DE112004002081B4

DE112004002081B4 - Internal combustion engine

Info

Publication number: DE112004002081B4
Application number: DE112004002081.6T
Authority: DE
Inventors: Georg Pogatsch; Mad Rivas Navarro; Karl Kirchweger; Andreas Janach
Original assignee: AVL List GmbH
Current assignee: AVL List GmbH
Priority date: 2003-11-03
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2016-09-15
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: WO2005042955A2; WO2005042955A3; DE112004002081D2

Abstract

Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinderkopf, mit zumindest zwei Einlass- und zwei Auslasskanalöffnungen pro Zylinder, welche im Wesentlichen symmetrisch bezüglich zumindest einer Querebene des Zylinderkopfes angeordnet sind, mit einem an ein Feuerdeck grenzenden ersten Kühlraum und einem zumindest teilweise an den ersten Kühlraum grenzenden zweiten Kühlraum, wobei erster und zweiter Kühlraum über zumindest eine Strömungsverbindung pro Zylinder miteinander strömungsverbunden sind, wobei der erste Kühlraum über zumindest eine Durchtrittsöffnung mit einem Kühlmantel eines Zylindergehäuses verbindbar ist, wobei ein mit dem Zylinderkopf mitgegossener Aufnahmeschacht für eine Einspritzeinrichtung zumindest teilweise vom zweiten Kühlraum umgeben ist, und wobei der Aufnahmeschacht von einem an das Feuerdeck grenzenden Ringkühlraum umgeben ist, welcher mit dem zweiten Kühlraum über zumindest einen Verbindungskanal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkühlraum über zumindest eine erste radiale Bohrung in einem unmittelbar an das Feuerdeck grenzenden Bereich des Zylinderkopfes mit zumindest einer Durchtrittsöffnung strömungsverbunden ist, dass der erste Kühlraum über zumindest eine zweite radiale Bohrung mit dem zweiten Kühlraum verbunden ist und dass die erste und/oder zweite radiale Bohrung auf der Auslassseite angeordnet ist.A liquid-cooled internal combustion engine having at least one cylinder head, with at least two inlet and two outlet channel openings per cylinder, which are arranged substantially symmetrically with respect to at least one transverse plane of the cylinder head, with a first cooling space adjacent to a fire deck and a second cooling space at least partially adjacent to the first cooling space wherein first and second cooling chambers are flow-connected to one another via at least one flow connection, wherein the first cooling space is connectable to a cooling jacket of a cylinder housing via at least one passage opening, wherein a receiving shaft for an injection device, which is cast into the cylinder head, is at least partially surrounded by the second cooling space, and wherein the receiving shaft is surrounded by an adjacent to the fire deck annular cooling chamber, which is connected to the second cooling chamber via at least one connecting channel, characterized gekennze It is provided that the annular cooling space is flow-connected to at least one passage opening via at least one first radial bore in an area of the cylinder head directly adjoining the fire deck, that the first cooling space is connected to the second cooling space via at least one second radial bore and that the first and / or or second radial bore is arranged on the outlet side.

Description

Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinderkopf, mit zumindest zwei Einlass- und zwei Auslasskanalöffnungen pro Zylinder, welche vorzugsweise im Wesentlichen symmetrisch bezüglich zumindest einer Querebene des Zylinderkopfes angeordnet sind, mit einem an ein Feuerdeck grenzenden ersten Kühlraum und einem zumindest teilweise an den ersten Kühlraum grenzenden zweiten Kühlraum, wobei erster und zweiter Kühlraum über zumindest eine Strömungsverbindung pro Zylinder miteinander strömungsverbunden sind, wobei vorzugsweise der erste Kühlraum über zumindest eine Durchtrittsöffnung mit einem Kühlmantel eines Zylindergehäuses verbindbar ist, wobei ein mit dem Zylinderkopf mitgegossener Aufnahmeschacht für eine Einspritzeinrichtung zumindest teilweise vom zweiten Kühlraum umgeben ist, und wobei der Aufnahmeschacht von einem an das Feuerdeck grenzenden Ringkühlraum umgeben ist, welcher mit dem zweiten Kühlraum über zumindest einen Verbindungskanal verbunden ist.The invention relates to a liquid-cooled internal combustion engine having at least one cylinder head, with at least two inlet and two outlet channel openings per cylinder, which are preferably arranged substantially symmetrically with respect to at least one transverse plane of the cylinder head, with a first cooling space adjacent to a fire deck and at least partially to the first cooling space adjacent the second cooling space, wherein the first and second cooling chambers are flow-connected to each other via at least one flow connection per cylinder, wherein preferably the first cooling space via at least one passage opening with a cooling jacket of a cylinder housing is connectable, wherein a mitgegossene with the cylinder head receiving shaft for an injector at least partially is surrounded by the second cooling space, and wherein the receiving shaft is surrounded by a bordering on the fire deck annular cooling chamber, which communicates with the second cooling chamber via at least a connection channel is connected.

Weiters betrifft die Erfindung eine flüssigkeitsgekühlte Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinderkopf mit zumindest zwei durch Einlass- und oder Auslassventile gesteuerte Gaswechselkanäle pro Zylinder, mit einer an ein Feuerdeck grenzenden Kühlraumanordnung, welche durch ein im Wesentlichen parallel zum Feuerdeck ausgebildetes Zwischendeck in einen feuerdeckseitigen unteren Teilkühlraum und einen an diesen in Richtung der Zylinderachse anschließenden oberen Teilkühlraum unterteilt ist, wobei unterer und oberer Teilkühlraum durch zumindest einen Überströmkanal pro Zylinder in Richtung der Zylinderachse im Bereich eines Einsatzrohres für eine vorzugsweise zentrale Kraftstoffeinspritzeinrichtung miteinander strömungsverbunden sind und der Überströmkanal durch das Einsatzrohr begrenzt ist, wobei in den unteren Teilkühlraum zumindest eine Zuflussöffnung pro Zylinder für das Kühlmittel einmündet und vom oberen Teilkühlraum zumindest eine Abflussöffnung für das Kühlmittel ausgeht, wobei der gusstechnisch hergestellte Überströmkanal zylinderkopfseitig zumindest durch eine Wand eines Gaswechselkanals begrenzt ist, und wobei vorzugsweise die zylinderkopfseitigen Wände des Überströmkanals nur durch die Wände zumindest zweier Gaswechselkanäle gebildet sind.Furthermore, the invention relates to a liquid-cooled multi-cylinder internal combustion engine having at least one cylinder head with at least two controlled by inlet and exhaust valves or gas exchange channels per cylinder, with a bordering on a fire deck cooling chamber arrangement, which formed by a substantially parallel to the fire deck intermediate deck in a fire deck side lower part of the refrigerator and an upper partial cooling space adjoining this in the direction of the cylinder axis is subdivided, wherein lower and upper partial cooling spaces are flow-connected to each other through at least one overflow channel per cylinder in the direction of the cylinder axis in the region of an insert tube for a preferably central fuel injection device and the overflow channel is delimited by the insertion tube, wherein in the lower part of the cooling chamber at least one inlet opening per cylinder for the coolant opens and from the upper part of the cooling chamber at least one Abflussöffnun G emanates for the coolant, wherein the overflow channel produced by casting technology is limited cylinder head side at least by a wall of a gas exchange channel, and wherein preferably the cylinder head side walls of the overflow are formed only by the walls of at least two gas exchange channels.

Ferner betrifft die Erfindung eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinderkopf mit mehreren Zylindern mit einer Einlassseite und einer Auslassseite, mit zumindest zwei Auslasskanalöffnungen pro Zylinder, mit einem an ein Feuerdeck grenzenden ersten Kühlraum und einem an den ersten Kühlraum grenzenden zweiten Kühlraum, wobei erster und zweiter Kühlraum durch zumindest eine Übertrittsöffnung pro Zylinder miteinander strömungsverbunden sind, wobei der erste Kühlraum über zumindest eine erste Öffnung mit einem Kühlmantel des Zylindergehäuses verbindbar ist und wobei der zweite Kühlraum an zumindest einer Stirnseite eine zweite Öffnung aufweist.The invention further relates to a liquid-cooled internal combustion engine having at least one cylinder head with a plurality of cylinders with an inlet side and an outlet side, with at least two outlet channel openings per cylinder, with a first cooling space adjacent to a fire deck and a second cooling space adjoining the first cooling space, wherein first and second Refrigerator are flow-connected to each other by at least one transfer opening per cylinder, wherein the first cooling chamber via at least a first opening with a cooling jacket of the cylinder housing is connectable and wherein the second cooling chamber has at least one end face a second opening.

Insbesondere bei hochbelasteten direkteinspritzenden Diesel-Brennkraftmaschinen mit hohem Wärmeeintrag erreicht ein durchgehender Kühlraum für ein den Zylinderkopf in Längsrichtung durchströmendes Kühlmedium nicht aus, um eine ausreichende Kühlung des Feuerdecks zu gewährleisten. Mangelhafter Wärmeaustrag aus dem Zylinderkopf kann aber zu Verzugserscheinungen, Undichtheiten, sowie zu Rissen führen.Particularly in the case of highly loaded direct-injection diesel internal combustion engines with high heat input, a continuous cooling space for a cooling medium flowing through the cylinder head in the longitudinal direction does not reach in order to ensure adequate cooling of the fire deck. Poor heat leakage from the cylinder head but can lead to distortion, leaks, and cracks.

Die AT 005 301 U1 beschreibt einen Zylinderkopf für mehrere Zylinder mit einem unteren und einem oberen Teilkühlraum, wobei im unteren Teilkühlraum das Kühlmittel im Wesentlichen quer zum Zylinderkopf strömt. Das Kühlmittel gelangt einerseits über einen ringförmigen Übertritt um ein Einsatzrohr für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, und andererseits über seitliche Überströmöffnungen im Bereich einer Seitenwand vom unteren Teilkühlraum in den oberen Teilkühlraum. Durch die Querstromkühlung im unteren Teilkühlraum kann eine gleichmäßige Kühlung der einzelnen Zylinder erreicht werden. Diese Anordnung hat allerdings den Nachteil, dass eine gezielte Kühlung von thermisch kritischen Bereichen, beispielsweise die Ventilstege zwischen den Auslassventilen nicht möglich ist und thermisch hoch beanspruchte Bereiche nur ungenügend gekühlt werden können.The AT 005 301 U1 describes a cylinder head for a plurality of cylinders having a lower and an upper part of the cooling chamber, wherein in the lower part of the cooling chamber, the coolant flows substantially transversely to the cylinder head. The coolant passes on the one hand via an annular passage around an insert tube for a fuel injection device, and on the other hand via lateral overflow openings in the region of a side wall from the lower part of the cooling chamber in the upper part of the cooling room. Through the cross-flow cooling in the lower part of the cooling chamber uniform cooling of the individual cylinders can be achieved. However, this arrangement has the disadvantage that a targeted cooling of thermally critical areas, such as the valve webs between the exhaust valves is not possible and thermally highly stressed areas can be cooled only insufficient.

