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DE19640122C1 - Cylinder head cooling device for multi=cylinder internal combustion engine in V=formation - Google Patents

Cylinder head cooling device for multi=cylinder internal combustion engine in V=formation

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Publication number
DE19640122C1
DE19640122C1 DE1996140122 DE19640122A DE19640122C1 DE 19640122 C1 DE19640122 C1 DE 19640122C1 DE 1996140122 DE1996140122 DE 1996140122 DE 19640122 A DE19640122 A DE 19640122A DE 19640122 C1 DE19640122 C1 DE 19640122C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
water jackets
cylinder head
level
cooling device
head cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE1996140122
Other languages
German (de)
Inventor
Imre Dipl Ing Sanyo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE1996140122 priority Critical patent/DE19640122C1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE19640122C1 publication Critical patent/DE19640122C1/en
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Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02B75/00—Other engines
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    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/22—Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement
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    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F2001/244—Arrangement of valve stems in cylinder heads
    • F02F2001/247—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated in parallel with the cylinder axis

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

Abstract

Each cylinder has at least two inlet channels (15) controlled by inlet valves and two outlet channels (14) controlled by two outlet valves, and a sparkplug fitted in a dome (16) or an injection valve arranged in the dome. A basic plane (2) has a number of plate-shaped water covers (5), which partly enclose the cylinders and the outlet channels. A cover plane (3), has two elongated water covers (6), which extend laterally from the dome. An intermediate plane (4) is arranged between the basic plane and the cover plane and joins them to one another. The intermediate plane has a number of funnel-shaped water covers (7), which are enclosed by the inlet channels and the outlet channels and surround the dome.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung.The present invention relates to a cylinder head cooling device.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zylinderkopf-Kühlungs­ vorrichtung für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine in V-Anordnung deren zwei Zylinderreihen zueinander auf Lücke stehen und nach dem Gegenstromprinzip betrieben werden, zu konzipieren, die den vorhande­ nen Bauraum optimal ausnutzt und auf möglichst einfache Weise herstell­ bar ist. Zudem soll die Kühlvorrichtung stets gleichmäßig von Kühlflüssig­ keit durchströmbar sein, so daß ihre Kühlkapazität effizient genutzt wer­ den kann.It is an object of the present invention to provide a cylinder head cooling Device for a multi-cylinder internal combustion engine in a V arrangement whose two rows of cylinders are in gap with each other and after the Counterflow principle to be operated, to design the existing optimal use of space and manufacture in the simplest possible way is cash. In addition, the cooling device should always consist of coolant evenly speed can be flowed through, so that their cooling capacity is used efficiently that can.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1.This task is solved by the cylinder head cooling device according to claim 1.

Indem die Vorrichtung in Grundebene, Deckebene und Zwischenebene - also in drei Ebenen - unterteilt ist, kann sie den Strukturen des Zylin­ derkopfes gut angepaßt werden und dabei trotzdem kompakt ausgestaltet sein. Zudem ist diese Vorrichtung dank der in Ebenen gegliederten Struktur besonders vorteilhaft herstellbar, da sie einfach mittels eines Montagetisches, der einen Teil der Grundebene darstellt, und eines Sand­ kerns, der die restliche Kühlungsvorrichtung darstellt. Schließlich gewähr­ leistet die Unterteilung der Vorrichtung in drei Ebenen auch das gleich­ mäßige Durchströmen von Kühlflüssigkeit, da die Zwischenebene an die obersten Bereiche der Grundebene anschließt und die Deckebene wiederum an die obersten Bereiche der Zwischenebene anschließt wobei die Wassermäntel der einzelnen Zylinder weitgehend voneinander ge­ trennt sind und sogenannte Zellen bilden. Daher können sich keine Kurzschlüsse bilden, welche die Effizienz der Kühlungsvorrichtung beeinträchtigen würden. Die erfindungsgemäße Zylinderkopf-Kühlungs­ vorrichtung läßt sich dank der Ausgestaltung der Grundebene auch besonders gut an einem Zylinderblock fortsetzen, da der Wasserkern des Zylinderblocks in die plattenförmigen Wassermäntel der Grundebene der Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung übergehen kann. Dadurch sind an dieser Stelle keine aufwendigen Abdichtungen zwischen dem Wasserkern des Zylinderblocks und den Wassermänteln des Zylinderkopfs erforder­ lich.By the device in the base level, top level and intermediate level - So divided into three levels - it can structure the Zylin derkopfes well adapted and still be compact be. In addition, this device is thanks to the divided into levels Structure can be produced particularly advantageously, since it can be easily created using a Assembly table, which forms part of the basic level, and a sand core, which represents the remaining cooling device. Finally grant the division of the device into three levels does the same moderate flow of coolant, since the intermediate level to the top areas of the base level and the deck level again connects to the uppermost areas of the intermediate level the water jackets of the individual cylinders largely ge are separated and form so-called cells. Therefore none can Form short circuits that affect the efficiency of the cooling device  would affect. The cylinder head cooling according to the invention device can also be thanks to the design of the basic level continue particularly well on a cylinder block, as the water core of the Cylinder blocks in the plate-like water coats of the base plane of the Cylinder head cooling device can pass over. Thereby are on no elaborate seals between the water core of the cylinder block and the water jackets of the cylinder head Lich.

