DE4433280A1 - Zylinderkopf - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse,
in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein Pleuel
angelenkt ist, das einen Kolben trägt, der in einem von einem Zylinderkopf
abgedeckten Zylinder bewegbar ist, wobei in den Zylinderkopf mit Gas
wechselkanälen zusammenwirkende Gaswechselventile, ein Einspritz
ventil, eine oberhalb des Zylinderkopfbodens angeordnete Zwischenwand
und zumindest ein Kühlflüssigkeitsraum mit einem Zugang und einem Ab
gang angeordnet sind.
Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der DE-AS 12 94 096 bekannt.
Diese Brennkraftmaschine weist einen 4-Ventil-Zylinderkopf mit einem
zentralen Einspritzventil auf. Zur Kühlung des Zylinderkopfbodens strömt
Kühlflüssigkeit über insgesamt 8 Zugänge in einzelne in dem Zylinderkopf
angeordnete äußere Kühlräume, um von dort über gegossene Kanäle in
einen inneren Kühlraum zu gelangen, der das Einspritzventil umgibt. Von
diesem inneren Kühlraum gelangt die Kühlflüssigkeit direkt in einen Aus
gang.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine be
reitzustellen, bei der die Kühlung insbesondere des Zylinderkopfs gegen
über dem Stand der Technik verbessert ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein zwischen dem Zylinderkopf
boden und einer Zwischenwand angeordneter Kühlraum einen außenlie
genden, durchgehenden Ringraum umfaßt, der über geradlinige Kühl
bohrungen mit einem mittig in dem Zylinderkopfboden angeordneten Ein
spritzventilkühlraum verbunden ist, und daß weitere Kühlkanäle vorhan
den sind, die zumindest einen Auslaßventilkühlraum mit dem Ringraum
und dem Einspritzventilkühlraum verbinden. Durch diese Ausbildung wird
eine effektive und wirkungsvolle Kühlung des Zylinderkopfs in den ther
misch beanspruchten Bereichen ermöglicht, wobei darüberhinaus dieser
Zylinderkopf konstruktionstechnisch günstig ausgebildet ist. Dadurch, daß
ein außenliegender, durchgehender Ringraum vorhanden ist, wird eine
Verteilung der in den Zylinderkopf eintretenden Kühlflüssigkeit auf dessen
gesamten Umfang erreicht, so daß insgesamt ein ausgeglichenes und
gleichmäßiges Temperaturniveau eingestellt ist. Dieser Ringraum ist über
geradlinige Kühlbohrungen mit einem mittig in dem Zylinderkopfboden
angeordneten Einspritzventilkühlraum verbunden. Dabei ist das Einspritz
ventil direkt oder unter Einbezug einer Schutzhülse, die einen Wechsel
des Einspritzventils ohne Ablaß der Kühlflüssigkeit ermöglicht, in den Ein
spritzventilkühlraum eingesetzt. Dadurch wird eine effektive Kühlung des
Einspritzventils sichergestellt. Die geradlinigen Kühlbohrungen lassen
sich bei der Bearbeitung des Zylinderkopfs ohne großen Aufwand an
bringen und ermöglichen eine genaue Dosierung der einzelnen
Kühlströme. Gleiches gilt für die Kühlkanäle, die einen Auslaßventilkühl
raum mit dem Ringraum und dem Einspritzventilkühlraum verbinden. Auch
diese Kanäle können beispielsweise durch Bohren einfach gefertigt wer
den. Der Auslaßventilkühlraum wird vorteilhaft durch eine entsprechende
Ausnehmung zwischen einem Ventilsitzring und dem Zylinderkopfgehäuse
gebildet. Dabei wird dann der Ventilsitzring nach der Anbringung des
Kühlkanals eingesetzt.
