DE112006000986B4 - Cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Zylinderkopf (230) für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine, mit einer Kühlraumanordnung (210) mit zumindest einem Kühlraum (210a), welcher über zumindest zwei an einer Längsseite angeordnete Kühlmittelwege (201, 202) pro Zylinder über jeweils einer Übertrittsöffnung (204, 205) in einer Zylinderkopfdichtfläche mit einem Kühlmittelmantel eines an den Zylinderkopf (230) anschließbaren Zylinderblockes strömungsverbindbar ist, wobei ein erster und zweiter Kühlmittelweg (201, 202) an verschiedenen Seiten einer eine Zylinderachse (214) beinhaltenden Motorquerebene (215) angeordnet sind, wobei ein von einer dritten Überströmöffnung (206) ausgehender dritter Kühlmittelweg (203) zumindest teilweise im Bereich der Motorquerebene (215) angeordnet ist und wobei der dritte Kühlmittelweg (203) getrennt vom ersten und zweiten Kühlmittelweg (201, 202) zu zumindest einem Teilkühlraum (211) in einem thermisch beanspruchten Bereich des Zylinderkopfes (230) führt, dadurch gekennzeichnet, dass vom dritten Kühlmittelweg (203) ein zu einem oberen Abschnitt (209) der Kühlraumanordnung (210) führender Steigkanal (216) abzweigt. Cylinder head (230) for a liquid-cooled internal combustion engine, comprising a cooling chamber arrangement (210) with at least one cooling chamber (210a), which can be fluidly connected to a coolant jacket of a cylinder block connectable to the cylinder head (230) via at least two coolant paths (201, 202) arranged on a longitudinal side per cylinder, each via a transfer opening (204, 205) in a cylinder head sealing surface, wherein a first and second coolant path (201, 202) are arranged on different sides of a transverse engine plane (215) containing a cylinder axis (214), wherein a third coolant path (203) originating from a third transfer opening (206) is arranged at least partially in the region of the transverse engine plane (215), and wherein the third coolant path (203) leads separately from the first and second coolant paths (201, 202) to at least one partial cooling chamber (211) in a thermally stressed region of the cylinder head (230), characterized in that a riser channel (216) leading to an upper section (209) of the cooling chamber arrangement (210) branches off from the third coolant path (203).
Description
Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine, mit einer Kühlraumanordnung mit zumindest einem Kühlraum, welcher über zumindest zwei an einer Längsseite angeordnete Kühlmittelwege pro Zylinder über jeweils einer Übertrittsöffnung in der Zylinderkopfdichtfläche mit einem Kühlmittelmantel eines an den Zylinderkopf anschließbaren Zylinderblockes strömungsverbindbar ist, wobei ein erster und zweiter Kühlmittelweg an verschiedenen Seiten einer eine Zylinderachse beinhaltenden Motorquerebene angeordnet sind, wobei ein von einer dritten Überströmöffnung ausgehender dritter Kühlmittelweg zumindest teilweise im Bereich der Motorquerebene angeordnet ist, und wobei der dritte Kühlmittelweg getrennt vom ersten und zweiten Kühlmittelweg zu zumindest einem Teilkühlraum in einem thermisch beanspruchten Bereich des Zylinderkopfes führt.The invention relates to a cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine, with a cooling chamber arrangement with at least one cooling chamber, which can be flow-connected to a coolant jacket of a cylinder block connectable to the cylinder head via at least two coolant paths arranged on a longitudinal side per cylinder, each via a transfer opening in the cylinder head sealing surface, wherein a first and second coolant path are arranged on different sides of a transverse engine plane containing a cylinder axis, wherein a third coolant path starting from a third transfer opening is arranged at least partially in the region of the transverse engine plane, and wherein the third coolant path leads, separate from the first and second coolant paths, to at least one partial cooling chamber in a thermally stressed region of the cylinder head.
Aus der
Durch Referenz werden in diese Anmeldung auch die Inhalte der
Es ist bekannt, die Einlasskanäle getrennt zwischen der Einlassflanschfläche und den Einlassventilen auszuführen. Es ist auch bekannt, für jeweils zwei Einlassventile eines Zylinders einen gemeinsamen Einlasskanal im Zylinderkopf vorzusehen, welcher sich erst im Bereich des Ventilraumes verzweigt. Weiters sind Zylinderköpfe mit zwei Einlassventilen pro Zylinder bekannt, zu welchen separate Einlasskanäle führen, wobei die Einlasskanäle im Bereich eines spiralförmig ausgebildeten Ventilraumes über eine Öffnung strömungsverbunden sind.It is known to design the intake ports separately between the intake flange surface and the intake valves. It is also known to provide a common intake port in the cylinder head for each two intake valves of a cylinder, which only branches off in the region of the valve chamber. Furthermore, cylinder heads with two intake valves per cylinder are known, to which separate intake ports lead. The intake ports are fluidly connected via an opening in the region of a spiral-shaped valve chamber.
Die bekannten Anordnungen haben den Nachteil, dass ein großer Flanschflächenbereich beziehungsweise eine Vielzahl von Einlass- bzw. Auslassflanschen erforderlich ist. Dies erhöht den baulichen Raumbedarf und den Fertigungsaufwand.The known arrangements have the disadvantage of requiring a large flange surface area or a large number of inlet and outlet flanges. This increases the structural space requirements and manufacturing costs.
Die
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Insbesondere bei Zylinderköpfen mit Querstromkühlung ist es bekannt, im Bereich einer Querebene zwischen den Zylindern zumindest eine Querrippe anzuordnen, um das Kühlmittel auf beide Zylinder aufzuteilen und eine Anströmung von Auslasskanälen benachbarter Zylinder zu bewirken.Particularly in cylinder heads with cross-flow cooling, it is known to arrange at least one transverse rib in the area of a transverse plane between the cylinders in order to distribute the coolant between both cylinders and to cause an inflow to the exhaust ports of adjacent cylinders.
In bestimmten Konfigurationen und Betriebsbereichen wäre allerdings eine spezifisch verstärkte Kühlung von thermisch hoch beanspruchten Bereichen des Zylinderkopfes erforderlich.However, in certain configurations and operating ranges, specifically increased cooling of thermally highly stressed areas of the cylinder head would be required.
Aus der
Es ist bekannt, Zugmittel durch automatische Spanneinrichtungen vorzuspannen. Automatische Spanneinrichtungen sind allerdings relativ aufwändig und kostenintensiv und benötigen viel Bauraum.It is known to pre-tension traction devices using automatic tensioning devices. However, automatic tensioning devices are relatively complex and cost-intensive and require a lot of installation space.
