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.