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Zylinderkopfkühlung für luftgekühlte Otto- oder
Dies el-Brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zylinderkopfkühlung für luftgekühlte Otto- oder Diesel-Brennkraftmaschinen mit stehenden oder liegenden Zylindern und einer zusätzlichen, im Zylinderkopf untergebrachten Flüssigkeitskühlung für einen Teil der Wandung der Ein- und Auslasskanäle.
Bei Maschinen der vorgenannten Art konnte eine Kühlung durch Frischluft in nur ungenügendem Masse an dem Teil des Zylinderkopfes durchgeführt werden, der vom Ventilsteg, den benachbarten Wandungen des Aus- und Einlasskanals, der Einspritzdüse und der Glühkerze begrenzt wird. Dieser Bereich des Zylinderkopfes und insbesondere der Ventilsteg ist aber gerade wegen seiner unmittelbaren Nähe zum Brennraum besonders stark hohen Wärmebeanspruchungen ausgesetzt und überdies auf der andern Seite wegen der seitlichen Abdeckung durch Düsenpfeife und Glühkerze für die Frischluft schwer zugänglich. Die Unterbringung von Kühlrippen im genannten Bereich zwecks Erzielung einer besseren Luftkühlung ist aus gusstechnischen Gründen kaum durchführbar, so dass sich in nachteiliger Weise immer wieder Rissbildungen am Ventilsteg und den benachbarten Wandteilen zeigten.
Es ist zwar eine luftgekühlte Brennkraftmaschine bekannt, bei der zwischen den Ventilen ein Kühlkanal mit Kühllamellen vorgesehen ist. Wegen des sehr engen Zwischenraumes zwischen diesen Lamellen tritt jedoch hier eher eine Luftstauung als eine Kühlwirkung durch Luftführung ein.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, bei einer luftgekühlten Brennkraftmaschine die Aussenwandung der Ein- und Auslasskanale zusätzlich durch eine Flüssigkeit zu kühlen, wobei an der betreffenden Stelle ein Kühlmantel für die Aufnahme der Kühlflüssigkeit angeordnet wurde. Diese Ausführung ist jedoch mit einem sehr grossen Aufwand und mit allen Nachteilen einer einen geschlossenen Kreislauf aufweisenden Kühlung verbunden.
Es ist weiters auch schon bekannt, den Ventilsteg von wassergekühlten Brennkraftmaschinen dadurch zu kühlen, dass das Kühlmittel durch besonders, durch die Kühlmittelräume hindurchgeführte und innerhalb dieser Räume mündende Rohre dicht an die zu kühlende Ventilstegwand herangeführt wird. Ferner wird bei flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen eine erhöhte Kühlwirkung an heissen Maschinenstellen mittels erhöhter Durchflussgeschwindigkeit dadurch erreicht, dass das Kühlmittel gezwungen wird, durch
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aufgeteilt wird, um ein Vorbeifliessen des Kühlmittels an den gefährdeten Stellen, d. h. an den Ventilsitzen, zu erreichen.
Bei luftgekühlten, aufgeladenen Brennkraftmaschinen ist es bekannt, die Kühlung durch ein Axialge- bläse zu bewirken, wobei ein Teil der Kühlluft den Kühlrippen der Zylinder zufliesst. Eine andere luftgekühlte Hochleistungsmaschine mit mehreren Zylindern wird durch ein von der Maschine getriebenes Gebläse gekühlt, welches die mit Rippen versehene Zylinderwand beaufschlagt. Kühlungen solcher Art sind aber durch die Notwendigkeit dieser Gebläse sehr aufwendig und erfordern noch dazu meist zusätzliche Leistungen für die Führung der Kühlluft.
Schliesslich ist eine bekannte Brennkraftmaschine mit je einem Kühlöl und Schmieröl enthaltenden Kühlkreislauf versehen, wobei nach dessen Verzweigung der eine Kühlstrom um die Zylinderlaufbüchsen
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herumläuft und der andere Küh1strom um die Ventildurchbrechungen herum und zwischen ihnen Ilindurch- geführt wird. Eine solche Kühlung ist aber baulich ebenfalls sehr aufwendig und verlangt zusätzliche Lei-
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des besonders gefährdeten Ventilsteges und dessen benachbarte Wandungen.
Um die vorerwähnten Mängel zu beseitigen, wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, die Aussenflä- chen der zwischen den beiden Ventilpfeifen gelegenen Wandungen des Aus- und Einlasskanals und insbesondere den gemeinsamen Ventilsteg noch zusätzlich durch die Einwirkung eines oder mehrerer Flüssig- keits-KuhImittelstrahlen zu kühlen.
