EP1538327A1 - Cylinder head with a cooling jacket that contains a cooling core and a venting channel - Google Patents

Abstract

The cylinder head (1) has a one-piece coolant jacket core (3) and a coolant jacket with at least one venting bar (4). In the assembled state, the virtual roof plane (5) on the core rises in the direction of the venting bar, forming an angle of not less than 0[deg] with the horizontal plane (6). This angle may be less than 45[deg].

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einem Kühlmittelmantel, umfassend einen einteiligen Kühlmantelkern und mindestens eine Entlüftungsleiste.The invention relates to a cylinder head of an internal combustion engine having a Coolant jacket, comprising a one-piece cooling jacket core and at least one Ventilation strip.

Die bei der Verbrennung durch die exotherme, chemische Umwandlung des Kraftstoffes freigesetzte Wärme wird teilweise über die den Brennraum begrenzenden Wandungen an den Zylinderkopf und den Zylinderblock und teilweise über den Abgasstrom an die angrenzenden Bauteile und die Umgebung abgeführt. Um die thermische Belastung des Zylinderkopfes in Grenzen zu halten, muß ein Teil des in den Zylinderkopf eingeleiteten Wärmestromes dem Zylinderkopf wieder entzogen werden. Die von der Oberfläche der Brennkraftmaschine über Strahlung und Wärmeleitung an die Umgebung abgeführte Wärmemenge ist für eine effiziente Kühlung nicht ausreichend, weshalb in der Regel mittels erzwungener Konvektion gezielt eine Kühlung des Zylinderkopfes herbeigeführt wird.The combustion caused by the exothermic, chemical transformation of the Fuel released heat is partly over the combustion chamber delimiting walls on the cylinder head and the cylinder block and partially discharged via the exhaust gas flow to the adjacent components and the environment. In order to keep the thermal load of the cylinder head in limits, a part the introduced into the cylinder head heat flow to the cylinder head again be withdrawn. That of the surface of the internal combustion engine over radiation and heat conduction to the environment dissipated amount of heat is efficient Cooling insufficient, which is why usually by means of forced convection targeted cooling of the cylinder head is brought about.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Kühlung in Gestalt einer Luftkühlung oder einer Flüssigkeitskühlung auszuführen. Bei der Luftkühlung wird die Brennkraftmaschine mit einem Gebläse versehen, wobei der Wärmeabtransport mittels über die Oberfläche des Zylinderkopfes geführte Luftströmungen erfolgt.Basically, there is the possibility of cooling in the form of air cooling or to perform a liquid cooling. In air cooling, the Internal combustion engine provided with a blower, wherein the heat dissipation carried out by means of the surface of the cylinder head guided air currents.

Hingegen erfordert die Flüssigkeitskühlung die Ausstattung der Brennkraftmaschine bzw. des Zylinderkopfes mit einem Kühlmittelmantel d. h. die Anordnung von das Kühlmittel durch den Zylinderkopf führenden Kühlmittelkanälen, was zu einer überaus komplexen Struktur der Zylinderkopfkonstruktion führt. Dabei wird der mechanisch und thermisch hochbelastete Zylinderkopf durch das Einbringen der Kühlmittelkanäle einerseits in seiner Festigkeit geschwächt. Andererseits muß die Wärme nicht wie bei der Luftkühlung erst an die Zylinderkopfoberfläche geleitet werden, um abgeführt zu werden. Die Wärme wird bereits im Inneren des Zylinderkopfes an das Kühlmittel, in der Regel mit Additiven versetztes Wasser, abgegeben. Das Kühlmittel wird dabei mittels einer im Kühlkreislauf angeordneten Pumpe gefördert, so daß es im Kühlmittelmantel zirkuliert. Die an das Kühlmittel abgegebene Wärme wird auf diese Weise aus dem Inneren des Zylinderkopfes abgeführt und in einem Wärmetauscher dem Kühlmittel wieder entzogen.By contrast, the liquid cooling requires the equipment of the internal combustion engine or the cylinder head with a coolant jacket d. H. the arrangement of that Coolant through the cylinder head leading coolant channels, resulting in a extremely complex structure of the cylinder head construction leads. It is the mechanically and thermally highly loaded cylinder head by introducing the Coolant channels weakened on the one hand in its strength. On the other hand, the Heat is not sent to the cylinder head surface as in air cooling to be dissipated. The heat is already inside the Cylinder head to the coolant, water usually mixed with additives, issued. The coolant is arranged by means of a cooling circuit Promoted pump so that it circulates in the coolant jacket. The to the coolant Heat released in this way from the interior of the cylinder head dissipated and removed from the coolant in a heat exchanger again.

Aufgrund der wesentlichen höheren Wärmekapazität von Flüssigkeiten gegenüber Luft, können mit der Flüssigkeitskühlung wesentlich größere Wärmemengen abgeführt werden als dies mit einer Luftkühlung möglich ist.Due to the significantly higher heat capacity of liquids Air, can with the liquid cooling much larger amounts of heat be discharged as this is possible with an air cooling.

Berücksichtigt man weiter, daß sich eine Entwicklung hin zu kleinen, hochaufgeladenen Motoren vollzogen hat und weiter vollzieht, wird ersichtlich, daß in der Praxis die Flüssigkeitskühlung von wesentlich höherer Relevanz ist als die Luftkühlung, denn die thermische Belastung ist bei hochaufgeladenen Motoren im Vergleich zu herkömmlichen Brennkraftmaschinen größer. Dabei ist die Aufladung in erster Linie ein Verfahren zur Leistungssteigerung, bei dem die für den motorischen Verbrennungsprozeß benötigte Luft verdichtet wird, so daß pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse in den Brennraum gelangt. Dadurch kann die Kraftstoffmasse gesteigert werden. Bei gezielter Auslegung der Aufladung können ebenfalls Vorteile im Wirkungsgrad und bei den Abgasemissionen erzielt werden.Taking into account that a development towards small, supercharged engines and continues to perform, it will be seen that in In practice, the liquid cooling of much higher relevance than the Air cooling, because the thermal load is high in supercharged engines Larger compared to conventional internal combustion engines. The charge is in first and foremost a method of increasing performance, which is the one for the motor Combustion process compressed air is compressed, so that a per work cycle larger air mass enters the combustion chamber. This can reduce the fuel mass be increased. With targeted design of the charge can also benefits achieved in terms of efficiency and exhaust emissions.

Aus diesem Grunde ist auch die Flüssigkeitskühlung bzw. ein Zylinderkopf mit einem Kühlmittelmantel, der einen einteiligen Kühlmantelkern und mindestens eine Entlüftungsleiste aufweist, Gegenstand der vorliegenden Erfindung.For this reason, the liquid cooling or a cylinder head with a Coolant jacket comprising a one-piece cooling jacket core and at least one Vent strip, subject of the present invention.

