DE3516453A1

DE3516453A1 - Fluessigkeitsgekuehlter zylinderkopf

Info

Publication number: DE3516453A1
Application number: DE19853516453
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl.-Ing. 7101 Oedheim Korostenski; Max 7107 Obereisesheim Ruf
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Ruf Max 74172 Neckarsulm De
Priority date: 1985-05-08
Filing date: 1985-05-08
Publication date: 1986-11-13
Also published as: GB2175046A; FR2581703B1; JPH065048B2; US4699092A; GB8610103D0; FR2581703A1; GB2175046B; DE3516453C2; JPS61255247A

Description

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf

Die Erfindung bezieht sich auf einen fluss i gkeitsgekühlten Zylinderkopf für eine ZyI in der reih e einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs

Bei einem bekannten Zylinderkopf dieser Art (DE-AS 24 20 051) stehen die den einzelnen Brennräumen zugeordneten KUhI-flüssigkeitsräume miteinander in Verbindung und sie sind außerdem durch eine parallel zum ZyIi nderkopf boden verlaufende Trennwand jeweils in eine obere und eine untere Kammer unterteilt. Diese bekannte Ausbildung der KUhI-flüssigkeitsräume bedingt komplizierte Gießkerne sowohl für die oberen als auch für die unteren Kühlräume, die sich über die ganze Länge der Zylinderreihe erstrecken und einerseits teuer in der Herstellung und andererseits bruchgefährdet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf der in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, der sich insbesondere durch erleichterte Herstellung auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag können die Kühlflüssigkeitsräume für die einzelnen Brennräume jeweils durch einen einzigen einteiligen Gießkern hergestellt werden, der entsprechend klein und daher wenig bruchempfindlich ist. Zur Herstellung des Zylinderkopfes wird eine der Anzahl der Zylinder entsprechende Anzahl derartiger Gießgerne in die Gießform eingesetzt, sodaß unter Verwendung mehrerer gleicher Gießkerne Zylinderköpfe für Brennkraftmaschinen unterschiedlicher Zylinderzahl hergestellt werden können. Dadurch, daß die einzelnen Gießkerne verhältnismäßig kleine Abmessungen haben

verglichen mit einem einzigen Gießkern für alle Kühlflüssigkeit sräume des Zylinderkopfes, ist auch die Halterung der Gießkerne in der Gießform erheblich vereinfacht. Trotz der einteiligen Ausbildung des KUhI-fTüssigkeitsraumes wird eine intensive Kühlung der Wand des Brennraumes und des die Zündkerze oder das Einspritzventil aufnehmenden Domes durch die sich von der Umfangswand des Ringraumes in Richtung auf den Dom erstreckenden Rippen erreicht. Durch die gezielte Ei nzel kühl ung jeder Brennraumwand wird außerdem eine gleichmäßige Kühlung aller Brennräume des Zyiinderkopfes gewährleistet.

Der Abflußkanal geht vorzugsweise von einer Stelle des Ringraumes aus, die einerseits an oder nahe der höchsten Stelle des Ringraumes und andererseits dem die Zündkerze bzw. das Einspritzventil aufnehmenden Dom näher liegt als die Zuflußöffnungen, die bevorzugt sowohl auf der Seite des Einlaßkanals bzw. der Einlaßkanäle als auch auf der Seite des Auslaßkanals bzw. der Auslaßkanäle angeordnet ist. Dadurch wird die Kühlflüssigkeit gezwungen, allseitig am Dom entlang nach oben zu strömen, ohne daß es einer Trennwand entsprechend dem Stand der Technik bedarf.

Bei einer anderen Ausführung eines Zylinderkopfes mit mindestens zwei Einlaßkanälen und mindestens zwei Auslaßkanälen können die Zuflußöffnungen zum Ringraum auch nur auf der Seite der Auslaßkanäle angeordnet werden, wobei zwischen benachbarten Einlaßkanälen und zwischen benachbarten Auslaßkanälen im Bereich des Ringraumes Kühifiüssigkeits-Durchtrittsöffnungen- vorgesehen sind und der Abflußkanal von einer Stelle des Ringraumes ausgeht, die auf der Seite der Einlaßkanäle liegt. Hierbei erfolgt eine Querdurchströmung des Ringraumes von der Seite der Auslaßkanäle zur Seite der Einlaßkanäle,

wobei der die Zündkerze oder das Einspritzventil aufnehmende Dom ebenfalls intensiv umströmt wird, ohne daß eine Trennwand entsprechen d dem Stand der Technik erforderlich ist. Alternativ können die Zuflußöffnungen auf der Seite der Einlaßkanäle angeordnet werden und kann der Abflußkanal von einer Stelle ausgehen, die auf der Seite der Auslaßkanäle liegt. Die vorher beschriebene Anordnung wird jedoch bevorzugt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Teilansicht des dem Zylinderblock zugewandten Bodens eines Zylinderkopfes einer 6-Zylinder-Brennkraftmaschine in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang Linie B-B in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt entlang Linie C-C in Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt entlang Linie D-D in Fig. 3,

Fig. 6 eine Ansicht der Flanschfläche des Zylinderkopfes in Richtung des Pfeiles E in Fig. 2,

Fig. 7 eine Teilansicht entsprechend Fig. 1 eines Zylinderkopfes in einer zweiten Ausführungsf orm,

Fig. 8 einen Schnitt entlang Linie F-F in Fig. 7, Fig. 9 einen Schnitt entlang Linie G-G in Fig. 7, und

- χ - 1-

Fig. 10 einen Schnitt entlang Linie H-H in Fig. 8.