Weiters ist es bekannt, Zugmittel, wie Riemen, durch Schwenken eines Aggregates, beispielsweise einer Lichtmaschine einer Brennkraftmaschine, manuell zu spannen. Die Lage des Aggregates wird durch eine Schraubverbindung manuell fixiert. Anschließend muss die Spannkraft mit einem eigenen Messgerät überprüft werden. Weiters ist es bekannt, als Montagehilfsmittel eine Feder mit vordefinierter Federkraft einzusetzen, welche durch Verschwenken des Aggregates die erforderliche Spannkraft des Zugmittels erzeugt. Nach Fixieren der Lage des Aggregates über die Schraubverbindung wird die Feder wieder entfernt. Nachteilig ist, dass dieses Montagespezialwerkzeug nicht immer zum Spannen des Zugmittels verfügbar ist. Insbesondere bei einem unvorhergesehenen Riemenwechsel kann die Riemenspannung nicht oder nur grob auf den vorhergesehenen Wert eingestellt werden.It is also known to manually tension traction devices such as belts by pivoting a unit, for example an alternator of an internal combustion engine. The position of the unit is manually fixed using a screw connection. The tensioning force must then be checked using a special measuring device. It is also known to use a spring with a predefined spring force as an assembly aid, which generates the required tensioning force of the traction device by pivoting the unit. After the position of the unit has been fixed using the screw connection, the spring is removed again. The disadvantage is that this special assembly tool is not always available for tensioning the traction device. In particular, in the event of an unexpected belt change, the belt tension cannot be adjusted to the intended value, or can only be roughly adjusted.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gezielte Kühlung in temperaturkritischen Bereichen des Zylinderkopfes zu erreichen.The object of the invention is to achieve targeted cooling in temperature-critical areas of the cylinder head.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass vom dritten Kühlmittelweg ein zu einem oberen Teilkühlraum führender Steigkanal abzweigt.According to the invention, this is achieved by branching off from the third coolant path into a riser channel leading to an upper partial cooling chamber.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Teilkühlraum einen zentralen Aufnahmeschacht für einen in den Brennraum mündenden Bauteil zumindest teilweise umgibt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Teilkühlraum einen zentralen Aufnahmeschacht für einen in den Brennraum mündenden Bauteil zumindest teilweise umgibt.In this case, it can be provided that the partial cooling chamber at least partially surrounds a central receiving shaft for a component opening into the combustion chamber. Alternatively or additionally, it is possible for the partial cooling chamber to at least partially surround a central receiving shaft for a component opening into the combustion chamber.
Das Kühlmittel wird von der dritten Übertrittsöffnung aus dem Kühlmittelmantel des Zylinderblockes kommend über den dritten Kühlmittelweg direkt vom Wassermantel des Zylinderblockes in den Teilkühlraum im Bereich des Steges zwischen Ein- und Auslassventil und/oder im Bereich des Aufnahmeschaftes für den zentralen Bauteil geführt. Dadurch ist es möglich, den thermisch kritischen Bereichen genau definierte Kühlmittelströme zuzuführen und eine ausreichende Wärmeabfuhr zu gewährleisten.The coolant is routed from the third overflow opening in the cylinder block's coolant jacket via the third coolant path directly from the cylinder block's water jacket into the partial cooling chamber in the area of the web between the intake and exhaust valves and/or in the area of the mounting shaft for the central component. This makes it possible to supply precisely defined coolant flows to the thermally critical areas and ensure sufficient heat dissipation.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass der Steigkanal etwa parallel zur Zylinderachse angeordnet ist. Der Steigkanal erleichtert die gusstechnische Herstellung der Kühlmittelwege durch Gießkerne und dient gleichzeitig als Entgasungskanal für das Kühlmittel. Weiters kann der Steigkanal dazu verwendet werden, um eine definierte Kühlmittelmenge gezielt in den oberen Kühlmittelteilraum zu leiten.In an advantageous embodiment, the riser channel can be arranged approximately parallel to the cylinder axis. The riser channel facilitates the casting of the coolant paths through the casting cores and simultaneously serves as a degassing channel for the coolant. Furthermore, the riser channel can be used to direct a defined amount of coolant into the upper coolant chamber.
Die Höhe des dritten Kühlmittelweges beträgt mindestens das 0,5- bis 3-fache der Stärke des Feuerdeckes. Dadurch kann eine ausreichende Wärmeabfuhr aus thermisch kritischen Bereichen gewährleistet werden.The height of the third coolant path is at least 0.5 to 3 times the thickness of the fire blanket. This ensures sufficient heat dissipation from thermally critical areas.
Eine weitere Verbesserung der Kühlleistung kann bewirkt werden, wenn der Querschnitt des dritten Kühlmittelweges in Strömungsrichtung des Kühlmittels abnimmt. Der Querschnitt kann im Bereich der Überströmöffnung vom Zylinderblock am größten sein, wobei vorzugsweise der dritte Kühlmittelweg im Bereich des Feuerdeckes vor Eintritt in den Teilkühlraum eine düsenartige Verengung aufweist. Die Verengung kann beispielsweise durch eine Ausbuchtung der Wand des dritten Kühlmittelweges, vorzugsweise an der Kanaldecke des Kühlmittelweges, gebildet sein. Durch die Verengung wird die Kühlmittelströmung beschleunigt und kann darüber hinaus gezielt auf eine heiße Stelle gerichtet werden.A further improvement in cooling performance can be achieved if the cross-section of the third coolant path decreases in the direction of coolant flow. The cross-section can be largest in the area of the overflow opening from the cylinder block, with the third coolant path preferably having a nozzle-like constriction in the area of the fire ceiling before entering the partial cooling chamber. The constriction can be formed, for example, by a bulge in the wall of the third coolant path, preferably at the channel ceiling of the coolant path. The constriction accelerates the coolant flow and can also be directed specifically to a hot spot.
Der Steigkanal kann stromaufwärts oder stromabwärts der Verengung angeordnet sein.The riser can be located upstream or downstream of the constriction.
Im Rahmen der Erfindung kann weiters vorgesehen sein, dass der erste und/oder der zweite Kühlmittelweg über zumindest einen an einen Auslasskanal grenzenden Kühlbereich mit dem oberen Abschnitt der Kühlraumanordnung strömungsverbunden ist.Within the scope of the invention, it can further be provided that the first and/or the second coolant path is fluidly connected to the upper section of the cooling chamber arrangement via at least one cooling region bordering an outlet channel.
In Weiterführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Zylinderkopf zwei Kühlräume angeordnet sind, wobei der erste und/oder der zweite Kühlmittelweg in einen ersten Kühlraum und/oder der dritte Kühlmittelweg in einen zweiten Kühlraum mündet, wobei vorzugsweise der erste Kühlraum an das Feuerdeck grenzt und der zweite Kühlraum über dem ersten Kühlraum angeordnet ist. Durch erste und zweite Kühlmittelwege einerseits und den dritten Kühlmittelweg andererseits können die Kühlmittelströme gezielt auf den ersten und den zweiten Kühlraum aufgeteilt werden.In a further development of the invention, two cooling chambers can be arranged in the cylinder head, with the first and/or second coolant paths leading into a first cooling chamber and/or the third coolant path leading into a second cooling chamber. Preferably, the first cooling chamber borders the fire deck and the second cooling chamber is arranged above the first cooling chamber. The first and second coolant paths, on the one hand, and the third coolant path, on the other, allow the coolant flows to be distributed specifically between the first and second cooling chambers.
In einer nicht beanspruchten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Mündungsbereich der beiden ersten und/oder zweiten Abgasrohre die zusammenführenden ersten bzw. zweiten Abgasrohre einen Winkel ≤ 30°, vorzugsweise ≤ 20° aufspannen, wobei der Winkel durch die Tangenten in Referenzpunkten der Innenwand der Abgasrohre aufgespannt ist, welche Referenzpunkte um einen etwa dem halben Durchmesser des ersten bzw. zweiten Abgasrohres entsprechenden Betrag stromaufwärts eines ersten Schnittpunktes der beiden Tangenten definiert sind, und dass ein zweiter Schnittpunkt zumindest einer der beiden Tangenten mit der Wand des zweiten Abgasrohres bzw. des Sammelrohres sich um einen Betrag stromabwärts des ersten Schnittpunktes der beiden Tangenten befindet, welcher größer ist als der Durchmesser des zweiten Rohres bzw. des Sammelrohres.In an embodiment not claimed, it is provided that in the mouth region of the two first and/or second exhaust pipes, the merging first and second exhaust pipes span an angle ≤ 30°, preferably ≤ 20°, wherein the angle is spanned by the tangents in reference points of the inner wall of the exhaust pipes, which reference points are defined by an amount corresponding to approximately half the diameter of the first and second exhaust pipes upstream of a first intersection point of the two tangents, and that a second intersection point of at least one of the two tangents with the wall of the second exhaust pipe or the collecting pipe is located downstream of the first intersection point of the two tangents by an amount which is greater than the diameter of the second pipe or the collecting pipe.
