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WO2018218268A1 - Cylinder head comprising valve seat insert cooling - Google Patents

Cylinder head comprising valve seat insert cooling Download PDF

Info

Publication number
WO2018218268A1
WO2018218268A1 PCT/AT2018/060112 AT2018060112W WO2018218268A1 WO 2018218268 A1 WO2018218268 A1 WO 2018218268A1 AT 2018060112 W AT2018060112 W AT 2018060112W WO 2018218268 A1 WO2018218268 A1 WO 2018218268A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
channel
inlet
valve seat
cylinder head
outlet
Prior art date
Application number
PCT/AT2018/060112
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Zurk
Robert Pöschl
Original Assignee
Avl List Gmbh
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 Avl List Gmbh filed Critical Avl List Gmbh
Priority to JP2019566696A priority Critical patent/JP2020521914A/en
Priority to CN201880036379.8A priority patent/CN110709596B/en
Publication of WO2018218268A1 publication Critical patent/WO2018218268A1/en

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/22Valve-seats not provided for in preceding subgroups of this group; Fixing of valve-seats
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/12Cooling of valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/12Cooling of valves
    • F01L3/16Cooling of valves by means of a fluid flowing through or along valve, e.g. air
    • F01L3/18Liquid cooling of valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/26Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/36Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/38Cylinder heads having cooling means for liquid cooling the cylinder heads being of overhead valve type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2810/00Arrangements solving specific problems in relation with valve gears
    • F01L2810/01Cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/12Arrangements for cooling other engine or machine parts
    • F01P3/14Arrangements for cooling other engine or machine parts for cooling intake or exhaust valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/26Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/36Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/40Cylinder heads having cooling means for liquid cooling cylinder heads with means for directing, guiding, or distributing liquid stream 

Definitions

  • the invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine having at least one cylinder, with at least one valve seat ring for a globe valve, wherein the valve seat ring is associated with an annular cooling channel, at least between at least one inlet opening of an inlet channel and at least one
  • Outlet opening of an outlet channel extends at least partially around the valve seat, wherein the inlet and outlet channel are arranged on the same side of the cylinder.
  • Applicant's AT 513 262 B1 shows a solution in which inlet and outlet are made on the same cylinder side and the valve seat flows around in an angle range of at least 280 °.
  • the short-circuit flow resulting between inlet and outlet is restricted by a restrictor - this prevents the formation of an uncooled thermal bridge in the area of the short-circuit flow, local overheating and thermal stresses and, on the other hand, the majority of the coolant over the long term flows around.
  • Disadvantage of this solution is in particular the execution of the inlet and outlet channels, which are designed to run parallel and impinge in the radial direction on the valve seat ring cooling, resulting in traffic jams and a faulty inflow.
  • the design of the throttle during production also means additional effort.
  • the entrances are arranged asymmetrically with respect to a meridian plane of the valve seat ring.
  • the inlet channel preferably opens substantially tangentially through the inlet opening into the annular cooling channel, that a
  • Outlet channel in over the outlet opening in an angular range between
  • the annular cooling passage of a valve seat ring is charged by the same cylinder side with coolant as well as the coolant is discharged, wherein the inlet channel and the outlet channel flow around the valve seat ring over an angular range between 195 ° and 345 °.
  • the specified angle range is the absolute value, regardless of whether the valve seat ring is flowed through in a clockwise or counterclockwise direction.
  • the annular cooling channel extends completely around the valve seat ring and in the flow direction the Umströmungsweg between the inlet and outlet openings and a short-circuit path between the outlet and the inlet opening extends. This allows complete flow and cooling of the valve seat ring. Thanks to the invention, an even more efficient cooling of the thermally highly stressed areas of a valve seat ring is possible because the inflow and outflow takes place with a low pressure loss. For this reason, only a small forms
  • the invention thus allows optimum cooling of valve seats with minimal manufacturing effort.
  • the inlet and the outlet channel extend in a common first plane. This must be e.g. when drilling the drill are not laboriously moved and readjusted. At the same time, only a minimal material thickness is influenced by the channels in the direction along the cylinder longitudinal axis.
  • the inlet channel extends in a first plane and the outlet channel in a second plane.
  • the first level is different than the second level.
  • the first plane runs parallel to the second plane.
  • a comparatively simple production can also be ensured since, for example, fewer adjustment steps are necessary during drilling.
  • At least the outlet channel is connected to a cylinder head cooling jacket.
  • Valve openings are provided a particularly good cooling thermally highly loaded areas is ensured when the inlet channel is arranged on the valve of a valve bridge between the valve openings side facing the valve seat. The same can be achieved if two exhaust valves with associated
  • Intake valve openings are provided and at least the inlet channels are arranged in annular cooling channels of the valve seat rings of the exhaust valve openings on the exhaust valve bridge side facing the valve seat rings.
  • Figure 1 is a plan view of a horizontal section through the cylinder head along line l-l in Fig. 7.
  • Fig. 2 is a fragmentary side view of the cylinder head of Fig. 1;
  • Fig. 3 shows a detail of a combustion chamber side view of a
  • FIG. 4 shows a detail of a vertical section through the cylinder head along the line IV-IV in Fig. 1.
  • 5 shows a detail of a vertical section through the cylinder head along the line VV in FIG. 1;
  • FIG. 6 shows a section of a vertical section through the cylinder head along the line Vl-Vl in Fig. 1.
  • FIG. 7 shows a detail of a vertical section through the cylinder head along the line VII-VII in FIG. 1;
  • FIG. 8 is a schematic representation of a section of a combustion chamber side plan view of a horizontal section through the cylinder head of FIG. 3rd