Es sei zunächst auf Fig. 1 bis 6 Bezug genommen.

Der Zylinderkopf 1 weist für jeden Zylinder 2 des in Fig. 2 gestrichelt dargestellten Zylinderblockes 3 in seinem diesem zugewandten Boden 13 einen Brennraum 4 auf, in den im Ausführungsbei spiel jeweils zwei Einlaßkanäle 5 und zwei Auslaßkanäle 6 sowie eine Bohrung 7 zur Aufnahme einer Zündkerze münden. Die Einlaß- und die Auslaßkanäle 5 bzw. 6 sind von nicht dargestellten Ventilen beherrscht, die sich durch VentiTführungen 8 und 9 erstrecken. Der Zylinderkopf 1 ist flussigkeitsgekühlt, wobei jedem Brennraum 4 ein eigener, ringförmiger Kühlflüssigkeitsraum 10 zugeordnet ist, der von dem Kühlflüssigkeitsraum für den benachbarten Brennraum getrennt ist. Jeder Kühifiüssigkeitsraum 10 ist von der Wand des Brennraumes 4, ei ner zum ZyI i nderkopf boden 13 parallelen Außenwand 11a und einer Umfangswand 11b begrenzt, umgibt den die Zündkerzenbohrung 7 enthaltenden Zündkerzendom 12 und wird lediglich von den Einlaß- und Auslaßkanälen 5 bzw. 6 und von der Wand der Ventil-, führung 9 durchsetzt. Zwischen dem ZyIinderkopfboden 13 und den Wänden 14 bzw. 15 der Einlaß- und Auslaßkanäle 5 bzw. 6 sind Durchbrüche 16 gebildet, die über Kühlflüssigkeitseinlaßöffnungen 17 im ZyIinderkopfboden 13 mit im Zylinderblock 3 angeordneten Kühlwasserräumen 18 in Verbindung stehen und durch die die Kühlflüssigkeit in den Kühlflüssigkeitsraum 10 übertreten kann. Außerdem ist zwischen den beiden Einlaßkanälen 5 und den beiden Auslaßkanälen 6 jeweils eine Durchtrittsöffnung 19 bzw. 20 vorgesehen, durch die Kühlflüssigkeit aus den Durchbrüchen 16 nach oben in den oberen Teil des KühlflUssigkeitsraumes 10 strömen kann. Der Kühlf lüssigkeitsraum 10 erstreckt sich in Teilabschnitten 21 auch um die Auslaßkanäle 6 herum. Von der Umfangswand 11b vorstehende Rippen 22 und 23 bewirken, daß die Kühlflüssigkeit gegen die

Wand 11 der Brennkammer 4 und gegen die Wand des Zündkerzen domes 12 geleitet wird und diese thermisch besonders hoch beanspruchten Teile wirksam kühlt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, geht nahe der höchsten Stelle des Klihlwasserraumes 10 ein Abflußkanal 24 aus, der in einen Abf 1 uß-Sammel kana 1 25 mündet, welcher sich, wie aus Fig. 6 ersichtlich, längs des Zylinderkopfes 1 erstreckt und durch einen Deckel 26 abgeschlossen ist, der ein Teil des Saugrohres 27 ist. Von dem Abf 1 uß-Sammel kanal 25 wird die Kühlflüssigkeit in üblicher Weise abgeführt. Die Abflußöffnung 24a liegt dem Dom 12 näher als die Zuflußöffnungen 17, sodaß die Kühlflüssigkeit gezwungen ist, entlang dem Dom 12 nach oben zu strömen.

Wie insbesondere aus Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, istder Kühlflüssigkeitsraum 10 für jede Brennkammer in sich abgeschlossen, also nicht mit den Kühlflüssigkeitsräumen benachbarter Brennräume in Verbindung, und er wird durch einen einzigen einteiligen Gi eßkern hergestellt.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7»- 10, in denen gleiche oder gleichartige Teile mit den gleichen Bezugszeichen von Fig. It- 6, jedoch mit einem Strich, bezeichnet sind, unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß die Zuflußöffnungen 17' im ZyIinderkopfboden 13' nur auf der Seite der Auslaßkanäle 6¹ angeordnet sind, und daß der den Zün dkerzen dom 12' umgebende Kühlwasser-Ringraum 10' auf der Seite der Einlaßkanäle 5¹ mit einer Abfluß-Sammelleitung 25' in Verbindung steht. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind zwischen dem Zylinderkopfboden 13' und den Wänden 14' bzw. 15' der Einlaß- und Auslaßkanäle 5¹ bzw. 6¹ Durchbrüche 16 gebildet, die einen Teil des Ringraumes 10' darstellen und mit dem

oberen Teil des Ringraumes 10' über Durchtrittsöffnungen 19' bzw. 20' zwischen benachbarten Einlaßkanälen 5' bzw. zwischen benachbarten Auslaßkanälen 6' in Verbindung steh en.

