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PATENTANSPRÜCHE
1. Anordnung zur Kühlung des Zylinderdeckels eines Viertakt-Dieselmotors, mit in Achsrichtung des Zylinders verlaufenden Ausnehmungen für die Einlass- und die Auslassventile, mit je einem Ventilsitz-Kühlweg für das Kühlmittel des zugehörigen Ventilsitzes, mit einem Deckelboden-Kühlweg für das Kühlmittel des Zylinderdeckelbodens und mit einer Kühlmittel-Speisequelle zur Speisung der Ventilsitz-Kühlwege und des Deckelboden-Kühlweges mit Kühlmitteln dadurch gekennzeichnet, dass in der Wand des Zylinderdeckels (1) eine der Anzahl der zu kühlenden Ventilsitze (14) entsprechende Anzahl von Speisestutzen (9; 40) vorgesehen ist, von denen jeder eine Axialbohrung (26; 44) aufweist, die einerseits mit der Kühlmittel-Speisequelle und andererseits mit je einem der Ventilsitz-Kühlwege (16) kommuniziert, und dass in jedem Speisestutzen (9;
40) mindestens eine von der Axialbohrung (26; 44) abzweigende Queröffnung (30; 47, 48) vorgesehen ist, die mit dem im Zylinderdeckel (1) ausgebildeten Deckelboden-Kühlweg (24) kommuniziert.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Menge des Kühlmittels für die Ventilsitz-Kühlwege zu derjenigen für den Deckelboden-Kühlweg (24) durch Ersetzen eines ersten Satzes von Speisestutzen (9) durch einen zweiten Satz von Speisestutzen (9) veränderbar ist, bei denen jeweils das Verhältnis des Axialbohrungsquerschnittes zum gesamten Querschnitt der Queröffnungen (30) vom entsprechenden Verhältnis der Speisestutzen (9) des erstgenannten Satzes unterschiedlich ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialbohrung (26) jedes Speisestutzens (9) nahe ihrem der Speisequelle zugewendeten Ende über mindestens eine Querbohrung (27) mit einem Ringraum (29) kommuniziert, der den Speisestutzen (9) umgibt und über eine Verbindungsbüchse (10), die den Zylinderdeckel (1) mit einem den Zylindereinsatz (2) umgebenden Leitmantel (6) verbindet, mit dem den Zylindereinsatz umströmenden Kühlmittel in Kommunikation steht.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der Speisestutzen (40) zum einstellbaren Verändern des Verhältnisses der Menge des Kühlmittels für die Ventilsitzkühlwege zu derjenigen für den Deckelboden Kühlweg (24) ausgebildet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Speisestutzen (40) aus einem in der Wand des Zylinderdeckels angebrachten Aussenteil (41) und einem in diesem verschiebbaren Innenteil (43) besteht, wobei der Aussenteil (41) an seinem dem Ventilsitz (14) zugewendeten Ende die Axialbohrung (26) und der Innenteil (43) eine mit der Axialbohrung (26) fluchtende Axialbohrung (44) aufweisen, und dass die Axialbohrung (44) des Innenteils (43) mit dem Dekkelboden-Kühlweg (24) über mindestens zwei miteinander kommunizierende Öffnungen (47, 48) in Verbindung steht, von denen die eine (47) im Aussenteil (41) und die andere (48) in Form eines Längsschlitzes (45) im Innenteil vorgesehen ist, wobei das genannte Verhältnis durch axiales Verschieben des Innenteils (43) relativ zur Queröffnung (47) des Aussenteiles (41) veränderbar ist.