  • FIG. 1 The figures show in the illustrated embodiment fragmentary a cylinder head 1 for at least one cylinder of an internal combustion engine. As shown in Fig. 1, the cylinder head is provided with two designed as a lift valves inlet and two exhaust valves - in the figures are the
  • a further opening for example as a central opening 4 for an injection device is provided.
  • a valve seat ring 5 is arranged in the cylinder head 1, for example, pressed or glued, as shown in FIGS. 4-7 is apparent.
  • the pressed into the cylinder head 1 or glued valve seat ring 5 is surrounded by an annular cooling channel 6, 6 'for a coolant which at least between a (valve side) inlet opening 70, 70' of an inlet channel 7, 7 'and a (valve side) outlet opening 80th '80' of an outlet channel 8, 8 'extends at least partially around the valve seat.
  • the cooling channel 6, 6 'can thereby run completely in the valve seat ring 5 or - as in the illustrated embodiment - partly formed in the cylinder head 1, partly executed in the valve seat ring 5.
  • the cooling channel 6, 6 ' can also be completely formed in the cylinder head 1. Coolant is supplied from outside the cylinder / cylinder head 1 via the inlet channel 7 '(FIG. 4), flows via the inlet opening 70' (FIG. 5) into the annular cooling channel 6 'and exits at the outlet opening 80' (FIG. 6). from the cooling channel 6 'into an outlet channel 8' (FIG. 7), from where it continues to flow.
  • Coolant is supplied from outside the cylinder / cylinder head 1 via the inlet channel 7 '(FIG. 4), flows via the inlet opening 70' (FIG. 5) into the annular cooling channel 6 'and exits at the outlet opening 80' (FIG. 6). from the cooling channel 6 'into an outlet channel 8' (FIG. 7), from where it continues to flow.
  • the illustrated inlet channel 7 ' Coolant is supplied from outside the cylinder / cylinder head 1 via the inlet channel 7 '(FIG. 4), flows via the inlet opening 70
  • the annular cooling channel 6, 6 ' extends completely around the valve seat ring 5.
  • Entry 7, 7 'and outlet channel 8, 8' are formed, for example, by outgoing from a side surface of the cylinder head 1 holes, as shown in Fig. 2 can be seen.
  • inlet 7, 7 'and outlet channel 8, 8' are arranged on the same side of the cylinder - on the outlet side in the present example.
  • Outlet opening 80 is smaller than 180 °, conveniently smaller than 100 °.
  • Center angle ⁇ is the angle between the radial connections between the valve seat ring center 50 on the one hand and the inputs 7 and
  • Outlet channel 8 on the other hand, in particular the point where a longitudinal central axis of the inlet channel (entrance longitudinal central axis 77) and the outlet channel
  • annular cooling channel between inlet 70, 70 'and outlet opening 80, 80' and thus the region of the Umstromungswegs 90 extends over an angular range of 360 ° - ⁇ to the Ventilsitznng 5.
  • the angular range between 195 ° and 345 °. It has been found that with this angular range of the Umstromungswegs 90, 90 ', a best possible heat dissipation from thermally critical areas of the cylinder head 1 can be done.
  • the inlet channel 7, 7 'in the embodiment shown opens tangentially via the inlet opening 70 into the annular cooling channel 6, 6'. Tangential in the context of the present disclosure means that - within manufacturing tolerances - elements of
  • the shape of the inputs 70, 70 'and outlet openings 80, 80' is thus approximately elliptical in each case.
  • the outlet channel 8, 8 ' can branch off from the annular cooling channel 6 in an angular range between tangential and radial direction.
  • Tangential direction here means that the flow direction in the outlet channel 8, 8 'corresponds to the flow direction in the cooling channel 6, ie the angle is 0 °.
  • Radial direction means here that the angle between the flow direction in the cooling channel 6 and in the outlet channel 8, 8 X 90 °.
  • a favorable cooling effect results in the illustrated embodiment, in particular also by the fact that the inlet channel 7, 7 'is arranged or opens on the one valve bridge 100 between the exhaust valves facing side of the valve seat ring 5. Especially in the area of the exhaust side
  • Valve bridge 100 a high thermal load occurs, the freshly supplied, a comparatively low temperature having coolant can develop a particularly good effect here. Even with variants with fewer valves, it is favorable if the inlet channels 7, 7 'extend on the sides of the valve bridges 100.
  • FIG. 8 shows an illustration where an inlet channel 7 'opens into an annular cooling channel 6 and an outlet channel 8' emerges again. In this case, an angle scale is shown, the entry of the inlet channel 7 '0 °, the outlet of the
  • Outlet channel 8 ' takes place between 225 ° and 270 °; This results in a Umstromung in the inventive range of 195 ° to 345 °.
  • the direction of the outlet channel 8 ' is between tangential and radial - the exit angle ß is thus between 0 ° (tangential course) and 90 ° (radial course).
  • the discharge channel 8 'shown in solid lines has a very flat course, while an outlet channel 8' shown by dashed lines runs at an angle ⁇ near 90 °.
  • Valve seat ring center points 50 of the exhaust valve openings 2a, 2b is one
  • inlet 7, 7 'and outlet channels 8, 8' extend in a common first plane, wherein the first plane lies in the plane of the page.
  • the inlet channel 7, 7 'extends per valve seat in the first plane and the outlet channel 8, 8' in a second level - Fig. 4 shows this variant with a dashed running outlet channel 8 ', which is slightly offset in the direction of a cylinder head density plane 1 10.
  • the first level runs normal to the leaf level and falls with the
  • the second plane is also normal to the page level and coincides with the exit longitudinal central axis 88' together.
  • the first plane is parallel to the second plane, both are parallel to the plane
  • Cylinder head sealing plane 1 10 or to a valve seat ring plane 500 (see, for example, Fig. 6), which is defined by the valve seat ring 5 and in the illustrated embodiment, parallel to the cylinder head density plane 1 10 extends.
  • the first and second planes also run normal to the valve axis 55 in the illustrated embodiment (see Figures 5-7).
  • the first plane is oblique to the second plane - this embodiment is recognizable by the dashed line inlet channel 7 '. Both levels are normal again to the leaf level, with the first level with the
  • Outlet channel 8, 8 ' With a in the direction of the cylinder head density level 1 10th
  • Outlet channel 8, 8 ' is closed after connection with the cylinder head cooling jacket 120 on the outside of the cylinder head 1 with a plug 130, 130'.
  • valve seat cooling can be done with a separate cooling circuit.
  • the invention thus enables optimal, low-turbulence cooling of the
  • Valve seat which is easy to produce and manages without elaborate processing steps. Due to the inventive angular range of Umströmungswegs 90, 90 'and the angular course of the outlet channel optimal cooling of the valve seat 5, 5' and complete Umstromung can also be achieved by the Kurz practitionerweg.