Die Kühlflüssigkeit tritt durch die Zuflußöffnungen 17' auf der Seite der Auslaßkanäle 6' in den Teil 16' des Ringraumes 10' ein, umströmt die Brennraumwand 4' und den Zündkerzen dom 12', steigt durch die Durchtrittsöffnungen 20' nach oben und strömt durch die Durchtrittsöffnung 19' nach unten und wird auf der Seite der Einlaßkanäle 5' durch die Abfluß-Sammelleitung 25' abgeführt. Die Rippen 22' und 23' tragen wiederum dazu bei, daß der KühlfVüssigkeitsstrom gegen den Zündkerzendom 12' gedrängt wird.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind die Flüssigkeitsringräume 10' für jeden Brennraum voneinander getrennt, und sie können jeweils von einem einzigen einstückigen Gießkern gebildet werden. Somit ergeben sich hinsichtlich der Herstellung des Zylinderkopfes die gleichen Vorteile wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

Claims

293/85

AUDI AG, 8070 Ingolstadt

FIUssigkeitsgekühlter ZyI in der kopf

Patentansprüche

[ 1J FTüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf für eine Zylinderreihe einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, der für jeden Zylinder mit einem Brennraum versehen ist, in den von Ventilen beherrschte Einlaß- und Auslaßkanäle sowie eine in einem Dom angeordnete Bohrung zur Aufnahme einer Zündkerze oder eines Einspritzventils münden und der KühlfTüssigkeitsräume aufweist, die von den Wänden der Brennräume begrenzt sind und durch die sich die Einlaß- und Auslaßkanäle sowie der Dom erstrecken und die durch Zuflußöffnungen im Zylinderkopfboden mit Kühlräumen im Zylinderblock in Verbindung stehen, und von denen Abflußkanäle ausgehen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeitsräume für die einzelnen Brennräume (4) voneinander getrennt sind, daß jeder Klihlflüssigkeitsraum von einem einzigen, den Dom (12) umgebenden Ringraum (10) gebildet ist, der lediglich von den Gaswechseleinlaß- und auslaßkanälen (5, 6) und den Ventilführungen (9) für das oder die Auslaßventile durchsetzt ist, daß die Umfangswand (lib) des Ringraumes (10) sich in Richtung auf den Dom (12) erstreckende Rippen (22, 23) aufweist, und daß der Abflußkanal (24) von jedem Ringraum (10) in einen Abfluß-Sammelkanal (25) mündet, der sich längs des Zylinderkopfes (1) erstreckt.
2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abflußkanal (24) von einer Stelle (24a) des Ringraumes (10) ausgeht, die einerseits an oder nahe der höchsten Stelle des Ringraumes (10) und andererseits dem Dom (12) näher liegt als die Zuflußöffnungen (17).
3. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuflußöffnungen (17) zu dem Ringraum (10) sowohl auf der Seite des Einlaßkanals bzw. der Einlaßkanäle (5) als auch auf der Seite des Auslaßkanals bzw. der Auslaßkanäle (6) vorgesehen sind.
4. Zylinderkopf nach Anspruch 2 mit mehreren Einlaßun d mehreren Auslaßkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Einlaßkanälen (5) und zwischen benachbarten Auslaßkanälen (6) KühlfTüssigkeits-Durchtrittsöffnungen (19 bzw. 20) vorgesehen sind.
5. Zylinderkopf nach Anspruch 1 mit mindestens zwei Einlaßkanälen und mindestens zwei Auslaßkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuflußöffnungen (17¹) zu dem Ringraum (10¹) auf der Seite der Auslaßkanäle (6¹) angeordnet sind, daß zwischen benachbarten Einlaßkanälen und zwischen benachbarten Auslaßkanälen im Bereich des Ringraumes (10') Durchtrittsöffnungen (19¹, 20') für die Kühlflüssigkeit vorgesehen sind und daß der Ringraum (10¹) an einer Stelle, die auf der Seite der Einlaßkanäle (5¹) liegt, mit dem Abflußkanal (25¹) in Verbindung steht.
6. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfluß-Sammelkanal (25) nach außen zu offen und durch einen angeschraubten Deckel (26) abgeschlossen ist.
7. Zylinderkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (26) ein Teil des Saugrohres (27) ist.