EP1645746A1 - Cylinder head for an engine - Google Patents
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- EP1645746A1 EP1645746A1 EP05019394A EP05019394A EP1645746A1 EP 1645746 A1 EP1645746 A1 EP 1645746A1 EP 05019394 A EP05019394 A EP 05019394A EP 05019394 A EP05019394 A EP 05019394A EP 1645746 A1 EP1645746 A1 EP 1645746A1
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- European Patent Office
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- cylinder head
- bore
- combustion chamber
- web
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/26—Cylinder heads having cooling means
- F02F1/36—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
- F02F1/38—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling the cylinder heads being of overhead valve type
Definitions
- the invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine according to the features in the preamble of patent claim 1.
- German Patent DE 4342800 C2 a cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine is described, the cylinder areas are each separated by a web. So that the webs and thus also the sensitive valve guides, the thermally highly loaded cylinder head are not deformed by thermal expansion, the webs have circular-shaped depressions. These recesses form soft areas in the cylinder head, which absorb thermal expansion or tension that occurs and thus prevent deformation of the valve guides and at the same time leakage of the webs during operation of the internal combustion engine.
- the object of the present invention is to provide a new method of minimizing the thermal expansion of a narrow web between two cylinders in a cylinder head.
- the embodiment according to claim 2 allows the introduction of a plurality of holes in the direction of the cylinder axis, even with narrow webs.
- the embodiment according to claim 3 allows the distribution of the holes according to static conditions, d. H. in accordance with the occurring thermal deformations during operation of the internal combustion engine.
- the thermal expansion of the land area can be determined by means of a numerical simulation, and then the relief holes can be optimally arranged.
- several holes can be stochastically distributed or arranged symmetrically to the combustion chamber roofs or a combination of both types of distribution.
- a cylinder head 1 is bounded on two outer sides by a respective first outer wall 1a and a second outer wall 1b. Between the outer walls 1 a, 1 b are two half dome-shaped, incorporated in the cylinder head 1 combustion chamber roofs 4, 4 ', which are separated by a web 3, which is also part of the cylinder head 1. Between the combustion chamber roofs 4, 4 'are In the present case, the bores 5 are distributed symmetrically with respect to the combustion chamber roofs 4, 4 'and are largely aligned in the direction of a cylinder axis, not shown, in the web area 3 in a crankcase-side sealing surface. A series of bores 5 extends in a straight line in the expansion direction of the web 3 between the combustion chamber roofs 4, 4 ', two further rows of bores 5 extend coaxially to the combustion chamber roofs 4, 4' in the web area 3.
- the holes 5 in the exemplary embodiment have a bore diameter of 0.05 mm and a bore depth of 1 mm.
- the bore diameter may also be between 0.01 and 1 mm and the bore depth between 0.1 and 8 mm.
- 4 ' is also a stochastic distribution of the holes 5 is possible or a combination of the two types of distribution.
- the holes 5 were made by laser drilling, but can also be produced by ultrasonic drilling.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine gemäß der Merkmale im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine according to the features in the preamble of
Sie geht von der deutschen Patentschrift DE 4342800 C2 aus. In dieser ist ein Zylinderkopf für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine beschrieben, deren Zylinderbereiche jeweils von einem Steg getrennt sind. Damit die Stege und somit auch die sensiblen Ventilführungen, des thermisch hoch belasteten Zylinderkopfs durch thermische Ausdehnung nicht deformiert werden, weisen die Stege kreisbogenförmige Vertiefungen auf. Diese Vertiefungen bilden weiche Bereiche im Zylinderkopf, die auftretende thermische Ausdehnungen bzw. Verspannungen aufnehmen und somit eine Deformation der Ventilführungen und gleichzeitig eine Undichtigkeit der Stege beim Betrieb der Brennkraftmaschine verhindern.It is based on German Patent DE 4342800 C2. In this, a cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine is described, the cylinder areas are each separated by a web. So that the webs and thus also the sensitive valve guides, the thermally highly loaded cylinder head are not deformed by thermal expansion, the webs have circular-shaped depressions. These recesses form soft areas in the cylinder head, which absorb thermal expansion or tension that occurs and thus prevent deformation of the valve guides and at the same time leakage of the webs during operation of the internal combustion engine.