6. Anordnung nach Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialbohrung (44) des Innenteils (43) über mindestens eine Querbohrung (50) mit einem den Innenteil (43) umgebenden Ringraum (51) und dieser über mindestens eine Querbohrung (52) des Aussenteiles (41) mit einem den Aussenteil (41) umgebenden Ringraum (53) kommuniziert, der über die Verbindungsbüchse (10) mit dem den Zylindereinsatz (2) umströmenden Kühlmittel in Verbindung steht.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitz-Kühlwege (16) und der Deckelboden Kühlweg (24) in einen in der Mittelpartie des Deckelbodens (23) befindlichen Ringraum (20) münden, der eine zentrale, ein Brennstoffventil aufnehmende Büchse (19) umgibt und der einen relativ zu den Kühlwegen (16, 24) reduzierten Durchflussquerschnitt aufweist, der so bemessen ist, dass die Kühlmittelströmung durch den Ringraum (20) bei hoher Geschwindigkeit vor sich geht.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kühlung des Zylinderdeckels eines Viertakt-Dieselmotors, mit in Achsrichtung des Zylinders verlaufenden Ausnehmungen für die Einlass- und die Auslassventile, mit je einem Ventilsitz-Kühlweg für das Kühlmittel des zugehörigen Ventilsitzes, mit einem Deckelboden-Sühlweg für das Kühlmittel des Zylinderdeckelbodens und mit einer Kühlmittel-Speisequelle zur Speisung der Venfilsitz-Kühlwege und des Deckelboden-Kühlweges mit Kühlmittel.
In Viertakt-Dieselmotoren sind einerseits der den Zylinderraum begrenzende Boden des Zylinderdeckels und andererseits die Ventilsitze, insbesondere derjenige des Auslassventiles durch zu hohe Temperaturen gefährdet. Als Kombinationswirkung der mechanischen Spannungen, die von Gaskräften herrühren, und der Wärmespannungen, die von hohen Temperaturen herrühren, können im Boden des Zylinderdeckels Risse entstehen. Zudem kann eine zu grosse Durchbiegung des Zylinderdeckels die Dichtheit der Ventile beeinträchtigen, so dass das heisse Gas durch die Ventile entweicht und diese verbrennt.
Zur Vermeidung dieser Gefahren werden die Zylinderdekkel mit Kühlanordnungen ausgerüstet, bei deren Konstruktion sowohl auf die Ventilsitzkühlung wie auch auf die Declcelbo- denkühlung Rücksicht genommen werden muss.
Bei einer aus der CH-PS 272 380 bekannten Kühlanord nung sind die Ventilsitz-Kühlwege durch je einen Ringkanal gebildet, der sich über fast 3600 um den betreffenden Ventilsitz herum erstreckt. Im Zylinderdeckel ist der nahe seinem Boden ausgebildete, zusammenhängende Deckelboden-Kühlweg vorgesehen. Dieser besteht aus einem um die Achse des Zylinderdeckels herum angeordneten, in dessen Umfangsnchtung im wesentlichen geschlossenen Kühlkanal und mehreren von diesem ausgehenden und sich zwischen den Ausnehmungen für die Ventile in radialer Richtung nach innen erstreckenden Kanal abschnitten. Der Deckelboden-Kühlweg kommuniziert mit jedem der Ventilsitz-Kühlwege über je eine Speise öffnung und wird somit an mehreren Stellen mit Kühlmittel gespeist, das schon je einen Ventilsitz-Kühlweg durchlaufen und dabei Wärme aufgenommen hat.
In der Wand des Zylinderdeckels sind Speisestutzen befestigt, die über eine Axialbohrung jeweils zwei einander benachbarte Ventilsitz-Kühlwege mit frischem Kühlmittel speisen.
Diese Kühlanordnungist zwar wirtschaftlich und konstruktiv einfach, jedoch ist ihre Anwendung auf Fälle beschränl < t, in denen die Betriebsbedingungen und damit die Anforderungen an die Ventilsitzkühlung und die Deckelbodenkühlung im wesentlichen konstant sind. Der Deckelboden wird mit Kühlmittel gekühlt, das - wie schon erwähnt - in den Ventilsitz Kühlwegen Wärme aufgenommen hat. Variationen dieser Wärmemengen beeinflussen die Deckelbodenkühlung in unerwünschter Weise; eine davon unabhängige Beeinflussung ist nicht möglich. Dies erschwert auch den Betrieb des Motors mit verschiedenen Brennstoffen, da sich die Temperaturen wie auch die Anforderungen an die Ventilsitzkühlung relativ zu denen der Deckelbodenkühlung ändern können.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Kühlanordnung der eingangs genannten Art die Abhängigkeit der Deckelbodenkühlung von der Ventilsitzkühlung zu vermeiden und überdies
die Möglichkeit zu schaffen, das Verhältnis der Menge des Kühlmittels für die Ventilsitzkühlung zu derjenigen für die Deckelbodenkühlung zu ändern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in der Wand des Zylinderdeckels eine der Anzahl der zu kühlenden Ventilsitze entsprechende Anzahl von Speisestutzen vorgesehen ist, von denen jeder eine Axialbohrung aufweist, die einerseits mit der Kühlmittel-Speisequelle und andererseits mit je einem der Ventilsitz-Kühlwege kommuniziert, und dass in jedem Speisestutzen mindestens eine von der Axialbohrung abzweigende Queröffnung vorgesehen ist, die mit dem im Zylinderdeckel ausgebildeten Deckelboden-Kühlweg kommuniziert.