Die beiden länglichen Wassermäntel der Deckebene sind ganz besonders kompakt ausgebildet, was die Herstellbarkeit der Zylinderkopf-Kühlungs­ vorrichtung ebenfalls positiv beeinflußt.The two elongated water coats on the deck level are very special compact design, which is the manufacturability of the cylinder head cooling device also positively influenced.

Die trichterförmig ausgebildeten Wassermäntel der Zwischenebene er­ möglichen schließlich, daß speziell der Bereich der Dome und Teile der Einlaß- sowie der Auslaßkanäle von einer maximalen Menge an Kühl­ flüssigkeit umgeben werden.The funnel-shaped water coats of the intermediate level Finally, possible that specifically the area of the domes and parts of the Inlet and outlet channels of a maximum amount of cooling be surrounded by liquid.

Bevorzugt erfolgt die Verbindung der plattenförmigen Wassermäntel der Grundebene mit den trichterförmigen Wassermänteln der Zwischenebene im wesentlichen durch Leitrippen und nachträglich eingebrachten Verbindungs­ bohrungen zwischen den Leitrippen und den plattenförmigen Wasser­ mänteln. Dazu wird zwischen den plattenförmigen Wassermänteln und den Leitrippen jeweils eine senkrecht zu den Ebenen orientierte Verbin­ dungsbohrung mit relativ starkem Durchmesser eingebracht. Die Leit­ rippen und die Verbindungsbohrungen können dann die Grundebene und die Zwischenebene miteinander verbinden. Da die Leitrippen im Bereich der Längsachse der Brennkraftmaschine angeordnet sind, wird der Kühl­ flüssigkeit eine Strömungsrichtung vorgegeben, die zwangsläufig an den thermisch stark beanspruchten Bereichen der im wesentlichen zentral angeordneten Auslaßventile vorbeiführt.Preferably, the connection of the plate-shaped water jackets takes place Basic level with the funnel-shaped water coats of the intermediate level in the essentially through guide ribs and retrofitted connection holes between the guide ribs and the plate-shaped water coats. For this purpose, between the plate-shaped water coats and the guide ribs each have a perpendicular connection to the planes manhole with a relatively large diameter. The lead rip and the connecting holes can then the ground plane and connect the intermediate level. Because the guide ribs in the area are arranged along the longitudinal axis of the internal combustion engine, the cooling fluid is given a direction of flow, which inevitably on the thermally highly stressed areas of the essentially central arranged exhaust valves passes.

Besonders bevorzugt sind eine Anzahl von Stichkanälen vorgesehen, welche jeweils zylinderweise die plattenförmigen Wassermäntel der Grundebene und die trichterförmigen Wassermäntel der Zwischenebene miteinander verbinden. Diese Stichkanäle stellen eine zusätzliche Ver­ bindung dar, so daß die plattenförmigen Wassermäntel der Grundebene nicht nur mit den trichterförmigen Wassermänteln der benachbarten Zylinder, sondern auch mit dem trichterförmigen Wassermantel des gleichen Zylinders kommunizieren. Dadurch wird die Durchströmung der einzelnen Zellen der Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung wesentlich ver­ bessert. Zudem können diese Stichkanäle sogar nachträglich durch Boh­ rungen im Zylinderkopf angebracht werden, wodurch kein komplizierter und bruchanfälliger Aufbau des Sandkerns erforderlich ist.A number of branch channels are particularly preferably provided, which each cylinder-shaped the plate-shaped water coats of the Base level and the funnel-shaped water coats of the intermediate level connect with each other. These branch channels represent an additional ver bond, so that the plate-shaped water coats of the base level not just with the funnel-shaped water coats of the neighboring ones Cylinder, but also with the funnel-shaped water jacket of the  communicate with the same cylinder. This will flow through the individual cells of the cylinder head cooling device ver improves. In addition, these branch channels can even be retrofitted by Boh stanchions in the cylinder head, which means no complicated and fragile structure of the sand core is required.