Landscapes

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

The invention relates to a cylinder head (1) for an internal combustion engine comprising at least one cylinder, having at least one valve seat insert (5) for a poppet valve, wherein an annular cooling channel (6, 6') is associated with the valve seat insert (5) and extends at least partially around the valve seat at least between at least one inlet opening (70, 70') of an inlet channel (7, 7') and at least one outlet opening (80, 80') of an outlet channel (8, 8'), wherein the inlet channel (7, 7') and the outlet channel (8, 8') are arranged on the same side of the cylinder. In order to improve the cooling of the valve seat and provide a simpler manufacturing process, the inlet channel (7, 7') opens in a tangential direction via the inlet opening (70, 70') into the annular cooling channel (6, 6'), and the outlet channel (8, 8') branches in the tangential direction from the annular cooling channel (6, 6') via the outlet opening (80, 80').

Description

Zylinderkopf mit Ventilsitzringkühlung  Cylinder head with valve seat ring cooling
Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder, mit zumindest einem Ventilsitzring für ein Hubventil, wobei dem Ventilsitzring ein ringförmiger Kühlkanal zugeordnet ist, der sich zumindest zwischen zumindest einer Eintrittsöffnung eines Eintrittskanals und zumindest einer The invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine having at least one cylinder, with at least one valve seat ring for a globe valve, wherein the valve seat ring is associated with an annular cooling channel, at least between at least one inlet opening of an inlet channel and at least one
Austrittsöffnung eines Austrittskanals zumindest teilweise um den Ventilsitz erstreckt, wobei Eintritts- und Austrittskanal auf derselben Seite des Zylinders angeordnet sind. Outlet opening of an outlet channel extends at least partially around the valve seat, wherein the inlet and outlet channel are arranged on the same side of the cylinder.
Heutige Hochleistungs-Brennkraftmaschinen weisen thermisch hochbeanspruchte Regionen beispielsweise im Bereich der Auslassventilbrücken zwischen den Today's high-performance internal combustion engines have thermally highly stressed regions, for example in the field of exhaust valve bridges between the
Auslassventilsitzen auf. Diese Bereiche sind besonders hinsichtlich thermischer Verformung und somit erhöhtem Ventilverschleiß gefährdet. Exhaust valve seats on. These areas are particularly at risk for thermal deformation and thus increased valve wear.
Um diesem Problem entgegenzuwirken werden die Ventilsitze mit umlaufenden Kühlkanälen - einer Ventilsitzringkühlung - umgeben, wobei zwischen Ein- und Austritten eine Kühlmittelströmung um den Ventilsitz bewirkt wird. To counteract this problem, the valve seats with circumferential cooling channels - a valve seat ring cooling - surrounded, between the inlet and outlet coolant flow is caused to the valve seat.
Die AT 513 262 B1 der Anmelderin zeigt eine Lösung, bei der Ein- und Austritt auf derselben Zylinderseite ausgeführt sind und der Ventilsitz in einem Winkelbereich von mindestens 280° umströmt wird. Die sich zwischen Ein- und Austritt ergebende Kurzschlussströmung wird durch eine Drosselstelle beschränkt - damit wird einerseits verhindert, dass sich im Bereich der Kurzschlussströmung eine ungekühlte Wärmebrücke bildet und es zu lokalen Überhitzungen und thermischen Spannungen kommt, andererseits der Großteil des Kühlmittels den Ventilsitz auf langem Weg umströmt. Nachteil an dieser Lösung ist insbesondere die Ausführung der Ein- und Austrittskanäle, die parallel verlaufend ausgeführt sind und in radialer Richtung auf die Ventilsitzringkühlung auftreffen, wodurch sich Staustellen und eine gestörte Einströmung ergibt. Auch die Ausführung der Drosselstelle während der Fertigung bedeutet zusätzlichen Aufwand. Applicant's AT 513 262 B1 shows a solution in which inlet and outlet are made on the same cylinder side and the valve seat flows around in an angle range of at least 280 °. The short-circuit flow resulting between inlet and outlet is restricted by a restrictor - this prevents the formation of an uncooled thermal bridge in the area of the short-circuit flow, local overheating and thermal stresses and, on the other hand, the majority of the coolant over the long term flows around. Disadvantage of this solution is in particular the execution of the inlet and outlet channels, which are designed to run parallel and impinge in the radial direction on the valve seat ring cooling, resulting in traffic jams and a faulty inflow. The design of the throttle during production also means additional effort.
Die AT 513 746 B1 der Anmelderin sieht daher vor, dass mehrere Eintritte Applicant's AT 513 746 B1 therefore provides for multiple entries
vorgesehen sind, denen ein in Richtung der Zylindermitte, speziell eines dort angeordneten Injektors verlaufender Austritt gegenüberliegt. Die Eintritte sind dabei asymmetrisch in Bezug zu einer Meridianebene des Ventilsitzrings angeordnet. are provided, which faces a running in the direction of the cylinder center, especially a arranged there injector outlet. The entrances are arranged asymmetrically with respect to a meridian plane of the valve seat ring.
Dadurch ergeben sich asymmetrische Strömungen im Ventilsitzring, wodurch thermisch hochbeanspruchte Bereiche besonders effizient gekühlt werden können. Nachteilig daran sind insbesondere die ungenügende Kurzschlussströmung zwischen den Eintritten und der Festigkeitsverlust, der sich durch die This results in asymmetric flows in the valve seat ring, which thermally highly stressed areas can be cooled particularly efficiently. Disadvantages of this are in particular the insufficient short circuit flow between the entrances and the loss of strength, which is due to the
Austrittsbohrung im Injektorbereich insbesondere bei Großmotoren ergibt. Outlet bore in the injector, especially for large engines results.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden und eine gleichmäßigere Kühlung des Ventilsitzringes zu ermöglichen und den Ventilverschleiß zu verringern. It is therefore an object of the invention to avoid the above-mentioned disadvantages of the prior art and to allow a more uniform cooling of the valve seat ring and to reduce valve wear.
Diese Aufgabe wird mit einem eingangs erwähnten Zylinderkopf erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Eintrittskanal vorzugsweise im Wesentlichen tangential über die Eintrittsöffnung in den ringförmigen Kühlkanal einmündet, dass sich ein This object is achieved with a cylinder head mentioned above according to the invention that the inlet channel preferably opens substantially tangentially through the inlet opening into the annular cooling channel, that a
Umströmungsweg, also der lange umströmte Bereich des ringförmigen Kühlkanals des Ventilsitzes zwischen Eintritts- und Austrittsöffnung sich ausgehend von der Eintrittsöffnung über einen Winkelbereich von 195° bis 345° erstreckt und der Umströmungsweg, so the long-flow area of the annular cooling channel of the valve seat between the inlet and outlet opening extending from the inlet opening over an angular range of 195 ° to 345 ° and the
Austrittskanal in über die Austrittsöffnung in einem Winkelbereich zwischen Outlet channel in over the outlet opening in an angular range between
tangentialer und radialer Richtung aus dem ringförmigen Kühlkanal abzweigt. tangential and radial direction branches off from the annular cooling channel.
Mit anderen Worten wird der ringförmige Kühlkanal eines Ventilsitzrings von der gleichen Zylinderseite sowohl mit Kühlmittel beschickt als auch das Kühlmittel abgeführt, wobei der Eintrittskanal und der Austrittskanal den Ventilsitzring über einen Winkelbereich zwischen 195° und 345° umströmen. Bei dem angegebenen Winkelbereich handelt es sich um den Absolutwert, unabhängig davon, ob der Ventilsitzring im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn durchströmt wird. In other words, the annular cooling passage of a valve seat ring is charged by the same cylinder side with coolant as well as the coolant is discharged, wherein the inlet channel and the outlet channel flow around the valve seat ring over an angular range between 195 ° and 345 °. The specified angle range is the absolute value, regardless of whether the valve seat ring is flowed through in a clockwise or counterclockwise direction.