Durch die definierte Kanalgestaltung wird ein unbehindertes Einströmen des Abgases aus dem ersten Abgasrohr in das zweite Abgasrohr bzw. das Sammelrohr bewirkt, so dass Strömungsverluste weitgehend vermieden werden können. Versuche haben gezeigt, dass die Effekte nur dann eintreten, wenn der Winkel ≤ 30°, vorzugsweise ≤ 20° ist und der zweite Schnittpunkt zwischen der Tangente und den stromabwärtigen Teil der Kanalwand weiter von der Mündungszunge entfernt ist als der Durchmesser des Rohres stromabwärts der Mündung.The defined channel design ensures unobstructed flow of exhaust gas from the first exhaust pipe into the second exhaust pipe or the manifold, largely avoiding flow losses. Tests have shown that these effects only occur when the angle is ≤ 30°, preferably ≤ 20°, and the second intersection point between the tangent and the downstream part of the channel wall is farther from the outlet tongue than the diameter of the pipe downstream of the outlet.
Der Durchmesser des Rohrabschnittes stromabwärts des jeweiligen Mündungsbereiches ist dabei um etwa 20% bis 30% größer als der Durchmesser zumindest eines einmündenden Rohres.The diameter of the pipe section downstream of the respective mouth area is approximately 20% to 30% larger than the diameter of at least one incoming pipe.
Die Längen der Abgasrohre können zwischen 250 mm und 450 mm, die Längen der zweiten Abgasrohre zwischen etwa 30 mm und 600 mm betragen.The lengths of the exhaust pipes can be between 250 mm and 450 mm, the lengths of the second exhaust pipes between approximately 30 mm and 600 mm.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Längen von zumindest zwei jeweils durch ein erstes und zweites Abgasrohr zwischen Zylindern und Sammelrohr von zumindest zwei Zylindern mit aufeinander folgender Zündfolge gebildeten Strömungswegen etwa gleich sind und vorzugsweise zwischen etwa 350 mm und 850 mm, besonders vorzugsweise 650 mm bis 850 mm, betragen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Längen der Strömungswege durch ein erstes und zweites Abgasrohr für alle Zylinder zwischen Zylinder und Sammelrohr etwa gleich ist. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass die Summe der Längen der Strömungswege von jeweils zwei Zylindern mit aufeinanderfolgender Zündfolge etwa gleich ist und vorzugsweise zwischen 700 mm und 1700 mm beträgt.It is preferably provided that the lengths of at least two flow paths formed by a first and second exhaust pipe between cylinders and manifold of at least two cylinders with a successive firing order are approximately the same and preferably amount to between approximately 350 mm and 850 mm, particularly preferably 650 mm to 850 mm. It is particularly advantageous if the lengths of the flow paths through a first and second exhaust pipe for all cylinders between cylinder and manifold are approximately the same. In a particularly preferred embodiment, it is provided that the sum of the lengths of the flow paths of each two cylinders with a successive firing order is approximately the same and preferably amounts to between 700 mm and 1700 mm.
Auf diese Weise kann eine nachteilige Beeinflussung von Strömungen zu Folge der Zündfolge vermieden werden.In this way, adverse influences on flows due to the ignition sequence can be avoided.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Summenlänge der Strömungswege aller Zylinder zwischen Zylinder und Sammelrohr gleich ist.Preferably, the total length of the flow paths of all cylinders between the cylinder and the manifold is the same.
Um eine Strömungsberuhigung nach Einmünden ist das Sammelrohr zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn das Sammelrohr anschließend an den Mündungsbereich der zweiten Abgasrohre ein gerades Stück aufweist, dessen Länge vorzugsweise größer ist als der Durchmesser des Sammelrohres.In order to achieve a flow calming after the manifold is opened, it is advantageous if the manifold has a straight section adjoining the opening area of the second exhaust pipes, the length of which is preferably greater than the diameter of the manifold.
In einer nicht beanspruchten Ausführung ist vorgesehen, dass das Sammelrohr, vorzugsweise anschließend an das gerade Stück eine Abgasnachbehandlungseinrichtung aufweist, wobei zwischen dem geraden Stück und der Abgasnachbehandlungseinrichtung ein Einlauftrichter angeordnet sein kann. Strömungsablösungen können insbesondere vermieden werden, wenn dem geraden Abschnitt des Sammelrohres ein Diffusor folgt, dessen Länge mindestens dem doppelten Durchmesser des Sammelrohres entspricht. Zwischen Eintritt und Austritt vergrößert sich der Diffusordurchmesser vorzugsweise zumindest etwa um 20%. In einer nicht beanspruchten Ausführung ist vorgesehen, dass zumindest in einem zweiten Abgasrohr und/oder im Sammelrohr mindestens ein flexibler Rohrabschnitt angeordnet ist, wobei besonders vorzugsweise in jedem zweiten Abgasrohr zumindest ein flexibler Rohrabschnitt angeordnet ist.In an embodiment not claimed, it is provided that the manifold, preferably adjacent to the straight section, has an exhaust gas aftertreatment device, wherein an inlet funnel can be arranged between the straight section and the exhaust gas aftertreatment device. Flow separation can be avoided in particular if the straight section of the manifold is followed by a diffuser whose length corresponds to at least twice the diameter of the manifold. Between inlet and outlet, the diffuser diameter preferably increases by at least approximately 20%. In an embodiment not claimed, it is provided that at least one flexible pipe section is arranged in at least a second exhaust pipe and/or in the manifold, wherein particularly preferably at least one flexible pipe section is arranged in every second exhaust pipe.
Insbesondere bei Konstruktionen mit eingeschränktem Bodenabstand ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein erstes Abgasrohr und/oder zumindest ein zweites Abgasrohr schleifenartig gekrümmt ist und um ein Abgasrohr eines anderen Zylinder herum geführt ist.Particularly in constructions with limited ground clearance, it is advantageous if at least a first exhaust pipe and/or at least a second exhaust pipe is curved in a loop-like manner and is guided around an exhaust pipe of another cylinder.
Bei der Führung der Abgasrohre ist dabei insbesondere auf gerade Verschraubungen für die Befestigungen der Krümmerflansche am Zylinderkopf zu achten, so dass eine möglichst problemlose Montage und Demontage erfolgen kann.When routing the exhaust pipes, particular attention must be paid to straight screw connections for the attachment of the manifold flanges to the cylinder head so that assembly and disassembly can be carried out as smoothly as possible.
Das nicht beanspruchte Abgassystem eignet sich in vorteilhafter Weise für eine Anwendung bei einem Fahrzeug mit einem Unterflur-Katalysator.The unstressed exhaust system is advantageously suitable for use in a vehicle with an underfloor catalytic converter.
Eine minimale Anzahl an Anschlussflanschen lässt sich dadurch realisieren, dass die Kanalgeometrien der Einlasskanäle und/oder Auslasskanäle zumindest zweier benachbarter Zylinder bezüglich zumindest einer Motorquerebene zwischen den beiden Zylindern gespiegelt ausgebildet sind. Weiters kann vorgesehen sein, dass die Kanalgeometrien der Einlasskanäle und/oder Auslasskanäle zumindest zweier benachbarter Zylinder bezüglich zumindest einer Motorquerebene zwischen den beiden Zylindern gespiegelt ausgebildet sind.A minimum number of connecting flanges can be achieved by mirroring the channel geometries of the intake and/or exhaust ports of at least two adjacent cylinders with respect to at least one transverse engine plane between the two cylinders. Furthermore, it can be provided that the channel geometries of the intake ports and/or exhaust ports of at least two adjacent cylinders are mirrored with respect to at least one transverse engine plane between the two cylinders.
