[go: up one dir, main page]

AT502089B1 - CYLINDER HEAD FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents

CYLINDER HEAD FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE Download PDF

Info

Publication number
AT502089B1
AT502089B1 AT0106305A AT10632005A AT502089B1 AT 502089 B1 AT502089 B1 AT 502089B1 AT 0106305 A AT0106305 A AT 0106305A AT 10632005 A AT10632005 A AT 10632005A AT 502089 B1 AT502089 B1 AT 502089B1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
flow
cylinder head
main
region
cooling space
Prior art date
Application number
AT0106305A
Other languages
German (de)
Other versions
AT502089A1 (en
Inventor
Robert Dr Poeschl
Original Assignee
Man Nutzfahrzeuge Ag
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 Nutzfahrzeuge Ag filed Critical Man Nutzfahrzeuge Ag
Priority to AT0106305A priority Critical patent/AT502089B1/en
Priority to EP06450083A priority patent/EP1736660B1/en
Priority to AT06450083T priority patent/ATE552415T1/en
Priority to PL06450083T priority patent/PL1736660T3/en
Publication of AT502089A1 publication Critical patent/AT502089A1/en
Application granted granted Critical
Publication of AT502089B1 publication Critical patent/AT502089B1/en

Links

Classifications

    • 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
    • F02F1/40—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
    • 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
    • F02F2001/248—Methods for avoiding thermal stress-induced cracks in the zone between valve seat openings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

2 AT 502 089 B12 AT 502 089 B1

Die Erfindung betrifft Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Kühlraum, in welchem mindestens eine Haupt- und mindestens eine Nebenzuflussöffnung einmündet, wobei die Nebenzuflussöffnung im Wesentlichen quer zu einer Hauptströmungsrichtung im Kühlraum einmündet, wobei die Nebenzuflussöffnung in einem strömungsabgewandten Bereich 5 des Zylinderkopfes in den Kühlraum einmündet und wobei die Nebenzuflussöffnung unmittelbar stromabwärts einer Strömungsstörungsstelle in den Kühlraum einmündet.The invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine having at least one cooling space, in which at least one main and at least one auxiliary inflow opens, wherein the Nebenzuflussöffnung opens substantially transversely to a main flow direction in the cooling chamber, wherein the Nebenzuflussöffnung in a region facing away from the flow 5 of the cylinder head into the cooling space opens and wherein the Nebenzuflussöffnung opens immediately downstream of a flow disturbance in the cold room.

Insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern und einem Zylinderkopf mit einem in Längsrichtung zur Motorquerrichtung durchströmten Kühlraum ist es zur Optimierung io des Kühlergebnisses in vielen Fällen erforderlich, pro Zylinder im Hauptkühlmittelstrom einen Nebenvolumenstrom zuzuführen, um thermisch kritische Bereiche, wie beispielsweise Ventilbrücken ausreichend kühlen zu können. Aus konstruktiven Gründen ist es dabei erforderlich, den Nebenvolumenstrom quer in den Hauptvolumenstrom einmünden zu lassen. Durch die Interaktion beider Einzelströme kommt es allerdings dabei zu erheblichen Strömungsverlusten. 15 Dabei wird der Durchfluss durch den üblicherweise schwächeren Nebenvolumenstrom vom Hauptvolumenstrom deutlich behindert.In particular, in internal combustion engines having a plurality of cylinders and a cylinder head with a cooled longitudinally to the engine transverse direction cooling space is required to optimize io the cooling result in many cases per cylinder in the main coolant flow to supply a secondary volume flow in order to cool thermally critical areas, such as valve bridges sufficient. For design reasons, it is necessary to allow the secondary volume flow to flow transversely into the main volume flow. Due to the interaction of both individual streams, however, there are considerable flow losses. 15 The flow is significantly hindered by the usually weaker secondary flow from the main flow.

