DE19644530C1 - Zylinderkopf für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Mehr­ zylinder-Brennkraftmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Moderne Brennkraftmaschinen, insbesondere hochaufgeladene Die­ sel-Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung, arbeiten mit hohen Verbrennungsspitzendrücken, die an die Steifigkeit des Zylinderkopfes besondere Anforderungen stellen. Bei unzurei­ chender Steifigkeit können hohe Schwingungsamplituden im zen­ tralen Brennraumbereich auftreten, die zu Rißbildung im Zylin­ derkopfboden und/oder an anderen Stellen führen können. Außer­ dem können Verformungen der Ventilführungen und der Ventilsitze auftreten, die Ventilbrüche oder zumindest Ventilundichtigkei­ ten mit anschließender thermischer Überbelastung der Ventile, der Ventilsitzringe und der Ventilführungen zur Folge haben können. Auch ist es schwierig, eine zuverlässige Abdichtung zum Zylinderkurbelgehäuse zu erreichen, da aus Platzgründen meist nur vier Zylinderkopfschrauben pro Zylinder vorgesehen werden können.

Bei Zylinderköpfen der gattungsgemäßen Art (siehe z. B. DE 35 13 126 A1) weist das Gußstück einen von seitlichen Außen­ wänden, dem Zylinderkopfboden und der Zylinderkopfdecke be­ grenzten Kühlwasserraum auf, der von den Einlaß- und Auslaßka­ nälen und von Schächten durchsetzt ist, die Zündkerzen oder Einspritzdüsen aufnehmen. Zur Steigerung der Steifigkeit der brennraumseitigen Abschnitte des Zylinderkopfbodens sind bei dem Zylinderkopf gemäß der DE-A 35 13 126 innerhalb des Kühl­ wasserraumes zwischen den Brennraumabschnitten des Zylinder­ kopfbodens zwischen diesem und der Zylinderkopfdecke Stützwände vorgesehen, die mit eingeformten Stützsäulen für Bohrungen zur Aufnahme von Zylinderkopfschrauben versehen sind. Zusätzlich ist zwischen dem Zylinderkopfboden und der Zylinderkopfdecke eine sich über die Länge des Zylinderkopfes erstreckende Längs­ rippe vorgesehen, die mit den Stützwänden und mit den Schächten für die Zündkerzen oder Einspritzdüsen verbunden ist. Damit wird zwar bereits eine beträchtliche Erhöhung der Steifigkeit des Zylinderkopfes erreicht, die sich jedoch insbesondere bei sehr hohen Verbrennungsspitzendrücken als nicht ausreichend er­ wiesen hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf mit einer sehr hohen Steifigkeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Zylinderkopf wird durch die senk­ rechten, an die Schraubenpfeifen angeformten Längs- und Quer­ wände, die sich um jeden Brennraumbereich herum erstrecken, ei­ ne hohe Steifigkeit des Zylinderkopfbodens erreicht, die nun dadurch weiter gesteigert wird, daß der Boden am Umfang jedes Brennraumbereiches zumindest über die senkrechten Querwände zwischen benachbarten Schraubenpfeifen direkt an der Decke ab­ gestützt wird. Vorzugsweise erfolgt auch eine Abstützung über die von den Einlaß- und Auslaßkanälen durchsetzten Längswände durch Stege, die sich von deren Oberkanten bis zur Decke er­ strecken. Bei einem Vierventil-Zylinderkopf erstrecken sich da­ bei an der Oberkante der betreffenden Längswände Stege von Stellen, die jeweils zwischen den beiden Auslaßkanälen und den beiden Einlaßkanälen jedes Zylinders liegen, bis zur Decke. Bei einer Diesel-Brennkraftmaschine sind in den Stegen zwischen den Einlaßkanälen Bohrungen zur Aufnahme von Glühkerzen vorgesehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Vierventil-Zylinderkopfes für eine Vierzylinder-Diesel-Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang Linie B-B in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt entlang Linie C-C in Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt entlang Linie D-D in Fig. 1, und

Fig. 6 einen Schnitt entlang Linie E-E in Fig. 5.

Der in den Zeichnungen dargestellte Zylinderkopf besteht aus einem Gußstück mit einem Boden 1, einer massiven Decke 2 und seitlichen Außenwänden 3 und 4, die zusammen einen Wasserraum 5 begrenzen. Die Unterseite des Bodens 1 weist für jeden Zylinder einen Brennraum 6 (Fig. 6) auf, in den zwei Einlaßkanäle 7 mün­ den und von dem zwei Auslaßkanäle 8 ausgehen, die sich durch den Kühlwasserraum 5 hindurch zur Außenwand 3 bzw. 4 erstrecken. Außerdem ist für jeden Brennraum zentral ein senkrechter Schacht 9 zur Aufnahme einer Einspritzdüse vorgesehen, der sich vom Boden 1 zur Decke 2 und darüber hinaus durch den angrenzen­ den Steuerraum 10 erstreckt. Zur Aufnahme der Zylinderkopf­ schrauben sind um jeden Brennraum 6 herum vier senkrechte Schraubenpfeifen 11 vorgesehen, die sich vom Boden 1 bis zur Decke 2 erstrecken. Mit 12 sind die Ventilführungen für die nicht gezeigten Einlaß- und Auslaßventile bezeichnet.