Aus der CH 614 995 A5 ist ein Einzelzylinder-Zylinderkopf für eine Diesel-Brennkraftmaschine bekannt, welche einen feuerdeckseitigen unteren Teilkühlraum und einen oberen Teilkühlraum aufweist, wobei zwischen dem unteren und dem oberen Teilkühlraum eine Trennwand angeordnet ist. Die Kühlflüssigkeit wird einerseits über einen Speisestutzen den ringförmigen Kühlkanälen um die Ventilsitze und andererseits dem unteren Teilkühlraum zugeführt. Von den Kühlkanälen um die Ventilsitze strömt die Kühlflüssigkeit in einen zentralen Ringraum, der eine Buchse für eine Kraftstoffzuführeinrichtung umgibt. Von dort strömt das Kühlmedium in den oberen Teilkühlraum. Auf diese Weise sollen Feuerdeck und Ventilsitze unabhängig voneinander gekühlt werden.From the CH 614 995 A5 a single-cylinder cylinder head for a diesel internal combustion engine is known, which has a fire deck side lower part of the refrigerator and an upper part of the refrigerator, wherein between the lower and the upper part of the cooling chamber, a partition wall is arranged. The cooling liquid is supplied on the one hand via a feed nozzle to the annular cooling channels around the valve seats and on the other hand, the lower part of the cooling chamber. From the cooling passages around the valve seats, the cooling fluid flows into a central annular space surrounding a bushing for a fuel supply device. From there, the cooling medium flows into the upper part of the cooling room. In this way, fire deck and valve seats are to be cooled independently.

Auch die DE 24 60 972 A1 offenbart einen Einzelzylinder-Zylinderkopf mit zwei übereinander angeordneten Kühlflüssigkeitsräumen, welche durch Öffnungen miteinander verbunden sind. Für einen Zylinderkopf für mehrere Zylinder einer Brennkraftmaschine sind diese Konstruktionen allerdings nicht geeignet.Also the DE 24 60 972 A1 discloses a single cylinder cylinder head with two superimposed cooling liquid spaces which are interconnected by openings. For a cylinder head for several cylinders of an internal combustion engine, however, these constructions are not suitable.

Aus der US 4,304,199 A ist ein Zylinderkopf für mehrere Zylinder einer Diesel-Brennkraftmaschine bekannt, welcher einen durch eine Trennwand in einen unteren und einen oberen Teilkühlraum getrennten Kühlraum aufweist. Unterer und oberer Teilkühlraum sind über eine sichelförmige Öffnung, welche die Mündung einer Einspritzdüse in Umfangsrichtung teilweise umgibt, miteinander strömungsverbunden. Das Kühlmittel strömt über Zuflussöffnungen im Feuerdeck vom Zylinderblock in den unteren Teilkühlraum und von dort über die sichelförmige Öffnung weiter in den oberen Teilkühlraum. Der untere Teilkühlraum ist dabei für mehrere benachbarte Zylinder durchgehend ausgeführt, so dass zumindest teilweise auch eine Längsströmung entsteht. Insbesondere bei hohem Wärmeeintrag aus dem Brennraum kann aber auch hier ein ausreichender Wärmeaustrag nicht gewährleistet werden. From the US 4,304,199 A For example, a cylinder head for a plurality of cylinders of a diesel internal combustion engine is known, which has a cooling space separated by a dividing wall into a lower and an upper partial cooling space. Lower and upper part of the cooling chamber are fluidly connected to each other via a crescent-shaped opening which partially surrounds the mouth of an injection nozzle in the circumferential direction. The coolant flows via inflow openings in the fire deck from the cylinder block into the lower part cooling room and from there via the crescent-shaped opening into the upper part cooling room. The lower part of the cooling chamber is carried out continuously for several adjacent cylinders, so that at least partially, a longitudinal flow is formed. In particular, at high heat input from the combustion chamber but also a sufficient heat leakage can not be guaranteed here.

Aus der EP 1 126 152 A2 ist ein Zylinderkopf mit einem unteren und einem oberen Teilkühlraum bekannt, wobei der Strömungsübertritt zwischen unterem und oberen Teilkühlraum durch einen ringförmigen Spalt zwischen einer Einspritzdüsenmanschette und einem Zwischendeck gebildet wird, wobei der gesamte Kühlmittelstrom durch diesen Spalt strömt. Auch diese Anordnung hat den Nachteil, dass eine gezielte Kühlung von thermisch kritischen Bereichen, beispielsweise den Ventilstegen zwischen zwei Auslassventilen, nicht möglich ist und sogenannte ”hot spots” nur ungenügend gekühlt werden.From the EP 1 126 152 A2 a cylinder head with a lower and an upper part of the cooling chamber is known, wherein the flow passage between the lower and upper part of the cooling chamber is formed by an annular gap between an injection nozzle cuff and an intermediate deck, wherein the entire coolant flow flows through this gap. This arrangement also has the disadvantage that a targeted cooling of thermally critical areas, for example the valve webs between two outlet valves, is not possible and so-called "hot spots" are only insufficiently cooled.

Die JP H06-074041 A offenbart einen Zylinderkopf mit einem unteren und einem oberen Teilkühlraum und einer mittig angeordneten Einspritzdüsenmanschette. Direkt anschließend an die Einspritzdüsenmanschette weist das Zwischendeck eine Überströmöffnung im Bereich der Stege zwischen zwei Auslasskanälen auf. Das in den unteren Teilkühlraum vom Zylinderblock strömende Kühlmittel strömt radial in Richtung der Zylindermitte und über die einzige Überströmöffnung in den oberen Teilkühlraum, ähnlich wie bei der EP 1 126 152 A2 . Im unteren Teilkühlraum ist keine dominante Querströmung ausgeprägt. Es wird zwar der Bereich zwischen den beiden Auslasskanälen gut gekühlt, andere thermisch hoch beanspruchte Bereiche hingegen, wie der Stegbereich zwischen Einlasskanälen und Einspritzeinrichtung, werden nur unzureichend gekühlt.The JP H06-074041 A discloses a cylinder head having a lower and an upper part cooling space and a centrally located injection nozzle cuff. Immediately after the injection nozzle sleeve, the intermediate deck has an overflow opening in the region of the webs between two outlet channels. The coolant flowing into the lower part of the cooling chamber from the cylinder block flows radially in the direction of the cylinder center and via the single overflow opening in the upper part of the cooling chamber, similar to the EP 1 126 152 A2 , In the lower part of the refrigerator no dominant cross-flow is pronounced. Although the area between the two outlet channels is well cooled, other areas subject to high thermal stress, such as the land area between the inlet channels and the injection device, are insufficiently cooled.

Aus der JP 2000-310157 A ist ein Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylinder bekannt. Das Kühlmittel strömt aus dem Zylinderblock über Kühlbohrungen in Verstärkungsrippen des Feuerdecks gezielt zu thermisch hoch beanspruchten Bereichen zwischen den Auslasskanalöffnungen, umströmt die Auslasskanäle und einen rohrförmigen Butzen für eine mittige Einspritzeinrichtung und durchströmt den Zylinderkopf im Wesentlichen in Längsrichtung. Die Wärmeabfuhr im thermisch hoch beanspruchten Bereich des Feuerdeckes um die Mündung der Einspritzeinrichtung in den Brennraum ist allerdings nicht ausreichend gewährleistet.From the JP 2000-310157 A a cylinder head for a multi-cylinder internal combustion engine is known. The coolant flows from the cylinder block via cooling holes in reinforcing ribs of the fire deck specifically to thermally highly stressed areas between the outlet channel openings, flows around the outlet channels and a tubular slug for a central injection device and flows through the cylinder head substantially in the longitudinal direction. However, the heat dissipation in the highly thermally stressed area of the fire deck around the mouth of the injection device into the combustion chamber is not sufficiently guaranteed.

Ferner ist aus dem österreichischen Gebrauchsmuster AT 006 654 U1 ein Zylinderkopf mit einem unteren und einem oberen Teilkühlraum bekannt, wobei Nebenüberströmöffnungen zwischen Einsatzrohr und Gaswechselkanälen im Zwischendeck angeordnet sind, welche als gusstechnisch hergestellte Ausbuchtungen der Aufnahmebohrung für das Einsatzrohr ausgebildet sind. Diese Nebenüberströmöffnungen sind allerdings relativ schwierig zu fertigen.Furthermore, from the Austrian utility model AT 006 654 U1 a cylinder head with a lower and an upper part of the cooling chamber known, with Nebenüberströmöffnungen between insert tube and gas exchange channels are arranged in the intermediate deck, which are formed as a casting technology produced bulges of the receiving bore for the insert tube. However, these Nebenüberströmöffnungen are relatively difficult to manufacture.

Weitere Zylinderköpfe mit zwei Teilkühlräumen und einem Überstromkanal im Bereich der Einspritzdüse sind aus den Veröffentlichungen GB 828 014 A , DE 35 164 53 A1 , DE 102 02 661 A1 und EP 1 126 152 A2 bekannt. Ein Zylinderkopf mit zwei Teilkühlräumen und einem Überströmkanal im Bereich der Einspritzdüse, wobei der untere Teilkühlraum und der Überströmkanal durch eine mit einer Durchtrittsöffnung strömungsverbundenen radialen Bohrung mit Kühlmittel versorgt werden, wird in der Druckschrift DE 697 16 168 T2 beschrieben. Ein vergleichbarer Zylinderkopf wird auch in der AT 003 139 U1 als aus dem Stand der Technik bekannt beschrieben. Bei diesen Ausgestaltungen ist eine ausreichende Kühlung des an das Feuerdeck grenzenden Bereichs um den Aufnahmeschacht nicht möglich, da die im Bereich des Aufnahmeschachts angeordneten Überströmkanäle jeweils in einem deutlichen Abstand zu dem Feuerdeck angeordnet sind.Further cylinder heads with two partial cooling chambers and an overflow channel in the area of the injection nozzle are from the publications GB 828 014 A . DE 35 164 53 A1 . DE 102 02 661 A1 and EP 1 126 152 A2 known. A cylinder head with two partial cooling chambers and an overflow channel in the region of the injection nozzle, wherein the lower part of the cooling chamber and the overflow are supplied by a radially connected to a passage opening radial bore with coolant, is in the document DE 697 16 168 T2 described. A comparable cylinder head is also used in the AT 003 139 U1 as described in the prior art. In these embodiments, a sufficient cooling of the area adjacent to the fire deck area around the receiving shaft is not possible because the arranged in the region of the receiving shaft overflow are each arranged at a significant distance from the fire deck.

Aus der EP 1 283 345 A2 ist ein Zylinderkopf mit einem einlassseitigen und einem auslassseitigen Kühlraum bekannt. Das Kühlmittel strömt über Verbindungsöffnungen in den einlassseitigen und in den auslassseitigen Kühlraum. Der auslassseitige Kühlraum wird dabei in Längsrichtung durchströmt. Einlassseitiger und auslassseitiger Kühlraum sind durch eine Trennwand im Bereich der Auslassöffnungen getrennt. Im einlassseitigen Kühlraum sind jeweils zwischen Einlasskanälen benachbarter Zylinder Strömungsverbindungen im Bereich einer Motorquerebene zwischen zweier Zylinder ausgebildet, so dass der einlassseitige Kühlraum im Bereich der Motorquerebene im Wesentlichen quer von außen nach innen durchströmt wird. Im Bereich der Längstrennwand zum auslassseitigen Kühlraum strömt das Kühlmittel im einlassseitigen Kühlraum im Wesentlichen in Längsrichtung. Da zwischen den Auslasskanälen keine Strömungsverbindungen vorgesehen sind, wird dieser thermisch hoch beanspruchte Bereich nicht genügend gekühlt.From the EP 1 283 345 A2 a cylinder head with an inlet-side and an outlet-side cooling space is known. The coolant flows via connection openings into the inlet-side and the outlet-side cooling space. The outlet-side cooling space is flowed through in the longitudinal direction. The inlet-side and outlet-side cooling chambers are separated by a partition wall in the region of the outlet openings. In the inlet-side cooling space, flow connections are formed in each case between inlet channels of adjacent cylinders in the region of a motor transverse plane between two cylinders, so that the inlet-side cooling space in the region of the engine transverse plane flows through substantially transversely from outside to inside. In the region of the longitudinal dividing wall to the outlet-side cooling space, the coolant in the inlet-side cooling space flows essentially in the longitudinal direction. Since no flow connections are provided between the outlet channels, this thermally highly stressed area is not sufficiently cooled.

