EP4022181A1 - Kühlungsoptimierter zylinderkopf und optimiertes zylinderkopfkühlverfahren - Google Patents

Kühlungsoptimierter zylinderkopf und optimiertes zylinderkopfkühlverfahren

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Publication number
EP4022181A1
EP4022181A1 EP20764046.7A EP20764046A EP4022181A1 EP 4022181 A1 EP4022181 A1 EP 4022181A1 EP 20764046 A EP20764046 A EP 20764046A EP 4022181 A1 EP4022181 A1 EP 4022181A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coolant
cylinder head
channel
flow
partial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20764046.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manuel Stenglein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Truck and Bus SE
Original Assignee
MAN Truck and Bus SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN Truck and Bus SE filed Critical MAN Truck and Bus SE
Publication of EP4022181A1 publication Critical patent/EP4022181A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/26—Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/36—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/40—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling cylinder heads with means for directing, guiding, or distributing liquid stream 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
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    • F01P3/16—Arrangements for cooling other engine or machine parts for cooling fuel injectors or sparking-plugs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/242—Arrangement of spark plugs or injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02F1/24—Cylinder heads
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    • F02F1/38—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling the cylinder heads being of overhead valve type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/14—Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P2003/024—Cooling cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • F01P2003/028—Cooling cylinders and cylinder heads in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/85—Mounting of fuel injection apparatus
    • F02M2200/858—Mounting of fuel injection apparatus sealing arrangements between injector and engine

Definitions

  • the invention relates to a cylinder head for covering a combustion chamber of an internal combustion engine and a method for cooling a cylinder head.
  • Cylinder heads of internal combustion engines can, for example, have a water jacket for cooling.
  • the water jacket can cool thermally highly stressed areas of the cylinder head.
  • valve land areas which are arranged between the individual gas ducts of the cylinder head and between the fire deck and the intermediate deck of the cylinder head, may require particularly effective cooling.
  • the fire deck can be cooled with the combustion chamber side of the cylinder head.
  • the valve seats on the combustion chamber side for the valves arranged in the gas guide channels can be cooled in this way.
  • a fuel injector or a spark plug can have a comparatively large cooling requirement.
  • DE 38 02 886 A1 discloses a cylinder head for water-cooled internal combustion engines with a water jacket, a central receiving hole for an injection nozzle or spark plug, several valves and holes in the area of the water jacket through which cooling water is supplied to the Ste gene between the valves.
  • DE 4420 130 C1 discloses a cylinder head with four valves and a centrally arranged injection valve for an internal combustion engine. Coolant bores run in close proximity to inlet and outlet channels from a circumference of the cylinder head to an interior water space of the cylinder head.
  • the invention is based on the object of creating an alternative and / or improved technique for cooling a cylinder head.
  • the invention provides a cylinder head for covering a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the cylinder head has a first and second exhaust port for leading from exhaust gas from the combustion chamber and a first and second intake port for supplying combustion air to the combustion chamber.
  • the cylinder head has a (e.g. central) receptacle for a mounting sleeve, a fuel! injector or a spark plug.
  • the cylinder head has a, preferably single, (z. B. cylinder head bottom side conditions) coolant inlet for connection to a coolant source.
  • the cylinder head has a first coolant channel which is arranged (e.g. in a valve land area) between the first and second outlet channels, a second coolant channel which is arranged (e.g.
  • the first, second and third coolant ducts are arranged (for example directly) downstream of the coolant inlet and coolant from the coolant inlet can flow through them in parallel.
  • the cylinder head has a coolant space which is designed to cool the receptacle and is arranged downstream of the first, second and third coolant ducts.
  • the cylinder head has an upper coolant jacket which is arranged downstream of the coolant space.
  • the cylinder head enables the inflowing coolant to first cool the valve web areas, which are subject to particularly high thermal loads, between the exhaust ports and between one exhaust port and one intake port. Immediately afterwards, the fuel injector or the spark plug, which also require a lot of cooling, can be cooled directly. The cooling of the fuel! The injector or the spark plug takes place while the coolant flows upward into the upper coolant jacket in order to cool the valve guides there, for example.
  • cooling water can be used as the coolant.
  • the first, second and third coolant channel and the coolant inlet are in fluid connection with one another in such a way that a coolant flow passing through the coolant inlet is divided into (e.g. exactly) three coolant partial flows, with a first coolant partial flow preferably flowing through the first coolant channel , a second coolant partial flow flows through the second coolant channel and / or a third coolant partial flow flows through the third coolant channel.
  • the first, second and / or third coolant ducts are designed such that the first coolant partial flow is greater than the second coolant partial flow and / or greater than the third coolant partial flow. It is possible for the second partial coolant flow and the third partial coolant flow to be essentially the same size. It is also possible that the first Partial coolant flow in a range between 40% and 60%, preferably around 50%, of the incoming coolant flow. It is also possible that the second coolant partial flow is in a range between 15% and 35%, preferably around 25%, of the incoming coolant flow, and / or the third coolant partial flow is in a range between 15% and 35%, preferably around 25% , of the incoming coolant flow. In this way it can be ensured, for example, that the thermally most heavily loaded valve land area between the two outlet channels is cooled the most.
  • first, second and / or third coolant channel and the coolant space are in fluid connection with one another in such a way that at least part of a combined coolant flow from the first, second and / or third coolant channel flows through the coolant space.
  • the coolant space is arranged in such a way that coolant flowing in the coolant space enters the receptacle, a mounting sleeve housed in the receptacle (e.g. for a fuel injector or a spark plug), a fuel injector housed in the receptacle or one housed in the receptacle Spark plug in order to flush, preferably directly.
  • a mounting sleeve housed in the receptacle e.g. for a fuel injector or a spark plug
  • a fuel injector housed in the receptacle or one housed in the receptacle Spark plug in order to flush, preferably directly.
  • the coolant space is annular and / or surrounds the receptacle ko axially.
  • the upper coolant jacket is arranged between an intermediate deck and an upper deck of the cylinder head. It is possible for the upper coolant jacket to be annular and / or for the upper coolant jacket to be designed for cooling valve guides of the cylinder head.
  • the coolant space and the upper coolant jacket are in fluid communication with one another in such a way that coolant flows from the first, second and thirddemit telkanal at least partially upward through the coolant chamber to the upper coolant jacket.
  • the cylinder head has a fourth coolant channel which is arranged between the first inlet channel and the second inlet channel and (for example directly) downstream of the first, second and third coolant channel. So this too can Valve land area can be effectively cooled.
  • the fourth coolant channel can preferably be arranged between a fire deck and an intermediate deck of the cylinder head.
  • the fourth coolant channel can be arranged for cooling a fire deck of the cylinder head, the first and second inlet channels and / or valve seats of the first and the second inlet channel.
  • the coolant space and the fourth coolant channel are in fluid connection with the first, second and third coolant channels that a combined coolant flow from the first, second and third coolant channel (e.g. only) into a fourth partial coolant flow through the fourth coolant channel and is divided into a fifth partial coolant flow through the coolant space.
  • the fourth coolant channel and the coolant space are designed in such a way that the fifth partial coolant flow is greater than or, to the west, the same size as the fourth partial coolant flow. It is possible that the fifth coolant partial flow is in a range between 50% and 75% of the combined coolant flow and / or the fourth coolant partial flow is in a range between 25% and 50% of the combined coolant flow. It can thus be ensured that the cooling required by the fuel injector or the spark plug and the valve guides can be provided by the fifth partial coolant flow.
  • the cylinder head also has a preferably single coolant outlet (e.g. cylinder head bottom side) which is arranged (e.g. directly) downstream of the upper coolant jacket and the fourth coolant channel.
  • a preferably single coolant outlet e.g. cylinder head bottom side
  • a transition from the upper coolant jacket to the coolant outlet is arranged on the same side of the cylinder head as the coolant outlet. It is possible that an overflow from the upper coolant jacket and the fourth coolant channel merge adjacent to or next to the coolant outlet. Alternatively or additionally, the transition can be arranged on a side of the cylinder head opposite the coolant inlet. In this way, the lowest possible pressure loss can be brought about, so that the desired mass flow for the fifth partial coolant flow can be achieved.
  • the coolant outlet is in fluid connection with the upper coolant jacket and the fourth coolant channel such that the fifth coolant part stream from the upper coolant jacket and the fourth coolant part stream from the fourth coolant channel combine and flow to the coolant outlet.
  • the first coolant channel is arranged for cooling a fire deck of the cylinder head, the first and second exhaust ports and / or valve seats of the first and second exhaust ports.
  • the second coolant channel is arranged for cooling a fire deck of the cylinder head, the second outlet channel, the first inlet channel and / or valve seats of the second outlet channel and the first inlet channel.
  • the third coolant channel is arranged for cooling a fire deck of the cylinder head, the first exhaust port, the second intake port and / or the valve seats of the first exhaust port and the second intake port.
  • the first, second and / or third coolant channel is arranged between a fire deck and an intermediate deck of the cylinder head.
  • a lower coolant jacket of the cylinder head has the first, second, third and / or fourth coolant channel.
  • the coolant space is arranged between a lower coolant jacket of the cylinder head and the upper coolant jacket
  • the lower coolant jacket is arranged between a fire deck and an intermediate deck of the cylinder head.
  • the upper coolant jacket prefferably be arranged between an intermediate deck and an upper deck of the cylinder head.
