EP1884647A2 - Liquid-cooled cylinder head for a combustion engine - Google Patents

Abstract

The head (1) has a dome (6) surrounded by a cooling agent channel (2) and spaced from a gusset area (5) formed by exhaust duct walls (3, 4), where the channel has an inflow opening (2`) arranged between the walls and other inflow openings. The channel is extended over a combustion chamber and between the walls based on the opening (2`), and is extended over the chamber and radially around the walls based on the latter openings. The channel is extended towards an inlet side of the head based on the dome. A flow guiding rib (7) extended in the direction of the dome is arranged in the gusset area.

Description

Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a liquid-cooled cylinder head for an internal combustion engine with the features of the preamble of patent claim 1.

Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die deutsche Patentschrift PS 35 16 453 C2 hingewiesen, in der ein flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf für eine Zylinderreihe einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine beschrieben ist. In diesem Zylinderkopf sind Gaswechseleinlass- und Gaswechselauslasskanäle mit Gaswechselventilen, sowie eine in einem Dom angeordnete Bohrung zur Aufnahme einer Zündkerze oder eines Einspritzventils vorgesehen. Ferner weist der Zylinderkopf Kühlflüssigkeitsräume auf, die von den Wänden der Brennräume begrenzt sind und durch die sich die Einlass- und Auslasskanäle sowie der Dom erstrecken. Die Kühlflüssigkeitsräume weisen Zuflussöffnungen im Zylinderkopfboden auf und stehen mit Kühlräumen im Zylinderblock in Verbindung. Die Kühlflüssigkeitsräume für die einzelnen Brennräume sind derart voneinander getrennt, dass jeder Kühlflüssigkeitsraum von einem einzigen, den Dom umgebenden Ringraum gebildet ist, der lediglich von den Gaswechseleinlass- und Gaswechselauslasskanälen und den Ventilführungen für das oder die Gaswechselsauslassventile durchsetzt ist. Die Umfangswand des Ringraumes weist sich in Richtung auf den Dom erstreckende vertikale Rippen auf. Der Abflusskanal von jedem Ringraum mündet in einen Abflusssammelkanal, der sich längs des Zylinderkopfes erstreckt.The technical environment, for example, on the German patent specification PS 35 16 453 C2 in which a liquid-cooled cylinder head for a cylinder bank of a multi-cylinder internal combustion engine is described. In this cylinder head Gaswechseleinlass- and Gaswechselauslasskanäle with gas exchange valves, as well as arranged in a dome bore for receiving a spark plug or an injection valve is provided. Further, the cylinder head has cooling liquid spaces bounded by the walls of the combustion chambers and through which the inlet and outlet passages and the dome extend. The cooling liquid spaces have inflow openings in the cylinder head floor and communicate with cooling chambers in the cylinder block. The cooling liquid spaces for the individual combustion chambers are separated from one another such that each cooling liquid space is formed by a single annular space surrounding the dome, which only passes through the gas exchange inlet and gas exchange outlet channels and the valve guides for the gas exchange outlet valve (s) is. The peripheral wall of the annulus has vertical ribs extending toward the mandrel. The drain channel of each annulus empties into a drain collection channel extending along the cylinder head.