Durch die Spiegelung der Kanalgeometrien können für benachbarte Zylinder die Kanäle in einen Flansch zusammengeführt werden. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass zumindest zwei Einlasskanäle, vorzugsweise genau zwei Einlasskanälen von Einlassventilen zweier benachbarter Zylinder von einem gemeinsamen Einlasskanalflansch ausgehen. Genauso ist es möglich, dass zumindest zwei Auslasskanäle von Auslassventilen zweier benachbarter Zylinder von einem gemeinsamen Auslassflansch ausgehen. Einlass- und Auslassflansche können im Bereich der Motorquerebene angeordnet sein. Dabei kann jeweils eine erste Motorquerebene einen ersten oder zweiten Einlassflansch und/oder einen Auslassflansch schneiden. Die zweite Motorquerebene schneidet nur einen zweiten Einlassflansch.By mirroring the port geometries, the ports for adjacent cylinders can be merged into a single flange. Preferably, at least two intake ports, preferably exactly two intake ports of intake valves of two adjacent cylinders, extend from a common intake port flange. Likewise, at least two exhaust ports of exhaust valves of two adjacent cylinders extend from a common exhaust flange. Intake and exhaust flanges can be arranged in the region of the transverse engine plane. A first transverse engine plane can intersect a first or second intake flange and/or an exhaust flange. The second transverse engine plane intersects only a second intake flange.
In einer nicht beanspruchten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Einlasskanäle der beiden Einlassventile jeweils eines Zylinders zwischen den Einlassflanschen und zumindest einem Ventilraum getrennt ausgebildet sind. Dies ermöglicht eine optimale Anordnung der Einlassspiralen und eine minimale Anzahl an Einlassflanschen, wobei die Anzahl der Einlassflansche z+1 beträgt, wobei z die Zylinderanzahl ist.In a variant not claimed, the intake ports of the two intake valves of each cylinder are separated between the intake flanges and at least one valve chamber. This allows for an optimal arrangement of the intake coils and a minimal number of intake flanges, with the number of intake flanges being z+1, where z is the number of cylinders.
Ist die Zylindergeometrie besonders beengend, können die erforderlichen Kanalquerschnitte dennoch erreicht werden, wenn zumindest zwei Einlasskanäle jeweils eines Zylinders im Bereich des vorzugsweise spiralförmig ausgebildeten Ventilraumes eines Einlassventils miteinander strömungsverbunden sind.If the cylinder geometry is particularly cramped, the required channel cross-sections can still be achieved if at least two intake channels of each cylinder are fluidly connected to one another in the region of the preferably spiral-shaped valve chamber of an intake valve.
Die Strömungsverbindung der beiden Einlasskanäle im Bereich eines Ventilraumes hat zusätzlich den Vorteil, dass der Sandkern beim Gießvorgang der Einlasskanäle versteift werden kann.The flow connection of the two inlet channels in the area of a valve chamber has the additional advantage that the sand core can be stiffened during the casting process of the inlet channels.
In einer nicht beanspruchten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass ein gemeinsamer Auslasskanal von jeweils zwei Auslassventilen eines Zylinders ausgeht, wobei die gemeinsamen Auslasskanäle von jeweils zwei benachbarten Zylindern zu einem gemeinsamen Auslassflansch führen, wobei vorzugsweise die Anzahl der Auslassflansche z/2 beträgt, wobei z die Anzahl der Zylinder ist.In an embodiment not claimed, it can be provided that a common exhaust port extends from each of two exhaust valves of a cylinder, wherein the common exhaust ports of each of two adjacent cylinders lead to a common exhaust flange, wherein preferably the number of exhaust flanges is z/2, where z is the number of cylinders.
In einer nicht beanspruchten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Querrippe asymmetrisch bezüglich der Querebene ausgebildet und/oder angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass die Kühlmittelströmung auf einer Seite der Querebene gedrosselt und auf der anderen Seite entdrosselt wird. Somit wird thermisch hoch beanspruchten Bereichen des einen Zylinders mehr Kühlmittel zugeführt, als dem benachbarten Zylinder.In an embodiment not claimed, the transverse rib is designed and/or arranged asymmetrically with respect to the transverse plane. This results in the coolant flow being throttled on one side of the transverse plane and unthrottled on the other side. Thus, more coolant is supplied to the thermally highly stressed areas of one cylinder than to the adjacent cylinder.
Dabei kann vorgesehen sein, dass - in einem Schnitt normal zur Zylinderachse betrachtet - der Flächenschwerpunkt der Querrippe außerhalb der Querebene angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die Querrippe eine Längsmittelebene aufweist, bezüglich welcher die Querebene symmetrisch ausgebildet ist.In this case, it can be provided that - viewed in a section normal to the cylinder axis - the center of gravity of the transverse rib is located outside the transverse plane. Alternatively or additionally, it can also be provided that the transverse rib has a longitudinal center plane with respect to which the transverse plane is symmetrical.
Die Querrippe selbst kann symmetrisch bezüglich einer durch den Flächenschwerpunkt verlaufenden Längsmittelebene ausgebildet sein. Zur Verminderung von Strömungswiderständen ist es vorteilhaft, wenn die Querrippe flügelprofilartig geformt ist.The transverse rib itself can be designed symmetrically with respect to a longitudinal center plane passing through the center of gravity. To reduce flow resistance, it is advantageous for the transverse rib to be shaped like an airfoil.
Die Querebene kann durch zwischen zwei Zylindern angeordnete Zylinderkopfschrauben aufgespannt sein.The transverse plane can be spanned by cylinder head bolts arranged between two cylinders.
Zur Vereinfachung der Fertigung und Montage des Einlasssammlers ist vorgesehen, dass die Klappenwelle in zumindest einem fest mit dem Gehäuse verbindbaren Lagerkörper gelagert ist, wobei vorzugsweise der Lagerkörper formschlüssig mit dem Gehäuse verbindbar ist. Besonders vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Lagerkörper im Bereich des Flansches der Einlasskanalteilstücke mit dem Gehäuse verbindbar ist.To simplify the manufacture and assembly of the intake manifold, the valve shaft is mounted in at least one bearing body that can be firmly connected to the housing, wherein the bearing body can preferably be connected to the housing in a form-fitting manner. Particularly preferably, the bearing body can be connected to the housing in the region of the flange of the intake duct sections.
Tieflochbohrungen für die Klappenwelle können vermieden werden, indem der Lagerkörper in eine vorzugsweise in das Gehäuse eingefräste Nut einsetzbar ist, wobei die Form des Lagerkörpers dem Profil der Nut angepasst ist. Ein exakter Formschluss kann ermöglicht werden, wenn die Nut ein im Wesentlichen konisches Profil aufweist.Deep-hole drilling for the valve shaft can be avoided by inserting the bearing body into a groove, preferably milled into the housing, with the shape of the bearing body adapted to the profile of the groove. A precise form fit can be achieved if the groove has a substantially conical profile.
Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass sich die Nut - die Einlasskanalteilstücke der Gruppe querend - in Längsrichtung des Flansches erstreckt.Advantageously, the groove extends in the longitudinal direction of the flange, crossing the inlet channel sections of the group.
Um eine rasche und lagerichtige Positionierung zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die lagerichtige Position des Lagerkörpers in der Nut durch eine einen Formschluss bildende Zentriereinrichtung definiert ist, wobei vorzugsweise die Zentriereinrichtung durch einen Vorsprung des Lagerkörpers oder des Gehäuses gebildet ist, welcher mit einer entsprechend geformten Ausnehmung des Gehäuses bzw. des Lagerkörpers zusammenwirkt.In order to enable rapid and correct positioning, it is advantageous if the correct position of the bearing body in the groove is defined by a centering device forming a positive connection, wherein the centering device is preferably formed by a projection of the bearing body or the housing, which interacts with a correspondingly shaped recess of the housing or the bearing body.