  • the first coolant channel, the second coolant channel, the third coolant channel, the fourth coolant channel, the coolant inlet, the coolant outlet, the coolant space, the upper coolant jacket, the lower coolant jacket and / or the transition can be cast.
  • coolant it is possible for coolant to flow through the first, second and / or third coolant channel with respect to a central axis of the cylinder head in a radial direction inward and / or the fourth coolant channel to be flowed through in a radial direction outward with respect to the central axis. It is possible for the coolant space to be arranged coaxially to a central axis of the cylinder head.
  • the invention also relates to a motor vehicle, preferably a utility vehicle (e.g. trucks or omnibus), with a cylinder head as disclosed herein.
  • a motor vehicle preferably a utility vehicle (e.g. trucks or omnibus), with a cylinder head as disclosed herein.
  • cylinder head as disclosed herein for passenger cars, large engines, all-terrain vehicles, stationary engines, marine engines, and the like.
  • the invention also relates to a method for cooling a cylinder head, preferably as disclosed herein.
  • the method includes supplying a coolant flow to the cylinder head (for example by means of a coolant inlet).
  • the method comprises dividing the coolant stream into a first coolant substream, a second coolant substream and a third coolant substream.
  • the method includes cooling an area between a first outlet channel and a second outlet channel of the cylinder head by means of the first coolant partial flow (for example by means of a first coolant channel).
  • the method includes cooling an area between the second outlet channel and a first inlet channel of the cylinder head by means of the second coolant partial flow (for example by means of a second coolant channel).
  • the method includes cooling of an area between the first outlet channel and a second inlet channel of the cylinder head by means of the third coolant partial flow (for example by means of a third coolant channel).
  • the method includes combining the first, second and third coolant substreams.
  • the method has a division of the combined coolant flow into a fourth coolant partial flow and a fifth coolant partial flow.
  • the method includes cooling an area around an assembly sleeve, a fuel injector or a spark plug by means of the fifth partial coolant flow (e.g. by means of a coolant chamber) and then cooling an upper coolant jacket and / or valve guides for valves of the cylinder head by means of the fifth partial coolant flow on.
  • the method preferably also includes cooling of an area between the first inlet channel and the second inlet channel by means of the fourth partial coolant flow (for example by means of a fourth coolant channel).
  • the method can further comprise a combination of the fourth coolant partial flow and the fifth coolant partial flow, for example after cooling the area between see the first inlet channel and the second inlet channel by means of the fourth coolant partial flow and / or after cooling the upper coolant jacket and / or the valve guides by means of the fifth coolant partial flow.
  • the method can further include discharging the combined coolant flow from the cylinder head (for example by means of a coolant outlet).
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a cylinder head according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view through the exemplary cylinder head.
  • FIGS. 1 and 2 show a cylinder head 10 in different sectional views.
  • the Fi gur 1 shows a cross-sectional view at the level of the valve webs of the cylinder head 10, so un danger between the intermediate deck and the fire deck of the cylinder head 10, with Magnoliarich device to the fire deck or down.
  • FIG. 2 shows a longitudinal sectional view which connects a coolant inlet with a coolant outlet of the cylinder head 10.
  • the cylinder head 10 is designed to cover a combustion chamber 12 of an internal combustion engine 14 (see FIG. 2).
  • the cylinder head 10 can be screwed to an engine block (crankcase) 16 of the internal combustion engine 14 by means of several bolts.
  • the internal combustion engine 14 can preferably be included in a motor vehicle, preferably a commercial vehicle, for driving the motor vehicle.
  • the internal combustion engine 14 can be designed, for example, as an in-line engine or as a V-engine.
  • the cylinder head 10 is designed as a single-cylinder cylinder head for covering a single combustion chamber 12 of the internal combustion engine 14. It is also possible that the Zylin derkopf 10 as a multi-cylinder cylinder head to cover several combustion chambers the internal combustion engine 14 is executed.
  • the cylinder head 10 can preferably be cast.
  • the cylinder head 10 has two inlet ducts 18, 20 and two outlet ducts 22, 24.
  • Combustion air can be supplied to the combustion chamber 12 by means of the two inlet ducts 18.
  • Exhaust gas can be discharged from the combustion chamber 12 by means of the two outlet channels 22, 24.
  • the channels 18, 20, 22, 24 each have an opening on one side of the combustion chamber of the cylinder head 10.
  • the openings can each be closed by a valve (not shown).
  • the valves are preferably designed as poppet valves.
  • the openings can each have a valve seat for the respective valve.
  • Valve seat rings can be used in the valve seats. To open the valves, they can lift off the respective valve seats (or valve seat inserts). To close the valves, they can contact the respective valve seat (or valve seat ring) in a sealing manner.
  • the valves can be operated, for example, via a mechanical valve drive.
  • the cylinder head 10 has a receptacle 26.
  • the receptacle 26 can be arranged centrally in the cylinder head 10.
  • the receptacle 26 can have an opening on the combustion chamber side.
  • the opening of the receptacle 26 can preferably be arranged centrally between the openings of the channels 18, 20, 22, 24.
  • the receptacle 26 can be designed to receive a desired component (not shown). For example, the receptacle 26 for receiving a fuel! injectors or a spark plug.
  • the cylinder head 10 has a coolant jacket 36, 38, preferably a water jacket, for dissipating heat.
  • the coolant jacket 36, 38 can be cast directly with the cylinder head 10.
  • the coolant jacket 36, 38 is formed from a plurality of coolant spaces and coolant channels that are in fluid communication with one another.
  • the coolant jacket 36, 38 has a preferably single coolant inlet 28 and a preferably single coolant outlet 30 (see FIG. 2). Coolant can be supplied to the coolant jacket 36, 38 via the coolant inlet 28. Via thedemit telaustritt 30 (heated) coolant can be removed from the coolant jacket 36, 38.
  • the coolant inlet 28 and the coolant outlet 30 are in fluid connection with one another via the multiple coolant spaces and coolant channels of the coolant jacket 36, 38.
  • the coolant inlet 28 and the coolant outlet 30 are preferably arranged on opposite sides of the cylinder head 10.
  • the coolant inlet 28 is connected to a coolant supply channel 32 of the engine block 16.
  • the coolant supply channel 32 serves as a coolant source or pressure source.
  • the coolant supply channel 32 can, for example, be designed as a coolant distribution strip.
  • the coolant supply channel 32 can be supplied with coolant, preferably cooling water, by means of a coolant pump.
  • the coolant outlet 30 is connected to a coolant discharge channel 34 of the engine block 16.
  • the coolant discharge passage 34 serves as a pressure sink.
  • the coolant discharge channel 34 can be designed, for example, as a Sam melkanal. Different arrangements for the coolant inlet 28 and / or the coolant outlet 30 are also possible.
  • the coolant jacket 36, 38 can be divided into a lower coolant jacket 36 and an upper coolant jacket 38.
  • the lower coolant jacket 36 is arranged between a fire deck 40 and an intermediate deck 42 of the cylinder head 10.
  • the upperdeffenman tel 38 is arranged between the intermediate deck 42 and an upper deck 44 of the cylinder head 10 to.
  • the coolant inlet 28 opens into the lower coolant jacket 36.
  • the lower coolant jacket 36 opens into the coolant outlet 30.
  • the lower coolant jacket 36 has four, preferably cast, coolant channels 46, 48, 50, 52.
  • the four coolant channels 46, 48, 50, 52 are essentially arranged between the fire deck 40 and the intermediate deck 42.
  • the first coolant channel 46 is arranged in a valve web area 54 between the two outlet channels 22, 24.
  • the second coolant channel 48 is arranged in a valve web area 56 between the second outlet channel 24 and the first inlet channel 18.
  • the third coolant channel 50 is arranged in a valve web area 58 between the second inlet channel 20 and the first outlet channel 22.
  • the fourth coolant channel 52 is arranged in a valve land area 60 between the first inlet channel 18 and the second inlet channel 20.
  • the coolant channels 46, 48, 50 can have coolant flowing through them in a radially inward direction with respect to a central axis of the cylinder head 10.
  • the fourth coolant channel 52 can be flowed through with coolant in a direction radially outward with respect to the central axis.
  • the coolant channels 46, 48, 50 are arranged downstream of the coolant inlet 28.
  • the fourth coolant channel 52 is arranged downstream of the coolant channels 46, 48, 50.
  • Coolant flowing through the first coolant channel 46 cools, in particular, the fire deck 40, the two outlet channels 22, 24 and their valve seats. Through the second coolant channel ok
  • Coolant flowing through the third coolant channel 50 cools in particular the fire deck 40, the second inlet channel 20, the first outlet channel 22 and the valve seats of the channels 20, 22. Coolant flowing through the fourth coolant channel cools in particular the fire deck 40, the two inlet channels 18, 20 and their valve seats.
  • the upper coolant jacket 38 can be embodied in an annular manner.
  • the upper coolant jacket 38 can surround the receptacle 26 coaxially and at a distance. Coolant flowing through the upper coolant jacket 38 cools in particular the channels 18, 20, 22, 24 and valve guides for the valves of the channels 18, 20, 22, 24.
  • the lower coolant jacket 36 and the upper coolant jacket 38 are (for example only) in fluid communication with one another via a coolant space 62 and an overflow 64.
  • the coolant space 62 is arranged downstream of the channels 20, 22, 24.
  • the coolant space 62 is arranged upstream of the upper coolant jacket 38.