Natürlich kann die Zwischenebene außer den trichterförmigen Wasser­ mänteln noch eine gleiche Anzahl von flachen Wassermänteln aufweisen, welche jeweils zylinderweise auslaßseitig neben den trichterförmigen Wassermänteln angeordnet sind, so daß die Zwischenebene außer den Domen auch die Bohrungen für die Auslaßventile umgibt. Dadurch wird das verfügbare Kühlvolumen und damit die Kapazität der erfin­ dungsgemäßen Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung weiter erhöht.Of course, the intermediate level can be other than the funnel-shaped water coats still have an equal number of flat water coats, which each cylinder-side on the outlet side next to the funnel-shaped Water coats are arranged so that the mezzanine except the Domen also surrounds the holes for the exhaust valves. This will the available cooling volume and thus the capacity of the inventor cylinder head cooling device according to the invention further increased.

Vorteilhaft sind die trichterförmigen Wassermäntel und die flachen Was­ sermäntel der benachbarten Zylinder der Zwischenebene im wesentlichen voneinander getrennt angeordnet. Aufgrund der Trennung kann eine Strömungsrichtung vorgegeben werden, die das vorhandene Kühlvolumen optimal nutzt. Außerdem kann durch die getrennten Wassermäntel den jeweiligen räumlichen Gegebenheit des Zylinderkopfes nachgekommen werden. So kann der durch die Trennung bedingte Abstand zum Beispiel so dimensioniert werden, daß zwischen den Kühlmänteln der einzelnen Zylinder die Stehbolzen bzw. die Zylinderkopfschrauben untergebracht werden. Dadurch wirken die Befestigungskräfte ausschließlich in den Trennungsbereichen. Ferner sind die Befestigungsmittel vollständig von Wassermänteln umfaßt. Dies ist besonders an der benachbart zu den thermisch stark belasteten Auslaßventilsitzringen liegenden Seite von großer Bedeutung.The funnel-shaped water coats and the flat water are advantageous coats of the neighboring cylinders of the intermediate plane essentially arranged separately from each other. Because of the separation, one Flow direction can be specified, the existing cooling volume optimal use. In addition, through the separate water coats respective spatial conditions of the cylinder head will. For example, the distance caused by the separation be dimensioned so that between the cooling jackets of the individual Cylinder housed the stud bolts or the cylinder head screws will. As a result, the fastening forces only act in the Separation areas. Furthermore, the fasteners are completely of Includes water coats. This is particularly close to that of the thermally heavily loaded exhaust valve seat rings lying side of great importance.

Durch die Verbindung zwischen den trichterförmigen Wassermänteln der Zwischenebene und den länglichen Wassermänteln der Deckebene passiert der Hauptanteil der Kühlflüssigkeit. Daher kann mittels des individuell dimensionierten Verbindungsquerschnitts den unterschiedli­ chen thermischen Beanspruchungen der fünf Zylinder Rechnung getragen werden und können die durch die stirnseitige Austrittsöffnung bedingten ungleichmäßigen Strömungsverhältnisse ausgeglichen werden.Through the connection between the funnel-shaped water coats of the Intermediate level and the elongated water coats of the deck level the majority of the coolant passes. Therefore, by means of individually dimensioned connection cross section the differ Chen thermal loads of the five cylinders are taken into account are and can be caused by the front opening uneven flow conditions can be compensated.

Die flachen Wassermäntel der Zwischenebene und jeweils einer der bei­ den länglichen Wassermäntel der Deckebene können miteinander ver­ bunden sein. Damit ist auch zwischen der Deckebene und der Zwischen­ ebene eine direkte Verbindung geschaffen.The flat water coats of the intermediate level and one of the two the elongated water coats of the deck level can ver  be bound. This is also between the deck level and the intermediate created a direct connection.

Besonders zweckmäßig sind die beiden länglich ausgebildeten Wasser­ mäntel der Deckebene wenigstens an einem ihrer Enden durch einen Querkanal miteinander verbunden. Dank dieses Querkanals kann die in­ nerhalb der Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung nach oben strömende er­ wärmte Kühlflüssigkeit aller Zylinder gemischt und dabei thermisch aus­ geglichen werden. Zudem ist durch diesen Querkanal eine gemeinsame Entlüftung der Vorrichtung möglich.The two elongated water are particularly useful jackets of the deck level by at least one of their ends Cross channel connected to each other. Thanks to this cross channel, the in it flows upward within the cylinder head cooling device warmed coolant of all cylinders mixed and thermally be compared. In addition, this cross channel is a common one Ventilation of the device possible.