Die JP 09324695 A offenbart einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit einem Kühlraum, in welchen ein Haupt- und ein Nebenzuflussöffnung einmündet, wobei die Nebenzufluss-20 Öffnung quer zur Hauptströmungsrichtung in den Kühlraum. Die Nebenzuflussöffnung ist dabei in einem strömungsabgewandten Bereich des Zylinderkopfes unmittelbar stromabwärts einer Strömungsstörungsstelle angeordnet. Die Strömungsstörungsstelle wird durch eine Abschirmung gebildet, welche die Hauptkühlmittelströmung zur Seitenwand des Zylinderkopfes ablenkt. 25JP 09324695 A discloses a cylinder head for an internal combustion engine having a cooling space into which opens a main and a secondary inflow opening, wherein the auxiliary inflow opening is transverse to the main flow direction in the cooling space. The auxiliary inflow opening is arranged in a region of the cylinder head which faces away from the flow immediately downstream of a flow disturbance point. The flow disturbance location is formed by a shield which deflects the main coolant flow to the side wall of the cylinder head. 25

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und die Strömungsverluste bei Zusammenführung von zwei Kühlmittelströmen zu vermindern bzw. das Ausströmen des üblicherweise schwächeren Nebenvolumenstroms zu begünstigen. 30 Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass an der der Strömungsstörungsstelle gegenüberliegenden Seite des Kühlraumes die Wandkontur zur Erzielung eines gleichmäßigen Querschnittsverlaufes für die Hauptströmung der Strömungsstörungsstelle nachgeformt ist. Dies ermöglicht es, die Querschnittsänderung im Bereich der Strömungsstörungsstelle auszugleichen. 35The object of the invention is to avoid these disadvantages and to reduce the flow losses when bringing together two coolant streams or to favor the outflow of the usually weaker secondary volume flow. According to the invention, this is achieved in that, on the opposite side of the cooling space from the flow disturbance site, the wall contour is reproduced to obtain a uniform cross-sectional profile for the main flow of the flow disturbance point. This makes it possible to compensate for the change in cross section in the region of the flow disturbance point. 35

Durch die Strömungsstörungsstelle wird die Nebenzuflussöffnung vordem Hauptkühlmittelstrom abgedeckt, wodurch der Nebenvolumenstrom durch die Nebenzuflussöffnung in einem geschwindigkeitsarmen Bereich einmündet und damit nicht vom hohen Strömungsimpuls der Hauptströmung direkt beeinflusst werden kann. 40Due to the flow disturbance point, the auxiliary inflow opening is covered before the main coolant flow, whereby the secondary volume flow through the auxiliary inflow opening opens in a low-speed area and thus can not be directly influenced by the high flow impulse of the main flow. 40

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strömungsstörungsstelle durch eine quer zur Hauptströmung ausgebildete Rippe gebildet ist. Alternativ dazu kann die Strömungsstörungsstelle auch durch eine rückspringende Strömungsstufe gebildet sein. Sowohl durch die Rippe, als auch durch die Strömungsstufe kommt es zu einem be-45 absichtigten Ablösung der Hauptströmung und zur Ausbildung eines strömungsarmen Bereiches unmittelbar stromabwärts der Strömungsstörungsstelle.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the flow disturbance point is formed by a rib formed transversely to the main flow. Alternatively, the flow disturbance point may also be formed by a receding flow stage. Both through the rib and through the flow stage there is a deliberate separation of the main flow and the formation of a low-flow area immediately downstream of the flow disturbance point.

Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Strömungsstörungsstelle im Bereich des Bodens des Kühlraumes, vorzugsweise im Bereich des Feuerdeckes des Zylinderkopfes angeord-50 net ist. Das Feuerdeck sollte dabei möglichst eben und flach, zumindest stromabwärts des Zusammenführungspunktes der beiden Strömungen ausgebildet sein. Befindet sich der Zusammenführungspunkt im Bereich der Ventilbrücke zweier Ventile eines Zylinders, so sind große Ventilabstände vorteilhaft, um Strömungsverluste zu vermeiden. 55 Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.The best results are achieved when the flow disturbance point is in the region of the bottom of the cooling chamber, preferably in the region of the fire deck of the cylinder head angeord-50 net. The fire deck should be as flat and flat as possible, at least downstream of the merge point of the two flows. If the junction point is in the region of the valve bridge of two valves of a cylinder, then large valve distances are advantageous in order to avoid flow losses. The invention will be explained in more detail below with reference to the figures.

