DE10009776C1

DE10009776C1 - Cylinder head for an IC motor has a slit at the surface towards the crankcase opposite the cylinder dividing web to form part of the coolant circuit

Info

Publication number: DE10009776C1
Application number: DE2000109776
Authority: DE
Inventors: Klaus Bruchner; Heiko Jacobi; Michael Dohn
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2020-03-02

Abstract

The cylinder head (7) of an internal combustion motor has a slit (10) linked to the coolant circuit. The slit (10) is located at the joint surface (8) with the crankcase (1), opposite the crankcase web (5) which divides the cylinders, aligned with the web (5). The slit (10) is supplied with coolant through a connecting drilling (11) from the crankcase (1) to the cylinder head (7), forming part of the coolant circuit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse und mit wenigstens einem Zylinder kopf nach der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 näher de finierten Art.The invention relates to an internal combustion engine a crankcase and with at least one cylinder head according to the de in the preamble of claim 1 closer financed art.

Eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine ist aus der DE 36 03 674 A1 bekannt.A generic internal combustion engine is from DE 36 03 674 A1 known.

Um eine verbesserte Kühlung der Brennkraftmaschine, insbesondere in den hochbelasteten Bereichen zwischen zwei Zylinderbohrungen erreichen zu können, verläuft zwischen diesen Bohrungen ein Schlitz, durch welchen Kühlwasser strömen kann.To improve cooling of the internal combustion engine, especially in the heavily used areas between to be able to reach two cylinder bores a slot between these holes through which Cooling water can flow.

Die Anbringung derartiger Schlitze in dem genannten Bereich des Kurbelgehäuses bringt jedoch verschiedene Nachteile mit sich. Es ergeben sich zum einen unter schiedliche Wandstärken des Kurbelgehäuses bzw. der in dem Kurbelgehäuse eingesetzten Zylinderlaufbuchsen, welche darüber hinaus unterschiedlichen Wärmeeinlei tungen ausgesetzt sind, wodurch die einzelnen Sektoren der Zylinderbohrung bzw. der Zylinderlaufbuchsen ver schiedene Temperaturen aufweisen. Dies führt während des Betriebs der Brennkraftmaschine zu starken Verzü gen der Zylinderbohrungen bzw. der in denselben einge setzten Laufbuchsen. Zum anderen wird durch den Schlitz der Steg zwischen den Zylinderbohrungen, der ohnehin festigkeitsmäßig bereits sehr stark belastet ist, noch weiter geschwächt.The provision of such slots in the above The area of the crankcase, however, brings different Disadvantages with it. On the one hand, there are: different wall thicknesses of the crankcase or in the cylinder liners used in the crankcase, which also have different heat input are exposed, causing the individual sectors ver the cylinder bore or the cylinder liners have different temperatures. This leads during the operation of the internal combustion engine to excessive delays against the cylinder bores or in the same put liners. On the other hand, the Slot the web between the cylinder bores, the already very heavily loaded in terms of strength is weakened even further.

Aus der DE 35 21 843 A1 ist ein Zylinderkopf für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine bekannt, wel cher Kühlflüssigkeitskanäle aufweist, die mit ringför migen Kühlräumen des Kurbelgehäuses verbunden sind und somit einen Bestandteil des Kühlsystems der Brenn kraftmaschine darstellen.DE 35 21 843 A1 describes a cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine known, wel cher coolant channels, which with ringför Cooling chambers of the crankcase are connected and thus part of the cooling system of the Brenn represent engine.

In der AT-PS 389 565 ist eine wassergekühlte Brenn kraftmaschine beschrieben, deren Zylinderkopf mit Kühlbohrungen versehen ist. Mittels dieser Kühlbohrun gen können die Ventilstege sowie die Aufnahmebohrungen von Zündkerzen oder Einspritzdüsen gekühlt werden. Auch diese Bohrungen stellen damit einen Teil des Kühlmittelsystems der Brennkraftmaschine dar.In AT-PS 389 565 there is a water-cooled burner described engine whose cylinder head with Cooling holes is provided. By means of this cooling hole The valve webs as well as the mounting holes can be cooled by spark plugs or injection nozzles. These holes also form part of the Coolant system of the internal combustion engine.