Weiter ist ein flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine für den BMW Reihensechszylinder-Dieselmotor mit der BMW internen Bezeichnung M 57 bekannt, der seit mehreren Jahren beispielsweise in der BMW 3er-Reihe verbaut wird und von dem die vorliegende Erfindung ausgeht. Der Zylinderkopf ist für eine Vierventil-Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei der Zylinderkopf Gaswechseleinlasskanäle und Gaswechselauslasskanäle aufweist. Die Gaswechselauslasskanäle sind wie die Gaswechseleinlasskanäle paarweise angeordnet und bilden zur Zylinderkopfwandung hin einen gemeinsamen einzigen Abgasauslasskanal. Die Gaswechselauslasskanäle werden von Auslasskanalwandungen gebildet, die einlassseitig einen Zwickel bilden. Benachbart zum Zwickel, weiter in Richtung Einlassseite des Zylinderkopfes, ist ein Dom mit einer Bohrung angeordnet, in dem das Kraftstoffeinspritzventil angeordnet ist. Der Dom und die Auslasskanalwandungen sind weitgehend von einem Kühlmittelkanal umströmt, der durch drei Zulaufbohrungen in einer Zylinderkopftrennebene aus dem Kurbelgehäuse mit Kühlmittel beaufschlagt ist. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine strömt das Kühlmittel durch die drei Kühlmittelzuströmöffnungen in den Zylinderkopf, umströmt brillenförmig die Auslasskanalwandungen sowie den Bereich der Ventilsitzringe und strömt weiter in Richtung Dom. Ausgehend von dem Dom strömt das Kühlmittel weiter in Richtung Einlassseite des Zylinderkopfes und zurück in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine.Next, a liquid-cooled cylinder head for an internal combustion engine for the BMW straight-six diesel engine with the BMW internal designation M 57 is known, which has been used for several years, for example, in the BMW 3 Series and from which the present invention proceeds. The cylinder head is intended for a four-valve internal combustion engine, wherein the cylinder head gas exchange inlet ducts and Gaswechselauslasskanäle has. The gas exchange outlet ducts, like the gas exchange inlet ducts, are arranged in pairs and form a common single exhaust gas outlet duct towards the cylinder head wall. The Gaswechselauslasskanäle are formed by Auslasskanalwandungen that form a gusset inlet side. Adjacent to the gusset, toward the inlet side of the cylinder head, a dome is arranged with a bore in which the fuel injection valve is arranged. The dome and the Auslasskanalwandungen are largely surrounded by a coolant channel, which is acted upon by three inlet bores in a cylinder head parting plane from the crankcase with coolant. During operation of the internal combustion engine, the coolant flows through the three coolant inflow openings into the cylinder head, surrounds the exhaust port walls and the area of the valve seat rings in a spectacle shape and continues to flow in the direction of the dome. Starting from the dome, the coolant continues to flow in the direction of the inlet side of the cylinder head and back into the crankcase of the internal combustion engine.

Auch wenn der flüssigkeitsgekühlte Zylinderkopf keine Nachteile aufweist, kann es sein, dass sich bei einer weiteren Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine im Bereich des Doms ein heißer Bereich ausbildet.Even if the liquid-cooled cylinder head has no disadvantages, it may be that in a further increase in power of the internal combustion engine in the region of the dome forms a hot area.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Maßnahme aufzuzeigen, um eine noch bessere Kühlung des Domes zu erzielen.Object of the present invention is to show a measure to achieve even better cooling of the dome.

Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the feature in the characterizing part of patent claim 1.

Eine weitere Verbesserung der Kühlung des Doms wird durch die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 erzielt.A further improvement of the cooling of the dome is achieved by the embodiment according to claim 2.

Die geometrischen Ausgestaltungen gemäß der Patentansprüche 3 und 4 sind besonders bevorzugte Größenbereiche.The geometric configurations according to claims 3 and 4 are particularly preferred size ranges.

Die Herstellung des Zylinderkopfes erfolgt besonders bevorzugt gemäß Patentanspruch 5.The production of the cylinder head is particularly preferably carried out according to claim 5.

Mit der Ausgestaltung gem. Patentanspruch 6 wird die Kühloberfläche vergrößert, wodurch die Kühlwirkung nochmals verbessert wird.With the design acc. Claim 6, the cooling surface is increased, whereby the cooling effect is further improved.

Die Herstellung der Kurzschlussöffnung kann gem. Patentanspruch 7 spanlos, z. B. mit einem Gießverfahren oder spanend, z. B. durch Bohren oder Fräsen erfolgen.The production of the short-circuit opening can gem. Claim 7 without cutting, z. B. with a casting or machining, z. B. done by drilling or milling.

In vorteilhafter Weise kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 8 entweder für eine selbstzündende Brennkraftmaschine, die nach dem Dieselprinzip arbeitet oder für eine Otto-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung verwendet werden.Advantageously, the inventive design according to claim 8 either for a self-igniting internal combustion engine that works on the diesel principle or for a gasoline engine with spark ignition can be used.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand des Standes der Technik und zweier besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen in sieben Figuren näher erläutert.

Fig. 1

zeigt einen Schnitt durch einen aus dem Stand der Technik bekannten Zylinderkopf.

Fig. 2

zeigt eine Aufsicht auf einen Abschnitt eines Gusskernes für einen Kühlmittelkanal des aus dem Stand der Technik bekannten Zylinderkopfes.

Fig. 3

zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Zylinderkopf für ein erstes Ausführungsbeispiel.

Fig. 4

zeigt eine Aufsicht auf einen Abschnitt eines Gusskernes für den erfindungsgemäß ausgestalteten Zylinderkopf.