Um die Fertigung zu vereinfachen, ist es günstig, eine Vielzahl von Lagerkörpern vorzusehen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Klappenwelle beidseits jeder Klappe in jeweils einem Lagerkörper gelagert ist. Dies ermöglicht eine spannungsfreie Lagerung der Klappenwelle.To simplify production, it is advantageous to provide a large number of bearing bodies. It is particularly advantageous if the valve shaft is mounted in a bearing body on both sides of each valve. This allows the valve shaft to be mounted without stress.
Die Lagerkörper werden vorteilhafter Weise durch Kunststoffeinlegeteile gebildet. Das Gehäuse des Einlasssammlers kann aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen.The bearing bodies are advantageously formed by plastic inserts. The housing of the intake manifold can be made of light metal, particularly aluminum or an aluminum alloy.
Eine besonders einfache Montage und Demontage des Einlasssammlers kann realisiert werden, wenn die Klappen, Lagerkörper und Klappenwelle zu einer Vormontagegruppe zusammengefasst sind. Da die Klappen direkt im Bereich des Flansches angeordnet sind, können die Klappendichtflächen besonders einfach von der Seite des Flansches her bearbeitet werden.Particularly simple assembly and disassembly of the intake manifold can be achieved if the flaps, bearing bodies, and flap shaft are combined into a pre-assembly group. Since the flaps are located directly in the flange area, the flap sealing surfaces can be machined particularly easily from the flange side.
Der nicht beanspruchte Einlasssammler zeichnet sich durch besonders einfache Herstellung und rasche Montage- und Demontagevorgänge aus, wobei insbesondere Tieflochbohrungen für die Wellenlagerung und Zwischenflansche vermieden werden können.The unstressed inlet manifold is characterized by particularly simple manufacture and rapid assembly and disassembly processes, whereby deep hole drilling for the shaft bearings and intermediate flanges can be avoided.
Zur Vereinfachung der Einstellung der Spannung für das Zugmittel ist es vorteilhaft, wenn die Spanneinrichtung zumindest ein, vorzugsweise durch eine Schraubenfeder gebildetes, Vorspannelement aufweist, welches eine vordefinierte Spannkraft auf das Aggregat in Spannrichtung ausübt, wobei das Vorspannelement an einer am Schraubbolzen der Schraubverbindung befestigten Spannmutter abgestützt ist.To simplify the adjustment of the tension for the traction means, it is advantageous if the tensioning device has at least one pre-tensioning element, preferably formed by a helical spring, which exerts a predefined tensioning force on the unit in the tensioning direction, wherein the pre-tensioning element is supported on a tensioning nut fastened to the screw bolt of the screw connection.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Spannmutter als Spannhülse ausgebildet ist.It is preferably provided that the clamping nut is designed as a clamping sleeve.
Spezialwerkzeuge zur Einstellung der Spannung des Zugmittels und Messgeräte können weitgehend entfallen, wenn die Spannmutter einen mit einer ersten Flanschfläche des Flansches zusammenwirkenden Anschlag aufweist, welcher die maximale Vorspannkraft des Spannelementes definiert.Special tools for adjusting the tension of the traction device and measuring devices can be largely eliminated if the clamping nut has a stop that interacts with a first flange surface of the flange and defines the maximum preload force of the clamping element.
Durch das Vorspannelement wird das Aggregat, beispielsweise eine Lichtmaschine, in Spannrichtung gegen das Zugmittel gedrückt. Die Spannmutter wird dabei so weit angezogen, bis der Anschlag fast auf der ersten Flanschfläche zu liegen kommt. Dadurch wirkt auf das Aggregat dir vorgesehen Spannkraft durch das Vorspannelement ein. Eine Fixierung des Aggregates in dieser Spannstellung kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, dass die Schraubverbindung eine Kontermutter aufweist, welche an einer der ersten Flanschfläche abgewandten zweiten Flanschfläche des Flansches angreift. Durch die Kontermutter wird der Flansch gegen die Spannmutter gedrückt und dadurch die Lage des Aggregates mit der richtigen vordefinierten Spannung des Zugmittels fixiert.The pretensioning element presses the unit, such as an alternator, against the tensioning device in the tensioning direction. The tensioning nut is tightened until the stop almost lies on the first flange surface. This exerts the intended tensioning force on the unit via the pretensioning element. The unit can be easily fixed in this tensioned position by the screw connection having a lock nut which engages a second flange surface of the flange facing away from the first flange surface. The lock nut presses the flange against the tensioning nut, thereby fixing the position of the unit with the correct, predefined tension of the tensioning device.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
-
1 ein nicht beanspruchtes Abgassystem in einer ersten Ausführungsvariante; -
2 ein nicht beanspruchtes Abgassystem in einer zweite Ausführungsvariante; -
3 dasDetail III aus 1 ; -
4 dasDetail IV aus 1 ; -
5 die nicht beanspruchte Abgasrohranordnung in einem Schnitt gemäß der Linie V-V in1 ; -
6 die nicht beanspruchte Abgasrohranordnung in einer Ansicht; -
7 die nicht beanspruchte Abgasrohranordnung in einer Draufsicht; -
8 ein erstes Einbaubeispiel für die nicht beanspruchte Abgasrohranordnung; -
9 ein zweites Einbaubeispiel für die nicht beanspruchte Abgasrohranordnung; -
10 eine Kanalanordnung eines nicht beanspruchten Zylinderkopfes in einer ersten Ausführungsvariante; -
11 eine Kanalanordnung eines nicht beanspruchten Zylinderkopfes in einer zweiten Ausführungsvariante; -
12 eine Kühlkanalkernanordnung eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes in einer Schrägansicht; -
13 die Kühlkanalkernanordnung in einem Schnitt in einer Querebene gemäß der Linie XIII-XIII in12 ; -
14 die Kühlkanalkernanordnung in einer Ansicht von der Seite der Zylinderkopfdichtebene; -
15 einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie XV-XV in12 oder 14 ; -
16 eine Kühlraumanordnung eines nicht beanspruchten Zylinderkopfes in einem Schnitt gemäß der Linie I-I in17 ; -
17 diese Kühlraumanordnung in einem Schnitt gemäß der Linie VII-VII in16 ; -
18 eine Kühlraumanordnung in einer anderen Ausführungsvariante; -
19 eine Schrägansicht des nicht beanspruchten Einlasssammlers; -
20 den nicht beanspruchten Einlasssammler in einer Seitenansicht; -
21 den nicht beanspruchten Einlasssammler in einem Schnitt gemäß der Linie XXI-XXI in20 ; und -
22 eine nicht beanspruchte Spanneinrichtung für ein Zugmittel.
-
1 an unclaimed exhaust system in a first embodiment; -
2 an unstressed exhaust system in a second embodiment; -
3 the detail III from1 ; -
4 the detail IV from1 ; -
5 the unclaimed exhaust pipe arrangement in a section along the line VV in1 ; -
6 the unclaimed exhaust pipe arrangement in a view; -
7 the unclaimed exhaust pipe arrangement in a plan view; -
8 a first installation example for the exhaust pipe arrangement not claimed; -
9 a second installation example for the exhaust pipe arrangement not claimed; -
10 a channel arrangement of a non-stressed cylinder head in a first embodiment variant; -
11 a channel arrangement of a non-stressed cylinder head in a second embodiment; -
12 a cooling channel core arrangement of a cylinder head according to the invention in an oblique view; -
13 the cooling channel core arrangement in a section in a transverse plane according to the line XIII-XIII in12 ; -
14 the cooling channel core arrangement in a view from the side of the cylinder head sealing plane; -
15 a cylinder head according to the invention in a section along the line XV-XV in12 or14 ; -
16 a cooling chamber arrangement of a non-stressed cylinder head in a section along the line II in17 ; -
17 This cold storage arrangement in a section along the line VII-VII in16 ; -
18 a cold room arrangement in a different design variant; -
19 an oblique view of the unstressed intake manifold; -
20 the unused intake manifold in a side view; -
21 the unclaimed inlet manifold in a section along the line XXI-XXI in20 ; and -
22 an unstressed tensioning device for a traction device.
