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Zylinderkopf für luftgekühlte Einspritzbrennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf für luftgekühlte Einspritzbrennkraftmaschinen, der aus einer Bodenplatte besteht, die den Zylinderraum begrenzt, sowie aus einem als Kipphebelgehäuse gestalteten Oberteil, der mit der Bodenplatte durch Zwischenwände verbunden ist, mit hängenden Ventilen und Ein- und Auslasskanälen, die Teile der Zwischenwände bilden, mit einem mittleren Kühlluftkanal, der zwischen den Zwischenwänden liegt und über den mittleren Teil der Bodenplatte verläuft, mit einer Brennkammer, die an der Kühlluftanströmseite in Strömungsrichtung der Kühlluft gesehen vor dem mittleren Kühlluftkanal angebracht und von Eintrittsleitwänden umgeben ist,
die einen Teil der Zwischenwände bilden und sich im wesentlichen in Richtung der zuströmenden Kühlluft erstrecken sowie einen teils mit Rippen ausgefüllten, teils offenen inneren Kühlluftkanal im Bereich der Brennkammer begrenzen, mit äusseren Kühlluftkanälen, die an den äusseren Längsseiten des Zylinderkopfes liegen, mit Öffnungen in den Zwischenwänden, die etwa an der Übergangsstelle der Zwischenwände in die Ventilkanalwände angeordnet sind, wobei der innere Kühlluftkanal durch die Brennkammer in zwei beiderseits derselben liegende Kühlluftkanäle unterteilt ist, die von den Eintrittsleitwänden,
der Brennkammer selbst und der Bodenplattebegrenzt sind und die sich in Strömungsrichtung der Kühlluft gesehen hinter der Brennkammer wieder vereinigen und mit dem mittleren Kühlluftkanal und mit den Öffnungen in den Zwischenwänden in Verbindung stehen, welche Öffnungen die inneren und äusseren Kühlluftkanäle verbinden.
Bei den bekannten Zylinderköpfen der eingangs beschriebenen Art ist die Brennkammer in das Leichtmetall des Zylinderkopfes nahezu völlig eingebettet, so dass die Bodenplatte an dieser Stelle in einen Brennkammeraufbau übergeht. Auf Grund dieser Gestaltung ergeben sich ziemlich enge innere Kühlluftkanäle, die keine zur Versorgung des mittleren Kuhlluftkanals ausreichende Luftmenge durchströmen lassen. Aus diesem Grunde wird bei diesen Zylinderköpfen eine zusätzliche Kühlluftmenge aus den äusseren Kühlluftkanälen durch die Öffnungen in den Zwischenwänden dem mittleren Kühlluftkanal zugeführt. Da die Kühlluft bei dieser Art der Zuführung das Bestreben hat, in den äusseren Kühlluftkanälen auf geradem Wege zur Abluftseite des Zylinderkopfes weiterzuströmen, ist diese zusätzliche Kühlluftzufuhr unzureichend.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Vermeidung dieses Nachteiles.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss an einer Brennkraftmaschine der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass die Brennkammer in an sich bekannter Weise unter weitgehendervermeidung von wärmeleitenden Berührungsflächen an der Bodenplatte des Zylinderkopfes angebracht ist und mit schräg zur Zylinderachse verlautenden Rippen besetzt ist, die gegen den Oberteil gerichtet sind, dessen Öffnungen in den Zwischenwänden sich lediglich in der Nähe der Zylinderkopfoberseite befinden und in Strömungsrichtung gesehen in der Art divergierend auseinanderlaufender Kanäle ausgebildet sind, wobei die Stirnseite des Oberteiles als Prallfläche gestaltet ist, die einen Teil der durch die inneren Kanäle zuströmenden Kühlluft durch die Öffnungen in die äusseren Kühlluftkanäle seitlich ablenkt.
Durch diese Art der Anbringung der Vorkammer ergeben sich verhältnismässig weite innere Kühlluftkanäle, deren Querschnitt grösser als der Querschnitt des mittleren Kühlluftkanals ist. Um den Querschnitt der inneren Kühlluftkanäle voll auszunutzen, wird ein Teil der Kühlluft in der angegebenen Art nach aussen abgelenkt. Durch die Anbringung der Öffnungen in der Nähe des Oberteiles und durch die Schrägstellung der Brennkammerrippen wird erreicht, dass die Kühlluft, die sich an der Brennkammer erwärmt
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hat, bevorzugt durch die Öffnungen strömt und nicht zu dem mittleren Kühlluftkanal gelangt. Auf diese Weise lässt sich sowohl eine wirksame Kühlung der Brennkammer als auch des thermisch hochbelasteten mittleren Teiles der Bodenplatte erreichen.
Zweckmässig ist eine sich mindestens annähernd in einer senkrecht zur Zylinderachse verlaufenden Ebene erstreckende Leitrippe in Verlängerung des Oberteiles in Richtung zur Brennkammer angeordnet, welche die an der Brennkammer vorbeiströmende Kühlluft in einen durch die seitlichen Öffnungen der
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fliessenden Kühlluftstromluftstrom unterteilt. Dadurch wird eine klare Trennung der verschiedenen Kühlluftströme erreicht.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass die äusseren Kühlluftkanäle ihre grösste Weite im Bereich der seitlichen Öffnungen der Zwischenwände aufweisen, damit keine Stauung an dieser Stelle auftritt.