Der Kühlmantelkern soll dabei einteilig ausgebildet sein in Abgrenzung zu den zweioder mehrteiligen Kühlmantelkernen, bei denen der Kühlmittelraum durch die Anordnung einer Zwischenwandung in einen ersten und einen zweiten Kühlmittelraum und gegebenenfalls in weitere Kühlmittelräume, die miteinander in Verbindung stehen können, unterteilt wird. Mehrteilige Kühlmantelkerne verfügen tendenziell über ein größeres Kühlmittelvolumen, weshalb die Warmlaufphase der Brennkraftmaschine nach einem Kaltstart mehr Zeit in Anspruch nimmt, wodurch der Motor seine Betriebstemperatur später erreicht und die Emissionen, insbesondere der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, und der Kraftstoffverbrauch höher sind.The cooling jacket core should be integrally formed in distinction to the two or multi-part cooling jacket cores, in which the coolant space through the Arrangement of an intermediate wall in a first and a second Coolant space and, where appropriate, in other coolant spaces, which together in Can be connected, is divided. Multi-part cooling jacket cores have tends to have a larger volume of coolant, which is why the warm-up phase of Internal combustion engine takes more time after a cold start, causing the Engine reaches its operating temperature later and emissions, in particular the unburned hydrocarbons, and the fuel consumption are higher.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter Kühlmantelkern der Teil des Kühlmittelmantels zu verstehen, in dem das Kühlmittel zur Wärmeaufnahme im Zylinderkopf zirkuliert, wohingegen die Entlüftungsleiste zwar auch Wärme vom Zylinderkopf aufnimmt, aber in erster Linie der Abführung von Luft- und Dampfblasen aus dem Kühlkreislauf dient. Die Hauptfunktion der Entlüftungsleiste ist daher - anders als beim Kühlmantelkern - nicht die Wärmaufnahme, sondern die Entlüftung des Kühlmittelmantels.In the context of the present invention is under cooling jacket core of the part of Coolant jacket to understand in which the coolant for heat absorption in the Cylinder head circulates, whereas the vent bar, although heat from the Cylinder head absorbs, but primarily the removal of air and vapor bubbles from the cooling circuit is used. The main function of the air vent is therefore - unlike the cooling jacket core - not the heat, but the vent of the coolant jacket.

Eine Entlüftungsvorrichtung bzw. Entlüftungsleiste ist ein wesentlicher und unverzichtbarer Bestandteil des Kühlmittelmantels. Verantwortlich hierfür sind im wesentlichen zwei Gründe.A ventilation device or vent strip is an essential and indispensable component of the coolant jacket. Responsible for this are in the essentially two reasons.

Zum einen kann von außen Luft in den Kühlmittelkreislauf gelangen. Beispielsweise kann bei dem Auffüllen des Kühlmittelkreislaufes mit Kühlmittel oder dem Beimischen von Additiven zur Herabsetzung des Gefrierpunktes des Kühlmittels, was in der Regel erfolgt, um die Brennkraftmaschine wintertauglich zu machen, ungewollt Luft in den Kühlkreislauf eindringen. Aber auch bei undichten Kühlkreisläufen, beispielsweise bei porösen Kühlmittelschläuchen, kann Luft eindringen.On the one hand, air can enter the coolant circuit from the outside. For example can when filling the coolant circuit with coolant or admixing of additives for lowering the freezing point of the coolant, which in the Usually, to make the internal combustion engine suitable for winter, unwanted air in penetrate the cooling circuit. But even with leaky cooling circuits, For example, in porous coolant hoses, air can penetrate.

Im denkbar ungünstigsten Szenario kann Luft im Kühlkreislauf zum Motorschaden d. h. zur Zerstörung der gesamten Brennkraftmaschine führen, wenn sich nämlich eine Luftblase in der Kühlmittelpumpe, welche zur Förderung des Kühlmittels vorzusehen ist, bildet und die Kühlmittelpumpe anfängt, Luft zu fördern, d. h. kein Kühlmittel mehr durch den Kühlkreislauf gepumpt wird. In diesem Fall stellt die Kühlmittelpumpe gewissermaßen die Förderung ein, so daß die Kühlmittelzirkulation zum Erliegen kommt und das Kühlmittel und letztlich die Brennkraftmaschine mangels Wärmeabfuhr überhitzt und thermisch überlastet wird.In the worst possible scenario, air in the cooling circuit can cause engine damage d. H. lead to the destruction of the entire internal combustion engine, namely when a Air bubble in the coolant pump, which provide for the promotion of the coolant is, and the coolant pump begins to promote air, d. H. no more coolant is pumped through the cooling circuit. In this case, the coolant pump stops in a sense, the promotion, so that the coolant circulation to a halt comes and the coolant and ultimately the engine lack of Heat dissipation is overheated and thermally overloaded.

Aber selbst wenn das beschriebene Szenario nicht eintritt und die Luft teils mit dem Kühlmittel zirkuliert und sich teils im Kühlmittelkern an höher gelegenen Stellen, sogenannten lokalen Maxima, fängt und sammelt, ist Luft im Kühlkreislauf nachteilig für eine einwandfreie Funktion der Brennkraftmaschine. Denn die im Kühlkreislauf befindliche Luft verschlechtert infolge ihrer niedrigen Wärmekapazität, ihres niedrigen Wärmeübergangskoeffizienten und ihrer geringen Wärmleitung die Wärmeabfuhr insgesamt.But even if the scenario described does not occur and the air partly with the Coolant circulates and partly in the coolant core at higher points, so-called local maxima, catches and collects, air in the cooling circuit is disadvantageous for a perfect function of the internal combustion engine. Because in the cooling circuit Air deteriorates due to its low heat capacity, its low Heat transfer coefficient and their low heat conduction heat dissipation a total of.

Bedingt durch ihre niedrige Wärmekapazität kann Luft zum einen wesentlich geringere Wärmemengen aufnehmen als eine Flüssigkeit d. h. als das Kühlmittel. Zum anderen wird die aufgenommene Wärme innerhalb der Luftblasen aufgrund der schlechten Wärmeleitungseigenschaften von Luft nur unzureichend weitergeleitet. Darüber hinaus hat Luft einen niedrigeren Wärmeübergangskoeffizienten als eine Flüssigkeit, weshalb die Luft gewissermaßen eine Barriere bildet, durch die der Wärmübergang vom Zylinderkopf bzw. Zylinderblock an den Kühlmantel verschlechtert wird. Die sich an lokalen Maxima sammelnde Luft, die an diesen Stellen über längere Zeit verweilt, kann an diesen Stellen zu lokalen Überhitzungen - sogenannten hot spots - führen. Neben der niedrigen Wärmekapazität, dem niedrigen Wärmeübergangskoeffizienten und den schlechten Wärmeleitungseigenschaften von Luft ist dafür vor allem die aufgrund der fehlenden Strömung nicht stattfindende Konvektion verantwortlich.Due to their low heat capacity, air can be essential absorb smaller amounts of heat than a liquid d. H. as the coolant. On the other hand, the heat absorbed within the air bubbles due to the poor thermal conduction properties of air are insufficiently forwarded. In addition, air has a lower heat transfer coefficient than one Liquid, which is why the air forms a kind of barrier through which the Heat transfer from the cylinder head or cylinder block to the cooling jacket is worsened. The air that collects at local maxima, the at this Lingering over long periods of time can lead to local overheating at these locations - so-called hot spots - lead. In addition to the low heat capacity, the low heat transfer coefficient and the bad Heat conduction properties of air is mainly due to the lack of Flow is not responsible for convection.

