DE1014790B

DE1014790B - Abnehmbarer Zylinderkopf fuer fluessigkeitsgekuehlte Dieselmaschinen

Info

Publication number: DE1014790B
Application number: DER16720A
Authority: DE
Inventors: Charles Norman Goldsmith
Original assignee: Ricardo and Co Engineers 1927 Ltd
Current assignee: Ricardo PLC
Priority date: 1954-06-01
Filing date: 1955-05-25
Publication date: 1957-08-29

Description

Abnehmbarer Zylinderkopf für flüssigkeitsgekühlte Dieselmaschinen Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für flüssigkeitsgekühlte, nach dem Dieselbetrieb arbeitende Brennkraftmaschinen.
Zweck der Erfindung ist es, eine besonders wirksame Kühlung der im Zylinderkopf angeordneten Brennstoff-Einspritzdüse zu schaffen.
Bei Brennkraftmaschinen ist es bekannt, im Kühlraum eine Trennwand vorzusehen, die diesen in zwei Kammern unterteilt, wobei die beiden Teile durch einen zwischen der Trennwand und einem besonders zu kühlenden Teil angordneten Ringspalt miteinander in Verbindung stehen. Dabei tritt das Kühlmittel durch diesen Ringspalt hindurch und dient zum intensiven Kühlen beispielsweise der Zylinderlaufbüchse oder der Zündkerze eines Ottomotors.
Bei dieser bekannten Zylinderausbildung tritt die Kühlflüssigkeit oberhalb der Zündkerze aus dem Zylinderkopf aus und ergibt nur eine verhältnismäßig schlechte Kühlwirkung. Dies hängt offenbar damit zusammen, daß bei der bekannten Anordnung gerade an der heißesten Stelle noch eine relativ langsame Flüssigkeitsbewegung auftritt. Erst im Ringspalt, etwa auf halber Höhe des zu kühlenden Teiles, wird die Geschwindigkeit des Kühlmittels heraufgesetzt. Außerdern zeigt die bekannte Anordnung eine relativ ungünstige Ausbildung, bei der sich für die Strömung der Kühlflüssigkeit »tote Winkel« ergeben, wo demnach eine besonders schlechte Kühlung wegen der dort nahezu ruhenden Flüssigkeit auftritt.
Diese Nachteile werden mit einem Zylinderkopf nach der Erfindung vermieden. Die Anmeldung betrifft, wie aus dem Vorstehenden hervorgeht, einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf für eine Brennkraftdieselmaschine, bei dem die Kühlflüssigkeit im wesentlichen senkrecht zur Zylinderachse den Kühlraum durchfließt und ein Düsengehäuse sich quer durch den Kühlraum des Zylinderkopfes von dessen Außenwand bis zu der an die Zylinderbohrung angrenzenden Wandung erstreckt, mit denen es flüssilgkeitsdicht verbunden ist.
Dabei kennzeichnet sich die Erfindung durch eine das Düsengehäuse unter Belassung eines Ringspaltes umgebende innere Trennwand, die sich quer durch den Kühlraum erstreckt und ihn in zwei Kammern unterteilt, die durch den Ringspalt zwischen dem Düsengehäuse und der Trennwand miteinander in Verbindung stehen, wobei die Einlaß- und die Auslaßöffnungen für die Durchführung des Kühlmittels durch den Zylinderkopf so angeordnet sind, daß die Kühlflüssigkeit von der das äußere Ende des Düsengehäuses umschließenden Kammer durch den Ringspalt hindurch in die das innere Ende des Düsengehäuses umgebende Kammer übertritt und auf die Innenfläche der Innenwand des Zylinderkopfes unmittelbar am inneren Ende des Düsengehäuses aufprallt.
Bei einem deraxt ausgebildeten Zylinderkopf verläßt das Kühlmittel den verhältnismäßig tief sitzenden und relativ engen Ringspalt mit hoher Geschwindigkeit und prallt daher unter heftiger Wirbelbildung auf die an die Zylinderbohrung angrenzende Wand. Letztere wird daher, ebenso wie der untere, thermisch besonders beanspruchte Teil der Einspritzdüse, be- sonders wirksam gekühlt, und die entstehenden Wirbel der Kühlflüssigkeit verhindern mit Sicherheit, daß sich irgendwo tote Winkel oder Ecken bilden können, in denen nur eine geringe oder gar keine Kühlmittelbewegung herrscht.