Das Abströmen der Kühlluft in die äusseren Kühlluftkanäle wird dadurch erleichtert, dass die Leitwände an der Kühlluftanströmseite Verdickungen aufweisen, die einen Zutritt von Kühlluft zu den äusseren Kühlluftkanälen mindestens im Bereich der seitlichen Öffnungen der Zwischenwände weitgehend verhindern.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt längs der Linie A-B in Fig. 2. Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie C-D in Fig. l.
Der Zylinderkopf besteht aus einer Bodenplatte 1 und einem Oberteil 2, der als Kipphebelgehäuse dient. Der Oberteil 2 und die Bodenplatte 1 sind durch Zwischenwände 3 und 4 verbunden, in die der Auslasskanal 5 und der Einlasskanal 6 einbezogen sind. In den Zwischenwänden 3 und 4 befinden sich bei dem dargestelltenAusführungsbeispiel dieAusnehmungen 7 für die nicht dargestellten Befestigungsschrauben, die den Zylinderkopf mit dem ebenfalls nicht gezeigten Zylinder verbinden. Die Zwischenwände 3 und 4 laufen an der Anströmseite der in Richtung des Pfeiles E zuströmenden Kühlluft in Eintrittsleitwände 8 aus, die eine mit Rippen 9 besetzte Brennkammer 10 unter Freilassung von inneren Kühlluftkanälen 11 umgeben. Die Rippen 9 verlaufen schräg zur Zylinderachse 12 und zeigen in Strömungsrichtung der Kühlluft gesehen auf den Oberteil 2.
Die Brennkammer 10 liegt an der Kühlluftanströmseite und ist unter weitgehender Vermeidung von wärmeleitenden Berührungsflächen mit dem Zylinderkopf. verbunden. Die Brennkammer 10 wird im vorliegenden Fall durch zwei in die Leitwände 8 eingeschraubte Bolzen 13 unter Zuhilfenahme einer Brücke 14 auf den Brennereinsatz 15 gepresst. Auf die Bolzen 13 sind Muttern 16 aufgeschraubt, die den Anpressdruck über Ringfederpakete 17 auf die Brücke 14 übertragen. Der Brennereinsatz 15 stellt eine drosselnde Verbindung zwischen dem Brennkammerinneren und dem Zylinderraum dar und liegt auf einem Verstärkungsring 18 auf. Die Brennkammer 10 ist mit einer Gewindebohrung 19 für eine Einspritzdüse und einer ebensolchen Bohrung 20 für eine Glühkerze versehen.
Der Zylinderkopf besteht aus Leichtmetall, wobei einzelne hoch beanspruchte Partien aus Eisen sein können. Die Brennkammer 10 besteht aus Sondergusseisen. Die inneren Kühlluftkanäle 11 treffen auf die Wände 21 der Ventilkanäle 5 und 6, die mit Rippen 22 besetzt sind, die sich in einer senkrecht zur Zylinderachse 12 verlaufenden Ebene erstrecken.
In der Verlängerung der Unterseite des Oberteiles 2 erstreckt sich ebenfalls in einer senkrecht zur Zylinderachse 12 verlaufenden Ebene eine Leitrippe 23, welche die an der Brennkammer 10 vorbeiströmende Luft in einen durch die Öffnungen 24 fliessenden und in einen durch den mittleren Kühlluftkanal 25 flie- ssenden Kühlluftstrom unterteilt. Der mittlere Kühlluftkanal 25, der zwischen den Zwischenwänden 3 und 4 liegt, kann mit kurzen Leitrippen 26 besetzt sein, die sich nur so weit in Ebenen erstrecken, die senkrecht zur Zylinderachse verlaufen, dass sie einen rippenfreien offenen Durchtrittsquerschnitt freilassen.
Die Rippen 26 können sowohl an einem der beiden Kanäle 5 und 6 als auch an beiden Kanälen weggelassen werden. Am Austrittsende 27 des mittleren Kühlluftkanals 25 sind bei dem dargestellten Beispiel Bohrungen 28 für die Ventilstossstangen angeordnet, deren Verkleidungen Teile der Wände der Kanäle 5 und 6 darstellen.
Die Oberfläche 29 der Bodenplatte 1 im Bereich des Brennereinsatzes 15 verläuft parallel zu den Rippen 9 und bildet einen an der Eintrittsseite des mittleren Kühlluftkanals 25 vor der Stegpartie 30 liegenden Knick 31. Zwischen dem Flansch des Einsatzes 15 und den Leitwänden 8 trifft in der Nähe der Partie 29 ein besonders kräftiger kalter Kühlluftstrom auf das unterste Leitrippenpaar 22, wird in den mittleren Kühlluftkanal 25 abgelenkt und bildet hinter dem Knick 31 einen Wirbel 32, der die Stegpartie 30 kühlt.