Nach einer weiteren vorzugsweisenAusgestaltung der Erfindung kann eine Öleinspritzvorrichtung vorgesehen sein, die sich mit ihrer Mündung bzw. ihren Öffnungen über oder im Bereich des Ventilsteges und den Aussenwandungen des Ein- und Auslasskanals befindet und deren Strahlen auf die zu kühlenden Flächengerichtet sind. Ausser der Ölemspritzeinrichtung, die zweckmässig in Gestalt eines Düsenrohre gebaut sein kann, ist es noch möglich, das Kühlmittel von der hohlen Kipphebelwelle aus auf den Ven- tilsteg zu spritzen, um auf diese Weise auch die ihn umgebenden Wandteile zu beaufschlagen.
Die Erfindung weist vor allem auch den Vorteil auf, dass gegenüber einer Wasserkühlung in geschlossenen Kreisläufen jede zusätzliche Anlage wegfällt. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist es weiters, dass ein bei jeder Brennkraftmaschine der genanntenArt stets vorhandenes, jedoch für eine andere Aufgabe bestimmtes Mittel, nämlich der Schmierkreislauf, zur Verstärkung der Kühlung besonders gefährdeter Stellen in einfacher und wenig aufwendiger Weise herangezogen werden kann. Durch die Ausnutzung des nicht unbeträchtlichen Öldruckes im Lager des Kipphebels, wobei das dort austretende Öl gerade auf die heissesten Stellen, nämlich den Ventilsteg und die diesen benachbarten Wandungen gelangt, wird ohne Mehraufwand und ohne zusätzliche Platzbeanspruchung eine äusserst wirksame Kühlung der genannten Stellen gewährleistet.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in derZeich- nung dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung.
In der Zeichnung ist die Erfindung an einer Dieselmaschine mitFremdzündung in Schnittdarstellungen beispielsweise veranschaulicht, u. zw. zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zylinderkopf, Fig. 2 einen Teilquerschnitt und Fig. 3 einen gegenüber Fig. 1 um 900 versetzten Längsschnitt.
In der Zeichnung sind der Zylinderkopf 1, der Maschinenzylinder 2 und der den Brennraum 4 enthaltende Arbeitskolben 3 in seiner obersten Totpunktlage ersichtlich. Das zu dem Auslasskanal 5 gehörige Auslassventil 6 ist in bekannter Weise in der Ventilpfeife 7 geführt. In ebenfalls üblicber Art ist im Einlasskanal 8 das Einlassventil 9 in der Ventilpfeife 10 untergebracht. Zwischen den beiden Ventilsitzen befindet sich der gemeinsame Ventilsteg 11, von dem aus der Wandteil 12 mit seiner Aussenfläche 13 in die Auslassventilpfeife 7 und der Wandteil 14 mit seiner Aussenfläche 15 in die Einlassventilpfeife 10 übergeht. Inder Ventilpfeife 7 sind derVentilschaft 16 des Auslassventils 6 und in der Ventilpfeife 10 der Ventilschaft 17 des Einiassventils 9 geführt.
Oberhalb bzw. im Bereich des Ventilsteges 11 bzw. der Wandteile 12 und 14 befindet sich der Kipphebel 25 und die Mündung 26 einer als Einspritzrohr 27 gestalteten Öleinspritzvorrichtung.
Die Mündung 26 dieses Düsenrohre 27 ist so gerichtet, dass der austretende Ölstrahl 28 insbesondere auf den Ventilsteg 11 trifft, um damit gerade diese heisseste Stelle des Zylinderkopfes mit Kühlmittel zu beaufschlagen. An Stelle eines Ölstrahles 28 können auch zwei oder mehrere Ölstrahlen für die Kühlung des Ventilsteges 11 bzw. der Wandteile 12 und 14 herangezogen werden.
Ausser der Öleinspritzung durch das Einspritzrohr 26,27 kann noch zur Erhöhung der Kühlwirkung gemäss der Erfindung die Welle 29 des Kipphebels 25 hohl ausgebildet und dieser Hohlraum 30 mittels der Zuführung 31 an den Schmierkreislauf der Maschine angeschlossen werden. Die Hohlwelle 29 erhält dann eine Bohrung 32 und das Kipphebellager 33 eine Bohrung 34, wobei diese beiden Bohrungen 32 und 34 im wesentlichen in Richtung zum Ventilsteg 11 hin bzw. zu den diesem Steg benachbarten Flächen 13,15 gerichtet sind, so dass austretende Ölstrahlen 35,36 wieder insbesondere die Flächen 13 des Wandteiles 12 des Auslasskanals 5 und den Ve-Ytilsteg 11 beaufschlagen.
Eine grossflächige Beaufschlagung des Ventilsteges 11 und der benachbarten Wandflächen 13 und 15 wird erhalten, wenn statt der einen Bohrung 34 zwei oder mehrere Bohrungen vorgesehen sind, so
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netzt werden. Eine solche Kühlung ist insbesondere für Maschinen mit liegenden Zylindern vorteilhaft.
Die Ölstrahlen 28,35 und 36 können etwa mit 3 atü austreten und gleichzeitig auch für eine Kühlung der Einspritzdüse 22 und der Glühkerze 23 sorgen. Die Ölstrahlen 35 und 36 schwenken im Rhythmus der Kipphebelbewegung um etwa 50.