Eine ähnliche Anordnung bei einer Brennkraftmaschine ist in der DE 27 29 050 A1 beschrieben, die ebenfalls zur Kühlung von Einspritzdüsen, Ventilschäften, Zünd kerzen und Auslaßkanälen dienen soll.A similar arrangement in an internal combustion engine is described in DE 27 29 050 A1, which also for cooling injection nozzles, valve stems, ignition candles and outlet channels should serve.

In der GB 2 049 808 A ist ein Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine beschrieben, welcher mit in Quer richtung des Zylinderkopfs verlaufenden Dehnungs schlitzen versehen ist. Diese Schlitze sollen durch Materialspannungen ausgelöste Deformationen in dem Zylinderkopf verhindern.GB 2 049 808 A is a cylinder head for one Internal combustion engine described, which in cross direction of the cylinder head extending expansion slits is provided. These slots are supposed to go through Deformations induced in the material stress Prevent cylinder head.

Bei keiner dieser bekannten Brennkraftmaschinen ist jedoch eine spezielle Kühlung der Stege zwischen den Zylinderbohrungen in einer solchen Weise vorgesehen, daß ein Verzug der Zylinderbohrungen bzw. der darin sich befindlichen Laufbuchsen vermieden wird.None of these known internal combustion engines however, a special cooling of the webs between the Cylinder bores provided in such a way that a distortion of the cylinder bores or the therein existing bushings is avoided.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welche speziell in dem hochbelasteten Bereich des Steges zwischen zwei Zylin derbohrungen eine effektive Kühlung aufweist, bei der jedoch gleichzeitig ein zuverlässiger Betrieb gewähr leistet ist.It is therefore an object of the present invention to To create internal combustion engine, which specifically in the highly stressed area of the web between two cylinders derbohrungen has an effective cooling in which but at the same time ensure reliable operation is accomplished.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved in a generic device by the in drawing part of claim 1 mentioned features solved.

Durch den erfindungsgemäß in demjenigen Bereich der Trennfläche verlaufenden Schlitz, der dem Steg zwi schen den Zylinderbohrungen gegenüber liegt, kann die sehr hoch belastete Stelle im Zylinderkopf und in dem Kurbelgehäuse, nämlich der Bereich zwischen den Zylin derbohrungen, effektiv gekühlt werden, wodurch sich gleichmäßigere Brennraumwandtemperaturen ergeben. Die se gleichmäßigeren und vor allem niedrigeren Brenn raumwandtemperaturen ermöglichen es, frühere Zündzeit punkte zu wählen, was unter anderem zu erheblichen Verbrauchsvorteilen führt. Erfindungsgemäß erfolgt die Wärmeabfuhr aus dem Kurbelgehäuse und dem Zylinderkopf an der Stelle mit der höchsten Temperatur, wodurch ein Wärmeübergang direkt an das Kühlmittel erfolgt und nicht vom Zylinderkopf über eine Zylinderkopfdichtung an das Kühlmittel.By the invention in that area of Partition extending slot that the web between opposite the cylinder bores, the very heavily loaded point in the cylinder head and in the Crankcase, namely the area between the cylin derbohrungen, effectively cooled, thereby result in more uniform combustion chamber wall temperatures. The more even and above all lower firing Room wall temperatures allow earlier ignition times points to choose what, among other things, significant Advantages of consumption. According to the invention Heat dissipation from the crankcase and the cylinder head at the point with the highest temperature, causing a Heat transfer takes place directly to the coolant and not from the cylinder head via a cylinder head gasket to the coolant.

