DE1146309B - Zylinderkopf fuer eine luftgekuehlte Brennkraftmaschine - Google Patents

Zylinderkopf fuer eine luftgekuehlte Brennkraftmaschine

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DE1146309B
DE1146309B DEG25677A DEG0025677A DE1146309B DE 1146309 B DE1146309 B DE 1146309B DE G25677 A DEG25677 A DE G25677A DE G0025677 A DEG0025677 A DE G0025677A DE 1146309 B DE1146309 B DE 1146309B
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DE
Germany
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cylinder head
walls
air
combustion chamber
wall
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DEG25677A
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Johann Schmuck
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Linde GmbH
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Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/26Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/28Cylinder heads having cooling means for air cooling
    • F02F1/30Finned cylinder heads
    • F02F1/32Finned cylinder heads the cylinder heads being of overhead valve type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/16Indirect injection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Description

  • Zylinderkopf für eine luftgekühlte Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine mittels eines Gebläses luftgekühlte Brennkraftmaschine mit in seinem Boden angeordneten Ventilen und von diesen ausgehenden, zur Abluftseite führenden Gaskanälen, welche in Wänden angeordnet sind, die sich vom Boden des Zylinderkopfes bis zu einer oberen Abschlußplatte erstrecken, gegen die die den Zylinderkopf gegen den Zylinder pressenden Zuganker abgestützt sind, wobei auf der Anblaseseite zwei je einen Zuganker aufnehmende, weit entgegen der Anblaserichtung vorgezogene Wände vorgesehen sind, zwischen denen im Zylinderkopf eine Brennkammer angeordnet ist, wobei zwischen dieser und jeder einen Zuganker aufnehmenden Wand ein Durchlaß für den Durchtritt von Kühlluft angeordnet ist.
  • Bei einem derartigen Zylinderkopf sind die Brennkammer und die Stegpartie zwischen den Ventilen thermisch hochbelastete Stellen, wobei von der Oberfläche der Brennkammer große Wärmemengen abzuführen sind und in die Stegpartie vom Zylinderkopfboden her große Wärmemengen einfließen, die in hinreichendem Maße abgeführt werden müssen, wozu nur eine relativ kleine Oberfläche zur Verfügung steht.
  • Bei einem bekannten Zylinderkopf der beschriebenen Art geht jede der beiden je einen Zuganker aufnehmenden, weit entgegen der Anblaserichtung vorgezogenen Wände unmittelbar lückenlos in jeweils eine Wand über, die einen der beiden Gaskanäle aufnimmt. Das bedingt, daß in dem Raum über der Stegpartie zwischen den Ventilen nur die Luft eingeführt wird, die bereits vorher an der Oberfläche der Brennkammer stark erhitzt worden ist. Dadurch kann aber keine befriedigende Kühlung der Stegpartie erzielt werden.
  • Die Erfindung bezweckt, einen auch bei hoher thermischer Belastung hinreichend kühlen Zylinderkopf mit möglichst geringen thermischen Spannungen zu schaffen.
  • Zu diesem Zweck ist bei einem Zylinderkopf der beschriebenen Art gemäß der Erfindung zwischen jeder der beiden je einen Zuganker aufnehmenden, auf der Anblaseseite liegenden Wände und jeweils der auf der gleichen Seite der parallel zur Anblaserichtung liegenden Zylinderkopfmittelebene liegenden, einen Gaskanal aufnehmenden Wand ein Durchlaß für Luft vorgesehen und ist ferner der freie Luftdurchtrittsquerschnitt an der Außenseite des Zylinderkopfes neben je einer einen Gaskanal aufnehmenden Wand kleiner als die Hälfte des freien Luftdurchtrittsquerschnittes zwischen den beiden je einen Gaskanal aufnehmenden Wänden und ist ferner mindestens eine der Oberflächen einer Wand in der Nähe jedes Durchlasses zwischen den Wänden zur in Anblaserichtung liegenden Zylindermittelebene hin gekrümmt und sind fernerhin die Brennkammer und die Wände von etwa senkrecht zur Zylinderachse verlaufenden Kühlrippen umgeben, und durch mindestens einige dieser Kühlrippen ist die Brennkammer mit den Wänden verbunden, wobei ferner einerseits einige der die beiden je einen Gaskanal aufnehmenden Wände miteinander verbindenden Kühlrippen und andererseits einige der Rippen zwischen der Brennkammer und diesen beiden Wänden im Bereich des engsten Strömungsquerschnittes der Kühlluft Aussparungen aufweisen.
