AT522060A1

AT522060A1 - Flüssigkeitsgekühlter zylinderkopf

Info

Publication number: AT522060A1
Application number: ATA50050/2019A
Authority: AT
Inventors: Martin Klampfer Ing; Andreas Zurk Ing
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2020-08-15
Also published as: WO2020150761A1; CN113366211A; US20220082062A1; CN113366211B; JP7558954B2; DE112020000490A5; US11905909B2; US20230175455A1; US11598283B2; JP2022518494A; AT522060B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf (Z), der ein Bauteil (B) aufweist, das in einen Brennraum reicht, wobei ein oberer Kühlmantel (O) und ein unterer Kühlmantel (U) vorgesehen sind und um das Bauteil (B) mehrere Ventile angeordnet sind, wobei Zylinderkopfschrauben (1, 2, 3, 4, 5, 6; 14) vorgesehen sind. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Zylinderkopf (Z) anzugeben, durch den die Verformungen reduziert sind. Diese Aufgabe wird durch einen eingangs erwähnten Zylinderkopf (Z) erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass von je einer Ventilführung (V) eine feste Verbindung zum Bauteil (B) angeordnet ist, die als Ring (10) mit zumindest einer Stütze (11) ausgebildet ist, wobei die Stütze (11) und der Ring (10) zumindest von einem Öldeck (9) des Zylinderkopfs (Z) bis zu einem den Brennraum begrenzenden Feuerdeck (12) reichen, wobei das Bauteil (B) mit den Zylinderkopfschrauben (1, 2, 3, 4, 5, 6; 14) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf, der ein Bauteil aufweist, das in einen Brennraum reicht, wobei ein oberer Kühlmantel und ein unterer Kühlmantel vorgesehen sind und um das Bauteil mehrere Ventile

angeordnet sind, wobei Zylinderkopfschrauben vorgesehen sind.

Derartige Zylinderköpfe sind aus dem Stand der Technik wohlbekannt. Dabei kann es sich bei dem Bauteil um eine Zündkerze, um einen Injektor zur Brennstoffeinspritzung oder um eine Aufnahmehülse einer Zündkerze oder eines Injektors handeln. Die Ventile umfassen hier Einlassventile und Auslassventile. Bei Zylinderköpfen im Stand der Technik findet durch Zylinderkopfschrauben und die in einem Brennraum explosionsartig stattfindende Verbrennung des Brennstoffs eine Krafteinleitung in den Zylinderkopf statt. Die Kraft verläuft dabei nur lokal an den Stellen der Einleitung und führt dabei zu Verformungen im Zylinderkopf. Das kann so weit führen, dass die Zylinderkopfdichtung durch diese Verformungen beschädigt

wird und dass dies weiter zu Undichtheit führt.

Weiters ist durch die lokale Krafteinleitung oft auch die Ventilführung von Verformungen betroffen, was mitunter zu Problemen bei Betätigung des Ventils und zu ungleichmäßigen Belastungen auf den Ventilteller und zur ungleichmäßigen

Abnutzung führen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Zylinderkopf anzugeben, durch den

die Verformungen reduziert sind.

Diese Aufgabe wird durch einen eingangs erwähnten Zylinderkopf erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass von je einer Ventilführung eine feste Verbindung zum Bauteil angeordnet ist, die als Ring mit zumindest einer Stütze ausgebildet ist, wobei die Stütze und der Ring zumindest von einem Öldeck des Zylinderkopfs bis zu einem den Brennraum begrenzenden Feuerdeck reichen, wobei das Bauteil mit den Zylinderkopfschrauben verbunden ist. Dadurch wird die Kraft, die von den Zylinderkopfschrauben herrührt gleichmäßig über das Öldeck und/oder das Zwischendeck und/oder das Feuerdeck auf die Stützen übertragen. Verformungen werden durch diese gleichmäßige Verteilung der Kraft im Zylinderkopf vermieden. Es ist insbesondere keine direkte Verbindung zwischen den Zylinderkopfschrauben und den Ventilführungen vorgesehen. Erfindungsgemäß erfolgt eine mechanische

Verbindung zwischen den Zylinderkopfschrauben und den Ventilführungen indirekt, sodass die Ventilführung und dadurch die Ventilbutzen von den Zylinderkopfschrauben kraftmäßig entkoppelt oder zumindest im Wesentlichen entkoppelt sind. Besonders bevorzugt werden jeweils zwei Zylinderkopfschrauben

mittelbar mir jeweils zwei Ventilführungen verbunden.