Claims (4)

3 AT 502 089 B1 Es zeigen Fig. 1 den Kühlraum eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes in einer feuerdeckseitigen Ansicht in einer ersten Ausführungsvariante, Fig. 2 einen Detailschnitt des Zylinderkopfes schematisch in einer Ausführungsvariante, Fig. 3 einen Detailschnitt des Zylinderkopfes schematisch in einer anderen Ausführungsvariante, Fig. 4 den Kühlraum eines erfindungsgemäßen 5 Zylinderkopfes in einer feuerdeckseitigen Ansicht in einer weiteren Ausführungsvariante und Fig. 5 den Kühlraum in einer Schrägansicht. Fig. 1 zeigt in einer Kerndarstellung den Kühlraum 1 eines Zylinderkopfes 2 eine Brennkraftmaschine mit vier Gaswechselventilen pro Zylinder und einer zentralen Einspritzeinrichtung, wobei io mit Bezugszeichen 3 die Bereiche der Auslassventile, mit Bezugszeichen 4 die Bereiche der Einlassventile und mit Bezugszeichen 5 der Bereich der zentralen Einspritzdüse bezeichnet ist. Über eine nicht weiter dargestellte Hauptzuflussöffnung gelangt Kühlmittel in den Kühlraum 1. Der Zylinderkopf 2 wird vom Kühlmittel in Längsrichtung zur Motorquerrichtung durchströmt, wobei die Pfeile S die Hauptströmungsrichtung andeuten. Quer zur Hauptströmung S mündet 15 eine Nebenströmung N in den Kühlraum 1 ein, wobei die Nebenströmung N über eine Nebenzuflussöffnung 7 dem Hauptstrom S zugeführt wird. Um Strömungsverluste im Bereich der Kreuzung zwischen Hauptströmung S und Nebenströmung N zu vermeiden, ist die Nebenzuflussöffnung 7 in einem strömungsabgewandten Bereich 20 des Kühlraumes 1 angeordnet. Die Nebenzuflussöffnung 7 wird dabei durch eine Strömungsstörungsstelle 8 des Zylinderkopfes 2 vom Hauptstrom S abgedeckt. Die Strömungsstörungsstelle 8 kann dabei durch eine quer zur Hauptströmung S ausgebildete Querrippe 9 (Fig. 2) oder eine Strömungsstufe 10 (Fig. 3) gebildet sein. Die Strömungsstörungsstelle 8 bewirkt eine Ablösung der Hauptströmung S und eine Ausbildung eines Bereiches mit geringer Strömungs-25 geschwindigkeit unmittelbar stromabwärts der Strömungsstörungsstelle 8. Der Nebenstrom N mündet somit in einem ungestörten, vom Hauptstrom geschützten Bereich des Kühlraumes 1 mit geringen Strömungsgeschwindigkeiten ein. Dadurch können Strömungsverluste durch Kreuzen der beiden Ströme S, N weitgehend vermieden werden. 30 Patentansprüche: 1. Zylinderkopf (2) für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Kühlraum (1), in welchem mindestens eine Haupt- und mindestens eine Nebenzuflussöffnung (7) einmündet, 35 wobei die Nebenzuflussöffnung im Wesentlichen quer zu einer Hauptströmungsrichtung (S) im Kühlraum (1) einmündet, wobei die Nebenzuflussöffnung (7) in einem strömungsabgewandten Bereich des Zylinderkopfes (2) in den Kühlraum (1) einmündet und wobei die Nebenzuflussöffnung unmittelbar stromabwärts einer Strömungsstörungsstelle (8) in den Kühlraum (1) einmündet, dadurch gekennzeichnet, dass an der der Strömungsstörungs-40 stelle (8) gegenüberliegenden Seite des Kühlraumes (1) die Wandkontur zur Erzielung eines gleichmäßigen Querschnittsverlaufes für die Hauptströmung der Strömungsstörungsstelle (8) nachgeformt ist.3 AT 502 089 B1 FIG. 2 shows a detail section of the cylinder head schematically in a variant embodiment, FIG. 3 shows a detail section of the cylinder head schematically in another embodiment variant, FIG 4 shows the cooling space of a 5-cylinder head according to the invention in a fire deck-side view in a further embodiment variant, and [0030] FIG. 5 shows the cooling space in an oblique view. Fig. 1 shows in a nuclear representation of the cooling chamber 1 of a cylinder head 2 an internal combustion engine with four gas exchange valves per cylinder and a central injection device, where io with reference numeral 3, the areas of the exhaust valves, with reference numeral 4, the areas of the inlet valves and with reference numeral 5, the region of the central Injector is designated. The cylinder head 2 is traversed by the