Zylinderköpfe mit einer Walzenströmung erzeugenden Einlasskanälen sind aus der US 5,640, 941 A, US 5,165, 374 A, der US 5,359, 972 A oder der GB 2 165 886 A bekannt. Durch die Walzenströmung (Tumble-Strömung) kann insbesondere im Teillastbereich der Verbrennungsablauf und damit der Kraft- stoffverbrauch und die Emissionsbildung günstig beeinflusst werden, wobei eine möglichst hohe Walzenströmung angestrebt wird.

Die Größe der Walzenströmung wird dabei maßgebend von der Lage des Schnitt- punktes der Kanalmittellinie des Einlasskanals mit der Mittellinie des Ventilsitz- ringes bestimmt. Je näher der Schnittpunkt beim Brennraum liegt, desto stärker ist die Walzenströmung. Durch eine starke Neigung des Einlasskanals zur Mittel- linie des Ventilsitzringes kann eine starke Walzenbewegung im Brennraum er- zeugt werden. Eine starke Neigung der Strömungsmittellinie des Einlasskanals bezüglich der Achse des Ventilsitzringes hat allerdings den Nachteil, dass der Strömungsquerschnitt des Einlasskanals stark vermindert wird, was sich insbe- sondere im Volllastbereich durch einen erheblich reduzierten Durchfluss nachtei- lig bemerkbar macht. Bei der Konzeption des Einlasskanals muss somit ein Kom- promiss zwischen hoher Walzenströmung im Teillastbereich und hohem Durch- fluss im Volilastbereich gefunden werden.

Aus der DE 1 295 274 Bl ist ein Ladungswechselkanal eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine bekannt, in dessen Mündungsbereich ein Ventilsitzring ein- gesetzt ist, der die Innenkrümmung der Kanalwandung an der Stelle des Kern- stoßes bildet. In einer Ausführungsvariante ist ein Wandbereich des Ladungs- wechselkanals im Bereich des Ventilsitzringes durch einen Fortsatz des Zylinder- kopfes innerhalb des Ventilsitzringes gebildet. Der Ventilsitzring ist dabei an zu- mindest drei Seiten direkt vom Zylinderkopfmaterial umgeben. Dadurch kommt es zu Mehrfachpressungen und hohen mechanischen Spannungen in diesem Be- reich.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zylinderkopf der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine starke Tumble-Strömung ohne wesentliche Ver- minderung des Strömungsquerschnittes des Einlasskanals erzeugt werden kann, wobei Spannungsspitzen im Zylinderkopf vermieden werden sollen.

Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, dass der äußere Wandbereich im Bereich des Ventilsitzringes zumindest teilweise durch einen Fortsatz des Zylinderkopfes innerhalb einer inneren Mantelfläche des Ventilsitzringes gebildet ist, wobei die innere Mantelfläche des Ventilsitzringes gegenüber dem Fortsatz freigestellt ist.

Durch die Freistellung können Mehrfachpressungen im Bereich des Ventilsitzrin- ges wirksam vermieden werden. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass eine fiktive Verlängerung der Kanalwand des Einlasskanals im Bereich des Fortsatzes den Ventilsitzring im Bereich der inneren Mantelfläche schneidet, wobei die Schnittlinie vorzugsweise-in Richtung der Achse des Ventilsitzringes betrachtet - zumindest teilweise in einer ventilsitzseitigen Hälfte der inneren Mantelfläche liegt.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass der Schnittpunkt zwischen der Ka- nalmittellinie des Einlasskanals und der Mittellinie des Ventilsitzringes einen sehr geringen Abstand zum Brennraum aufweist, wodurch eine sehr starke Walzen- strömung im Brennraum bereits bei einer geringen Neigung der Kanalmittellinie des Einlasskanals zur Mittellinie des Ventilsitzringes erzeugt wird. Dadurch bleibt ein höchstmöglicher Durchsatz im Volllastbereich erhalten.

In Weiterführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ventilsitzring stromauf- wärts seines engsten Durchflussquerschnittes im Übergangsbereich zum Einlass- kanal eine scharfkantige Anfasung aufweist. Dadurch lässt sich eine hohe Wal- zenbewegung erzielen. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Ventil- sitzring stromaufwärts seines engsten Durchflussquerschnittes im Übergangsbe- reich zum Einlasskanal einen zum Einlasskanal stetig anschließenden Über- gangsradius aufweist. Dies ermöglicht es, den Strömungsquerschnitt des Einlass- kanals im Bereich der Mündung größtmöglich zu konzipieren und Strömungsablö- sungen weitgehend zu vermeiden.

Der erfindungsgemäße Zylinderkopf kann in besonders vorteilhafter Weise durch eine, eine Gussschräge aufweisende Stahlkokille entformt werden, was eine sehr einfache Herstellung ermöglicht.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einem Querschnitt und Fig. 2 das Detail II aus Fig. 1.