Fig. 5

zeigt eine Aufsicht auf einen dreidimensional dargestellten Abschnitt des erfindungsgemäß ausgestalteten Zylinderkopfs.

Fig. 6

zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Zylinderkopf für ein zweites Ausführungsbeispiel in einer ersten Herstellungsvariante.

Fig. 7

zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Zylinderkopf für das zweite Ausführungsbeispiel in einer zweiten Herstellungsvariante.

In the following the invention with reference to the prior art and two particularly preferred embodiments in seven figures is explained in more detail.

Fig. 1

shows a section through a known from the prior art cylinder head.

Fig. 2

shows a plan view of a portion of a casting core for a coolant channel of the known from the prior art cylinder head.

Fig. 3

shows a section through an inventively designed cylinder head for a first embodiment.

Fig. 4

shows a plan view of a portion of a casting core for inventively designed cylinder head.

Fig. 5

shows a plan view of a three-dimensionally illustrated portion of the inventively designed cylinder head.

Fig. 6

shows a section through an inventively designed cylinder head for a second embodiment in a first production variant.

Fig. 7

shows a section through a inventively designed cylinder head for the second embodiment in a second production variant.

In den Fig. 1 bis 7 gelten für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.In FIGS. 1 to 7, the same reference numerals apply to identical components.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Zylinderkopf 1 senkrecht zu seiner Längsachse durch einen Dom 6 zur Aufnahme eines Brennstoffeinspritzventils in einer Bohrung 11. Der Zylinderkopf 1 weist einen Kühlmittelkanal 2 auf, dessen dreidimensionale Geometrie in Fig. 2 dargestellt ist. In Fig. 1 ist eine geschnittene Fläche schraffiert dargestellt. Der Zylinderkopf 1 ist für eine selbstzündende Brennkraftmaschine mit zwei Gaswechseleinlass- und zwei Gaswechselauslassventilen vorgesehen und weist einen Auslasskanal mit einer ersten Auslasskanalwandung 3 und einer zweiten Auslasskanalwandung 4 auf. Die erste und die zweite Auslasskanalwandung 3, 4 verschmelzen im Bereich eines Gasaustrittes aus dem Zylinderkopf 1 zu einem gemeinsamen Auslasskanal 9. Die erste und zweite Auslasskanalwandung 3, 4 bilden einlassseitig, auf der dem Kühlmittelkanal 2 zugewandten Seite miteinander einen Zwickel 5. Beabstandet von dem Zwickel 5 ist in Richtung einer Einlassseite des Zylinderkopfes 1 der Dom 6 angeordnet.1 shows a section through a cylinder head 1 perpendicular to its longitudinal axis through a dome 6 for receiving a fuel injection valve in a bore 11. The cylinder head 1 has a coolant channel 2 whose three-dimensional geometry is shown in FIG. In Fig. 1, a sectioned area is shown hatched. The cylinder head 1 is for a self-igniting internal combustion engine with two Gaswechseleinlass- and two Gaswechselauslassventilen provided and has an outlet channel with a first Auslaßkanalwandung 3 and a second Auslasskanalwandung 4. The first and the second outlet channel wall 3, 4 merge in the region of a gas outlet from the cylinder head 1 to a common outlet channel 9. The first and second outlet channel wall 3, 4 form the inlet side, on the side facing the coolant channel 2 with each other a gusset 5. Spaced from the Gusset 5 is arranged in the direction of an inlet side of the cylinder head 1 of the dome 6.