Vorteilhaft sind die Zylinderkopfschrauben also mittelbar mit den Ventilführungen verbunden. Durch die Ausrichtung der Stützen hin zum Bauteil wird die Krafteinleitung nicht direkt über Ventilführungen eingeleitet, sondern daran vorbei in das Bauteil und von dort weiter in die Stützen und in die Auslasskanalwand und/oder in die Einlasskanalwand im Bereich der Ventilführung. Dadurch wird auch

die Verformung der Ventilführung reduziert oder gänzlich eliminiert.

Unter Stütze versteht sich hier ein Bereich des Zylinderkopfs, entlang dem eine Kraft übertragen werden kann. Unter der Beschreibung, dass Stütze und Ring von einem Öldeck zu einem Feuerdeck reichen, ist zu verstehen, dass es nicht zwingend notwendig ist, dass beide für sich allein von Öldeck bis Feuerdeck reichen, sondern dass sie gemeinsam durchgängig sind. So reicht in der gezeigten Ausführung vom Öldeck zuerst der Ring bis zu den Stützen und die Stützen reichen vom Ring bis zum Feuerdeck. Unter Zylinderkopfschrauben werden im Rahmen der Erfindung

insbesondere auch Zylinderkopfschraubenbutzen verstanden.

Die Kraft wird bevorzugt zwischen den Ventilführungen über eine Rippe in den Ring und dann in die vertikale Stütze eingeleitet. Die Ventilführungspunkte sind so von der Krafteinleitung entkoppelt. Dadurch wird der Nachteil der großen Verformung bei Krafteinleitung in die Ventilführungen weitgehendst vermieden. Erfindungsgemäß ist ein Kraftschluss von den Zylinderkopfschrauben über die Rippen in den Ring und dann vertikal über die Stützen vorgesehen. Die Rippen sind in den Ventilstegen zwischen den Ventilführungen in einer Ebene bzgl. der Verbindungslinie zwischen den Ventilführungen angeordnet.

Es ist günstig, wenn vorgesehen ist, dass der Ring das Bauteil radial umgibt und vorzugsweise einstückig mit der Stütze ausgeführt ist, wobei der Ring insbesondere im Bereich der Ventilführungen mit der Stütze verbunden ist. Dadurch ist es optimal möglich, die wirkenden Kräfte gleichmäßig aufzunehmen und zu verteilen. Es ist in anderen Ausführungen vorgesehen, dass der Ring nicht durchgehend

ausgebildet ist, sondern nur aus Kreisringelementen besteht, welche insbesondere

im Bereich der Ventilführungsbutzen mit den Stützen verbunden ist.

Eine besonders günstige Ausführung hinsichtlich der möglichen Verformung und somit auch in weiterer Folge der Sicherheit gegen Knicken für die Stützen ergibt sich, wenn die Stütze im Wesentlichen parallel zu einer Zylinderachse des

Zylinderkopfes ausgebildet ist.

Um Strömungsgeschwindigkeiten im Kühlmittel zu erhöhen ist es günstig, wenn Strömungsquerschnitte reduziert werden, indem die Stützen als Trennwände ausgebildet sind, die den obere Kühlmantel und/oder den unteren Kühlmantel zumindest teilweise abtrennen. Dadurch entstehen vor allem in Bereichen höherer thermischer Belastung um die Ventile und das Bauteil höhere Strömungsgeschwindigkeiten und der erzwungene konvektive Wärmeübergang vom

Zylinderkopf auf das Kühlmittel wird erhöht.

