CYLINDER HEAD FOR A LIQUID-COOLED INTERNAL-COMBUSTION ENGINE

Abstract: 1. A cylinder head for a liquid-cooled internal combustion engine having at least one each inlet valve (7) and outlet valve (8) and cooling ducts (3) running substantially horizontally and linearly in the cylinder head (14), wherein the cooling ducts are connected to a liquid inlet and, respectively, to a liquid outlet and extend from one side of the head to respective annular valve channels (5) - which at least partly surround the inlet and outlet valves (7, 8) and hence to the other side of the head, wherein the engine also includes a liquid-cooled annular cooling chamber (11) disposed between a cylinder liner (9) and the engine's casing (10), wherein an annular groove (12) is arranged in the cylinder head at the bottom thereof opposite to and opening into the cooling chamber (11), wherein the cooling ducts (3) intersect - at respective crossing points (13) - the respective annular groove (12) and thus are connected liquid-conveyingly to the groove and through it to the respective cooling chamber (11), and wherein a tie-rod bore (2) is located between any two adjoining cylinders, characterized in that a respective one of the linear cooling ducts (3) extends from each of the tie-rod bores (2) adjacent to each cylinder to that of the respective cylinder's inlet or outlet valve (7, 8) which is the more remote one, and in that the liquid is fed to the ducts through the tie-rod bores (2) and is discharged through the cooling chamber (11).

Description: Zylinderkopf für flüssiqkeitsgeküblte Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschinen gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1. In der DE-PS 28 39 199 ist ein Zylinderkopf für eine flüssigkeitsgekühlte, speziell wassergekühlte Brennkraftmaschine mit einem zur Zylinderreihe längs liegenden Kühlkanal, der je Zylinder zwei Wasserräume schneidet, beschrieben. Von jedem dieser Wasserräume führt ein Querkanal, der schräg zur Zylinderreihe gerichtet ist und zu den anderen Querkanälen parallel verläuft, auf die dem Längskanal gegenüberliegende Seite des Zylinderkopfes. Dabei führt ein Querkanal zwischen zwei benachbarten Zylindern hindurch und schneidet noch zwei weitere Wasser räume, während der andere zwischen einem Ein- und Auslasskanal bzw. einem Ein- und Auslassventil eines Zylinders hindurchführt. Beide Querkanäle münden in zusätzliche Wasser räume, die wie alle anderen Wasser räume im wesentlichen rings um die Zylinder herum angeordnet sind. Die Wasserräume stehen mit einem das Zylinderrohr umgebenden Kühlraum in Verbindung. Der Flüssigkeitszufluss erfolgt über den Kühlraum in den Zylinderkopf. Der Längskanal bildet den Flüssigkeitsabfluss. Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass die stark temperaturbelasteten Bauteile nicht von allen Seiten gleichmässig gekühlt werden und damit ein Uberhitzen und Unrundwerden der Ventilsitzringe, Ventilstegrisse und ein Verziehen der Dichtfläche zwischen Zylinderkopf und Zylinderrohr nicht vollständig vermieden werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es, die temperaturgefährdeten Bauteile im Zylinderkopf gezielt zu kühlen, jedoch ohne den Zylinderkopf als Ganzes intensiv zu kühlen. Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemässen Zylinderkopf durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Dadurch, dass im Zylinderkopfboden eine dem Kühlraum gegen überliegende und zu ihm offene Ringnut angeordnet ist, und der Flüssigkeitszufluss ausserhalb der von der Ringnut begrenzten Fläche liegt und der Flüssigkeitsabfluss über den Kühlraum erfolgt, wobei die Kühlkanäle in den Kreuzungspunkten die Ringnut anschneiden und mit dieser dadurch flüssigkeitsführend verbunden sind, werden die temperaturbelasteten Bauteile im Zylinderkopf gezielt gekühlt, ohne den Zylinderkopf als Ganzes intensiv zu kühlen. Mit der gezielten Kühlung wird ein Uberhitzen und damit Verkoken der Einspritzdüse sowie ein Uberhitzen der Ventile und damit ein Unrundwerden der Ventilsitzringe, sowie Ventilstegrisse und ein Verziehen der Dichtfläche von Zylinderkopf und Zylinder rohr vermieden. Als Kühlflüssigkeit eignet sich besonders gut das Motorschmieröl. Zweckmässigerweise ist je ein Flüssigkeitszufluss zwischen zwei benachbarten Zylindern angeordnet und vom Flüssigkeitszufluss ausgehend führen Kühlkanäle zum jeweils entfernter liegenden Ein- bzw. Auslassventil der benachbarten Zylinder. Vorteilhaft ist es, wenn die Kühlkanäle, ausgehend von den Flüssigkeitszuflüssen, in einen Ventilringkanal münden, der die Ein- bzw. Auslassventile zumindest teilweise umschliesst. Ist eine oeffnung im Zylinderkopfboden zur Aufnahme eines Einspritzdüsenhalters vorgesehen, ist es sinnvoll, wenn sich die Kühlkanäle, die zu dem Ventilringkanal des Ein- und Auslassventils desselben Zylinders führen, unter dem Einspritzdüsenhalter flüssigkeitsführend kreuzen. Dadurch ist eine intensive Kühlung dieses temperaturgefährdeten Bauteils gewährleistet. In weiterer bevorzugter Ausführungsform verbinden, in Bezug auf die Verbindungslinie der Ein- und Auslassventile auf der dem Flüssigkeitszufluss gegenüberliegenden Seite, Bohrungen die Ventilringkanäle mit der Ringnut. Sinnvollerweise haben alle Flüssigkeitszuflüsse einen etwa gleichen Abstand zu den Ringnuten. Vorteilhafterweise erfolgt der Flüssigkeitszufluss durch die Zugankerbohrungen, denn dadurch wird eine zusätzliche Bohrung im Motorgehäuse überflüssig. Es kann auch zweckmässig sein, wenn der Flüssigkeitszufluss durch einen zur Zylinderreihe parallel verlaufenden Längskanal gebildet ist. Um das Auslassventil stärker zu kühlen als das Einlassventil, kann es sinnvoll sein, wenn die zum Auslassventil gehörenden Kühlkanäle und Bohrungen einen grosseren effektiven Querschnitt für die Kühlflüssigkeit haben als die zum Einlassventil gehörenden. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen, die schematisch im Schnitt eine Ausführungsform der Erfindung zeigen und nachfolgend näher beschrieben sind. Es zeigt: Fig. 1 eine Draufsicht in Axialrichtung auf den Zylinder kopfboden -einer Zylinderreihe, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf mit angren zendem Zylinderrohr, wobei der Schnitt durch die Einspritzdüse erfolgte, Fig. 3 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf mit angren zendem Zylinderrohr, wobei der Schnitt entlang der Kühlkanäle erfolgte. Gemäss Fig. 1 erfolgt der Flüssigkeitszufluss durch die Zugankerbohrungen 2 auf einer Seite der Zylinderreihe 17, wobei die Zugankerbohrungen in der Mitte zwischen zwei Zylindern angeordnet sind. Erfindungsgemäss kann der Flüssigkeitszufluss auch durch einen zur Zylinderreihe parallel verlaufenden Längskanal gebildet sein. Von den einem Zylinder benachbarten Zugankerbohrungen 2 führt jeweils ein geradlinig verlaufender Kühlkanal 3 zum weiter entfernt liegenden Ein- bzw. Auslassventil 7, 8. Die Kühlkanäle 3 sind dabei so angeordnet, dass sie sich unterhalb des Einspritzdüsenhalters 4 flüssigkeitsführend im Durchdringungspunkt 25 kreuzen. Oberhalb eines in Fig. 2 und 3 dargestellten ringförmigen Kühlraums 11, der sich zwischen Zylinderrohr 9 und Gehäuse 10 der Brennkraftmachine befindet, liegt eine zu