CH352190A - Liquid-cooled cylinder head of an internal combustion engine - Google Patents

Liquid-cooled cylinder head of an internal combustion engine

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CH352190A
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    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/26Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • 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
    • F02F1/42Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4214Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02F1/24Cylinder heads
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Description

  

      Flüssigkeitsgekühlter        Zylinderkopf        einer        Brennkraftmaschine       Die Erfindung bezieht sich auf einen flüssigkeits  gekühlten Zylinderkopf einer     Brennkraftmaschine    mit  einem     Brennstoffeinspritzventil    sowie mehreren Aus  lassventilen und ferner mit einer Zwischenwand im  Kühlraum.  



  Für einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf der  oben genannten Bauweise ergeben sich insbesondere  bei Dieselmotoren mit     Hochaufladung    schwierige  Kühlungsverhältnisse. Beispielsweise muss dafür ge  sorgt werden, dass das von     Auslassventilen    umgebene       Kraftstoffeinspritzventil    einerseits nicht zu heiss wird,  weshalb es örtlich stark gekühlt werden muss, ander  seits kann aber eine solche intensive lokale Unter  kühlung des     Brennstoffeinspritzventils,    die zur Ver  gasung des Kraftstoffs erwünschte Temperatur zu weit  herabsetzen und ausserdem gefährliche Wärmespan  nungen in der zentralen Partie des Zylinderkopfes  verursachen.  



  Die Erfindung trägt diesen besonderen Verhält  nissen Rechnung und besteht darin, dass die Zwi  schenwand, welche den Zylinderkopf in einen dem  Brennraum zugekehrten kleineren ersten Raum und  einen dem Brennraum abgekehrten grösseren     zweiten     Raum unterteilt, zwischen diesen Räumen einen Ring  spalt um das zentral angeordnete     Brennstoffeinspritz-          ventil    freilässt, und dass die     Kühlmittelzuführung    zum  ersten Raum durch ringförmige, die     Auslassventil-          sitze    umgebende Kühlräume hindurchgeführt ist, wel  che je einen     Kühlmitteleintritt    und je einen diesem  annähernd entgegengesetzt angeordneten,

   gegen das       Brennstoffeinspritzventil    sich öffnenden Kühlmittel  austritt besitzen, derart, dass durch Kühlung der  Ventilsitze     vortemperiertes    Kühlmittel mit erhöhter  Geschwindigkeit gegen das     Brennstoffeinspritzventil     in den ersten Raum und aus diesem ebenfalls mit  erhöhter Geschwindigkeit durch den Spalt in den    zweiten die Ventilführung und Gaskanäle umgeben  den Raum fliesst, und dass dieser ferner im Neben  schluss an     Kühlmitteleintritte    der Ventilsitze ange  schlossene Düsenrohre besitzt, welche örtlich hoch  wärmebeanspruchten Stellen     zwangläufig        Kühlmittel     zuführen.  



  Hierbei kann     zweckmässigerweise    die Massnahme  getroffen sein, dass in mindestens einer der Kühl  mittelzuführungen     ein    Drosselorgan angeordnet ist,  welches die Einstellung eines bestimmten Mengenver  hältnisses zwischen dem in den ersten und dem in  den zweiten Raum einströmenden     Kühlmittelteilstrom          ermöglicht.     



  Im folgenden wird die Erfindung an einem Aus  führungsbeispiel derselben anhand von Zeichnungen  näher     erläutert.     



       Fig.l    zeigt einen parallel der Zylinderachse  geführten     senkrechten        Schnitt    durch den Zylinder  kopf.  



       Fig.    2 zeigt einen horizontalen     Schnitt    durch den  gleichen Zylinderkopf, und zwar teilweise in     einer     tiefer, teilweise in einer höher gelegenen Ebene.  



  Der Zylinderkopf 1 nach     Fig.    1 besitzt vier Aus  lassventile 2, welche um das zentral angeordnete       Brennstoffeinspritzventil    3 herum gruppiert sind. Von  einem das obere Ende der     Zylinderlaufbüchse    7  umgebenden Ringraum 4 für das     Kühlmittel    steigen       Kühlmittelkanäle    5 senkrecht nach oben und treten,  nachdem sie die Trennfuge zwischen dem Zylinder  block 6 und dem Zylinderkopf 1 überbrückt haben,  von unten in den Zylinderkopf 1 ein. Diese Kühl  mittelkanäle 5 bilden den     Kühlmitteleintritt    8 zu  je einem den Ventilsitz 9 der Ventile 2 umgeben  den     ringförmigen    Kühlraum 10.