In der DE 195 08 113 A1 wird ein Zylinderkopf mit zwei Einlass- und zwei Auslasskanalöffnungen pro Zylinder beschrieben, wobei ein Kühlraum über einen radial verlaufenden Strömungskanal mit Kühlmittel versorgt wird, und wobei der Strömungskanal über eine Durchtrittsöffnung mit einem Kühlmantel eines Zylindergehäuses verbindbar ist. Zudem wird von dem Strömungskanal ein im Bereich eines Aufnahmeschachts für eine Einspritzeinrichtung ausgebildeter Ringspalt, der teilweise den Aufnahmeschacht umgibt und in den Kühlraum mündet, mit Kühlmittel versorgt. Durch diese Anordnung kann keine ausreichende Kühlung der thermisch hoch belasteten Bereiche insbesondere des an das Feuerdeck unmittelbar angrenzenden Bereichs um den Aufnahmeschacht erreicht werden. In the DE 195 08 113 A1 a cylinder head is described with two inlet and two outlet channel openings per cylinder, wherein a cooling space is supplied via a radially extending flow channel with coolant, and wherein the flow channel is connectable via a passage opening with a cooling jacket of a cylinder housing. In addition, an annular gap formed in the region of a receiving shaft for an injection device, which partially surrounds the receiving shaft and opens into the cooling space, is supplied with coolant by the flow channel. By means of this arrangement, it is not possible to achieve sufficient cooling of the areas subjected to high thermal stress, in particular of the area immediately adjacent to the fire deck, around the receiving shaft.

In der Druckschrift US 4,889,080 A wird ein Zylinderkopf mit zwei Kühlkammern und einem Ringkühlraum beschrieben, wobei die Kühlkammern und der Ringkühlraum über radiale Bohrungen miteinander und mit mehreren Durchtrittsöffnungen verbunden sind, die mit dem Kühlmantel des Zylindergehäuses verbunden werden können. Das Kühlmittel durchströmt zuerst einen ersten Kühlraum und strömt anschließend in den Ringkühlraum, von dem aus das Kühlmittel in den zweiten Kühlraum aufsteigt. Bei dieser Ausgestaltung kann eine ausreichende Kühlung des an das Feuerdeck unmittelbar angrenzenden Bereichs um den Aufnahmeschacht durch den Ringkühlraum ebenfalls nicht ausreichend gekühlt werden, das das zur Kühlung verwendete Kühlmittel bereits erheblich in dem ersten Kühlraum erwärmt wird.In the publication US 4,889,080 A a cylinder head is described with two cooling chambers and a ring cooling chamber, wherein the cooling chambers and the annular cooling chamber are connected via radial bores with each other and with a plurality of passage openings, which can be connected to the cooling jacket of the cylinder housing. The coolant first flows through a first cooling space and then flows into the annular cooling space, from which the coolant rises into the second cooling space. In this embodiment, sufficient cooling of the immediately adjacent to the fire deck area around the receiving shaft through the annular cooling space can also not be sufficiently cooled that the coolant used for cooling is already heated considerably in the first cooling room.

In der DE 38 02 886 A1 wird ein Zylinderkopf mit einem Kühlraum beschrieben, wobei das Kühlmittel über Durchtrittsöffnungen durch zwei radiale Bohrungen zwischen den Auslasskanälen in den Kühlraum strömt. Eine ausreichende Kühlung des an das Feuerdeck unmittelbar angrenzenden Bereichs um den Aufnahmeschacht ist auch bei dieser Ausgestaltung nicht möglich.In the DE 38 02 886 A1 a cylinder head is described with a cooling space, wherein the coolant flows through passage openings through two radial bores between the outlet channels in the cooling space. Sufficient cooling of the immediately adjacent to the fire deck area around the receiving shaft is not possible in this embodiment.

Aus der Druckschrift DE 196 44 530 C1 ist ein Zylinderkopf mit einer besonders hohen Steifigkeit bekannt. Allerdings weist der in dieser Druckschrift beschriebene Zylinderkopf ebenfalls keinen Kühlraum auf, durch den der an das Feuerdeck angrenzende Bereich ausreichend gekühlt werden kann.From the publication DE 196 44 530 C1 is a cylinder head with a particularly high stiffness known. However, the cylinder head described in this document also has no cooling space through which the area adjacent to the fire deck area can be sufficiently cooled.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und bei einem Zylinderkopf der eingangs genannten Art die Kühlung in thermisch hoch beanspruchten Bereichen zu verbessern.The object of the invention is to avoid these disadvantages and to improve the cooling in thermally highly stressed areas in a cylinder head of the type mentioned.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Ringkühlraum über zumindest eine erste radiale Bohrung in einem unmittelbar an das Feuerdeck grenzenden Bereich des Zylinderkopfes mit zumindest einer Durchtrittsöffnung strömungsverbunden ist, dass der erste Kühlraum über zumindest eine zweite radiale Bohrung mit dem zweiten Kühlraum verbunden ist und dass die erste und/oder zweite radiale Bohrung auf der Auslassseite angeordnet ist. Dabei kann der Ringkühlraum über die zumindest eine erste radiale Bohrung in einem unmittelbar an das Feuerdeck grenzenden Bereich des Zylinderkopfes mit dem ersten Kühlraum strömungsverbunden sein, wobei zumindest ein erster Verbindungskanal im Bereich zwischen einem Ein- und einem Auslasskanal angeordnet sein kann, und wobei besonders zwischen jedem Ein- und Auslasskanal ein erster Verbindungskanal vorgesehen sein kann. Weiters ist es vorteilhaft, wenn zwischen zwei Einlasskanälen zumindest ein im Wesentlichen in Richtung der Zylinderachse ausgebildeter zweiter Verbindungskanal angeordnet ist.According to the invention, this is achieved in that the annular cooling space is flow-connected to at least one passage opening via at least one first radial bore in an area of the cylinder head immediately adjacent to the fire deck, that the first cooling space is connected to the second cooling space via at least one second radial bore and the first and / or second radial bore is arranged on the outlet side. In this case, the annular cooling chamber can be flow-connected to the first cooling space via the at least one first radial bore in an area of the cylinder head directly adjoining the fire deck, wherein at least one first connecting channel can be arranged in the region between an inlet and an outlet channel, and wherein especially between Each inlet and outlet channel may be provided a first connection channel. Furthermore, it is advantageous if at least one second connecting channel formed substantially in the direction of the cylinder axis is arranged between two inlet channels.

Durch den Ringkühlraum wird eine optimale Kühlung des Bereiches um die Mündung der Einspritzeinrichtung gewährleistet. Durch die Verbindungskanäle wird die Wärme in den zweiten Teilkühlraum abgeleitet.The annular cooling chamber ensures optimal cooling of the area around the mouth of the injection device. Through the connecting channels, the heat is dissipated in the second part of the cooling room.

In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Kühlraum über zumindest eine zweite radiale Bohrung mit dem zweiten Kühlraum verbunden ist, wobei vorzugsweise die zweite radiale Bohrung unmittelbar über der ersten radialen Bohrung angeordnet ist. Die zweite radiale Bohrung kann im Bereich zwischen den Auslasskanälen angeordnet sein und in einen zwischen den Auslasskanälen sich in Richtung des Feuerdecks erstreckenden Fortsatz des zweiten Kühlraumes einmünden. Dies verbessert die Kühlung in dem thermisch hoch beanspruchten Bereich zwischen den Auslasskanälen. Über die zweite radiale Bohrung gelangt zusätzlich Kühlmittel vom ersten in den zweiten Kühlraum. Die erste und/oder zweite radiale Bohrung sind vorzugsweise parallel zur Zylinderkopfebene angeordnet. Die erste und zweite radiale Bohrung dient zur Strömungsverbindung des ersten mit dem zweiten Kühlraum. Das Kühlmittel strömt aus dem Kühlmantel des Zylinderblockes kommend, über die erste Durchtrittsöffnung durch die erste radiale Bohrung direkt in den den Aufnahmeschacht für die Einspritzeinrichtung umgebenden Ringkühlraum und gelangt über die Verbindungskanäle in den über dem ersten Kühlraum liegenden zweiten Kühlraum. Andererseits strömt das Kühlmittel vom ersten Kühlraum über die zweite radiale Bohrung direkt in den zweiten Kühlraum. Um eine ausreichende Kühlung der thermisch hoch beanspruchten Teile um die Auslasskanalöffnungen zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn die erste und/oder zweite radiale Kühlbohrung auf der Auslassseite, in einem Bereich zwischen den beiden Auslasskanälen und dem Feuerdeck, angeordnet ist.In a further embodiment of the invention can be provided that the first cooling chamber is connected via at least one second radial bore with the second cooling chamber, wherein preferably the second radial bore is arranged directly above the first radial bore. The second radial bore may be arranged in the region between the outlet channels and open into an extension of the second cooling chamber extending between the outlet channels in the direction of the fire deck. This improves cooling in the high thermal stress area between the exhaust ports. Coolant also passes from the first to the second cooling space via the second radial bore. The first and / or second radial bores are preferably arranged parallel to the cylinder head plane. The first and second radial bores serve for the flow connection of the first and the second cooling space. The coolant flows coming from the cooling jacket of the cylinder block, via the first passage opening through the first radial bore directly into the annular cooling space surrounding the receiving shaft for the injection device and passes via the connecting channels into the second cooling space above the first cooling space. On the other hand, the coolant flows from the first cooling chamber via the second radial bore directly into the second cooling space. In order to ensure sufficient cooling of the thermally highly stressed parts around the outlet channel openings, it is advantageous if the first and / or second radial cooling bore is arranged on the outlet side, in an area between the two outlet channels and the fire deck.