Funktionsgleiche Teile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszeichen versehen.Parts with the same function are provided with the same reference symbols in the different versions.
Ein in den
Im jeweiligen Mündungsbereich 21, 22 bzw. 23 weisen die einmündenden ersten bzw. zweiten Abgasrohre 11, 14; 12, 13; 15, 16 jeweils einen Winkel α1, α2 von maximal 30° zueinander auf, wobei der Winkel α1, α2 durch die Tangenten t1, t2 bzw. t3, t4 in Referenzpunkten P1, P2 bzw. P3, P4 der jeweiligen Innenwand 11a, 12a, 13a, 14a bzw. 15a, 16a des jeweiligen Abgasrohres 11, 12, 13, 14 bzw. 15, 16 definiert ist. Die Referenzpunkte P1, P2 bzw. P3, P4 sind dabei von einem ersten Schnittpunkt S1 bzw. S3 um einen - in Richtung der Strömungsachse x1 bzw. x2 des stromabwärtigen gemeinsamen zweiten Abgasrohres 15, 16 bzw. Sammelrohres 17 gemessen - beabstandet. Der Abstand a1 bzw. a2 beträgt dabei den halben Durchmesser d1 bzw. d2, der in den Mündungsbereich 21, 22 bzw. 23 einmündenden ersten bzw. zweiten Abgasrohre 11, 14; 12, 13 bzw. 15, 16, wie in
Zumindest ein zweiter Schnittpunkt S2 bzw. S4 einer Tangente t2 bzw. t3 mit der Innenwand 15a des gemeinsamen zweiten Abgasrohres 15 bzw. der Innenwand 17a des Sammelrohres 17 liegt um einen Betrag b1 bzw. b2 stromabwärts des Schnittpunktes S1 bzw. S3, welcher größer ist als der Durchmesser d2 bzw. d3 des gemeinsamen zweiten Abgasrohres 15 bzw. 17. Der Durchmesser d2 bzw. d3 des gemeinsamen zweiten Abgasrohres bzw. des Sammelrohres 17 ist 20% bis 30% größer als der Durchmesser d1 bzw. d2 der einmündenden ersten bzw. zweiten Abgasrohre 11, 14, 12, 13 bzw. 15, 16.At least one second intersection point S 2 or S 4 of a tangent t 2 or t 3 with the
Die Länge der ersten Abgasrohre 11, 12, 13, 14 ist mit L11, L12, L13, L14 bezeichnet, die Länge der zweiten Abgasrohre 15, 16 mit L15 und L16. Um eine gleiche Lauflänge der Abgaswellen jedes Zylinders 1, 2, 3, 4 zu erhalten, ist die Summenlänge L11 + L15, L13 + L16, L14 + L16, L12 + L16 der Strömungswege des ersten und zweiten Abgasrohres 11, 15; 13, 16; 14, 15; 12, 16 zumindest zweier aufeinander folgender Zylinder 1, 3, 4, 2 gleich.The length of the
Um gleiche Summenlängen für die Rohrabschnitte der Zylinder 1, 2, 3, 4 zu erhalten, kann vorgesehen sein, dass zumindest ein erstes Abgasrohr 12, 13 und/ oder ein zweites Abgasrohr 16 bogenartig gekrümmt ist, wobei vorteilhafter Weise das erste oder zweite Abgasrohr 12, 13, 16 um ein anderes erstes oder zweites Abgasrohr 11, 15 herumgeführt werden kann, wie in
Insbesondere bei bogenartigen Führungen von Abgasrohren 11, 12, 13, 14 muss der unbehinderte gerade Zugang eines Werkzeuges mit dem Durchmesser des Werkzeuges und der zugehörige Freigang zur Montage und Demontage gewährleistet sein. Es muss also ein zylinderförmiger Freigang vor jeder Befestigungsschraube vorliegen.Particularly in the case of
Stromabwärts der Vereinigung der zweiten Abgasrohre 15, 16 schließt an den Mündungsbereich 23 ein gerades Rohrstück 17' des Sammelrohres 17 mit der Länge LG an, wobei die Länge LG größer ist als der Durchmesser d3 des gemeinsamen Sammelrohres 17. Sie kann beispielsweise 20 mm betragen.Downstream of the junction of the
An das gerade Rohrstück 17' kann ein Diffusor 19 angeschlossen sein, dessen Länge LD mindestens das Zweifache des Durchmessers d3 des Sammelrohres 17 beträgt. Der Durchmesser Dd des Diffusoraustrittes ist um etwa 20% größer als der Durchmesser d3 des Diffusoreintrittes. Zusätzlich oder statt dem Diffusor 19 kann zwischen Sammelrohr 17 und dem Katalysator 18 ein Einlauftrichter 24 angeordnet sein. Der strömungsmäßige Abstand des Katalysators 18 zum Zylinderkopfflansch der Brennkraftmaschine 20 beträgt beispielsweise 300 mm bis 500 mm.A
Wie in
Der Gegenstand der vorliegenden Anmeldung kann besonders vorteilhaft in Kombination mit einem aus der
Der in den
Das Ventilbild und die Einlasskanalanordnung 111, sowie die Auslasskanalanordnung 112 zumindest zweier benachbarter Zylinder 101, 102, 103, 104 ist jeweils um eine Motorquerebene 113a, 113b zwischen zwei Zylindern 101, 102, 103, 104 gespiegelt. Durch die Spiegelung der Kanalgeometrien können für benachbarte Zylinder 101, 102, 103, 104 jeweils die Einlasskanäle 105a, 106a und die Auslasskanäle 109 zweier benachbarter Zylinder 101, 102, 103, 104 in einen gemeinsamen Einlassflansch 114, 115 bzw. Auslassflansch 117 im Bereich der Motorquerebene 113a, 113b zusammengeführt werden. Die erste Motorquerebene 113a schneidet einen ersten Einlassflansch 114 und einen Auslassflansch 117. Die zweite Motorquerebene 113b schneidet nur einen zweiten Einlassflansch 115. Ausgenommen davon sind die äußeren Einlasskanäle 105a, der äußersten Zylinder 101, 104. Damit wird auf der Auslassseite A die Anzahl der Auslassflansche 117 gleich der halben Zylinderanzahl, nämlich z/2, wobei z die Anzahl der Zylinder 101, 102, 103, 104 bedeutet. Auf der Einlassseite E wird für eine optimale Spiralenanordnung der Einlasskanäle 106a eine getrennte Führung der Zulaufteile der beiden zu den jeweils zwei Einlassventilen 105, 106 pro Zylinder 101, 102, 103, 104 gehenden Einlasskanälen 105a, 106a bevorzugt. Durch die symmetrische Anordnung wird die Anzahl der Einlassflansche 114, 115, 116 gleich dem Wert z+1, wobei z die Zylinderzahl bedeutet. Weiters kann bei der Herstellung des Zylinderkopfes 110 der Sandkern der Einlasskanäle 105a, 106a durch eine Strömungsverbindung 118 der beiden Einlasskanäle 105a, 106a im Bereich des Ventilraumes 106b versteift werden, wie in
Durch die beschriebene Einlass- und Auslasskanalanordnung 111, 112 kann die Anzahl der Anschlussflansche 114, 115, 116, 117 minimiert und der Zylinderkopf 110 sehr kompakt ausgeführt werden. Durch gegenseitige Abstützung der einzelnen Einlasskanäle 105a, 106a ergibt sich eine robuste Struktur. Darüber hinaus kann eine optimale Kanalführung für die Drallgenerierung erzielt werden.The described intake and
Von den beiden Einlasskanälen 105a, 106a pro Zylinder 101, 102, 103, 104 ist der Einlasskanal 105a jeweils als Tangentialkanal und der Einlasskanal 6a als Spiralkanal ausgebildet.Of the two
Das Ventilbild kann - wie in den Ausführungsbeispielen gezeigt - verdreht oder aber auch parallel bezüglich den Motorlängs- oder -querebenen ausgebildet sein.The valve pattern can be rotated - as shown in the exemplary embodiments - or parallel to the longitudinal or transverse planes of the engine.
