DE69910249T2 - CYLINDER HEAD FOR A LIQUID-COOLED INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor, der insbesondere für ein Fahrzeug bestimmt ist, zum Beispiel ein Automobil oder ein Motorrad. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Kühlkreislauf, der einen Zylinderkopf des Motors durchsetzt.The present invention relates a cylinder head for an internal combustion engine intended especially for a vehicle, for example, an automobile or a motorcycle. In particular, the Invention a refrigeration cycle, which passes through a cylinder head of the engine.
Die Kühlung durch Zirkulation einer Flüssigkeit, wie zum Beispiel Wasser, ist die am meisten verwendete Kühlung für Verbrennungsmotoren, insbesondere deswegen, weil sie eine gute Wärmeabfuhr ermöglicht auch aus sehr eingeengten Bereichen, wie den Zylinderköpfen und auch deswegen, weil die Flüssigkeit auf Grund ihrer Masse eine gewisse akustische Isolierung des Motors mit sich bringt.The cooling by circulation of a Liquid, such as water, is the most used cooling for internal combustion engines, especially because it also allows good heat dissipation from very constricted areas, such as the cylinder heads and also because of the liquid due to their mass a certain acoustic insulation of the engine brings with it.
Ein Flüssigkeitskühlkreis für einen Motor dient grundsätzlich dazu, die heißen Teile des Motors durch eine in ihm strömende Zirkulation zu kühlen und die dabei aufgenommene Wärmemenge an die Umgebungsluft abzugeben mittels eines Wärmetauschers Flüssigkeit/Luft, der als Kühler bezeichnet wird.A liquid cooling circuit for an engine basically serves the hot ones To cool parts of the engine by a circulating in him circulation and the amount of heat absorbed to the ambient air by means of a heat exchanger liquid / air, as a cooler referred to as.
Die Zirkulation der Flüssigkeit innerhalb des Motors erfolgt von unten nach oben, wobei zuerst eine sogenannte Wasserkammer durchströmt wird, die im Motorblock um die Zylinderbohrungen herum ausgebildet ist und danach ein entsprechender Kreis im Zylinderkopf, der die Verbrennungskammern in geeigneter Weise umgibt.The circulation of the liquid inside the engine is from bottom to top, with a first so-called water chamber flows through is formed in the engine block around the cylinder bores around is and then a corresponding circle in the cylinder head, the Surrounds combustion chambers in a suitable manner.
Heutzutage weisen die meisten Zylinderköpfe vier Ventile oder mehr pro Zylinder auf um die Leistung des Motors zu steigern, wobei erhebliche Probleme hinsichtlich der Kühlung auftreten, da weniger Bauraum für die Anordnung der Kühlkanäle zur Kühlung um die Verbrennungskammern herum zur Verfügung steht (siehe zum Beispiel die DE-A-2 452 999).Today, most cylinder heads have four Valves or more per cylinder on to the power of the engine too increase, with considerable cooling problems occur because less space for the arrangement of the cooling channels for cooling order the combustion chambers are available (see for example DE-A-2 452 999).
Keine der bisher bekannt gewordenen Lösungen führt zu einer befriedigenden Kühlung der Auslassventile und deren Führungen sowie Ventilsitze, obwohl diese Auslassventile starken thermischen Belastungen ausgesetzt sind, die ihre Lebensdauer verkürzen.None of the previously known solutions leads to a satisfactory cooling the exhaust valves and their guides as well as valve seats, although these exhaust valves have strong thermal loads exposed, which shorten their life.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der einen Kühlkreislauf aufweist, welcher zugleich leistungsfähig und einfach zu verwirklichen ist.Object of the present invention is it a cylinder head for to provide an internal combustion engine having a cooling circuit, which at the same time powerful and easy to do.
Der flüssigkeitsgekühlte Zylinderkopf
für einen
Verbrennungsmotor nach der Erfindung weist zwei Einlassleitungen
und zwei Auslassleitungen auf, die die Wände von Verbrennungskammern
durchsetzen und auf der Unterseite in Öffnungen münden, die mit mit Schäften versehenen
Ventilen zusammenwirken und einen Kreis für die Kühlflüssigkeit, der insbesondere
zur Kühlung
der Wände
(
Gemäss der Erfindung ist der flüssigkeitsgekühlte Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreis aufsteigende Wasserkanäle aufweist, die im wesentlichen parallel zu Aussparungen für die Schäfte der Auslassventile angeordnet sind.According to the invention, the liquid-cooled cylinder head for one Internal combustion engine, characterized in that the cooling circuit ascending water channels which is substantially parallel to recesses for the shanks of the Exhaust valves are arranged.