  • Dadurch, daß zwischen jeder der beiden je einen Zuganker aufnehmenden, entgegen der Anblaserichtung vorgezogenen Wände und jeweils der auf der gleichen Seite der parallel zur Anblaserichtung liegenden Zylindermittelkopfebene liegenden, einen Gaskanal aufnehmenden Wand ein Durchlaß für Kühlluft vorgesehen ist, ist es möglich, in die Partie zwischen den Ventilen Luft einzuführen, die nicht zwischen der Brennkammer und einer der beiden entgegen der Anblaserichtung vorgezogenen Wände durchgeflossen und dort erwärmt worden ist. Dadurch wird erzielt, daß in dem Bereich zwischen den Ventilen die dort strömende, an der Brennkammerwand erwärmte Luft mit kühler Luft, die an der Außenseite der entgegen der Anblaserichtung vorgezogenen Wände vorbeigeströmt ist, gemischt wird, so da.ß sich eine relativ niedrige mittlere Temperatur der die Stegpartie kühlenden Luft ergibt.
  • Es ist zwar ein Zylinderkopf bekannt, bei dem auf der Anblaseseite des Zylinderkopfes die Brennkammer angeordnet ist und unmittelbar auf beiden Seiten der Brennkammer je ein Bauteil, das jeweils die Bohrung für eine Ventilstoßstange aufnimmt. Zwischen diesen beiden jeweils eine Bohrung aufnehmenden Bauteilen ist dabei oberhalb der Brennkammer ein mittlerer Kanal für die Kühlluft vorgesehen. Die Gaskanäle, also sowohl der Einlaßkanal als auch der Auslaßkanal, erstrecken sich zur Abluftseite, wobei zwischen diesen ein Kühlluftkanal gebildet ist, der im vorderen Teil durch ein getrenntes Bauteil des Zylinderkopfes und im hinteren Teil durch einen Abdeckblech abgedeckt ist. In diesem Kanal strömt nicht nur die Luft, die oberhalb der Brennkammer zwischen den beiden jeweils eine Stoßstangenbohrung aufnehmenden Bauteilen geführt ist, sondern zwischen diesen beiden jeweils eine Stoßstangenbohrung aufnehmenden Bauteilen und jeweils der auf der gleichen Seite der Zylinderkopfmittelebene einen Gaskanal aufnehmenden Wand ist ein Durchtritt vorgesehen, durch den Kühlluft in. den Kühlluftkanal zwischen den beiden Gaskanälen geführt wird. Jeweils unmittelbar am Einlauf zu diesen Durchtritten ist jeweils der Kopf eines Zugankers vorgesehen, der den Zylinderkopf gegen den Zylinder preßt und dessen in die Luftstömung ragender Teil zwangläufig das Einströmen von Kühlluft in diesen Durchtritt hindert. Da die Brennkammer mit den beiden jeweils eine Stoßstangenbohrung aufnehmenden Bauteilen zusammen eine sehr breite Baugruppe ergibt, muß die Kühlluft, die in die genannten Durchtritte strömen soll, sehr stark umgelenkt werden. Ebenso muß die Kühlluft, die oberhalb der Brennkammer zwischen den beiden jeweils eine Stoßstangenbohrung aufnehmenden Bauteilen durchströmt, hinter der Brennkammer sehr stark in Richtung zum Zylinderkopfboden umgelenkt werden. Das bei Zylinderköpfen dieser Ausgestaltungsform angestrebte Ziel, eine gute Kühlung der Stegpartie zwischen den Ventilen zu erreichen, wird bei dieser Ausgestaltungsform nur in unbefriedigendem. Maße erreicht.