  • the coolant space 62 can preferably be annular and surround the receptacle 26 coaxially. Coolant flowing through thedemit telraum 62 can, for example, wash directly around a mounting sleeve 66 (for example for a fuel injector or a spark plug), which is received in the receptacle 26, and thereby cool.
  • the mounting sleeve 66 can be arranged in the receptacle 26 in a sealed manner.
  • the coolant space 62 is flowed through from below by the lower coolant jacket 36 upwards to the upper coolant jacket 38.
  • the transition 64 is arranged downstream of the upper coolant jacket 38.
  • the transition 64 is preferably arranged on the side of the cylinder head 10 on which the coolant outlet 30 is arranged. This is preferably that side of the cylinder head 10 which is opposite to the side of the cylinder head on which the coolant inlet 28 is arranged.
  • the transition 64 is flowed through from above by the upper coolant jacket 38 down to the lower coolant jacket 36.
  • the coolant is supplied via the coolant supply channel 32.
  • the coolant flows from the coolant supply channel 32 in a coolant flow (for example total coolant flow) K1 (see arrow in FIGS. 1 and 2) into the coolant inlet 28.
  • a coolant flow for example total coolant flow
  • the coolant flow K1 is divided directly into three coolant partial flows T1, T2 and T3.
  • the first coolant partial flow T 1 flows through the first coolant channel 46 and thereby cools the surrounding areas.
  • the second coolant partial flow T2 flows through the second coolant channel 48 and also cools the surrounding areas.
  • the third coolant partial flow T3 flows through the third coolant channel 50 and also cools the surrounding areas.
  • the valve web area 54 is arranged between the two outlet channels 22, 24, which lead 14 hot exhaust gas during operation of the internal combustion engine. The valve web area 54 can therefore be subjected to particularly high thermal loads.
  • the two valve web areas 56 and 58 also each adjoin one of the two outlet channels 22, 24 and are therefore also subject to high thermal loads.
  • the coolant channels 46, 48 and 50 are preferably dimensioned and arranged relative to one another in such a way that, taking into account the pressure losses that occur, the first coolant partial flow T1, which flows through the thermally most heavily loaded valve web area 54, is greatest in order to develop the greatest cooling effect.
  • the first coolant partial flow T1 can be in a range between 40% and 60%, preferably around 50%, of the incoming coolant flow K1, for example based on a mass flow of the coolant.
  • the second coolant partial flow and the third coolant partial flow T3 can, for example, each be in a range between 15% and 35%, preferably around 25%, of the incoming coolant flow K1, for example based on a mass flow of the coolant.
  • the coolant partial flows T1, T2 and T3 can recombine in a central region of the lower coolant jacket 36.
  • the central area can be designed, for example, as an annular space that surrounds the receptacle 26.
  • the combined coolant flow (e.g. total coolant flow) can in turn be divided into two partial coolant flows T4 and T5.
  • the fourth coolant partial flow T4 flows through the fourth coolant channel 52 and cools the surrounding areas in the process.
  • the valve land area 60 which surrounds the fourth coolant channel 52, is less thermally loaded than the valve land areas 54, 56, 58, since the valve land area 60 only borders on the two inlet channels 18, 20, which supply relatively cool combustion air to the combustion chamber 12 during operation .
  • the fifth partial coolant flow T5 flows from the central area of the lower coolant jacket 36 upward through the coolant chamber 62 into the upper coolant jacket 38. When flowing through the coolant chamber 62, coolant can flow directly or indirectly around the component arranged in the receptacle 26 and thereby be cooled.
  • the assembly sleeve 66 can be flowed around directly so that the components in the assembly sleeve 66, for example the fuel injector or the spark plug, are effectively cooled.
  • the fuel injector which is subject to high thermal loads, can be effectively cooled with the coolant partial flow T5, which is still comparatively cool.
  • the fifth partial coolant flow T5 After flowing through the coolant space 62, the fifth partial coolant flow T5 reaches the upper coolant jacket 38 and cools the surrounding areas. The fifth coolant partial flow T5 ultimately flows through the transition 64 from the upper coolant jacket 38 back into the lower coolant jacket 36. There, the fourth coolant partial flow T4 and the fifth coolant partial flow T5 combine with one another. The thus combined coolant flow (e.g. total flow of coolant) K2 leaves the cylinder head 10 through the coolant outlet 30 into the coolant discharge duct 34 of the engine block 16.
  • the coolant flow (e.g. total flow of coolant) K2 leaves the cylinder head 10 through the coolant outlet 30 into the coolant discharge duct 34 of the engine block 16.
  • the cooling requirement to be covered by the fifth coolant partial flow T5 with regard to the assembly sleeve 66 and the upper coolant jacket 38 can be greater than the cooling requirement to be covered by the fourth coolant partial flow T4 with regard to the valve web area 60 the fourth coolant channel 52 can be dimensioned and arranged relative to one another in such a way that, taking into account the pressure losses that occur, the fifth partial coolant flow T5 is greater than or at least the same size as the fourth partial coolant flow T4.
  • the fifth coolant partial flow T5 can preferably be in a range between 50% and 75% of the previously combined coolant flow from the coolant partial flows T1, T2 and T3, e.g. B. based on a mass flow of the coolant.
  • the fourth coolant substream T4 can be in a range between 25% and 50% of the combined coolant flow from the coolant substreams T1, T2 and T3, e.g. B. be based on a mass flow of the coolant.
  • the features of the subclaims are also independent of all the features of independent claim 1 and, for example, independent of the Merkma len with regard to the presence and / or configuration of the first and second outlet channels, the first and second inlet channels, the receptacle, the coolant inlet, the first coolant channel, the second coolant channel, the third coolant channel and / or the coolant space of the independent claim 1 disclosed.
  • All range specifications herein are to be understood as disclosed in such a way that all values falling within the respective range are disclosed individually, e.g. B. also as the respectively preferred narrower outer boundaries of the respective area.

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Abstract

Die Erfindung betrifft u.a. einen Zylinderkopf (10). Ein erster, zweiter und dritter Kühlmittelkanal (46, 48, 50) sind stromabwärts von einem Kühlmitteleintritt (28) angeordnet und mit Kühlmittel von dem Kühlmitteleintritt (28) parallel durchströmbar. Ein Kühlmittelraum (62) ist zum Kühlen einer Aufnahme (26) ausgebildet und stromabwärts von dem ersten, zweiten und dritten Kühl- mittelkanal (46, 48, 50) angeordnet. Ein oberer Kühlmittelmantel (38) ist stromabwärts von dem Kühlmittelraum (62) angeordnet.

Description

Kühlungsoptimierter Zylinderkopf und optimiertes Zylinderkopfkühlverfahren Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf zum Abdecken einer Verbrennungskammer einer Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Kühlen eines Zylinderkopfes.
Zylinderköpfe von Brennkraftmaschinen können zur Kühlung beispielsweise einen Wasser mantel aufweisen. Je nach Anordnung und Ausführung kann der Wassermantel thermisch hochbelastete Bereiche des Zylinderkopfes kühlen.
Insbesondere die Ventilstegbereiche, die zwischen den einzelnen Gasführungskanälen des Zylinderkopfes und zwischen dem Feuerdeck und dem Zwischendeck des Zylinderkopfes an geordnet sind, können eine besonders wirksame Kühlung erfordern. Einerseits kann so das Feuerdeck mit der Brennraumseite des Zylinderkopfes gekühlt werden. Andererseits können so die Ventilsitze an der Brennraumseite für die in den Gasführungskanälen angeordneten Ventile gekühlt werden. Außerdem kann beispielsweise ein Kraftstoffinjektor oder eine Zünd kerze einen vergleichsweise großen Kühlbedarf haben.
Die DE 38 02 886 A1 offenbart einen Zylinderkopf für wassergekühlte Brennkraftmaschinen mit einem Wassermantel, einer zentralen Aufnahmebohrung für eine Einspritzdüse oder Zünd kerze, mehreren Ventilen sowie Bohrungen im Bereich des Wassermantels, über die den Ste gen zwischen den Ventilen Kühlwasser zugeleitet wird.
Die DE 4420 130 C1 offenbart einen Zylinderkopf mit vier Ventilen und mittig angeordnetem Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine. Kühlmittelbohrungen verlaufen in unmittelbarer Nähe zu Ein- und Auslasskanälen von einem Umfang des Zylinderkopfes zu einem innenlie genden Wasserraum des Zylinderkopfes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine alternative und/oder verbesserte Technik zum Kühlen eines Zylinderkopfes zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Wei terbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.