Vorteilhaft ist an den plattenförmigen Wassermänteln der Grundebene auf der von der Zwischenebene abgewandten Seite eine Anzahl von Ein­ trittsöffnungen vorgesehen, deren Querschnitte auch unterschiedlich definiert sein können, und ist im Bereich der Zwischenebene, zum Beispiel zur Rückseite der Brennkraftmaschine hin, eine Austrittsöffnung vorgese­ hen. Dank der so plazierten Ein- und Austrittsöffnungen kann sich inner­ halb der Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung ein durch Konvektionsströ­ mung unterstützter Kreislauf ausbilden, wobei Kurzschlüsse vermieden werden.It is advantageous on the plate-shaped water jackets on the base level a number of on the side facing away from the intermediate level provided openings, whose cross-sections also differ can be defined, and is in the area of the intermediate level, for example towards the rear of the internal combustion engine, an outlet opening is provided hen. Thanks to the positioned inlet and outlet openings, you can half of the cylinder head cooling device by convection currents Form a supported circuit, avoiding short circuits will.

Im Bereich der Deckebene kann eine Ausnehmung für eine Ölzufuhrlei­ tung angeordnet sein. Mit dieser Anordnung kann die Ölzufuhrleitung innerhalb des Ölraums einfach durch den Zylinderkopf hindurchgeführt werden.In the area of the deck level there can be a recess for an oil supply be arranged. With this arrangement, the oil supply line simply passed through the cylinder head within the oil chamber will.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform sind die Grundebene, die Deckebene und die Zwischenebene für die einzubringenden Gaswech­ selkanäle hinterschneidungsfrei ausgebildet. Dadurch können im Bereich der Gaswechselkanäle die Wandstärken des Zylinderkopfes gleichmäßig dünn gestaltet werden, so daß beim Abkühlen des Zylinderkopfes keine zu großen thermischen Spannungen mehr auftreten, welche zu Lunker- oder Rißbildung führen können. Durch den Erfindungsgegenstand ist somit eine wesentlich erhöhte Fertigungsqualität der Zylinderköpfe reali­ siert.According to a particular embodiment, the basic level is that Deck level and the intermediate level for the gas exchange to be introduced sel channels designed without undercuts. This allows in the area of the gas exchange channels, the wall thicknesses of the cylinder head are even be made thin so that none when cooling the cylinder head too high thermal stresses occur, which lead to blowholes or cause cracking. Through the subject of the invention thus a significantly increased production quality of the cylinder heads reali siert.

Zudem können die mit dieser Kühlungsvorrichtung ausgestatteten Zylin­ derköpfe automatisiert hergestellt werden. Die Erleichterung der Fertigung rührt daher, daß bei der erfindungsgemäßen Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung die plattenförmigen Wassermäntel der Grundebene auf einfache Weise durch Erhebungen auf einem Montagetisch, zum Beispiel aus Stahl, dargestellt werden. Denkbar ist aber auch, die Erhebungen direkt in der Verschalung oder Gießform vorzusehen. Daraufhin können Kerne für die Gaswechselkanäle auf den Montagetisch abgesenkt und fixiert werden, worauf die restliche als Sandkern dargestellte Kühlungsvorrich­ tung auf den Montagetisch mit den Kernen für die Gaswechselkanäle ab­ gesenkt wird. Dann erfolgt der eigentliche Gießvorgang. Zuletzt werden bei dem gegossenen, vom Montagetisch gelösten und vom Sand befreiten Zylinderkopf die plattenförmigen Wassermäntel durch eine erste Bohrung mit großem Durchmesser mit den Leitrippen und durch eine zweite Stich­ bohrung mit etwas geringerem Durchmesser mit den trichterförmigen Wassermänteln verbunden. Dadurch sind keine filigranen und damit emp­ findlichen Sandkerne mehr erforderlich.In addition, the Zylin equipped with this cooling device heads are manufactured automatically. Facilitating manufacturing stems from the fact that in the cylinder head cooling device according to the invention  the plate-shaped water coats of the basic level on simple Way out by elevations on an assembly table, for example Steel. But it is also conceivable that the surveys directly in the formwork or mold. Then cores for the gas exchange ducts are lowered and fixed on the assembly table the rest of the cooling device shown as a sand core on the assembly table with the cores for the gas exchange ducts is lowered. Then the actual casting process takes place. Last will be on the cast, detached from the assembly table and freed from the sand Cylinder head the plate-shaped water jackets through a first bore large diameter with the guide ribs and through a second stitch bore with a slightly smaller diameter with the funnel-shaped Associated water coats. As a result, they are not delicate and therefore emp sensitive sand cores more required.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungs­ figuren näher erläutert. Es zeigen:The present invention is based on the following drawings figures explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Unteransicht der Zylinderkopf-Kühlungs­ vorrichtung in verkleinertem Maßstab; und Figure 1 is a bottom perspective view of the cylinder head cooling device on a reduced scale. and

Fig. 2 eine perspektivische Draufsicht der um 180° gedrehten Zylin­ derkopf-Kühlungsvorrichtung aus Fig. 1. FIG. 2 is a top perspective view of the 180 ° rotated cylinder head cooling device of FIG. 1.

