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Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf eines
Verbrennungsmotors, und insbesondere einen Zwischenboden
eines Zylinderkopfs, der derart eingerichtet ist, dass
Motoröl in einer effizienten Weise abgekühlt werden kann.
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Im Allgemeinen ist zum Abkühlen des oberen Abschnitts
der Verbrennungsräume ein Kühlmantel bzw. Kühlwassermantel am
unteren Abschnitt eines Zwischenbodens ausgebildet, und an
der Oberseite des Zwischenbodens, auf welcher zum Schmieren
und Kühlen einer Nockenwelle und von Einlass-/Auslassventilen
heißes Motoröl entlang fließt, wird dieses Motoröl mittels
eines Wärmeaustauschprozesses abgekühlt und danach in eine
Ölwanne abgeleitet.
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Fig. 1 zeigt einen üblichen Zylinderkopf H. Fig. 2 zeigt
eine Querschnittsansicht des in Fig. 1 gezeigten
Zylinderkopfs, wobei dieser vertikal geschnitten ist. Fig. 3
zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zwischenbodens M,
wobei der Zylinderkopf von Fig. 1 horizontal geschnitten ist.
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Fig. 2 zeigt den oberen Abschnitt von Verbrennungskammern
C, die an der Unterseite des Zylinderkopfs ausgebildet sind,
einen in der Mitte des Zylinderkopfs ausgebildeten Raum SP,
in welchen eine Zündkerze einsetzbar ist, und einen
Kühlwassermantel W, der an der Oberseite der Verbrennungsräume
ausgebildet ist. Der obere Abschnitt des Kühlwassermantels W
ist vom Zwischenboden M begrenzt. Das zum Betreiben der
Nockenwelle und der Ventile verwendete Motoröl fließt auf der
Oberseite des Zwischenbodens M entlang, tauscht Wärme mit dem
Kühlwasser im Kühlwassermantel W aus und fließt dann ab.
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Der Kühlwassermantel W nimmt an der Auslassseite einen
größeren Raum in Anspruch als an der Ansaugseite, so dass das
eine hohe Temperatur aufweisende Abgas an der Auslassseite,
die einer größeren Abkühlung bedarf, effektiver gekühlt wird.
Daher ist der Zwischenboden M mit einer Auslassseite
ausgebildet, die eine große Kontaktfläche mit dem Kühlwassermantel
aufweist, und ist ferner zum Sammeln und Abfließen des
Motoröls von der Auslassseite zur Ansaugseite hin geneigt.
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Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht des Zwischenbodens
M. Um ein gleichmäßiges Fließen des Motoröls zu
gewährleisten, ist der Zwischenboden M mit einer einfachen, ebenen
Form ausgebildet, wodurch das Öl entlang der Oberseite des
Zwischenbodens M fließt und wie oben beschrieben schnell von
der Auslassseite zur Ansaugseite hin abfließt.
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Jedoch besteht beim herkömmlichen Aufbau des
Zwischenbodens M des Zylinderkopfs ein Problem darin, dass die
Oberseite des Zwischenbodens M mit der zuvor genannten
einfachen, ebenen Form ausgebildet ist, der Kühlwassermantel
an der Auslassseite groß ausgebildet ist, aber das Motoröl
nicht lange an der Auslassseite der Oberseite des in Richtung
zur Ansaugseite hin nach unten geneigten Zwischenbodens M
verweilt, wodurch eine effektive Abkühlung des Motoröls
unmöglich ist.
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Die Erfindung schafft einen Zwischenboden eines
Zylinderkopfs, von dem die Temperatur von Motoröl, das
Motoröl in dem Zwischenboden fließt, auf ein geeignetes
Niveau durch einen Wärmeaustausch mit Kühlwasser reduziert
wird, das entlang des Kühlwassermantels unter dem
Zwischenboden fließt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist am
Zwischenboden eine Trennwand mit einer bestimmten
Höhenerstreckung vorgesehen, die sich zwischen dessen Ansaugseite
und dessen Auslassseite erstreckt und quer zum Zwischenboden
angeordnet ist. Ferner sind an der Oberseite des
Zwischenbodens eine Mehrzahl von Wärmeaustauschvorsprüngen zum
Vergrößern der Wärmeaustauschfläche angeordnet.
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Die Erfindung wird nun anhand einer bevorzugten
Ausführungsform mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
detaillierter beschrieben.
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Fig. 1 zeigt einen üblichen Zylinderkopf.
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Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht des in Fig. 1
gezeigten Zylinderkopfs, wobei dieser vertikal geschnitten ist.
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Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines
Zwischenbodens M, wobei der Zylinderkopf von Fig. 1 horizontal
geschnitten ist.
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Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht des in Fig. 3
gezeigten Zwischenbodens, wobei dieser vertikal geschnitten
ist.
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Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf einen Zwischenboden
eines Zylinderkopfs gemäß der Erfindung.
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Fig. 6 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht des
in Fig. 5 dargestellten Zwischenbodens, wobei dieser vertikal
geschnitten ist.
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Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht des den
erfindungsgemäßen Zwischenboden aufweisenden Zylinderkopfs, wobei
dieser in der Mitte eines Verbrennungsraums vertikal
geschnitten ist.
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Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht des den
erfindungsgemäßen Zwischenboden aufweisenden Zylinderkopfs, wobei
dieser zwischen zwei Verbrennungsräumen vertikal geschnitten
ist.
