DE1119599B

DE1119599B - Zylinderkopf fuer luftgekuehlte Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1119599B
Application number: DEC11740A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Fritz R Schmidt
Original assignee: Claas Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Claas Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1955-08-22
Filing date: 1955-08-22
Publication date: 1961-12-14

Description

Zylinderkopf für luftgekühlte Brennkraftmaschinen Gegenstand der Erfindung ist ein Zylinderkopf für luftgekühlte Brennkraftmaschinen mit im Kühlluftstrom nebeneinander angeordneten hängenden Ventilen für den Gaswechsel, der mit der Kipphebelkammer und mit bis zur oberen Deckplatte durchgehende Zylinderkopfschrauben und Gaskanäle umschließenden Seitenwänden aus einem Stück besteht, und bei dem ein zwischen den Gaskanälen befindlicher Kühlluftkanal eine von seiner etwa in der Ventilebene liegenden engsten Stelle nach beiden Seiten divergierende Form aufweist und in seiner ganzen Länge von Kühlrippen durchsetzt ist, die auf dem Zylinderkopfboden wurzeln und sich in Richtung der Zylinderachse erstrecken.
Es ist bekannt, durch einen kastenförmigen Aufbau eine Versteifung des Zylinderkopfes zu erreichen, wobei der Grundkörper und die Deckplatte durch die Rippen verbunden sind und mit diesen ein Gußstück bilden. Hierbei wird jedoch eine wirksame Kühlung durch die Anordnung der Kanäle und die nur ungünstig unterzubringenden Kühlrippenflächen erschwert bzw. unmöglich gemacht.
Es ist auch die Bauweise eines Zylinderkopfes vorgeschlagen worden, bei der der durch die beiden Seitenwände gebildete Kühlluftkanal eine nach beiden Seiten sich erweiternde Form hat. Die etwa senkrecht auf dem Grundkörper stehenden Kühlrippen sind der sich erweiternden Form des Kühlluftkanals nicht angepaßt.
Eine weitere vorgeschlagene Bauart eines Zylinderkopfes zeigt ebenfalls einen zwischen den Gaskanälen angeordneten Kühlluftkanal mit einer nach beiden Seiten gerichteten divergierenden Form, wobei die engste Stelle des Kühlluftkanals sich etwa in der Ventilebene befindet. Aus strömungstechnischen Gründen sind jedoch hierbei die im Kühlluftkanal parallel verlaufenden Rippen unterbrochen und stehen zueinander auf Lücke.
Der Bereich zwischen den Ventilen ist bekanntlich thermisch besonders belastet und somit am meisten gefährdet. Bei den üblichen Ausführungen ist über den ganzen Bereich des Luftweges in dem Kühlluftkanal zwischen den Ventilen der Strömungsquerschnitt für die Luft etwa gleich, so daß einmal die Luftgeschwindigkeit über die Länge des Kühlluftkanals annähernd gleich ist, zum andern infolge der Reibung der Luft an den Rippenwänden erhebliche Druckgefälle notwendig sind, um ein bestimmtes notwendiges Luftgewicht durch den Rippenlücken-Querschnitt durchzusetzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die Kühlluftleitung eine gleichmäßige Temperaturverteilung an allen Teilen des Zylinderkopfes zu erreichen, ohne daß mehr Leistung für die Kühlluftförderung aufgewendet wird. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Gaskanäle nach entgegengesetzten Seiten des Zylinderkopfes münden und daß die Kühlrippen im Kühlluftkanal divergierend angeordnet sind, indem der Abstand der Mittellinien bz-w. der Mittenabstand der Kühlrippen von der Ventilebene aus nach beiden entgegengesetzten Seiten des Zylinderkopfes etwa im gleichen Verhältnis wie der nach beiden Seiten divergierende Kühlluftkanal zunimmt.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführung wird der zwischen den Ventilen befindliche Querschnitt nach der Einströmseite des Zylinderkopfes bzw. nach der Ausströmseite größer. Die Luftgeschwindigkeitnimmt also beim Durchströmen des Zylinderkopfes von außen nach innen stetig zu und dann von innen nach außen stetig ab. Die höchste Luftgeschwindigkeit herrscht nur auf der sehr kurzen Strecke im Bereich des Steges zwischen den Ventilen. Da bekanntlich eine beschleunigte Luftströmung verlustfreier ist und die Strecke der größten Luftgeschwindigkeit nur sehr kurz ist, wird bei der vorgeschlagenen Rippenausbildung das erforderliche Druckgefälle geringer als bei parallel verlaufenden Rippen bzw. wird bei gleichem Druckgefälle das durchgesetzte Luftgewicht und die mögliche Höchstgeschwindigkeit an der engsten Stelle höher sein, so daß der Zylinderkopf besser gekühlt ist und eine höhere Leistung abgeben kann. Darüber hinaus wird die Leistung des Kühlgebläses geringer, so daß ebenfalls die Nettoleistung des Motors steigt.
Als ein. weiterer Vorteil der durch die Kühlrippen-Anordnung bedingten Kühlluftströmung ist zu betrachten, daß Wärmespannungen weitgehend vermieden werden und somit nur ein geringes Verziehen des Zylinderkopfes eintritt. Der Gefahr des Reißens im Steg zwischen den Ventilen wird dadurch begegnet. Zudem ist durch die gleichmäßige Wärmedehnung des Zylinderkopfes eine einwandfreie Abdichtung zwischen Zylinder und Zylinderkopf gewährleistet.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen waagerechten Schnitt durch den Zylinderkopf in Höhe der Gaskanäle, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch den Zylinderkopf gemäß der Schnittlinie I-1 der Fig. 1 und Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch den Zylinderkopf gemäß der Schnittlinie 11-II der Fig. 1.
In den Fig. 1 bis 3 sind 1 und 2 die beiden Seitenwände, welche die nach entgegengesetzten Seiten des Zylinderkopfes mündenden Gaskanäle 3 und 4 sowie die Zylinderkopfschrauben 5 umschließen und welche mit dem Grundkörper 6 und der Deckplatte 7 und zugleich mit der auf der Deckplatte 7 befindlichen Kipphebelkammer 8 in einem Stück gegossen sind. Infolge der wechselseitigen Anordnung der Gaskanäle 3 und 4 erhält der mittlere Kühlluftkanal 9 zur Eingangs- und zur Ausgangsseite eine sich erweiternde Form, so daß die darin befindlichen senkrechten Kühlrippen 11, welche nur mit dem Grundkörper 6, jedoch nicht mit der Deckplatte 7 verbunden sind, nach außen hin divergieren. Außerhalb der Seitenwände erstrecken sich waagerechte Rippen 12 über die gesamte Höhe des Zylinderkopfes, welche mit entsprechenden Rippen der benachbarten Zylinder die Kanäle für die Kühlluftseitenströme bilden. Durch die gestrichelt eingezeichneten Kreislinien 13 und 14 ist die Dichtfläche zwischen Zylinder und Zylinderkopf angedeutet, und die gestrichelte Linie 15 zeigt eine zwecks Gewichtserleichterung vorgenommene Aussparung der Seitenwände.