Eine günstige Ausführung sieht vor, dass das Öldeck in Richtung der Stützen zur Einleitung von Kräften konisch verläuft, so dass das Öldeck zu dem Bauteil einen Winkel einschließt, der größer ist als 90°, vorzugsweise zwischen 110° und 144° ist und besonders bevorzugt zwischen 120° bis 135° ist. Dadurch wird die Kraft von den Zylinderkopfschrauben entlang dem Öldeck schräg zu den Stützen geleitet. Parallel dazu wird die Kraft entlang einer Verdickung im Zylinderkopf schräg von außen von den Zylinderkopfschrauben zum Zwischendeck und von dort zu den Stützen um das Bauteil geleitet.

Vorteilhaft ist es, wenn zwischen jeweils zwei Zylinderkopfschrauben eine Wand vorgesehen ist, wobei jede Wand insbesondere zumindest vom Öldeck des Zylinderkopfs bis zum den Brennraum begrenzenden Feuerdeck reicht. Jede Wand verbindet also jeweils zwei Zylinderkopfschrauben miteinander, wodurch eine Stabilität des Zylinderkopfes erhöht ist. Kräfte, welche auf die Zylinderkopfschrauben wirken und/oder durch diese verursacht werden, werden von den Zylinderkopfschrauben auf die Wände geleitet. Insbesondere verbindet die

Wand jeweils Zylinderkopfschrauben miteinander.

Es ist besonders günstig, wenn zumindest eine Zylinderkopfschraube über eine Rippe mit einer Stütze verbunden ist und vorzugsweise zumindest zwei einander

gegenüberliegende Zylinderkopfschrauben je über eine Rippe mit einer Stütze

verbunden sind. Aufgrund der Anbindung von den Zylinderkopfschrauben an die Rippen und weiterführend in das parallel zur Zylinderachse angeordnete Bauteil im zentralen Bereich wird ermöglicht, dass sich die eingebrachte Kraft gleichmäßig bis zum Feuerdeck ausbreiten kann wodurch die lokalen Spannungen bei hohen Spitzendruckanforderungen reduziert werden.

Zweckmäßig ist es dabei, wenn die Rippe jeweils zwei Zylinderkopfschrauben über die Wand mit dem Ring zur Kraftleitung verbindet. Kräfte werden folglich von den Zylinderkopfschrauben über die Wand, in die Rippe und schließlich in den Ring und von dort in die Stützen geleitet. Die Rippe ist bevorzugt etwa orthogonal zur Wand angeordnet und verbindet die Wand mit dem Ring. Günstig ist es, wenn die Rippen jeweils in den Ventilbrücken angeordnet sind. Eine Verformung des Zylinderkopfes wird durch diese Ausbildung und die dadurch verursachten Kraftwege zumindest herabgesetzt. Ein Kraftschluss der einzelnen Zylinderkopfschrauben erfolgt über die Wände und die Rippen im Ring, wobei Kräfte dann vertikal über die Stützen

weitergeleitet werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn entlang der Zylinderachse zwischen jeweils zwei Zylinderkopfschrauben jeweils drei Rippen vorgesehen sind. Die Rippen sind dabei günstigerweise im Öldeck, im Zwischendeck und im Feuerdeck angeordnet, sodass eine Krafteinleitung von den Zylinderkopfschrauben zum Ring in diesen drei Ebenen

erfolgt.

Um die Krafteinleitung zu verbessern, ist es günstig, wenn das Öldeck im Bereich der Rippen zu dem Bauteil hin eine ansteigende Wanddicke aufweist, die an dem Bauteil eine Dicke aufweist, die zu einer mittleren Öldeckdicke ein Verhältnis aufweist, welches zwischen 1,5 und 6 ist und vorzugsweise zwischen 3 und 4 ist

und besonders bevorzugt etwa 3,7 ist.