Durch das Einströmen eines Kühlmittels in im Wesentlichen tangentialer Richtung wird ein reduzierter Druckverlust und ein möglichst großer Querschnitt in der By the inflow of a coolant in a substantially tangential direction is a reduced pressure drop and the largest possible cross-section in the
Verschneidung Eintrittskanal-ringförmiger Kühlkanal sichergestellt. Durch die erfindungsgemäße Orientierung des Austrittskanals wird ein Einstellen der Intersection inlet channel-annular cooling channel ensured. The inventive orientation of the outlet channel is a setting of
Strömungsverhältnisse im ringförmigen Kühlkanal ermöglicht. Flow conditions in the annular cooling channel allows.
In einer Variante der Erfindung erstreckt sich der ringförmige Kühlkanal vollständig um den Ventilsitzring und in Strömungsrichtung verläuft der Umströmungsweg zwischen der Eintritts- und Austrittsöffnung und ein Kurzschlussweg zwischen der Austritts- und der Eintrittsöffnung. Dadurch wird ein vollständiges Umströmen und Kühlen des Ventilsitzrings ermöglicht. Dank der Erfindung ist eine noch effizientere Kühlung der thermisch hochbelasteten Bereiche eines Ventilsitzringes möglich, da die Ein- und Ausströmung mit geringem Druckverlust erfolgt. Aus diesem Grund bildet sich auch nur eine geringe In a variant of the invention, the annular cooling channel extends completely around the valve seat ring and in the flow direction the Umströmungsweg between the inlet and outlet openings and a short-circuit path between the outlet and the inlet opening extends. This allows complete flow and cooling of the valve seat ring. Thanks to the invention, an even more efficient cooling of the thermally highly stressed areas of a valve seat ring is possible because the inflow and outflow takes place with a low pressure loss. For this reason, only a small forms
Kurzschlussströmung im Bypassweg auf der kurzen Verbindung zwischen Ein- und Austrittsöffnung aus und es sind keine zusätzlichen Maßnahmen zur Unterdrückung dieser Kurzschlussströmung notwendig - diese Maßnahmen haben ja oft den Short-circuit flow in the bypass path on the short connection between the inlet and outlet and no additional measures to suppress this short-circuit flow are necessary - these measures are often the
Nachteil, durch zusätzliches Material erst recht lokale Überhitzungen zu verursachen. Durch die gewählte Orientierung des Austrittskanals zwischen tangentialer und radialer Richtung kann die Kühlmittelströmung im Bypassweg auf die jeweilige Verwendung des Zylinderkopfes abgestimmt und eine ausreichende Kühlung dieses Bereichs erzielt werden. Disadvantage of causing additional local overheating due to additional material. Due to the selected orientation of the outlet channel between the tangential and radial directions, the coolant flow in the bypass path can be matched to the particular use of the cylinder head and sufficient cooling of this area can be achieved.
Gleichzeitig ist die Herstellung stark vereinfacht, da im Gegensatz zu Lösungen des Stands der Technik Standardbearbeitungsmethoden - z.B. Bohren der Ein- und Austrittskanäle - zum Einsatz kommen, ohne dass aufwändige Bearbeitungen wie z.B. Fräsen im Kopf benötigt werden. At the same time, manufacturing is greatly simplified since, unlike prior art solutions, standard processing methods - e.g. Drilling the inlet and outlet channels - are used without elaborate processing such. Milling in the head are needed.
Die Erfindung erlaubt damit eine optimale Kühlung von Ventilsitzen mit minimalem Herstellaufwand. The invention thus allows optimum cooling of valve seats with minimal manufacturing effort.
In einer Variante der Erfindung verlaufen/verläuft eine Längsmittelachse des In a variant of the invention run / runs a longitudinal center axis of the
Eintrittskanals und/oder eine Längsmittelachse des Austrittskanals tangential zu einer inneren Kanalwand des ringförmigen Kühlkanals des Ventilsitzes. Damit ist eine druckoptimierte Ein- und Ausströmung möglich und Turbulenzen können reduziert bzw. ganz verhindert werden. Inlet channel and / or a longitudinal central axis of the outlet channel tangent to an inner channel wall of the annular cooling channel of the valve seat. Thus, a pressure-optimized inflow and outflow is possible and turbulence can be reduced or completely prevented.
Um eine besonders einfache Fertigung des erfindungsgemäßen Zylinderkopfes zu ermöglichen, verlaufen der Eintritts- und der Austrittskanal in einer gemeinsamen ersten Ebene. Damit muss z.B. beim Bohren das Bohrgerät nicht aufwändig verschoben und neu justiert werden. Gleichzeitig wird in Richtung entlang der Zylinderlängsachse nur eine minimale Materialdicke durch die Kanäle beeinflusst. In order to allow a particularly simple production of the cylinder head according to the invention, the inlet and the outlet channel extend in a common first plane. This must be e.g. when drilling the drill are not laboriously moved and readjusted. At the same time, only a minimal material thickness is influenced by the channels in the direction along the cylinder longitudinal axis.
In einer Variante der Erfindung verläuft der Eintrittskanal in einer ersten Ebene und der Austrittskanal in einer zweiten Ebene. Die erste Ebene verläuft dabei anders als die zweite Ebene. Dadurch kann dem Kühlströmungsverlauf eine zusätzliche In a variant of the invention, the inlet channel extends in a first plane and the outlet channel in a second plane. The first level is different than the second level. As a result, the cooling flow curve an additional
Richtung gegeben werden. Günstigerweise verläuft dabei die erste Ebene parallel zur zweiten Ebene. Dadurch lässt sich ebenfalls eine vergleichsweise einfache Fertigung sicherstellen, da beispielsweise beim Bohren weniger Justageschritte notwendig sind. Be given direction. Conveniently, the first plane runs parallel to the second plane. As a result, a comparatively simple production can also be ensured since, for example, fewer adjustment steps are necessary during drilling.
Eine gute Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Platzes sowohl im Zylinderkopf als auch bei der Fertigung lässt sich erzielen, wenn die erste Ebene und/oder die zweite Ebene parallel zu einer Zylinderkopfdichtebene sind/ist. Good utilization of the available space both in the cylinder head and in production can be achieved if the first plane and / or the second plane are / is parallel to a cylinder head sealing plane.
In einer weiteren Variante der Erfindung ist zumindest der Austrittskanal mit einem Zylinderkopf-Kühlmantel verbunden. Durch Anlegen verschiedener Druckniveaus an Einlasskanal und Zylinderkopf-Kühlmantel lassen sich damit auf einfache Weise günstige Strömungsverläufe erzielen. Sowohl eine Kühlung Top-Down als auch vom Zylinderblock in Richtung Zylinderkopf ist möglich. In a further variant of the invention, at least the outlet channel is connected to a cylinder head cooling jacket. By applying different pressure levels on the inlet channel and cylinder head cooling jacket can thus achieve favorable flow characteristics in a simple manner. Both a cooling top-down and from the cylinder block in the direction of the cylinder head is possible.
Wenn im Zylinderkopf zumindest zwei Hubventile mit zwei zugehörigen If in the cylinder head at least two globe valves with two associated
Ventilöffnungen vorgesehen sind ist eine besonders gute Kühlung thermisch hoch belasteter Bereiche sichergestellt, wenn der Eintrittskanal auf der einer Ventilbrücke zwischen den Ventilöffnungen zugewandten Seite des Ventilsitzes angeordnet ist. Gleiches lässt sich erzielen, wenn zwei Auslassventile mit zugehörigen Valve openings are provided a particularly good cooling thermally highly loaded areas is ensured when the inlet channel is arranged on the valve of a valve bridge between the valve openings side facing the valve seat. The same can be achieved if two exhaust valves with associated
Auslassventilöffnungen und zwei Einlassventile mit zugehörigen Exhaust valve openings and two intake valves with associated