Durch die Zuordnung eines separaten Speisestutzens zu jedem Ventilsitz-Kühlweg und das Vorsehen der mit dem Deckelboden-Kühlweg kommunizierenden Queröffnung in jedem Speisestutzen ist eine vollständige Trennung des Dekkelboden-Kühlweges von den Ventilsitz-Kühlwegen gewährleistet. Der Deckelboden-Kühlweg wird nun unmittelbar durch die Queröffnung in den Speisestutzen mit Kühlmittel gespeist, das somit in seiner Temperatur von der Temperatur des die Ventilsitz-Kühlwege verlassenden Kühlmittels unabhängig ist.
Es ist zugleich eine Möglichkeit geschaffen worden, eine Änderung des Verhältnisses der Kühlmittelmenge für die Ventilsitzkühlung zu derjenigen der Deckelbodenkühlung zu erreichen, womit sich der Anwendungsbereich der Kühlanordnung beträchtlich erweitert. Ausserdem ist die Möglichkeit geschaffen worden, den durch Änderungen der Betriebsbedingungen oder des Brennstoffes bedingten Variationen der relativen Kühlanforderungen auf einfache Weise zu begegnen
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist dieses Kühlmittelmengenverhältnis durch Ersetzen eines ersten Satzes von Speisestutzen durch einen zweiten Satz von Speisestutzen veränderbar, bei denen jeweils das Verhältnis des Axialbohrungsquerschnittes zum gesamten Querschnitt der Queröffnungen vom entsprechenden Verhältnis der erstgenannten Speisestutzen unterschiedlich ist.
Mit vorfabrizierten Sätzen von Speisestutzen mit unterschiedlichen Querschnittsverhältnissen können wesentliche Variationen der Kühlanforderungen, bedingt durch Änderungen der Betriebsbedingungen oder des Brennstoffes, auf einfache Weise berücksichtigt werden.
Der Zylinderdeckel kann dabei aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, ohne dass die Grundanordnung abgeändert werden müsste. Etwaigen durch das Zylinderdeckelmaterial bedingten Änderungen der Kühlanforderungen kann also ebenfalls mit Speisestutzen entsprechender Querschnittsverhältnisse begegnet werden.
Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sind mindestens einige der Speisestutzen zum einstellbaren Verändern des besagten Kühlmittelmengenverhältnisses ausgebildet.
Dabei besteht jeder Speisestutzen aus einem Aussenteil und einem in diesem verschiebbaren Innenteil, wobei der Aussenteil an seinem dem Ventilsitz zugewendeten Ende die Axialbohrung und der Innenteil eine mit dieser Axialbohrung fluchtende Axialbohrung aufweisen; die Axialbohrung des Innenteils steht über mindestens zwei miteinander kommunizierende Öffnungen mit dem Deckelboden-Kühlweg in Kommunikation, von denen die eine im Aussenteil und die andere im Innenteil vorgesehen ist. Diese Ausführungsform besitzt den Vorteil, dass das besagte Kühlmittelmengenverhältnis in dem Speisestutzen auf ganz einfache Weise, durch axiales Verschieben des Innenteiles relativ zum Aussenteil, bewerkstelligt werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein eine zentrale, das Brennstoffventil aufnehmende Büchse umgebender Ringraum vorgesehen, der mit einem Kühlwasserraum des Zylinderdeckels kommuniziert. In den Ringraum münden die Ventilsitz-Kühlwege und der Deckelboden-Kühlweg; der Ringraum weist einen relativ zu den besagten Kühlwegen reduzierten Durchflussquerschnitt auf, der so bemessen ist, dass die Kühlmittelströmung durch den Ringraum bei hoher Geschwindigkeit vor sich geht. Damit ist die thermisch stark belastete Mittelpartie des Zylinderdeckels wirksam gekühlt.
Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Zylinderdeckel mit Speisestutzen und den oberen Teil eines Zylindereinsatzes entsprechend der Linie I-I in Fig. 2,
Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch den Zylinderdeckel entsprechend der Linie II-II in Fig. 1 und
Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch einen Teil eines Zylinderdeckels mit einem abgewandelten Speisestutzen in grösserem Masstab als in Fig. 2.
Gemäss Fig. 1 ruht ein Zylinderdeckel 1 auf einem Zylindereinsatz 2, der einen nicht dargestellten Kolben führt, und ist mittels vier nicht dargestellter Schraubenbolzen mit einem Zylinderblock 39 verschraubt. Die Schraubenbolzen ragen durch die in Fig. 2 sichtbaren Führungsbohrungen 3 hindurch.
Durch zwei weitere Bohrungen 4 des Zylinderdeckels 1 erstrecken sich nicht dargestellte Stosstangen, die über nicht dargestellte Kipphebel Ventilkörper 5 betätigen. Der Zylindereinsatz 2 ist von einem Leitmantel 6 umgeben, der an vier Stellen seines Umfanges winkelförmige Speisekanäle 7 aufweist, die zur Führung des vom Zylinderblock 39 kommenden Kühlmittels dienen. Diese Kanäle 7 kommunizieren einerseits mit einem zwischen dem Leitmantel 6 und dem Zylindereinsatz 2 ausgebildeten Ringraum 8 und andererseits über je eine Verbindungsbüchse 10 mit vier in der Wand des Zylinderdekkels 1 angebrachten Speisestutzen 9. Die Büchsen 10 sind im Leitmantel 6 und im Zylinderdeckel 1 dicht eingesetzt.
Der Zylinderdeckel 1 weist vier zur Zylinderachse parallele Ausnehmungen 11 für zwei Einlass- und zwei Auslassventile auf. In jeder Ausnehmung 11 ist ein Ventilsitzring 12 eingepresst, auf dessen dem Brennraum 13 im Zylindereinsatz 2 zugewendeten Ende ein Ventilsitz 14 für den bewegbaren Ventilkörper 5 des entsprechenden Einlass- oder Auslassventiles ausgebildet ist. Jeder Ventilkörper 5 ist in einer Büchse 15 geführt und sitzt in seiner Schliessstellung auf dem Ventilsitz 14 des Ventilsitzringes 12. Zwischen dem äusseren Umfang jedes Ventilsitzringes 12 und der Innenwand der Ausnehmung 11 ist ein Ringraum 16 vorgesehen, der den Kühlweg für den entsprechenden Ventilsitz 14 bildet. Der Zylinderdeckel 1 weist ferner eine zum Zylinder koaxiale, zentrale Ausnehmung 18 auf, in der eine Büchse 19 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Brennstoffventils dicht angeordnet ist.
Zwischen der Büchse 19 und der Ausnehmung 18 ist ein zentraler Ringraum 20 vorgesehen, der an seinem oberen Ende mit einem Kühlwasserraum 21 für die Einlass- und Auslasskanäle 22 kommuniziert. An seinem unteren Ende steht der Ringraum 20 über Kanäle 31 mit den Ringräumen 16 der vier Ventilsitzringe 12 in Verbindung. Im Inneren des Zylinderdeckels 1 ist nahe seinem Boden 23 zu dessen Kühlung ein Deckelboden-Kühlweg 24 vorgesehen, der aus einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Kanal und vier in radialer Richtung nach innen zwischen die Ausnehmungen 11 für die Ventile ragenden Kanalabschnitten 32 besteht, die ebenfalls in den Ringraum 20 münden. An drei Stellen ist der Kühlweg 24 nach aussen mittels Verschlusszapfen 25 dicht abgeschlossen.
Die Speisestutzen 9 sind in die Wand des Zylinderdeckels 1 an vier um dessen Umfang herum verteilte Stellen in einer zum Deckelboden 23 parallelen Ebene in annähernd radialer Rich tung eingeschraubt. Jeder Speisestutzen 9 weist eine Axialbohrung 26 auf, die an ihrem inneren Ende in einen zugeordneten Ventilsitz-Kühlweg 16 mündet. An ihrem äusseren Ende steht die Axialbohrung jedes Stutzens 9 über vier Querbohrungen 27 und einen Ringraum 29, der zwischen dem Speisestutzen 9 und einer diesen aufnehmenden Bohrung 28 des Zylinderdekkels 1 ausgebildet ist, mit der Verbindungsbüchse 10 in Kom- munikation.