In Weiterbildung der Erfindung ist in der den Ringraum umgebenden
äußeren Zylinderkopfumfangswand zumindest ein Zugang eingelassen,
der den Ringraum mit einem Zylinderkühlraum verbindet. Dieser Zugang
kann beim Gießen des Zylinderkopfs eingegossen bzw. ausgespart wer
den oder aber zumindest teilweise durch nachträgliche Bearbeitungs
schritte gefertigt werden. Dabei sind vorzugsweise vier Zugänge auf dem
Umfang des Zylinderkopfs verteilt, die eine wirkungsvolle und gut verteilte
Versorgung des Zylinderkopfs mit Kühlflüssigkeit ermöglichen.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Zwischenwand kegelig ausgebildet
und weist auf der von dem Zylinderkopfboden wegweisenden Seite einen
konkarven Verlauf, während sie auf der von dem Ringraum, den Kühl
bohrungen und den Kühlkanälen gebildeten Seite im wesentlichen
geradlinig ausgebildet ist. Dabei ist die Zwischenwand im Bereich der
Einspritzventilsitzfläche auf dem Zylinderkopfboden mit dem Zylinder
kopfboden verbunden. Durch die schräge Anbindung zu den Zylinderkopf
seitenwänden ist eine gute Abstützung des Zylinderkopfbodens zu den
Zylinderkopfseitenwänden gegeben.
In Weiterbildung der Erfindung strömt die Kühlflüssigkeit von dem
Ringraum durch die Kühlbohrungen und die Kühlkanälen in den Einspritz
ventilkühlraum, der ein Bestandteil der sich oberhalb des Zylinderkopfbo
dens erstreckenden Kühlräume ist. Durch diese Ausbildung ist eine wir
kungsvolle und effiziente Kühlung der thermisch belasteten Bereiche in
den Zylinderkopf sichergestellt. Dabei kann es auch vorgesehen sein, daß
von dem Ringraum direkt Verbindungsbohrungen zu den oberen Kühlräu
men bestehen, die einen dosierten Kühlstrom direkt in diese Kühlräume
entweichen lassen und zugleich die Entlüftung des Ringraumes bewirken.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Abgaskanal zumindest teilweise
kühlflüssigkeitsumströmt. Dabei wird der Abgaskanal vor dem Austritt der
Kühlflüssigkeit aus dem Zylinderkopf quasi als letztes Glied in der Kühl
kette umströmt.
In Weiterbildung der Erfindung ist im Bereich unterhalb eines Abgaska
nalanschlußflansches ein Ausgang und neben dem Abgaskanalanschluß
flansch ein Abfluß der Kühlflüssigkeit aus dem Zylinderkopf vorgesehen.
Je nach dem, ob die Brennkraftmaschine als Reihenmotor mit im wesent
lichen vertikal ausgerichteten Zylinderrohren oder als V-Maschine mit
Schrägstellung der Zylinderrohre ausgebildet ist, werden entweder die
Ausgänge oder die Abflüsse an eine Abwassersammelleitung ange
schlossen, da bei der vertikalen Ausrichtung der Zylinderrohre die Ab
flüsse geodätisch höher liegen als die Ausgänge. Diese Anordnung hat
den Vorteil, daß insbesondere in Verbindung mit der in Weiterbildung
vorgesehenen Absperrbarkeit der Verteilleitung zu dem Zulauf und der
Verbindbarkeit des Zulaufs mit einer Ablaßleitung gezielt eine Zylinder
einheit "trockengelegt" werden kann und somit die Zylindereinheit ohne
Ablaß der Kühlflüssigkeit aus der gesamten Brennkraftmaschine teilweise
oder komplett demontiert werden kann.