Ausgehend von einer einem nicht dargestellten Kurbelgehäuse zugewandten Zylinderkopftrennebene 1' weist der Zylinderkopf 1 eine erste Einströmöffnung 2' auf, die mittig zwischen der ersten und der zweiten Auslasskanalwandung 3, 4 angeordnet ist. In dieser ersten Einströmöffnung 2' strömt Kühlmittel aus dem Kurbelgehäuse in den Zylinderkopf 1. Eine Kühlmittelströmung ist in den Fig. 1 bis 4 schematisch mit Pfeilen dargestellt. Anschließend strömt das Kühlmittel weiter am Dom 6 vorbei in Richtung Einlassseite des Zylinderkopfes 1 und zurück in das nicht dargestellte Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine.Starting from a cylinder head separating plane 1 'facing a crankcase, not shown, the cylinder head 1 has a first inlet opening 2', which is arranged centrally between the first and the second outlet channel wall 3, 4. In this first inflow opening 2 'coolant flows from the crankcase into the cylinder head 1. A coolant flow is shown schematically in FIGS. 1 to 4 with arrows. Subsequently, the coolant continues to flow past the dome 6 in the direction of the intake side of the cylinder head 1 and back into the crankcase, not shown, of the internal combustion engine.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf einen Abschnitt eines Gusskernes für den Kühlmittelkanal 2 des aus dem Stand der Technik bekannten Zylinderkopfes 1. In Fig. 2 ist erkennbar, dass benachbart zur ersten Einströmöffnung 2' jeweils geodätisch unter der ersten und der zweiten Auslasskanalwandung 3, 4 eine zweite und eine dritte Einströmöffnung 2", 2"' für den Kühlmittelkanal 2 vorgesehen ist. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wird das Kühlmittel von einer nicht dargestellten Kühlmittelpumpe durch die drei Einströmöffnungen 2', 2", 2''' in den Zylinderkopf 1 gepumpt, wobei der Bereich radial um nicht dargestellten Ventilsitzringe, sowie der radial äußere Bereich der ersten und der zweiten Auslasskanalwandung 3, 4 gekühlt wird. Von dort fließt das Kühlmittel, wie zuvor beschrieben in Richtung Dom 6 und anschließend weiter in Richtung Einlassseite des Zylinderkopfes 1.FIG. 2 shows a plan view of a section of a casting core for the coolant channel 2 of the cylinder head 1 known from the prior art. FIG. 2 shows that, adjacent to the first inlet opening 2 ', in each case geodetically under the first and the second outlet channel wall 3, 4, a second and a third inflow opening 2 ", 2"'for the coolant channel 2 is provided. During operation of the internal combustion engine, the coolant is pumped by a coolant pump, not shown, through the three inflow openings 2 ', 2 ", 2''' in the cylinder head 1, wherein the area radially around valve seat rings, not shown, as well as the radially outer region of the first and second outlet channel wall 3, 4. From there flows the coolant, as previously described in the direction of Dom 6 and then on towards the inlet side of the cylinder head. 1

Wird die Leistung der Brennkraftmaschine erheblich gesteigert, kann es sein, dass sich bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Zylinderkopf 1 im unteren Bereich des Doms 6 ein heißer Bereich 10 ausbildet.If the power of the internal combustion engine is significantly increased, it may be that in the case of the cylinder head 1 known from the prior art, a hot region 10 is formed in the lower region of the dome 6.

In den Fig. 3 und 4 ist der gleiche Zylinderkopf 1 aus den Fig. 1 und 2 nochmals dargestellt, jedoch mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Kühlmittelkanals 2. Fig. 3 zeigt den gleichen Schnitt wie Fig. 1, Fig. 4 zeigt die gleiche Aufsicht auf den Abschnitt des Gusskernes für den Kühlmittelkanal 2 wie Fig. 2.3 and 4, the same cylinder head 1 of FIGS. 1 and 2 is shown again, but with the inventive design of the coolant channel 2. Fig. 3 shows the same section as Fig. 1, Fig. 4 shows the same supervision to the portion of the casting core for the coolant channel 2 as shown in FIG. 2.