Eine besonders günstige Geometrie ergibt sich, wenn zumindest eine Stütze eine Einlasskanalwand und/oder eine Auslasskanalwand bildet oder unmittelbar mit der Einlasskanalwand und/oder der Auslasskanalwand verbunden ist. Dadurch wird darüber hinaus eine Verformung weiter herabgesetzt, da Kräfte wieder aus dem Zylinderkopf herausgeleitet werden. Die Einlasskanalwand und/oder die Auslasskanalwand sind insbesondere im Beriech des Zwischendecks angeordnet, wobei die Stützen bevorzugt jeweils unterhalb der Ventilführungsbutzen in die

Kanalwände übergehen.

Alternativ oder zusätzlich kann es von Vorteil sein, wenn zumindest eine Stütze unmittelbar mit einer weiteren Rippe verbunden ist, wobei die weitere Rippe insbesondere in einem Zwischendeck des Zylinderkopfes angeordnet ist. Besonders bevorzugt sind die weiteren Rippen bei jenen Stützen vorgesehen, welche nicht im Bereich oder unmittelbar einer Einlasskanalwand und/oder die Auslasskanalwand enden. Es ist also günstig, wenn die Stützen sowohl mit Einlasskanalwand und/oder die Auslasskanalwand als auch mit weiteren Rippen verbunden sind, um Kräfte ins Zwischendeck zu leiten. Dabei ist insbesondere jeweils eine Stütze mit der Einlasskanalwand, eine Stütze mit der Auslasskanalwand und zwei Stützen mit

jeweils einer weiteren Rippe verbunden.

Eine besonders einfache und günstige Ausführung hinsichtlich der Krafteinleitung und Verteilung der Kraft im Zylinderkopf ergibt sich, wenn zur Verbindung mit einem Zylinderblock zumindest vier - vorzugsweise sechs oder acht -

Zylinderkopfschrauben vorgesehen sind.

Die Zylinderkopfschrauben sind dabei im Wesentlichen in den Eckpunkten eines Quadrats, eines regelmäßigen Sechsecks oder eines regelmäßigen Achtecks

angeordnet.

Dieser Effekt kann sogar noch verstärkt werden, wenn die Zylinderkopfschrauben im Wesentlichen auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordnet sind und der Teilkreis seinen Mittelpunkt im Bereich der Zylinderachse aufweist und/oder wenn die Zylinderkopfschrauben gleichmäßig auf diesem Teilkreis angeordnet sind.

Eine vorteilhafte Geometrie mit geringen Dicken von Materialansammlungen im Zylinderkopf wird durch eine Ausführung erreicht, die vorsieht, dass zumindest zwei Zylinderkopfschrauben in einer Auslasskanalwand angeordnet sind und/oder durch eine Ausführung die vorsieht, dass zumindest zwei Zylinderkopfschrauben in einer

Einlasskanalwand angeordnet sind.

Es ist günstig, wenn zwei Einlassventile und zwei Auslassventile vorgesehen sind und zumindest zwei Zylinderkopfschrauben auf einer Achse angeordnet sind, die zwei Ventilbrücken zwischen Einlass und Auslass miteinander verbindet. Unter Ventilbrücke versteht sich hier die Materialansammlung zwischen einem ersten

Auslassventil und einem ersten Einlassventil und einem zweiten Auslassventil und

einem zweiten Einlassventil. Durch diese Anordnung kann die Kraft von diesen

beiden Zylinderkopfschrauben über die Ventilbrücke zu der Stütze geleitet werden.

Es ist besonders günstig, wenn alle Zylinderkopfschrauben durch Wände verbunden sind, wobei jede Wand in einer Ebene angeordnet ist, die parallel zu der Zylinderachse ist. Durch diese Wände, die um den gesamten Zylinder reichen, wird eine besonders gleichmäßige Verteilung der Kräfte von den Zylinderkopfschrauben im Zylinderkopf erreicht.