Die Öffnungen 24 liegen an der Übergangsstelle der Leitwände 8 in die Wände 21 der Ventilkanäle 5 und 6. Sie münden in äussere Kühlluftkanäle 33, die an den Längsseiten 34 des Zylinderkopfes liegen.
Die inneren Kühlluftkanäle 11 stehen mit den Öffnungen 24 in Verbindung, so dass ein Teil der von den Leitwänden 8 erfassten Kühlluft seitlich durch die Öffnungen 24 in die äusseren Kühlluftkanäle 33 abfliesst. Ein weiterer Teil der Kühlluft strömt durch den mittleren Kühlluftkanal 25.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich die Öffnungen 24 im Bereich des Oberteiles 2, und die äusseren Kühlluftkanäle 33 weisen ihre grösste Weite im Bereich der Öffnungen 24 auf. Ausserdem können an der Kühlluftanströmseite der Leitwände 8 Verdickungen 35 angeordnet sein, die den Kühlluftzutritt zu den äusseren Kühlluftkanälen 33 mindestens im Bereich der Öffnungen 24 mindestens nahezu versperren. Die Kühlluftströmung verläuft vor dem Zylinderkopf in Richtung des Pfeiles E im Bereich der inneren und äusseren Kühlluftkanäle 11 und 33 sowie im Bereich der Brennkammer 10 in Richtung der an diesen Stellen befindlichen Rippen.
Die gestrichelten Linien 36 und 37 zeigen den Verlauf der Begrenzung der äusseren Kühlluftkanäle 33 an, u. zw. zeigt die Linie 36 den Verlauf in der Höhe des linken Teiles, die Linie 37 in der Höhe des rechten Teiles des Schnittes C-D. Der Verlauf der Kante der Rippe 22, die unterhalb der Rippe 23 liegt, ist durch die Linie 39 angedeutet. Die Kanten aller Rippen 22 verlaufen etwa parallel dazu, wobei sie in jedem Fall eine Unterbrechung 40 bilden, in der die Kühlluft etwa parallel zur Zylinderachse 12 strömen kann. Die inneren Konturen der Leitwände sind durch die Linien 38 angedeutet. Die äusseren Kühlluftkanäle 33 können, abgesehen von den Begrenzungen 36 und 37, durch dieselben Partien von benachbarten Zylinderköpfen oder durch nicht dargestellte Kühlluftleitbleche begrenzt werden, die an den Längsseiten 34 anliegen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zylinderkopf für luftgekühlte Einspritzbrennkraftmaschinen, der aus einer Bodenplatte besteht, die den Zylinderraum begrenzt, sowie aus einem als Kipphebelgehäuse gestalteten Oberteil, das mit der Bodenplatte durch Zwischenwände verbunden ist, mit hängenden Ventilen und Ein-und Auslasskanälen, die Teile der Zwischenwände bilden, mit einem mittleren Kühlluftkanal, der zwischen den Zwischenwänden liegt und über den mittleren Teil der Bodenplatte verläuft, mit einer Brennkammer, die an der Kühlluftanströmseite in Strömungsrichtung der Kühlluft gesehen vor dem mittleren Kühlluftkanal angebracht und von Eintrittsleitwänden umgeben ist, die einen Teil der Zwischenwände bilden und sich im wesentlichen in Richtung der zuströmenden Kühlluft erstrecken sowie einen teils mit Rippen ausgefüllten,
teils offenen inneren Kühlluftkanal im Bereich der Brennkammer begrenzen, mit äusseren Kühlluft-
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den, die etwa an der Übergangsstelle der Zwischenwände in die Ventilkanalwände angeordnet sind, wobei der innere Kühlluftkanal durch die Brennkammer in zwei beiderseits derselben liegende Kühlluftkanäle unterteilt ist, die von den Eintrittsleitwänden, der Brennkammer selbst und der Bodenplatte begrenzt sind und die sich in Strömungsrichtung der Kühlluft gesehen hinter der Brennkammer wieder vereinigen und mit dem mittleren Kühlluftkanal und mit den Öffnungen in den Zwischenwänden in Verbindung stehen, welche Öffnungen die inneren und äusseren Kühlluftkanäle verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (10)
in an sich bekannter Weise unter weitgehender Vermeidung von wärmeleitenden Berührungsflächen an der Bodenplatte des Zylinderkopfes angebracht ist und mit schräg zur Zylinderachse (12) verlaufenden Rippen (9) besetzt ist, die gegen den Oberteil (2) gerichtet sind, dessen Öffnungen (24) in den Zwischenwänden (8) sich lediglich in der Nähe der Zylinderkopfoberseitebefinden und inStrömungsrichtung gesehen in der Art divergierend auseinanderlaufender Kanäle ausgebildet sind, wobei die Stirnseite des Oberteiles als Prallfläche gestaltet ist, die einen Teil der durch die inneren Kanäle (11) zuströmenden Kühlluft durch die Öffnungen (24) in die äusseren Kühlluftkanäle (33) seitlich ablenkt.