Gemäss einem anderen Merkmal des Zylinderkopfes für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor weist der Kreis für die Kühlflüssigkeit Wassereinlassöffnungen auf, die in der Unterseite des Zylinderkopfes münden, wobei sich eine Wasserkammer entlang des Umfangs der Wände der Verbrennungskammer erstreckt und aufsteigende Wasserkanäle im wesentlichen parallel zu und in der Nähe von Aussparungen für die Schäfte der Auslassventile angeordnet sind sowie einen Sammelraum, der sich im oberen Abschnitt des Zylinderkopfes in Querrichtung erstreckt und in der seitlichen Einlasswand des Zylinderkopfes in einer Wasserauslassöffnung mündet.According to another feature of the Cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine assigns the circle for the cooling liquid water inlet openings which open into the bottom of the cylinder head, leaving a water chamber along the perimeter of the walls the combustion chamber extends and ascending water channels substantially parallel to and in the vicinity of recesses for the shafts the exhaust valves are arranged as well as a collecting space, which is extends in the upper section of the cylinder head in the transverse direction and opens in the side inlet wall of the cylinder head in a water outlet opening.
Gemäss einem anderen Merkmal des Zylinderkopfes für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor nach der Erfindung erstreckt sich die entlang des Umfangs der Wände einer entsprechenden Verbrennungskammer angeordnete Wasserkammer im wesentlichen parallel zur Unterseite des Zylinderkopfes.According to another feature of the Cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine according to the invention extends along the circumference of the walls of a corresponding combustion chamber arranged water chamber substantially parallel to the underside of the cylinder head.
Gemäss einem anderen Merkmal des Zylinderkopfes für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor nach Anspruch nach der Erfindung ist die entlang des Umfangs der Wände einer entsprechenden Verbrennungskammer angeordnete Wasserkammer im wesentlichen kreisringförmig ausgestaltet ist.According to another feature of the Cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine according to claim of the invention, the along the circumference of Walls of one corresponding combustion chamber arranged water chamber substantially circular ring is designed.
Gemäss einem anderen Merkmal des Zylinderkopfes für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor nach der Erfindung verlassen die aufsteigenden Wasserkanäle die Wasserkammer, wobei sie die in die Wände der entsprechenden Verbrennungskammer vorgesehenen Auslassöffnungen teilweise umgeben.According to another feature of the Cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine According to the invention, the ascending water channels leave the water chamber, being in the walls the corresponding combustion chamber provided outlet openings partially surrounded.
Gemäss einem anderen Merkmal des Zylinderkopfes für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor nach der Erfindung ist für jede Verbrennungskammer eine Zündkerze vorgesehen, die in einen Durchlass eingesetzt ist, der den Zylinderkopf senkrecht durchsetzt, wobei ein Teil oder alle der aufsteigenden Wasserkanäle in der Nähe dieses Durchlasses für die Kerze verlaufen und insbesondere im unteren Abschnitt des letzteren um die Umgebung der Elektroden der Kerze zu kühlen.According to another feature of the Cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine according to the invention is for every combustion chamber has a spark plug provided, which is inserted into a passage which perpendicular to the cylinder head interspersed, with some or all of the ascending water channels in the Near this Passage for the candle run and in particular in the lower portion of the latter to cool the surroundings of the electrodes of the candle.
Gemäss einem anderen Merkmal des Zylinderkopfes für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor nach der Erfindung ist jede Verbrennungskammer mit zwei Auslassventilen versehen, sodass drei aufsteigende Wasserkanäle vorgesehen sind und zwar ein Mittenkanal, der zwischen den beiden Aussparungen verläuft, die zur Aufnahme der Schäfte der Auslassventile vorgesehen sind und zwei seitliche Kanäle, die in im wesentlichen gekrümmter Weise beidseits der Aussparungen vorgesehen sind.According to another feature of the Cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine According to the invention, each combustion chamber is equipped with two exhaust valves provided so that three ascending water channels are provided and that a center channel that runs between the two recesses, the for holding the shafts the exhaust valves are provided and two lateral channels, the in a substantially curved manner are provided on both sides of the recesses.
Gemäss einem anderen Merkmal des Zylinderkopfes für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor nach der Erfindung münden die aufsteigenden Wasserkanäle, die zwei benachbarten Verbrennungskammern zugeordnet sind, in ein und demselben Sammelraum, der quer zwischen den beiden Verbrennungskammern angeordnet ist.According to another feature of the cylinder head for a liquid-cooled burn tion motor according to the invention, the ascending water channels, which are assigned to two adjacent combustion chambers, open into one and the same collecting chamber, which is arranged transversely between the two combustion chambers.
Gemäss einem anderen Merkmal des Zylinderkopf für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor nach der Erfindung ist jeder Wasserkammer eine Entgasungsleitung zugeordnet ist, die gegenüber den aufsteigenden Wasserkanälen verläuft, wobei die Entgasungsleitung in der benachbarten Einlassseitenwand des Zylinderkopfes mündet.According to another feature of the Cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine According to the invention, each water chamber is a degassing line is assigned to the opposite the ascending water channels runs, where the degassing line in the adjacent inlet side wall of the Cylinder head opens.