In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäß an den Zwickelbereich 5 angeformte erste Strömungsleitrippe 7 mit Ausrichtung zum Dom 6 dargestellt. Weiter ist an den Dom 6 eine zweite Strömungsleitrippe 8 angeformt, die sich in Richtung der ersten Strömungsleitrippe 7 erstreckt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird erreicht, dass zwischen der zweiten Strömungsleitrippe 8 und der ersten Strömungsleitrippe 7, bzw. der ersten und der zweiten Auslasskanalwandung 3, 4 ein Strömungsspalt mit einer Breite zwischen 2 und 10 mm ausgebildet ist. Hierdurch wird erzielt, dass verhältnismäßig wenig Kühlmittel geodätisch nach oben in den Kühlmittelkanal 2 strömt, so dass der kritische Fußbereich des Doms 6 stärker mit Kühlmittel umströmt und somit besser gekühlt ist.In Fig. 3, an inventively formed on the gusset region 5 first Strömungsleitrippe 7 is shown with alignment to the dome 6. Next, a second flow guide rib 8 is formed on the dome 6, which extends in the direction of the first flow guide rib 7. As a result of the configuration according to the invention, it is achieved that a flow gap with a width between 2 and 10 mm is formed between the second flow guide rib 8 and the first flow guide rib 7 or the first and the second outlet passage walls 3, 4. In this way it is achieved that relatively little coolant flows geodetically upwards into the coolant channel 2, so that the critical foot region of the dome 6 flows around more strongly with coolant and thus is better cooled.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Ausbildung eines heißen Bereiches 10, wie er sich in dem zitierten Stand der Technik bei einer Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine bilden kann, vermieden. In einem einfacheren Ausführungsbeispiel kann die zweite Strömungsleitrippe 8 entfallen, wenn die erste Strömungsleitrippe 7 entsprechend weiter in Richtung dem Dom 6 ausgeformt ist. Eine bevorzugte Dicke der ersten und der zweiten Strömungsleitrippe 7, 8 beträgt zwischen 3 und 10 mm. In dem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die erste und die zweite Strömungsleitrippe 7, 8 einstückig und materialeinheitlich mit dem Zylinderkopf 1 ausgebildet. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Strömungsleitrippe 7 und/oder 8 auch als ein Einlegeteil bzw. ein eingegossenes Bauteil ausgebildet sein. In den Dom 6 kann entweder ein Brennstoffeinspritzventil und/oder eine Zündeinrichtung angeordnet werden. Somit ist es möglich, die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Zylinderkopfes 1 sowohl für selbstzündende Brennkraftmaschinen als auch für fremd gezündete Brennkraftmaschinen zu verwenden.By means of this embodiment according to the invention, the formation of a hot region 10, as can be formed in the cited prior art with an increase in the power of the internal combustion engine, is avoided. In a simpler embodiment, the second flow-guiding rib 8 can be dispensed with if the first flow-guiding rib 7 is shaped correspondingly further in the direction of the dome 6. A preferred thickness of the first and the second flow guide rib 7, 8 is between 3 and 10 mm. In the particularly preferred exemplary embodiment, the first and the second flow guide ribs 7, 8 are formed integrally with the cylinder head 1 in the same material. In other exemplary embodiments, the flow guide rib 7 and / or 8 can also be designed as an insert part or a cast-in component. In the dome 6, either a fuel injection valve and / or an ignition device can be arranged. Thus, it is possible to use the inventive design of the cylinder head 1 both for self-igniting internal combustion engines and for externally ignited internal combustion engines.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die zweite Strömungsleitrippe 8 auch derart ausgeführt sein, dass in Strömungsrichtung des Kühlmittels, hinter dem Spalt zwischen den Strömungsleitrippen 7, 8, keine Hinterschneidung vorhanden ist, d. h. eine Wandstärke des Domes 6 hinter dem Spalt, geodätisch oberhalb der zweiten Strömungsleitrippe 8 weitgehend konstant ist.In a further embodiment, the second Strömungsleitrippe 8 may also be designed such that in the flow direction of the coolant, behind the gap between the Strömungsleitrippen 7, 8, no undercut is present, d. H. a wall thickness of the dome 6 behind the gap, geodetically above the second flow guide rib 8 is substantially constant.

In Fig. 4 ist ersichtlich, wie die verbesserte Anströmung des Domes 6 mit Kühlmittel nochmals verbessert ist. Während im Stand der Technik die Ventilsitzringe der Gaswechselauslassventile brillenförmig radial umspült sind, ist erfindungsgemäß eine Kurzschlussströmung zwischen der ersten Einströmöffnung 2' und der zweiten sowie der dritten Einströmöffnung 2", 2'" vermieden. Ansonsten gilt das gleiche wie die Ausführung zu Fig. 2.In Fig. 4 it can be seen how the improved flow of the dome 6 is further improved with coolant. While in the prior art the valve seat rings of the gas exchange outlet valves are gland-shaped radially surrounded, according to the invention a short circuit flow between the first inflow opening 2 'and the second and the third inflow opening 2 ", 2'" avoided. Otherwise, the same applies as the embodiment of FIG. 2.