Der Zylinderkopf 1 weist zumindest einen eine Walzenströmung (Tumble-Strö- mung) S im Brennraum 2 erzeugenden Einlasskanal 3 auf. Im Bereich der Mün- dung 9 des Einlasskanals 3 in den Brennraum 2 ist im Zylinderkopf 1 ein Ventil- sitzring 4 angeordnet. Der Ventilsitzring 4 bildet den Ventilsitz 5 für das Einlass- ventil 6 aus. Mit Bezugszeichen 7 ist ein Auslassventil zur Steuerung eines Aus- lasskanals 8 bezeichnet. Der hinsichtlich der Walzenströmung S äußere Wand- bereich des Einlasskanals 3 ist mit Bezugszeichen 3a, der innere Wandbereich mit Bezugszeichen 3b bezeichnet. Der äußere Wandbereich 3a ist-in einem Normaischnitt zur Kanalmittellinie 3c betrachtet-von der Zylinderkopfebene 10 weiter beabstandet als der innere Wandbereich 3b.

Um eine möglichst starke Walzenströmung S im Brennraum 2 zu erzeugen, weist der Zylinderkopf 1 im Bereich der Mündung 9 des Einlasskanals 3 in den Brenn- raum 2 einen Fortsatz 11 auf, welcher sich in den von der inneren Mantelflä- che 4a aufgespannten Hohlraum 4b erstreckt. Der innerhalb der inneren Mantel- fläche 4a liegende Fortsatz 11 ist als Verlängerung des äußeren Wandberei- ches 3a ausgebildet.

Die fiktive Verlängerung 12 der Kanalwand 13 im Bereich des Fortsatzes (11) schneidet den Ventilsitzring 4 im Bereich der inneren Mantelfläche 4a, wobei die Schnittlinie 14 zumindest teilweise in der ventilsitzseitigen Hälfte 4'des Ventil- sitzringes 4 liegt. Die dem Ventilsitz 5 abgewandte Hälfte des Ventilsitzringes 4 ist mit 4"bezeichnet. Der Fortsatz 11 selbst erstreckt sich zumindest teilweise bis etwa zu einer Mittelebene 15 des Ventilsitzringes 4.

Der Fortsatz 11 bewirkt eine Verlagerung der Kanalmittellinie 3c des Einlasska- nals 3 in Richtung der Zylinderkopfebene 10, wodurch der Schnittpunkt P zwi- schen der Kanalmittellinie 3c und der Mittellinie 4c des Ventilsitzringes 4 sich zum Brennraum 2 hin verschiebt und der Abstand L zwischen dem Schnitt- punkt P und der brennraumseitigen Stirnfläche 4d des Ventilsitzringes 4 kleiner wird.

Ohne Fortsatz 11 könnte eine entsprechende, die Walzenströmung S verstär- kende Verkürzung des Abstandes L zwischen dem Schnittpunkt P und der brennraumseitigen Stirnfläche 4d nur durch einen relativ großen Neigungswin- kel 0 zwischen der Kanalmittellinie 3c und der Mittellinie 4c des Ventilsitzringes 4 erreicht werden, was allerdings den Nachteil einer erheblichen Querschnittsver- minderung des Einlasskanals 3 mit sich bringen würde. Der Fortsatz 11 gestattet eine starke Walzenbewegung S bei relativ geringem Neigungswinkel 0, wodurch ein hoher Durchfluss im Volllastbereich erzielbar ist.

Als weitere Maßnahme zur Erzeugung eines möglichst großen Durchflussquer- schnittes des Einlasskanals 3 weist der Ventilsitzring 4 im Bereich des Übergan- ges zwischen der inneren Mantelfläche 4a und der zylinderkopfseitigen Stirnflä- che 4e einen Übergangsradius 16 entsprechend der Neigung des inneren Wand- bereiches 3b auf. Anstelle des Übergangsradius 16 kann auch eine scharfkantige Anfasung 16a vorgesehen sein, wodurch die Walzenbewegung S erhöht werden kann. In Fig. 2 ist zur Veranschaulichung der Ventilsitzring 4 in seiner linken Hälfte mit einer Anfasung 16a und in seiner rechten Hälfte mit einem Über- gangsradius 16 dargestellt. In der Praxis wird der Ventilsitzring 4 allerdings ent- weder mit einem umlaufenden Übergangsradius 16 oder mit einer umlaufenden Anfasung 16a ausgeführt.

Um eine Doppelpressung des Ventilsitzringes 4 zu vermeiden, ist der Ventilsitz- ring 4 gegenüber dem Fortsatz 11 freigestellt. Die Freistellung ist mit Bezugszei- chen 17 bezeichnet.

Der einstückig mit dem Zylinderkopf 1 ausgebildete Fortsatz 11 lässt sich in ei- nem Druckgussvorgang mit dem Einlasskanal 3 herstellen.