Die Erfindung schafft einen Zylinderkopf zum Abdecken einer Verbrennungskammer einer Brennkraftmaschine. Der Zylinderkopf weist einen ersten und zweiten Auslasskanal zum Ab führen von Abgas aus der Verbrennungskammer und einen ersten und zweiten Einlasskanal zum Zuführen von Verbrennungsluft zu der Verbrennungskammer auf. Der Zylinderkopf weist eine (z. B. zentrale) Aufnahme für eine Montagehülse, einen Kraftstoff! njektor oder eine Zünd kerze auf. Der Zylinderkopf weist einen, vorzugsweise einzigen, (z. B. zylinderkopfbodenseiti gen) Kühlmitteleintritt zum Verbinden mit einer Kühlmittelquelle auf. Der Zylinderkopf weist einen ersten Kühlmittelkanal, der (z. B. in einem Ventilstegbereich) zwischen dem ersten und zweiten Auslasskanal angeordnet ist, einen zweiten Kühlmittelkanal, der (z. B. in einem Ven tilstegbereich) zwischen dem zweiten Auslasskanal und dem ersten Einlasskanal angeordnet ist, und einen dritten Kühlmittelkanal, der (z. B. in einem Ventilstegbereich) zwischen dem ersten Auslasskanal und dem zweiten Einlasskanal angeordnet ist, auf. Der erste, zweite und dritte Kühlmittelkanal sind (z. B. direkt) stromabwärts von dem Kühlmitteleintritt angeordnet und mit Kühlmittel von dem Kühlmitteleintritt parallel durchströmbar. Der Zylinderkopf weist einen Kühlmittelraum auf, der zum Kühlen der Aufnahme ausgebildet und stromabwärts von dem ersten, zweiten und dritten Kühlmittelkanal angeordnet ist. Der Zylinderkopf weist einen oberen Kühlmittelmantel, der stromabwärts von dem Kühlmittelraum angeordnet ist, auf.
Der Zylinderkopf ermöglicht, dass das einströmende Kühlmittel zunächst die thermisch beson ders hochbeanspruchten Ventilstegbereiche zwischen den Auslasskanälen und zwischen je einem Auslasskanal und einem Einlasskanal kühlt. Unmittelbar darauf kann direkt der Kraft stoffinjektor oder die Zündkerze gekühlt werden, die ebenfalls einen großen Kühlbedarf auf weisen. Die Kühlung des Kraftstoff! njektors oder der Zündkerze erfolgt, während das Kühlmit tel nach oben in den oberen Kühlmittelmantel strömt, um dort beispielsweise die Ventilführun gen zu kühlen.
Beispielsweise kann als Kühlmittel Kühlwasser verwendet werden.
In einem Ausführungsbeispiel sind der erste, zweite und dritte Kühlmittelkanal und der Kühl mitteleintritt so miteinander in Fluidverbindung, dass sich ein durch den Kühlmitteleintritt ein tretender Kühlmittelstrom in (z. B. genau) drei Kühlmittelteilströme aufteilt, wobei vorzugsweise ein erster Kühlmittelteilstrom den ersten Kühlmittelkanal durchströmt, ein zweiter Kühlmittel teilstrom den zweiten Kühlmittelkanal durchströmt und/oder ein dritter Kühlmittelteilstrom den dritten Kühlmittelkanal durchströmt.
In einer Weiterbildung sind der erste, zweite und/oder dritte Kühlmittelkanal so ausgebildet, dass der erste Kühlmittelteilstrom größer als der zweite Kühlmittelteilstrom und/oder größer als der dritte Kühlmittelteilstrom ist. Es ist möglich, dass der zweite Kühlmittelteilstrom und der dritte Kühlmittelteilstrom im Wesentlichen gleich groß sind. Es ist auch möglich, dass der erste Kühlmittelteilstrom in einem Bereich zwischen 40 % und 60 %, vorzugsweise rund 50 %, des eintretenden Kühlmittelstroms ist. Es ist ebenfalls möglich, dass der zweite Kühlmittelteilstrom in einem Bereich zwischen 15 % und 35 %, vorzugsweise rund 25 %, des eintretenden Kühl mittelstroms ist, und/oder der dritte Kühlmittelteilstrom in einem Bereich zwischen 15 % und 35 %, vorzugsweise rund 25 %, des eintretenden Kühlmittelstroms ist. Damit kann beispiels weise sichergestellt werden, dass der thermisch am höchsten belastete Ventilstegbereich zwi schen den beiden Auslasskanälen am stärksten gekühlt wird.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind der erste, zweite und/oder dritte Kühlmittelkanal und der Kühlmittelraum so miteinander in Fluidverbindung, dass zumindest ein Teil eines ver einigten Kühlmittelstroms von dem ersten, zweiten und/oder dritten Kühlmittelkanal den Kühl mittelraum durchströmt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Kühlmittelraum so angeordnet, dass in dem Kühlmittelraum strömendes Kühlmittel die Aufnahme, eine in der Aufnahme aufgenommene Montagehülse (z. B. für einen Kraftstoffinjektor oder eine Zündkerze), einen in der Aufnahme aufgenommenen Kraftstoffinjektor oder eine in der Aufnahme aufgenommene Zündkerze, um spült, vorzugsweise direkt. So kann die in der Aufnahme aufgenommene Komponente eben falls wirksam gekühlt werden.
In einer Ausführungsform ist der Kühlmittelraum ringförmig und/oder umgibt die Aufnahme ko axial.
In einer weiteren Ausführungsform ist der oberen Kühlmittelmantel zwischen einem Zwischen deck und einem Oberdeck des Zylinderkopfes angeordnet. Es ist möglich, dass der obere Kühlmittelmantel ringförmig ist, und/oder der obere Kühlmittelmantel zum Kühlen von Ventil führungen des Zylinderkopfes ausgebildet ist.
In einerweiteren Ausführungsform sind der Kühlmittelraum und der obere Kühlmittelmantel so miteinander in Fluidverbindung, dass Kühlmittel von dem ersten, zweiten und dritten Kühlmit telkanal zumindest teilweise nach oben durch den Kühlmittelraum zu dem oberen Kühlmittel mantel strömt.
In einer Ausführungsvariante weist der Zylinderkopf einen vierten Kühlmittelkanal auf, der zwi schen dem ersten Einlasskanal und dem zweiten Einlasskanal und (z. B. direkt) stromabwärts von dem ersten, zweiten und dritten Kühlmittelkanal angeordnet ist. Somit kann auch dieser Ventilstegbereich wirksam gekühlt werden. Vorzugsweise kann der vierte Kühlmittelkanal zwi schen einem Feuerdeck und einem Zwischendeck des Zylinderkopfes angeordnet sein. Bei spielsweise kann der vierte Kühlmittelkanal zum Kühlen eines Feuerdecks des Zylinderkop fes, des ersten und zweiten Einlasskanals und/oder von Ventilsitzen des ersten und des zwei ten Einlasskanals angeordnet sein.
In einer Weiterbildung sind der Kühlmittelraum und der vierte Kühlmittelkanal so in Fluidver bindung mit dem ersten, zweiten und dritten Kühlmittelkanal, dass ein vereinigter Kühlmit telstrom von dem ersten, zweiten und dritten Kühlmittelkanal (z. B. nur) in einen vierten Kühl mittelteilstrom durch den vierten Kühlmittelkanal und in einen fünften Kühlmittelteilstrom durch den Kühlmittelraum aufgeteilt wird.
In einer Weiterbildung sind der vierte Kühlmittelkanal und der Kühlmittelraum so ausgebildet, dass der fünfte Kühlmittelteilstrom größer als oder im Westlichen gleich groß wie der vierte Kühlmittelteilstrom ist. Es ist möglich, dass der fünfte Kühlmittelteilstrom in einem Bereich zwi schen 50 % und 75 % des vereinigten Kühlmittelstroms ist, und/oder der vierte Kühlmittelteil strom in einem Bereich zwischen 25 % und 50 % des vereinigten Kühlmittelstroms ist. Damit kann sichergestellt werden, dass die von dem Kraftstoffinjektor oder der Zündkerze sowie den Ventilführungen benötigte Kühlung von dem fünften Kühlmittelteilstrom bereitgestellt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsvariante weist der Zylinderkopf ferner einen, vorzugsweise ein zigen, (z. B. zylinderkopfbodenseitigen) Kühlmittelaustritt auf, der (z. B. direkt) stromabwärts von dem oberen Kühlmittelmantel und dem vierten Kühlmittelkanal angeordnet ist.
In einer Weiterbildung ist ein Übertritt von dem oberen Kühlmittelmantel zu dem Kühlmittel austritt auf der gleichen Seite des Zylinderkopfes angeordnet wie der Kühlmittelaustritt. Es ist möglich, dass ein Übertritt von dem oberen Kühlmittelmantel und der vierte Kühlmittelkanal sich angrenzend an oder neben dem Kühlmittelaustritt vereinigen. Alternativ oder zusätzlich kann der Übertritt auf einer dem Kühlmitteleintritt entgegengesetzten Seite des Zylinderkopfes angeordnet sein. Damit kann ein möglichst geringer Druckverlust bewirkt werden, sodass der gewünschte Massenstrom für den fünften Kühlmittelteilstrom erreichbar ist. In einer weiteren Ausführungsvariante ist der Kühlmittelaustritt so in Fluidverbindung mit dem oberen Kühlmittelmantel und dem vierten Kühlmittelkanal, dass sich der fünfte Kühlmittelteil strom von dem oberen Kühlmittelmantel und der vierte Kühlmittelteilstrom von dem vierten Kühlmittelkanal vereinigen und zum Kühlmittelaustritt strömen.
In einem Ausführungsbeispiel ist der erste Kühlmittelkanal zum Kühlen eines Feuerdecks des Zylinderkopfes, des ersten und zweiten Auslasskanals und/oder von Ventilsitzen des ersten und zweiten Auslasskanals angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist der zweite Kühlmittelka nal zum Kühlen eines Feuerdecks des Zylinderkopfes, des zweiten Auslasskanals, des ersten Einlasskanals und/oder von Ventilsitzen des zweiten Auslasskanals und des ersten Einlass kanals angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist der dritte Kühlmittelkanal zum Kühlen eines Feuerdecks des Zylinderkopfes, des ersten Auslasskanals, des zweiten Einlasskanals und/o der von Ventilsitzen des ersten Auslasskanals und des zweiten Einlasskanals angeordnet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der erste, zweite und/oder dritte Kühlmittelkanal zwischen einem Feuerdeck und einem Zwischendeck des Zylinderkopfes angeordnet.