Fig. 5 zeigt die Aufsicht auf einen dreidimensional dargestellten Ausschnitt des Zylinderkopfes 1 im Bereich der ersten und der zweiten Auslasskanalwandung 3, 4. Dargstellt ist der Zwickelbereich 5, an den die erste Strömungsleitrippe 7 angeformt ist. Ausgehend vom Zwickel 5 ist der Dom 6 in Richtung Einlassseite angeordnet. An den Dom 6 ist die zweite Strömungsleitrippe 8 angeformt, die sich in Richtung der ersten Strömungsleitrippe 7 erstreckt.5 shows the top view of a detail of the cylinder head 1 shown in three dimensions in the region of the first and the second outlet channel walls 3, 4. The gusset region 5, to which the first flow guide rib 7 is formed, is illustrated. Starting from the gusset 5, the dome 6 is arranged in the direction of the inlet side. At the dome 6 is the second flow guide rib 8, which extends in the direction of the first flow guide rib 7.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Zylinderkopf 1 für ein zweites Ausführungsbeispiel in einer ersten Herstellungsvariante. Dargestellt ist der Bereich der ersten Strömungsleitrippe 7 mit dem die erste Strömungsleitrippe 7 umgebenen Kühlmittelkanal 2. Bei diesem weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die erste Strömungsleitrippe 7 eine Kurzschlussöffnung 12 auf, durch die das Kühlmittel strömt. Eine Strömungsrichtung des Kühlmittels ist durch Pfeile schematisch dargestellt. Durch die vergrößerte Oberfläche der ersten Strömungsleitrippe 7, wird die Kühlung des temperaturkritischen Bereichs nochmals verbessert. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Kurzschlussöffnung 12 beim Gießvorgang des Zylinderkopfes, d. h. spanlos, mitgegossen6 shows a section through a cylinder head 1 configured according to the invention for a second exemplary embodiment in a first production variant. Shown is the region of the first flow guide rib 7 with the coolant channel 2 surrounding the first flow guide rib 7. In this further particularly preferred embodiment, the first flow guide rib 7 has a short-circuit opening 12 through which the coolant flows. A flow direction of the coolant is shown schematically by arrows. Due to the enlarged surface of the first flow guide rib 7, the cooling of the temperature-critical region is further improved. In this embodiment, the short-circuit opening 12 during casting of the cylinder head, d. H. non-cutting, co-poured

Fig. 7 zeigt den gleichen Schnitt durch den erfindungsgemäß ausgestalteten Zylinderkopf wie Fig. 6, jedoch für eine zweite Herstellungsvariante. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kurzschlussöffnung 12 durch Bohren, d. h. spanend hergestellt. Auch eine gefräste Kurzschlussöffnung 12 ist herstellbar.FIG. 7 shows the same section through the cylinder head designed according to the invention as in FIG. 6, but for a second production variant. In this embodiment, the short-circuit opening 12 is formed by drilling, i. H. made by machining. A milled short-circuit opening 12 can also be produced.

Zusammengefasst kann mit anderen Worten gesagt werden:In summary, in other words:

Um die Strömung des Kühlmittels im besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wie gewünscht zu leiten, wird eine erste Strömungsleitrippe 7 im Zwickel 5 zwischen den Auslasskanälen und eine zweite Strömungsleitrippe 8 am Dom 6 vorgeschlagen. Des Weiteren werden im Kühlmitteleinströmbereich an den Ventilsitzringen die beiden Abzweiger zu den seitlichen Übertritten 2", 2''' geschlossen. Durch die erste Strömungsleitrippe 7 zwischen den Auslasskanälen wird die Hauptkühlmittelmenge des mittleren Übertritts 2' zum Dom 6 und dann weiter mit Hilfe der zweiten Strömungsleitrippe 8 am Dom 6 zwischen den Auslassventilen und den Dom 6 geleitet. Die erste Strömungsleitrippe 7 zwischen den Auslasskanälen ist sehr dünn ausgeführt, um einerseits die Steifigkeit des Zylinderkopfes 1 nur gering zu beeinflussen und zum anderen die Kühlmittelströmung am Oberdeck des Kühlmittelmantels nicht zu stören. Die zweite Strömungsleitrippe 8 am Dom 6 und die erste Strömungsleitrippe 7 zwischen den Auslasskanälen sind durch einen dünnen Spalt von einander getrennt. Dieser ermöglicht eine reduzierte Strömung des Kühlmittels von unten nach oben. Die zweite Strömungsleitrippe 8 am Dom 6 ist nicht an den Auslasskanälen angebunden, damit Kanalrisse vermieden werden können.In order to guide the flow of the coolant in the particularly preferred embodiment as desired, a first flow guide rib 7 in the gusset 5 between the outlet channels and a second flow guide rib 8 on the dome 6 is proposed. In addition, in the coolant inflow region at the valve seat rings, the two branches are closed to the lateral overdrives 2 ", 2" Flow guide rib 8 am Dom 6 is routed between the exhaust valves and the Dom 6. The first Strömungsleitrippe 7 between the exhaust ports is made very thin, on the one hand to influence the stiffness of the cylinder head 1 only slightly and not to disturb the flow of coolant on the upper deck of the coolant jacket on the other hand. The second flow guide rib 8 on the dome 6 and the first flow guide rib 7 between the outlet channels are separated from each other by a thin gap. This allows a reduced flow of the coolant from bottom to top. The second flow guide rib 8 on the dome 6 is not connected to the outlet channels, so that channel cracks can be avoided.