   Jedem     Kühlmittel-          eintritt    8 entgegengesetzt befinden sich radial nach  innen gegen das     Brennstoffeinspritzventil    gerich-           tete        Kühlmittelaustritte    11, welche das die Kühl  räume 10 verlassende Kühlmittel, nachdem es durch  eine intensive Wärmeaufnahme in den Kühlräumen  10     vortemperiert    ist, in einer erzwungenen, intensiven  Strömung von allen vier Seiten radial gegen den  Kopf 12 des Brennstoffventils 3 austreten lassen.

    Das Kühlmittel durchströmt alsdann mit erhöhter  Geschwindigkeit den unterhalb der Zwischenwand  13 befindlichen kleinen Kühlraum 14 und wird an  schliessend durch den zwischen der Wand 13 und dem       Brennstoffeinspritzventil    3 freigelassenen Ringspalt  15 gezwungen, nochmals mit örtlich erhöhter Ge  schwindigkeit an dem äusseren Mantel 16 des     Brenn-          stoffeinspritzventils    3 entlang in den zweiten Raum  17 zu strömen. Dieser zweite Raum 17 besitzt im  Verhältnis zum ersten Raum 14 ein relativ grosses  Volumen und ist dadurch in der Lage, diejenigen  Teile der Abgaskanäle 18, welche den höchsten  thermischen Beanspruchungen unterworfen sind, küh  lend in sich aufzunehmen.

   Um darüber hinaus be  sonders kritische, beispielsweise an     Umlenkstellen     dieser Gaskanäle 18 sich ergebende örtliche Wärme  stauungen zu beseitigen, sind - wie aus     Fig.    2 er  kennbar - in dem zweiten Raum zusätzlich im Ne  benschluss an die     Kühlmittelkanäle    5 angeschlossene       Kühlmitteldüsen    19 angeordnet, welche in be  kannter Weise an Stellen höherer Wärmekonzentra  tion eine Intensivierung der Kühlung durch eine  erzwungene     Kühlmittelströmung    herbeiführen.  



  Um das Verhältnis des dem ersten Raum 14 und  des dem zweiten Raum 17 zugeführten Kühlmittels  entsprechend den besonderen baulichen Verhältnissen  eines Zylinderkopfes leicht einstellen zu können,  befindet sich beispielsweise am oberen Ende der Kühl  mittelkanäle 5 ein Drosselorgan 20, welches in dem  gezeigten Beispiel aus einer mehr oder weniger  tief in den Weg des Kühlmittels hineinragenden  Schraube 21 besteht.



      Liquid-cooled cylinder head of an internal combustion engine The invention relates to a liquid-cooled cylinder head of an internal combustion engine with a fuel injector and several outlet valves and also with a partition in the cooling chamber.



  Difficult cooling conditions arise for a liquid-cooled cylinder head of the above-mentioned design, particularly in the case of diesel engines with supercharging. For example, it must be ensured that the fuel injector surrounded by outlet valves does not get too hot on the one hand, which is why it has to be strongly cooled locally, but on the other hand such intensive local undercooling of the fuel injector can make the temperature desired for gasifying the fuel too high reduce and also cause dangerous thermal stresses in the central part of the cylinder head.



  The invention takes these special circumstances into account and consists in the fact that the intermediate wall, which divides the cylinder head into a smaller first space facing the combustion chamber and a larger second space facing away from the combustion chamber, has an annular gap between these spaces around the centrally arranged fuel injection valve, and that the coolant supply to the first space is passed through ring-shaped cooling spaces surrounding the outlet valve seats, each with a coolant inlet and a coolant inlet arranged approximately opposite it,

   have coolant that opens against the fuel injection valve, in such a way that coolant, preheated by cooling the valve seats, flows at increased speed against the fuel injection valve into the first space and from there also at increased speed through the gap in the second, surrounding the valve guide and gas ducts, and that it also has nozzle pipes connected to the coolant inlets of the valve seats, which inevitably supply coolant to locations that are highly exposed to heat.



  In this case, the measure can expediently be taken that a throttle element is arranged in at least one of the coolant supply lines, which allows a certain quantity ratio to be set between the coolant partial flow flowing into the first and the second space.



  In the following the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment from the same with reference to drawings.



       Fig.l shows a parallel to the cylinder axis vertical section through the cylinder head.



       Fig. 2 shows a horizontal section through the same cylinder head, partly in a lower, partly in a higher plane.



  The cylinder head 1 according to FIG. 1 has four outlet valves 2, which are grouped around the centrally located fuel injector 3 around. From an annular space 4 for the coolant surrounding the upper end of the cylinder liner 7, coolant channels 5 rise vertically upwards and, after bridging the parting line between the cylinder block 6 and the cylinder head 1, enter the cylinder head 1 from below. These coolant channels 5 form the coolant inlet 8, each surrounding the valve seat 9 of the valves 2, surrounding the annular cooling space 10.

