DE1082773B - Fluessigkeitsgekuehlter Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einem Brennstoffventil sowie mehreren Einlaß- und/ oder Auslaßventilen und ferner mit einer Zwischenwand im Kühlraum, welche diesen in einen dem Brennraum zugekehrten, relativ kleinen ersten und einen dem Brennraum abgekehrten, relativ großen zweiten Raum unterteilt und welche zwischen diesen Räumen einen kingspalt um das zentral angeordnete Brennstoffventil frei läßt, und ferner mit Kühlmittelzuführungen zum ersten Raum, welche durch ringförmige, die Auslaßventile umgebende Kühlräume hindurchgeführt sind, und schließlich mit im Nebenschluß an diese Kühlmittelzuführungen der Ventilsitze angeschlossenen weiteren Kühlmittelzuführungen, welche im zweiten Raum in der Weise ausmünden, daß sie örtlich hochwärmebeanspruchten Stellen zwangläufig Kühlmittel zuführen. Die Erfindung besteht darin, daß an den Kühlmittelzuführungen zum ersten Raum in an sich bekannter Weise einstellbare Drosselorgane angeordnet sind, welche die Einstellung eines bestimmten Mengenverhältnisses zwischen den in den ersten Raum und den in den zweiten Raum eintretenden Kühlmittelteilströmen ermöglichen.
• Für einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einem Brennstoffventil sowie mehreren Einlaß- und Auslaßventilen ergeben sich insbesondere bei Dieselmotoren mit Hochaufladung schwierige Kühlungsverhältnisse.
• Man hat schon versucht, denselben gerecht zu werden. So hat man z. B. vorgeschlagen, eine Zwischenwand im Kühlraum anzuordnen, welche denselben in einen dem Brennraum zugekehrten relativ kleinen ersten und einen dem Brennraum abgekehrten relativ großen zweiten Raum unterteilt. Auch hat man vorgeschlagen, zwischen zwei Kühlräumen eine Wand vorzusehen, die einen Ringspalt um das Brennstoffventil frei läßt. Ferner hat man schon vorgeschlagen, Kühlmittel durch ringförmige, die Auslaßventile umgebende Kühlräume hindurchzuführen, die je einen Kühlmitteleintritt und einen Kühlmittelaustritt besitzen. Schließlich hat man schon vorgeschlagen, die Kühlmittelzuführung zu einem Teil der Kühlräume eines Zylinderkopfes durch einstellbare Drosselorgane zu beeinflussen.
• Gegenüber diesen bekannten Vorschlägen geht die Erfindung insbesondere davon aus, dafür zu sorgen, daß das von Auslaßventilen benachbarte Kraftstoffventil einerseits nicht zu heiß wird, weshalb es örtlich stark gekühlt werden muß, ebenso aber auch dafür zu sorgen, daß eine solche intensive Kühlung das Ventil nicht zu kalt werden läßt, weil sonst die zur Vergasung des Kraftstoffes erwünschten Temperaturen nicht erreicht und außerdem gefährliche Wärmespannungen in der zentralen Partie des Zylinders verursacht werden könnten.
• Durch das Zusammenwirken ihrer Merkmale wird nun mittels der Erfindung erzielt, daß diesen besonderen Verhältnissen Rechnung getragen wird. Es wird nämlich eine Kühlung des Kraftstoffventils durch eine verstellbare, relativ starke, aber schon vorher an denAuspuffventilen vorgewärmteStrömung erzielt, wobei die Stärke der Strömung verhütet, daß das Kraftstoffventil zu heiß wird, und die Vorwärmung der Strömung verhütet, daß dasselbe zu kalt wird.
• Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel derselben an Hand von Zeichnungen näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt einen parallel zur Zylinderachse geführten senkrechten Schnitt durch den Zylinderkopf; 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 die Auslaßventile2, welche um das zentral angeordnete Brennstoffventil 3 herumgruppiert 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 Zylinderblock 6 und dem Zylinderkopf 1 überbrückt haben, von unten in den Zylinderkopf 1 ein. Diese Kühlmittelkanäle5 bilden den Kühlmitteleintritt 8 zu je einem den Ventilsitz 9 der Ventile 2 umgebenden ringförmigen Kühlraum 10. jedem Kühlmitteleintritt 8 entgegengesetzt befinden sich -radial nach innen gegen das Brennstoffventil 3 gerichtete Kühlmittelaustritte 11, welche das die Kühlräume 10 verlassende Kühlmittel, nachdem es durch eine intensive Wärmeaufnahme in den Kühlräumen 10 vortemperiert ist, in einer erzwungenen, intensiven Strömung von allen Seiten radial gegen den Kopf 12 des Brennstoffventils 3 austreten lassen. Das Kühlmittel durchströmt mit erhöhter Geschwindigkeit den unterhalb der Zwischenwand 13 befindlichen kleinen Kühlraum 14 und wird anschließend durch den zwischen der Wand 13 und dem Brennstoffventil 3 frei gelassenen Ringspalt 15 gezwungen, nochmals mit örtlich erhöhter Geschwindigkeit an dem äußeren Mantel 16 des Brennstoffventils 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, kühlend in sich aufzunehmen. Um darüber hinaus besonders kritische, beispielsweise an Umlenkstellen dieser Gaskanäle 18 sich ergebende örtliche Wärmestauungen zu beseitigen, sind - wie aus Fig. 2 erkennbar - in dem zweiten Raum zusätzlich im Nebenschluß an die Kühlmittelkanäle 5 angeschlossene Kühlmitteldüsen 19 angeordnet, welche in bekannter Weise an Stellen höherer Wärmekonzentration 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 Kühlmittelkanäle 5 ein Drosselorgan 20, welches in dem gezeigten Beispiel aus einer mehr oder weniger tief in den Weg des Kühlmittels hineinragenden Schraube 21 besteht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einem Brennstoffventil sowie mehreren Einlaß- undloder Auslaßventilen und ferner mit einer Zwischenwand im Kühlraum, welche diesen in einen dem Brennraum zugekehrten, relativ kleinen ersten und einen dem Brennraum abgekehrten, relativ großen zweiten Raum unterteilt und welche zwischen diesen Räumen einen Ringspalt um das zentral angeordnete Brennstoffventil frei läßt, und ferner mit Kühlmittelzuführungen zum ersten Raum, welche durch ringförmige, die Auslaßventilsitze umgebende Kühlräume hindurchgeführt sind, und schließlich mit im Nebenschluß an diese Kühlmittelzuführungen derVentilsitze angeschlossenen weiterenKühlmittelzuführungen, welche im zweiten Raum in der Weise ausmünden, daß sie örtlich hochwärmebeanspruchten Stellen zwangläufig Kältemittel zuführen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kühlmittelzuführungen (5) zum ersten Raum (14) in an sich bekannterWeise einstellbareDrosselorgane (20) angeordnet sind, -welche die Einstellung eines bestimmten Mengenverhältnisses zwischen den in den ersten Raum (14) und den in den zweiten Raum (17) eintretenden Kühlmittelteilströmen ermöglichen. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 272 380; französische Patentschrift Nr. 1125 667; USA.-Patentschriften Nr. 1213 736, 1526 744.