In Weiterbildung der Brennkraftmaschine ist bei Ausbildung der Brenn
kraftmaschine mit zwei V-förmig angeordneten Zylinderreihen die Kon
kavität der Zwischenwand so bemessen, daß deren geodätisch tiefster
Punkt in dem Einspritzventilkühlraum liegt. Diese Ausbildung hat den
Vorteil, daß beim Ablassen der Kühlflüssigkeit sichergestellt ist, daß die
Kühlflüssigkeit vollständig aus dem Zylinderkopf entfernt wird. Dies ist
einerseits für eine komplikationsfreie Wartung und Reparatur günstig, an
dererseits in Extremfällen, wenn beim Stillstand der Brennkraftmaschine
wegen Frost die nicht mit Zusätzen versehene Kühlflüssigkeit, die also
normales Wasser ist, abgelassen werden muß. Für diesen Fall ist dann
der erfindungsgemäß ausgebildete Zylinderkopf wie auch sämtliche ande
ren kühlflüssigkeitsführenden Teile der Brennkraftmaschine so ausge
staltet, daß keine Kühlflüssigkeit zurückbleibt.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Zylinderkühlraum in ein Zwischen
gehäuse eingelassen. Damit ist dieser Zylinderkühlraum aus dem eigent
lichen Kurbelgehäuse herausgenommen, so daß in dem Kurbelgehäuse
keine direkten Kühlräume vorhanden sind. In dem Kurbelgehäuse ist le
diglich die in Weiterbildung vorgesehene Verteilleitung angeordnet, die
mit einem Zulauf zu dem Zylinderkühlraum in Verbindung steht. Zudem
umfaßt der Zylinder ein Zylinderrohr, das in das Zwischengehäuse ein
setzbar ist und mit einem umlaufenden Bund zwischen dem Zylinderkopf
und dem Zwischengehäuse verspannbar ist. In einem Bereich unterhalb
des Zulaufs ist das Zylinderrohr gegenüber dem Zwischengehäuse abge
dichtet. Wird, wie zuvor beschrieben, die Verteilleitung zu dem Zulauf
einer Zylindereinheit abgesperrt und die Kühlflüssigkeit aus dieser Zylin
dereinheit abgelassen, so kann diese Zylindereinheit insgesamt von dem
Kurbelgehäuse abgenommen werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß
Reste von Kühlflüssigkeit durch die Zylinderöffnung in das Kurbelgehäuse
eintreten. Dies wird dadurch verhindert, daß in diesem Bereich während
der Montage keine kühlflüssigkeitsführende Verbindung geöffnet wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden
Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren darge
stelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Es zeigen:
Fig. 1 Einen Schnitt durch einen Teilbereich einer Zylindereinheit im
Bereich eines Einlaßventils und eines Auslaßventils,
Fig. 2 einen ähnlichen Schnitt gemäß Fig. 1 im Bereich eines Ein
spritzventils,
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Zylinderkopfs mit Sicht auf einen
Abgaskanalanschlußflansch
Fig. 4 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf durch die Ebene der
Auslaßventile und des Auslaßkanals
Fig. 5 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf durch die Ebene der
Einlaßventile und des Einlaßkanals und
Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Zylinderkopf.
Die Zylindereinheit gemäß Fig. 1 zeigt ein Zwischengehäuse 1, das auf
einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine aufgesetzt wird. In das
Zwischengehäuse 1 ist ein Zylinderrohr 2 eingeschoben und ragt bis in
das Kurbelgehäuse hinein. Das Zylinderrohr 2 weist einen umlaufenden
Bund 3 auf, mit dem es auf dem Zwischengehäuse 1 aufliegt. Auf dem
Zwischengehäuse 1 und dem Zylinderrohr 2 ist ein Zylinderkopf 4 aufge
setzt und über Zuganker mit dem Kurbelgehäuse verspannt.