In einer Ausführungsform weist ein unterer Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes den ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Kühlmittelkanal auf.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Kühlmittelraum zwischen einem unteren Kühlmittel mantel des Zylinderkopfes und dem oberen Kühlmittelmantel angeordnet
Es ist möglich, dass der untere Kühlmittelmantel zwischen einem Feuerdeck und einem Zwi schendeck des Zylinderkopfes angeordnet ist.
Es ist möglich, dass der obere Kühlmittelmantel zwischen einem Zwischendeck und einem Oberdeck des Zylinderkopfes angeordnet ist.
Vorzugsweise kann der erste Kühlmittelkanal, der zweite Kühlmittelkanal, der dritte Kühlmit telkanal, der vierte Kühlmittelkanal, der Kühlmitteleintritt, der Kühlmittelaustritt der Kühlmittel raum, der obere Kühlmittelmantel, der untere Kühlmittelmantel und/oder der Übertritt gegos sen sein.
Es ist möglich, dass der erste, zweite und/oder dritte Kühlmittelkanal bezüglich einer Mittel achse des Zylinderkopfes in einer Radialrichtung nach innen mit Kühlmittel durchströmt wer den und/oder der vierte Kühlmittelkanal bezüglich der Mittelachse in einer Radialrichtung nach außen durchströmt wird. Es ist möglich, dass der Kühlmittelraum koaxial zu einer Mittelachse des Zylinderkopfes ange ordnet ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Nutzfahrzeug (z. B. Lastkraft wagen oder Omnibus), mit einem Zylinderkopf wie hierin offenbart.
Es ist auch möglich, den Zylinderkopf wie hierin offenbart für Personenkraftwagen, Großmo toren, geländegängige Fahrzeuge, stationäre Motoren, Marinemotoren usw. zu verwenden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Kühlen eines Zylinderkopfes, vorzugsweise wie hierin offenbart. Das Verfahren weist ein Zuführen eines Kühlmittelstroms zu dem Zylinderkopf auf (z. B. mittels eines Kühlmitteleintritts). Das Verfahren weist ein Aufteilen des Kühlmit telstroms in einen ersten Kühlmittelteilstrom, einen zweiten Kühlmitteteilstrom und einen drit ten Kühlmittelteilstrom auf. Das Verfahren weist ein Kühlen eines Bereichs zwischen einem ersten Auslasskanal und einem zweiten Auslasskanal des Zylinderkopfes mittels des ersten Kühlmittelteilstroms auf (z. B. mittels eines ersten Kühlmittelkanals). Das Verfahren weist ein Kühlen eines Bereichs zwischen dem zweiten Auslasskanal und einem ersten Einlasskanal des Zylinderkopfes mittels des zweiten Kühlmittelteilstroms auf (z. B. mittels eines zweiten Kühlmittelkanals). Das Verfahren weist ein Kühlen eines Bereichs zwischen dem ersten Aus lasskanal und einem zweiten Einlasskanal des Zylinderkopfes mittels des dritten Kühlmittel teilstroms auf (z. B. mittels eines dritten Kühlmittelkanals). Das Verfahren weist ein Vereinigen des ersten, zweiten und dritten Kühlmittelteilstroms auf. Das Verfahren weist ein Aufteilen des vereinigten Kühlmittelstroms in einen vierten Kühlmittelteilstrom und einen fünften Kühlmittel teilstrom auf. Das Verfahren weist ein Kühlen eines Bereichs um eine Montagehülse, einen Kraftstoffinjektor oder eine Zündkerze mittels des fünften Kühlmittelteilstroms (z. B. mittels ei nes Kühlmittelraums) und danach Kühlen eines oberen Kühlmittelmantels und/oder von Ven tilführungen für Ventile des Zylinderkopfes mittels des fünften Kühlmittelteilstroms auf. Vor zugsweise weist das Verfahren noch ein Kühlen eines Bereichs zwischen dem ersten Einlass kanal und dem zweiten Einlasskanal mittels des vierten Kühlmittelteilstroms auf (z. B. mittels eines vierten Kühlmittelkanals). Das Verfahren ermöglicht die Erzielung der gleichen Vorteile wie bereits für den Zylinderkopf beschrieben wurde.
Vorzugsweise kann das Verfahren ferner ein Vereinigen des vierten Kühlmittelteilstroms und des fünften Kühlmittelteilstroms aufweisen, zum Beispiel nach dem Kühlen des Bereichs zwi- sehen dem ersten Einlasskanal und dem zweiten Einlasskanal mittels des vierten Kühlmittel teilstroms und/oder nach dem Kühlen des oberen Kühlmittelmantels und/oder der Ventilfüh rungen mittels des fünften Kühlmittelteilstroms.
Beispielsweise kann das Verfahren ferner ein Abführen des vereinigten Kühlmittelstroms aus dem Zylinderkopf aufweisen (z. B. mittels eines Kühlmittelaustritts).
Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine Querschnittansicht eines Zylinderkopfes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung; und
Figur 2 eine Längsschnittansicht durch den beispielhaften Zylinderkopf.
Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Zylinderkopf 10 in verschiedenen Schnittansichten. Die Fi gur 1 zeigt eine Querschnittansicht auf Höhe der Ventilstege des Zylinderkopfes 10, also un gefähr zwischen dem Zwischendeck und dem Feuerdeck des Zylinderkopfes 10, mit Blickrich tung zum Feuerdeck bzw. nach unten. Die Figur 2 zeigt eine Längsschnittansicht, die einen Kühlmitteleintritt mit einem Kühlmittelaustritt des Zylinderkopfes 10 verbindet.
Der Zylinderkopf 10 ist zum Abdecken einer Verbrennungskammer 12 einer Brennkraftma schine 14 ausgebildet (siehe Figur 2). Beispielsweise kann der Zylinderkopf 10 mittels mehre rer Bolzen mit einem Motorblock (Kurbelgehäuse) 16 der Brennkraftmaschine 14 verschraubt werden. Vorzugsweise kann die Brennkraftmaschine 14 in einem Kraftfahrzeug, vorzugsweise einem Nutzfahrzeug, zum Antreiben des Kraftfahrzeugs umfasst sein. Die Brennkraftmaschine 14 kann beispielsweise als Reihenmotor oder als V-Motor ausgeführt sein.
Der Zylinderkopf 10 ist als ein Einzylinder-Zylinderkopf zum Abdecken einer einzigen Verbren nungskammer 12 der Brennkraftmaschine 14 ausgeführt. Es ist auch möglich, dass der Zylin derkopf 10 als ein Mehrzylinder-Zylinderkopf zum Abdecken mehrerer Verbrennungskammern der Brennkraftmaschine 14 ausgeführt ist. Vorzugsweise kann der Zylinderkopf 10 gegossen sein.
Der Zylinderkopf 10 weist zwei Einlasskanäle 18, 20 und zwei Auslasskanäle 22, 24 auf. Mit tels der zwei Einlasskanäle 18 kann Verbrennungsluft zu der Verbrennungskammer 12 zuge führt werden. Mittels der zwei Auslasskanäle 22, 24 kann Abgas aus der Verbrennungskam mer 12 abgeführt werden. Die Kanäle 18, 20, 22, 24 weisen an einer Brennraumseite des Zylinderkopfes 10 jeweils eine Öffnung auf. Die Öffnungen sind jeweils durch ein Ventil (nicht dargestellt) verschließbar. Die Ventile sind vorzugsweise als Tellerventile ausgeführt. Die Öff nungen können jeweils einen Ventilsitz für das jeweilige Ventil aufweisen. In den Ventilsitzen können Ventilsitzringe eingesetzt sein. Zum Öffnen der Ventile können diese von den jeweili gen Ventilsitzen (bzw. Ventilsitzringen) abheben. Zum Schließen der Ventile können diese den jeweiligen Ventilsitz (bzw. Ventilsitzring) abdichtend kontaktieren. Die Ventile können bei spielsweise über einen mechanischen Ventiltrieb betätigt werden.
Der Zylinderkopf 10 weist eine Aufnahme 26 auf. Die Aufnahme 26 kann zentral im Zylinder kopf 10 angeordnet sein. Die Aufnahme 26 kann eine brennraumseitige Öffnung aufweisen. Die Öffnung der Aufnahme 26 kann vorzugsweise zentral zwischen den Öffnungen der Kanäle 18, 20, 22, 24 angeordnet sein. Die Aufnahme 26 kann dazu ausgebildet sein, eine ge wünschte Komponente (nicht dargestellt) aufzunehmen. Beispielsweise kann die Aufnahme 26 zur Aufnahme eines Kraftstoff! njektors oder einer Zündkerze ausgebildet sein.
Der Zylinderkopf 10 weist einen Kühlmittelmantel 36, 38, vorzugsweise einen Wassermantel, zum Abführen von Wärme auf. Der Kühlmittelmantel 36, 38 kann direkt mit dem Zylinderkopf 10 gegossen sein. Der Kühlmittelmantel 36, 38 ist aus mehreren Kühlmittelräumen und Kühl mittelkanälen, die miteinander in Fluidverbindung stehen, gebildet.