  • Es ist noch ein weiterer, sehr ähnlicher Zylinderkopf bekannt, bei dem ebenfalls auf der Anblaseseite die Brennkammer liegt und unmittelbar an dieser wiederum zwei Bauteile hochragen, die die Bohrungen für die Stoßstangen aufnehmen. Auch bei diesem Zylinderkopf führen die beiden Gaskanäle zur Abluftseite und ist zwischen den Bauteilen, die die Stoßstangenbohrungen aufnehmen, und den jeweils auf der gleichen Seite der Zylinderkopfmittelebene liegenden Wänden, die, jeweils einen Gaskanal aufnehmen, eine Lücke, vor der jeweils das obere Kopfende eines Zugankers liegt, mit dem der Zylinderkopf gegen den Zylinder gedrückt wird. Bei diesem Zylinderkopf reicht der die Brennkammer aufnehmende Aufbau unmittelbar bis an die beiden jeweils einen Gaskanal aufnehmenden Wände heran, so daß in den Raum zwischen diesen beiden jeweils einen Gaskanal aufnehmenden Wänden vorwiegend nur die Luft gelangen kann, die von oben her in die Stegpartie herabgedrückt und an dieser stark umgelenkt wird, wobei zur Führung eine mehrmals treppenartig abgesetzte Platte dient, die auf der Oberseite des Zylinderkopfes einen Raum für die Aufnahme der Kipphebelböcke und Ventilfedern begrenzt. Um trotz dieser ungünstigen Anordnung die seitlich an den die Bohrungen für die Stoßstangen aufnehmenden Bauteilen vorbeiströmende Luft in den Raum zwischen den Gaskanälen gelangen zu lassen, sind an den Seiten der beiden je einen Gaskanal aufnehmenden Wände zur Außenseite des Zylinderkopfes gerichtete Fortsätze angeordnet, die den Raum zwischen jeweils zwei aneinanderschließenden Zylinderköpfen nahezu vollkommen abschließen und dadurch eine Luftströmung und damit Kühlung auf der Außenseite dieser Wände praktisch vollkommen verhindern. Durch diese Drosselung an den Seiten des Zylinderkopfes wird die auf der Anströmseite des Zylinderkopfes in den Seitenpartien anströmende Luft gezwungen, im Bereich der Brennkammer zur Mittelebene des Zylinderkopfes hinzuströmen, wo sie durch die Brennkammer teilweise nach oben verdrängt wird und sich anschließend mit der oberhalb der Brennkammer nach unten geführten Luft vermischt.
  • Um zu erzielen, daß von der anströmenden Luft ein großer Anteil durch die Partie zwischen den Ventilen strömt, ist bei dem Zylinderkopf gemäß der Erfindung der freie Luftdurchtrittsquerschnitt an der Außenseite des Zylinderkopfes neben je einer je einen Gaskanal aufnehmenden Wand kleiner als die Hälfte des freien Luftdurchtrittsquerschnittes zwischen den beiden je einen Gaskanal aufnehmenden Wände.
  • Da dabei nicht an den beiden je einen Gaskanal aufnehmenden Wänden Fortsätze vorgesehen sind, die die Luftströmung an den Außenseiten dieser Wände ganz drosseln bzw. die verbleibende Luftströmung durch die nach außen abweisende Form der Fortsätze von den genannten Wänden abdrängen, wird auch die Außenseite dieser Wände bei dem Zylinderkopf gemäß der Erfindung hinreichend gekühlt.
  • Dadurch, daß mindestens eine der Oberflächen einer Wand in der Nähe eines Durchlasses zwischen den Wänden auf jeweils einer Seite der in Anblaserichtung liegenden Zylinderkopfmittelebene zu dieser Mittelebene gekrümmt ist, wird noch das Strömen der Luft in die Partie zwischen den Ventilen und zu dieser hin begünstigt.
  • Bei einem der bereits beschriebenen Zylinderköpfe mit an der Brennkammer angeordneten Bauteilen für jeweils eine Stoßstangenbohrung ist bereits vbrgesehen, d'aß die in Richtung zur Anblaseseite erstreckten Teile der beiden Wände, die jeweils einen Gaskanal aufnehmen, mit schrägen, nach außen gerichteten, geraden Wänden versehen sind, die die Kühlluft in die Durchtritte, die zur Stegpartie führen, leiten sollen. Infolge der unmittelbar davor angeordneten Zugankerteile wird die Wirkung jedoch gestört.
  • Der Zylinderkopf gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Brennkammer und die Wände von etwa senkrecht zur Zylinderachse verlaufenden Kühlrippen umgeben sind und durch diese Kühlrippen die Brennkammer mit den entgegen der Anblaserichtung vorgezogenen Wänden verbunden ist, so daß ein. wesentlicher Teil der von der Brennkammerwand abzuführenden Wärmemenge durch diese Rippen in die in Anblaserichtung weit vorgezogenen Wände abfließt. Dadurch wird einerseits erzielt, daß die Luft, die zwischen den beiden entgegen der Anblaserichtung vorgezogenen Wänden des Zylinderkopfes hindurch um die Brennkammtw strömt, nur einen Teil der gesamten von der Brennkammer abzuführenden Wärmemenge aufzunehmen hat, weil ein weiterer Teil dieser Wärmemenge durch die Rippen in die genannten vorgezogenen Wände abfließt und von dort an die Luft abgegeben wird.