In weiterer Ausführung kann vorgesehen sein, dass beidseits der Auslasskanäle im Bereich der Auslassflanschfläche jeweils ein Überströmkanal zwischen erstem und zweiten Kühlraum angeordnet ist. Das Kühlmittel strömt somit vom ersten Kühlraum einerseits über die erste radiale Bohrung in den Ringkühlraum, und von dort über die Verbindungskanäle in den zweiten Kühlraum. Weiters strömt das Kühlmittel über die zweite radiale Bohrung und über die Überströmkanäle direkt vom ersten in den zweiten Kühlraum. In a further embodiment it can be provided that on both sides of the outlet channels in the region of Auslassflanschfläche each an overflow between the first and second cooling chamber is arranged. The coolant thus flows from the first cooling chamber on the one hand via the first radial bore in the annular cooling chamber, and from there via the connecting channels in the second cooling chamber. Furthermore, the coolant flows via the second radial bore and via the overflow directly from the first into the second cooling chamber.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Kühlraum durch einen ersten Wasserkern und der zweite Kühlraum, der Ringkühlraum und der zumindest eine Verbindungskanal zwischen dem Ringkühlraum und dem zweiten Kühlraum durch einen zweiten Wasserkern geformt ist. Erster und zweiter Kühlraum werden somit durch getrennte Wasserkernpakete gusstechnisch geformt, wobei auch der Ringkühlkanal und die Verbindungskanäle in den zweiten Wasserkern integriert sind. Das erste und das zweite Kernpaket sind während des Gussvorganges voneinander beabstandet, so dass im Rohzylinderkopf – zumindest im Bereich des Ringkühlraumes – keine gusstechnische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlraum besteht. Die Strömungsverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlraum wird erst durch die radialen Bohrungen in einem separaten Fertigungsschritt hergestellt.In a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that the first cooling space is formed by a first water core and the second cooling space, the annular cooling space and the at least one connecting channel between the annular cooling space and the second cooling space by a second water core. First and second cold storage are thus formed by separate water core packages cast technology, whereby the annular cooling channel and the connecting channels are integrated into the second water core. The first and the second core package are spaced apart during the casting process, so that in the raw cylinder head - at least in the region of the annulus cooling chamber - there is no casting connection between the first and the second cooling chamber. The flow connection between the first and the second cooling space is first produced by the radial bores in a separate production step.

Zur Erhöhung der Steifigkeit des Zylinderkopfes ist es besonders vorteilhaft, wenn im Bereich einer Querebene zwischen zwei benachbarten Zylindern zumindest eine Stützsäule mit vorzugsweise kreuzförmigen Querschnitt angeordnet ist.To increase the rigidity of the cylinder head, it is particularly advantageous if, in the region of a transverse plane between two adjacent cylinders, at least one support column with preferably cross-shaped cross-section is arranged.

Um die Kühlung weiter zu verbessern ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der gusstechnisch hergestellte Überströmkanal zylinderkopfseitig zumindest durch eine Wand eines Gaswechselkanals begrenzt ist, wobei vorzugsweise die zylinderkopfseitigen Wände des Überströmkanals nur durch die Wände zumindest zweier Gaswechselkanäle gebildet sind. Zwischen den Gaswechselkanälen und dem Einsatzrohr, insbesondere innerhalb eines durch die Ventilachsen der Gaswechselventile aufgespannten Bereiches, ist der Zylinderkopf zwischendecklos ausgeführt, wodurch die Überströmöffnung sehr einfach durch einen eingesetzten Gusskern hergestellt werden kann.In order to further improve cooling, it is provided according to the invention that the overflow channel produced by casting technology is bounded on the cylinder head side by at least one wall of a gas exchange channel, wherein preferably the cylinder head side walls of the overflow channel are formed only by the walls of at least two gas exchange channels. Between the gas exchange channels and the insert tube, in particular within an area spanned by the valve axes of the gas exchange valves, the cylinder head is designed to be intermittent, whereby the overflow opening can be very easily produced by a cast core.

Das Kühlmittel strömt im unteren Kühlraum durch radiale Strömungskanäle zwischen jeweils zwei Gaswechselkanälen in den Bereich des Einsatzrohres. Um eine genau definierte Kühlung zwischen den Gaswechselkanälen zu ermöglichen, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Überströmkanal in Strömungsrichtung durch Stege in vorzugsweise vier Teilkanäle unterteilt ist. Durch den Querschnitt der Strömungskanäle und der Teilkanäle kann der Durchfluss für jeden Ventilstegbereich exakt voreingestellt werden.The coolant flows in the lower cooling chamber through radial flow channels between two gas exchange channels in the region of the insert tube. In order to allow a well-defined cooling between the gas exchange channels, it is particularly advantageous if the overflow is divided in the flow direction by webs in preferably four sub-channels. Due to the cross-section of the flow channels and the sub-channels, the flow for each valve land area can be preset exactly.

Die Stege können als Führung für das Einsatzrohr ausgebildet sein, wobei es vorteilhaft ist, wenn das Einsatzrohr an zumindest einem Steg anliegt.The webs may be formed as a guide for the insert tube, wherein it is advantageous if the insert tube rests against at least one web.

In bestimmten Ausführungsformen des Zylinderkopfes kann ein Kühlmittelstrom zwischen zwei benachbarten Teilkanälen vorteilhaft für die Kühlung von thermisch kritischen Bereichen sein. Um dies zu ermöglichen, ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsvarianten vorgesehen, dass zumindest zwei benachbarte Teilkanäle über eine Verbindungsöffnung miteinander strömungsverbunden sind, wobei vorzugsweise die Verbindungsöffnung durch einen Spalt zwischen Einsatzrohr und Steg gebildet ist.In certain embodiments of the cylinder head, a flow of coolant between two adjacent sub-channels may be advantageous for the cooling of thermally critical areas. In order to make this possible, it is provided in a particularly preferred embodiment that at least two adjacent sub-channels are flow-connected to each other via a connection opening, wherein preferably the connection opening is formed by a gap between the insert tube and web.

Um eine besonders gute Wärmeabfuhr aus thermisch kritischen Bereichen des Feuerdeckes, insbesondere der Ventilstege zwischen zwei benachbarten Gaswechselventilen zu ermöglichen, ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass im Bereich des Strömungskanals zwischen zwei Gaswechselkanälen eine mit dem Zwischendeck verbundene Strömungsleitwand angeordnet ist, welche das radial in Richtung des Überströmkanals im unteren Kühlraum strömende Kühlmittel zum Feuerdeck umlenkt.In order to allow a particularly good heat dissipation from thermally critical areas of the fire deck, in particular the valve webs between two adjacent gas exchange valves is provided in the invention that in the region of the flow channel between two gas exchange channels connected to the intermediate deck Strömungsleitwand is arranged, which radially in Direction of the overflow channel in the lower cooling chamber flowing coolant to the fire deck deflects.

Um die Kühlung im Bereich der Auslasskanäle zu verbessern, ist erfindungsgemäß weiters vorgesehen, dass zumindest eine erste Öffnung und zumindest eine Übertrittsöffnung im Bereich einer normal auf die Kurbelwelle ausgebildeten Motorquerebene zwischen zwei benachbarten Zylindern angeordnet ist, wobei im ersten Kühlraum jeweils im Bereich zwischen zwei Auslasskanalöffnungen von benachbarten Zylindern eine Längswand und zwischen den Auslasskanälen im Bereich der Auslasskanalöffnungen je eines Zylinders ein Kühlmittelkanal angeordnet ist.In order to improve the cooling in the region of the outlet channels, it is further provided according to the invention that at least one first opening and at least one crossing opening are arranged in the region of a motor transverse plane formed normally on the crankshaft between two adjacent cylinders, wherein in each case in the region between two outlet channel openings in the first cooling chamber from adjacent cylinders a longitudinal wall and between the outlet channels in the region of the outlet channel openings of each of a cylinder, a coolant channel is arranged.

Im Bereich der Auslasskanäle sind erster und zweiter Kühlraum übereinander angeordnet. Der untere Bereich der Auslasskanäle wird somit durch den ersten Kühlraum, der obere Bereich der Auslasskanäle durch den zweiten Kühlraum gekühlt.In the region of the outlet channels, the first and second cooling chambers are arranged one above the other. The lower region of the outlet channels is thus cooled by the first cooling space, the upper region of the outlet channels by the second cooling space.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der zweite Kühlraum im Wesentlichen einen L-förmigen Querschnitt aufweist und auf der Auslassseite mit seinem längeren Schenkel über dem ersten Kühlraum und auf der Einlassseite mit seinem kürzeren Schenkel neben dem ersten Kühlraum angeordnet ist, wobei auf der Einlassseite erster und zweiter Kühlraum durch eine Zwischenwand voneinander getrennt sind. Auf der Auslassseite werden erster und zweiter Kühlraum durch ein Zwischendeck voneinander getrennt. Die Höhen des ersten und zweiten Kühlraumes können etwa gleich ausgebildet sein.It is preferably provided that the second cooling space has an essentially L-shaped cross section and is arranged on the outlet side with its longer leg above the first cooling space and on the inlet side with its shorter leg next to the first cooling space, wherein on the inlet side first and second Refrigerator through an intermediate wall from each other are separated. On the outlet side, the first and second cooling chambers are separated by an intermediate deck. The heights of the first and second cooling chambers can be approximately the same.

Das Kühlmittel strömt dabei aus dem Zylindergehäuse durch die ersten Öffnungen in den auslassseitigen ersten Kühlraum und wird durch die Längswände zwischen den Auslasskanälen zweier benachbarter Zylinder zunächst in Längsrichtung abgelenkt.In this case, the coolant flows out of the cylinder housing through the first openings into the outlet-side first cooling space and is initially deflected by the longitudinal walls between the outlet channels of two adjacent cylinders in the longitudinal direction.

Das Kühlmittel strömt weiter durch die den Kühlmittelkanal zwischen zwei Auslasskanälen eines Zylinders in Richtung der Einlassseite und wird hier durch die Einlasskanalwände, sowie durch die Zwischenwand zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlraum in Längsrichtung zur Übertrittsöffnung in den einlassseitigen ersten Kühlraum abgelenkt. Durch diese schleifenartige Umströmung der Auslasskanäle wird der Bereich zwischen zweier Auslasskanäle eines Zylinders optimal gekühlt, welche thermisch besonders kritische Bereiche darstellen.The coolant continues to flow through the coolant passage between two outlet passages of a cylinder toward the inlet side and is hereby deflected through the inlet passage walls as well as through the intermediate wall between the first and the second cooling chambers in the longitudinal direction to the transfer opening into the inlet-side first cooling space. By this loop-like flow around the outlet channels, the area between two outlet channels of a cylinder is optimally cooled, which represent thermally particularly critical areas.