In dem Kurbelgehäuse ist eine Verteilleitung für Kühlflüssigkeit einge
lassen, die Öffnungen aufweist, die jeweils mit einem Zulauf 5 in dem
Zwischengehäuse 1 verbunden sind. Der Zulauf 5 führt die Kühlflüssigkeit
zu einem Zylinderkühlraum 6, der zwischen dem Zylinderrohr 2 und dem
Zwischengehäuse 1 gebildet ist. In einem Bereich unterhalb des an das
Zylinderrohr 1 gelangenden Zulaufs 5 ist das Zylinderrohr 2 gegenüber
dem Zwischengehäuse 1 durch Dichtungen 7 abgedichtet. Die Kühl
flüssigkeit gelangt von dem Zylinderkühlraum 6 über Steigkanäle 8 und
Verbindungsstücke 9 in Zugänge 10 in den Zylinderkopf. Diese Zugänge
10 sind (Fig. 6) auf der Zylinderkopfumfangswand 11 verteilt angeordnet.
Von diesen Zugängen 10 gelangt die Kühlflüssigkeit in einen außenlie
genden, durchgehenden Ringraum 12 des Zylinderkopfs. Von diesem
Ringraum 12 gelangt die Kühlflüssigkeit durch geradlinige Kühlbohrungen
13 in einen Einspritzventilkühlraum 14. In diesen Einspritzventilkühlraum
14 ist ein Einspritzventil 15 unter Einfügung einer Hülse 16 eingesetzt. Die
Hülse 16 ist gegenüber dem Einspritzventilkühlraum 14 abgedichtet, so
daß bei einem nötigen Wechsel des Einspritzventils 15 dieses ohne Ab
lassen der Kühlflüssigkeit aus dem Zylinderkopf 4 demontiert werden
kann. Der Einspritzventilkühlraum 14 bildet gleichzeitig einen Bestandteil
der sich oberhalb einer Zwischenwand 17 erstreckenden Kühlräume 18.
Von dem Ringraum 12 gelangt die Kühlflüssigkeit weiterhin durch Kühlka
näle 19 in Auslaßventilkühlräume 20, um von dort über weiterführende
Kühlkanäle 19 ebenfalls in den Einspritzventilkühlraum 14 zu gelangen.
Die Auslaßventilkühlräume 20 werden durch entsprechende Freiräume
zwischen Ventilsitzringen 21 und dem Zylinderkopf 4 gebildet. Sowohl die
Zugänge 10, als auch die Kühlbohrungen 13 und die Kühlkanäle 19
können zumindest teilweise in den Zylinderkopf gebohrt werden. Dabei
werden entsprechende Bohröffnungen nach außen durch Stopfen 22 ver
schlossen. Die Zwischenwand 17 ist im übrigen zu den Kühlräumen 18
konkav ausgebildet und zwar derart, daß bei einem schrägstehenden Zy
linderkopf, wie dies bei einer V-Brennkraftmaschine zwangsläufig der Fall
ist, der geodätisch tiefste Punkt im Bereich des Einspritzventilkühlraums
14 ist. Dadurch ist eine vollständige Entleerung der Kühlräume 18 von
Kühlflüssigkeit sichergestellt. Entsprechend sind auch zumindest ein Zu
gang 10 so angeordnet, daß dieser eine vollständige Entleerung des
Ringraums 12 in den Zylinderkühlraum 6 ermöglicht.
Die Kühlräume 18 sind so ausgebildet, daß diese zu einem Ausgang 23
und Ausläße 26 hinführen, die je nach dem, ob die Brennkraftmaschine
als Reihen- oder V-Maschine ausgebildet ist, an geodätisch höchster
Stelle der Kühlräume 18 neben oder unterhalb einem Abgaskanal 24 an
geordnet sind. Dabei umströmt die Kühlflüssigkeit in einem weiten Be
reich den Abgaskanal 24.