   Opposite each coolant inlet 8 are coolant outlets 11 directed radially inward towards the fuel injector, which force the coolant leaving the cooling spaces 10 in a forced, intensive flow of all after it has been preheated by intensive heat absorption in the cooling spaces 10 Let four sides emerge radially against the head 12 of the fuel valve 3.

    The coolant then flows through the small cooling space 14 located below the partition 13 at increased speed and is then forced through the annular gap 15 left free between the wall 13 and the fuel injector 3, again at a locally increased speed on the outer jacket 16 of the fuel injector 3 to flow along into the second space 17. This second space 17 has a relatively large volume in relation to the first space 14 and is thereby able to take in those parts of the exhaust ducts 18 which are subjected to the highest thermal loads, küh lend.

   In addition, in order to be particularly critical, for example at deflection points of these gas ducts 18 resulting local heat build-up to eliminate, are - as he can be seen from Fig. 2 - in the second room additionally connected to the coolant channels 5 coolant nozzles 19, which in be known to bring about an intensification of the cooling by a forced coolant flow at points of higher heat concentration.



  In order to be able to easily adjust the ratio of the coolant supplied to the first space 14 and the second space 17 according to the particular structural conditions of a cylinder head, there is, for example, a throttle element 20 at the upper end of the coolant ducts 5, which in the example shown consists of one more or screw 21 protruding less deeply into the path of the coolant.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf einer Brenn- kraftmaschine mit einem Brennstoffeinspritzventil sowie mehreren Auslassventilen und ferner mit einer Zwischenwand im Kühlraum, dadurch gekennzeich net, dass die Zwischenwand (13), welche den Kühl raum in einen dem Brennraum zugekehrten kleineren ersten Raum (14) und einen dem Brennraum abge kehrten grösseren zweiten Raum (17) unterteilt, zwi schen diesen Räumen (14, 17) einen Ringspalt (15) um das zentral angeordnete Brennstoffeinspritzventil (3) freilässt, und dass Kühlmittelzuführungen (5) zum ersten Raum (14) durch ringförmige, PATENT CLAIM Liquid-cooled cylinder head of an internal combustion engine with a fuel injection valve and several exhaust valves and also with an intermediate wall in the cooling chamber, characterized in that the intermediate wall (13) which divides the cooling chamber into a smaller first chamber (14) facing the combustion chamber and a The combustion chamber is subdivided into the larger second chamber (17), between these chambers (14, 17) an annular gap (15) around the centrally arranged fuel injection valve (3) and that coolant feeds (5) to the first chamber (14) through annular, die Aus lassventilsitze (9) umgebende Kühlräume (10) hin durchgeführt sind, welche je einen Kühlmitteleintritt (8) und je einen diesem annähernd entgegengesetzt angeordneten, gegen das Brennstoffeinspritzventil (3) sich öffnenden Kühlmittelaustritt (11) besitzen, derart, dass durch Kühlung der Ventilsitze (9) vor temperiertes Kühlmittel mit erhöhter Geschwindigkeit gegen das Brennstoffeinspritzventil (3) in den ersten Raum (14) und aus diesem ebenfalls mit erhöhter Geschwindigkeit durch den Spalt (15) in den zweiten, Ventilführungen und Gaskanäle (18) umgebenden Raum (17) fliesst, und dass dieser ferner im Neben schluss an Kühlmitteleintritte (8) der Ventilsitze (9) the cooling chambers (10) surrounding the outlet valve seats (9) are carried out, each of which has a coolant inlet (8) and a coolant outlet (11) which is arranged approximately opposite this and opens towards the fuel injection valve (3), in such a way that by cooling the Valve seats (9) in front of temperature-controlled coolant at increased speed against the fuel injection valve (3) into the first space (14) and from there also at increased speed through the gap (15) into the second space (17) surrounding the valve guides and gas ducts (18) ) flows, and that this also flows to the coolant inlets (8) of the valve seats (9) angeschlossene Düsenrohre (19) besitzt, um örtlich hochwärmebeanspruchten Stellen zwangläufig Kühl mittel zuzuführen. UNTERANSPRUCH Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer der Kühlmittelzuführungen (5) ein Drosselorgan (20) angeordnet ist, welches die Einstellung eines be stimmten Mengenverhältnisses zwischen dem in den ersten Raum (14) und dem in den zweiten Raum (17) einströmenden Kühlmittelteilstrom ermöglicht. has connected nozzle pipes (19) in order to inevitably supply coolant to places that are locally exposed to high heat. SUBSTANTIAL CLAIM Liquid-cooled cylinder head according to patent claim, characterized in that a throttle element (20) is arranged in at least one of the coolant supply lines (5), which allows a certain quantitative ratio to be set between that in the first space (14) and that in the second space ( 17) allows partial coolant flow to flow in.
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