Der Kühlmittelmantel 36, 38 weist einen, vorzugsweisen einzigen, Kühlmitteleintritt 28 und ei nen, vorzugsweisen einzigen, Kühlmittelaustritt 30 auf (siehe Figur 2). Über den Kühlmittelein tritt 28 kann Kühlmittel zu dem Kühlmittelmantel 36, 38 zugeführt werden. Über den Kühlmit telaustritt 30 kann (erwärmtes) Kühlmittel aus dem Kühlmittelmantel 36, 38 abgeführt werden. Der Kühlmitteleintritt 28 und der Kühlmittelaustritt 30 sind über die mehreren Kühlmittelräume und Kühlmittelkanäle des Kühlmittelmantels 36, 38 miteinander in Fluidverbindung. Der Kühl mitteleintritt 28 und der Kühlmittelaustritt 30 sind vorzugsweise auf entgegengesetzten Seiten des Zylinderkopfes 10 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kühlmitteleintritt 28 mit einem Kühlmittelzufuhr kanal 32 des Motorblocks 16 verbunden. Der Kühlmittelzufuhrkanal 32 dient als Kühlmittel quelle bzw. Druckquelle. Der Kühlmittelzufuhrkanal 32 kann beispielsweise als eine Kühlmit telverteilerleiste ausgeführt sein. Der Kühlmittelzufuhrkanal 32 kann mittels einer Kühlmittel pumpe mit Kühlmittel, vorzugsweise Kühlwasser, versorgt werden. Der Kühlmittelaustritt 30 ist mit einem Kühlmittelabführkanal 34 des Motorblocks 16 verbunden. Der Kühlmittelabführkanal 34 dient als eine Drucksenke. Der Kühlmittelabführkanal 34 kann beispielsweise als ein Sam melkanal ausgeführt sein. Davon abweichende Anordnungen für den Kühlmitteleintritt 28 und/oder den Kühlmittelaustritt 30 sind ebenfalls möglich.
Der Kühlmittelmantel 36, 38 kann in einen unteren Kühlmittelmantel 36 und einen oberen Kühl mittelmantel 38 unterteilt sein. Der untere Kühlmittelmantel 36 ist zwischen einem Feuerdeck 40 und einem Zwischendeck 42 des Zylinderkopfes 10 angeordnet. Der obere Kühlmittelman tel 38 ist zwischen dem Zwischendeck 42 und einem Oberdeck 44 des Zylinderkopfes 10 an geordnet. Der Kühlmitteleintritt 28 mündet in den unteren Kühlmittelmantel 36. Der untere Kühlmittelmantel 36 mündet in den Kühlmittelaustritt 30.
Der untere Kühlmittelmantel 36 weist vier, vorzugsweise gegossene, Kühlmittelkanäle 46, 48, 50, 52 auf. Die vier Kühlmittelkanäle 46, 48, 50, 52 sind im Wesentlichen zwischen dem Feu erdeck 40 und dem Zwischendeck 42 angeordnet. Der erste Kühlmittelkanal 46 ist in einem Ventilstegbereich 54 zwischen den zwei Auslasskanälen 22, 24 angeordnet. Der zweite Kühl mittelkanal 48 ist in einem Ventilstegbereich 56 zwischen dem zweiten Auslasskanal 24 und dem ersten Einlasskanal 18 angeordnet. Der dritte Kühlmittelkanal 50 ist in einem Ventilsteg bereich 58 zwischen dem zweiten Einlasskanal 20 und dem ersten Auslasskanal 22 angeord net. Der vierte Kühlmittelkanal 52 ist in einem Ventilstegbereich 60 zwischen dem ersten Ein lasskanal 18 und dem zweiten Einlasskanal 20 angeordnet.
Die Kühlmittelkanäle 46, 48, 50 können bezüglich einer Mittelachse des Zylinderkopfes 10 in einer Richtung radial nach innen mit Kühlmittel durchströmt werden. Der vierte Kühlmittelkanal 52 kann bezüglich der Mittelachse in einer Richtung radial nach außen mit Kühlmittel durch strömt werden. Die Kühlmittelkanäle 46, 48, 50 sind stromabwärts von dem Kühlmitteleintritt 28 angeordnet. Der vierte Kühlmittelkanal 52 ist stromabwärts von den Kühlmittelkanälen 46, 48, 50 angeordnet.
Durch den ersten Kühlmittelkanal 46 strömendes Kühlmittel kühlt insbesondere das Feuerdeck 40, die beiden Auslasskanäle 22, 24 und deren Ventilsitze. Durch den zweiten Kühlmittelkanal io
48 strömendes Kühlmittel kühlt insbesondere das Feuerdeck 40, den zweiten Auslasskanal 24, den ersten Einlasskanal 18 sowie die Ventilsitze der Kanäle 18, 24. Durch den dritten Kühlmittelkanal 50 strömendes Kühlmittel kühlt insbesondere das Feuerdeck 40, den zweiten Einlasskanal 20, den ersten Auslasskanal 22 sowie die Ventilsitze der Kanäle 20, 22. Durch den vierten Kühlmittelkanal strömendes Kühlmittel kühlt insbesondere das Feuerdeck 40, die beiden Einlasskanäle 18, 20 sowie deren Ventilsitze.
Der obere Kühlmittelmantel 38 kann ringförmig ausgeführt sein. Der obere Kühlmittelmantel 38 kann die Aufnahme 26 koaxial und beabstandet umgeben. Durch den oberen Kühlmittel mantel 38 strömendes Kühlmittel kühlt insbesondere die Kanäle 18, 20, 22, 24 und Ventilfüh rungen für die Ventile der Kanäle 18, 20, 22, 24.
Der untere Kühlmittelmantel 36 und der obere Kühlmittelmantel 38 sind (z. B. nur) in Fluidver bindung miteinander über einen Kühlmittelraum 62 und einen Übertritt 64.
Der Kühlmittelraum 62 ist stromabwärts der Kanäle 20, 22, 24 angeordnet. Der Kühlmittelraum 62 ist stromaufwärts von dem oberen Kühlmittelmantel 38 angeordnet. Vorzugsweise kann der Kühlmittelraum 62 ringförmig sein und die Aufnahme 26 koaxial umgeben. Durch den Kühlmit telraum 62 strömendes Kühlmittel kann beispielsweise eine Montagehülse 66 (zum Beispiel für einen Kraftstoffinjektor oder eine Zündkerze), die in der Aufnahme 26 aufgenommen ist, direkt umspülen und dabei kühlen. Die Montagehülse 66 kann abgedichtet in der Aufnahme 26 angeordnet sein. Der Kühlmittelraum 62 wird von unten von dem unteren Kühlmittelmantel 36 nach oben zu dem oberen Kühlmittelmantel 38 durchströmt.
Der Übertritt 64 ist stromabwärts des oberen Kühlmittelmantels 38 angeordnet. Der Übertritt 64 ist vorzugsweise auf der Seite des Zylinderkopfes 10 angeordnet, auf der der Kühlmittel austritt 30 angeordnet ist. Bevorzugt ist dies diejenige Seite des Zylinderkopfes 10, die der Seite des Zylinderkopfes, auf der der Kühlmitteleintritt 28 angeordnet ist, entgegengesetzt ist. Der Übertritt 64 wird von oben von dem oberen Kühlmittelmantel 38 nach unten zu dem unte ren Kühlmittelmantel 36 durchströmt.
Nachfolgend ist der durch die oben beschriebene Anordnung bewirkte Kühlmittelstrom vom Kühlmitteleintritt 28 zum Kühlmittelaustritt 30 unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 be schrieben.
Das Kühlmittel wird über den Kühlmittelzufuhrkanal 32 zugeführt. Das Kühlmittel strömt von dem Kühlmittelzufuhrkanal 32 in einem Kühlmittelstrom (z. B. Kühlmittelgesamtstrom) K1 (siehe Pfeil in Figuren 1 und 2) in den Kühlmitteleintritt 28. Nach dem Einströmen durch den Kühlmitteleintritt 28 teilt sich der Kühlmittelstrom K1 direkt in drei Kühlmittelteilströme T1, T2 und T3 auf.
Der erste Kühlmittelteilstrom T 1 durchströmt den ersten Kühlmittelkanal 46 und kühlt dabei die umliegenden Bereiche. Der zweite Kühlmittelteilstrom T2 durchströmt den zweiten Kühlmittel kanal 48 und kühlt dabei ebenfalls die umliegenden Bereiche. Der dritte Kühlmittelteilstrom T3 durchströmt den dritten Kühlmittelkanal 50 und kühlt dabei ebenfalls die umliegenden Berei che. Folglich kühlt das frisch zugeführte Kühlmittel zunächst die Ventilstegbereiche 54, 56 und 58, die thermisch hochbelastet sind. Der Ventilstegbereich 54 ist zwischen den zwei Auslass kanälen 22, 24 angeordnet, die im Betrieb der Brennkraftmaschine 14 heißes Abgas führen. Der Ventilstegbereich 54 kann damit thermisch besonders hochbelastet sein. Auch die beiden Ventilstegbereiche 56 und 58 grenzen jeweils an einen der beiden Auslasskanäle 22, 24 an, und sind damit ebenfalls thermisch hochbelastet.