Gemäss einem anderen Merkmal des Zylinderkopfes für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor nach der Erfindung sind die beiden entlang des Umfangs zweier benachbarter Verbrennungskammern verlaufenden Wasserkammern miteinander über mindestens eine Entgasungsleitung verbunden, die im unteren Abschnitt der Einlassseitenwand des Zylinderkopfes in einer besonderen Auslassöffnung mündet.According to another feature of the Cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine According to the invention, the two along the circumference of two adjacent Combustion chambers extending water chambers with each other over at least connected to a degassing line, which in the lower portion of the inlet side wall the cylinder head opens in a special outlet opening.
Gemäss einem anderen Merkmal des Zylinderkopfes für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor nach der Erfindung münden die mit einem angepassten Querschnitt versehenen Einlassöffnungen für das Wasser in jeder Wasserkammer im wesentlichen in der Senkrechten der aufsteigenden Wasserkanäle.According to another feature of the Cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine lead according to the invention the inlet openings provided with an adapted cross-section for the Water in each water chamber essentially in the vertical the ascending water channels.
Die Ziele, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung eines nicht begrenzenden Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung hervor; darin zeigen:The goals, characteristics and advantages The invention will be more apparent from the following description a non-limiting embodiment in conjunction with the attached drawing forth; show in it:
In den Figuren sind nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Bauteile dargestellt. Zur Erleichterung des Verständnisses sind außerdem gleiche Teile in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, only the for the understanding of the Invention necessary components shown. To facilitate the understanding are the same Parts in all figures provided with the same reference numerals.
Der zur Darstellung des Wasserkreislaufs ausgewählte Zylinderkopf
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen für den Einsatz in Motorrädern weit verbreiteten V-förmigen Viertaktmotor mit zwei im wesentlichen identischen Zylinderköpfen, wobei nur einer der beiden Zylinderköpfe dargestellt ist.The preferred embodiment The invention relates to a the use in motorcycles far widespread V-shaped four-stroke engine with two substantially identical cylinder heads, with only one of the two cylinder heads is shown.
Der mit 1 bezeichnete Zylinderkopf wird mit einer Flüssigkeit gekühlt und im Kreuzflussverfahren ( auch cross-flow genannt ) betrieben, das heißt, dass die Einlassleitungen und die Auslassleitungen zu beiden Seiten der Mittenebene in Längsrichtung des Zylinderkopfes angeordnet sind. Ein derartiger Zylinderkopf aus einer Aluminiumlegierung wird üblicherweise durch ein Gießverfahren hergestellt.The designated 1 cylinder head is with a liquid chilled and operated in the cross-flow method (also called cross-flow), it means that the inlet pipes and the outlet pipes on both sides of the Center plane in the longitudinal direction of the Cylinder head are arranged. Such a cylinder head An aluminum alloy usually becomes by a casting process produced.
Das hierbei verwendete Gießverfahren ist vorzugsweise ein Giessen mittels Schwerkraft oder Niederdruckgießen, bei dem zwei Sandkerne in zwei metallischen Formen verwendet werden. Durch die Sandkerne werden die verschiedenen Hohlräume bestimmt, die im Zylinderkopf ausgebildet werden, wie insbesondere die Einlassleitungen, die Auslassleitungen und die Kühlkanäle.The casting method used here is preferably a casting by gravity or low pressure casting, at which two sand cores are used in two metallic forms. The sand cores determine the different cavities, which are formed in the cylinder head, in particular the intake pipes, the outlet pipes and the cooling channels.
Der Zylinderkopf
Die die Verbrennungskammern begrenzenden
Wände
Die Öffnungen
Daneben weist der Zylinderkopf
Gemäss der Erfindung ist der durch das Gießverfahren hergestellte Zylinderkopf mit einem Kühlkreislauf versehen für die vom Zylinderblock stammende Kühlflüssigkeit.According to the invention is the by the casting process manufactured cylinder head with a cooling circuit provided for by the Cylinder block derived coolant.
Die
Der Kühlkreislauf wird zwar im Zusammenhang mit einem Zylinderkopf mit zwei Verbrennungskammern beschrieben, doch sei betont, dass sie keinesfalls darauf beschränkt ist sondern für alle Zylinderköpfe einsetzbar ist, unabhängig von der Anzahl der Verbrennungskammern.The cooling circuit is indeed related described with a cylinder head with two combustion chambers, but it should be emphasized that it is by no means limited to this but for all cylinder heads can be used independently from the number of combustion chambers.
Der Kühlkreislauf setzt sich aus
zwei im wesentlichen identischen Elementarkreisen
Jeder Elementarkreis
Jeder Wasserkammer
Die Wasserkammern
Die aufsteigenden Kanäle
Die aufsteigenden Wasserkanäle umfassen drei
Kanäle,
nämlich
einen mittigen Kanal
Die seitlichen aufsteigenden Wasserkanäle
Die beiden Elementarkreise
Die beiden Kreise
Zur Verbesserung der Zirkulation
der Kühlflüssigkeit
in den aufsteigenden Kanälen
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