Die Übertrittsöffnungen zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlraum sind vorteilhafterweise gebohrt. Dadurch, dass erster und zweiter Kühlraum durch separate Gusskerne herstellbar sind, vereinfacht sich der Herstellungsaufwand.The transfer openings between the first and the second cooling space are advantageously drilled. Because the first and second cooling chambers can be produced by separate casting cores, the production outlay is simplified.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigenThe invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. Show it

1 den erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einer Schrägansicht von oben; 1 the cylinder head according to the invention in an oblique view from above;

2 den Zylinderkopf in einer Schrägansicht von unten; 2 the cylinder head in an oblique view from below;

3 den Zylinderkopf in einer Draufsicht; 3 the cylinder head in a plan view;

4 den Zylinderkopf in einer Seitenansicht gemäß dem Pfeil 4 in 1; 4 the cylinder head in a side view according to the arrow 4 in 1 ;

5 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie V-V in 3; 5 the cylinder head in a section along the line VV in 3 ;

6 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie VI-VI in 3; 6 the cylinder head in a section along the line VI-VI in 3 ;

7 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie VII-VII in 3; 7 the cylinder head in a section along the line VII-VII in 3 ;

8 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII in 3; 8th the cylinder head in a section according to the line VIII-VIII in 3 ;

9 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie IX-IX in 3; 9 the cylinder head in a section along the line IX-IX in 3 ;

10 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie X-X in 3; 10 the cylinder head in a section along the line XX in 3 ;

11 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie XI-XI in 3; 11 the cylinder head in a section along the line XI-XI in 3 ;

12 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie XII-XII in 3; 12 the cylinder head in a section along the line XII-XII in 3 ;

13 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie XIII-XIII in 7; 13 the cylinder head in a section along the line XIII-XIII in 7 ;

14 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie XIV-XIV in 7; 14 the cylinder head in a section according to the line XIV-XIV in 7 ;

15 eine Wasserkernanordnung für den erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einer Schrägansicht von unten; 15 a water core assembly for the cylinder head according to the invention in an oblique view from below;

16 die Wasserkernanordnung in einer Schrägansicht von oben; 16 the water core arrangement in an oblique view from above;

17 die Wasserkernanordnung in einer Seitenansicht; 17 the water core assembly in a side view;

18 die Wasserkernanordnung in einer Ansicht von unten; 18 the water core assembly in a bottom view;

19 die Wasserkernanordnung in einem Schnitt gemäß der Linie XIX-XIX in 18; 19 the water core arrangement in a section along the line XIX-XIX in 18 ;

20 in die Wasserkernanordnung in einem Schnitt gemäß der Linie XX-XX in 18; 20 in the water core assembly in a section along the line XX-XX in 18 ;

21 die Wasserkernanordnung in einem Schnitt gemäß der Linie XXI-XXI in 20; 21 the water core arrangement in a section along the line XXI-XXI in 20 ;

22 die Wasserkernanordnung in einem Schnitt gemäß der Linie XXII-XXII in 20; 22 the water core arrangement in a section along the line XXII-XXII in 20 ;

23 die Wasserkernanordnung in einem Schnitt gemäß der Linie XXIII-XXIII in 18; 23 the water core arrangement in a section along the line XXIII-XXIII in 18 ;

24 die Wasserkernanordnung in einem Schnitt gemäß der Linie XXIV-XXIV in 18; 24 the water core arrangement in a section according to the line XXIV-XXIV in 18 ;

25 die Wasserkernanordnung in einem Schnitt gemäß der Linie XXV-XXV in 18; 25 the water core arrangement in a section along the line XXV-XXV in 18 ;

26 die Wasserkernanordnung in einem Schnitt gemäß der Linie XXVI-XXVI in 18; 26 the water core arrangement in a section according to the line XXVI-XXVI in 18 ;

27 die Wasserkernanordnung in einem Schnitt gemäß der Linie XXVII-XXVII in 18; 27 the water core arrangement in a section along the line XXVII-XXVII in 18 ;

28 die Wasserkernanordnung in einer Seitenansicht; 28 the water core assembly in a side view;

29 den erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie XXIX-XXIX in 30; 29 the cylinder head according to the invention in a section along the line XXIX-XXIX in 30 ;

30 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie XXX-XXX in 29; 30 the cylinder head in a section along the line XXX-XXX in 29 ;

31 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie XXXI-XXXI in 29; 31 the cylinder head in a section along the line XXXI-XXXI in 29 ;

32 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie XXXII-XXXII in 29; 32 the cylinder head in a section along the line XXXII-XXXII in 29 ;

33 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie XXXIII-XXXIII in 30; 33 the cylinder head in a section along the line XXXIII-XXXIII in 30 ;

34 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie XXXIV-XXXIV in 30; 34 the cylinder head in a section along the line XXXIV-XXXIV in 30 ;

35 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie XXXV-XXXV in 30; 35 the cylinder head in a section along the line XXXV-XXXV in 30 ;

36 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie XXXVI-XXXVI in 30; 36 the cylinder head in a section along the line XXXVI-XXXVI in 30 ;

37 die Kühlräume eines erfindungsgemäßem Zylinderkopfes in einer Schrägansicht; 37 the cooling chambers of an inventive cylinder head in an oblique view;

38 eine Draufsicht auf die Kühlräume; 38 a plan view of the refrigerators;

39 eine Seitenansicht der Kühlräume; 39 a side view of the refrigerators;

40 die Kühlräume im Schnitt gemäß der Linie XL-XL in 39; und 40 the cold rooms in section along the line XL-XL in 39 ; and

41 ein Detail aus 40. 41 a detail from 40 ,

Die 1 bis 14 zeigen einen Zylinderkopf 1 für eine Diesel-Brennkraftmaschine mit zwei Einlasskanalöffnungen 2, 3 und zwei Auslasskanalöffnungen 4, 5. Zu den Einlasskanalöffnungen 2, 3 führen von einer Einlassflanschfläche 6 auf der Einlassseite 7 ausgehende getrennte Einlasskanäle 8, 9. Die Einlass- und Auslasskanalöffnungen 2, 3; 4, 5 sind im Wesentlichen symmetrisch bezüglich einer Querebene ε₁ des Zylinderkopfes 1 durch die Zylinderachse 21 ausgebildet und ergeben ein symmetrisches Ventilbild. Von den Auslasskanalöffnungen 4, 5 gehen Auslasskanäle 10, 11 aus, welche sich innerhalb des Zylinderkopfes 1 zu einem gemeinsames Auslasskanal 12 vereinigen und zu einer Auslassflanschfläche 13 auf einer Auslassseite 14 führen.The 1 to 14 show a cylinder head 1 for a diesel engine with two intake port openings 2 . 3 and two exhaust port openings 4 . 5 , To the inlet channel openings 2 . 3 lead from an inlet flange surface 6 on the inlet side 7 outgoing separate inlet channels 8th . 9 , The inlet and outlet channel openings 2 . 3 ; 4 . 5 are substantially symmetrical with respect to a transverse plane ε _{1 of} the cylinder head 1 through the cylinder axis 21 trained and give a symmetrical valve image. From the outlet channel openings 4 . 5 go outlet channels 10 . 11 out, which is inside the cylinder head 1 to a common outlet channel 12 unite and to an outlet flange surface 13 on an outlet side 14 to lead.

Der Zylinderkopf 1 weist einen ersten, an das Feuerdeck 15 grenzenden Kühlraum 16 auf, welcher über Durchtrittsöffnungen 17 in der Zylinderkopfdichtfläche 18 mit einem nicht weiter dargestellten Zylinderblock verbindbar ist. Angrenzend an den ersten Kühlraum 16 schließt ein zweiter Kühlraum 19 an, welcher vom ersten Kühlraum 16 durch ein Zwischendeck 20 getrennt ist. Der zweite Kühlraum befindet sich – in Richtung der Zylinderachse 21 betrachtet – über dem ersten Kühlraum, also zwischen Ein- und Auslasskanälen 8, 9, 10, 11, 12 und dem Ventilbetätigungsraum 22 zur Aufnahme von nicht weiter dargestellten Ventilbetätigungselementen. Mit Bezugszeichen 23 sind die Lager für nicht weiter dargestellte Nockenwellen bezeichnet.The cylinder head 1 has a first, to the fire deck 15 adjacent refrigerator 16 on, which via passages 17 in the cylinder head sealing surface 18 can be connected to a cylinder block, not shown. Adjacent to the first refrigerator 16 closes a second refrigerator 19 which of the first refrigerator 16 through a tween deck 20 is disconnected. The second cooling chamber is located - in the direction of the cylinder axis 21 considered - above the first refrigerator, so between inlet and outlet ducts 8th . 9 . 10 . 11 . 12 and the valve operating space 22 for receiving valve actuators, not shown. With reference number 23 the bearings are designated for not shown camshafts.

Der Zylinderkopf 1 weist einen eingeformten Aufnahmeschacht 24 für eine nicht weiter dargestellte zentrale Einspritzeinrichtung auf. Die Achse 25 des Aufnahmeschachtes 24 ist – in Längsrichtung des Zylinderkopfes 1 betrachtet – geringfügig exzentrisch bezüglich der Zylinderachse 21 ausgebildet, um die günstigste Anordnung für Einlasskanäle 8, 9 und Einlasskanalöffnungen 2, 3 zu ermöglichen. Die Exzentrizität bezüglich der Zylinderachse 21 ist mit e bezeichnet (10). Weiters weist der Zylinderkopf 1 eine Aufnahmeöffnung 26 für eine Glühkerze auf. Mit Bezugszeichen 28 bzw. 29 sind die Ventilführungsbutzen für Einlass- bzw. Auslassventile bezeichnet, deren Achsen tragen die Bezugszeichen 28a bzw. 29a.The cylinder head 1 has a molded receiving shaft 24 for a central injection device, not shown. The axis 25 of the receiving shaft 24 is - in the longitudinal direction of the cylinder head 1 considered - slightly eccentric with respect to the cylinder axis 21 designed to be the most favorable arrangement for intake ducts 8th . 9 and inlet port openings 2 . 3 to enable. The eccentricity with respect to the cylinder axis 21 is denoted by e ( 10 ). Furthermore, the cylinder head points 1 a receiving opening 26 for a glow plug on. With reference number 28 respectively. 29 are the Ventilführungsbutzen designated for intake and exhaust valves whose axes bear the reference numerals 28a respectively. 29a ,

Der mitgegossene Aufnahmeschacht 24 ist in einem an das Feuerdeck 15 angrenzenden Bereich von einem Ringkühlraum 30 umgeben. Der Ringkühlraum 30 steht über erste Verbindungskühlkanäle 31, 32, welche jeweils zwischen einem Einlasskanal 8; 9 und einem Auslasskanal 10; 11 verlaufen, mit dem zweiten Kühlraum 19 in Verbindung. Zusätzlich steht der Ringkühlraum 30 über einen zwischen den beiden Einlasskanälen 8, 9 verlaufenden zweiten Verbindungskühlkanal 33 mit dem zweiten Kühlraum 19 in Verbindung.The cast-in receiving shaft 24 is in one to the fire deck 15 adjacent area of a ring refrigerator 30 surround. The ring refrigerator 30 is via first connection cooling channels 31 . 32 , which in each case between an inlet channel 8th ; 9 and an exhaust duct 10 ; 11 run, with the second refrigerator 19 in connection. In addition, there is the ring refrigerator 30 over one between the two inlet channels 8th . 9 extending second connection cooling channel 33 with the second refrigerator 19 in connection.

Der Ringkühlraum 30 ist über eine erste radiale Bohrung 34, welche von der Auslassflanschfläche 13 ausgeht und im Wesentlichen etwa parallel zur Zylinderkopfdichtfläche 18 verläuft, mit einer ersten Durchtrittsöffnung 17a strömungsverbunden, welche mit dem Kühlmantel des Zylinderblockes verbindbar ist. Der erste Kühlraum 16 ist über seitliche Überströmkanäle 37 beidseits des gemeinsamen Auslasskanals 12 mit dem zweiten Kühlraum 19 verbunden. Weiters ist der erste Kühlraum 16 über eine zweite radiale Bohrung 34 mit einem Fortsatz 36 des zweiten Kühlraumes 19 strömungsverbunden. Die im Wesentliche parallel zur Zylinderkopfdichtfläche 18 verlaufenden ersten und zweiten radialen Bohrungen 34, 35 werden nach dem Gussvorgang in den Zylinderkopf 1 eingearbeitet.The ring refrigerator 30 is over a first radial bore 34 , which from the Auslassflanschfläche 13 goes out and essentially approximately parallel to the cylinder head sealing surface 18 runs, with a first passage opening 17a fluidly connected, which is connectable to the cooling jacket of the cylinder block. The first refrigerator 16 is via lateral overflow channels 37 on both sides of the common outlet channel 12 with the second refrigerator 19 connected. Furthermore, the first refrigerator is 16 via a second radial bore 34 with an extension 36 of the second refrigerator 19 flow-connected. The essentially parallel to the cylinder head sealing surface 18 extending first and second radial bores 34 . 35 become after the casting process in the cylinder head 1 incorporated.