Bei modernen Motoren, insbesondere bei Reihenmotoren, werden zur Gewichtsreduzierung und zur Reduzierung der Zylinderkopflänge (Bauraum) die Stege in ihrer Stärke so weit wie möglich reduziert, d. h. der Zylinderabstand wird minimiert. Durch diese Materialschwächung ist das Einbringen von kreisbogenförmigen Vertiefungen zur Minimierung von thermischen Ausdehnungen kaum mehr möglich.In modern engines, especially in inline engines, the webs are reduced as much as possible in their strength to reduce weight and to reduce the cylinder head length (space), d. H. the cylinder spacing is minimized. As a result of this material weakening, it is scarcely possible to introduce circular-arc depressions to minimize thermal expansion.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Methode aufzuzeigen, wie die thermische Ausdehnung eines schmalen Steges zwischen zwei Zylindern in einem Zylinderkopf minimiert werden kann.The object of the present invention is to provide a new method of minimizing the thermal expansion of a narrow web between two cylinders in a cylinder head.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung dehnt sich das Stegmaterial bei Erhitzung in Richtung der Bohrung, anstelle in Längsrichtung oder in Richtung des Kurbelgehäuses aus. Durch diese Maßnahme kann die Zylinderkopfdichtung entweder im Stegbereich einfacher, d. h. auch kostengünstiger ausgeführt, oder der Stegbereich noch schlanker ausgelegt werden.This object is achieved by the feature in the characterizing part of
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 erlaubt die Einbringung einer Vielzahl von Bohrungen in Richtung der Zylinderachse, selbst bei schmalen Stegen.The embodiment according to
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 erlaubt die Verteilung der Bohrungen nach statischen Bedingungen, d. h. entsprechend den auftretenden thermischen Deformationen beim Betrieb der Brennkraftmaschine. Beispielsweise kann mittels einer numerischen Simulation die Wärmedehnung des Stegbereiches ermittelt und anschließend können die Entlastungsbohrungen optimal angeordnet werden. Abhängig von der Wärmedehnung können mehrere Bohrungen stochastisch verteilt oder symmetrisch zu den Brennraumdächern oder aus einer Kombination beider Verteilungsarten angeordnet werden.The embodiment according to
Durch die Herstellung der Bohrung mittels Laser- bzw. Ultraschallbohren gemäß Patentanspruch 4 kann diese schnell und kostengünstig eingebracht werden.By producing the bore by means of laser or ultrasonic drilling according to
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur näher erläutert.
- Fig. 1
- zeigt schematisch die Aufsicht auf einen Ausschnitt einer Montagefläche eines Zylinderkopfs.
- Fig. 1
- schematically shows the top view of a section of a mounting surface of a cylinder head.