  • Um weiterhin eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung im Zylinderkopf durch Abfließen von Wärmemengen durch Metallrippen zu erzielen, sind die beiden Wände, von denen eine den Auslaßkanal und eine den Einlaßkanal aufnimmt, miteinander durch mindestens einige der Rippen verbunden, die an diesen Wänden angeordnet sind. Um darüber hinaus dadurch, daß der Strömungswiderstand der Luft in der Partie zwischen diesen Wänden so gering wie möglich gehalten wird, zu erzielen, daß zwischen diese Wände und damit in die Nähe der Stegpartie eine möglichst große Luftmenge strömt, weisen zumindest einige dieser Rippen, die die beiden je einen Gaskanal aufnehmenden Wände miteinander und mit der Brennkammer verbinden, im Bereich des engsten Strömungsquerschnittes der Kühlluft Aussparungen auf.
  • Bei dem bereits erwähnten Zylinderkopf, bei dem der Brennkammeraufbau bis an die beiden je einen Gaskanal aufnehmenden Wände heranreicht, sind in der Partie zwischen diesen beiden Wänden einerseits parallel zur Zylinderachse sich erstreckende Rippen vorgesehen und andererseits senkrecht dazu stehende Rippen, die die beiden Wände miteinander verbinden. Diese Rippen erstrecken sich jedoch nicht auf die ganze Länge dieser Wände, sondern enden etwa in dem Bereich, in dem auch die Deckplatte endet, die den Kanal zwischen diesen beiden Wänden nach oben abschließt, so daß am hinteren Teil dieses Kanals die Luft nach oben abströmen kann, ohne zwischen irgendwelche Kühlrippen zu fließen, und dabei insbesondere aus den parallel zur Zylinderachse sich erstreckenden Kühlrippen abfließt. Eine Verringerung des Widerstandes, der der Kühlluftströmung im Bereich des engsten Querschnittes zwischen den beiden genannten Wänden geboten wird dadurch, daß diese Wände in dem Bereich des engsten Querschnittes unterbrochen und dadurch der gesamte der Strömung zur Verfügung stehende Raum vergrößert wird, ist bei diesem Zylinderkopf also nicht vorgesehen.
  • Durch das Zusammenwirken der genannten Merkmale ergibt sich gemäß der Erfindung ein Zylinderkopf, der thermisch außerordentlich hoch belastbar ist und eine sehr hohe Lebensdauer aufweist, wobei praktisch im Bereich normaler Arbeitsbedingungen Zylinderkopfrisse völlig vermieden werden. Durch die Ausgestaltung des Zylinderkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Kühlluft schichtweise durch den Zylinderkopf geführt in Ebenen, die senkrecht zur Zylinderachse liegen, wobei die Kühlluft nach Passieren der entgegen der Anblaserichtung vorgezogenen Wände teilweise zu der parallel zur Anblaserichtung liegenden Zylinderkopfmittelebene hin abgelenkt wird. Bei dem Zylinderkopf gemäß der Erfindung wird erzielt, daß die Brennkammer ausreichend gekühlt wird, und zwar vor allen Dingen dadurch, daß ein sehr großer Materialquerschnitt für das Abfließen der Wärmemengen vorgesehen ist, so daß die aus der Brennkammer abzuführende Wärmemenge von einer sehr großen Oberfläche abgeführt werden kann und somit nicht eine sehr starke Erhitzung der Luft schon im auf der Anblaseseite des Zylinderkopfes liegenden Bereich ergibt. Während man bei der Entwicklung der bisher bekannten Zylinderköpfe immer davon ausging, möglichst an jeder Stelle des Zylinderkopfes die Temperatur des Materials so niedrig wie an dieser Stelle nur möglich zu halten, ist bei dem Zylinderkopf gemäß der vorliegenden Erfindung bewußt bei einzelnen Teilen eine höhere Temperatur zugelassen worden, als sie an sich an dieser Stelle zu erzielen wäre, beispielsweise t ei den beiden weit entgegen der Anblaserichtung vorgezogenen Wänden, denen aus dem Zylinderkopf selbst nur weniger Wärme zufließt als von der Brennkammer. Bei dem Zylinderkopf gemäß der Erfindung ist dadurch aber der wesentliche Vorteil erzielt, daß eine außerordentlich gleichmäßige Temperatur des gesamten Zylinderkopfmaterials erzielt wird und damit die durch