Zylinderkopf für luftgekühlte, ventilgesteuerte Brennkraftmaschinen. Die Erfindung bezieht sich auf einen Zy linderkopf für luftgekühlte, ventilgesteuerte Brennkraftmaschinen mit. Brennkammer, ins besondere für Kraftfahrzeuge.
Bei Brennkraftmaschinen dieser Art ist es ausserordentlich schwierig, besonders die ther misch hoch beanspruchten Teile des Zylinder kopfes, wie beispielsweise die Brennkammer und das Auslassventil samt der Auslasslei- tung, genügend zu kühlen, da der Luftstrom durch den Bauteil, den er zuerst trifft, so stark erwärmt wird, dass für die andern Teile des Zylinderkopfes nur mehr heisse Luft mit geringer Kühlwirkung zur Verfügung steht.
Zur Abhilfe versuchte man, durch besondere Anordnung der Rippen eine möglichst gleich förmige Kühlung aller Bauteile zu erreichen, beispielsweise dadurch, dass die Brennkam mer mit diese umgebenden Kühlrippen ver sehen wurde, was wohl eine gute Kühlung der Brennkammer ergibt, aber Kühlung des Atislassventils und der übrigen Zylinderkopf teile schwierig macht. Auch die Anbringung von Kühlrippen in Kühlluftkanälen des Zy lindern erbrachte nicht die gewünschte Ab hilfe, um so mehr, als die Anzahl der vorgese henen Kühlrippen infolge des kleinen zur Ver fügung stehenden Raumes beschränkt ist.
Diese Schwierigkeiten werden bei entspre chender Ausbildung beim Zylinderkopf ge mäss der Erfindung dadurch überwunden, dass ein mittlerer und seitliche, an die Brenn kammer grenzende, düsenartig sich ver- engende Kühlluftkanäle gebildet sind, welche sich in einer Mischkammer hinter der Brenn- kammer vereinen. Dabei sind die den mitt leren Luftkanal begrenzenden Zwischenwände vorzugsweise senkrecht und zu beiden Seiten der Brennkammer vorgesehen. Ihre hintern Enden laufen gegeneinander. Im mittleren Luftkanal sind zweckmässig von der Brenn- kammer ausgehende senkrechte Rippen vor gesehen.
Die seitlichen Luftkanäle können je weils durch eine Zwisehenwand und eine Ven- tilstangenführung begrenzt sein. Auch in den seitlichen Luftkanälen sind vorzugsweise min destens je eine senkrechte Rippe angeordnet, die nicht nur zur Kühlung des Zylinderkop fes dienen, sondern auch zur Führung der Luft in die Mischkammer. Am Zylinderkopf können waagrechte Kühlrippen angeordnet. sein. Dann wird aber der Raum, welcher in der Strömungsrichtung der Kühlluft vor den seitlichen Luftkanälen liegt, zweckmässig keine Rippen aufweisen, damit die in die Seiten kanäle strömende Kühlluft vor dem Eintritt keinen Druckabfall und fast keine Tempera tursteigerung erfährt.
Hinter der Mischkam- iner sind vorzugsweise in einem Kanal zwi schen den Ein- und Auslassleitungen senk rechte Rippen angeordnet. Dadurch wird es ermöglicht, eine gute Kühlung des Auslass- ventils und der Auslassleitung zu bewerkstel ligen.
Seitenwände, welche den Grund der Lük- ken zwischen waagrechten Rippen des Zylin- derkopfes bilden, können in der Strömungs richtung der Luft von vorn nach hinten schräg nach aussen verlaufen, so dass, wenn bei Mehrzylindermaschinen mehrere Zylinder aneinandergereiht sind, zwischen ihnen sich keilförmig verengende Kanäle bilden, durch die Luft zum Teil in die Seitenkanäle ge drängt wird, wodurch die Kühlwirkung hin ter der Mischkammer erhöht wird und ausser dem eine gute Kühlung der beiden Seiten des Zylinderkopfes erfolgt.
In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstan des veranschaulicht. Es zeigen Fig.1 einen Grundriss des Zylinderkopfes nach Abnahme des obern Teils desselben, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-11 der Fig. 1 und Fig.3 eine Vorderansicht des Zylinder kopfes.
Der in den Zeichnungen gezeigte Zylin derkopf besitzt eine Brennkammer 1, eine Ein lassleitung 2 für Frischluft, eine Auslasslei- tung 3 für die Abgase sowie Ventilschaftfüh- rungen 5 und 6 und Stossstangenführungen 7 und B. Der Zylinderkopf weist weiter Boh rungen 9, 10, 11, 12 auf für die Befestigungs schrauben, mit welchen der Kopf an dem Zy linder zu befestigen ist.