Einlassventilöffnungen vorgesehen sind und zumindest die Einlasskanäle in ringförmige Kühlkanäle der Ventilsitzringe der Auslassventilöffnungen auf der einer Auslassventilbrücke zugewandten Seite der Ventilsitzringe angeordnet sind. Intake valve openings are provided and at least the inlet channels are arranged in annular cooling channels of the valve seat rings of the exhaust valve openings on the exhaust valve bridge side facing the valve seat rings.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung von in den Zeichnungen schematisch dargestellten, nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen. Darin zeigen: Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of schematically illustrated in the drawings, non-limiting embodiments. Show:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Horizontalschnitt durch den Zylinderkopf entlang Linie l-l in Fig. 7; Figure 1 is a plan view of a horizontal section through the cylinder head along line l-l in Fig. 7.
Fig. 2 eine ausschnittsweise Seitenansicht des Zylinderkopfes aus Fig. 1 ; Fig. 2 is a fragmentary side view of the cylinder head of Fig. 1;
Fig. 3 einen Ausschnitt einer brennraumseitigen Draufsicht auf einen Fig. 3 shows a detail of a combustion chamber side view of a
Horizontalschnitt durch den Zylinderkopf entlang Linie III-III in Fig. 2; Horizontal section through the cylinder head along line III-III in Fig. 2;
Fig. 4 einen Ausschnitt eines Vertikalschnitts durch den Zylinderkopf entlang der Linie IV-IV in Fig. 1 ; Fig. 5 einen Ausschnitt eines Vertikalschnitts durch den Zylinderkopf entlang der Linie V-V in Fig. 1 ; 4 shows a detail of a vertical section through the cylinder head along the line IV-IV in Fig. 1. 5 shows a detail of a vertical section through the cylinder head along the line VV in FIG. 1;
Fig. 6 einen Ausschnitt eines Vertikalschnitts durch den Zylinderkopf entlang der Linie Vl-Vl in Fig. 1 ; 6 shows a section of a vertical section through the cylinder head along the line Vl-Vl in Fig. 1.
Fig. 7 einen Ausschnitt eines Vertikalschnitts durch den Zylinderkopf entlang der Linie Vll-Vll in Fig. 1 ; und 7 shows a detail of a vertical section through the cylinder head along the line VII-VII in FIG. 1; and
Fig. 8 eine Schemadarstellung eines Ausschnitts einer brennraumseitigen Draufsicht auf einen Horizontalschnitt durch den Zylinderkopf gemäß Fig. 3. 8 is a schematic representation of a section of a combustion chamber side plan view of a horizontal section through the cylinder head of FIG. 3rd
In den nachfolgenden Figuren sind aus Gründen der Übersichtlichkeit gleichartige Elemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In the following figures, like elements are marked with the same reference numerals for reasons of clarity.
Die Figuren zeigen im dargestellten Ausführungsbeispiel ausschnittsweise einen Zylinderkopf 1 für zumindest einen Zylinder einer Brennkraftmaschine. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist der Zylinderkopf mit zwei als Hubventilen ausgeführten Einlass- und zwei Auslassventilen versehen - in den Figuren sind dabei die The figures show in the illustrated embodiment fragmentary a cylinder head 1 for at least one cylinder of an internal combustion engine. As shown in Fig. 1, the cylinder head is provided with two designed as a lift valves inlet and two exhaust valves - in the figures are the
Auslassventilöffnungen 2a, 2b und die Einlassventilöffnungen 3a, 3b für die jeweiligen Ventile dargestellt, teilweise auch mit einer zugehörigen Ventilachse. Exhaust valve openings 2a, 2b and the inlet valve openings 3a, 3b shown for the respective valves, partly with an associated valve axis.
Natürlich ist die Erfindung auch anwendbar auf Zylinder mit weniger Ventilen. Im Zentrum des Zylinders ist eine weitere Öffnung, beispielsweise als Zentralöffnung 4 für eine Injektionsvorrichtung, vorgesehen. Of course, the invention is also applicable to cylinders with fewer valves. In the center of the cylinder, a further opening, for example as a central opening 4 for an injection device is provided.
Zumindest pro Auslassventil ist ein Ventilsitzring 5 im Zylinderkopf 1 angeordnet, beispielsweise eingepresst oder eingeklebt, wie in den Fign. 4-7 ersichtlich ist. Der in den Zylinderkopf 1 eingepresste oder eingeklebte Ventilsitzring 5 ist von einem ringförmigen Kühlkanal 6, 6' für ein Kühlmittel umgeben, welcher sich zumindest zwischen einer (ventilseitigen) Eintrittsöffnung 70, 70' eines Eintrittskanals 7, 7' und einer (ventilseitigen) Austrittsöffnung 80, 80' eines Austrittskanals 8, 8' zumindest teilweise um den Ventilsitz erstreckt. Der Kühlkanal 6, 6'kann dabei vollständig im Ventilsitzring 5 verlaufen oder - wie im dargestellten Ausführungsbeispiel - teils in den Zylinderkopf 1 eingeformt, teils im Ventilsitzring 5 ausgeführt sein. Der Kühlkanal 6, 6'kann auch vollständig im Zylinderkopf 1 eingeformt sein. Kühlmittel wird von außerhalb des Zylinders/Zylinderkopfs 1 über den Eintrittskanal 7' zugeführt (Fig. 4), strömt über die Eintrittsöffnung 70' (Fig. 5) in den ringförmigen Kühlkanal 6' und tritt an der Austrittsöffnung 80' (Fig. 6) aus dem Kühlkanal 6' in einen Austrittskanal 8' (Fig. 7) aus, von wo es weiterströmt. Im dargestellten At least for each outlet valve, a valve seat ring 5 is arranged in the cylinder head 1, for example, pressed or glued, as shown in FIGS. 4-7 is apparent. The pressed into the cylinder head 1 or glued valve seat ring 5 is surrounded by an annular cooling channel 6, 6 'for a coolant which at least between a (valve side) inlet opening 70, 70' of an inlet channel 7, 7 'and a (valve side) outlet opening 80th '80' of an outlet channel 8, 8 'extends at least partially around the valve seat. The cooling channel 6, 6 'can thereby run completely in the valve seat ring 5 or - as in the illustrated embodiment - partly formed in the cylinder head 1, partly executed in the valve seat ring 5. The cooling channel 6, 6 'can also be completely formed in the cylinder head 1. Coolant is supplied from outside the cylinder / cylinder head 1 via the inlet channel 7 '(FIG. 4), flows via the inlet opening 70' (FIG. 5) into the annular cooling channel 6 'and exits at the outlet opening 80' (FIG. 6). from the cooling channel 6 'into an outlet channel 8' (FIG. 7), from where it continues to flow. In the illustrated
Ausführungsbeispiel erstreckt sich der ringförmige Kühlkanal 6, 6' vollständig um den Ventilsitzring 5. Dabei gibt es einen Umstromungsweg 90, 90', wo das Kühlmittel den ringförmigen Kühlkanal 6, 6' auf langem Weg umströmt, und einen Kurzschlussweg 91 , 91 ', also die kürzeste Verbindung zwischen Eintritts- 70, 70' und Austrittsöffnung 80, 80'. Eintritts- 7, 7' und Austrittskanal 8, 8' sind beispielsweise durch von einer Seitenfläche des Zylinderkopfes 1 ausgehende Bohrungen gebildet, wie in Fig. 2 ersichtlich ist. Günstigerweise sind Eintritts- 7, 7' und Austrittskanal 8, 8' auf derselben Seite des Zylinders angeordnet - im vorliegenden Beispiel auslassseitig. Embodiment, the annular cooling channel 6, 6 'extends completely around the valve seat ring 5. There is a Umstromungsweg 90, 90', where the coolant flows around the annular cooling channel 6, 6 'in a long way, and a Kurzschlussweg 91, 91', ie the shortest connection between inlet 70, 70 'and outlet 80, 80'. Entry 7, 7 'and outlet channel 8, 8' are formed, for example, by outgoing from a side surface of the cylinder head 1 holes, as shown in Fig. 2 can be seen. Conveniently, inlet 7, 7 'and outlet channel 8, 8' are arranged on the same side of the cylinder - on the outlet side in the present example.
Ein ausgeglichenes Verhältnis zwischen Umströmungs- 90, 90' und Kurzschlussweg 91 , 91 ' und damit eine gute Umströmung und Kühlung lässt sich erreichen, wenn der Mittelpunktswinkel α (Fig. 1 ) des Ventilsitzrings 5 zwischen Eintritts- 70 und A balanced ratio between Umströmungs- 90, 90 'and Kurzschlussweg 91, 91' and thus good flow around and cooling can be achieved when the center angle α (Fig. 1) of the valve seat ring 5 between inlet 70 and
Austrittsöffnung 80 kleiner ist als 180°, günstigerweise kleiner als 100°. Der Outlet opening 80 is smaller than 180 °, conveniently smaller than 100 °. Of the
Mittelpunktswinkel α ist dabei der Winkel zwischen den radialen Verbindungen zwischen dem Ventilsitzringmittelpunkt 50 einerseits und dem Ein- 7 und Center angle α is the angle between the radial connections between the valve seat ring center 50 on the one hand and the inputs 7 and