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Wie in Fig. 5 bis Figur B gezeigt, sind an der Oberseite
eines Zwischenbodens M Trennwände 1 mit einer bestimmten
Höhenerstreckung geformt, die sich zwischen der Ansaugseite
und der Auslassseite des Zwischenbodens M erstrecken und quer
zu diesem angeordnet sind. Ferner sind eine Mehrzahl von
Wärmeaustauschvorsprüngen 2 zum Vergrößern der
Wärmeaustauschfläche an der Oberseite des Zwischenbodens angeformt.
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Die Trennwand 1 ist so angeordnet, dass sie Vorsprünge B
miteinander verbindet, die für die Montage von Zündkerzen für
die jeweiligen Verbrennungsräume vorgesehen sind. Ferner ist
die Trennwand 1 mit einer Höhenerstreckung ausgebildet, die .
hoch genug ist, so dass das Motoröl von der Auslassseite
entlang der Trennwand 1 und über diese hinweg zur Ansaugseite
hin fließt, während konstant ein gewisses Höhenniveau an
Motoröl auf der Auslassseite des Zwischenbodens M erhalten
bleibt.
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Dies ist so vorgesehen, weil normalerweise das Motoröl,
welches in den oberen Abschnitt der Auslassseite des
Zwischenbodens M eingegeben wird, dort nicht lang genug
verweilt, um einen effektiven Wärmeaustausch mit dem
Kühlwasser zu gewährleisten, das im unter dem Zwischenboden
ausgebildeten Kühlwassermantel fließt.
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Ein nicht die Trennwand 1 aufweisender Trennwand-
Aussparungsabschnitt 3 ist an einem Abschnitt des
Zwischenbodens M ausgebildet. Das Motoröl fließt von der
Auslassseite des Zwischenbodens M über die Trennwand 1 hinweg
zu dessen Ansaugseite hin und fließt gleichzeitig durch den
Trennwand-Aussparungsabschnitt 3 zu der Ansaugseite hin, so
dass das Motoröl, ohne von der Trennwand 1 gestoppt zu
werden, entlang der verschiedenen Flusspassagen auf der
Auslassseite des Zwischenbodens M länger verweilt, als
entlang dessen Ansaugseite, so dass das Motoröl durch das
unter dem Zwischenboden M fließende Kühlwasser effektiv
abgekühlt wird.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der
Trennwand-Aussparungsabschnitt 3 zwischen den beiden
mittleren, zum Einsetzen der Zündkerzen vorgesehenen
Vorsprüngen B angeordnet. Jedoch kann der Trennwand-
Aussparungsabschnitt 3 in Abhängigkeit von der
Anordnungsposition eines Ölablauflochs D, welches zum Abfließen des
Motoröls vom Zwischenboden in eine Ölwanne oder ein
Motorgehäuse vorgesehen ist, verschiedenartig ausgebildet
sein. Der Trennwand-Aussparungsabschnitt 3 kann ferner mehr
oder weniger in seiner Größe und seiner Form variieren.
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Die Wärmeaustauschvorsprünge 2 sind auf der Ansaugseite
und auf der Auslassseite des Zwischenbodens mit
unterschiedlichen Formen ausgebildet. Zuweilen ist es möglich, die
Wärmeaustauschvorsprünge an entweder der Ansaugseite oder der
Auslassseite des Zwischenbodens M vorzusehen. Beim
bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind eine
Mehrzahl von kurzen, in gerader Linie verlaufenden
Wärmeaustauschvorsprüngen 2-1 auf der Auslassseite des
Zwischenbodens M geformt, und sind eine Mehrzahl von runden
Wärmeaustauschvorsprüngen 2-2 auf der Ansaugseite des
Zwischenbodens M geformt.
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Wenn das Motoröl zum Schmieren und Kühlen der
Nockenwelle und der Ventile in den oberen Abschnitt der
Auslassseite des Zwischenbodens M eingegeben wird, kann das
dort eingegebene Motoröl wegen der Trennwand 1 nicht direkt
zur Ansaugseite hin fließen, sondern ein gewisser Anteil des
Motoröls wird von der Trennwand 1 gestoppt und fließt dann
entlang der Trennwand 1 und über diese hinweg zur Ansaugseite
hin. Andererseits fließt ein gewisser Anteil des Motoröls,
ohne von der Trennwand 1 gestoppt zu werden, zum Trennwand-
Aussparungsabschnitt 3 hin und tauscht dabei Wärme mit dem
Kühlwasser aus, das im unter dem Zwischenboden M
ausgebildeten Kühlwassermantel W fließt, so dass das Motoröl
effektiv abgekühlt wird.
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Die Wärmeaustauschvorsprünge 2 sind dazu angeformt, um
die Kontaktfläche zwischen dem Motoröl und dem Zwischenboden
M zu vergrößern und dadurch den Wärmeaustausch und das
Abkühlen des Motoröls mittels des Kühlwassers im
Kühlwassermantel W effektiver zu gestalten, wodurch die
Temperatur des Motoröls auf ein gefordertes Temperaturniveau
reduzierbar ist.
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Wie oben beschrieben, besteht hier der Vorteil darin,
dass beim erfindungsgemäßen Zwischenboden das Motoröl länger
auf der Auslassseite des Zwischenbodens verweilt, an der die
zum Kühlwassermantel benachbarte Fläche größer ist, und dass
dadurch sowie durch Vergrößern der Wärmeaustauschfläche
mittels einer Mehrzahl von Wärmeaustauschvorsprüngen das
Motoröl effektiv auf ein gefordertes Temperaturniveau
abgekühlt wird.