DE10328460A1

DE10328460A1 - Cylinder head of liquid-cooled internal combustion engine, comprises a rib located in coolant chamber on the cylinder head roof and running in longitudinal direction of internal combustion engine

Info

Publication number: DE10328460A1
Application number: DE2003128460
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr. Betsch; Michael Dipl.-Ing. Dettenmaier; Dirk Heinrich
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-13

Abstract

A rib (8,9), which runs in the longitudinal direction of the internal combustion engine, is located in the coolant chamber (2) on the cylinder head roof (5). The rib has a bottom face (11), which is arranged inclined to the longitudinal axis of the internal combustion engine. In the normal post-assembly position of the internal combustion engine, the bottom face of the rib is at an angle to the horizontal.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.The The invention relates to a cylinder head of a liquid-cooled internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1.

Aus der DE 35 13 126 C2 ist ein Zylinderkopf einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine bekannt, der zur Versteifung eines Zylinderkopfdaches mit einem Z-förmigen Querschnitt des Zylinderkopfdaches versehen ist. Durch dieses Z-förmige Zylinderkopfdach wird der Zylinderkopf vor allem in Längsrichtung versteift, jedoch wird dadurch die Entlüftung des Kühlmittelraumes unterhalb des Zylinderkopfdaches und die Ölabfuhr im Ölraum unmittelbar oberhalb des Zylinderkopfdaches schwieriger bzw. aufwendiger.From the DE 35 13 126 C2 a cylinder head of a liquid-cooled internal combustion engine is known, which is provided for stiffening a cylinder head roof with a Z-shaped cross section of the cylinder head roof. By this Z-shaped cylinder head roof of the cylinder head is mainly stiffened in the longitudinal direction, however, thereby the venting of the coolant space below the cylinder head roof and oil removal in the oil chamber immediately above the cylinder head roof is difficult or expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es einen Zylinderkopf bereitzustellen, der eine steife Konstruktion aufweist, ohne die Strömung von Betriebsflüssigkeiten, wie z.B. Kühl- und Schmiermittel, zu beeinträchtigen.task The invention is to provide a cylinder head, a having rigid construction, without the flow of operating fluids, such as e.g. Cool- and lubricants.