Zum anderen ist eine Entlüftungsvorrichtung nicht nur für die in das System eingedrungene Luft, sondern auch für die sich im System bildenden Kühlmitteldampfblasen bzw. deren Abführung erforderlich. Stellenweise verdampft das überhitzte Kühlmittel, wobei sich während des Siedevorganges an der Kühlmantelwandung zunächst der Wärmeübergang vom Zylinderkopf auf das Kühlmittel erhöht, bevor der Wärmeübergang sich dann infolge des geringeren Wärmeleitungskoeffizienten und der niedrigeren Wärmekapazität des Dampfes verringert d. h. verschlechtert. An Stellen lokaler Kühlkanalmaxima bilden sich häufig Totwassergebiete aus, in denen die Kühlmittelströmung zum Erliegen kommt, somit kein Wärmeübergang mittels Konvektion mehr gegeben ist und bei Verdampfung des Kühlmittels Überhitzungen des Zylinderkopfes - sogenannte hot spots - zu befürchten sind. On the other hand, a venting device is not just for those in the system invaded air, but also for those forming in the system Coolant vapor bubbles or their removal required. Partially evaporated the superheated coolant, which during the boiling process at the Kühlmantelwandung first, the heat transfer from the cylinder head to the Coolant increases before the heat transfer then due to the lower Heat transfer coefficient and the lower heat capacity of the steam reduces d. H. deteriorated. At locations of local cooling channel maxima often form Dead water from areas in which the coolant flow comes to a standstill, thus no heat transfer by convection is given more and evaporation of the Coolant overheating of the cylinder head - so-called hot spots - too are afraid.

Des weiteren können die Kühlmitteldampfblasen bei Unterschreitung des Dampfdruckes wieder implodieren und zu Beschädigungen an der Kühlmantelwandung führen, weshalb man grundsätzlich bemüht ist, die Verdampfung von Kühlmittel zu verhindern bzw. bereits entstandene Kühlmitteldampfblasen über eine Entlüftungsvorrichtung abzuführen, bevor sie wieder implodieren, um auf diese Weise die Gefahr von Beschädigungen infolge von durch die Implosion hervorgerufenen Druckwellen zu eliminieren.Furthermore, the coolant vapor bubbles can fall below the Vapor pressure implode again and damage to the Kühlmantelwandung lead, which is why you endeavored in principle, the Prevent evaporation of coolant or already formed Dissipate coolant vapor bubbles through a vent before they implode again, thus reducing the risk of damage due to to eliminate pressure waves caused by the implosion.

Die lokalen Maxima im Kühlkreislauf sind sowohl im Hinblick auf die im Kreislauf befindliche Luft als auch im Hinblick auf die sich bildenden Dampfblasen überaus kritisch zu betrachten, da die sich hier sammelnden Blasen aufgrund der fehlenden oder zu schwachen Kühlmittelströmung nicht abtransportiert werden können.The local maxima in the cooling circuit are both in terms of in the circuit Air present as well as in view of the forming vapor bubbles exceed to consider critically, since the bubbles collecting here due to the missing or too weak coolant flow can not be removed.

In Figur 1 ist in einer perspektivischen Darstellung der Kühlmittelmantel (2) eines herkömmlichen Zylinderkopfes nach dem Stand der Technik dargestellt. Der Kühlmittelmantel (2) umfaßt einen Kühlmantelkern (3), den eigentlichen Kühlmittelkreislauf zur Wärmeaufnahme und -abfuhr aus dem Zylinderkopf, und eine Entlüftungsleiste (4) für die Abführung von Luft- und Dampfblasen aus dem Kühlmittelkreislauf.1 shows a perspective view of the coolant jacket (2) of a conventional cylinder head according to the prior art shown. The Coolant jacket (2) comprises a cooling jacket core (3), the actual Coolant circuit for heat absorption and removal from the cylinder head, and a Ventilation strip (4) for the removal of air and vapor bubbles from the Coolant circuit.

Zu erkennen sind ebenfalls zwei sogenannte Entkernungsstellen (8) im Kühlmantelkern (3), die aus gußtechnischen Gründen vorzusehen sind und der Entfernung des Formsandes aus dem fertig gegossenen und abgekühlten Zylinderkopfrohling dienen. Der dargestellte Kühlmantel (3) ist gewissermaßen ein Abbild des Kühlmantelsandkerns der Gußform des Zylinderkopfes. Der Kühlkreislauf weist eine Vielzahl von lokalen Maxima auf und verfügt nicht über eine Ausgestaltung, welche die Entlüftung in vorteilhafter Weise unterstützt. Eine virtuelle auf den Kühlmantelkern (3) von oben aufgelegte Dachebene (5) verläuft parallel bzw. nahezu parallel zu einer gedachten horizontalen Ebene (6) bzw. zum Zylinderkopfboden (7). Oben und unten sind dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung dahingehend zu verstehen, daß der Zylinderkopfboden die Unterseite des Zylinderkopfes bildet. Wird also eine virtuelle Ebene von oben auf den Kühlmantelkern gelegt, so wird sie von der dem Zylinderkopfboden gegenüberliegenden Außenseite des Zylinderkopfes aufgelegt.Evident are also two so-called Entkernungstellen (8) in Kühlmantelkern (3), which are to be provided for casting technical reasons and the Removal of molding sand from the finished cast and cooled Cylinder head blank serve. The illustrated cooling jacket (3) is to a certain extent a Image of the cooling jacket sand core of the cylinder head's casting mold. The cooling circuit has a variety of local maxima and does not have one Embodiment which supports the vent in an advantageous manner. A virtual on the cooling jacket core (3) from top-mounted roof level (5) is parallel or almost parallel to an imaginary horizontal plane (6) or to the Cylinder head floor (7). Above and below are in the context of the present Invention to be understood in that the cylinder head floor, the bottom of the Cylinder head forms. Will be a virtual level from the top of the Chilled core, so it is from the cylinder head floor placed opposite the outside of the cylinder head.

In der Einbaulage, in welcher der Zylinderkopfboden (7) gegenüber der horizontalen Ebene (6) entgegen dem Uhrzeigersinn um einen Winkel β geneigt ist, fällt die Dachebene in Richtung der Entlüftungsleiste (4) ab, so daß lokale Maxima vorhanden sind und die im Kühlkreislauf befindlichen Luft- und Dampfblasen nicht abgeführt werden, sondern im Kreislauf verbleiben.In the installation position, in which the cylinder head floor (7) opposite the horizontal Level (6) is inclined counterclockwise by an angle β, the falls Roof level in the direction of the vent strip (4), so that local maxima are present and the air and vapor bubbles located in the cooling circuit not be discharged, but remain in the circulation.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf der gattungsbildenden Art bereitzustellen, der mit einem Kühlmittelmantel ausgestattet ist, mit welchem die nach dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden und der insbesondere über eine optimierte Entlüftung verfügt, mit der sich die aus Luft- und Dampfblasen im Kühlkreislauf resultierenden Gefahren vermindern lassen.Against this background, it is the object of the present invention to provide liquid-cooled cylinder head of the generic type, with a coolant jacket is equipped with which the state of the Technically known disadvantages are overcome and in particular via a It has optimized ventilation, which separates the air and vapor bubbles in the air Cooling cycle can reduce the resulting dangers.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einem Kühlmittelmantel, der einen einteiligen Kühlmantelkern und mindestens eine Entlüftungsleiste umfaßt und dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Einbaulage des Zylinderkopfes, in welcher der Zylinderkopfboden gegenüber einer horizontalen Ebene um einen Winkel β geneigt ist, eine virtuelle auf den Kühlmantelkern von oben aufgelegte Dachebene in Richtung der mindestens einen Entlüftungsleiste horizontal verläuft bzw. ansteigt, so daß die Dachebene mit der horizontalen Ebene in der Einbaulage einen Winkel α ≥ 0° bildet.This problem is solved by a cylinder head of an internal combustion engine a coolant jacket comprising a one-piece cooling jacket core and at least one Vent strip comprises and characterized in that in the installed position of the Cylinder head, in which the cylinder head floor against a horizontal Plane inclined by an angle β, a virtual on the cooling jacket core from above laid roof level in the direction of at least one vent strip horizontally runs or rises, so that the roof level with the horizontal plane in the Installation position forms an angle α ≥ 0 °.