Die durch die Kühlkanalkernanordnung 240 gebildete Kühlraumanordnung 210 für einen Zylinderkopf 230 einer Brennkraftmaschine weist zumindest einen Kühlraum 210a auf, der erste, zweite und dritte Kühlmittelwege 201, 202, 203 und deren Durchtrittsöffnungen 204, 205, 206 mit einem nicht weiter dargestellten Wassermantel eines Zylinderblockes strömungsverbunden werden kann (
Die Kühlmittelströmung des dritten Kühlmittelweges 203 wird direkt zu einem Teilkühlraum 211 geführt, welcher sich im Ausführungsbeispiel einerseits in einen Stegbereich 212 zwischen Einlassventil und Auslassventil und andererseits in einen dem Feuerdeck benachbarten teilweise ringförmigen Bereich 213 um einen zentralen Aufnahmeschacht für eine Zündkerze oder eine Einspritzeinrichtung erstreckt. Der dritte Kühlmittelweg 203 ist im Wesentlichen im Bereich einer die Zylinderachse 214 beinhaltenden Motorquerebene 215 des Zylinderkopfes angeordnet. Vom dritten Kühlmittelweg 203 zweigt ein im Wesentlichen parallel zur Zylinderachse 214 ausgebildeter Steigkanal 216 ab und mündet in einen oberen Abschnitt 209 des Kühlraumes 210a. Die Kühlbereiche 207, 208; 207a, 208a, der obere Abschnitt 209, sowie der Steigkanal 216 umgeben damit die nicht weiter dargestellten Auslasskanäle, welche durch die Freiräume 217, 218 in den
Die Höhe h des dritten Kühlmittelweges 203 beträgt das 0,5- bis 3-fache der Stärke s des Feuerdeckes 222 (
Um das Kühlmittel gezielt auf heiße Stellen zu lenken, kann im Bereich der Kanaldecke 219 des dritten Kühlmittelweges 203 zumindest eine Ausbuchtung 220 vorgesehen sein, welche eine düsenartige Verengung 221 des Kühlmittelweges bildet, durch die die Geschwindigkeit des Kühlmittels erhöht und auf thermisch kritische Stellen umgelenkt wird.In order to direct the coolant specifically to hot spots, at least one
Die Steigkanäle 216 dienen als Entgasungskanäle und als Strömungsverbindung zu dem oberen Teilkühlraum 209.The
Die Erfindung wurde anhand eines Zylinderkopfes mit Querstromkühlung erläutert. Sie ist aber ebenso bei Zylinderköpfen mit Längsströmung anwendbar.The invention was explained using a cylinder head with cross-flow cooling. However, it is also applicable to cylinder heads with longitudinal flow.
Die
Die Querrippe 334 ist dabei im Ausführungsbeispiel asymmetrisch und außermittig bezüglich der Querebene 333 angeordnet. Der Flächeschwerpunkt S der Querrippe 334 ist somit exzentrisch zur Querebene 333 vorgesehen. Die Exzentrizität ist mit e bezeichnet.In this embodiment, the
Die Querrippe 334 ist im Ausführungsbeispiel symmetrisch bezüglich einer Längsmittelebene 338 der Querrippe 334 ausgebildet. Es ist aber auch eine asymmetrische regelmäßige oder unregelmäßige Form der Querrippe 334 möglich. Insbesondere kann die Querrippe 334 ein strömungsgünstiges Profil, beispielsweise ein Flügelprofil, aufweisen.In the exemplary embodiment, the
Durch die außermittige und asymmetrische Positionierung der Querrippe 334 ist die lichte Weite a1 zur Einlasskanalwand 336 auf einer Seite der Querebene 333 geringer als die lichte Weite a2 zur Einlasskanalwand 337 auf der anderen Seite der Querebene 333. Dies bewirkt, dass der Kühlmittelstrom auf der einen Seite gedrosselt und auf der anderen Seite entdrosselt wird. Dadurch wird auf einer Seite eine Erhöhung und auf der anderen Seine eine Verlangsamung der Kühlmittelgeschwindigkeit erreicht, wodurch die Kühlung den jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden kann.Due to the off-center and asymmetrical positioning of the
Insbesondere ist es auch möglich, durch Anstellen der Querrippe 334 eine Umlenkung der Strömung zu bewirken, wie in
In den
Im Bereich des Flansches 405 können in die Einlasskanalstücke 404 des Einlasssammlers 401 Klappen 406 angeordnet werden. Die Klappen 406 mehrerer Einlasskanalteilstücke 404 sind über eine gemeinsame Klappenwelle 407 betätigbar. Die Klappenwelle 407 ist im Wesentlichen keilförmig in Lagerkörpern 408 beidseits jeder Klappe 406 gelagert.In the area of the
Im Bereich des Flansches 405 weist das Gehäuse 402 eine die Einlasskanalteilstücke 404 querende, längs zum Flansch 405 angeordnete, vorteilhafter Weise eingefräste Nut 409 zur Aufnahme der Lagerkörper 408 auf. Das Profil der Nut 409 ist im Wesentlichen konisch, wobei die Lagerkörper eine entsprechende reziproke Form aufweisen. Die Nut 409 nimmt alle Lagerkörper 408 auf.In the area of the
Um die axiale Lage der Lagerteile 408 fixieren zu können, sind einen Formschluss bildende Zentriereinrichtungen 410 zwischen Lagerkörpern 408 und Nut 409 vorgesehen. Die Zentriereinrichtungen 410 werden im Ausführungsbeispiel jeweils durch einen Vorsprung 410a jedes Lagerkörpers 408 gebildet, welche in eine entsprechende Ausnehmung 410b der Nut 409 eingreift. Die Vorsprünge 410a können als am Lagerkörper 408 angegossene Nasen ausgebildet sein, die als Gegenstück Bohrungen im Gehäuse 402 aufweisen. Es können aber auch radiale Stege am Innendurchmesser der Lagerkörper 408 vorgesehen sein, die in Einstiche der Klappenwelle 407 eingreifen, um dadurch ein Positionieren der Lagerkörper 408 zu ermöglichen.In order to fix the axial position of the bearing
Die Klappen 406 können auf der Klappenwelle 407 vormontiert werden, eventuell sogar mittels einer geeigneten Vorrichtung aufgelötet oder verschweißt werden, wodurch aufwändige Bearbeitungen der Klappenwelle 407 (Schlitze für Klappeneinsatz oder Gewindebohrungen für Klappenbefestigung) entfallen können. In diesem Falle ist es von Vorteil, wenn die Lagerkörper 408 aus zwei oder mehreren Teilen zusammengebaut werden, um diese nach Anbringen der Klappen 406 auf der Klappenwelle 407 zu befestigen.The
Klappen 406, Klappenwelle 407 und Lagerkörper 408 können in jedem Falle zu einer Vormontagegruppe 411 zusammengefasst und gemeinsam in das Gehäuse 402 des Einlasssammlers 401 eingesetzt werden. Die Lagerkörper 408 werden beispielsweise durch Kunststoffeinlegeteile gebildet. Die Abdichtung des Flansches 405 und des Lagerkörpers 408 gegenüber dem Zylinderkopf kann in bekannter Weise beispielsweise über eine Weichstoffdichtung erfolgen.In any case, flaps 406,
Die