Mit Vorteil wird bei einem Zylinderkopf nach der Erfindung die Achse des Düsengehäuses schräg zur Achse des zugehörigen Maschinenzylinders angeordnet, wobei die Trennwand einen das Düsengehäuse umgebenden Ringabschnitt aufweist, der in einer etwa senkrecht zur Achse des Düsengehäuses verlaufenden Ebene liegt. Hierzu sei bemerkt, daß eine solche schräge Anordnung des Düsengehäuses an sich bereits bekannt ist, bei einem Zylinderkopf der vorstehend näher gekennzeichneten Art aber besonders vorteilhaft anwendbar ist.
Die Trennwand wird zweckmäßig an ihrem oberen Ende mit einer kleinen öffnung zum Durchtritt von Luft oder Dampf versehen, die sich auf der einen Seite dieser Trennwand angesammelt haben sollten.
Eine beispielhafte Ausführungsform für einen Zylinderkopf nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Teil des Zylinderkopfes und der mit ihm zusammenwirkenden Teile des Zylinderblockes; Fig. 2 zeigt im Grundriß einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.
Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt die Dieselmaschine einen wassergekühlten Zylinderblock 10 und einen damit lösbar verbundenen, wassergekühlten Zylinderkopf 11. Der Zylinderkopf besitzt eine Innenwandung 12, die mit ihrer glatten Außenfläche an der Oberfläche 13 des Zylinderblockes anliegt, und-zwar unter Zwischenschaltung der üblichen Dichtung 14. Die obere Außenwandung 15 des Zylinderkopfes umschließt zusammen mit der Innenwandung 12 die Kühlräume und weist die üblichen Einlaßkanäle 16 und Auslaßkanäle 17 zwischen der inneren und der äußeren Wandung auf. Diese Ein-und Auslaßkanäle stehen mit Ein- und Auslaßöffnungen in der Innenwand 12 des Zylinderkopf es in Verbindung, die durch die Ventile 18, 19 steuerbar sind.
In der Innenwandung 12 des Zylinderkopfes befindet sich eine Bohrung 20 zur Aufnahme der Brennstoffeinspritzdüse, und zwar liegt eine solche Düse oberhalb einer jeden Zylinderbohrung. Der Kopf eines jeden Kolbens nähert sich bei Erreichen des oberen Totpunktes seines Hubes dicht der Innenwandung des Zylinderkopfes und ist mit einer Brennkammeraushöhlung 21 versehen, die gegenüber der Bohrung der Brennstoffdüse liegt. Der Zylinderkopf umschließt ein zylindrisches Einspritzdüsengehäuse 22, das sich durch die Kühlräume im Zylinderkopf hindurch erstreckt und mit seinem unteren Ende wasserdicht abgeschlossen in eine Aussparung 23 der Innenwandung 12 des Zylinderkopfes eingreift. In gleicher Weise ist das äußere Ende des Düsengehäuses wasserdicht in der Außenwand 15 des Zylinderkopfes gelagert.
Die Düse 24 liegt schräg geneigt zur Zylinderachse, und dementsprechend ist auch die Ausnehmung 23 in einem Ansatz an der Oberseite der Innenwandung des Zylinderkopfes schräg angeordnet. Die Düsengehäuse können beispielsweise gegenüber der Achse ihrer zugehörigen Zylinder eine Neigung von etwa 20' aufweisen. Die Brennstoffdüse 24 selbst liegt innerhalb des Düsengehäuses 22, und die Düsenmündung 25 ragt durch eine Öffnung im unteren Ende des Gehäuses 22 sowie durch die Bohrung 20 in der Innenwand des Zylinderkopfes hindurch.