Ein weiterer großer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, daß Schlitze im Kurbelgehäuse zwischen den Zylinderbohrungen vermieden werden können, was zu ei ner Vermeidung der Schwächung von ohnehin bereits sehr dünnen Wandungen in diesem Bereich und somit zu einer Verringerung des Verzuges der Zylinderbohrungen bzw. der in denselben eingesetzten Laufbuchsen und damit zu einer Reduzierung des Feuerstegspiels führt. Hierdurch können sich Emissionsvorteile ergeben, insbesondere was Kohlenwasserstoffe anbelangt. Auch auf ein Hinter spülen von eingegossenen Laufbuchsen mittels Kühlflüs sigkeit kann erfindungsgemäß verzichtet werden, was sowohl fertigungstechnische Vorteile als auch Vorteile beim Betrieb der Brennkraftmaschine mit sich bringt.Another great advantage of the present invention is it that slots in the crankcase between the Cylinder bores can be avoided, resulting in egg avoiding the weakening already very much thin walls in this area and thus one Reduction of the distortion of the cylinder bores or of the liners used in the same and therefore too leads to a reduction in the play of the top land. Hereby emission advantages can arise, in particular as for hydrocarbons. Even on a back flushing cast bushings using cooling fluids liquid can be dispensed with according to the invention, what both manufacturing advantages and advantages brings with it the operation of the internal combustion engine.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.Advantageous refinements and developments of Invention result from the dependent claims as well from the following in principle with reference to the drawing illustrated embodiment.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine Draufsicht auf das Kurbelgehäuse einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer stark schematisierten Darstellung; Figure 1 is a plan view of the crankcase of an internal combustion engine according to the invention in a highly schematic representation.

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine nach der Linie II-II aus Fig. 3; und FIG. 2 shows a section through a cylinder head of the internal combustion engine along the line II-II from FIG. 3; and

Fig. 3 eine Ansicht eines Teils der dem Kurbelgehäuse zugewandten Seite des Zylinderkopfes nach dem Pfeil III aus Fig. 2. Fig. 3 is a view of a part of the side facing the crankcase side of the cylinder head according to the arrow III in FIG. 2.

In Fig. 1 ist ein Kurbelgehäuse 1 einer Brennkraftma schine 2 dargestellt. In an sich bekannter Weise weist das Kurbelgehäuse 1 zwei Zylinderbohrungen 3 auf, in denen Zylinderlaufbuchsen 4 eingesetzt sind, welche zur Aufnahme von nicht dargestellten Kolben dienen. Im vorliegenden Fall sind lediglich zwei Zylinderbohrun gen 3 vorgesehen, selbstverständlich ist jedoch auch jede andere Anzahl an Zylinderbohrungen 3 in dem Kur belgehäuse 1 möglich. Außerdem ist auch eine Variante denkbar, bei der keine Zylinderlaufbuchsen 4 vorgese hen sind und die Kolben direkt die Zylinderbohrungen 3 berühren.In Fig. 1, a crankcase 1 of an internal combustion engine 2 is shown. In a manner known per se, the crankcase 1 has two cylinder bores 3 , in which cylinder liners 4 are inserted, which serve to hold pistons, not shown. In the present case, only two cylinder bores 3 are provided, but of course any other number of cylinder bores 3 in the cure bel housing 1 is also possible. In addition, a variant is also conceivable in which no cylinder liners 4 are hen vorgese and the pistons directly touch the cylinder bores 3 .