Die erfindungsgemäße Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung 1 ist im wesent­ lichen in drei Ebenen unterteilt; nämlich in eine Grundebene 2, welche dem nicht dargestellten Zylinderbock einer fünfzylindrigen nach dem Ge­ genstromprinzip betriebenen Brennkraftmaschine zugewandt ist, in eine Deckebene 3, welche den oberen Abschluß der Vorrichtung 1 bildet und der nicht dargestellten Zylinderkopfhaube zugewandt ist, sowie in eine Zwischenebene 4, welche parallel zwischen der Grundebene 2 und der Deckebene 3 angeordnet ist und diese miteinander verbindet.The cylinder head cooling device 1 is divided in wesent union into three levels; namely in a base plane 2 , which faces the cylinder block, not shown, of a five-cylinder internal combustion engine operated according to the counter current principle, in a cover plane 3 , which forms the upper end of the device 1 and faces the cylinder head cover, not shown, and in an intermediate plane 4 , which is arranged parallel between the base level 2 and the deck level 3 and connects them together.

Die Grundebene 2 besteht aus insgesamt fünf gleichen plattenförmigen Wassermänteln 5, die jeweils in Auslaßrichtung neben den Zylindern der Brennkraftmaschine bzw. zwischen zwei benachbarten Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnet sind. Die plattenförmigen Wassermäntel 5 liegen aufgrund der VR-Anordnung der Zylinder der Brennkraftmaschine somit alternierend jeweils auf der einen oder auf der anderen Seite der Längsachse A der Brennkraftmaschine.The base level 2 consists of a total of five identical plate-shaped water jackets 5 , which are each arranged in the outlet direction next to the cylinders of the internal combustion engine or between two adjacent cylinders of the internal combustion engine. Due to the VR arrangement of the cylinders of the internal combustion engine, the plate-shaped water jackets 5 lie alternately on one or the other side of the longitudinal axis A of the internal combustion engine.

Die Deckebene 3 weist zwei im wesentlichen längliche Wassermäntel 6 auf, die zu beiden Seiten der Längsachse A der Brennkraftmaschine an­ geordnet sind.The deck level 3 has two substantially elongated water jackets 6 , which are arranged on both sides of the longitudinal axis A of the internal combustion engine.

Die Zwischenebene 4 besteht schließlich aus fünf trichterförmigen Was­ sermänteln 7 und fünf flachen Wassermänteln 8. Dabei ist jeweils einem der Zylinder einer der trichterförmigen Wassermäntel 7 und einer der flachen Wassermäntel 8 zugeordnet, die mittels eines Stegs 9 miteinander verbunden sind. Die trichterförmigen Wassermäntel 7 benachbarter Zylin­ der kommunizieren außerdem mittels eines schmalen Ausläufers 10 mit­ einander.The intermediate level 4 finally consists of five funnel-shaped water coats 7 and five flat water coats 8 . One of the cylinders is assigned one of the funnel-shaped water jackets 7 and one of the flat water jackets 8 , which are connected to one another by means of a web 9 . The funnel-shaped water jackets 7 of neighboring cylinders also communicate with each other by means of a narrow spur 10 .

Verbunden sind die Grundebene 2 und die Zwischenebene 4 im wesentli­ chen mittels durchgehender senkrechter Leitrippen 11, die nahe der Längsachse A der Brennkraftmaschine angeordnet sind und die platten­ förmigen Wassermäntel 5 mit den Ausläufern 10 von den trichterförmigen Wassermänteln 7 der benachbarten Zylinder verbinden. Dazu wurde der Übergang von den Leitrippen 11 zu den plattenförmigen Wassermänteln 5 mittels einer parallel zu den Leitrippen 11 verlaufenden Bohrung geschaf­ fen. Zusätzlich sind die plattenförmigen Wassermäntel 5 der Grundebene 2 und die trichterförmigen Wassermäntel 7 der Zwischenebene 4 dersel­ ben Zylinder noch mittels Stichkanälen 12 verbunden.Connected are the base level 2 and the intermediate level 4 in wesentli Chen by means of continuous vertical guide ribs 11 , which are arranged near the longitudinal axis A of the internal combustion engine and connect the plate-shaped water jackets 5 with the foothills 10 of the funnel-shaped water jackets 7 of the adjacent cylinders. For this purpose, the transition from the guide ribs 11 to the plate-shaped water jackets 5 was created by means of a bore running parallel to the guide ribs 11 . In addition, the plate-shaped water jackets 5 of the base plane 2 and the funnel-shaped water jackets 7 of the intermediate plane 4 of the same cylinder are still connected by means of branch channels 12 .