In der Nähe des Düsengehäuses 22 weist der Zylinderkopf im Innern eine mit einer Öffnung versehene Trennwand 30 od. dgl. auf, die sich zwischen der Innenwand 12 und der Außenwand 15 erstreckt und einen ringförmigen Abschnitt31 aufweist, der in einer zur Achse des Düsengehäuses 22 senkrechten Ebene liegt. Dieser Ringabschnitt: umgibt das Düsengehäuse in einem gewissen Abstand. Die Trennwand bildet also so einen das Düsengehäuse umgebenden Ringspalt 32. Den Kühlräumen des Zylinderblockes wird Kühlwasser durch eine Leitung 33 zugeführt; das Wasser tritt nach oben durch eine Öffnung 34 in der oberen Wand des Zylinderblockes und durch eine entsprechende Öffnung 35 in der Innenwand des Zylinderkopfes hindurch und gelangt in die oberhalb, der Trennwand 30 liegende Kammer. Von dort tritt die Kühlflüssigkeit durch den Ringspalt 32 am Düsengehäuse vorbei in eine Kammer, die das untere Ende des Düsengehäuses umgibt. Infolge des verengten Querschnittes des Ringspaltes 32 wird die Geschwindigkeit des durch den Ringspalt hindurchtretenden Kühlwasserstromes erhöht und damit auch die hier erzielte Kühlwirkung. Überdies wird der mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit durchtretende und in die untere Kammer gelangende Kühlwasserstrom entlang der Seitenwandungen des unteren Endes des Düsengehäuses 22 gegen die Oberfläche der Innenwandung 12 des Zylinderkopfes gerichtet, und zwar unmittelbar in den das Düsengehäuse umgebenden Bereich. Auf diese Weise werden das untere Ende der Düse und die benachbarten Teile der Innenwand des Zylinderkopfes wirksam gekühlt.
Aus der unteren Kammer gelangt das Kühlwasser durch die Hauptkühlräume des Zylinderkopfes zur üblichen Auslaßöffnung 36. Selbstverständlich kann an Stelle der Einführung des Kühlwassers in den Zylinderkopf durch Öffnungen, die an den Stoßflächen zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock liegen, das Kühlwasser auch durch eine außenliegende Zuführung unmittelbar dem Zylinderkopf zugeführt werden.
Um der Luft oder dem Dampf, der sich an der oberen Seite der Trennwand30 angesammelt haben sollte, die Möglichkeit zu verschaffen, aus der Kammer zu entweichen, ist in dieser Trennwand nahe der Außenwandung des Zylinderkopfes eine kleine Öffnung37 vorgesehen, durch die Luft und Dampf in die Hauptkühlräume des Zylinderkopfes ausweichen und dem Abzug zuströmen können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf für eine Brennkraftdieselmaschine, bei dem die Kühlflüssigkeit im wesentlichen senkrecht zurZylinderachse den Kühlraum durchfließt und ein Düsengehäuse sich quer durch den Kühlraum des Zy- linderkopfes von dessen Außenwand bis zu der an die Zylinderbohrung angrenzenden Wandung erstreckt, mit denen es flüssigkeitsdicht verbunden ist, gekennzeichnet durch eine das Düsengehäuse (22) unter Belassung eines Ringspaltes (32) umgebende innere Trennwand (30, 31), die sich quer durch den Kühlraum erstreckt und ihn in zwei Kammern unterteilt, die durch den Ringspalt (32) zwischen dem Düsengehäuse und der Trennwand (31) miteinander in Verbindung stehen, wobei die Einlaß- (35) und die Auslaßöffnungen (36) für die Durchführung des Kühlmittels durch den Zylinderkopf (11) so angeordnet sind, daß die Kühlflüssigkeit von der das äußere Ende des Düsengehäuses (22) umschließenden Kammer durch den Ringspalt (32) hindurch in die das innere Ende des Düsengehäuses umgebende Kammer übertritt und auf die Innenfläche der Innenwand (12) des Zy- linderkopfes unmittelbar am inneren Ende des Düsengehäuses aufprallt.
2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Düsengehäuses#### (22) schräg zur Achse des zugehörigen Maschinenzylinders (10) angeordnet ist und die Trennwand (30) einen das Düsengehäuse umgebenden Ringabschnitt (31) aufweist, der in einer etwa senkrecht zur Achse des Düsengehäuses verlaufenden Ebene liegt. 3. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (30) an ihrem oberen Ende eine kleine Öffnung (37) zum Durchtritt von Luft oder Dampf aufweist, die sich auf der einen Seite dieser Trennwand angesammelt haben sollten.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 873 011; britische Patentschriften Nr. 520 509, 563 789, 583652.