ratio.

Wesentlich für die Erfindung ist, daß die beiden Bohrungen 9 und 10, in Richtung der Zylinderachse 1′ gesehen, X-förmig angeordnet sind (Fig. 3) und sich im Ventilsteg 6 zwischen den Auslaßkanälen 2 so nahe kommen als fertigungstechnisch ausführbar ist. Dieser Bereich wird also konzentriert von praktisch der gesamten Kühlwassermenge in­ tensiv gekühlt. Die Bohrungen 9 und 10 münden zu beiden Seiten der zentralen Düsen- oder Kerzenaufnahmebohrung 14, also im Ventilstegbereich 5 zwischen Ein- und Auslaßkanälen (3 bzw. 2) aus, womit erreicht wird, daß von der Kühlwassermenge je Zylinder jeweils etwa die halbe Menge den Steg zu den Einlaß­ ventilen kühlt.It is essential for the invention that the two bores 9 and 10 , viewed in the direction of the cylinder axis 1 ' , are arranged in an X-shape ( FIG. 3) and come as close in the valve web 6 between the outlet channels 2 as can be produced in terms of production technology. This area is therefore intensively cooled by practically the entire amount of cooling water. The bores 9 and 10 open out on both sides of the central nozzle or candle receiving bore 14 , that is to say in the valve web area 5 between the inlet and outlet channels ( 3 and 2 ), with the result that about half the amount of the cooling water amount per cylinder Bridge to the inlet valves cools.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 bis 7 schneiden sich die beiden Bohrungen 9 und 10 im Bereich des Ventilsteges 6 zwi­ schen den Auslaßkanälen 2. Die beiden Kanäle 9 und 10 liegen in einer Ebene und parallel zum Zylinderkopfboden 11. An der Schnittstelle der beiden Kanäle 9 und 10 tritt zwangsläufig eine gewisse Querschnittsdrosselung ein, was bei der Festle­ gung der Bohrungsdurchmesser ohne weiteres berücksichtigt werden kann. Ein etwas größerer Bohrungsdurchmesser bietet bei dieser Ausführung keine Schwierigkeiten.In the embodiment according to FIGS. 4 to 7, the two bores 9 and 10 intersect in the region of the valve web 6 between the outlet channels 2 . The two channels 9 and 10 lie in one plane and parallel to the cylinder head base 11 . At the interface of the two channels 9 and 10 inevitably occurs a certain cross-sectional throttling, which can easily be taken into account when determining the bore diameter. A slightly larger bore diameter does not pose any problems with this version.

Im Rahmen der Erfindung sind noch andere Ausführungen möglich. So können die beiden Bohrungen auch in zueinander parallelen Ebenen liegen und sich im Stegbereich sehr nahe kommen. Diese Version ist nicht näher dargestellt; der Schnitt durch den Ventilsteg 6 zwischen den Auslaßkanälen 2 entspricht jedoch der Fig. 1.Other designs are possible within the scope of the invention. Thus, the two holes can also lie in mutually parallel planes and come very close in the web area. This version is not shown in detail; however, the section through the valve web 6 between the outlet channels 2 corresponds to FIG. 1.

Claims (4)

1. Zylinderkopf für wassergekühlte Brennkraftmaschinen mit ei­ nem Wassermantel, einer zentralen Aufnahmebohrung für eine Einspritzdüse oder Zündkerze, mehreren Ventilen, unter denen sich ein Auslaßventil und ein Einlaßventil befindet, sowie Bohrungen im Bereich des Wassermantels, über die den Stegen zwischen den Venti­ len Kühlwasser zugeleitet wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Bereich des Wassermantels (7) zwei kühlwasserführende Bohrungen (9, 10) vorgesehen sind, die, in Richtung der Zylinderachse (1′) gesehen, ein X bilden, wobei der Bereich der größten Annäherung der bei­ den Bohrungen (9, 10) im Steg (6) zwischen zwei Ventilen, vorzugs­ weise Auslaßventilen (4) bzw. Auslaßkanälen (2) gelegen ist, und die beiden Bohrungen (9, 10) einerseits außen verschlos­ sen sind und über je eine Bohrung (12 bzw. 13) mit dem Kühlmantel des Zylinderblockes in Verbindung stehen und andererseits im Bereich des Einlaßventiles bzw. der Ein­ laßventile bzw. der Einlaßkanäle (13) etwa in gleicher Höhe in den Wassermantel (7) münden.1. Cylinder head for water-cooled internal combustion engines with egg nem water jacket, a central receiving bore for an injection nozzle or spark plug, several valves, including an exhaust valve and an intake valve, as well as holes in the area of the water jacket through which the webs between the valves len cooling water is supplied is characterized in that in the area of the water jacket ( 7 ) two cooling water-carrying bores ( 9, 10 ) are provided which, seen in the direction of the cylinder axis ( 1 ' ), form an X, the area of greatest approximation of that at the Bores ( 9, 10 ) in the web ( 6 ) between two valves, preferably as exhaust valves ( 4 ) or exhaust channels ( 2 ), and the two bores ( 9, 10 ) on the one hand are externally closed and each have a bore ( 12 or 13 ) are in communication with the cooling jacket of the cylinder block and on the other hand in the area of the inlet valve or the inlet valves or the inlet channels ( 13 ) a open into the water jacket ( 7 ) at the same height. 2. Zylinderkopf mit zwei Einlaßventilen nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Bohrungen (9, 10) im Stegbereich (6) zu den Einlaßventilen bzw. Einlaßkanälen (13) münden.2. Cylinder head with two intake valves according to claim 1, characterized in that the two bores ( 9, 10 ) in the web area ( 6 ) open to the intake valves or intake channels ( 13 ). 3. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die beiden Bohrungen (9, 10) kreuzen, vorzugs­ weise zueinander windschief angeordnet sind.3. Cylinder head according to claim 1 or 2, characterized in that the two bores ( 9, 10 ) cross, are preferably arranged skewed to one another. 4. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die beiden Bohrungen (9, 10) schneiden und in einer Ebene liegen, die vorzugsweise parallel zum Zylinderkopfboden (11) verläuft.4. Cylinder head according to claim 1 or 2, characterized in that the two bores ( 9, 10 ) intersect and lie in a plane which preferably runs parallel to the cylinder head base ( 11 ).