Ein Zylinderkopf 1 wird an zwei Außenseiten durch jeweils eine erste Außenwand 1 a und eine zweite Außenwand 1 b begrenzt. Zwischen den Außenwänden 1 a, 1 b befinden sich zwei halbe kalottenförmige, in den Zylinderkopf 1 eingearbeitete Brennraumdächer 4, 4', die von einem Steg 3, der ebenfalls Bestandteil des Zylinderkopfs 1 ist, getrennt sind. Zwischen den Brennraumdächern 4, 4' befinden sich im Stegbereich 3 in einer kurbelgehäuseseitigen Dichtfläche 2 Bohrungen 5. Die Bohrungen 5 sind im vorliegenden Fall symmetrisch zu den Brennraumdächern 4, 4' verteilt und sind weitgehend in Richtung einer nicht dargestellten Zylinderachse ausgerichtet. Eine Reihe mit Bohrungen 5 erstreckt sich geradlinig in Ausdehnungsrichtung des Steges 3 zwischen den Brennraumdächern 4, 4', zwei weitere Reihen mit Bohrungen 5 erstrecken sich koaxial zu den Brennraumdächern 4, 4' im Stegbereich 3.A
Die Bohrungen 5 weisen im Ausführungsbeispiel einen Bohrungsdurchmesser von 0,05 mm sowie eine Bohrungstiefe von 1 mm auf. In weiteren Ausführungsbeispielen kann der Bohrungsdurchmesser auch zwischen 0,01 und 1 mm liegen und die Bohrungstiefe zwischen 0,1 und 8 mm betragen. Neben einer symmetrischen Verteilung der Bohrungen 5 um die Brennraumdächer 4, 4' ist auch eine stochastische Verteilung der Bohrungen 5 möglich bzw. eine Kombination aus beiden Verteilungsarten.The
Die Bohrungen 5 wurden mittels Laserbohren hergestellt, können aber auch durch Ultraschallbohren erzeugt werden.The
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Deformation und somit Undichtigkeit zwischen den Brennraumdächern 4, 4' durch die thermische Ausdehnung der Stege 3 verringert. Ferner wird eine damit einhergehende Verringerung der Flächenpressung einer Zylinderkopfdichtung erzielt. Der Einsatz dieser Perforation ist auch bei modernen Reihenmotoren mit extrem schmalen Stegen 3 möglich. Darüber hinaus handelt es sich um ein schnelles und kostengünstiges Verfahren, um oben genannte Nachteile zu vermeiden.Due to the embodiment of the invention, the deformation and thus leakage between the
- 11
- Zylinderkopfcylinder head
- 1a1a
- erste Außenwandfirst outer wall
- 1 b1 b
- zweite Außenwandsecond outer wall
- 22
- Dichtflächesealing surface
- 33
- Stegweb
- 4, 4'4, 4 '
- BrennraumdachCombustion chamber roof
- 55
- Bohrungdrilling
Claims (4)
dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (2) im Stegbereich zumindest eine Bohrung (5) weitgehend in Richtung einer Zylinderachse aufweist.Cylinder head (1) for an internal combustion engine with a crankcase side sealing surface (2) in which at least two of a web (3) separate combustion chamber roofs (4, 4 ') are arranged,
characterized in that the sealing surface (2) in the web region at least one bore (5) has substantially in the direction of a cylinder axis.
dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (5) einen Bohrungsdurchmesser zwischen 0,01 und 1 mm, sowie eine Bohrungstiefe zwischen 0,1 und 8 mm aufweist.Cylinder head according to claim 1,
characterized in that the bore (5) has a bore diameter between 0.01 and 1 mm, and a bore depth between 0.1 and 8 mm.
dadurch gekennzeichnet, dass im Stegbereich mehrere Bohrungen (5) symmetrisch zu den Brennraumdächer (4, 4') und/oder stochastisch verteilt angeordnet sind.Cylinder head according to claim 1 or 2,
characterized in that in the web region a plurality of bores (5) are arranged symmetrically to the combustion chamber roofs (4, 4 ') and / or distributed stochastically.
dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (5) mittels Laserbohren oder Ultraschallbohren erzeugt ist.Cylinder head according to one of the claims 1 to 3,
characterized in that the bore (5) is produced by means of laser drilling or ultrasonic drilling.
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---|---|---|---|
DE200410049301 DE102004049301A1 (en) | 2004-10-09 | 2004-10-09 | Cylinder head for an internal combustion engine |
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EP1645746B1 EP1645746B1 (en) | 2012-06-06 |
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Country | Link |
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---|---|---|---|---|
DE2354798A1 (en) * | 1973-11-02 | 1975-05-07 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | I.c. engine cylinder head expansion gap - expansion gap has protective arched cover to stop carbon ingress |
US4436066A (en) | 1979-05-23 | 1984-03-13 | Fiat Veicoli Industriali S.P.A. | Cylinder head for compression-ignition internal combustion engine |
DE10009776C1 (en) | 2000-03-01 | 2001-04-05 | Daimler Chrysler Ag | 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 |
-
2004
- 2004-10-09 DE DE200410049301 patent/DE102004049301A1/en not_active Ceased
-
2005
- 2005-09-07 EP EP20050019394 patent/EP1645746B1/en not_active Not-in-force
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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