Aufgrund der erhöhten Anzahl und der gleichmäßigen Verteilung der Zylinderkopfschrauben wird die lokale Krafteinleitung in die Zylinderkopfstruktur reduziert. Weiters ist die dadurch entstehende Pressung der Zylinderkopfdichtung gleichmäßiger auf die Kontaktfläche verteilt. Lokale Verformungen und Undichtheiten werden auf diese Art und Weise verhindert.

Die Erfindung wird in der Folge anhand der nicht einschränkenden Ausführungen in den Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf in einer ersten Ausführung in einer geschnitten Ansicht entlang einer Normalebene durch die

Zylinderachse;

Fig. 2 den Zylinderkopf in einem Schnitt parallel zu Fig. 1;

Fig. 3 den Zylinderkopf in einem Schnitt entlang der Linie III-III] gemäß Fig. 1;

Fig. 4 den Zylinderkopf in einem Schnitt entlang der Linie IV-IV gemäß Fig. 3;

Fig. 5 den Zylinderkopf in einem Schnitt entlang der Linie V-V gemäß Fig. 3;

Fig. 6 den Zylinderkopf in einem Schnitt entlang der Linie VI-VI gemäß Fig. 3;

Fig. 7 den Zylinderkopf in einem Schnitt entlang der Linie VII-VII gemäß Fig. 3;

Fig. 8 einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einer zweiten Ausführung in Ansicht analog zu Fig. 2;

Fig. 9 den Zylinderkopf in der zweiten Ausführung in einem Schnitt analog zu Fig. 3;

Fig. 10 ein Ausschnitt des Zylinderkopfs mit einem schematischen Kraftverlauf in

einer ersten Ausführung; und

Fig. 11 einen Ausschnitt analog zu Fig. 10 in einer zweiten Ausführung.

In Fig. 1 ist ein gekühlter Zylinderkopf Z gezeigt, der mit sechs Zylinderkopfschrauben 1 bis 6 mit einem nicht gezeigten Zylinderblock verbunden ist. Die sich ergebende Brennkraftmaschine weist einen Zylinder auf. Die Zylinderkopfschrauben 1 bis 6 weisen zwischen einander Wände 7 auf. Dabei sind in Fig. 1 Wände 7 zwischen einer erster Zylinderkopfschraube 1 und einer fünften Zylinderkopfschraube 5 und von dieser zu einer dritten Zylinderkopfschraube 3 zu sehen. Weiters sind Wände 7 zwischen einer zweiten Zylinderkopfschraube 2 und einer sechsten Zylinderkopfschraube 6 und von dieser zur vierten Zylinderkopfschraube 4 gezeigt. Diese Wände 7 sind im Wesentlichen parallel zu einer Achse des Zylinders ausgerichtet. Zwischen dritter und vierter Zylinderkopfschraube 3, 4 ist ein Einlasskanal E angeordnet. Zwischen erster und zweiter Zylinderkopfschraube 1, 2 ist ein Auslasskanal A angeordnet. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass auch zwischen erster und zweiter Zylinderkopfschraube 1, 2 in einem Bereich über dem Auslasskanal A und zwischen dritter und vierter Zylinderkopfschraube 3, 4 in einem Bereich über dem Einlasskanal E je eine Wand 7 vorgesehen ist. Die Pfeile mit Bezugszeichen K deuten in Fig. 1 die Verteilung der Kraft in dieser Ebene an. In Fig. 2 ist dieses Bezugszeichen K dem Sechseck mit den Zylinderkopfschrauben 1 bis 6 als Eckpunkte zugeordnet. Dabei stellt dies die gleichmäßige Kraftverteilung entlang der Wände zwischen den Zylinderkopfschrauben 1 bis 6 dar.

Innerhalb des Sechsecks aus den Zylinderkopfschrauben 1 bis 6 ist ein oberer Kühlmantel O für Kühlmittel, Ventilführungen V und ein Bauteil B zu sehen. Dabei sind vier Ventilführung V gleichmäßig um das Bauteil B angeordnet und die Ventilführungsbohrungen der Ventilführungen V sind parallel zur Achse des Zylinders angeordnet. Auch die Drehachse des Bauteils B ist parallel zur Achse des Zylinders angeordnet. Die Ventilführungen V und das Bauteil B sind dabei über einen Ring 10 mit Stützen 11 verbunden.