Claims (13)
1. Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbel
welle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein Pleuel angelenkt ist, das
einen Kolben trägt, der in einem von einem Zylinderkopf abgedeckten Zy
linder bewegbar ist, wobei in den Zylinderkopf mit Gaswechselkanälen
zusammenwirkende Gaswechselventile, ein Einspritzventil, eine oberhalb
des Zylinderkopfbodens angeordnete Zwischenwand und zumindest ein
Kühlflüssigkeitsraum mit einem Zugang und einem Abgang angeordnet
sind,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen dem Zylinderkopfboden (25)
und der Zwischenwand (17) angeordneter Kühlraum einen außenliegen
den, durchgehenden Ringraum (12) umfaßt, der über geradlinige Kühlboh
rungen (13) mit einem mittig zu dem Zylinderkopfboden (25) angeordne
ten Einspritzventilkühlraum (14) verbunden ist, und daß weitere Kühlka
näle (19) vorhanden sind, die zumindest einen Auslaßventilkühlraum (20)
mit dem Ringraum (12) und dem Einspritzventilkühlraum (14) verbinden.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in der den Ringraum (12) umgebenden
äußeren Zylinderkopfumfangswand (11) zumindest ein Zugang (10) einge
lassen ist, der den Ringraum (12) mit einem Zylinderkühlraum (6) verbin
det.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (17) kegelig ausgebildet
ist und auf der von dem Zylinderkopfboden (25) wegweisenden Seite
einen konkaven Verlauf aufweist und auf der von dem Ringraum (12), den
Kühlbohrungen (13) und den Kühlkanälen (19) gebildeten Seite im we
sentlichen geradlinig ausgebildet ist.
4. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit von dem Ringraum (12)
durch die Kühlbohrungen (13) und die Kühlkanäle (9) in den Einspritzven
tilkühlraum (14) strömt, der ein Bestandteil der sich oberhalb der
Zwischenwand (17) erstreckenden Kühlräume (18) ist.
5. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abgaskanal (24) zumindest teilweise
kühlflüssigkeitsumströmt ist.
6. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich unterhalb eines Abgaskanalan
schlußflansches ein Ausgang (23) und neben dem Abgaskanalanschluß
flansch ein Abfluß (26) der Kühlflüssigkeit aus dem Zylinderkopf (4) an
geordnet sind.
7. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (23) dann an eine Abwasser
sammelleitung angeschlossen sind, wenn die Brennkraftmaschine mit V-
förmig angeordneten Zylinderreihen ausgestaltet und die Zylinderköpfe (4)
so angeordnet sind, daß die Ausgänge (23) geodätisch höher liegen als
die Kühlräume (18) der Zylinderköpfe.
8. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß an die Abflüsse (26) eine Abwasser
sammelleitung angeschlossen ist, wenn die Zylinderrohe (2) der Brenn
kraftmaschine im wesentlichen vertikal ausgerichtet sind und die Abflüsse
(26) geodätisch höher liegen als die Kühlräume (18) der Zylinderköpfe.
9. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der Brennkraftmaschine mit
zwei V-förmig angeordneten Zylinderreihen die Konkavität der Zwischen
wand (17) so bemessen ist, daß deren geodätisch tiefster Punkt im Ein
spritzventilkühlraum (14) liegt.
10. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkühlraum (6) in ein Zwischen
gehäuse (1) eingelassen ist.
11. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkühlraum (6) einen Zulauf (5)
aufweist, der mit einer Verteilleitung in dem Kurbelgehäuse zusammen
wirkt.
12. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder ein Zylinderrohr (2) umfaßt,
das in das Zwischengehäuse (1) einsetzbar, mit einem umlaufenden Bund
(3) zwischen Zylinderkopf (4) und Zwischengehäuse (1) verspannbar und
im Bereich unterhalb des Zulaufs (5) gegenüber dem Zwischengehäuse
(1) abdichtbar ist.
13. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilleitung zu dem Zulauf (5) ab
sperrbar und der Zulauf (5) mit einer Ablaßleitung verbindbar ist.
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EP95933382A EP0782665B1 (de) | 1994-09-19 | 1995-09-18 | Brennkraftmaschine |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4433280A1 true DE4433280A1 (de) | 1996-03-28 |
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ID=6528554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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