Vorzugsweise sind die Kühlmittelkanäle 46, 48 und 50 so relativ zueinander dimensioniert und angeordnet, dass unter Berücksichtigung der auftretenden Druckverluste der erste Kühlmittel teilstrom T1 , der den thermisch am höchsten belasteten Ventilstegbereich 54 durchströmt, am größten ist, um die größte Kühlwirkung zu entfalten. Beispielsweise kann der erste Kühlmittel teilstrom T1 in einem Bereich zwischen 40 % und 60 %, vorzugsweise rund 50 %, des eintre tenden Kühlmittelstroms K1 sein, zum Beispiel bezogen auf einen Massenstrom des Kühlmit tels. Der zweite Kühlmittelteilstrom und der dritte Kühlmittelteilstrom T3 können beispielsweise jeweils in einem Bereich zwischen 15 % und 35 %, vorzugsweise rund 25 %, des eintretenden Kühlmittelstroms K1 sein, zum Beispiel bezogen auf einen Massenstrom des Kühlmittels.
Die Kühlmittelteilströme T1, T2 und T3 können sich in einem zentralen Bereich des unteren Kühlmittelmantels 36 wiedervereinigen. Der zentrale Bereich kann beispielsweise als ein Ring raum ausgeführt sein, der die Aufnahme 26 umgibt. Der so vereinigte Kühlmittelstrom (z. B. Kühlmittelgesamtstrom) kann wiederum in zwei Kühlmittelteilströme T4 und T5 aufgeteilt wer den.
Der vierte Kühlmittelteilstrom T4 durchströmt den vierten Kühlmittelkanal 52 und kühlt dabei die umliegenden Bereiche. Der Ventilstegbereich 60, der den vierten Kühlmittelkanal 52 umgibt, ist weniger thermisch belastet als die Ventilstegbereiche 54, 56, 58, da der Ventilsteg bereich 60 nur an die beiden Einlasskanäle 18, 20 grenzt, die im Betrieb verhältnismäßig kühle Verbrennungsluft zu der Verbrennungskammer 12 zuführen. Der fünfte Kühlmittelteilstrom T5 strömt vom zentralen Bereich des unteren Kühlmittelmantels 36 nach oben durch den Kühlmittelraum 62 in den oberen Kühlmittelmantel 38. Beim Durch strömen des Kühlmittelraums 62 kann die in der Aufnahme 26 angeordnete Komponente mit telbar oder unmittelbar mit Kühlmittel umströmt und dabei gekühlt werden. Beispielsweise kann die Montagehülse 66 direkt umströmt werden, um damit die in der Montagehülse 66 an geordnete Komponente, zum Beispiel den Kraftstoffinjektor oder die Zündkerze, wirksam ge kühlt werden. Somit kann mit dem noch immer vergleichsweise kühlen Kühlmittelteilstrom T5 beispielsweise der thermisch hochbeanspruchte Kraftstoffinjektor wirksam gekühlt werden.
Nach dem Durchströmen des Kühlmittelraums 62 erreicht der fünfte Kühlmittelteilstrom T5 den oberen Kühlmittelmantel 38 und kühlt die umliegenden Bereiche. Der fünfte Kühlmittelteilstrom T5 strömt letztlich durch den Übertritt 64 aus dem oberen Kühlmittelmantel 38 zurück in den unteren Kühlmittelmantel 36. Dort vereinigen sich der vierte Kühlmittelteilstrom T4 und der fünfte Kühlmittelteilstrom T5 miteinander. Der so vereinigte Kühlmittelstrom (z. B. Kühlmittel gesamtstrom) K2 verlässt den Zylinderkopf 10 durch den Kühlmittelaustritt 30 in den Kühlmit telabführkanal 34 des Motorblocks 16.
Der durch den fünften Kühlmittelteilstrom T5 zu deckende Kühlbedarf bezüglich der Montage hülse 66 und des oberen Kühlmittelmantels 38 kann größer sein als der durch den vierten Kühlmittelteilstrom T4 zu deckende Kühlbedarf bezüglich des Ventilstegbereichs 60. Vorzugs weise können daher der Kühlmittelraum 62, der obere Kühlmittelmantel 38 und der vierte Kühl mittelkanal 52 so relativ zueinander dimensioniert und angeordnet sein, dass unter Berück sichtigung der auftretenden Druckverluste der fünfte Kühlmittelteilstrom T5 größer oder zumin dest gleich groß wie der vierte Kühlmittelteilstrom T4 ist. Bevorzugt kann der fünfte Kühlmittel teilstrom T5 in einem Bereich zwischen 50 % und 75 % des zuvor vereinigten Kühlmittelstroms aus den Kühlmittelteilströmen T1 , T2 und T3 sein, z. B. bezogen auf einen Massenstrom des Kühlmittels. Der vierte Kühlmittelteilstrom T4 kann in einem Bereich zwischen 25 % und 50 % des vereinigten Kühlmittelstroms aus den Kühlmittelteilströmen T1, T2 und T3 sein, z. B. be zogen auf einen Massenstrom des Kühlmittels.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die einzelnen Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und beispielsweise unabhängig von den Merkma len bezüglich des Vorhandenseins und/oder der Konfiguration des ersten und zweiten Aus lasskanals, des ersten und zweiten Einlasskanals, der Aufnahme, des Kühlmitteleintritts, des ersten Kühlmittelkanals, des zweiten Kühlmittelkanals, des dritten Kühlmittelkanals und/oder des Kühlmittelraums des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart. Alle Bereichsangaben hierin sind derart offenbart zu verstehen, dass gleichsam alle in den jeweiligen Bereich fallenden Werte einzeln offenbart sind, z. B. auch als jeweils bevorzugte engere Außengrenzen des jeweiligen Bereichs.
Bezugszeichenliste
10 Zylinderkopf
12 Verbrennungskammer
14 Brennkraftmaschine
16 Motorblock
18 Erster Einlasskanal
20 Zweiter Einlasskanal
22 Erster Auslasskanal
24 Zweiter Auslasskanal
26 Aufnahme
28 Kühlmitteleintritt
30 Kühlmittelaustritt
32 Kühlmittelzufuhrkanal
34 Kühlmittelabführkanal
36 Unterer Kühlmittelmantel
38 Oberer Kühlmittelmantel
40 Feuerdeck
42 Zwischendeck
44 Oberdeck
46 Erster Kühlmittelkanal
48 Zweiter Kühlmittelkanal
50 Dritter Kühlmittelkanal
52 Vierter Kühlmittelkanal
54 Ventilstegbereich
56 Ventilstegbereich
58 Ventilstegbereich
60 Ventilstegbereich
62 Kühlmittelraum
64 Übertritt
66 Montagehülse
K1, K2 Kühlmittelstrom T1-T5 Kühlmittelteilstrom

Claims

Patentansprüche
1. Zylinderkopf (10) zum Abdecken einer Verbrennungskammer (12) einer Brennkraftma schine (14), aufweisend: einen ersten und zweiten Auslasskanal (22, 24) zum Abführen von Abgas aus der Verbrennungskammer (12); einen ersten und zweiten Einlasskanal (18, 20) zum Zuführen von Verbrennungsluft zu der Verbrennungskammer (12); eine Aufnahme (26) für eine Montagehülse (66), einen Kraftstoffinjektor oder eine Zündkerze; einen, vorzugsweise einzigen, Kühlmitteleintritt (28) zum Verbinden mit einer Kühl mittelquelle, einen ersten Kühlmittelkanal (46), der zwischen dem ersten und zweiten Auslass kanal (22, 24) angeordnet ist; einen zweiten Kühlmittelkanal (48), der zwischen dem zweiten Auslasskanal (24) und dem ersten Einlasskanal (18) angeordnet ist; einen dritten Kühlmittelkanal (50), der zwischen dem ersten Auslasskanal (22) und dem zweiten Einlasskanal (20) angeordnet ist, wobei der erste, zweite und dritte Kühlmit telkanal (46, 48, 50) stromabwärts von dem Kühlmitteleintritt (28) angeordnet und mit Kühl mittel von dem Kühlmitteleintritt (28) parallel durchströmbar sind; einen Kühlmittelraum (62), der zum Kühlen der Aufnahme (26) ausgebildet und stromabwärts von dem ersten, zweiten und dritten Kühlmittelkanal (46, 48, 50) angeordnet ist; und einen oberen Kühlmittelmantel (38), der stromabwärts von dem Kühlmittelraum (62) angeordnet ist.
2. Zylinderkopf (10) nach Anspruch 1 , wobei: der erste, zweite und dritte Kühlmittelkanal (46, 48, 50) und der Kühlmitteleintritt (28) so miteinander in Fluidverbindung sind, dass sich ein durch den Kühlmitteleintritt (28) eintretender Kühlmittelstrom (K1) in drei Kühlmittelteilströme (T1, T2, T3) aufteilt, wobei ein erster Kühlmittelteilstrom (T1) den ersten Kühlmittelkanal (46) durchströmt, ein zweiter Kühlmittelteilstrom (T2) den zweiten Kühlmittelkanal (48) durchströmt und ein dritter Kühl mittelteilstrom (T3) den dritten Kühlmittelkanal (50) durchströmt.