Die Zylinderkopfschrauben 1 bis 6 liegen auf einem gemeinsamen Teilkreis T und

weisen zueinander jeweils eine ca. gleiche Entfernung auf.

Die erste Zylinderkopfschraube 1 und die zweite Zylinderkopfschraube 2 sind über die Auslasskanalwand 13a mit je einer Ventilführung V verbunden und weiter über die Stützen 11 sind sie mit dem Bauteil B verbunden. Analog dazu sind die dritte Zylinderkopfschraube 3 und die vierte Zylinderkopfschraube 4 über die Einlasskanalwand 13e mit je einer Ventilführung V verbunden und über die Stützen

11 mit dem Bauteil B verbunden.

Die fünfte und die sechste Zylinderkopfschraube 5, 6 sind entlang einer Achse a angeordnet, die die zwei Ventilbrücken zwischen Einlass und Auslass miteinander

verbindet. Die Ventilbrücken sind in Fig. 1 nicht ersichtlich.

In Fig. 3 ist ein Schnitt entlang dieser Achse a gezeigt, der in Fig. 1 auch mit der Linie III-III gekennzeichnet ist. Darin ist erkennbar, dass von der fünften Zylinderkopfschraube 5 sowie von der sechsten Zylinderkopfschraube 6 zu dem Bauteil B eine Rippe 8 in einem Öldeck 9 führt und die Krafteinleitung entlang der Pfeile K von der Zylinderkopfschraube 5 und 6 über die Rippe 8 in das Bauteil B und über die Stützen 11 nach unten geleitet wird. Die Rippen 8 weisen im Bereich um das Bauteil B eine Dicke D auf, wo die Rippen 8 in den Ring 10 übergehen, der sich

ebenfalls über eine Dicke D erstreckt.

Die Rippe 8 stellt eine Verdickung des Öldecks 9 dar und das Öldeck 9 weist im Bereich der Rippe 8 einen Winkel a zur Drehachse des Bauteils B auf, der in etwa 135° beträgt. Die Rippen 8 verlaufen konisch zu den Wänden 7 entlang des eben beschriebenen Winkels a.

Analog dazu erfolgt die Krafteinleitung entlang der Pfeile K entlang eines Feuerdecks 12 und entlang eines Zwischendecks 13. Die Stützen 11 sind in Fig. 3 neben dem Bauteil B angeordnet, in diesem Schnitt nicht geschnitten und sind als Teil der Wand des oberen Kühlmantels O erkennbar. Durch das Zwischendeck 13

sind der obere Kühlmantel O und ein unterer Kühlmantel U voneinander getrennt.

Die Rippen sind in drei Ebenen vorgesehen, dadurch erfolgt die Krafteinleitung in drei Ebenen des Zylinderkopfes: im Öldeck 9, im Zwischendeck 13 und im Feuerdeck 12. Dabei sind die Rippen, die für die Krafteileitung in das Öldeck 9

vorgesehen sind mit dem Bezugszeichen 8 versehen. Die Rippen für die Krafteileitung im Zwischendeck 13 sind mit dem Bezugszeichen 15 versehen und die Rippen zum Feuerdeck 12 weisen das Bezugszeichen 16 auf. In Fig. 4 ist der Kraftverlauf K von der Rippe 8 in die Stützen 11 gezeigt. Das Öldeck 9 weist eine mittlere Öldeckdicke d auf, die kleiner ist als die Dicke D der Rippe 8. In Fig. 5 bis Fig.7 sind Schnitte entlang der in Fig 3 gezeigten Linien V-V, VI und VII-VII gezeigt. In Fig. 5 ist der Kraftverlauf K wiederum erkennbar, der von den Rippen 8 zu dem Bauteil B und um dieses kreisförmig zu den Stützen 11 verläuft. Zwei der Rippen 8 in Fig. 5 sind durch die Kanalwände 13a und 13e gebildet. Zur Kühlung der Sitzringe der Ventile ist eine Sitzringkühlung S vorgesehen, die in Fig. 7 erkennbar

ist. Diese Sitzringkühlung S ist Teil des unteren Kühlmantels U.