die Temperaturdifferenz bedingten Wärmespannungen weitgehend vermieden werden. Dies wird dadurch erreicht, daß die Bereiche der Brennkammerwand und der Stegpartie bei dem Zylinderkopf gemäß der Erfindung auf relativ niedrigen Temperaturen gehalten werden können, und zwar die Brennkammerwand dadurch, daß, wie erwähnt, aus ihr viel Wärme durch die Rippen in die entgegen der Anblaserichtung vorgezogenen Wände abfließt, und die Stegpartie dadurch, daß ihr eine große Menge relativ kühler Luft zufließt. Die vorteilhafte Wirkung wird noch dadurch wesentlich unterstützt, daß von der gesamten den Zylinderkopf anströmenden Kühlluftmenge im Bereich auf der Anblaseseite des Zylinderkopfes ein großer Teil außen an den die Zuganker aufnehmenden Wänden vorbeiströmt, weil durch die Verrippung zwischen diesen Wänden und der Brennkammer ein relativ großer Widerstand gegeben ist, während in der senkrecht zur Anblaserichtung liegenden Ebene, in der die Ventile liegen, die freien Durchströmquerschnitte derart aufgeteilt sind, daß eine größere Menge des gesamten Kühlluftstromes in den Bereich zwischen den Gaskanälen verdrängt wird, wäl.rend außen an den Gaskanälen nur gerade so viel Kühlluft vorbeiströmt, daß dort noch eine ausreichende Wärmemenge abgeführt wird.
  • Diese beabsichtigte Strömung der Kühlluft derart, daß ein relativ großer Teil der Kühlluft auf der Anblaseseite des Zylinderkopfes an der Außenseite der jeweils einen Zuganker aufnehmenden Wände vorbeifließt, andererseits aber ein großer Teil der Kühlluft in die Partie zwischen den Gaskanälen abströmt, wird noch besonders unterstützt, wenn gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung der Abstand zwischen den Außenflächen einerseits der den Einlaßkanal aufnehmenden Wand und andererseits der den Auslaßkanal aufnehmenden Wand größer ist als der Abstand zwischen den Außenflächen der beiden beiderseits der Brennkammer angeordneten, weit entgegen der Anblaserichtung vorgezogenen und je einen Zuganker aufnehmenden Wände.
  • Die der Kühlluft zur Verfügung stehenden freien Durchtrittsquerschnitte im Bereich der beiden je einen Gaskanal aufnehmenden Wände können in an sich bekannter Weise noch vergrößert werden, wenn jeweils in die äußere Wand des Einlaßkanals. und bzw. oder des Auslaßkanals die Bohrung für eine Zylinderkopfbefestigungsschraube aufgenommen ist und bzw. oder an der jeweils inneren Wand dieser Kanäle eine bzw. je eine Bohrung für die Ventilstoßstange vorgesehen ist, so daß diese Stoßstangen bzw. Zuganker nicht der freien Kühlluftströmung in einem im übrigen freien Querschnitt im Wege stehen, sondern zumindest weitgehend in Bereichen liegen, die von zur Führung der Kühlluft und anderen Zwecken dienendem Material erfüllt sind.
  • Durch schräggestellte Ventile wird erzielt, daß der freie Durchströmquerschnitt oberhalb der Stegpartie groß werden kann, insbesondere wenn die Achsen der Ventile in einer Ebene liegen, die ihrerseits mit der Zylinderachse einen spitzen Winkel einschließt. Durch Anordnung der Ventile in dieser Art kann also erzielt werden, daß der freie Durchtrittsquerschnitt der Luft in der Partie zwischen den Gaskanälen sehr groß ist und somit der Kühlungseffekt in dieser Partie noch vergrößert wird. Auch diese Anordnung der Ventile wirkt also mit den übrigen bisher genannten Merkmalen derart zusammen, daß sich ein gut gekühlter Zylinderkopf mit gleichmäßiger Temperaturverteilung ergibt.
  • Um den Luftwiderstand für diE Kühlung so gering wie möglich zu halten, wird auch auf der Abströmseite ein möglichst großer freier Durchtrittsquerschnitt angestrebt und dies durch die beschriebene Anordnung von je einer Bohrung für eine Zylinderkopfbefestigungsschraube an der äußeren Wand des Einlaßkanals und bzw. oder des Auslaßkanals und bzw. oder an der jeweils inneren Wand dieser Kanäle je eine Bohrung für die Ventilstoßstangen erzielt.