Zwischen den Zylinderbohrungen 3 befindet sich ein Steg 5, der somit in Querrichtung des Kurbelgehäuses 1 verläuft. Wie deutlich erkennbar, ist der Steg 5 der jenige Bereich in dem Kurbelgehäuse 1, der die gering ste Wandstärke aufweist und schon aus diesem Grund die höchste Temperaturbelastung erfährt. Des weiteren wird der Steg 5 im Gegensatz zu sämtlichen anderen Berei chen des Kurbelgehäuses 1 von zwei Zylinderbohrungen 3 thermisch belastet. Bei einer größeren Anzahl von Zy linderbohrungen 3 befindet sich selbstverständlich jeweils zwischen zwei Zylinderbohrungen 3 ein Steg 5. Um die Zylinderlaufbuchsen 4 verläuft des weiteren ein Kühlwasserraum 6.Between the cylinder bores 3 there is a web 5 which thus runs in the transverse direction of the crankcase 1 . As can be clearly seen, the web 5 is the area in the crankcase 1 which has the smallest wall thickness and for this reason alone experiences the highest temperature load. Furthermore, in contrast to all other areas of the crankcase 1 , the web 5 is thermally loaded by two cylinder bores 3 . In the case of a larger number of cylinder bores 3, there is of course a web 5 between two cylinder bores 3 . A cooling water chamber 6 also runs around the cylinder liners 4 .

In Fig. 2 ist ein Zylinderkopf 7 der Brennkraftmaschi ne 2 dargestellt, dessen prinzipieller Aufbau aus dem Stand der Technik bekannt ist und daher im folgenden nicht näher beschrieben werden soll. Mit dem in Fig. 2 nur schematisch dargestellten Kurbelgehäuse 1 ist der Zylinderkopf 7 über eine Trennfläche 8 verbunden, an welcher in ebenfalls bekannter Weise eine Zylinder kopfdichtung 9 zur Abdichtung des Zylinderkopfes 7 gegenüber dem Kurbelgehäuse 1 angeordnet ist.In Fig. 2, a cylinder head 7 of the internal combustion engine 2 is shown, the basic structure of which is known from the prior art and will therefore not be described in more detail below. With the crankcase 1 shown only schematically in FIG. 2, the cylinder head 7 is connected via a separating surface 8 , on which a cylinder head gasket 9 for sealing the cylinder head 7 relative to the crankcase 1 is also arranged in a known manner.

In dem dem Steg 5 gegenüberliegenden Bereich der Trennfläche 8 weist der Zylinderkopf 7 einen Schlitz 10 auf, der, wie in Fig. 3 erkennbar, in Richtung des Steges 5 und somit in Querrichtung des Zylinderkopfes 7 verläuft. An einer Seite ist der Schlitz 10 mit ei ner Bohrung 11 verbunden, die von dem Kurbelgehäuse 1 in den Zylinderkopf 7 übergeht und einen Teil eines Kühlmittelkreislaufes bildet, der in seiner Gesamtheit jedoch nicht dargestellt ist, da es sich um einen an sich bekannten Kühlmittelkreislauf mit einer damit umlaufenden Kühlflüssigkeit handelt. Am anderen Ende ist der Schlitz 10 mit einer Bohrung 12 verbunden, die sich in dem Zylinderkopf 7 fortsetzt und ebenfalls einen Teil des Kühlmittelkreislaufes bildet. Somit kann durch die Bohrung 11 Kühlmittel in den Schlitz 10 und von dort über die Bohrung 12 in den Zylinderkopf 7 gelangen, wodurch eine Zwangsdurchströmung des Schlit zes 10 gegeben ist. Die Strömung des Kühlwassers ist in Fig. 2 durch Pfeile dargestellt. Beide Bohrungen 11 und 12 können entweder bereits beim Gießen des Zylin derkopfes vorgesehen sein oder nachträglich durch me chanische Bearbeitung eingebracht werden. Hierbei kann auf die Bohrung 11 verzichtet werden, wenn sicherge stellt ist, daß das Kühlmittel von dem Kurbelgehäuse 1 durch die Zylinderkopfdichtung 9 in den Schlitz 10 gelangen kann.In the area of the separating surface 8 opposite the web 5 , the cylinder head 7 has a slot 10 which, as can be seen in FIG. 3, runs in the direction of the web 5 and thus in the transverse direction of the cylinder head 7 . On one side, the slot 10 is connected to a bore 11 which passes from the crankcase 1 into the cylinder head 7 and forms part of a coolant circuit, which, however, is not shown in its entirety, since it is a known coolant circuit with a circulating coolant. At the other end, the slot 10 is connected to a bore 12 , which continues in the cylinder head 7 and also forms part of the coolant circuit. Thus, coolant can pass through the bore 11 into the slot 10 and from there through the bore 12 into the cylinder head 7 , whereby a forced flow through the slot 10 is given. The flow of the cooling water is shown in Fig. 2 by arrows. Both holes 11 and 12 can either already be provided when casting the Zylin derkopfes or subsequently introduced by me mechanical processing. Here, it is possible to dispense with the bore 11 if it is certain that the coolant can get from the crankcase 1 through the cylinder head gasket 9 into the slot 10 .