Die Rippen 8 und Zylinderkopfschrauben 1 bis 6 sind immer symmetrisch

zueinander angeordnet.

Bei Ausführungen mit sechs oder acht Schrauben sind einige davon direkt mit der Einlasskanalwand 13e oder der Auslasskanalwand 13a verbunden, was bei einer Verwendung von vier Zylinderkopfschrauben 14 nicht der Fall ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Rippen 8 nicht mit den Ventilführungen V verbunden sind. Eine auf den Zylinderkopf Z wirkende Kraft wird auf die Zylinderkopfschrauben 1 bis 6 oder 14 und von diesen auf die Rippen 8 und erst dann auf den Zylinderkopf Z selbst übertragen, wodurch eine Last besser verteilt ist und Verformungen vermieden werden. Die Hauptlast der Zylinderkopfschrauben 1 bis 6 oder 14 wird

um die Ventilführung V herum verteilt.

In der Folge wird eine zweite Ausführung mit vier Zylinderkopfschrauben 14 erläutert. Dabei weisen funktionsgleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen auf und es wird nur auf die Unterschiede eingegangen. Zum Verständnis der Funktionsweise

wird auf die erste Ausführung in den Fig. 1 bis Fig. 7 verwiesen.

In Fig. 8 ist eine zweite Ausführung des Zylinderkopfs Z gezeigt. Dabei sind die vier Zylinderkopfschrauben 14 über Wände 7 verbunden. Die Krafteinleitung K erfolgt von den Wänden 7 entlang der Rippen 8. In Fig. 9 ist im Schnitt die Krafteinleitung K gezeigt.

In Fig. 10 und in Fig. 11 sind zwei prinzipielle Ausführungen des erfindungsgemäßen Zylinderkopfs Z gezeigt. Dabei ist zu erkennen, dass rund um

das Bauteil B der Ring 10 angeordnet ist, der über Rippen 8 mit den

Zylinderkopfschraubenbutzen und den Zylinderkopfschrauben verbunden ist.

Weiter ist vorgesehen, dass die vertikalen Stützen 11 in die Kanalwände 13a, 13e übergehen können. Sind keine Kanalwände 13a, 13b vorgesehen, kann eine zusätzliche Rippe 8, 15, 16 vorgesehen sein, welche die Kraft K in das Zwischendeck Z leitet. Die Stützen 11 sind teilweise unmittelbar mit der Kanalwand 13a, 13e verbunden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z), der ein Bauteil (B) aufweist, das in einen Brennraum reicht, wobei ein oberer Kühlmantel (O0) und ein unterer Kühlmantel (U) vorgesehen sind und um das Bauteil (B) mehrere Ventile angeordnet sind, wobei Zylinderkopfschrauben (1, 2, 3, 4, 5, 6; 14) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass von je einer Ventilführung (V) eine feste Verbindung zum Bauteil (B) angeordnet ist, die als Ring (10) mit zumindest einer Stütze (11) ausgebildet ist, wobei die Stütze (11) und der Ring (10) zumindest von einem Öldeck (9) des Zylinderkopfs (Z) bis zu einem den Brennraum begrenzenden Feuerdeck (12) reichen, wobei das Bauteil (B) mit den Zylinderkopfschrauben (1, 2, 3, 4, 5, 6; 14) verbunden ist.

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkopfschrauben (1, 2, 3, 4, 5, 6; 14) mittelbar mit den Ventilführungen (V) verbunden sind.

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (10) das Bauteil (B) radial umgibt und vorzugsweise einstückig mit der Stütze (11) ausgeführt ist, wobei der Ring (10) insbesondere im Bereich der Ventilführungen (V) mit der Stütze (11)

verbunden ist.