diesem offene Ringnut 12 im Zylinderkopfboden. Die von den Zugankerbohrungen 2 ausgehenden Kühlkanäle 3 schneiden am Kreuzungspunkt 13 die Ringnut 12 und sind dadurch mit dieser flüssigkeitsführend verbunden. Um jedes Ein- und Auslassventil 7, 8 ist eine Ventilringkanal 5 angeordnet, der das Ventil vollständig umschliesst und in den jeweils ein Kühlkanal 3 mündet. In Bezug auf die Verbindunglinie der Ein- und Auslassventile 7, 8 auf der dem Flüssigkeitszufluss gegenüberliegenden Seite sind Bohrungen 16 angeordnet, welche die Ventilringkanäle 5 mit der Ringnut 12 verbinden. Die Bohrungen 16 und Kühlkanäle 3 sind zweckmässigerweise nach dem Giessen gebohrt, wobei sie anschliessend mittels Stopfen 1 nach aussen flüssigkeitsdicht verschlossen werden. Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den eben beschriebenen Zylinderkopf 14 mit angrenzendem Zylinderrohr 9, wobei der Schnitt durch die Einspritzdüse 18 in Axialrichtung erfolgt. Zwischen Zylinderrohr 9 und dem Gehäuse 10 der Brennkraftmaschine ist der ringförmige Kühlraum 11 zu sehen, der zu der Ringnut 12 im Zylinderkopf 14 hin in offener flüssigkeitsführender Verbindung steht. Im Gehäuse 10 ist eine Dichtung 19 angeordnet, die einen Austritt der Kühlflüssigkeit verhindert. Die Dichtheit zwischen Zylinderkopf 14 und Zylinderrohr 9 wird durch metallische Berührung der zu dichtenden Teile bewirkt. Im Zylinderkopf 14 ist die Einspritzdüse 18 zu sehen und darunter der Durchdringungspunkt 25 der Kühlkanäle 3. Gestrichelt gezeichnet sind die Kühlkanäle 3, die nach aussen durch Stopfen 1 abgeschlossen sind, der Venilsitz 20 des Auslassventils 8 und der Auslasskanal 21 mit einer Bohrung für die Laufbuchse 22 des Auslassventilschafts. Oberhalb der Kühlkanäle 3 ist noch ein Raum 23 angeordnet, der zur Kühlung mit Kühlflüssigkeit füllbar ist. Fig. 3 ist ähnlich Fig. 2, nur dass hier der Schnitt entlang der Kühlkanäle 3 erfolgte. Gut zu erkennen ist, wie der ringförmige Kühlraum 11 im Zylinderrohr 9 über die Ringnut 12 mit den Kühlkanälen 3 verbunden ist, die nach aussen durch Stopfen 1 verschlossen sind. Mittig über der zylinderrohrachse ist im Zylinderkopf 14 der Ventilsitz 20 angeordnet, von dem der Auslasskanal 21 ausgeht. Eine Bohrung ist für eine nicht eingezeichnete Laufbüchse 22 für den Ventilschaft vorgesehen. Das Auslassventil 8 umgeben Räume 23, die zur Kühlung mit Kühlflüssigkeit füllbar sind. Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird die Kühlflüssigkeit über die Zugankerbohrungen 2 in die Kühlkanäle 3 gefördert. Von dort aus fliesst ein Teil über die Kreuzungspunkte 13 in die Ringnut 12 und der Rest in die Ventilringkanäle 5. Da sich je zwei Kühlkanäle 3 unter dem Einspritzdüsenhalter 4 im Durchdringungspunkt 25 kreuzen, wird dieses Bauteil besonders gut gekühlt, ebenso wie die Ein- und Auslassventile 7, 8, da diese je von einem Ventilringkanal 5 umgeben sind. Es kann auch zweckmässig sein, wenn die zum Auslassventil 8 gehörenden Kühlkanäle 3 und Bohrungen 16 einen grösseren effektiven Querschnitt für die Kühlflüssigkeit haben, als die zum Einlassventil 7 gehörenden. Von den Ventilringkanälen gelangt die Kühlflüssigkeit durch jeweils eine Bohrung 16, die sich in Bezug auf die Verbindungslinie der Ein- und Auslassventile 7, 8 auf der dem Flüssigkeitszufluss gegenüberliegenden Seite befindet, in die Ringnut 12 und von dort aus in den ringförmigen Kühlraum 11, der zwischen Zylinderrohr 9 und Gehäuse 10 der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Vom ringförmigen Kühlraum 11 aus kann die Kühlflüsskgeit z. B. direkt in das Kurbelgehäuse weitergeleitet werden.