Diese Aufgabe wir durch einen Zylinderkopf mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Zylinderkopf zeichnet sich dadurch aus, dass im Kühlmittelraum am Zylinderkopfdach eine Rippe angeordnet ist, die in Längsrichtung der Brennkraftmaschine verläuft. Auf diese Weise wird das Zylinderkopfdach versteift, ohne dass der darüber angeordnete Ölraum und die darin angeordneten Bauteile und -gruppen beeinträchtigt werden. Bei einem ebenen Zylinderkopfdach, das gleichzeitig als Ölraumboden dient, ist die Anordnung von Gaswechselventilen und deren Betätigungseinrichtungen wesentlich vereinfacht. Durch die Versteifungsrippe unterhalb des Zylinderkopfdaches wird nicht nur das Zylinderkopfdach versteift, wodurch z.B. eine Verformung von Nockenwellenlagern oder Ventilführungen verhindert wird, sondern es werden auch z.B. Gaswechselkanäle und ein Schacht zur Aufnahme einer Einspritzdüse oder einer Zündkerze noch besser abgestützt.These We task by a cylinder head with the features of the claim 1 solved. The cylinder head according to the invention is characterized by the fact that in the coolant space on the cylinder head roof a Rib is arranged in the longitudinal direction the internal combustion engine runs. In this way, the cylinder head roof is stiffened without the about that arranged oil room and the components and groups arranged therein are impaired. In a flat cylinder head roof, the same time as the oil room floor serves is the arrangement of gas exchange valves and their actuators considerably simplified. Due to the stiffening rib below the Cylinder head roofs not only stiffen the cylinder head roof, whereby e.g. prevents deformation of camshaft bearings or valve guides but also e.g. Gas exchange channels and a shaft for receiving an injection nozzle or a spark plug even better supported.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Rippe bei einem um die Längsachse der Brennkraftmaschine geneigt angeordneten Zylinderkopf eine seitliche untere Flanke auf, die ein ungehindertes Aufsteigen von Gasblasen in der Kühlflüssigkeit gewährleistet. Brennkraftmaschinen in Reihenbauart sind oftmals geneigt eingebaut, d.h. der Zylinderkopfboden und meist auch das Zylinderkopfdach verlaufen nicht horizontal, so dass sich eine eindeutig tiefste und eine eindeutig höchste Stelle im Kühlmittelraum ergibt. Ebenso verhält es sich bei einer Brennkraftmaschine in V-Bauart, bei der die Zylinderköpfe ebenfalls geneigt eingebaut sind. Bei einem derartig eingebauten Zylinderkopf, der im Kühlmittelraum am Zylinderkopfdach eine in Längsrichtung verlaufende Rippe aufweist, ist es von Vorteil für die Kühlmittelströmung, wenn die Rippe so gestaltet ist, dass sich keine Luftblasen zwischen der Rippe und dem Zylinderkopfdach ansammeln können. Eine solche Rippe weist ein ungefähr dreieckiges Querschnittsprofil auf. In Einbaulage des Zylinderkopfes ist eine untere Seite der Rippe so ausgebildet, dass die Seite ungefähr waagerecht verläuft oder leicht geneigt ist, damit Luftblasen im Kühlmittel, die am Zylinderkopfdach entlang aufsteigen, an der Rippe vorbeiströmen. Die obere Seite der Rippe steht nahezu senkrecht zum Zylinderkopfdach. Diese Seite bzw. der Winkel der Seite zum Zylinderkopfdach wird durch die Ausformbedingungen des Gießkerns des Kühlmittelraumes bestimmt. Durch den sich daraus ergebenden dreieckigen Querschnitt der Rippe wird ein Ansammeln von Luftblasen zwischen der Rippe und dem Zylinderkopfdach im Kühlmittelraum verhindert und die gesamte Kühlung der Brennkraftmaschine bleibt leistungsfähig.In an embodiment of the invention, the rib at one to the longitudinal axis the engine inclined cylinder head arranged a lateral lower flank, which is an unhindered rising of gas bubbles ensured in the cooling liquid. In-line internal combustion engines are often mounted inclined, i.e. the cylinder head floor and usually also the cylinder head roof run not horizontal, so that is clearly one deepest and one clearly highest Place in the coolant chamber results. Likewise behaves It is in an internal combustion engine in V-type, in which the cylinder heads also are installed inclined. In such a built cylinder head, in the coolant room on the cylinder head roof one in the longitudinal direction extending rib, it is advantageous for the flow of coolant when the rib designed so is that there are no air bubbles between the rib and the cylinder head roof can accumulate. Such a rib has an approximately triangular cross-sectional profile on. In installation position of the cylinder head is a lower side of the Rib designed so that the page is approximately horizontal or slightly inclined, so that bubbles in the coolant, the cylinder head roof ascend, pass the rib. The upper side of the rib is almost perpendicular to the cylinder head roof. This page or the Angle of the side to the cylinder head roof is determined by the molding conditions of the casting core the coolant space determined. Due to the resulting triangular cross-section of the rib is an accumulation of air bubbles between the rib and the cylinder head roof in the coolant room prevents and the entire cooling the internal combustion engine remains powerful.