Der erfindungsgemäße Zylinderkopf verfügt damit über einen Kühlmittelmantel, welcher eine optimierte Entlüftung sicherstellt. Dadurch, daß in der Einbaulage die obersten Wandungen des Kühlmantelkerns in Richtung der Entlüftungsleiste ansteigen, wird die Abführung von Luft- und Dampfblasen in vorteilhafter Weise unterstützt.The cylinder head according to the invention thus has a coolant jacket, which ensures an optimized ventilation. Due to the fact that in the installation position uppermost walls of the cooling jacket core in the direction of the vent strip increase, the removal of air and vapor bubbles in an advantageous manner supported.

Hierbei wird der Effekt ausgenutzt, daß die an den Gasblasen angreifenden Auftriebskräfte die im Kreislauf befindlichen Gase nach oben treiben, wo sie sich in Form von Blasen an den obersten Wandungen des Kühlmantelkerns sammeln. Da erfindungsgemäß diese obersten Wandungen in der Einbaulage des Zylinderkopfes in Richtung der Entlüftungsleiste ansteigen, werden die sich an den Wandungen sammelnden Blasen entlang der obersten Wandung zur Entlüftungsleiste hingeführt.Here, the effect is exploited that attacking the gas bubbles Buoyancy forces the gases in circulation to move up where they are in Collect the form of bubbles on the topmost walls of the cooling jacket core. There According to the invention, these uppermost walls in the installation position of the cylinder head rising towards the breather, will be on the walls collecting bubbles along the top wall to the vent ledge.

Selbst wenn der Winkel α zwischen der Dachebene und einer horizontalen Ebene in der Einbaulage 0° beträgt, also α = 0° gilt, und die Dachebene horizontal verläuft, verfügt der erfindungsgemäße Zylinderkopf über seine optimierte Entlüftung. Zwar ist dann der Anteil der an den Gasblasen angreifenden Auftriebskräfte an dem Entlüftungsvorgang zu vernachlässigen, die Strömung reißt aber die sich an den obersten Wandungen sammelnden Blasen mit und führt sie ab, was bei einer fallenden Dachebene mit α < 0° nicht gewährleistet ist.Even if the angle α between the roof plane and a horizontal plane in the installation position is 0 °, ie α = 0 °, and the roof level is horizontal, the cylinder head according to the invention has its optimized venting. Although is then the proportion of the forces acting on the gas bubbles buoyancy forces on the Neglect venting process, but the flow tears at the with the top walls collecting bubbles and leads them off, which at a falling roof level with α <0 ° is not guaranteed.

Damit wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf bereitzustellen, der über eine optimierte Entlüftung verfügt, mit der sich die Gefahren, die aus Luft- und Dampfblasen im Kühlkreislauf resultieren, vermindern lassen.Thus, the object underlying the invention is solved, namely a liquid-cooled cylinder head, which has an optimized ventilation has, with the dangers arising from air and vapor bubbles in the cooling circuit result, lessen.

Mit anderen Worten läßt sich der erfindungsgemäße Zylinderkopf auch in der Weise beschreiben, daß, wenn der Zylinderkopfboden des Zylinderkopfes in der Einbaulage gegenüber einer horizontalen Ebene in der Art um einen Winkel β geneigt ist, daß die Entlüftungsleiste tiefer zu liegen kommt, eine virtuelle auf den Kühlmantelkern von oben aufgelegte Dachebene gegenüber dem Zylinderkopfboden um einen Winkel δ in der entgegengesetzten Richtung geneigt sein muß, wobei | δ | > | β | zu wählen ist.In other words, the cylinder head according to the invention can also be in the way describe that when the cylinder head floor of the cylinder head in the installation position is inclined relative to a horizontal plane in the type by an angle β, that the Vent bar comes to lie deeper, a virtual on the cooling jacket core of above-laid roof level with respect to the cylinder head floor by an angle δ in the opposite direction, where | δ | > | β | to choose.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Zylinderkopfes, bei denen der Winkel α < 45°, vorzugsweise α < 10° ist.Advantageous embodiments of the cylinder head, in which the angle α < 45 °, preferably α <10 °.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Zylinderkopfes, bei denen in der Einbaulage des Zylinderkopfes - abgesehen von gußtechnisch nicht zu vermeidenden Ausnahmen, beispielsweise Entkernungsstellen - Außenwandungen des Kühlmantelkerns, die zu der Dachebene hin gewandt sind, in Richtung der mindestens einen Entlüftungsleiste stetig ansteigen, so daß sie keine lokalen Maxima aufweisen.Advantageous embodiments of the cylinder head, in which in the installation position of the cylinder head - apart from casting technical unavoidable Exceptions, for example gutting sites - outer walls of the Kühlmantelkerns, which are turned to the roof level, towards the at least one vent bar steadily increase, so they no local Have maxima.

Die Problematik lokaler Maxima wurde bereits weiter oben angesprochen. An Stellen lokaler Kühlkanalmaxima bilden sich Totwassergebiete aus, in denen die Kühlmittelströmung zum Erliegen kommt, weshalb die sich hier sammelnden Luftund Dampfblasen nicht abtransportiert werden können und sogenannte hot spots d.h. Überhitzungen zu befürchten sind. Lokale Maxima sind daher grundsätzlich überaus kritisch. Eine Ausführungsform des Zylinderkopfes, die diese lokalen Maxima vermeidet bzw. ihre Anzahl minimiert, ist daher im Hinblick auf die Entlüftung als überaus vorteilhaft anzusehen, was zusätzlich zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe beiträgt.The problem of local maxima has already been mentioned above. In places local cooling channel maxima form dead water areas, in which the Coolant flow comes to a standstill, which is why the collecting here Luftund Steam bubbles can not be removed and so-called hot spots i.e. Overheating are to be feared. Local maxima are therefore fundamental extremely critical. An embodiment of the cylinder head that these local Maxima avoids or minimizes their number, is therefore in terms of ventilation considered to be extremely advantageous, which in addition to the solution of the invention contributes to the underlying task.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Zylinderkopfes, bei denen die Dachebene mit dem Zylinderkopfboden einen Winkel δ bildet mit 9° < δ < 15°, vorzugsweise mit 11°<δ<13°, wobei | δ |> | β | gilt.Advantageous embodiments of the cylinder head, in which the roof plane with the cylinder head bottom forms an angle δ with 9 ° <δ <15 °, preferably with 11 ° <δ <13 °, where | δ |> | β | applies.