Im Bereich von Querebenen ε₂ auf die Nockenwellenachsen im Bereich der Bohrungen 27 für die Zylinderkopfschrauben sind im ersten Kühlraum 16 Stützsäulen 38 mit kreuzförmigem Querschnitt angeordnet, welche die Struktursteifigkeit des Zylinderkopfes 1 erhöhen.In the area of transverse planes ε ₂ on the camshaft axes in the area of the holes 27 for the cylinder head bolts are in the first refrigerator 16 support columns 38 with cross-shaped cross section arranged, showing the structural rigidity of the cylinder head 1 increase.

Die 15 bis 28 zeigen eine Wasserkernanordnung 40 für den Zylinderkopf 1. Die Wasserkernanordnung 40 besteht aus einem ersten Wasserkern 41 für den ersten Kühlraum 16 und einen zweiten Wasserkern 42 für den zweiten Kühlraum 19. Während des Gussvorganges sind die Wasserkerne 41, 42 – zumindest überwiegend – voneinander beabstandet und weisen – zumindest im Bereich des Ringkühlraumes 30 – keine Verbindung miteinander auf. Zwischen den Wasserkernen 41, 42 sind Ausnehmungen 43, 44 für entsprechende Gusskerne für Einlass- bzw. Auslasskanäle ausgebildet. Der zweite Wasserkern 42 weist entsprechende negative Formbereiche 45, 46, 47 und 48 für den Ringkühlraum 30, die ersten Verbindungskühlkanäle 31, 32 und für den zweiten Verbindungskühlkanal 33 auf. Weiters bildet der zweite Wasserkern 42 einen negativen Formbereich 49 für die erste Durchtrittsöffnung 17a, sowie einen Formbereich 50 für die erste radiale Bohrung 34 aus. Auch der Formbereich 51 für den Fortsatz 36 wird durch den zweiten Wasserkern 42 ausgebildet. Die zweiten Durchtrittsöffnungen 17 und die Rohrform für die zweite radiale Bohrung 35 werden durch entsprechende Formbereiche 53, 52 des ersten Wasserkerns 41 gebildet. Der erste Wasserkern 41 bildet auch die Formbereiche 54 für Überströmkanäle 37 zwischen erstem und zweitem Kühlraum 16, 19 beidseits des gemeinsamen Auslasskanals 12 aus.The 15 to 28 show a water core arrangement 40 for the cylinder head 1 , The water core arrangement 40 consists of a first water core 41 for the first refrigerator 16 and a second water core 42 for the second refrigerator 19 , During the casting process are the water cores 41 . 42 - At least predominantly - spaced from each other and have - at least in the field of annular annulus 30 - no connection with each other. Between the water cores 41 . 42 are recesses 43 . 44 formed for corresponding casting cores for inlet and outlet channels. The second water core 42 has corresponding negative form regions 45 . 46 . 47 and 48 for the annular refrigerator 30 , the first connection cooling channels 31 . 32 and for the second connection cooling channel 33 on. Furthermore, the second water core forms 42 a negative shape area 49 for the first passage opening 17a , as well as a molding area 50 for the first radial bore 34 out. Also the shape area 51 for the extension 36 gets through the second water core 42 educated. The second passages 17 and the tube shape for the second radial bore 35 be through appropriate form areas 53 . 52 of the first water core 41 educated. The first water core 41 also forms the shape areas 54 for overflow channels 37 between first and second refrigerator 16 . 19 on both sides of the common outlet channel 12 out.

Der Kühlmittelfluss durch den Zylinderkopf 1 ist anhand der Kernanordnung 40 in 28 erläutert. Das Kühlmittel strömt aus dem Kühlmantel des Zylinderblockes über die erste Durchtrittsöffnung 17a und den ersten radialen Verbindungskanal 31 in den Ringkühlraum 30 und gelangt entsprechend dem Pfeil S₁ in den oberen zweiten Kühlraum 19 und durchströmt diesen in Querrichtung entsprechend dem Pfeil S bis zur Einlassseite 7 und verlässt den zweiten Kühlraum 19 über eine Öffnung 39b. Weiters gelangt das Kühlmittel über zweite Durchtrittsöffnungen 17 in den ersten Kühlraum 16 und strömt einerseits entsprechend den Pfeilen S₂ über seitliche Überströmkanäle 37 beidseits des gemeinsamen Auslasskanals 12 in den oberen Kühlraum 19, wo es entsprechend dem Pfeil S in Querrichtung zur Einlassseite 7 strömt und den zweiten Kühlraum 19 über die Öffnung 39b verlässt. Weiters gelangt Kühlmittel von zweiten Durchtrittsöffnungen 17b auf der Einlassseite 7 in den ersten Kühlraum 16, wo es zum Teil zur Auslassseite 14, zum anderen Teil zur Einlassseite 7 strömt und den ersten Kühlraum 16 über eine Öffnung 39a verlässt. Darüber hinaus gibt es auch eine Querströmung entsprechend dem Pfeil S₃ von der Auslassseite 14 zur Einlassseite 7.The coolant flow through the cylinder head 1 is based on the core arrangement 40 in 28 explained. The coolant flows out of the cooling jacket of the cylinder block via the first passage opening 17a and the first radial connection channel 31 in the ring refrigerator 30 and passes according to the arrow S ₁ in the upper second cooling chamber 19 and flows through this in the transverse direction according to the arrow S to the inlet side 7 and leaves the second refrigerator 19 over an opening 39b , Furthermore, the coolant passes through second passage openings 17 in the first refrigerator 16 and flows on the one hand according to the arrows S ₂ via lateral overflow 37 on both sides of the common outlet channel 12 in the upper refrigerator 19 where it is according to the arrow S in the transverse direction to the inlet side 7 flows and the second refrigerator 19 over the opening 39b leaves. Furthermore, coolant passes from second passage openings 17b on the inlet side 7 in the first refrigerator 16 where it is partly to the outlet side 14 , to the other part to the inlet side 7 flows and the first refrigerator 16 over an opening 39a leaves. In addition, there is also a cross flow corresponding to the arrow S ₃ from the outlet side 14 to the inlet side 7 ,

Der in den 9 bis 36 dargestellte, einstückig für mehrere Zylinder A, B, C ausgebildete Zylinderkopf 101 weist eine an ein brennraumseitiges Feuerdeck 102 grenzende Kühlraumanordnung 103 auf, welche durch ein Zwischendeck 104 in einen feuerdeckseitigen unteren Teilkühlraum 105 und einen in Richtung der Zylinderachse 106 anschließenden oberen Teilkühlraum 107 unterteilt ist. Das Zwischendeck 104 weist pro Zylinder A, B, C zumindest einen Überströmkanal 109 in der Nähe eines in 29 und 34 durch strichlierte Linien angedeuteten Einsatzrohres 110 auf, welches der Aufnahme einer nicht weiter dargestellten Kraftstoffeinspritzeinrichtung dient. Die Überströmkanäle 109 werden in einfacher Weise gusstechnisch hergestellt, wobei der Zylinderkopf 101 in einem durch die Ventilachsen 124a, 125a aufgespannten Raumbereich 127 zwischendecklos ausgeführt ist. Der Überströmkanal 109 wird somit überwiegend durch die Wände 116a, 117a der Gaswechselkanäle 116, 117 und durch das Einsatzrohr 110 begrenzt. Wie den 30, 31 zu entnehmen ist, weist der Überströmkanal 109 einen im Wesentlichen sternförmigen Querschnitt auf und wird in Strömungsrichtung mittels der Stege 126 in Teilkanäle 109a, 109b, 109c, 109d unterteilt. Die Stege 126 sind dabei an die Wände 116a, 117a der Gaswechselkanäle 116, 117 angeformt, wie in 36 gezeigt ist. Die Stege 126 können als Führungen für das Einsatzrohr 110 ausgebildet sein und das Einsatzrohr 110 seitlich abstützen. Alternativ dazu kann zwischen den Stegen 126 und dem Einsatzrohr 110 auch eine beispielsweise durch einen Spalt s gebildete Verbindungsöffnung 128 ausgebildet sein, wodurch ein Kühlmittelaustausch zwischen den einzelnen Teilkanälen 109a, 109b, 109c, 109d ermöglicht wird.The in the 9 to 36 illustrated, integrally formed for a plurality of cylinders A, B, C cylinder head 101 has one to a combustion chamber side fire deck 102 adjoining cold room arrangement 103 on, which by an intermediate deck 104 in a fire deck side lower part of the refrigerator 105 and one in the direction of the cylinder axis 106 adjoining upper part refrigerator 107 is divided. The intermediate deck 104 has per cylinder A, B, C at least one overflow channel 109 near a in 29 and 34 indicated by dashed lines insert tube 110 on, which serves to receive a fuel injector, not shown. The overflow channels 109 are produced in a simple manner by casting, with the cylinder head 101 in one through the valve axes 124a . 125a Spanned space area 127 is executed intermittently. The overflow channel 109 is thus predominantly through the walls 116a . 117a the gas exchange channels 116 . 117 and through the insert tube 110 limited. Like that 30 . 31 can be seen, has the overflow 109 a substantially star-shaped cross section and is in the flow direction by means of the webs 126 in subchannels 109a . 109b . 109c . 109d divided. The bridges 126 are on the walls 116a . 117a the gas exchange channels 116 . 117 molded, as in 36 is shown. The bridges 126 can be used as guides for the insert tube 110 be formed and the insert tube 110 support laterally. Alternatively, between the bars 126 and the insert tube 110 also a connection opening formed, for example, by a gap s 128 be formed, whereby a coolant exchange between the individual sub-channels 109a . 109b . 109c . 109d is possible.

Mit Bezugszeichen 116b, 117b sind Einlassöffnungen bzw. Auslassöffnungen der Einlass- bzw. Auslasskanäle 116, 117 bezeichnet.With reference number 116b . 117b are inlet openings and outlet openings of the inlet and outlet channels, respectively 116 . 117 designated.

Um auch bei kippender Brennkraftmaschine ein Entlüften und Abströmen von Dampfblasen aus dem unteren Teilkühlraum 105 zu ermöglichen, ist pro Zylinder A, B, C zumindest eine Entlüftungsbohrung 108 zwischen der Motorlängsebene 123 und einer Seitenwand 101a, 101b des Zylinderkopfes 101 vorgesehen.In order to bleed and exhaust vapor bubbles from the lower part of the cooling chamber even with tilting internal combustion engine 105 to allow per cylinder A, B, C at least one vent hole 108 between the engine longitudinal plane 123 and a side wall 101 . 101b of the cylinder head 101 intended.

Eine optimale Kühlung der thermisch hoch beanspruchten Bereiche der Ventilstege 130, 131 zwischen Einlasskanälen 116 und der Aufnahmeöffnung 120 im Feuerdeck 102 einerseits und den Auslasskanälen 117 und der Aufnahmebohrung 120 andererseits wird durch in Richtung des Feuerdeckes 102 gezogenen Strömungsleitwände 132 des Zwischendeckes 104 erreicht.An optimal cooling of the thermally highly stressed areas of the valve webs 130 . 131 between inlet channels 116 and the receiving opening 120 in the fire deck 102 on the one hand and the outlet channels 117 and the receiving bore 120 On the other hand, it is through in the direction of the fire deck 102 drawn Strömungsleitwände 132 of the tween deck 104 reached.