Die Deckebene 3 und die Zwischenebene 4 sind durch die länglichen Wassermäntel 6 und die trichterförmigen Wassermäntel 7 sowie die fla­ chen Wassermäntel 8 verbunden. Dabei ist zwischen den länglichen Wassermänteln 6 und den trichterförmigen Wassermänteln 7 jeweils ein bestimmt definierter Verbindungsquerschnitt vorgesehen, welcher die individuellen thermischen Beanspruchungen der fünf Zylinder - also zum Beispiel des Zylinders am seitlich äußeren Rand oder des Zylinders in der Mitte - berücksichtigt und welcher die in der Vorrichtung herrschende Strömung für einen gleichmäßigen Durchsatz an Kühlflüssigkeit optimiert.The deck level 3 and the intermediate level 4 are connected by the elongated water jackets 6 and the funnel-shaped water jackets 7 and the fla chen water jackets 8 . In this case, between the elongated water jackets 6 and the funnel-shaped water jackets 7 , a defined connection cross-section is provided, which takes into account the individual thermal stresses of the five cylinders - for example, the cylinder on the side outer edge or the cylinder in the middle - and which in the Device prevailing flow optimized for a uniform flow of coolant.

Außerdem sind bei der Deckebene 3 die beiden länglichen Wassermäntel 6 zur gemeinsamen Entlüftung an einem ihrer Enden durch einen Quer­ kanal 13 miteinander verbunden. In addition, the two elongated water jackets 6 are connected to one another at one of their ends by a cross channel 13 at the deck level 3 .

Dabei sind die plattenförmigen Wassermäntel 5 der Grundebene 2 im wesentlichen unterhalb und die flachen Wassermäntel 8 der Zwischen­ ebene 4 im wesentlichen oberhalb der Auslaßkanäle 14 der Brenn­ kraftmaschine angeordnet, so daß die Auslaßkanäle 14 weitgehend von der Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung umgeben sind.The plate-shaped water jackets 5 of the base level 2 are substantially below and the flat water jackets 8 of the intermediate level 4 are arranged substantially above the exhaust ports 14 of the internal combustion engine, so that the exhaust ports 14 are largely surrounded by the cylinder head cooling device.

Darüber hinaus grenzen die trichterförmigen Wassermäntel 7 der Zwi­ schenebene 4 an die Auslaßkanäle 14 sowie die Einlaßkanäle 15 an und umschließen die Dome 16 für eine nicht gezeigte Zündkerze oder Ein­ spritzdüse der Brennkraftmaschine. Zusammen mit den flachen Wasser­ mänteln 8 umschließen die trichterförmigen Wassermäntel 7 außerdem teilweise die Bohrungen 17 für die nicht dargestellten Auslaßventile der Brennkraftmaschine.In addition, the funnel-shaped water jackets 7 of the inter mediate level 4 to the outlet channels 14 and the inlet channels 15 and enclose the domes 16 for a spark plug, not shown, or an injection nozzle of the internal combustion engine. Together with the flat water jackets 8, the funnel-shaped water jackets 7 also partially enclose the bores 17 for the exhaust valves, not shown, of the internal combustion engine.

Schließlich sind die beiden länglichen Wassermäntel 6 der Deckebene 3 so angeordnet, daß sie sich über die gesamte Länge der Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung 1 und jeweils seitlich zwischen den Bohrungen 18 für die nicht dargestellten Einlaßventile und den Domen 16 erstrecken.Finally, the two elongated water jackets 6 of the deck level 3 are arranged so that they extend over the entire length of the cylinder head cooling device 1 and laterally between the bores 18 for the intake valves (not shown) and the domes 16 .

Für die in der Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung 1 strömende Kühlflüssig­ keit sind insgesamt fünf Eintrittsöffnungen 19 und eine Austrittsöffnung 20 vorgesehen. Die Eintrittsöffnungen 19 sind an der Unterseite der platten­ förmigen Wassermäntel 5 der Grundebene 2 angeordnet und die Aus­ trittsöffnung 20 ist im Bereich der Zwischenebene 4 an der Rückseite 21 der Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung angeordnet.A total of five inlet openings 19 and one outlet opening 20 are provided for the cooling liquid flowing in the cylinder head cooling device 1 . The inlet openings 19 are arranged on the underside of the plate-shaped water jackets 5 from the base level 2 and the outlet opening 20 is arranged in the region of the intermediate level 4 on the rear 21 of the cylinder head cooling device.