Claims: Patentansprüche 1. Zylinderkopf (14) für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit mindestens einem Einlass- und einem Auslassventil (7, 8) sowie im Zylinderkopf etwa horizontal verlaufende Kühlkanäle (3), die mit einem Flüssigkeitszufluss verbunden sind und von der einen Seite des Kopfes zur anderen führen, wobei ferner ein zwischen Zylinderrohr (9) und Gehäuse (10) der Brennkraftmaschine befindlicher flüs sigkeitsgekühltet ringförmiger Kühlraum (11) vorgesehen ist, der mit den Kühlkanälen (3) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass im zylinderkopfboden eine dem Kühlraum (11) gegenüberliegende und zu ihm offene Ringnut (12) angeordnet ist, dass der Flüssigkeitszufluss ausserhalb der von der Ringnut begrenzten Fläche liegt und der Flüssigkeitsabfluss über den Kühlraum erfolgt, wobei die Kühlkanäle (3) in den Kreuzungspunkten (13) die Ringnut anschneiden und mit dieser dadurch flüssigkeitsführend verbunden sind. 2. Zylinderkopf (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Flüssigkeitszufluss zwischen zwei benachbarten Zylindern angeordnet ist. 3. Zylinderkopf (14) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vom Flüssigkeitszufluss ausgehend Kühlkanäle (3) zum jeweils entfernter liegenden Ein- bzw. Auslassventil (7, 8) der benachbarten Zylinder führen. 4. Zylinderkopf (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle in einem Ventilringkanal (5) münden, der die Ein- bzw. Auslassventile (7, 8) zumindest teilweise umschliesst. 5. Zylinderkopf (14) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, mit einer oeffnung im Zylinderkopfboden zur Aufnahme eines Einspritzdüsenhalters (4), dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kühlkanäle (3), die zu dem Ventilringkanal (5) des Ein- und Auslassventils (7, 8) desselben Zylinders führen, unter dem Einspritzdüsenhalter (4) flüssigkeitsführend kreuzen. 6. Zylinderkopf (14) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Bezug auf die Verbindungslinie der Ein- und Auslassventile (7, 8) auf der dem Flüssigkeitszufluss gegenüberliegenden Seite Bohrungen (16) die Ventilringkanäle (5) mit der Ringnut (12) verbinden. 7. Zylinderkopf (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass alle Flüssigkeitszuflüsse einen etwa gleichen Abstand von den Ringnuten (12) haben. 8. Zylinderkopf (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitszufluss durch die Zugankerbohrungen (2) erfolgt. 9. Zylinderkopf (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitszufluss durch einen zur Zylinderreihe parallel verlaufenden Längskanal gebildet ist. 10. Zylinderkopf (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Auslassventil (8) gehörenden Kühlkanäle (3) und Bohrungen (16) einen grosseren effektiven Querschnitt für die Kühlflüssigkeit haben als die zum Einlassventil (7) gehörenden.

Inventors: FINSTERWALDER, GERHARD
Applicants: KLOECKNER-HUMBOLDT-DEUTZ AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1986
Main classification: F02F1
IPC codes: F02F1, F02B75, F01P3, F02B3