Der Schlitz 10 kann beispielsweise durch einen soge nannten Schlitzfräser hergestellt werden, der im vor liegenden Fall einen Durchmesser von 50 mm aufweist. Die Breite des Schlitzes kann sich in einem Bereich von 0,5 bis 2 mm bewegen, im vorliegenden Fall weist der Schlitz eine Breite von ca. 1,6 mm auf. Die Höhe des Schlitzes 10 beträgt insbesondere 5 bis 10 mm, im vorliegenden Fall ca. 8 mm. Selbstverständlich können bei entsprechenden Brennkraftmaschinen 2 bzw. Zylin derköpfen 7 auch völlig andere Maße für den Schlitz 10 vorgesehen sein.The slot 10 can be produced, for example, by a so-called slot cutter, which in the present case has a diameter of 50 mm. The width of the slot can range from 0.5 to 2 mm, in the present case the slot has a width of approximately 1.6 mm. The height of the slot 10 is in particular 5 to 10 mm, in the present case approximately 8 mm. Of course, with corresponding internal combustion engines 2 or cylinder heads 7 , completely different dimensions can also be provided for the slot 10 .

In Fig. 3 ist des weiteren erkennbar, daß der Schlitz 10 zwischen zwei mit den Zylinderbohrungen 3 korre spondierenden Brennräumen 13 des Zylinderkopfes 7 ver läuft. Dadurch und durch die Einbindung des Schlitzes 10 in den Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine 2 ist eine wirkungsvolle Kühlung des Zylinderkopfes 7 und des Kurbelgehäuses 1 im Bereich der hochbelasteten Stege 5 gegeben.In Fig. 3 it can also be seen that the slot 10 between two with the cylinder bores 3 correctly sponding combustion chambers 13 of the cylinder head 7 runs ver. This and the integration of the slot 10 into the coolant circuit of the internal combustion engine 2 result in effective cooling of the cylinder head 7 and the crankcase 1 in the region of the highly loaded webs 5 .

Claims

1. Internal combustion engine with a crankcase and with at least one cylinder head, which is the verbun with the crankcase in the area of a parting surface, with at least two cylinder bores for receiving a corresponding number of pistons in the crankcase, the at least two cylinder bores through little least a web are separated from one another, and wherein in the crankcase and / or in the cylinder head a coolant circuit is provided, characterized in that in the cylinder head ( 7 ) in at least one area opposite the at least one web ( 5 ) of the crankcase ( 1 ) the separating surface ( 8 ) we at least one in the direction of the web ( 5 ) the slot ( 10 ) is arranged, which is connected to the coolant circuit.

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the slot ( 10 ) with a from the crankcase ( 1 ) in the cylinder head ( 7 ) merging bore ( 11 ), which is part of the coolant circuit, connected and supplied by the same with coolant is.

3. Internal combustion engine according to one of claims 1 or 2, characterized in that the slot ( 10 ) with a in the cylinder head ( 7 ) extending, part of the coolant circuit forming bore ( 12 ) is connected.

4. Internal combustion engine according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the slot ( 10 ) has a width of 0.5-2 mm, preferably before about 1.6 mm.

5. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the slot ( 10 ) has a height of 5-10 mm, preferably approximately 8 mm.