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze (11) im Wesentlichen parallel zu

einer Zylinderachse des Zylinderkopfes (Z) ausgebildet ist.

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützen (11) als Trennwände ausgebildet sind, die den obere Kühlmantel (0) und/oder den unteren

Kühlmantel (U) zumindest teilweise abtrennen.

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Öldeck (9) in Richtung der Stützen (11) zur Einleitung von Kräften konisch verläuft, so dass das Öldeck (9) zu dem Bauteil (B) einen Winkel (a) einschließt, der größer ist als 90°, vorzugsweise

11.

12.

12

zwischen 110° und 144° ist und besonders bevorzugt zwischen 120° bis 135°

ist.

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeweils zwei Zylinderkopfschrauben (1,2, 3, 4, 5, 6; 14) eine Wand (7) vorgesehen ist, wobei jede Wand (7) insbesondere zumindest vom Öldeck (9) des Zylinderkopfs (Z) bis zum den Brennraum begrenzenden Feuerdeck (12) reicht.

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zylinderkopfschraube (1, 2, 3, 4, 5, 6; 14) über zumindest eine Rippe (8, 15, 16) mit einer Stütze (11) verbunden ist und vorzugsweise zumindest zwei einander gegenüberliegende Zylinderkopfschrauben (1, 2, 3, 4, 5, 6; 14) je über eine Rippe (8, 15, 16) mit

einer Stütze (11) verbunden sind.

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe (8, 15, 16) jeweils zwei Zylinderkopfschrauben (1, 2, 3, 4, 5, 6; 14) über die Wand (7) mit dem Ring (10) zur Kraftleitung

verbindet.

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Zylinderachse zwischen jeweils zwei Zylinderkopfschrauben (1, 2, 3, 4, 5, 6; 14) jeweils drei Rippen (8, 15, 16) vorgesehen sind.

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Stütze (11) eine Einlasskanalwand (13e) und/oder eine Auslasskanalwand (13a) bildet oder unmittelbar mit der Einlasskanalwand (13e) und/oder der Auslasskanalwand

(13a) verbunden ist.

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Stütze (11) unmittelbar mit einer weiteren Rippe (15) verbunden ist, wobei die weitere Rippe (15) insbesondere in einem Zwischendeck (13) des Zylinderkopfes (Z) angeordnet

ist.

13. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung mit einem Zylinderblock zumindest vier - vorzugsweise sechs oder acht - Zylinderkopfschrauben (1, 2, 3, 4, 5, 6; 14) vorgesehen sind.

14. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkopfschrauben (1, 2, 3, 4, 5, 6; 14) im Wesentlichen auf einem gemeinsamen Teilkreis (T) angeordnet sind und der

Teilkreis (T) seinen Mittelpunkt im Bereich der Zylinderachse aufweist.

15. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkopfschrauben (1, 2, 3, 4, 5, 6; 14)

gleichmäßig auf diesem Teilkreis (T) angeordnet sind.

16. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Zylinderkopfschrauben (1, 2, 3, 4, 5, 6; 14) in einer Auslasskanalwand (13a) angeordnet sind.

17. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Zylinderkopfschrauben (1,

2, 3, 4, 5, 6; 14) in einer Einlasskanalwand (13e) angeordnet sind.

18. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Einlassventile und zwei Auslassventile vorgesehen sind und zumindest zwei Zylinderkopfschrauben (1, 2, 3, 4, 5, 6; 14) auf einer Achse (a) angeordnet sind, die zwei Ventilbrücken zwischen

Einlass (E) und Auslass (A) miteinander verbindet.

19. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf (Z) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass alle Zylinderkopfschrauben (1, 2, 3, 4, 5, 6; 14) durch Wände (7) verbunden sind, wobei jede Wand (7) in einer Ebene

angeordnet ist, die parallel zu der Zylinderachse ist.

23.01.2019 WR