Durch die beiden Strömungsleitrippen 7, 8 am Dom 6 zwischen den Auslasskanälen kann die Kühlmittelströmung des mittleren Übertritts 2' wie gewünscht gelenkt und eine Bauteiltemperaturabsenkung erreicht werden, was zu einer wesentlichen Erhöhung der Dauerfestigkeit führt.By means of the two flow guide ribs 7, 8 on the dome 6 between the outlet channels, the coolant flow of the central passage 2 'can be steered as desired and a component temperature reduction can be achieved, which leads to a substantial increase in fatigue strength.

Die Herstellung des Gusskerns wird durch die Zweiteilung der Strömungsleitrippen 7, 8 erleichtert. Durch eine geeignete Wahl der Zugrichtung kann die erste Strömungsleitrippe 7 beispielsweise zwischen den Auslasskanälen mit einem seitlichen Schieber mitgeformt werden. Die zweite Strömungsleitrippe 8 am Dom 6 kann beispielsweise durch ein Einlegeteil im Bereich der Einlasskanäle oder über einen Schieber, welcher in der Ober- oder Unterhälfte des Kernwerkzeuges integriert ist, hergestellt werden. Die Breite und die Form der beiden Strömungsleitrippen 7, 8 kann dadurch ebenfalls leicht angepasst werden.The production of the casting core is facilitated by the division of the flow guide ribs 7, 8. By a suitable choice of the pulling direction, the first flow guide rib 7, for example, mitgeformt between the outlet channels with a lateral slide. The second flow guide rib 8 on the dome 6 can be produced, for example, by an insert in the region of the inlet channels or by a slide which is integrated in the upper or lower half of the core tool. The width and the shape of the two Strömungsleitrippen 7, 8 can also be easily adapted.

Durch die Ausführung der Strömungsleitrippe 8 ohne Hinterschneidung kann der Gusskern wie bisher als Ober- und Unterteil mit einem Auslassschieber gefertigt werden. Dadurch wird kein zusätzlicher Schieber benötigt.Due to the design of the flow guide rib 8 without undercut the cast core can be made as before as the upper and lower part with an outlet slide. As a result, no additional slider is needed.

Bezugszeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS

1.1.

Zylinderkopfcylinder head

1'1'

ZylinderkopftrennebeneCylinder head parting plane

2.Second

KühlmittelkanalCoolant channel

2'2 '

erste Einströmöffnungfirst inflow opening

2"2 '

zweite Einströmöffnungsecond inlet opening

2'''2 '' '

dritte Einströmöffnungthird inflow opening

3.Third

erste Auslasskanalwandungfirst outlet channel wall

4.4th

zweite Auslasskanalwandungsecond outlet channel wall

5.5th

Zwickelbereichinterstitial region

6.6th

Domcathedral

7.7th

erste Strömungsleitrippefirst flow guide rib

8.8th.

zweite Strömungsleitrippesecond flow guide rib

9.9th

Auslasskanalexhaust port

10.10th

heißer Bereichhot area

11.11th

Bohrungdrilling

12.12th

KurzschlussöffnungShort opening

Claims (8)