Das Kühlmedium fließt durch Zuflussöffnungen 113 im Bereich der Seitenwände 101a, 101b des Zylinderkopfes 101 im Wesentlichen in Querrichtungen entsprechend den Pfeilen S in den unteren Teilkühlraum 105 (32). Dabei werden die Bereiche um die Ventilsitze 114 der Hubventile und um die Aufnahmeöffnung 120 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung umströmt und optimal gekühlt. Das Kühlmedium strömt durch radiale Strömungskanäle 133a, 133b, 133c in Richtung des Einsatzrohres 110. Um eine optimale Kühlung der Ventilstege 130, 131 zwischen den zwei Einlassventilen 124 und der zwei Auslassventilen 125, sowie zwischen den Ein- und Auslassventilen 116, 117 zu ermöglichen, wird das Kühlmittel durch die Strömungsleitwände 132 in Richtung des Feuerdeckes 102 geleitet, wobei sich durch die Querschnittsverminderung die Durchflussgeschwindigkeit erhöht. Danach strömt das Kühlmittel durch die Teilkanäle 109a, 109b, 109c, 109d der Überströmkanäle 109 in den oberen Teilkühlraum 107 und durchströmt den für alle Zylinder A, B, C einheitlich durchgehend ausgebildeten oberen Teilkühlraum 107 in der Längsrichtung des Zylinderkopfes 101. Durch zumindest eine beispielsweise an einer Stirnseite des Zylinderkopfes 101 angeordnete Abflussöffnung 114 verlässt das Kühlmittel den Zylinderkopf 101. Alternativ dazu kann für den oberen Teilkühlraum 107 auch eine Sammelleiste für das austretende Kühlmittel vorgesehen sein.The cooling medium flows through inflow openings 113 in the area of the side walls 101 . 101b of the cylinder head 101 essentially in transverse directions corresponding to the arrows S in the lower Partial cooling chamber 105 ( 32 ). The areas around the valve seats become 114 the lift valves and around the receiving opening 120 the fuel injection device flows around and optimally cooled. The cooling medium flows through radial flow channels 133a . 133b . 133c in the direction of the insert tube 110 , For optimal cooling of the valve webs 130 . 131 between the two inlet valves 124 and the two exhaust valves 125 , as well as between the inlet and outlet valves 116 . 117 to allow the coolant through the Strömungsleitwände 132 in the direction of the fire deck 102 passed, with the cross-sectional reduction increases the flow rate. Thereafter, the coolant flows through the sub-channels 109a . 109b . 109c . 109d the overflow channels 109 in the upper part of the refrigerator 107 and flows through the for all cylinders A, B, C uniformly formed continuously upper part of the refrigerator 107 in the longitudinal direction of the cylinder head 101 , By at least one example, on an end face of the cylinder head 101 arranged drain opening 114 the coolant leaves the cylinder head 101 , Alternatively, for the upper part of the refrigerator 107 also be provided a collection bar for the escaping coolant.

Wie aus der 32 ersichtlich ist, sind im unteren Teilkühlraum 105 unterbrochene Zwischenwände 112 vorgesehen, welche auch im unteren Teilkühlraum 105 einen Kühlmittelaustausch zwischen zwei benachbarten Zylindern A, B, C ermöglichen. Die Zwischenwände 112 sind jeweils im Bereich einer Motorquerebene 122 des Zylinderkopfes 101 angeordnet.Like from the 32 it can be seen are in the lower part of the refrigerator 105 broken partitions 112 provided, which also in the lower part of the refrigerator 105 allow a coolant exchange between two adjacent cylinders A, B, C. The partitions 112 are each in the range of a motor transverse plane 122 of the cylinder head 101 arranged.

Die 37 bis 41 zeigen die kühlmittelgefüllten Räume eines Zylinderkopfes 201.The 37 to 41 show the coolant-filled spaces of a cylinder head 201 ,

Der Zylinderkopf 201 weist eine auslassseitigen ersten Kühlraum 202 und einen einlassseitigen zweiten Kühlraum 203 auf. Mit Bezugszeichen 204 sind in den Brennraum mündende Auslasskanäle, mit Bezugszeichen 205 die Einlasskanäle bezeichnet.The cylinder head 201 has an outlet-side first cooling space 202 and an inlet side second cooling space 203 on. With reference number 204 are outlet channels opening into the combustion chamber, with reference numerals 205 denotes the inlet channels.

Bezugszeichen I bezeichnet die Einlassseite, Bezugszeichen E die Auslassseite des Zylinderkopfes 201.Reference numeral I designates the inlet side, reference character E the outlet side of the cylinder head 201 ,

Der erste Kühlraum 202 ist über mehrere erste Öffnungen 207 im Feuerdeck 206 des Zylinderkopfes 201 mit einem nicht weiter dargestellten Kühlmantel des Zylinderblockes verbunden. Über Übertrittsöffnungen 208 im Zylinderkopf 201 ist der erste Kühlraum 202 mit dem zweiten Kühlraum 203 strömungsverbunden. Die Übertrittsöffnungen 208 werden durch im Wesentlichen parallel zur Zylinderachse verlaufende Bohrungen gebildet. Mit Bezugszeichen 209 sind die Bereiche der Auslasskanalöffnungen in einen nicht weiter dargestellten Brennraum bezeichnet. Zumindest eine erste Öffnung 207 und zumindest eine Übertrittsöffnung 208 sind jeweils in einer normal auf die Kurbelwellenachse angeordneten Motorquerebene 210 zwischen zwei Zylindern angeordnet.The first refrigerator 202 is over several first openings 207 in the fire deck 206 of the cylinder head 201 connected to a not shown cooling jacket of the cylinder block. About transfer openings 208 in the cylinder head 201 is the first refrigerator 202 with the second refrigerator 203 flow-connected. The transfer openings 208 are formed by substantially parallel to the cylinder axis extending bores. With reference number 209 the areas of the outlet channel openings are designated in a combustion chamber, not shown. At least a first opening 207 and at least one crossing opening 208 are each in a normal arranged on the crankshaft axis engine transverse plane 210 arranged between two cylinders.

Im Bereich zwischen den Auslasskanalöffnungen 209 zweier benachbarter Zylinder erstreckt sich jeweils eine die Motorquerebene 210 querende Längswand 211.In the area between the outlet channel openings 209 two adjacent cylinders each extending one the engine transverse plane 210 transverse longitudinal wall 211 ,

Erster und zweiter Kühlraum 202, 203 sind durch eine im Wesentlichen in Längsrichtung des Zylinderkopfes 201 sich erstreckende Zwischenwand 212 im Bereich der Motorquerebene 210 voneinander getrennt.First and second fridge 202 . 203 are through a substantially longitudinal direction of the cylinder head 201 extending partition 212 in the area of the engine transverse plane 210 separated from each other.

Wie aus 39 ersichtlich ist, ist der zweite Kühlraum 203 auf der Auslassseite E im Wesentlichen über dem ersten Kühlraum 202 angeordnet. Der zweite Kühlraum 203 weist einen im Wesentlichen ”L”-förmigen Querschnitt auf, wobei der kürzere Schenkel 203a auf der Einlassseite I angeordnet ist und sich auf dieser Seite bis zum Feuerdeck 206 erstreckt. Zwischen dem ersten Kühlraum 202 und dem kürzeren Schenkel 203a des zweiten Kühlraumes 203 ist die Zwischenwand 212 angeordnet. Der längere Schenkel 203b des zweiten Kühlraumes 203 ist vom ersten Kühlraum durch ein Zwischendeck 217 getrennt. Die Höhen h₂, h₃ des ersten und zweiten Kühlraumes 202, 203 sind im Ausführungsbeispiel in etwa gleich ausgebildet.How out 39 is apparent, is the second refrigerator 203 on the outlet side E substantially above the first refrigerator compartment 202 arranged. The second refrigerator 203 has a substantially "L" -shaped cross-section, wherein the shorter leg 203a located on the inlet side I and up on this side to the fire deck 206 extends. Between the first refrigerator 202 and the shorter leg 203a of the second refrigerator 203 is the intermediate wall 212 arranged. The longer thigh 203b of the second refrigerator 203 is from the first refrigerator through an intermediate deck 217 separated. The heights h _2, h ₃ of the first and second cooling chamber 202 . 203 are formed in the embodiment approximately the same.

Das Kühlmittel gelangt über die ersten Öffnungen 207 aus dem nicht weiter dargestellten Kühlmantel des Zylindergehäuses in den ersten Kühlraum 202 des Zylinderkopfes 201 und strömt gemäß den in 41 eingezeichneten Pfeilen P beidseits der Verbindungsöffnung 207 entlang der Längswand 211, umströmt die Auslasskanäle 204 und gelangt durch einen Kühlmittelkanal 213 zwischen den Auslasskanälen 204 je eines Zylinders in den Bereich der Zylindermitte 214. Dort wird die Kühlmittelströmung P durch die Wände 205a der Einlasskanäle 205 beidseits der Zylindermitte 214 in Längsrichtung des Zylinderkopfes 201 aufgeteilt, wodurch das Kühlmittel jeweils zwischen einem Auslasskanal 204 und einem Einlasskanal 205 hindurch und zur Übertrittsöffnung 208 strömt, durch welche das Kühlmittel in den zweiten Kühlraum 203 gelangt. Der zweite Kühlraum 203 wird vom Kühlmittel im Wesentlichen in Längsrichtung des Zylinderkopfes 201 durchströmt. Über die zweite Öffnung 215 im Bereich einer Stirnseite 216 verlässt das Kühlmittel des Zylinderkopf 201. Mit Bezugszeichen 207a sind weitere Verbindungsöffnungen zum Wassermantel des Zylindergehäuses bezeichnet.The coolant passes over the first openings 207 from the not shown cooling jacket of the cylinder housing in the first cooling chamber 202 of the cylinder head 201 and flows according to the in 41 drawn arrows P on both sides of the connection opening 207 along the longitudinal wall 211 , flows around the outlet channels 204 and passes through a coolant channel 213 between the outlet channels 204 one cylinder each in the area of the center of the cylinder 214 , There, the coolant flow P through the walls 205a the inlet channels 205 on both sides of the cylinder center 214 in the longitudinal direction of the cylinder head 201 divided, whereby the coolant in each case between an outlet channel 204 and an inlet channel 205 through and to the transfer opening 208 flows, through which the coolant into the second cooling chamber 203 arrives. The second refrigerator 203 is from the coolant substantially in the longitudinal direction of the cylinder head 201 flows through. About the second opening 215 in the area of a front side 216 leaves the coolant of the cylinder head 201 , With reference number 207a are more connection openings to the water jacket of the cylinder housing referred to.

Das Kühlmittel tritt somit in den auslassseitigen ersten Kühlraum 202 ein und wird danach direkt zum kritischsten Kühlbereich zwischen den Auslasskanälen und dem Bereich eines mittig angeordneten Injektors geführt, was eine optimale Wärmeabfuhr aus den heißen Bereichen des Zylinderkopfes ermöglicht.The coolant thus enters the outlet-side first cooling space 202 and is then passed directly to the most critical cooling area between the outlet channels and the area of a centrally located injector, which allows optimal heat removal from the hot areas of the cylinder head.