Die Axialbohrung 26 jedes Speisestutzens 9 kom- muniziert ferner über zwei Queröffnungen 30 mit dem Deckelboden-Kühlweg 24, der somit an acht Stellen mit Kühlmittel aus dem Ringraum 8 gespeist ist, das also noch keine Wärme von den Ventilsitzen aufgenommen hat.
Der Ringraum 20 weist einen Durchflussquerschnitt auf, der relativ zum gesamten Durchflussquerschnitt der besagten Kühlwege beträchtlich reduziert und so bemessen ist, dass die Kühlmittelströme durch den Ringraum 20 bei hoher Geschwindigkeit vor sich geht, um die thermisch stark belastete Mittelpartie des Zylinderdeckels 1 wirksam zu kühlen.
Der Deckelboden-Kühlweg 24 ist somit zuströmseitig von den Ventilsitz-Kühlwegen 16 getrennt, wobei das Verhältnis der Kühlmittelmenge für die Ventilsitze 14 zu derjenigen für die Deckelbodenkühlung mit dem Verhältnis des Durchflussquerschnitts der Axialbohrungen 26 zu demjenigen der Quer öffnungen 30 in Beziehung steht. Eine Änderung des Kühlmittelmengenverhältnisses wird durch Ersetzen von vier Speisestutzen 9 durch vier andere vorgenommen, deren Querschnittsverhältnis von den erstgenannten verschieden ist.
Gemäss Fig. 3 ist der Speisestutzen 40 zum Verändern des besagten Kühlmittelmengenverhältnisses ausgebildet, indem er einen in der Wand des Zylinderdeckels 1 fest angeordneten Aussenteil 41 und einen in diesem axial verstellbaren Innenteil 43 aufweist. Der Aussenteil 41 und der Innenteil 43 sind über ein Gewinde 42 miteinander verbunden und lassen sich über eine Kontermutter 54 gegeneinander sichern. Der Speisestutzen 40 besitzt die Axialbohrung 26, die in den Ringraum 16 des Ventilsitzringes 12 mündet. Die Axialbohrung setzt sich in diesem Fall in einer im Innenteil 43 ausgebildeten Bohrung 44 fort, die an ihrem in Fig. 3 rechten Ende über zwei Querschlitze 50, einen diese umgebenden Ringraum 51, zwei Querbohrungen 52 im Aussenteil 41 und einem Ringraum 53 mit der Verbindungsbüchse 10 kommuniziert.
Das in Fig. 3 linke Ende der Bohrung 44 steht über zwei Querschlitze 48 des Innenteils 43, einen diese umgebenden Ringraum 49 und zwei Queröffnungen 47 im Aussenteil 41 mit dem Deckelboden Kühlweg 24 in Kommunikation. Der resultierende Durchflussquerschnitt ist dabei von den sich überlappenden Abschnitten der Queröffnungen 47 und der Querschlitze 48 abhängig und durch axiale Verstellung des Innenteiles 43 veränderbar.
Damit besteht die Möglichkeit, das besagte Kühlmittelmengenverhältnis durch manuelle oder auch automatische Verstellung des Innenteiles 43 relativ zum Aussenteil 41 zu verändern. Die Grenzen dieser Verstellung sind durch volle bzw.
gestrichelte Linien angedeutet.
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PATENT CLAIMS
1. Arrangement for cooling the cylinder cover of a four-stroke diesel engine, with recesses running in the axial direction of the cylinder for the inlet and outlet valves, each with a valve seat cooling path for the coolant of the associated valve seat, with a cover base cooling path for the coolant of the cylinder cover base and with a coolant supply source for supplying the valve seat cooling paths and the cover base cooling path with coolants, characterized in that in the wall of the cylinder cover (1) a number of feed nozzles (9; 40) corresponding to the number of valve seats (14) to be cooled is provided, each of which has an axial bore (26; 44) which communicates on the one hand with the coolant supply source and on the other hand with one of the valve seat cooling paths (16), and that in each feed connector (9;
40) at least one transverse opening (30; 47, 48) branching off from the axial bore (26; 44) is provided which communicates with the cover base cooling path (24) formed in the cylinder cover (1).