3. Zylinderkopf (10) nach Anspruch 2, wobei der erste, zweite und dritte Kühlmittelkanal (46, 48, 50) so ausgebildet sind, dass: der erste Kühlmittelteilstrom (T1) größer als der zweite Kühlmittelteilstrom (T2) und/oder größer als der dritte Kühlmittelteilstrom (T3) ist; und/oder der zweite Kühlmittelteilstrom (T2) und der dritte Kühlmittelteilstrom (T3) im We sentlichen gleich groß sind; und/oder der erste Kühlmittelteilstrom (T1) in einem Bereich zwischen 40 % und 60 %, vor zugsweise rund 50 %, des eintretenden Kühlmittelstroms (K1) ist; und/oder der zweite Kühlmittelteilstrom (T2) in einem Bereich zwischen 15 % und 35 %, vor zugsweise rund 25 %, des eintretenden Kühlmittelstroms (K1) ist; und/oder der dritte Kühlmittelteilstrom (T3) in einem Bereich zwischen 15 % und 35 %, vor zugsweise rund 25 %, des eintretenden Kühlmittelstroms (K1) ist.
4. Zylinderkopf (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: der erste, zweite und dritte Kühlmittelkanal (46, 48, 50) und der Kühlmittelraum (62) so miteinander in Fluidverbindung sind, dass zumindest ein Teil eines vereinigten Kühl mittelstroms von dem ersten, zweiten und dritten Kühlmittelkanal (46, 48, 50) den Kühlmit telraum (62) durchströmt; und/oder der Kühlmittelraum (62) so angeordnet ist, dass in dem Kühlmittelraum (62) strö mendes Kühlmittel die Aufnahme (26), eine in der Aufnahme (26) aufgenommene Monta gehülse (66), einen in der Aufnahme (26) aufgenommenen Kraftstoffinjektor oder eine in der Aufnahme (26) aufgenommene Zündkerze umspült, vorzugsweise direkt; und/oder der Kühlmittelraum (62) ringförmig ist und/oder die Aufnahme (26) koaxial umgibt.
5. Zylinderkopf (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: der obere Kühlmittelmantel (38) zwischen einem Zwischendeck (42) und einem Oberdeck (44) des Zylinderkopfes (10) angeordnet ist; und/oder der obere Kühlmittelmantel (38) ringförmig ist; und/oder der obere Kühlmittelmantel (38) zum Kühlen von Ventilführungen des Zylinderkop fes (10) ausgebildet ist.
6. Zylinderkopf (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: der Kühlmittelraum (62) und der obere Kühlmittelmantel (38) so miteinander in Flu idverbindung sind, dass Kühlmittel von dem ersten, zweiten und dritten Kühlmittelkanal (46, 48, 50) zumindest teilweise nach oben durch den Kühlmittelraum (62) zu dem oberen Kühlmittelmantel (38) strömt.
7. Zylinderkopf (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: einen vierten Kühlmittelkanal (52), der zwischen dem ersten Einlasskanal (18) und dem zweiten Einlasskanal (20) und stromabwärts von dem ersten, zweiten und dritten Kühlmittelkanal (46, 48, 50) angeordnet ist, wobei vorzugsweise: der vierte Kühlmittelkanal (52) zwischen einem Feuerdeck (40) und einem Zwi schendeck (42) des Zylinderkopfes (10) angeordnet ist; und/oder der vierte Kühlmittelkanal (52) zum Kühlen eines Feuerdecks (40) des Zylinderkop fes (10), des ersten und zweiten Einlasskanals (18, 20) und von Ventilsitzen des ersten und des zweiten Einlasskanals (18, 20) angeordnet ist.
8. Zylinderkopf (10) nach Anspruch 7, wobei: der Kühlmittelraum (62) und der vierte Kühlmittelkanal (52) so in Fluidverbindung mit dem ersten, zweiten und dritten Kühlmittelkanal (46, 48, 50) sind, dass ein vereinigter Kühlmittelstrom von dem ersten, zweiten und dritten Kühlmittelkanal (46, 48, 50) in einen vierten Kühlmittelteilstrom (T4) durch den vierten Kühlmittelkanal (52) und in einen fünften Kühlmittelteilstrom (T5) durch den Kühlmittelraum (62) aufgeteilt wird.
9. Zylinderkopf (10) nach Anspruch 8, wobei der vierte Kühlmittelkanal (52) und der Kühlmit telraum (62) so ausgebildet sind, dass: der fünfte Kühlmittelteilstrom (T5) größer als oder im Westlichen gleich groß wie der vierte Kühlmittelteilstrom (T4) ist; und/oder der fünfte Kühlmittelteilstrom (T5) in einem Bereich zwischen 50 % und 75 % des vereinigten Kühlmittelstroms ist; und/oder der vierte Kühlmittelteilstrom (T4) in einem Bereich zwischen 25 % und 50 % des vereinigten Kühlmittelstroms ist.
10. Zylinderkopf (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: einen, vorzugsweise einzigen, Kühlmittelaustritt (30), der stromabwärts von dem oberen Kühlmittelmantel (38) und dem vierten Kühlmittelkanal (52) angeordnet ist.
11. Zylinderkopf (10) nach Anspruch 10, wobei: ein Übertritt (64) von dem oberen Kühlmittelmantel (38) zu dem Kühlmittelaustritt (30) auf der gleichen Seite des Zylinderkopfes (10) angeordnet ist wie der Kühlmittelaus tritt (30) und/oder auf einer dem Kühlmitteleintritt (28) entgegengesetzten Seite des Zylin derkopfes (10) angeordnet ist; und/oder ein Übertritt (64) von dem oberen Kühlmittelmantel (38) und der vierte Kühlmittel kanal (52) sich angrenzend an oder neben dem Kühlmittelaustritt (30) vereinigen; und/oder der Kühlmittelaustritt (30) so in Fluidverbindung mit dem oberen Kühlmittelmantel (38) und dem vierten Kühlmittelkanal (52) ist, dass sich der fünfte Kühlmittelteilstrom (T5) von dem oberen Kühlmittelmantel (38) und der vierte Kühlmittelteilstrom (T4) von dem vierten Kühlmittelkanal (52) vereinigen und zum Kühlmittelaustritt (30) strömen.
12. Zylinderkopf (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: der erste Kühlmittelkanal (46) zum Kühlen eines Feuerdecks (40) des Zylinderkop fes (10), des ersten und zweiten Auslasskanals (22, 24) und von Ventilsitzen des ersten und des zweiten Auslasskanals (22, 24) angeordnet ist; und/oder der zweite Kühlmittelkanal (48) zum Kühlen eines Feuerdecks (40) des Zylinder kopfes (10), des zweiten Auslasskanals (24), des ersten Einlasskanals (18) und von Ven tilsitzen des zweiten Auslasskanals (24) und des ersten Einlasskanals (18) angeordnet ist; und/oder der dritte Kühlmittelkanal (50) zum Kühlen eines Feuerdecks (40) des Zylinderkop fes (10), des ersten Auslasskanals (22), des zweiten Einlasskanals (20) und von Ventilsit zen des ersten Auslasskanals (22) und des zweiten Einlasskanals (20) angeordnet ist.
13. Zylinderkopf (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: der erste, zweite und dritte Kühlmittelkanal (46) zwischen einem Feuerdeck (40) und einem Zwischendeck (42) des Zylinderkopfes (10) angeordnet sind; und/oder ein unterer Kühlmittelmantel (36) des Zylinderkopfes (10) den ersten, zweiten und dritten Kühlmittelkanal (46) aufweist; und/oder der Kühlmittelraum (62) zwischen einem unteren Kühlmittelmantel (36) des Zylin derkopfes (10) und dem oberen Kühlmittelmantel (38) angeordnet ist.
14. Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug, mit einem Zylinderkopf (10) nach einem der vorherigen Ansprüche.
15. Verfahren zum Kühlen eines Zylinderkopfes (10), vorzugsweise nach einem der vorheri gen Ansprüche, aufweisend:
Zuführen eines Kühlmittelstroms (K1) zu dem Zylinderkopf (10);
Aufteilen des Kühlmittelstroms (K1) in einen ersten Kühlmittelteilstrom (T1), einen zweiten Kühlmittelteilstrom (T2) und einen dritten Kühlmittelteilstrom (T3); Kühlen eines Bereichs zwischen einem ersten Auslasskanal (22) und einem zwei ten Auslasskanal (24) des Zylinderkopfes (10) mittels des ersten Kühlmittelteilstroms (T1);
Kühlen eines Bereichs zwischen dem zweiten Auslasskanal (24) und einem ersten Einlasskanal (18) des Zylinderkopfes (10) mittels des zweiten Kühlmittelteilstroms (T2); Kühlen eines Bereichs zwischen dem ersten Auslasskanal (22) und einem zweiten
Einlasskanal (20) des Zylinderkopfes (10) mittels des dritten Kühlmittelteilstroms (T3);
Vereinigen des ersten, zweiten und dritten Kühlmittelteilstroms (T1, T2, T3);
Aufteilen des vereinigten Kühlmittelstroms in einen vierten Kühlmittelteilstrom (T4) und einen fünften Kühlmittelteilstrom (T5); und Kühlen eines Bereichs um eine Montagehülse (66), einen Kraftstoff! njektor oder eine Zündkerze mittels des fünften Kühlmittelteilstroms (T5) und danach Kühlen eines oberen Kühlmittelmantels (38) und/oder von Ventilführungen für Ventile des Zylinderkop fes (10) mittels des fünften Kühlmittelteilstroms (T5); und vorzugsweise: Kühlen eines Bereichs zwischen dem ersten Einlasskanal (18) und dem zweiten
Einlasskanal (20) mittels des vierten Kühlmittelteilstroms (T4).
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