Vorteilhaft ist diese Ausführungsform, weil der Zylinderkopf häufig in der Einbaulage gegenüber einer horizontalen Ebene in der Art um einen Winkel β geneigt ist, daß die Entlüftungsleiste tiefer zu liegen kommt, wobei 9° < β < 15° bzw. 11° < β < 13° gilt. Eine virtuelle, auf den Kühlmantelkern von oben aufgelegte Dachebene, die gegenüber dem Zylinderkopfboden um einen Winkel δ in der entgegengesetzten Richtung geneigt ist, wobei
|δ |> |β | gilt, sorgt für eine in Richtung der Entlüftungsleiste ansteigende Dachebene.This embodiment is advantageous because the cylinder head is often inclined in the installed position relative to a horizontal plane in the manner of an angle β that the vent bar comes to lie deeper, with 9 ° <β <15 ° or 11 ° <β <13 ° applies. A virtual, laid on the cooling jacket core from above roof level, which is inclined relative to the cylinder head floor by an angle δ in the opposite direction, wherein
| δ |> | β | applies, ensures a roof level rising in the direction of the vent strip.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Zylinderkopfes, bei denen die Brennkraftmaschine ein Reihenmotor, vorzugsweise ein Vier-Zylinder-Reihenmotor, ist.Advantageous embodiments of the cylinder head, in which the Internal combustion engine a series engine, preferably a four-cylinder in-line engine, is.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles gemäß den Figuren 1 bis 10 näher beschrieben. Hierbei zeigt:

Fig.1

in einer perspektivischen Darstellung den Kühlmittelmantel eines herkömmlichen Zylinderkopfes nach dem Stand der Technik,

Fig. 2

in einer perspektivischen Darstellung den Kühlmittelmantel einer ersten Ausführungsform des Zylinderkopfes,

Fig. 3

eine erste Ausführungsform des Zylinderkopfes in einer Draufsicht auf den Zylinderboden,

Fig. 4

im Querschnitt die erste Ausführungsform des Zylinderkopfes entlang der in Fig. 3 angedeuteten Schnittebene I-I,

Fig. 5

die in Fig. 4 dargestellte erste Ausführungsform des Zylinderkopfes in einer ersten Einbaulage,

Fig. 6

die in Fig. 4 dargestellte erste Ausführungsform des Zylinderkopfes in einer zweiten Einbaulage,

Fig. 7

im Querschnitt die erste Ausführungsform des Zylinderkopfes entlang der in Fig. 3 angedeuteten Schnittebene II-II,

Fig. 8

die in Fig. 7 dargestellte erste Ausführungsform des Zylinderkopfes in einer ersten Einbaulage,

Fig. 9

die in Fig. 7 dargestellte erste Ausführungsform des Zylinderkopfes in einer zweiten Einbaulage, und

Fig. 10

im Querschnitt die erste Ausführungsform des Zylinderkopfes entlang der in Fig. 3 angedeuteten Schnittebene III-III in einer ersten Einbaulage.

In the following the invention with reference to an embodiment according to the figures 1 to 10 will be described in more detail. Hereby shows:

Fig.1

3 is a perspective view of the coolant jacket of a conventional cylinder head according to the prior art,

Fig. 2

in a perspective view of the coolant jacket of a first embodiment of the cylinder head,

Fig. 3

a first embodiment of the cylinder head in a plan view of the cylinder bottom,

Fig. 4

in cross section, the first embodiment of the cylinder head along the indicated in Fig. 3 section plane II,

Fig. 5

4 shows the first embodiment of the cylinder head shown in FIG. 4 in a first installation position,

Fig. 6

4 shows the first embodiment of the cylinder head shown in FIG. 4 in a second installation position,

Fig. 7

in cross section, the first embodiment of the cylinder head along the indicated in Fig. 3 section plane II-II,

Fig. 8

7 shows the first embodiment of the cylinder head shown in FIG. 7 in a first installation position,

Fig. 9

the illustrated in Fig. 7 the first embodiment of the cylinder head in a second mounting position, and

Fig. 10

in cross section, the first embodiment of the cylinder head along the direction indicated in Fig. 3 section plane III-III in a first installation position.

Figur 1 wurde bereits im Zusammenhang mit der Beschreibung des Standes der Technik erläutert. FIG. 1 has already been described in connection with the description of the prior art Technology explained.

In Figur 2 ist in einer perspektivischen Darstellung der Kühlmittelmantel 2 einer ersten Ausführungsform des Zylinderkopfes dargestellt. Der Kühlmittelmantel 2 umfaßt einen einteiligen Kühlmantelkern 3, den eigentlichen Kühlmittelkreislauf, zur Wärmeaufnahme und -abfuhr aus dem Zylinderkopf, und eine in Gestalt einer Entlüftungsleiste 4 ausgebildete Entlüftungsvorrichtung zur Abführung von Luft- und Dampfblasen aus dem Kühlmittelkreislauf. Insoweit bestehen Ähnlichkeiten zu dem in Figur 1 dargestellten und bereits erläuterten herkömmlichen Zylinderkopf.In Figure 2, the coolant jacket 2 is a perspective view of a illustrated first embodiment of the cylinder head. The coolant jacket 2 comprises a one-piece cooling jacket core 3, the actual coolant circuit, for Heat absorption and removal from the cylinder head, and one in the form of a Vent 4 trained venting device for the removal of air and Steam bubbles from the coolant circuit. In that regard, there are similarities to the in Figure 1 and already explained conventional cylinder head.

Der Kühlmantel 3 stellt ein Abbild des Kühlmantelsandkerns der Gußform des Zylinderkopfes dar. Im Kühlmantelkern 3 sind zwei Entkernungsstellen 8 vorgesehen, über welche der Formsand nach dem Gießvorgang aus dem abgekühlten Zylinderkopfrohling entfernt wird.The cooling jacket 3 represents an image of the Kühlmantelsandkerns the mold of Cylinder head dar. In the cooling jacket core 3 two Entkernungsstellen 8 are provided over which the molding sand after the casting from the cooled Cylinder head blank is removed.

Eine virtuelle auf den Kühlmantelkern 3 von oben aufgelegte Dachebene 5 verläuft schräg d.h. die Dachebene 5 bildet einen Winkel δ mit dem Zylinderkopfboden 7, der in der in Figur 2 gezeigten Lage in einer gedachten horizontalen Ebene 6 zu liegen kommt.A virtual on the cooling jacket core 3 launched from above roof level 5 runs oblique, i.e. the roof plane 5 forms an angle δ with the cylinder head floor 7, the to lie in the position shown in Figure 2 in an imaginary horizontal plane 6 comes.

Die von oben aufgelegte Dachebene 5 steigt in Richtung der mindestens einen Entlüftungsleiste 4 an, so daß die von den Auftriebskräften nach oben getriebenen Gase, die sich in Form von Blasen an den obersten Wandungen 15 des Kühlmantelkerns 3 sammeln, entlang dieser obersten Wandung 15 zur Entlüftungsleiste 4 hingeführt und aus dem Kühlkreislauf abgeführt werden. Hierbei wird der Effekt ausgenutzt, daß die an den Gasblasen angreifenden Auftriebskräfte die im Kreislauf befindlichen Gase nach oben treiben.The roof level 5 raised from above rises in the direction of the at least one Vent 4, so that the driven by the buoyancy forces upwards Gases in the form of bubbles on the uppermost walls 15 of the Collect cooling jacket core 3, along this uppermost wall 15 to Vent led 4 and discharged from the cooling circuit. in this connection the effect is exploited that the forces acting on the gas bubbles buoyancy forces drive the gases in circulation upwards.

Der Zylinderkopfboden 7 des Zylinderkopfes kann in der Einbaulage gegenüber einer horizontalen Ebene 6 in der Art um einen Winkel β geneigt sein, daß die Entlüftungsleiste 4 tiefer zu liegen kommt d. h. der Zylinderkopf kann entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden, ohne daß die Vorteile der erfindungsgemäßen Entlüftung verloren gehen, solange die virtuelle, auf den Kühlmantelkern 3 von oben aufgelegte Dachebene 5 mit der horizontalen Ebene 6 in der Einbaulage einen Winkel α > 0° bildet.The cylinder head floor 7 of the cylinder head can in the installed position against a horizontal plane 6 be inclined in the type by an angle β, that the Vent 4 to lie deeper d. H. the cylinder head can counter that Clockwise to be rotated without the advantages of the invention Venting will be lost as long as the virtual, on the cooling jacket core 3 from above laid roof level 5 with the horizontal plane 6 in the installed position a Angle α> 0 ° forms.

Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform bildet die Dachebene 5 mit dem Zylinderkopfboden 7 einen Winkel δ = 12°, so daß der Zylinderkopf um einen Winkel β < 12° entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden kann und die Dachebene 5 immer noch in Richtung der Entlüftungsleiste 4 mit α > 0° ansteigt.In the embodiment shown in Figure 2 forms the roof level 5 with the Cylinder head bottom 7 an angle δ = 12 °, so that the cylinder head at an angle β <12 ° counterclockwise can be rotated and the roof level. 5 still increases in the direction of the vent strip 4 with α> 0 °.

Figur 3 zeigt ein Fragment einer ersten Ausführungsform des Zylinderkopfes 1 in einer Draufsicht und zwar mit Blick auf den Zylinderboden 7, wobei der Zylinderkopf 1 durch die Seitenwand 13 und die beiden Außenwände 14 begrenzt wird.FIG. 3 shows a fragment of a first embodiment of the cylinder head 1 in FIG a plan view and with a view of the cylinder bottom 7, wherein the cylinder head 1 is limited by the side wall 13 and the two outer walls 14.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Zylinderkopf 1 handelt es sich um den Zylinderkopf 1 eines Vier-Zylinder-Reihenmotors, bei dem die Zylinder entlang der Zylinderkopflängsachse 16 in einer Reihe angeordnet sind und jeder Zylinder über zwei Einlaßöffnungen 11 und zwei Auslaßöffnungen 12 verfügt. In Figur 3 sind insgesamt drei Schnittebenen angedeutet, auf die im folgenden noch weiter eingegangen wird.The cylinder head 1 shown in FIG. 3 is the cylinder head 1 of a four-cylinder in-line engine, in which the cylinders along the Cylinder head longitudinal axis 16 are arranged in a row and each cylinder over two inlet openings 11 and two outlet openings 12 has. In Figure 3 are a total of three sectional planes indicated on the following even further will be received.

Dabei zeigt Figur 4 die erste Ausführungsform des Zylinderkopfes 1 im Querschnitt entlang der in Figur 3 angedeuteten Schnittebene I-I. Dieser Schnitt ist so gelegt, daß er einen einzelnen Zylinder mittig teilt.Here, Figure 4 shows the first embodiment of the cylinder head 1 in cross section along the section plane I-I indicated in FIG. This cut is laid out that he shares a single cylinder in the middle.

In dieser Schnittebene I-I sind vier Teilkühlmantelkerne 3 zu erkennen, wovon zwei rechts und zwei links von einer mittig angeordneten Zündkerzenbohrung 20 angeordnet sind, die in den Brennraum mündet und dabei das Brennraumdach 19 durchstößt. Rechts von der Zündkerzenbohrung 20 ist der Einlaßkanal 17 und links von der Zündkerzenbohrung 20 der Auslaßkanal 8 zu erkennen. Eine von oben auf den Kühlmantelkern 3 aufgelegte virtuelle Dachebene 5 steigt in Richtung der Entlüftungsleiste 4 an und bildet mit einer horizontalen Ebene 6 einen Winkel α = 12°. In this sectional plane I-I, four partial cooling jacket cores 3 can be seen, of which two right and two left of a centrally located spark plug hole 20th are arranged, which opens into the combustion chamber, while the combustion chamber roof 19th pierces. To the right of the spark plug bore 20 is the inlet port 17 and left from the spark plug hole 20 of the outlet channel 8 can be seen. One from the top the cooling jacket core 3 launched virtual roof level 5 rises in the direction of Vent bar 4 and forms with a horizontal plane 6 an angle α = 12 °.

Dabei liegen die obersten Wandungen 15 des Kühlmantelkerns 3 in der virtuellen Dachebene 5. An diesen Wandungen 15 sammeln sich die im Kühlkreislauf befindlichen Luft- und Dampfblasen, die von den an ihnen angreifenden Auftriebskräften nach oben getrieben werden. Im weiteren wandern die Blasen von der Kühlmittelströmung unterstützt entlang der obersten Wandung 15 in Richtung Entlüftungsleiste 4, wobei - bedingt durch die Tatsache, daß die Dachebene 5 in Richtung Entlüftungsleiste 4 ansteigt - die Auftriebskräfte, welche vom Kühlmittel auf die Gasblasen ausgeübt werden, diesen Entlüftungsvorgang in vorteilhafter Weise unterstützen.In this case, the uppermost walls 15 of the cooling jacket core 3 are in the virtual Roof level 5. At these walls 15 collect in the cooling circuit located air and vapor bubbles, of the attacking them Buoyancy forces are driven upwards. In the further walk the bubbles of the coolant flow supports along the uppermost wall 15 in the direction Vent strip 4, wherein - due to the fact that the roof level 5 in Towards vent 4 rises - the buoyancy forces, which of the coolant on the gas bubbles are exerted, this venting operation in an advantageous manner support.

Der Kühlmantelkern 3 weist in der in Figur 4 dargestellten Schnittebene I-I eine bevorzugte Form auf, bei der die zur Dachebene 5 hin gewandten und in der Dachebene 5 liegenden Außenwandungen 15 des Kühlmantelkerns 3 in Richtung der Entlüftungsleiste 4 stetig ansteigen, so daß sie keine lokalen Maxima aufweisen, in denen sich Gasblasen fangen können. Die Gefahr von Überhitzungen bzw. sogenannten hot spots ist damit auf ein Minimum reduziert.The cooling jacket core 3 has in the sectional plane I-I shown in Figure 4 a preferred form in which the facing the roof level 5 and in the Roof level 5 lying outer walls 15 of the cooling jacket core 3 in the direction the vent strip 4 rise steadily, so that they have no local maxima, in which gas bubbles can catch. The risk of overheating or So-called hot spots is reduced to a minimum.

Der Zylinderkopfboden 7 liegt bei der in Figur 4 dargestellten Position in der horizontalen Ebene 6, so daß er mit der Dachebene 5 einen Winkel δ = α = 12° bildet. Der Winkel β, der die Einbaulage definiert und zwischen dem Zylinderkopfboden 7 und der horizontalen Ebene 6 liegt, beträgt folglich 0°.The cylinder head floor 7 is located in the position shown in Figure 4 in the horizontal plane 6, so that it with the roof level 5 an angle δ = α = 12 ° forms. The angle β, which defines the installation position and between the Cylinder head bottom 7 and the horizontal plane 6 is therefore 0 °.

Die Figuren 5 und 6 zeigen die erste Ausführungsform des Zylinderkopfes 1 in der in Figur 4 dargestellten Schnittebene I-I in zwei unterschiedlichen Einbaulagen.Figures 5 and 6 show the first embodiment of the cylinder head 1 in the in Figure 4 illustrated sectional plane I-I in two different mounting positions.

Dabei zeigt Figur 5 eine Einbaulage, in der der Zylinderkopf 1 entgegen dem Uhrzeigersinn geneigt ist mit β = 11°, so daß die Dachebene 5 mit einer horizontalen Ebene 6 einen Winkel α = 1° bildet und nach wie vor in Richtung der Entlüftungsleiste 4 ansteigt. Der Winkel δ, welcher zwischen der Dachebene 5 und dem Zylinderkopfboden 7 liegt, ist unveränderlich und unabhängig von der Einbaulage. In this case, Figure 5 shows an installation position in which the cylinder head 1 against the Clockwise is inclined with β = 11 °, so that the roof level 5 with a horizontal Level 6 forms an angle α = 1 ° and still in the direction of Vent bar 4 rises. The angle δ, which between the roof plane 5 and the cylinder head floor 7 is fixed and independent of the Installation position.