Claims

PATENTANSPRUCH: Zylinderkopf für luftgekühlte Brennkraftmaschinen mit im Kühlluftstrom nebeneinander angeordneten hängenden Ventilen für den Gaswechsel, der mit der Kipphebelkammer und mit bis zur oberen Deckplatte durchgehende Zylinderkopfschrauben und Gaskanäle umschließenden Seitenwänden aus einem Stück besteht, wobei ein zwischen den Gaskanälen befindlicher Kühlluftkanal eine von seiner etwa in der Ventilebene liegenden engsten Stelle nach beiden Seiten divergierende Form aufweist und in seiner ganzen Länge von Kühlrippen durchsetzt ist, die auf dem Zylinderkopfboden wurzeln, und sich in Richtung der Zylinderachse erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaskanäle nach entgegengesetzten Seiten des Zylinderkopfes münden und daß die Kühlrippen im Kühlluftkanal divergierend angeordnet sind, indem der Abstand der Mittellinien bzw. der Mittenabstand der Kühlrippen von der Ventilebene aus nach beiden entgegengesetzten Seiten des Zylinderkopfes etwa im gleichen Verhältnis wie der nach beiden Seiten divergierende Kühlluftkanal zunimmt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 918 061; schweizerische Patentschrift Nr. 294126; britische Patentschrift Nr. 555 723. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 942 896, 970 668, 1069 943.