Um eine hohe Steifigkeit des Zylinderkopfbodens 1 insbesondere entlang dem Umfang jedes Brennraumes 6 zu erreichen, sind be­ nachbarte Schraubenpfeifen 11 zwischen benachbarten Brennräumen miteinander durch angeformte senkrechte Querwände 13 und be­ nachbarte Schraubenpfeifen 11 auf den Seiten der seitlichen Au­ ßenwände 3, 4 miteinander durch angeformte senkrechte Längswände 14 bzw. 15 verbunden. Dabei sind die Querwände 13, wie aus Fig. 4 ersichtlich, direkt einerseits mit dem Boden 1 und anderer­ seits mit der Decke 2 verbunden und, wie in Fig. 6 gezeigt, in der Mitte verdickt, so daß sie in den Umfangsbereich der be­ nachbarten Brennräume 6 hineinragen. Die Einlaßkanäle 7 er­ strecken sich durch die Längswand 14 und ihre Wände sind an diese Längswand angeformt (Fig. 3). In gleicher Weise erstrecken sich die Auslaßkanäle 8 durch die Längswand 15 (Fig. 2). Die Wände der Einlaß- und Auslaßkanäle sind auch an den Schacht 9 angeformt. Die Längswände 14 und 15 sind an ihren an die Schraubenpfeifen 11 angeformten Enden bis zur Decke 2 und damit bis nahe an die Einleitungsstellen der Schraubenkräfte hochge­ zogen und mit dieser verbunden, so daß die Schraubenkräfte weitgehend gleichmäßig über den Umfang jedes Brennraumes 6 wirksam sind. Die Längswände 14, 15 sind, wie aus Fig. 5 und 6 ersichtlich, in ihren unteren, dem Boden 1 benachbarten Berei­ chen verdickt, so daß sie ebenfalls in den Umfangsbereich des Brennraumes 6 hineinragen. Zusätzlich sind die Längswände 14, 15 in der Mitte über Stege 16 bzw. 17 an der Decke 2 abgestützt. Bei dem dargestellten Vierventil-Zylinderkopf liegen die Stege 16 und 17 also, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, zwischen den bei­ den Einlaß- bzw. Auslaßkanälen. Durch die Querwände 13 und die Längswände 14, 15 bzw. die Stege 16, 17 erfolgt über einen Groß­ teil des Umfanges jedes Brennraumes 6 eine Abstützung des Zy­ linderkopfbodens 1 an der massiven Zylinderkopfdecke 2.

In den Querwänden 13 sind Öffnungen 18 zur Führung von Kühl­ wasser vorgesehen. Weitere Öffnungen bzw. Hohlräume für Kühl­ wasser sind mit 19 bezeichnet. Der von der Längswand 14 ausge­ hende Steg 16 enthält eine Längsbohrung 20 zur Aufnahme einer Glühkerze.

Claims (5)

1. Zylinderkopf einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, beste­ hend aus einem Gußstück mit einem von seitlichen Außenwänden (3, 4), einem Boden (1) und einer Decke (2) begrenzten Kühl­ wasserraum (5), durch den sich die Einlaß- und Auslaßkanäle (7 bzw. 8) sowie mit dem Boden und der Decke verbundene senk­ rechte Pfeifen (11) zur Aufnahme der Zylinderkopfschrauben und senkrechte Schächte (9) zur Aufnahme von Zündkerzen oder Ein­ spritzdüsen erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlwas­ serraum (5) am Umfang jedes einem Zylinder zugeordneten Brenn­ raumes (6) zwischen benachbarten Schraubenpfeifen an diese an­ geformte senkrechte, in Quer- und Längsrichtung des Zylinder­ kopfes verlaufenden Wände (13 bzw. 14, 15) vorgesehen sind, von denen sich zumindest die Querwände (13) bis zur Decke (2) er­ strecken, und daß sich die Einlaß- und Auslaßkanäle (7 bzw. 8) durch die Längswände (14, 15) erstrecken und ihre Wände an diese angeformt sind.

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Längswände (14, 15) an ihren an die Schraubenpfeifen (11) angeformten Enden bis zur Decke (2) erstrecken.

3. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der Mitte der Oberkante der Längswände (14, 15) Stege (16, 17) ausgehen, die sich bis zur Decke (2) erstrecken.

4. Zylinderkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei einem Vierventil-Zylinderkopf die Stege (16, 17) von Stellen, die zwischen den beiden Einlaß- und Auslaßkanälen (7, 8) jedes Brennraumes (6) liegen, bis zur Decke (2) erstrecken.

5. Zylinderkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stegen (16), die sich von einer Stelle zwischen den Einlaß­ kanälen (7) zur Decke (2) erstrecken, Bohrungen (20) zur Auf­ nahme von Glühkerzen vorgesehen sind.