coolant in the longitudinal direction to the engine transverse direction, wherein the arrows S indicate the main flow direction via a main inlet not shown. A secondary flow N flows into the cooling space 1 transverse to the main flow S, wherein the secondary flow N is fed to the main flow S via a secondary inflow opening 7. In order to avoid flow losses in the region of the intersection between the main flow S and the secondary flow N, the auxiliary inflow opening 7 is arranged in a region 20 of the cooling space 1 facing away from the flow. The Nebenzuflussöffnung 7 is covered by a flow disturbance point 8 of the cylinder head 2 from the main stream S. The flow disturbance point 8 can be formed by a transverse rib 9 (FIG. 2) formed transversely to the main flow S or a flow stage 10 (FIG. 3). The flow disturbance point 8 causes a detachment of the main flow S and a formation of a low flow rate region immediately downstream of the flow disturbance point 8. The bypass flow N thus ends in an undisturbed, protected from the main flow region of the cooling chamber 1 with low flow velocities. As a result, flow losses by crossing the two streams S, N can be largely avoided. Cylinder head (2) for an internal combustion engine having at least one cooling space (1), in which at least one main and at least one Nebenzuflussöffnung (7) opens, 35 wherein the Nebenzuflussöffnung substantially transverse to a main flow direction (S) in the cooling space (1) opens, wherein the Nebenzuflussöffnung (7) in a region facing away from the flow of the cylinder head (2) into the cooling chamber (1) opens and wherein the Nebenzuflussöffnung immediately downstream of a flow disturbance point (8) into the cooling chamber (1) opens, characterized in that at the flow disturbance 40 point (8) opposite side of the cooling chamber (1) the wall contour to achieve a uniform cross-sectional profile for the main flow of the flow disturbance point (8) is reformed. 2. Zylinderkopf (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsstörungs- 45 stelle (8) durch eine quer zur Hauptströmung (S) ausgebildete Rippe (9) gebildet ist.2. Cylinder head (2) according to claim 1, characterized in that the Strömungsstörungs- 45 point (8) by a transverse to the main flow (S) formed rib (9) is formed. 3. Zylinderkopf (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsstörungsstelle (8) durch eine rückspringende Strömungsstufe (10) gebildet ist. so3. Cylinder head (2) according to claim 1, characterized in that the flow disturbance point (8) by a receding flow stage (10) is formed. so 4. Zylinderkopf (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsstörungsstelle (8) im Bereich des Bodens des Kühlraumes (1), vorzugsweise im Bereich des Feuerdeckes des Zylinderkopfes (2) angeordnet ist. 55 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen4. Cylinder head (2) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the flow disturbance point (8) in the region of the bottom of the cooling space (1), preferably in the region of the fire deck of the cylinder head (2) is arranged. 55 For 2 sheets of drawings
AT0106305A 2005-06-23 2005-06-23 CYLINDER HEAD FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AT502089B1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0106305A AT502089B1 (en) 2005-06-23 2005-06-23 CYLINDER HEAD FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
EP06450083A EP1736660B1 (en) 2005-06-23 2006-06-22 Cylinder head for an internal combustion engine
AT06450083T ATE552415T1 (en) 2005-06-23 2006-06-22 CYLINDER HEAD FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
PL06450083T PL1736660T3 (en) 2005-06-23 2006-06-22 Cylinder head for an internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0106305A AT502089B1 (en) 2005-06-23 2005-06-23 CYLINDER HEAD FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
AT502089A1 AT502089A1 (en) 2007-01-15
AT502089B1 true AT502089B1 (en) 2007-07-15