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung schneidet die Rippe den Schacht oder berührt ihn teilweise. Auf diese Weise ist der Schacht für die Einspritzdüse oder die Zündkerze noch wirkungsvoller am Zylinderkopfdach abgestützt und der Zylinderkopf erhält eine noch steifere Struktur, was insbesondere bei modernen hochaufgeladenen Brennkraftmaschinen mit hohen Verbrennungsdrücken von Vorteil ist.In According to a further embodiment of the invention, the rib cuts the Schacht or touch him partially. In this way, the shaft for the injector or the spark plug even more effective supported on the cylinder head roof and the cylinder head receives a even stiffer structure, which is especially the case with modern high-charged Internal combustion engine with high combustion pressures is advantageous.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung schneidet die Rippe zumindest teilweise die Gaswechselkanäle oder berührt diese teilweise. Durch die Verbindung der Rippe mit den Gaswechselkanälen ist es möglich, die Gaswechselkanäle und damit den Zylinderkopfboden am Zylinderkopfdach abzustützen und den Zylinderkopf zu versteifen, was insbesondere bei modernen hochaufgeladenen Brennkraftmaschinen mit hohen Verbrennungsdrücken von Vorteil ist.In According to a further embodiment of the invention, the rib intersects at least partly the gas exchange channels or touched this partially. By connecting the rib with the gas exchange channels is it is possible the gas exchange channels and thus to support the cylinder head floor on the cylinder head roof and to stiffen the cylinder head, which is particularly the case with modern highly supercharged internal combustion engines with high combustion pressures is beneficial.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vielzahl von Rippen am Zylinderkopfdach angeordnet. Durch eine Erhöhung der Anzahl der Rippen wird eine gleichzeitige Anbindung der Gaswechselkanäle und des Schachtes für eine Einspritzdüse oder Zündkerze an das Zylinderkopfdach ermöglicht und somit eine nochmals steifere Struktur des Zylinderkopfes erreicht.In Another embodiment of the invention is a variety of Ribs arranged on the cylinder head roof. By increasing the Number of ribs will be a simultaneous connection of the gas exchange channels and the Shaft for an injection nozzle or spark plug allows for the cylinder head roof and thus achieved an even stiffer structure of the cylinder head.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verläuft im Kühlmittelraum am Zylinderkopfdach mindestens eine Rippe je Zylinderabschnitt in Querrichtung der Brennkraftmaschine. Durch diese zusätzliche Rippe wird der Zylinderkopf zusätzlich versteift, da die Längsrippen durch die Querrippe miteinander verbunden sind, bzw. die Gaswechselkanäle und der Schacht für eine Einspritzdüse oder Zündkerze werden durch die Vielzahl von Rippen gegeneinander und gegen das Zylinderkopfdach abgestützt. Weiterhin wird durch die Rippe in Querrichtung das Zylinderkopfdach an den Seitenwänden abgestützt, was die Gesamtsteifigkeit des Zylinderkopfes erhöht. Dies ist insbesondere bei modernen hochaufgeladenen Brennkraftmaschinen mit hohen Verbrennungsdrücken von Vorteil.In a further embodiment of the invention runs in the coolant chamber on the cylinder head roof at least one rib per cylinder section in the transverse direction of the internal combustion engine. By this additional rib of the cylinder head is additionally stiffened, since the longitudinal ribs are connected by the transverse rib, or the gas exchange channels and the shaft for an injector or spark plug are abge by the plurality of ribs against each other and against the cylinder head roof supports. Furthermore, supported by the rib in the transverse direction, the cylinder head roof on the side walls, which increases the overall rigidity of the cylinder head. This is particularly advantageous in modern supercharged internal combustion engines with high combustion pressures.

Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie der Zeichnung. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Further Features and combinations of features result from the description as well as the drawing. Specific embodiments of the invention are shown simplified in the drawing and in the following Description closer explained.

Dabei zeigt die einzige Figur einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf mit zwei Längsrippen.there the sole figure shows a cylinder head according to the invention with two longitudinal ribs.

In der einzigen Figur ist ein Zylinderkopf 1 einer nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine in einem vertikalen Schnitt quer zu einer Längsachse des Zylinderkopfes in einer schrägen Einbaulage gezeigt. Ein Kühlmittelraum 2 im Zylinderkopf 1 ist durch einen Zylinderkopfboden 3, zwei Seitenwände 4 und ein Zylinderkopfdach 5 begrenzt. Vom Zylinderkopfboden 3 führen mehrere Gaswechselkanäle 6 zu den Seitenwänden 4. Oberhalb des Zylinderkopfdaches 5 ist ein Einbauraum für nicht gezeigte Elemente der Gaswechselsteuerung. Weiterhin ist ein Teil eines Schachtes 7 für eine Einspritzdüse oder eine Zündkerze am Zylinderkopfdach 5 angeordnet. Im Kühlmittelraum 2 sind am Zylinderkopfdach zwei in Zylinderkopflängsrichtung verlaufende Rippen 8, 9 angeordnet. Durch diese Rippen 8, 9 wird das Zylinderkopfdach 5 versteift, indem z.B. eine versteifende Verbindung zwischen dem Schacht 7 und einer nicht gezeigten Wand zwischen zwei Zylinderabschnitten hergestellt wird. Weiterhin ist es möglich, die Rippen 8, 9 partiell so zu vergrößern, dass sie die Gaswechselkanäle 6 berühren und somit die Struktur des Zylinderkopfes vom Zylinderkopfboden 3 über die Gaswechselkanäle und die Rippen bis zum Zylinderkopfdach 5 zu versteifen. Die Rippe 8 ist so gestaltet, dass im Kühlmittel aufsteigende Luftblasen 10 an der unteren Flanke 11, die mit einer kleinen Steigung gegenüber der Waagerechten versehen ist, nach oben aufsteigen können. Dadurch wird verhindert, dass für die Kühlung der Brennkraftmaschine schädliche Luftblasen sich in einem Luftsack zwischen Rippe 8 und Zylinderkopfdach 5 sammeln können. Ebenso ist die Rippe 9 an ihrer Unterseite gestaltet. Die Oberseite 12 der Rippe 9 ist material- und damit gewichtsparend gestaltet, dadurch dass die Oberseite mit dem Zylinderkopfdach 5 nahezu einen rechten Winkel bildet. Ein Winkel von genau 90° ist aus Gründen der Ausformung des Gießkernes für den Kühlmittelraum 2 nicht möglich. Auf diese Weise wird auf gewichtsparende Weise der Zylinderkopf 1 versteift, ohne die Kühlmittelströmung zu beeinträchtigen.In the single figure is a cylinder head 1 an internal combustion engine not shown in detail in a vertical section transverse to a longitudinal axis of the cylinder head in an inclined mounting position shown. A coolant room 2 in the cylinder head 1 is through a cylinder head floor 3 , two side walls 4 and a cylinder head roof 5 limited. From the cylinder head floor 3 lead several gas exchange channels 6 to the side walls 4 , Above the cylinder head roof 5 is an installation space for not shown elements of the gas exchange control. Furthermore, it is part of a shaft 7 for an injection nozzle or a spark plug on the cylinder head roof 5 arranged. In the coolant room 2 are on the cylinder head roof two ribs running in Zylinderkopontängsrichtung 8th . 9 arranged. Through these ribs 8th . 9 becomes the cylinder head roof 5 stiffened by, for example, a stiffening connection between the shaft 7 and a wall, not shown, between two cylinder sections. Furthermore, it is possible the ribs 8th . 9 partially enlarge so that they the gas exchange channels 6 touch and thus the structure of the cylinder head from the cylinder head floor 3 over the gas exchange channels and the ribs up to the cylinder head roof 5 to stiffen. The rib 8th is designed so that in the coolant rising air bubbles 10 on the lower flank 11 , which is provided with a small slope to the horizontal, can ascend to the top. This prevents harmful to the cooling of the engine harmful air bubbles in an air bag between the rib 8th and cylinder head roof 5 can collect. Likewise, the rib 9 designed on its underside. The top 12 the rib 9 is material and thus designed to save weight, characterized in that the top with the cylinder head roof 5 forms almost a right angle. An angle of exactly 90 ° is due to the formation of the casting core for the coolant space 2 not possible. In this way, in a weight-saving manner, the cylinder head 1 stiffened without affecting the coolant flow.

Claims

Cylinder head ( 1 ) of a liquid-cooled internal combustion engine having the following features: - a cylinder head floor ( 3 ), - a coolant space ( 2 ), - a cylinder head roof ( 5 ), - several gas exchange channels ( 6 ) in a cylinder section extending from the cylinder head floor to sidewalls ( 4 ) and - a shaft ( 7 ) for receiving an injection nozzle or a spark plug, characterized in that in the coolant space on the cylinder head roof a rib ( 9 ) is arranged, which extends in the longitudinal direction of the internal combustion engine.

Cylinder head ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the rib ( 8th . 9 ) at a about the longitudinal axis of the internal combustion engine inclined cylinder head a lateral lower edge ( 11 ), which has a slope relative to the horizontal in a normal installation position of the internal combustion engine.

Cylinder head ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the rib ( 9 ) the shaft ( 7 ) at least partially touched or cut.

Cylinder head ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rib ( 8th ) the gas exchange channels ( 6 ) at least partially touched or cut.

Cylinder head ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that a plurality of ribs ( 8th . 9 ) on the cylinder head roof ( 5 ) are arranged.

Cylinder head ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the coolant space ( 2 ) on the cylinder head roof ( 5 ) extends at least one rib per cylinder section in the transverse direction of the internal combustion engine.