Figur 6 zeigt hingegen eine Einbaulage, in der der Zylinderkopf 1 in Richtung Uhrzeigersinn gedreht ist mit β = 30°, so daß die Dachebene 5 mit einer horizontalen Ebene 6 einen Winkel α = 42° bildet und in Richtung der Entlüftungsleiste 4 ansteigt.By contrast, FIG. 6 shows an installation position in which the cylinder head 1 is in the direction of Turned clockwise with β = 30 °, so that the roof level 5 with a horizontal Level 6 forms an angle α = 42 ° and rises in the direction of the vent strip 4.

Im übrigen wird bezug genommen auf Figur 4. Für dieselben Bauteile wurden dieselben Bezugszeichen verwendet.Otherwise, reference is made to Figure 4. For the same components were the same reference numerals used.

Die Figur 7 bis 9 zeigen die erste, in Figur 3 dargestellte Ausführungsform des Zylinderkopfes 1 im Querschnitt entlang der in Figur 3 angedeuteten Schnittebene II-II. Dieser Schnitt verläuft durch einen Einlaß- bzw. Auslaßkanal 17, 18.FIGS. 7 to 9 show the first embodiment of the invention shown in FIG Cylinder head 1 in cross section along the indicated in Figure 3 sectional plane II-II. This section passes through an inlet or outlet channel 17, 18th

Wie Figur 7 zu entnehmen ist, teilt sich auch in dieser Schnittebene II-II der Kühlmantelkern 3 in vier Teilkühlmantelkerne 3 auf, wovon zwei rechts und zwei links von einer gedachten Längsachse angeordnet sind. Der Einlaßkanal 17 und der Auslaßkanal 8 verfügen in dieser Schnittebene über eine eher längliche Form. Eine von oben auf den Kühlmantelkern 3 aufgelegte virtuelle Dachebene 5 steigt in Richtung der Entlüftungsleiste 4 an und bildet mit einer horizontalen Ebene 6 einen Winkel α = 12°. Dabei liegen die obersten Wandungen 15 des Kühlmantelkerns 3 in der virtuellen Dachebene 5.As can be seen from FIG. 7, the sectional plane II-II also splits Kühlmantelkern 3 in four Teilkühlmantelkerne 3 on, of which two right and two left are arranged from an imaginary longitudinal axis. The inlet channel 17 and the Outlet channel 8 have a rather elongated shape in this sectional plane. A from above on the cooling jacket core 3 launched virtual roof level 5 rises in Direction of the vent strip 4 and forms with a horizontal plane 6 a Angle α = 12 °. In this case, the uppermost walls 15 of the cooling jacket core 3 are in the virtual roof level 5.

Der Zylinderkopfboden 7 liegt in der horizontalen Ebene 6, so daß er mit der Dachebene 5 einen Winkel δ = α = 12° bildet. Der Winkel β, der die Einbaulage definiert und zwischen dem Zylinderkopfboden 7 und der horizontalen Ebene 6 liegt, beträgt folglich 0°.The cylinder head floor 7 is in the horizontal plane 6, so that he with the Roof level 5 forms an angle δ = α = 12 °. The angle β, the mounting position defined and lies between the cylinder head floor 7 and the horizontal plane 6, is therefore 0 °.

Die Figuren 8 und 9 zeigen die erste Ausführungsform des Zylinderkopfes 1 in der in Figur 7 dargestellten Schnittebene II-II in zwei unterschiedlichen Einbaulagen.Figures 8 and 9 show the first embodiment of the cylinder head 1 in the in Figure 7 shown sectional plane II-II in two different mounting positions.

Dabei zeigt Figur 8 eine Einbaulage, in der der Zylinderkopf 1 entgegen dem Uhrzeigersinn um den Winkel β = 11° geneigt ist, so daß die Dachebene 5 mit einer horizontalen Ebene 6 einen Winkel α = 1° bildet und nach wie vor in Richtung der Entlüftungsleiste 4 ansteigt. Der Winkel δ, welcher zwischen der Dachebene 5 und dem Zylinderkopfboden 7 liegt, ist unveränderlich und unabhängig von der Einbaulage. Er beträgt δ = 12°.In this case, Figure 8 shows an installation position in which the cylinder head 1 against the Clockwise by the angle β = 11 ° is inclined, so that the roof level 5 with a horizontal plane 6 forms an angle α = 1 ° and still in the direction of Vent bar 4 rises. The angle δ, which between the roof plane 5 and the cylinder head floor 7 is fixed and independent of the Installation position. It is δ = 12 °.

Figur 9 zeigt hingegen eine Einbaulage, in der der Zylinderkopf 1 in Richtung Uhrzeigersinn um den Winkel β = 30° gedreht ist, so daß die Dachebene 5 mit einer horizontalen Ebene 6 einen Winkel α = 42° bildet und in Richtung der Entlüftungsleiste 4 ansteigt.In contrast, FIG. 9 shows an installation position in which the cylinder head 1 is in the direction of Clockwise by the angle β = 30 ° is rotated, so that the roof plane 5 with a horizontal plane 6 forms an angle α = 42 ° and in the direction of Vent bar 4 rises.

Im übrigen wird bezug genommen auf die Figuren 4 und 7. Für dieselben Bauteile wurden dieselben Bezugszeichen verwendet.Otherwise, reference is made to FIGS. 4 and 7. For the same components the same reference numerals have been used.

Figur 10 zeigt im Querschnitt die erste Ausführungsform des Zylinderkopfes 1 entlang der in Figur 3 angedeuteten Schnittebene III-III in einer ersten Einbaulage, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Zylinderkopf 1 entgegen dem Uhrzeigersinn um den Winkel β = 11° geneigt ist, so daß die Dachebene 5 mit einer horizontalen Ebene 6 einen Winkel α = 1° bildet und in Richtung der Entlüftungsleiste 4 ansteigt. Dieser Schnitt III - III ist so gelegt, daß er durch eine Entkernungsstelle 8 mittig zwischen zwei Zylindern verläuft.FIG. 10 shows in cross section the first embodiment of the cylinder head 1 along the section plane III-III indicated in FIG. 3 in a first installation position, characterized in that the cylinder head 1 counterclockwise is inclined by the angle β = 11 °, so that the roof plane 5 with a horizontal Level 6 forms an angle α = 1 ° and rises in the direction of the vent strip 4. This section III - III is placed so that it centered by a coring point 8 runs between two cylinders.

Die Entkernungsstelle 8 muß aus gußtechnischen Gründen vorgesehen werden, um nach dem Gießvorgang den Sandkern aus dem Zylinderkopfrohling entfernen zu können. Dabei handelt es sich um eine Stelle 8 des Kühlmantelkerns 3, auf welche im Hinblick auf eine optimierte Entlüftung nur wenig Einfluß genommen werden kann.The Entkernungsstelle 8 must be provided for casting technical reasons to remove the sand core from the cylinder head blank after the casting process can. This is a point 8 of the cooling jacket core 3, on which With regard to an optimized venting little influence can be taken.