Zusätzlich zu der Austrittsöffnung 20 ist an der Rückseite 21 wenigstens ein überstehender Bolzen 22 angeordnet. Derartige Bolzen 22 können natürlich auch an der Vorderseite 23 vorgesehen sein. Diese Bolzen 22 - und gegebenenfalls auch die Austrittsöffnung 20 - dienen bei der Herstel­ lung eines Zylinderkopfes mit der vorgeschlagenen Kühlungsvorrichtung als Halterung für den Sandkern.In addition to the outlet opening 20 , at least one protruding bolt 22 is arranged on the rear 21 . Such bolts 22 can of course also be provided on the front 23 . These bolts 22 - and possibly also the outlet opening 20 - serve in the manufacture of a cylinder head with the proposed cooling device as a holder for the sand core.

An einem Ende der länglichen Wassermäntel 6 der Deckebene 3 im Be­ reich des Querkanals 13 ist außerdem eine Ausnehmung 24 für eine nicht dargestellte Ölzufuhrleitung vorgesehen.At one end of the elongated water jacket 6 of the deck level 3 in the loading area of the transverse channel 13 , a recess 24 is also provided for an oil supply line, not shown.

Claims (12)

1. Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung (1) für eine mehrzylindrige Brenn­ kraftmaschine in V-Anordnung, deren zwei Zylinderreihen zueinan­ der auf Lücke stehen und nach dem Gegenstromprinzip betrieben werden, wobei jedem Zylinder von wenigstens zwei Einlaßventilen beherrschte Einlaßkanäle (15), von zwei Auslaßventilen beherrschte Auslaßkanäle (14) sowie eine in einem Dom (16) angeordnete Zünd­ kerze oder ein in einem Dom (16) angeordnetes Einspritzventil zu­ geordnet sind, mit
  • - einer Grundebene (2), die eine Anzahl von plattenförmigen Was­ sermänteln (5) aufweist, welche die Zylinder und die Auslaßkanäle (14) teilweise umgeben,
  • - einer Deckebene (3), die zwei im wesentlichen länglich ausgebil­ dete Wassermäntel (6) aufweist, welche sich jeweils seitlich der Dome (16) erstrecken, und
  • - einer Zwischenebene (4), die zwischen der Grundebene (2) und der Deckebene (3) angeordnet ist und diese miteinander verbin­ det, wobei die Zwischenebene (4) eine Anzahl von trichterförmi­ gen Wassermänteln (7) aufweist, welche von den Einlaßkanälen (15) und den Auslaßkanälen (14) umgeben sind und die Dome (16) umschließen.
1. Cylinder head cooling device ( 1 ) for a multi-cylinder internal combustion engine in a V arrangement, the two rows of cylinders zueinan on the gap and are operated according to the countercurrent principle, each cylinder controlled by at least two intake valves inlet channels ( 15 ), controlled by two exhaust valves Outlet channels ( 14 ) and a spark plug arranged in a dome ( 16 ) or an injection valve arranged in a dome ( 16 ) are arranged with
  • - a base plane ( 2 ), which has a number of plate-shaped water jackets ( 5 ) which partially surround the cylinders and the outlet channels ( 14 ),
  • - A deck level ( 3 ), which has two substantially elongated ausgebil Dete water jackets ( 6 ), which each extend to the side of the dome ( 16 ), and
  • - An intermediate level ( 4 ), which is arranged between the base level ( 2 ) and the deck level ( 3 ) and these connec det, the intermediate level ( 4 ) has a number of funnel-shaped water jackets ( 7 ), which of the inlet channels ( 15 ) and the outlet channels ( 14 ) are surrounded and enclose the domes ( 16 ).
2. Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindung der plattenförmigen Wassermän­ tel (5) der Grundebene (2) mit den trichterförmigen Wassermänteln (7) der Deckebene (3) im wesentlichen durch Leitrippen (11) und nachträglich eingebrachte Verbindungsbohrungen zwischen den Leitrippen (11) und den plattenförmigen Wassermänteln (5) erfolgt. 2. Cylinder head cooling device according to claim 1, characterized in that the connection of the plate-shaped Wassermän tel ( 5 ) of the base plane ( 2 ) with the funnel-shaped water jackets ( 7 ) of the deck level ( 3 ) essentially by guide ribs ( 11 ) and subsequently introduced Connection holes between the guide ribs ( 11 ) and the plate-shaped water jackets ( 5 ). 3. Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Stichkanälen (12) vorgesehen ist, welche jeweils zylinderweise die plattenförmigen Wassermäntel (5) der Grundebene (2) und die trichterförmigen Wassermäntel (7) der Zwischenebene (4) miteinander verbinden.3. Cylinder head cooling device according to claim 1 or 2, characterized in that a number of branch channels ( 12 ) is provided, each of which the plate-shaped water jackets ( 5 ) of the base plane ( 2 ) and the funnel-shaped water jackets ( 7 ) of the intermediate level ( 4) ) connect with each other. 4. Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenebene (4) außer den trichterförmigen Wassermänteln (7) noch eine gleiche Anzahl von flachen Wassermänteln (8) aufweist, welche jeweils zylinderweise in Auslaßrichtung neben den trichterförmigen Wassermänteln (7) ange­ ordnet sind, so daß die Zwischenebene (4) außer den Domen (16) auch die Bohrungen (17) für die Auslaßventile umgibt.4. Cylinder head cooling device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the intermediate level ( 4 ) in addition to the funnel-shaped water jackets ( 7 ) also has an equal number of flat water jackets ( 8 ), each cylinder-wise in the outlet direction next to the funnel-shaped water jackets ( 7 ) are arranged so that the intermediate level ( 4 ) in addition to the domes ( 16 ) also surrounds the bores ( 17 ) for the exhaust valves. 5. Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die trichterförmigen Wassermäntel (7) und die flachen Wassermäntel (8) der benachbarten Zylinder der Zwischen­ ebene (4) im wesentlichen getrennt voneinander angeordnet sind.5. Cylinder head cooling device according to claim 4, characterized in that the funnel-shaped water jackets ( 7 ) and the flat water jackets ( 8 ) of the adjacent cylinders of the intermediate level ( 4 ) are arranged substantially separately from one another. 6. Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die trichterförmigen Wassermäntel (7) der Zwischenebene (4) und jeweils einer der länglichen Wasser­ mäntel (6) der Deckebene (3) miteinander verbunden sind, wobei der jeweilige Verbindungsquerschnitt individuell dimensioniert ist.6. Cylinder head cooling device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the funnel-shaped water jackets ( 7 ) of the intermediate level ( 4 ) and each one of the elongated water jackets ( 6 ) of the deck level ( 3 ) are interconnected, the respective Connection cross-section is individually dimensioned. 7. Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Wassermäntel (8) der Zwischen­ ebene (4) und jeweils einer der beiden länglichen Wassermäntel (6) der Deckebene (3) miteinander verbunden sind.7. Cylinder head cooling device according to claim 4 or 5, characterized in that the flat water jackets ( 8 ) of the intermediate level ( 4 ) and each one of the two elongated water jackets ( 6 ) of the deck level ( 3 ) are interconnected. 8. Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden länglich ausgebildeten Wassermäntel (6) der Deckebene (3) an wenigstens einem ihrer Enden durch einen Querkanal (13) miteinander verbunden sind.8. Cylinder head cooling device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the two elongated water jackets ( 6 ) of the deck level ( 3 ) are connected to one another at least at one of their ends by a transverse channel ( 13 ). 9. Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den plattenförmigen Wasser­ mänteln (5) der Grundebene (2) auf der von der Zwischenebene (4) abgewandten Seite eine Anzahl von Eintrittsöffnungen (19) für Kühl­ flüssigkeit vorgesehen sind, deren Querschnitte unterschiedlich dimensioniert sein können.9. Cylinder head cooling device according to one of claims 1 to 8, characterized in that on the plate-shaped water jackets ( 5 ) of the base level ( 2 ) on the side facing away from the intermediate level ( 4 ) a number of inlet openings ( 19 ) for cooling liquid are provided, the cross sections of which can be dimensioned differently. 10. Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Zwischenebene (4) eine Austrittsöffnung (20) für Kühlflüssigkeit vorgesehen ist.10. Cylinder head cooling device according to one of claims 1 to 9, characterized in that an outlet opening ( 20 ) for cooling liquid is provided in the region of the intermediate level ( 4 ). 11. Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Deckebene (4) eine Ausnehmung (24) für eine Ölzufuhrleitung angeordnet ist.11. Cylinder head cooling device according to one of claims 1 to 10, characterized in that a recess ( 24 ) for an oil supply line is arranged in the region of the top level ( 4 ). 12. Zylinderkopf-Kühlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundebene (2), die Deck­ ebene (3) und die Zwischenebene (4) für die einzubringenden Gas­ wechselkanäle hinterschneidungsfrei ausgebildet sind.12. Cylinder head cooling device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the base level ( 2 ), the deck level ( 3 ) and the intermediate level ( 4 ) for the gas to be introduced are designed without undercuts.
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