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einer ersten und einer zweiten, benachbart zueinander angeordneten, abschnittsweise ineinander übergehende, von einem Kühlmittelkanal (2) umgebenen Auslasskanalwandung (3, 4) für zwei Auslass-Gaswechselventile, wobei beabstandet von einem einlasseitigen, von den Auslasskanalwandungen (3, 4) gebildeter Zwickelbereich (5) ein zumindest teilweise von dem Kühlmittelkanal (2) umgebener Dom (6) angeordnet ist für ein weitgehend mittig zu einem von dem Zylinderkopf (1) abgedeckten Brennraum anordenbares Brennkraftmaschinenbauteil und wobei der Kühlmittelkanal (2) eine erste, weitgehend mittig zwischen der ersten und der zweiten Auslasskanalwandung (3, 4) angeordnete Einströmöffnung (2') und eine zweite und eine dritte, von der ersten Einströmöffnung (2') diametral beabstandete Einströmöffnung (2", 2''') in einer Zylinderkopftrennebene (1') aufweist und sich ausgehend von der ersten Einströmöffnung (2') weitgehend über den Brennraum und zwischen der ersten und der zweiten Auslasskanalwandung (3, 4) in Richtung Dom (5) erstreckt und ausgehend von der zweiten und der dritten Einströmöffnung (2", 2''') weitgehend über den Brennraum und radial um die erste und die zweite Auslasskanalwandung (3, 4) in Richtung Dom (6) erstreckt und ausgehend von dem Dom (6) in Richtung Einlassseite des Zylinderkopfes (1) erstreckt,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwickelbereich (5) eine erste, sich in Richtung Dom (6) erstreckende Strömungsleitrippe (7) angeordnet ist.Liquid-cooled cylinder head (1) for an internal combustion engine, with a first and a second, adjacent to each other, partially by a coolant channel (2) surrounded Auslasskanalwandung (3, 4) for two outlet gas exchange valves, spaced from an inlet side, of The gusset region (5) formed by the outlet duct walls (3, 4) is arranged a dome (6) surrounded at least partially by the coolant duct (2) for an engine component which can be arranged substantially centrally with respect to a combustion chamber covered by the cylinder head (1) and wherein the coolant duct (2 ) a first, substantially centrally between the first and the second Auslaßkanalwandung (3, 4) arranged inflow opening (2 ') and a second and a third, of the first inflow opening (2') diametrically spaced inlet opening (2 ', 2''' ) in a cylinder head parting plane (1 ') and starting from the first inflow opening (2') we it extends over the combustion chamber and between the first and the second outlet channel wall (3, 4) in the direction of the dome (5) and, starting from the second and third inlet openings (2 ", 2 ''), largely over the combustion chamber and extends radially around the first and the second outlet channel wall (3, 4) in the direction of the dome (6) and extends from the dome (6) in the direction of the inlet side of the cylinder head (1),
characterized in that in the gusset region (5) a first, in the direction of Dom (6) extending flow guide rib (7) is arranged. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass an den Dom (6) eine zweite, zu der ersten Strömungsleitrippe (7) korrespondierende Strömungsleitrippe (8) angeordnet ist.Liquid-cooled cylinder head according to claim 1,
characterized in that a second, to the first flow guide rib (7) corresponding flow guide rib (8) is arranged on the dome (6). Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf nach Patentanspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass eine lichte Weite zwischen der zweiten Strömungsleitrippe (8) und der ersten Strömungsleitrippe (7) und der ersten und der zweiten Auslasskanalwandung (3, 4) zwischen 2 und 10 mm beträgt.Liquid-cooled cylinder head according to claim 2,
characterized in that a clear width between the second flow guide rib (8) and the first flow guide rib (7) and the first and the second outlet passage wall (3, 4) is between 2 and 10 mm. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf nach Patentanspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke der ersten und der zweiten Strömungsleitrippe (7, 8) zwischen 3 und 10 mm beträgt.Liquid-cooled cylinder head according to claim 2 or 3,
characterized in that a thickness of the first and the second flow guide rib (7, 8) is between 3 and 10 mm. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf nach einem der Patentansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Strömungsleitrippe (7, 8) einstückig und materialeinheitlich mit dem Zylinderkopf (1) sind.Liquid-cooled cylinder head according to one of the claims 2 to 4,
characterized in that the first and second Strömungsleitrippe (7, 8) are integral and of the same material with the cylinder head (1). Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf nach einem der Patentansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Strömungsleitrippe (7, 8) eine Kurzschlussöffnung (12) aufweist.Liquid-cooled cylinder head according to one of the claims 1 to 5,
characterized in that the first and / or the second flow guide rib (7, 8) has a short-circuit opening (12). Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf nach einem der Patentansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlussöffnung (12) spanlos oder spanend herstellbar ist.Liquid-cooled cylinder head according to one of claims 1 to 6,
characterized in that the short-circuit opening (12) can be produced without cutting or machining. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf nach einem der Patentansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Brennkraftmaschinenbauteil ein Brennstoffeinspritzventil und/oder eine Zündeinrichtung ist.Liquid-cooled cylinder head according to one of the claims 1 to 7,
characterized in that the engine component is a fuel injection valve and / or an ignition device.

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