Austrittskanal 8 andererseits, insbesondere dem Punkt, wo eine Längsmittelachse des Eintrittskanals (Eintrittslängsmittelachse 77) bzw. des Austrittskanals Outlet channel 8 on the other hand, in particular the point where a longitudinal central axis of the inlet channel (entrance longitudinal central axis 77) and the outlet channel
(Austrittslängsmittelachse 88) auf den ringförmigen Kühlkanal 6, bzw. dessen (Exit longitudinal center axis 88) on the annular cooling channel 6, and the
Außenseite 61 , auftrifft. Der von Kühlmittel umströmte lange Bereich des Outside 61, impinges. The flowed around by coolant long area of the
ringförmigen Kühlkanals zwischen Eintritts- 70, 70' und Austrittsöffnung 80, 80' und damit der Bereich des Umstromungswegs 90 erstreckt sich über einen Winkelbereich von 360° - α um den Ventilsitznng 5. Erfindungsgemäß beträgt der Winkelbereich zwischen 195° und 345°. Es hat sich herausgestellt, dass mit diesem Winkelbereich des Umstromungswegs 90, 90' eine bestmögliche Wärmeabfuhr aus thermisch kritischen Bereichen des Zylinderkopfes 1 erfolgen kann. annular cooling channel between inlet 70, 70 'and outlet opening 80, 80' and thus the region of the Umstromungswegs 90 extends over an angular range of 360 ° - α to the Ventilsitznng 5. According to the invention, the angular range between 195 ° and 345 °. It has been found that with this angular range of the Umstromungswegs 90, 90 ', a best possible heat dissipation from thermally critical areas of the cylinder head 1 can be done.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel gibt es also einerseits eine In the illustrated embodiment, therefore, there is a one hand
Kurzschlussströmung zwischen den beiden Öffnungen 70, 70', 80, 80' auf dem Kurzschlussweg 91 , 91 ', andererseits eine den Ventilsitz auf langem Weg Short circuit flow between the two openings 70, 70 ', 80, 80' on the Kurzschlussweg 91, 91 ', on the other hand, the valve seat on a long road
umgebende Kühlströmung auf dem Umstromungsweg 90, 90'. Wie insbesondere Fig. 3 zu entnehmen ist mündet der Eintrittskanal 7, 7' im dargestellten Ausführungsbeispiel tangential über die Eintrittsöffnung 70 in den ringförmigen Kühlkanal 6, 6'. Tangential bedeutet im Rahmen der vorliegenden Offenbarung, dass sich - innerhalb von Fertigungstoleranzen - Elemente von surrounding cooling flow on the Umstromungsweg 90, 90 '. As can be seen in particular from FIG. 3, the inlet channel 7, 7 'in the embodiment shown opens tangentially via the inlet opening 70 into the annular cooling channel 6, 6'. Tangential in the context of the present disclosure means that - within manufacturing tolerances - elements of
Eintritts- 7, 77Austrittskanal 8, 8' und ringförmiger Kühlkanal 6, 6' in einem Punkt berühren. Das bedeutet, dass beispielsweise eine der Ventilachse bzw. dem Inlet 7, 77 'exit channel 8, 8' and annular cooling channel 6, 6 'touch in one point. This means that, for example, one of the valve axis or the
Ventilsitzringmittelpunkt 50, 50' des jeweiligen Ventilsitzes abgewandte Seite des Eintritts- 7, 77Austrittskanals 8, 8' die ebenfalls abgewandte Seite (Außenseite 61 , 61 ') des ringförmigen Kühlkanals 6, 6' in einem Punkt berührt oder dass eine der Ventilachse bzw. dem Ventilsitzringmittelpunkt 50, 50' zugewandte Seite des Valve seat ring center point 50, 50 'of the respective valve seat side facing away from the inlet 7, 77Augittskanals 8, 8' the likewise opposite side (outside 61, 61 ') of the annular cooling channel 6, 6' touched in one point or that one of the valve axis or the Valve seat ring center 50, 50 'facing side of
Eintritts- 7, 77Austrittskanals 8, 8' die ebenfalls zugewandte Seite (Innenseite 62, 62') des ringförmigen Kühlkanals 6, 6' in einem Punkt berührt. Inlet 7, 77 'exit channel 8, 8' the likewise facing side (inside 62, 62 ') of the annular cooling channel 6, 6' touched in one point.
In der dargestellten Variante verläuft die Eintrittslängsmittelachse 77, 77' tangential zu einer inneren Kanalwand (Innenseite 62, 62') des ringförmigen Kühlkanals 6, 6' des Ventilsitzes und berührt diese damit in einem Punkt. Der Austrittskanal 8, 8' zweigt über die Austrittsöffnung 80 aus dem ringförmigen Kühlkanal 6 ab, wobei die Austrittlängsmittelachse 88 im dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls tangential zur inneren Kanalwand 62 des ringförmigen Kühlkanals 6 verläuft. Die Form der Ein- 70, 70' und Austrittsöffnungen 80, 80' ist damit jeweils etwa ellipsenförmig. In the illustrated variant, the entrance longitudinal central axis 77, 77 'extends tangentially to an inner channel wall (inside 62, 62') of the annular cooling channel 6, 6 'of the valve seat and thus touches them in one point. The outlet channel 8, 8 'branches off from the annular cooling channel 6 via the outlet opening 80, wherein the outlet longitudinal central axis 88 likewise runs tangentially to the inner channel wall 62 of the annular cooling channel 6 in the exemplary embodiment shown. The shape of the inputs 70, 70 'and outlet openings 80, 80' is thus approximately elliptical in each case.
Die tangentiale Ein- und Ausströmung ermöglicht eine turbulenzarme, gut kühlende Umströmung auf dem Umströmungsweg 90, 90', gleichzeitig wird ein geringer Druckverlust erreicht und damit die Kurzschlussströmung auf dem Kurzschlussweg 91 , 91 ' gering gehalten. Eine Kühlung des Kurzschlussströmungsbereichs zwischen Eintritts- 70, 70' und Austrittsöffnung 80, 80' ist damit zwar sichergestellt, es verbleibt aber ausreichend Kühlmittel für die Kühlung der thermisch hochbelasteten Bereiche des Ventilsitzrings 5 auf dem Umströmungsweg 90, 90' zwischen Eintritts- 70, 70' und Austrittsöffnung 80, 80'. The tangential inflow and outflow allows a low-turbulence, good cooling flow around the Umströmungsweg 90, 90 ', at the same time a low pressure drop is achieved and thus the short-circuit flow on the Kurzschlussweg 91, 91' kept low. Although a cooling of the short-circuit flow area between inlet 70, 70 'and outlet opening 80, 80' is thus ensured, but there is sufficient coolant for cooling the thermally highly stressed areas of the valve seat ring 5 on the Umströmungsweg 90, 90 'between inlet 70, 70th 'and outlet opening 80, 80'.
Erfindungsgemäß kann der Austrittskanal 8, 8' in einem Winkelbereich zwischen tangentialer und radialer Richtung aus dem ringförmigen Kühlkanal 6 abzweigen. Tangentiale Richtung bedeutet hier, dass die Strömungsrichtung im Austrittskanal 8, 8' der Strömungsrichtung im Kühlkanal 6 entspricht, der Winkel beträgt also 0°. Radiale Richtung bedeutet hier, dass der Winkel zwischen der Strömungsrichtung im Kühlkanal 6 und im Austrittskanal 8, 8X90° beträgt. According to the invention, the outlet channel 8, 8 'can branch off from the annular cooling channel 6 in an angular range between tangential and radial direction. Tangential direction here means that the flow direction in the outlet channel 8, 8 'corresponds to the flow direction in the cooling channel 6, ie the angle is 0 °. Radial direction means here that the angle between the flow direction in the cooling channel 6 and in the outlet channel 8, 8 X 90 °.
Durch das Variieren des Winkels zwischen Austrittskanal und Strömungsrichtung im Kühlkanal 6 im Bereich der Austrittsöffnung 80, 80' lassen sich die Druckverhältnisse und insbesondere auch die die Kühlmittelmenge zwischen Umstromungs- 90, 90' und Kurzschlussweg 91 , 91 ' einstellen und die Kühlwirkung für den jeweiligen By varying the angle between the outlet channel and the flow direction in the cooling channel 6 in the region of the outlet opening 80, 80 ', the pressure conditions and in particular the coolant quantity between Umstromungs- 90, 90' and Kurzschlussweg 91, 91 'set and the cooling effect for the respective
Anwendungsfall optimieren. Optimize use case.
Eine günstige Kühlwirkung ergibt sich im dargestellten Ausführungsbeispiel insbesondere auch dadurch, dass der Eintrittskanal 7, 7' auf der einer Ventilbrücke 100 zwischen den Auslassventilen zugewandten Seite des Ventilsitzrings 5 angeordnet ist bzw. einmündet. Da speziell im Bereich der auslassseitigen A favorable cooling effect results in the illustrated embodiment, in particular also by the fact that the inlet channel 7, 7 'is arranged or opens on the one valve bridge 100 between the exhaust valves facing side of the valve seat ring 5. Especially in the area of the exhaust side