Ein weiterer Vorteil der Kühlraumanordnung ist, dass bei der Gussfertigung die Gusskerne für die Abgaskanäle 204 – ähnlich den Gusskernen für die Einlasskanäle 205 – von obern eingelegt werden können. Wie aus 37 ersichtlich ist, werden zuerst der Kern für den ersten Kühlraum 202, dann die Kerne für die Auslasskanäle 204, dann der Kern für den zweiten Kühlraum 203 und zuletzt die Kerne für die Einlasskanäle 205 in den – nicht weiter dargestellten – Kernkasten eingesetzt.Another advantage of the cold room arrangement is that in the casting production, the casting cores for the exhaust ducts 204 - Similar to the casting cores for the inlet channels 205 - can be loaded from above. How out 37 It can be seen, first, the core for the first refrigerator 202 , then the cores for the outlet channels 204 , then the core for the second refrigerator 203 and finally the cores for the inlet channels 205 in the - not shown - core box used.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.The claims filed with the application are formulation proposals without prejudice to the achievement of further patent protection. The Applicant reserves the right to claim further features which have hitherto been disclosed only in the description and / or drawings.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.Relationships used in subclaims indicate the further development of the subject of the main claim by the features of the respective subclaim; they should not be construed as a waiver of the attainment of independent, objective protection for the features of the dependent claims.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.However, the subjects of these subclaims also form independent inventions which have an independent of the subjects of the preceding subclaims design.

Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel(e) der Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die z. B. durch Kombinatiion oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierte Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.The invention is not limited to the embodiment (s) of the description. Rather, numerous modifications and modifications are possible within the scope of the invention, in particular those variants, elements and combinations and / or materials that z. B. by combination or modification of individual in connection with the described in the general description and embodiments and the claims and in the drawings features or elements or method steps are inventive and combined features to a new subject or to new process steps or procedural steps lead, even if they concern manufacturing, testing and working procedures.

Claims

A liquid-cooled internal combustion engine having at least one cylinder head, with at least two inlet and two outlet channel openings per cylinder, which are arranged substantially symmetrically with respect to at least one transverse plane of the cylinder head, with a first cooling space adjacent to a fire deck and a second cooling space at least partially adjacent to the first cooling space wherein first and second cooling chambers are flow-connected to one another via at least one flow connection, wherein the first cooling space is connectable to a cooling jacket of a cylinder housing via at least one passage opening, wherein a receiving shaft for an injection device, which is cast into the cylinder head, is at least partially surrounded by the second cooling space, and wherein the receiving shaft is surrounded by an adjacent to the fire deck annular cooling chamber, which is connected to the second cooling chamber via at least one connecting channel, characterized gekennze It is provided that the annular cooling space is flow-connected to at least one passage opening via at least one first radial bore in an area of the cylinder head directly adjoining the fire deck, that the first cooling space is connected to the second cooling space via at least one second radial bore and that the first and / or the first or second radial bore is arranged on the outlet side.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the annular cooling chamber via the at least one first radial bore in a region immediately adjacent to the fire deck area of the cylinder head with the first cooling space is fluidly connected.

Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that at least one first connecting channel is arranged in the region between an inlet and an outlet channel.

Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that a first connecting channel is provided between each inlet and outlet channel.

Internal combustion engine according to claim 1 to 3, characterized in that at least arranged between two inlet channels at least one substantially in the direction of the cylinder axis formed second connecting channel.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second radial bore is arranged directly above the first radial bore.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the second radial bore is arranged in the region between the outlet channels.

Internal combustion engine according to claim 7, characterized in that the second radial bore opens into an extension formed between the outlet channels of the second cooling chamber.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the first and / or second radial bore is arranged substantially parallel to the cylinder head plane.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 9, characterized in that the first and / or second radial bore on the outlet side, in an area between the two outlet channels and the fire deck, is arranged.

Internal combustion engine according to any one of claims 1 to 10, characterized in that on both sides of the outlet ducts in the region of the outlet flange surface in each case an overflow channel between the first and second cooling chamber is arranged.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 11, characterized in that the first cooling space is formed by a first water core.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 12, characterized in that the second cooling space, the annular cooling space and at least one connecting channel between the annular cooling space and the second cooling space is formed by a second water core.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 13, characterized in that at least one support column with a cross-shaped cross-section is arranged in the region of at least one transverse plane through the at least one bore for a cylinder head screw.

A water core assembly for manufacturing a cylinder head for a liquid cooled internal combustion engine according to any one of claims 1 to 14, having two inlet and two outlet channel openings per cylinder, which are arranged substantially symmetrical with respect to at least one transverse plane of the cylinder head, with a first cooling space adjacent to a fire deck and an at least partially adjoining the first cooling chamber second cooling space, wherein the first and second cooling space via at least one flow connection per cylinder are fluidly connected to each other, wherein the first cooling space via at least one passage opening with a cooling jacket of a cylinder housing is connectable and wherein a mitgegossene with the cylinder head receiving shaft for an injection device is at least partially surrounded by the second cooling space, characterized in that the water core arrangement has a first water core for forming the first cooling space and a second water space Having water cores for forming the second cooling chamber, wherein an adjacent to the fire deck, the receiving shaft surrounding annulus, and at least one connecting channel between the annular cooling chamber and the second cooling space are formed by respective shape portions of the second water core, wherein at least a first connection channel in the region between an on - And an outlet channel is formed by a molding region of the second water core.

A water coring arrangement according to claim 15, characterized in that a first passage opening in the fire deck is formed by a molding area of the second water core and at least one second passage opening directly connected to the first cooling space is formed by a molding area of the first water core.

Water core assembly according to claim 15 or 16, characterized in that at least one overflow channel is formed in the region of the outlet side by a molding region of the first water core.

Water core assembly according to claim 17, characterized in that two overflow channels are formed on both sides of a common outlet channel through a molding region of the first water core.

Water core assembly according to one of claims 15 to 18, characterized in that a second connection channel is formed in the region between two inlet channels through a molding region of the second water core.

A water core assembly according to any one of claims 15 to 19, characterized in that a molding area for an extension of the second cooling space between the outlet channels is formed by the second water core.

A cylinder head manufacturing method for a liquid-cooled internal combustion engine having two intake and two exhaust port openings per cylinder, arranged substantially symmetrically with respect to at least one transverse plane of the cylinder head, with a first cooling space adjacent to a fire deck and a second at least partially adjacent to the first cooling space Refrigerator, wherein the first and second cooling chambers are flow-connected to each other via at least one flow connection per cylinder, wherein the first cooling chamber via at least one passage opening with a cooling jacket of the cylinder housing is connectable, and wherein a mitgegossene with the cylinder head receiving shaft for an injection device at least partially surrounded by the second cooling chamber is characterized in that the first cooling space through a first water core and the second cooling space, as well as an adjacent to the fire deck annular cooling space around the central receiving shaft for a central injection device, as well as at least one connecting channel between the annular cooling space and the second cooling space is formed by a second water core casting, wherein at least a first connection channel is formed in the region between an inlet and an outlet channel through a molding region of the second water core, after the casting operation, a passage opening with the annular cooling space through each at least one radial bore in the cylinder head between the exhaust ports and the fire deck are connected to each other, and wherein between the exhaust ports and the first radial bore at least a second radial bore is formed in the cylinder head, which the first cooling space and fluidly connecting the second cooling space.

A method according to claim 21, characterized in that the first cooling space with the annular cooling space through at least one radial bore in the cylinder head between the exhaust ports and the fire deck are fluidly connected to each other.

A method according to claim 21 or 22, characterized in that the second radial bore opens into the extension of the second cooling space.

Cylinder head for a liquid-cooled multi-cylinder internal combustion engine having at least two gas exchange channels per cylinder controlled by inlet and / or exhaust valves, with a cooling space arrangement adjoining a fire deck, which extends through an intermediate deck formed substantially parallel to the fire deck into a lower fire compartment side cooling compartment and one in the direction thereof The upper and lower part of the cooling chamber is subdivided by at least one overflow channel per cylinder in the direction of the cylinder axis in the region of an insert tube for a central fuel injection device and the overflow is limited by the insert tube, wherein at least one in the lower part of the cooling chamber Inlet opening per cylinder for the coolant opens and emanates from the upper part of the cooling chamber at least one outlet opening for the coolant, wherein the casting technology ago Asked overflow on the cylinder head side is limited at least by a wall of a gas exchange channel, and wherein the cylinder head side walls of the overflow are formed only by the walls of at least two gas exchange channels, characterized in that the overflow is divided in the flow direction by at least one web in sub-channels.

Cylinder head according to claim 24, characterized in that the overflow channel is divided in the flow direction by a plurality of webs in the sub-channels.

Cylinder head according to claim 24 or 25, characterized in that the overflow channel has a substantially star-shaped profile.

Cylinder head according to one of claims 24 to 26, characterized in that the webs are designed as a guide for the insert tube, wherein the insert tube rests against at least one web.

Cylinder head according to one of claims 24 to 27, characterized in that at least two adjacent sub-channels are fluidly connected to each other via a connection opening.

Cylinder head according to claim 28, characterized in that the connection opening is formed by a gap between insert tube and web.

Cylinder head according to one of claims 24 to 29, wherein between each two gas exchange channels in the lower part of the cooling chamber, a radial flow channel is formed, characterized in that in the region of the flow channel between two gas exchange channels connected to the intermediate deck Strömungsleitwand is arranged, which radially in the direction of the overflow in the lower part of the cooling room flowing coolant to the fire deck deflects.

Cylinder head according to one of claims 24 to 30, characterized in that at least within an area spanned by the valve axes of the gas exchange valves region of the cylinder head is executed inter-discreetly.

Cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine having a plurality of cylinders, with an inlet side and an outlet side, with at least two exhaust port openings per cylinder, with a first cooling chamber adjacent to a fire deck and a second cooling space adjacent to the first cooling space, wherein the first and second cooling spaces through at least one transfer opening each cylinder are flow-connected to each other, wherein the first cooling chamber via at least one first opening with a cooling jacket of the cylinder housing is connectable and wherein the second cooling chamber at least one end face has a second opening, characterized in that at least one first opening and at least one crossing opening in the area a motor transverse plane formed perpendicular to the crankshaft between two adjacent cylinders is arranged, wherein in the first cooling chamber in each case in the region between two outlet channel openings of adjacent cylinders, a longitudinal wall and between the outlet channels in the Region of the outlet channel openings each of a cylinder, a coolant channel is arranged.

Cylinder head according to claim 32, characterized in that the first and second cooling chambers are arranged one above the other in the region of the outlet channels.

Cylinder head according to claim 32 or 33, characterized in that the second cooling chamber has a substantially L-shaped cross-section and is arranged on the outlet side with its longer leg above the first cooling space and on the inlet side with its shorter leg adjacent to the first cooling space.

Cylinder head according to one of claims 32 to 34, characterized in that on the inlet side of the first and second cooling space are separated by at least one intermediate wall .

Cylinder head according to one of claims 32 to 35, characterized in that the transfer opening is drilled between the first and second cooling space.

Cylinder head according to one of claims 32 to 36, characterized in that the first cooling chamber on the one hand and the second cooling chamber on the other hand can be produced by means of independent casting cores.

Cylinder head according to one of claims 32 to 37, characterized in that the first and second cooling space in the region of the outlet side have substantially the same height.