Wie zu erkennen ist, weist der Kühlmantelkern 3 bzw. die zu der Dachebene 5 hin gewandte Außenwandung 15 ein lokales Maximum 10 auf, welches durch die Nase 21 bedingt ist, so daß die zu der Dachebene 5 hingewandten Wandungen es Kühlmantelkerns nicht stetig d.h. ununterbrochen in Richtung der Entlüftungsleiste 4 ansteigen.As can be seen, the cooling jacket core 3 and / or to the roof level 5 points exterior facing wall 15 has a local maximum 10 which passes through the nose 21 is conditional, so that the wall facing the roof level 5 it Cooling jacket core is not continuous i. continuously in the direction of the ventilation strip 4 increase.

Im übrigen wird bezug genommen auf die Figuren 5 und 8. Für dieselben Bauteile wurden dieselben Bezugszeichen verwendet. Otherwise, reference is made to FIGS. 5 and 8. For the same components the same reference numerals have been used.

An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, daß Brennkraftmaschinen bzw. Zylinderköpfe in der Art ausgelegt werden können, daß die Entkernungsstellen 8 in den Randgebieten des Zylinderkopfes 1 zu liegen kommen und damit unkritisch im Hinblick auf eine optimierte Entlüftung sind. In dem in Figur 3 bzw. Figur 10 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Vier-Zylinder-Reihenmotors hat es sich aber als vorteilhaft erwiesen, die Entkernungsstellen 8 in der beschriebenen Art anzuordnen, weshalb auf diese Anordnung nicht verzichtet wurde.At this point, it should be noted that internal combustion engines or Cylinder heads can be designed in such a way that the Entkernungsstellen 8 in come to lie on the edges of the cylinder head 1 and thus uncritical in With regard to optimized ventilation. In the in Figure 3 and Figure 10th illustrated embodiment of a four-cylinder in-line engine but it has proved to be advantageous, the coring points 8 in the manner described to order, which is why this arrangement was not waived.

Es soll ebenfalls darauf hingewiesen werden, daß die Entkernungsstelle 8 nur als ein Beispiel für eine kritische Stelle des Zylinderkopfes anzusehen ist, an der aus gußtechnischen Gründen lokale Maxima nicht vermieden werden können, damit nach dem Gießvorgang eine Möglichkeit zur Entfernung des Sandkerns aus dem Zylinderkopfrohling gegeben ist.It should also be noted that the coring point 8 only as a Example of a critical point of the cylinder head is to look at the For technical reasons, local maxima can not be avoided, thus after the casting process, a way to remove the sand core from the Cylinder head blank is given.

Ein anderes Beispiel für eine derartige Stelle könnte durch eine Sensorbohrung gegeben sein, die zur Aufnahme eines Temperatursensors vorgesehen wird und zur Ausbildung lokaler Maxima des Kühlmittelmantels im Bereich der Bohrung führt. Another example of such a location could be through a sensor bore be given, which is provided for receiving a temperature sensor and the Training local maxima of the coolant jacket in the bore leads.

Bezugszeichenreference numeral

11

Zylinderkopfcylinder head

22

KühlmittelmantelCoolant jacket

33

KühlmantelkernCooling jacket core

44

Entlüftungsleisteventilation strip

55

Dachebeneroof level

66

horizontale Ebenehorizontal plane

77

ZylinderkopfbodenCylinder head base

88th

Entkernungsstellegutting point

99

Steuerraumcontrol room

1010

lokales Maximumlocal maximum

1111

Einlaßöffnunginlet port

1212

Auslaßöffnungoutlet

1313

ZylinderkopfseitenwandCylinder head side wall

1414

ZylinderkopfaußenwandCylinder head outer wall

1515

oberste Wandung, Außenwandungtop wall, outside wall

1616

ZylinderkopflängsachseCylinder head longitudinal axis

1717

Einlaßkanalintake port

1818

Auslaßkanaloutlet channel

1919

BrennraumdachCombustion chamber roof

2020

Zündkerzenbohrungplug hole

2121

Nasenose

αα

Winkel zwischen der Dachebene (5) und einer horizontalen Ebene (6) in der EinbaulageAngle between the roof level (5) and a horizontal Level (6) in the installation position

ββ

Winkel zwischen dem Zylinderkopfboden (7) und einer horizontalen Ebene (6) in der Einbaulage Angle between the cylinder head floor (7) and a horizontal plane (6) in the installation position

δδ

Winkel zwischen der Dachebene (5) und dem Zylinderkopfboden (7)Angle between the roof plane (5) and the cylinder head floor (7)

Claims (7)

Zylinderkopf (1) einer Brennkraftmaschine mit einem Kühlmittelmantel (2), umfassend einen einteiligen Kühlmantelkern (3) und mindestens eine Entlüftungsleiste (4),
dadurch gekennzeichnet, daß
in der Einbaulage des Zylinderkopfes (1), in welcher der Zylinderkopfboden (7) gegenüber einer horizontalen Ebene (6) um einen Winkel β geneigt ist, eine virtuelle auf den Kühlmantelkern (3) von oben aufgelegte Dachebene (5) in Richtung der mindestens einen Entlüftungsleiste (4) horizontal verläuft bzw. ansteigt, so daß die Dachebene (5) mit der horizontalen Ebene (6) in der Einbaulage einen Winkel α ≥ 0° bildet.Cylinder head (1) of an internal combustion engine having a coolant jacket (2), comprising a one-piece cooling jacket core (3) and at least one ventilation strip (4),
characterized in that
in the installed position of the cylinder head (1), in which the cylinder head bottom (7) is inclined by an angle β with respect to a horizontal plane (6), a virtual roof plane (5) laid from above on the cooling jacket core (3) in the direction of the at least one Vent strip (4) extends horizontally or rises, so that the roof plane (5) with the horizontal plane (6) in the installed position forms an angle α ≥ 0 °. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Winkel α < 45° ist.Cylinder head (1) according to claim 1,
characterized in that
the angle α is <45 °. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Winkel α < 10° ist.Cylinder head (1) according to claim 1 or 2,
characterized in that
the angle α is <10 °. Zylinderkopf (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
in der Einbaulage des Zylinderkopfes (1) - abgesehen von gußtechnisch nicht zu vermeidenden Ausnahmen, beispielsweise Entkernungsstellen (8) - Außenwandungen (15) des Kühlmantelkerns (3), die zu der Dachebene (5) hin gewandt sind, in Richtung der mindestens einen Entlüftungsleiste (4) stetig ansteigen, so daß sie keine lokalen Maxima (10) aufweisen. Cylinder head (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
in the installation position of the cylinder head (1) - apart from casting technical unavoidable exceptions, for example Entkernungsstellen (8) - outer walls (15) of the cooling jacket core (3), which are turned to the roof plane (5) towards the at least one vent strip (4) increase steadily so that they have no local maxima (10). Zylinderkopf (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Dachebene (5) mit dem Zylinderkopfboden (7) einen Winkel δ bildet mit 9° < δ < 15°, wobei | δ | > | β | ist.Cylinder head (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the roof plane (5) forms an angle δ with the cylinder head bottom (7) with 9 ° <δ <15 °, where | δ | > | β | is. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Dachebene (5) mit dem Zylinderkopfboden (7) einen Winkel δ bildet mit 11°<δ<13°, wobei | δ |>| β |ist.Cylinder head (1) according to claim 5,
characterized in that
the roof plane (5) with the cylinder head bottom (7) forms an angle δ with 11 ° <δ <13 °, where | δ |> | β | is. Zylinderkopf (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Brennkraftmaschine ein Reihenmotor, vorzugsweise ein Vier-Zylinder-Reihenmotor, ist.Cylinder head (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the internal combustion engine is an in-line engine, preferably a four-cylinder in-line engine.

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