Ventilbrücke 100 eine hohe thermische Belastung auftritt, kann hier das frisch zugeführte, eine vergleichsweise niedrige Temperatur aufweisende Kühlmittel eine besonders gute Wirkung entfalten. Auch bei Varianten mit weniger Ventilen ist es günstig, wenn die Eintrittskanäle 7, 7' auf Seiten der Ventilbrücken 100 verlaufen. Valve bridge 100 a high thermal load occurs, the freshly supplied, a comparatively low temperature having coolant can develop a particularly good effect here. Even with variants with fewer valves, it is favorable if the inlet channels 7, 7 'extend on the sides of the valve bridges 100.
Fig. 8 zeigt eine Darstellung, wo ein Eintrittskanal 7' in einen ringförmigen Kühlkanal 6 einmündet und ein Austrittskanal 8' wieder austritt. Dabei ist eine Winkelskala dargestellt, die am Eintritt des Eintrittskanals 7' 0° zeigt, der Austritt des 8 shows an illustration where an inlet channel 7 'opens into an annular cooling channel 6 and an outlet channel 8' emerges again. In this case, an angle scale is shown, the entry of the inlet channel 7 '0 °, the outlet of the
Austrittskanals 8' erfolgt zwischen 225° und 270°; damit ergibt sich eine Umstromung im erfindungsgemäßen Bereich von 195° bis 345°. Die Richtung des Austrittskanals 8' liegt zwischen tangential und radial - der Austrittswinkel ß beträgt also zwischen 0° (tangentialer Verlauf) und 90° (radialer Verlauf). Der durchgezogen dargestellte Austrittskanal 8' hat einen sehr flachen Verlauf, während ein strichliert dargestellter Austrittskanal 8' in einem Winkel ß nahe 90° verläuft. Zwischen den Outlet channel 8 'takes place between 225 ° and 270 °; This results in a Umstromung in the inventive range of 195 ° to 345 °. The direction of the outlet channel 8 'is between tangential and radial - the exit angle ß is thus between 0 ° (tangential course) and 90 ° (radial course). The discharge channel 8 'shown in solid lines has a very flat course, while an outlet channel 8' shown by dashed lines runs at an angle β near 90 °. Between
Ventilsitzringmittelpunkten 50 der Auslassventilöffnungen 2a, 2b ist eine Valve seat ring center points 50 of the exhaust valve openings 2a, 2b is one
Ventilverbindungslinie 200 dargestellt. Valve connection line 200 shown.
Im z.B. in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen Eintritts- 7, 7' und Austrittskanäle 8, 8' in einer gemeinsamen ersten Ebene, wobei die erste Ebene in der Blattebene liegt. Damit ist eine einfache Fertigung, beispielsweise beim Bohren durch rasches Positionieren des Bohrgeräts oder beim Gießen durch einfaches Einlegen der Bohrkerne, sichergestellt. In einer Variante der Erfindung verläuft der Eintrittskanal 7, 7' je Ventilsitz in der ersten Ebene und der Austrittskanal 8, 8' in einer zweiten Ebene - Fig. 4 zeigt diese Variante mit einem strichliert ausgeführten Austrittskanal 8', der leicht in Richtung einer Zylinderkopfdichtebene 1 10 versetzt ist. Die erste Ebene verläuft dabei normal zur Blattebene und fällt mit der In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, for example, inlet 7, 7 'and outlet channels 8, 8' extend in a common first plane, wherein the first plane lies in the plane of the page. For a simple production, for example when drilling by rapid positioning of the drill or casting by simply inserting the cores ensured. In a variant of the invention, the inlet channel 7, 7 'extends per valve seat in the first plane and the outlet channel 8, 8' in a second level - Fig. 4 shows this variant with a dashed running outlet channel 8 ', which is slightly offset in the direction of a cylinder head density plane 1 10. The first level runs normal to the leaf level and falls with the
Eintrittslängsmittelachse 77' zusammen, die zweite Ebene verläuft ebenfalls normal zur Blattebene und fällt mit der Austrittslängsmittelachse 88' zusammen. Hier ist die erste Ebene parallel zur zweiten Ebene, beide sind parallel zur Entry longitudinal axis 77 'together, the second plane is also normal to the page level and coincides with the exit longitudinal central axis 88' together. Here, the first plane is parallel to the second plane, both are parallel to the plane
Zylinderkopfdichtebene 1 10 bzw. zu einer Ventilsitzringebene 500 (siehe z.B. Fig. 6), die durch den Ventilsitzring 5 definiert ist und im dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zur Zylinderkopfdichtebene 1 10 verläuft. Wie erkennbar ist verlaufen die erste und zweite Ebene im dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls normal zur Ventilachse 55 (siehe Fign. 5-7) In einer weiteren Variante, die in Fig. 7 dargestellt ist, verläuft die erste Ebene schräg zur zweiten Ebene - diese Ausführung ist erkennbar durch den strichliert dargestellten Eintrittskanal 7'. Beide Ebenen liegen wieder normal zur Blattebene, wobei die erste Ebene mit der Cylinder head sealing plane 1 10 or to a valve seat ring plane 500 (see, for example, Fig. 6), which is defined by the valve seat ring 5 and in the illustrated embodiment, parallel to the cylinder head density plane 1 10 extends. As can be seen, the first and second planes also run normal to the valve axis 55 in the illustrated embodiment (see Figures 5-7). In a further variant, shown in Figure 7, the first plane is oblique to the second plane - this embodiment is recognizable by the dashed line inlet channel 7 '. Both levels are normal again to the leaf level, with the first level with the
Eintrittslängsmittelachse 77' zusammenfällt und durch diese dargestellt ist, die zweite Ebene fällt mit der Austrittslängsmittelachse 88' zusammen und ist durch diese dargestellt. The longitudinal axis of entry 77 'coincides and is represented by the second plane coincides with the exit longitudinal central axis 88' and is represented by this.
Wie in den Fign. 1 und 3, insbesondere aber Fig. 7 zu erkennen ist, ist der As in Figs. 1 and 3, but in particular Fig. 7 can be seen, is the
Austrittskanal 8, 8' mit einem in Richtung der Zylinderkopfdichtebene 1 10 Outlet channel 8, 8 'with a in the direction of the cylinder head density level 1 10th
heruntergezogenen Zylinderkopf-Kühlmantel 120 verbunden. Dabei kann es sich bei Vorhandensein von zwei Zylinderkopf-Kühlmänteln beispielsweise um den oberen (also weiter von der Zylinderkopfdichtebene 1 10 entfernteren) Zylinderkopf- Kühlmantel handeln. Der vom Ventilsitzring 5 wegführende Bereich des pulled down cylinder head cooling jacket 120 connected. In the presence of two cylinder head cooling jackets, for example, this may be the upper (ie further from the cylinder head sealing plane 110) cylinder head cooling jacket. The away from the valve seat ring 5 region of
Austrittskanals 8, 8' ist nach der Verbindung mit dem Zylinderkopf-Kühlmantel 120 an der Außenseite des Zylinderkopfes 1 mit einem Stopfen 130, 130' verschlossen. Outlet channel 8, 8 'is closed after connection with the cylinder head cooling jacket 120 on the outside of the cylinder head 1 with a plug 130, 130'.
Natürlich sind auch Varianten möglich, wo der Austrittskanal 8, 8' ohne Verbindung zu einem oberen Zylinderkopf-Kühlmantel 120 an die Außenseite des Zylinderkopfes 1 geführt wird. Beispielsweise kann auch die Ventilsitzkühlung mit einem separaten Kühlkreis erfolgen. Of course, variants are also possible, where the outlet channel 8, 8 'is guided without connection to an upper cylinder head cooling jacket 120 to the outside of the cylinder head 1. For example, the valve seat cooling can be done with a separate cooling circuit.
Die Erfindung ermöglicht damit eine optimale, turbulenzarme Kühlung des The invention thus enables optimal, low-turbulence cooling of the
Ventilsitzes, die einfach fertigbar ist und ohne aufwändige Bearbeitungsschritte auskommt. Durch den erfindungsgemäßen Winkelbereich des Umströmungswegs 90, 90' und den Winkelverlauf des Austrittskanals kann eine optimale Kühlung des Ventilsitzes 5, 5' und vollständige Umstromung auch durch den Kurzschlussweg erzielt werden. Valve seat, which is easy to produce and manages without elaborate processing steps. Due to the inventive angular range of Umströmungswegs 90, 90 'and the angular course of the outlet channel optimal cooling of the valve seat 5, 5' and complete Umstromung can also be achieved by the Kurzschlussweg.