2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the ratio of the amount of coolant for the valve seat cooling paths to that for the lid base cooling path (24) by replacing a first set of feed nozzles (9) by a second set of feed nozzles (9 ) is changeable, in each of which the ratio of the axial bore cross-section to the total cross-section of the transverse openings (30) differs from the corresponding ratio of the feed nozzles (9) of the first-mentioned set.
3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the axial bore (26) of each feed connector (9) near its end facing the supply source communicates via at least one transverse bore (27) with an annular space (29) which surrounds the feed connector (9) and Via a connecting sleeve (10) which connects the cylinder cover (1) to a guide jacket (6) surrounding the cylinder insert (2) and with which the coolant flowing around the cylinder insert is in communication.
4. Arrangement according to claim 1, characterized in that at least some of the feed nozzles (40) are designed to adjustably vary the ratio of the amount of coolant for the valve seat cooling paths to that for the lid base cooling path (24).
5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the feed connector (40) consists of an outer part (41) mounted in the wall of the cylinder cover and an inner part (43) displaceable in this, the outer part (41) at its valve seat ( 14), the axial bore (26) and the inner part (43) have an axial bore (44) aligned with the axial bore (26), and that the axial bore (44) of the inner part (43) with the lid base cooling path (24) over at least two communicating openings (47, 48) are in connection, of which one (47) is provided in the outer part (41) and the other (48) is provided in the form of a longitudinal slot (45) in the inner part, said relationship being due to axial Moving the inner part (43) relative to the transverse opening (47) of the outer part (41) can be changed.
6. Arrangement according to claims 3 and 5, characterized in that the axial bore (44) of the inner part (43) via at least one transverse bore (50) with an annular space (51) surrounding the inner part (43) and this via at least one transverse bore (52 ) of the outer part (41) communicates with an annular space (53) surrounding the outer part (41) and communicating with the coolant flowing around the cylinder insert (2) via the connecting bush (10).
7. Arrangement according to claim 1, characterized in that the valve seat cooling paths (16) and the cover base cooling path (24) open into an annular space (20) located in the central part of the cover base (23), which has a central bushing which accommodates a fuel valve (19) and which has a flow cross-section which is reduced relative to the cooling paths (16, 24) and which is dimensioned such that the coolant flow through the annular space (20) proceeds at high speed.
The invention relates to an arrangement for cooling the cylinder cover of a four-stroke diesel engine, with recesses for the inlet and outlet valves running in the axial direction of the cylinder, each with a valve seat cooling path for the coolant of the associated valve seat, with a cover base Sühlweg for the coolant of the cylinder cover base and with a coolant supply source for supplying the valve seat cooling paths and the cover base cooling path with coolant.
In four-stroke diesel engines, on the one hand, the bottom of the cylinder cover delimiting the cylinder space and, on the other hand, the valve seats, in particular that of the exhaust valve, are at risk from excessively high temperatures. As a combined effect of the mechanical stresses caused by gas forces and the thermal stresses caused by high temperatures, cracks can develop in the bottom of the cylinder cover. In addition, excessive bending of the cylinder cover can impair the tightness of the valves, so that the hot gas escapes through the valves and burns them.
To avoid these dangers, the cylinder lids are equipped with cooling arrangements, the design of which must take into account both the valve seat cooling and the cover plate cooling.
In a cooling arrangement known from CH-PS 272 380, the valve seat cooling paths are each formed by an annular channel which extends over almost 3600 around the valve seat in question. In the cylinder cover, the contiguous cover base cooling path formed near its base is provided. This consists of a cooling channel arranged around the axis of the cylinder cover, in the circumferential direction of which is essentially closed, and several channels starting from this and extending inward in the radial direction between the recesses for the valves. The lid base cooling path communicates with each of the valve seat cooling paths via a feed opening and is thus fed with coolant at several points, which has already passed through a valve seat cooling path and has absorbed heat in the process.
In the wall of the cylinder cover feed nozzles are attached, which feed two adjacent valve seat cooling paths with fresh coolant via an axial bore.