Am Zylinderkopf sind waagrecht angeord nete Kühlrippen 13 vorgesehen.
Die Kühlluft strömt in der Richtung des Pfeils R in Fig.1 gegen den Zylinderkopf. Die Brennkammer, welche eine Wirbelkam mer, Vorkammer oder dergleichen sein kann, wird von dem Kühlluftstrom im Kanal 22 ge kühlt. Die Stossstangenfübrungen 7 und 8 sind zu beiden Seiten der Brennkammer an geordnet und gegen das Zentrum des Zylin derkopfes verlängert, so dass sie senkrechte Zwischenwände 14 bzw. 15 bilden, durch wel che der mittlere Kühlluftkanal von zwei seit lichen Kühlluftkanälen getrennt wird, wobei die Ventilsehaftführungen mit ihren Verlän gerungen 16 bzw. 17 die zweiten Wände der Seitenkanäle 18 bzw. 19 bilden.
Der Zugang der Kühlluft zu den Seitenkanälen wird da durch erleichtert, dass vor diesen an den Stel- len 20 und 21 die waagrechten Rippen 13 weggelassen sind (Fig. 3).
In den mittleren Luftkanal 22 sind von der Brennkammer ausgehend senkrechte Rip pen 23 zur Kühlung der Brennkammer vor gesehen. Im seitlichen Kanal 18 ist eine senk rechte Rippe 24 und im seitlichen Kanal 19 eine senkrechte Rippe 25 angeordnet. Hinter den Kühlrippen 23, 2-1 und 25 ist eine rippen freie Mischkammer 26 vorgesehen zum Aus gleich der Druck- und Temperaturunter schiede der zusammentreffenden, durch die Kanäle 22, 18,19 geleiteten Luftströme. Oben sind die Kanäle durch eine Wand 27 des Oberteils 32 abgeschlossen.
In dem Kanal 28 hinter der Mischkammer 26, zwischen der Einlassleitung 2 und der Auslassleitun- 3 sind Rippen 29 vorgesehen, die sich senkrecht nach oben erstrecken. Den obern Abschluss der Mischkammer bildet eine Wand 31 des Oberteils 32 (Fig.2). Der Ka nal 28 ist durch ein nicht. gezeigtes Abschluss- bleeh abgedeckt.
Im obern Teil 32 des Zylinderkopfes sind die Schwinghebel zur Verbindung der Ventile mit den Stossstangen untergebracht. Seiten wände 33, welche den Grund der Lücken zwischen den obern Rippen 13 bilden, gehen in der Strömungsrichtung der Kühlluft von vorn nach hinten schräg nach aussen (Fig.1 und 3).
Zur Erzielung einer gleichmässigen Kühlung sind die waagrechten Rippen 13 auf der Seite des Z.0inderkopfes, auf der sieh die Auslassleitung 3 befindet, länger ausgeführt als auf der Seite der Einlassleitung, wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist.
Der durch den mittleren Kanal 22 strö mende, die Brennkammer 1 kühlende Teilluft strom gelangt stark erwärmt in die 1Tiseh- kammer 26, in welche auch die Teilluftströme durch die Seitenkanäle 18 und 1.9 eintreten, welche Luftströme infolge Fehlens der Rippen 13 nur eine geringe Temperaturerhöhung er leiden. Da die drei Kühlluftkanäle im Win kel zusammenlaufen, ergibt sieh eine geite Ver mischung der Luft in der rippenlosen Misch kammer. Die durch den Kanal 28 austretende Luft. kühlt insbesondere die Auslassleitung. Andere Luft strömt an den Seitenwänden 33 des Zylinderkopfes vorbei und kühlt die Rip pen 13.
Cylinder head for air-cooled, valve-controlled internal combustion engines. The invention relates to a cylinder head with Zy for air-cooled, valve-controlled internal combustion engines. Combustion chamber, especially for motor vehicles.
In internal combustion engines of this type, it is extremely difficult, especially the thermally highly stressed parts of the cylinder head, such as the combustion chamber and the exhaust valve including the exhaust line, to cool sufficiently, because the air flow through the component that it hits first is strongly heated so that only hot air with a low cooling effect is available for the other parts of the cylinder head.
To remedy this, attempts were made to achieve as uniform a cooling of all components as possible through a special arrangement of the ribs, for example by the fact that the combustion chamber was provided with cooling ribs surrounding this, which probably results in good cooling of the combustion chamber, but cooling of the atislass valve and the makes other cylinder head parts difficult. The attachment of cooling fins in the cooling air ducts of the Zy alleviate did not provide the desired help, all the more so as the number of pre-existing cooling fins is limited due to the small space available.