Claims

Ansprüche claims
1 . Zylinderkopf (1 ) für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder, mit zumindest einem Ventilsitzring (5) für ein Hubventil, wobei dem Ventilsitzring (5) ein ringförmiger Kühlkanal (6, 6') zugeordnet ist, der sich zumindest zwischen zumindest einer Eintrittsöffnung (70, 70') eines Eintrittskanals (7, 7') und zumindest einer Austrittsöffnung (80, 80') eines Austrittskanals (8, 8') zumindest teilweise um den Ventilsitz erstreckt, wobei Eintritts- (7, 7') und Austrittskanal (8, 8') auf derselben Seite des Zylinders angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der 1 . Cylinder head (1) for an internal combustion engine having at least one cylinder, with at least one valve seat ring (5) for a lift valve, wherein the valve seat ring (5) is associated with an annular cooling channel (6, 6 ') extending at least between at least one inlet opening (70 , 70 ') of an inlet channel (7, 7') and at least one outlet opening (80, 80 ') of an outlet channel (8, 8') extends at least partially around the valve seat, inlet (7, 7 ') and outlet channel (8 , 8 ') are arranged on the same side of the cylinder, characterized in that the
Eintrittskanal (7, 7') vorzugsweise im Wesentlichen tangential über die Inlet channel (7, 7 ') preferably substantially tangentially over the
Eintrittsöffnung (70, 70') in den ringförmigen Kühlkanal (6, 6') einmündet, dass sich ein Umströmungsweg (90, 90'), also der lange umströmte Bereich des ringförmigen Kühlkanals (6, 6') des Ventilsitzes zwischen Eintritts- (70, 70') und Austrittsöffnung (80, 80') sich ausgehend von der Eintrittsöffnung (70, 70') über einen Winkelbereich von 195° bis 345° erstreckt und der Austrittskanal (8, 8')über die Austrittsöffnung (80, 80') in einem Winkelbereich zwischen tangentialer und radialer Richtung aus dem ringförmigen Kühlkanal (6, 6') abzweigt. Inlet opening (70, 70 ') in the annular cooling channel (6, 6') opens, that a Umströmungsweg (90, 90 '), ie the long-flow area of the annular cooling channel (6, 6') of the valve seat between inlet ( 70, 70 ') and outlet opening (80, 80') extending from the inlet opening (70, 70 ') over an angular range of 195 ° to 345 ° and the outlet channel (8, 8') via the outlet opening (80, 80 ') branches off in an angular range between tangential and radial direction of the annular cooling channel (6, 6').
2. Zylinderkopf (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich der ringförmige Kühlkanal (6, 6') vollständig um den Ventilsitzring (5) erstreckt und in Strömungsrichtung der Umströmungsweg (90, 90') zwischen der Eintritts- (70, 70') und Austrittsöffnung (80, 80') und ein Kurzschlussweg (91 , 91 ') zwischen der 2. Cylinder head (1) according to claim 1, characterized in that the annular cooling channel (6, 6 ') extends completely around the valve seat ring (5) and in the flow direction of the Umströmungsweg (90, 90') between the inlet (70, 70 ') and outlet opening (80, 80') and a Kurzschlussweg (91, 91 ') between the
Austritts- (80, 80') und der Eintrittsöffnung (70, 70') verläuft. Exit (80, 80 ') and the inlet opening (70, 70') extends.
3. Zylinderkopf (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsmittelachse (77, 77') des Eintrittskanals (7, 7') und/oder eine Längsmittelachse (88, 88') des Austrittskanals (8, 8') tangential zu einer inneren Kanalwand (62, 62') des ringförmigen Kühlkanals (6, 6') des Ventilsitzes verlaufen/verläuft. 3. Cylinder head (1) according to claim 1 or 2, characterized in that a longitudinal center axis (77, 77 ') of the inlet channel (7, 7') and / or a longitudinal central axis (88, 88 ') of the outlet channel (8, 8' ) tangentially to an inner channel wall (62, 62 ') of the annular cooling channel (6, 6') of the valve seat runs / runs.
4. Zylinderkopf (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintritts- (7, 7') und der Austrittskanal (8, 8') in einer gemeinsamen ersten Ebene verlaufen. 4. Cylinder head (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inlet (7, 7 ') and the outlet channel (8, 8') extend in a common first plane.
5. Zylinderkopf () nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittskanal (7, 7') in einer ersten Ebene verläuft und der Austrittskanal (8, 8') in einer zweiten Ebene verläuft, wobei vorzugsweise die erste Ebene parallel zur zweiten Ebene ist. 5. Cylinder head () according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inlet channel (7, 7 ') extends in a first plane and the outlet channel (8, 8 ') extends in a second plane, wherein preferably the first plane is parallel to the second plane.
6. Zylinderkopf () nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ebene und/oder die zweite Ebene parallel zu einer Ventilsitzringebene (500) sind/ist. 6. Cylinder head () according to one of claims 4 or 5, characterized in that the first plane and / or the second plane parallel to a valve seat ring plane (500) are / is.
7. Zylinderkopf (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Austrittskanal (8, 8') mit einem Zylinderkopf-Kühlmantel (120) verbunden ist. 7. Cylinder head (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least the outlet channel (8, 8 ') with a cylinder head cooling jacket (120) is connected.
8. Zylinderkopf (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Ventilöffnungen (2a, 2b, 3a, 3b) vorgesehen sind und der Eintrittskanal (7, 7') auf der einer Ventilbrücke (100) zwischen den Ventilöffnungen (2a, 2b, 3a, 3b) zugewandten Seite des Ventilsitzes angeordnet ist. 8. Cylinder head (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least two valve openings (2a, 2b, 3a, 3b) are provided and the inlet channel (7, 7 ') on the one valve bridge (100) between the Valve openings (2a, 2b, 3a, 3b) facing the valve seat is arranged.
9. Zylinderkopf (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Auslassventilöffnungen (2a, 2b) und/oder zwei Einlassventilöffnungen (3a, 3b) vorgesehen sind, wobei zumindest die Einlasskanäle (7, 7') in ringförmige 9. Cylinder head (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that two exhaust valve openings (2a, 2b) and / or two inlet valve openings (3a, 3b) are provided, wherein at least the inlet channels (7, 7 ') in annular
Kühlkanäle (6, 6') der Ventilsitzringe (5) der Auslassventilöffnungen (3a, 3b) auf der einer Auslassventilbrücke (1 10) zugewandten Seite der Ventilsitzringe (5) angeordnet sind. Cooling channels (6, 6 ') of the valve seat rings (5) of the exhaust valve openings (3a, 3b) on the exhaust valve bridge (1 10) facing side of the valve seat rings (5) are arranged.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH272380A (en) * 1949-03-09 1950-12-15 Sulzer Ag Valve device on internal combustion engines.
CN201351542Y (en) * 2008-12-25 2009-11-25 中国北车集团大连机车车辆有限公司 Heavy oil engine drilling hole cooling valve seat type cylinder cover
FR2955618A1 (en) * 2010-01-26 2011-07-29 Motorisations Aeronautiques Cylinder head for internal combustion engine of motor vehicle in aeronautic field, has peripheral annular groove enclosing exhaust valve seat, where corrugated section of groove is formed by recesses and emboss
AT513746B1 (en) * 2013-05-08 2014-07-15 Avl List Gmbh Cylinder head for an internal combustion engine

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB668962A (en) * 1949-03-09 1952-03-26 Sulzer Ag Improvements relating to machine parts with inserted valve seats
DE2729050A1 (en) * 1977-06-28 1979-01-25 Elsbett G Diesel engine cylinder head arrangement - has narrow cooling water circulation passage to avoid thermal stresses
CH628399A5 (en) * 1978-05-26 1982-02-26 Sulzer Ag ARRANGEMENT FOR COOLING THE CYLINDER COVER OF A FOUR-STROKE DIESEL ENGINE.
JP3073275B2 (en) * 1991-07-24 2000-08-07 ヤンマーディーゼル株式会社 Cylinder head of water-cooled internal combustion engine
DE4344696A1 (en) * 1993-12-27 1995-06-29 Tam Razvojno Tehnicni Inst Zna Oil cooling channel in cylinder head of air cooled IC engine
FI124071B (en) * 2006-11-14 2014-02-28 Waertsilae Finland Oy Piston engine valve seat ring
AT513053B1 (en) * 2012-06-26 2014-03-15 Avl List Gmbh Internal combustion engine, in particular large diesel engine
AT513262B1 (en) * 2013-01-29 2014-03-15 Avl List Gmbh Cylinder head for an internal combustion engine
AT513383B1 (en) * 2013-05-08 2014-04-15 Avl List Gmbh Cylinder head for an internal combustion engine
DE102014017756A1 (en) * 2014-11-29 2016-06-02 Daimler Ag Cylinder head for an internal combustion engine and method for manufacturing a cylinder head
CN104847521A (en) * 2015-05-13 2015-08-19 柳州金盾机械有限公司 Loader cylinder cover structure
CN105240139A (en) * 2015-11-02 2016-01-13 重庆金花玻璃钢有限公司 Engine cylinder cover capable of improving swirl rate and cooling of valve part

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH272380A (en) * 1949-03-09 1950-12-15 Sulzer Ag Valve device on internal combustion engines.
CN201351542Y (en) * 2008-12-25 2009-11-25 中国北车集团大连机车车辆有限公司 Heavy oil engine drilling hole cooling valve seat type cylinder cover
FR2955618A1 (en) * 2010-01-26 2011-07-29 Motorisations Aeronautiques Cylinder head for internal combustion engine of motor vehicle in aeronautic field, has peripheral annular groove enclosing exhaust valve seat, where corrugated section of groove is formed by recesses and emboss
AT513746B1 (en) * 2013-05-08 2014-07-15 Avl List Gmbh Cylinder head for an internal combustion engine

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