Although this cooling arrangement is economical and structurally simple, its application is limited to cases in which the operating conditions and thus the requirements for valve seat cooling and lid base cooling are essentially constant. The lid base is cooled with coolant which - as already mentioned - has absorbed heat in the valve seat cooling paths. Variations in these amounts of heat affect the lid base cooling in an undesirable manner; independent influencing is not possible. This also makes it difficult to operate the engine with different fuels, since the temperatures and the requirements for valve seat cooling can change relative to those for lid base cooling.
The object of the invention is to avoid the dependence of the lid base cooling on the valve seat cooling in a cooling arrangement of the type mentioned at the outset, and moreover
to create the possibility of changing the ratio of the amount of coolant for the valve seat cooling to that for the lid base cooling.
This object is achieved according to the invention in that a number of feed nozzles corresponding to the number of valve seats to be cooled is provided in the wall of the cylinder cover, each of which has an axial bore that connects on the one hand with the coolant supply source and on the other with one of the valve seat cooling paths communicates, and that in each feed connector at least one transverse opening branching off from the axial bore is provided which communicates with the cover base cooling path formed in the cylinder cover.
By assigning a separate feed connector to each valve seat cooling path and providing the transverse opening communicating with the lid base cooling path in each feed connector, a complete separation of the lid base cooling path from the valve seat cooling paths is guaranteed. The lid base cooling path is now fed directly through the transverse opening in the feed connector with coolant, the temperature of which is therefore independent of the temperature of the coolant leaving the valve seat cooling paths.
At the same time, a possibility has been created to achieve a change in the ratio of the amount of coolant for valve seat cooling to that for lid base cooling, whereby the range of application of the cooling arrangement is considerably expanded. In addition, the possibility has been created to counteract the variations in the relative cooling requirements caused by changes in the operating conditions or the fuel in a simple manner
In a first embodiment of the invention, this coolant quantity ratio can be changed by replacing a first set of feed nozzles with a second set of feed nozzles, in each of which the ratio of the axial bore cross-section to the total cross-section of the transverse openings is different from the corresponding ratio of the first-mentioned feed nozzles.
With prefabricated sets of feed nozzles with different cross-sectional ratios, significant variations in the cooling requirements due to changes in the operating conditions or the fuel can be easily taken into account.
The cylinder cover can be made of different materials without having to change the basic arrangement. Any changes in the cooling requirements caused by the cylinder cover material can therefore also be countered with feed nozzles with corresponding cross-sectional ratios.
In a second embodiment of the invention, at least some of the feed nozzles are designed to adjustably vary the said coolant quantity ratio.
Each feed connector consists of an outer part and an inner part that can be displaced in this, the outer part having the axial bore at its end facing the valve seat and the inner part having an axial bore aligned with this axial bore; the axial bore of the inner part is in communication with the lid base cooling path via at least two mutually communicating openings, one of which is provided in the outer part and the other in the inner part. This embodiment has the advantage that the said coolant quantity ratio in the feed connector can be achieved in a very simple manner by axially displacing the inner part relative to the outer part.
In a preferred embodiment of the invention, an annular space surrounding a central, the fuel valve receiving sleeve is provided, which communicates with a cooling water space of the cylinder cover. The valve seat cooling paths and the lid base cooling path open into the annular space; the annular space has a flow cross-section which is reduced relative to the said cooling paths and which is dimensioned such that the coolant flow through the annular space takes place at high speed. This effectively cools the center section of the cylinder cover, which is subject to high thermal loads.
Some exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 is an axial section through a cylinder cover with feed connector and the upper part of a cylinder insert according to the line I-I in Fig. 2,
Fig. 2 shows a horizontal section through the cylinder cover according to the line II-II in Fig. 1 and
3 shows a horizontal section through part of a cylinder cover with a modified feed connector on a larger scale than in FIG. 2.
According to FIG. 1, a cylinder cover 1 rests on a cylinder insert 2 which guides a piston, not shown, and is screwed to a cylinder block 39 by means of four screw bolts, not shown. The screw bolts protrude through the guide bores 3 visible in FIG. 2.
Push rods (not shown) extend through two further bores 4 of the cylinder cover 1 and actuate valve bodies 5 via rocker arms (not shown). The cylinder insert 2 is surrounded by a guide jacket 6 which has angular feed channels 7 at four points on its circumference, which serve to guide the coolant coming from the cylinder block 39. These channels 7 communicate on the one hand with an annular space 8 formed between the guide jacket 6 and the cylinder insert 2 and on the other hand via a connecting bush 10 with four feed nozzles 9 mounted in the wall of the cylinder cover 1. The sleeves 10 are tightly inserted in the guide jacket 6 and in the cylinder cover 1 .