Die Spanneinrichtung 501 weist eine Schraubverbindung 506 mit einem Schraubbolzen 507, einer Spannmutter 508, ein Vorspannelement 509 und eine Kontermutter 510 auf. Der Schraubbolzen 507 stützt sich mit seinem ersten Ende 507a an einer Konsole 511 des Motors ab und ist im Bereich seines zweiten Endes 507b mit einem Flansch 512 des Aggregates 504 verbunden, wobei der Schraubbolzen 507 eine Bohrung 513 des Flansches 512 durchdringt. Die am Schraubbolzen 507 angreifende Spannmutter 508 ist im Ausführungsbeispiel als Spannhülse ausgebildet. Das durch eine Schraubenfeder mit definierter Federkennlinie gebildete Vorspannelement 509 ist zwischen der Spannmutter 508 und dem Flansch 512 angeordnet, wobei das Vorspannelement 509 durch die Spannmutter 508 gegen den Flansch 512 gepresst wird. Zum Einstellen der Spannung des Zugmittels 502 wird die Spannmutter 508 angezogen, wodurch das Vorspannelement 509 mit zunehmender Kraft gegen den Flansch 512 gepresst wird. Die Spannmutter 508 weist einen Anschlag 514 auf, welcher die maximale Vorspannkraft des Vorspannelementes 509 definiert. Die Spannmutter 508 wird soweit angezogen, bis der Anschlag 514 gerade auf der ersten Flanschfläche 515 des Flansches 512 aufliegt. Der mit dem Verdrehen der Spannmutter 508 in Vorspannrichtung abnehmende Abstand zwischen dem Anschlag 514 und der ersten Flanschfläche 515 ist mit x bezeichnet. Das Aggregat 504 wird somit durch das Vorspannelement 509 mit der maximal zulässigen Kraft in Spannrichtung 505 gedrückt, wodurch die vordefinierte Spannung des Zugmittels 502 erreicht ist. In dieser Lage wird die Kontermutter 510 in Richtung der Spannmutter 508 angezogen, wobei die Kontermutter 510 auf eine der ersten Flanschfläche 515 abgewandte zweite Flanschfläche 516 einwirkt. Der Flansch 512 ist somit zwischen Spannmutter 508 und Kontermutter 510 fixiert.The
Durch die beschriebene Spanneinrichtung 501 kann die vorgesehene Spannung des Zugmittels 502 ohne Spezialwerkzeug und ohne speziellem Messgerät eingestellt werden, so dass zum Beispiel ein Wechsel des Zugmittels 502 fernab einer Werkstätte mit geringem Aufwand und unter Einhaltung der vorgeschriebenen Spannung des Zugmittels 502 möglich ist.By means of the described
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150308369A1 (en) * | 2012-12-06 | 2015-10-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cylinder head of multi-cylinder internal combustion engine |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0806598A1 (en) * | 1996-05-08 | 1997-11-12 | Sango Co., Ltd. | Merging pipe and method of manufacturing the same |
| JPH10176558A (en) * | 1996-12-18 | 1998-06-30 | Yamaha Motor Co Ltd | Engine operation control device |
| EP1342890A2 (en) * | 2002-03-08 | 2003-09-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | Exhaust manifold for four-cylinder engine |
| EP1363010A2 (en) * | 2002-05-07 | 2003-11-19 | AVL List GmbH | Method for operating a spark ignition four-stroke internal combustion engine with multiple injection |
| DE10256178A1 (en) * | 2002-05-28 | 2003-12-24 | Hyundai Motor Co Ltd | Water jacket for a cylinder head |
| EP1387052A1 (en) * | 2002-07-30 | 2004-02-04 | Nissan Motor Company, Limited | Engine exhaust apparatus |
| DE10237664A1 (en) * | 2002-08-16 | 2004-02-19 | Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag | Cylinder head for water-cooled multi-cylinder internal combustion engine has main cooling flow on inflow side between two exhaust valves |
| DE69910249T2 (en) * | 1998-12-04 | 2004-04-15 | Renault Sport | CYLINDER HEAD FOR A LIQUID-COOLED INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
| DE10251360A1 (en) * | 2002-11-05 | 2004-05-19 | Daimlerchrysler Ag | Fluid-cooled cylinder head for multi-cylinder IC engines has two outlet valves and at least one intake valve for each cylinder section, and coolant flow from below into cylinder sections |
| WO2004063551A1 (en) * | 2003-01-16 | 2004-07-29 | Avl List Gmbh | Inlet manifold for an internal combustion engine |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6412021A (en) | 1987-07-06 | 1989-01-17 | Mazda Motor | Exhaust manifold structure for engine |
| JPH0783048A (en) * | 1993-09-17 | 1995-03-28 | Suzuki Motor Corp | Car exhaust manifold |
| DE9401610U1 (en) * | 1994-02-01 | 1994-04-07 | Heinrich Gillet Gmbh & Co Kg, 67480 Edenkoben | Exhaust system for internal combustion engines |
| DE19505710C2 (en) * | 1994-02-21 | 2002-10-17 | Aisin Takaoka Ltd | exhaust |
-
2006
- 2006-05-02 WO PCT/AT2006/000182 patent/WO2006116788A2/en not_active Ceased
- 2006-05-02 DE DE112006000986.9T patent/DE112006000986B4/en active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0806598A1 (en) * | 1996-05-08 | 1997-11-12 | Sango Co., Ltd. | Merging pipe and method of manufacturing the same |
| JPH10176558A (en) * | 1996-12-18 | 1998-06-30 | Yamaha Motor Co Ltd | Engine operation control device |
| DE69910249T2 (en) * | 1998-12-04 | 2004-04-15 | Renault Sport | CYLINDER HEAD FOR A LIQUID-COOLED INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
| EP1342890A2 (en) * | 2002-03-08 | 2003-09-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | Exhaust manifold for four-cylinder engine |
| EP1363010A2 (en) * | 2002-05-07 | 2003-11-19 | AVL List GmbH | Method for operating a spark ignition four-stroke internal combustion engine with multiple injection |
| EP1362996A1 (en) * | 2002-05-07 | 2003-11-19 | AVL List GmbH | Piston for a direct injected spark ignition combustion engine |
| DE10256178A1 (en) * | 2002-05-28 | 2003-12-24 | Hyundai Motor Co Ltd | Water jacket for a cylinder head |
| EP1387052A1 (en) * | 2002-07-30 | 2004-02-04 | Nissan Motor Company, Limited | Engine exhaust apparatus |
| DE10237664A1 (en) * | 2002-08-16 | 2004-02-19 | Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag | Cylinder head for water-cooled multi-cylinder internal combustion engine has main cooling flow on inflow side between two exhaust valves |
| DE10251360A1 (en) * | 2002-11-05 | 2004-05-19 | Daimlerchrysler Ag | Fluid-cooled cylinder head for multi-cylinder IC engines has two outlet valves and at least one intake valve for each cylinder section, and coolant flow from below into cylinder sections |
| WO2004063551A1 (en) * | 2003-01-16 | 2004-07-29 | Avl List Gmbh | Inlet manifold for an internal combustion engine |
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