Family

ID=36954699

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
AT0106305A AT502089B1 (en) 2005-06-23 2005-06-23 CYLINDER HEAD FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
AT06450083T ATE552415T1 (en) 2005-06-23 2006-06-22 CYLINDER HEAD FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
AT06450083T ATE552415T1 (en) 2005-06-23 2006-06-22 CYLINDER HEAD FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1736660B1 (en)
AT (2) AT502089B1 (en)
PL (1) PL1736660T3 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09324695A (en) * 1996-06-05 1997-12-16 Daihatsu Motor Co Ltd Structure of cylinder head in internal combustion engine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB766187A (en) * 1953-11-26 1957-01-16 Ricardo & Co Engineers Improvements in detachable cylinder head constructions for liquid-cooled internal combustion engines
DE3208341A1 (en) * 1982-03-09 1983-09-15 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln CYLINDER HEAD FOR A WATER-COOLED INTERNAL COMBUSTION ENGINE
DE19644409C1 (en) * 1996-10-25 1998-01-29 Daimler Benz Ag Cylinder head of multi=cylinder internal combustion engine
DE19943001C1 (en) * 1999-09-09 2000-10-26 Porsche Ag Water-cooled motor cylinder head has a unit in the coolant flow channel for an additional coolant flow at the known cylinder head hot spots
DE10237664A1 (en) * 2002-08-16 2004-02-19 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Cylinder head for water-cooled multi-cylinder internal combustion engine has main cooling flow on inflow side between two exhaust valves

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09324695A (en) * 1996-06-05 1997-12-16 Daihatsu Motor Co Ltd Structure of cylinder head in internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
EP1736660A3 (en) 2007-12-12
ATE552415T1 (en) 2012-04-15
PL1736660T3 (en) 2012-09-28
EP1736660B1 (en) 2012-04-04
AT502089A1 (en) 2007-01-15
EP1736660A2 (en) 2006-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT506473B1 (en) CYLINDER HEAD OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
EP1516113B1 (en) Cooled cylinder head for a reciprocating engine
EP2501919B1 (en) Cylinder head for an internal combustion engine
EP1884647B1 (en) Liquid-cooled cylinder head for a combustion engine
EP3292293B1 (en) Cylinder head for an internal combustion engine
EP1532359B1 (en) Cylinder head for a water-cooled multi-cylinder internal combustion engine
EP0819837B1 (en) Cooling circuit of an internal combustion engine
WO2020188071A1 (en) Internal combustion engine having at least one cylinder
AT502089B1 (en) CYLINDER HEAD FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
WO2007051212A2 (en) Cylinder head
DE102008051130B4 (en) Cooling system for an internal combustion engine and an internal combustion engine
DE102005037384A1 (en) Internal combustion engine with at least two cylinders has first coolant channel connected to second coolant channel in bridge region between cylinders by at least one bore so as to pass coolant
DE102009008237A1 (en) Internal combustion engine has liquid-cooled cylinder head which encloses upper and lower coolant chambers which are completely separated from each other within cylinder head
DE102004015135A1 (en) Water-cooled cylinder head for a multi-cylinder internal combustion engine
AT524566B1 (en) Liquid-cooled internal combustion engine
EP1329628B1 (en) Cylinder head for a piston combustion engine with a cooling conduit system
EP0123101B1 (en) Cylinder head for an air-cooled internal-combustion piston engine
EP4022181B1 (en) Cooling-optimised cylinder head and optimised cylinder head cooling method
EP1917493B1 (en) Heat exchanger, particularly an oil cooler for an internal combustion engine
DE19810726A1 (en) Exhaust gas manifold with integral cooling for IC engine
AT501229B1 (en) CYLINDER HEAD
DE102020111055B3 (en) Cylinder head with a cooling channel structure
WO2018041552A1 (en) Cylinder head for an internal combustion engine
AT500628B1 (en) CYLINDER HEAD FOR A LIQUID-COOLED INTERNAL COMBUSTION ENGINE
AT500810B1 (en) Cylinder head for liquid-cooled internal combustion engine comprises first cooling chamber provided per cylinder whereby first cooling chamber is penetrated in longitudinal direction of cylinder head between first orifice and through-hole

Legal Events

Date Code Title Description
EFA Change in the company name
MM01 Lapse because of not paying annual fees

Effective date: 20240623