These difficulties are overcome with a corresponding design in the cylinder head according to the invention in that a central and lateral cooling air ducts which adjoin the combustion chamber and narrow in the manner of a nozzle are formed, which unite in a mixing chamber behind the combustion chamber. The intermediate walls delimiting the middle air duct are preferably provided perpendicularly and on both sides of the combustion chamber. Their rear ends run against each other. In the middle air duct, vertical ribs starting from the combustion chamber are expediently seen.
The lateral air channels can each be delimited by a partition wall and a valve rod guide. Also in the side air ducts there are preferably at least one vertical rib each, which not only serves to cool the cylinder head, but also to guide the air into the mixing chamber. Horizontal cooling fins can be arranged on the cylinder head. his. But then the space, which is in the direction of flow of the cooling air in front of the side air channels, expediently have no ribs, so that the cooling air flowing into the side channels experiences no pressure drop and almost no temperature increase before entry.
Vertical ribs are preferably arranged behind the mixing chamber in a channel between the inlet and outlet lines. This makes it possible to achieve good cooling of the outlet valve and the outlet line.
Side walls, which form the bottom of the gaps between horizontal ribs of the cylinder head, can run obliquely outwards in the direction of flow of the air from front to back, so that if several cylinders are lined up in multi-cylinder machines, wedge-shaped narrowing between them Form channels through which air is partly forced into the side channels, whereby the cooling effect behind the mixing chamber is increased and, in addition, there is good cooling of the two sides of the cylinder head.
In the drawings, an example embodiment of the subject invention is illustrated. 1 shows a plan view of the cylinder head after removing the upper part of the same, FIG. 2 shows a section along the line II-11 of FIG. 1 and FIG. 3 shows a front view of the cylinder head.
The cylinder head shown in the drawings has a combustion chamber 1, an inlet line 2 for fresh air, an outlet line 3 for the exhaust gases and valve stem guides 5 and 6 and bumper guides 7 and B. The cylinder head also has bores 9, 10, 11, 12 screw on for the fastening with which the head is to be attached to the cylinder Zy.
On the cylinder head horizontally angeord designated cooling fins 13 are provided.
The cooling air flows in the direction of arrow R in Fig. 1 against the cylinder head. The combustion chamber, which may be a Wirbelkam mer, antechamber or the like, is cooled by the flow of cooling air in the channel 22. The bumper mountings 7 and 8 are arranged on both sides of the combustion chamber and extended towards the center of the cylinder head, so that they form vertical partitions 14 and 15, respectively, through which the middle cooling air duct is separated from two lateral cooling air ducts, with the valve locking guides wrestled with their extensions 16 and 17 form the second walls of the side channels 18 and 19 respectively.
The access of the cooling air to the side channels is facilitated by the fact that the horizontal ribs 13 are omitted in front of these at points 20 and 21 (FIG. 3).
In the middle air duct 22 starting from the combustion chamber vertical Rip pen 23 for cooling the combustion chamber are seen before. In the side channel 18 a vertical right rib 24 and in the side channel 19 a vertical rib 25 is arranged. Behind the cooling fins 23, 2-1 and 25, a rib-free mixing chamber 26 is provided for equalizing the pressure and temperature differences of the converging air flows guided through the channels 22, 18, 19. At the top, the channels are closed off by a wall 27 of the upper part 32.
In the channel 28 behind the mixing chamber 26, between the inlet line 2 and the outlet line 3, ribs 29 are provided which extend vertically upwards. A wall 31 of the upper part 32 (FIG. 2) forms the upper end of the mixing chamber. The channel 28 is through a no. shown cover sheet covered.
In the upper part 32 of the cylinder head, the rocker arms for connecting the valves to the push rods are housed. Side walls 33, which form the bottom of the gaps between the upper ribs 13, go in the direction of flow of the cooling air from front to back obliquely to the outside (Fig.1 and 3).
In order to achieve uniform cooling, the horizontal ribs 13 on the side of the cylinder head on which the outlet line 3 is located are made longer than on the side of the inlet line, as can be seen from FIGS. 1 and 3.
The partial air stream flowing through the central channel 22, cooling the combustion chamber 1, reaches the 1Tiseh- chamber 26, which is strongly heated and into which the partial air streams also enter through the side channels 18 and 1.9, which air streams only slightly increase in temperature due to the lack of the ribs 13 To suffer. Since the three cooling air ducts converge at an angle, the air in the rib-less mixing chamber is smoothly mixed. The air exiting through channel 28. especially cools the outlet line. Other air flows past the side walls 33 of the cylinder head and cools the Rip pen 13.