The cylinder cover 1 has four recesses 11, parallel to the cylinder axis, for two inlet and two outlet valves. A valve seat ring 12 is pressed into each recess 11, on whose end facing the combustion chamber 13 in the cylinder insert 2 a valve seat 14 for the movable valve body 5 of the corresponding inlet or outlet valve is formed. Each valve body 5 is guided in a sleeve 15 and, in its closed position, sits on the valve seat 14 of the valve seat ring 12. Between the outer circumference of each valve seat ring 12 and the inner wall of the recess 11, an annular space 16 is provided which forms the cooling path for the corresponding valve seat 14 . The cylinder cover 1 also has a central recess 18 which is coaxial with the cylinder and in which a bushing 19 for receiving a fuel valve (not shown) is arranged in a sealed manner.
A central annular space 20 is provided between the sleeve 19 and the recess 18, which communicates at its upper end with a cooling water space 21 for the inlet and outlet channels 22. At its lower end, the annular space 20 is connected to the annular spaces 16 of the four valve seat rings 12 via channels 31. In the interior of the cylinder cover 1, near its base 23, a cover base cooling path 24 is provided for its cooling, which consists of a circumferentially extending channel and four channel sections 32 protruding in the radial direction inward between the recesses 11 for the valves, which also in the annular space 20 open. The cooling path 24 is sealed off from the outside at three points by means of locking pins 25.
The feed connector 9 are screwed into the wall of the cylinder cover 1 at four points distributed around its circumference in a plane parallel to the cover base 23 in an approximately radial direction. Each feed connection 9 has an axial bore 26 which opens into an associated valve seat cooling path 16 at its inner end. At its outer end, the axial bore of each connector 9 communicates with the connecting sleeve 10 via four transverse bores 27 and an annular space 29, which is formed between the feed connector 9 and a bore 28 of the cylinder cover 1 that accommodates it.
The axial bore 26 of each feed connector 9 also communicates via two transverse openings 30 with the cover base cooling path 24, which is thus fed at eight points with coolant from the annular space 8, which has not yet absorbed any heat from the valve seats.
The annular space 20 has a flow cross-section which is considerably reduced relative to the total flow cross-section of the said cooling paths and is dimensioned so that the coolant flows through the annular space 20 at high speed in order to effectively cool the thermally heavily loaded central part of the cylinder cover 1.
The lid base cooling path 24 is thus separated on the inflow side from the valve seat cooling paths 16, the ratio of the amount of coolant for the valve seats 14 to that for the lid base cooling being related to the ratio of the flow cross section of the axial bores 26 to that of the transverse openings 30. A change in the coolant quantity ratio is made by replacing four feed nozzles 9 by four others, the aspect ratio of which is different from the former.
According to FIG. 3, the feed connector 40 is designed to change the said coolant quantity ratio by having an outer part 41 which is fixedly arranged in the wall of the cylinder cover 1 and an inner part 43 which is axially adjustable in this. The outer part 41 and the inner part 43 are connected to one another via a thread 42 and can be secured against one another via a lock nut 54. The feed connector 40 has the axial bore 26 which opens into the annular space 16 of the valve seat ring 12. In this case, the axial bore continues in a bore 44 formed in the inner part 43, which at its right-hand end in FIG. 3 has two transverse slots 50, an annular space 51 surrounding it, two transverse bores 52 in the outer part 41 and an annular space 53 with the connecting sleeve 10 communicates.
The end of the bore 44 on the left in FIG. 3 is in communication with the cover base cooling path 24 via two transverse slots 48 of the inner part 43, an annular space 49 surrounding it and two transverse openings 47 in the outer part 41. The resulting flow cross-section is dependent on the overlapping sections of the transverse openings 47 and the transverse slots 48 and can be changed by axially adjusting the inner part 43.
There is thus the possibility of changing the said coolant quantity ratio by manual or automatic adjustment of the inner part 43 relative to the outer part 41. The limits of this adjustment are indicated by full resp.
dashed lines indicated.