  • Wenn weiterhin im Bereich hinter der Brennkammer, insbesondere in oder hinter der Stegpartie, mindestens eine in Richtung des mittleren Str6mungsfadens der Kühlluft parallel zur Zylinderachse verlaufende Kühlrippe angeordnet ist, wird durch diese Vergrößerung der Oberfläche die Abführung von Wärme aus dem Zylinderkopfboden verbessert, während der freie Durchtrittsquerschnitt für die Kühlluft nicht in sich auswirkendem Mäße verringert wird, insbesondere wenn darauf geachtet wird, daß beiderseits dieser Kühlrippe hinreichend freier Raum verbleibt, so daß die freie Kühlluftströmung bis an die Wurzel dieser Rippe hinabdringt. Insbesondere wenn vorgesehen ist, däß die Ventilachsen schräg zur Zylinderachse hinlaufen, ist in dem Bereich mit größerem Abstand von dem Zylinderkopfboden hinreichend Raum vorhanden, daß in diesem Raum senkrecht zur Zylinderachse stehende Rippen angeordnet werden können, während unmittelbar am Zylinderkopfboden die Gaskanäle schon so weit aneinandergerückt sind, daß hier nur noch eine parallel zur Zylinderachse verlaufende Rippe sinnvoll angeordnet werden kann. Es ist nicht erforderlich, daß jeweils die Mittelebene eines Gaskanals mit der Ventilachse zusammenfällt. Viehnehr können diese Mittelebenen abweichend von den Ventilachsen derart angeordnet sein, daß die außerhalb des Gaskanals verbleibenden Räume in verschiedenem Abstand vom Zylinderkopfboden jeweils die günstigste Verteilung der freien Querschnitte für die Kühlluftführung ergeben.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
  • Fig. 1 zei 5 einen Schnitt in der in Anblaserichtung liegenden Zylinderkopfmittelebene, in der auch die Zylinderachse liegt; Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Achsen der beiden Ventile, und Fig. 3 zeigt einen Schnitt senkrecht zur Zylinderachse.
  • Durch die Pfeile 1 wird dabei die Richtung angegeben, in der die Kühlluft den Zylinderkopf anströmt. Dieser weist auf der Anblaseseite eine Brennkammer 2 auf sowie einen Einlaßkanal 3 und einen Auslaßkanal4, die beide auf der Abluftseite des Zylinderkopfes münden. Zwischen dem eigentlichen Zylinderboden 5 und einer oberen Begrenzungsplatte 6 sind getrennt voneinander stehende Wände angeoTdnet, von denen die Wände 8 und 9 beiderseits des Brennkammeraufbaues 7, der die Brennkammer,2 umfaßt, angeordnet sind und die Bohrungen 10` und 11 für je eine der vorderen Zylinderkopfbefestigungsschrauben aufweisen. Die Wände 12 und 13 nehmen je einen Gaskanal auf, von denen einer Einlaßkanal ist und einer Auslaßkanal ist. Die Wände 12 und 13 sind von Kühlrippen 14 umgeben. Im äußeren Teil jeweils der Wand 12 bzw. 13 ist je eine Bohrung 15 bzw. 16 für die hinteren Zylinderkopfzuganker vorgesehen. Die Bohrungen 17 und 18 in den Wänden 10 bzw. 12 nehmen die Ventilstoßstangen auf. Der Abstand zwischen dem äußeren Teil 19 der Wand 12 und dem äußeren Teil 20 der Wand 13 ist größer als der Abstand der Außenfläche 21 der Wand 8 von der Außenfläche 22 der Wand 9. Der in Richtung der Pfeile 1 anströmende Kühlluftstrom ist demnach zwischen dem Zylinderkopfboden 5 und der oberen Begrenzungsplatte 6 durch die Wände 8 und 9 und den zwischen diesen liegenden Brennkammeraufbau 7 in vier Teilströme geteilt, die durch die Pfeile 23, 24, 25 und 26 angegeben sind. Infolge des Unterschiedes des Abstandes einerseits zwischen den Außenseiten 21 und 22 der Wände 8 und 9 und andererseits der Außenwände 19 und 20 werden die Teilströme 23 und 26 hinter den Wänden 8 und 9 jeweils aufgespalten, wie durch die Pfeile 27 und 28 bzw. 29 und 30 dargestellt ist. Die durch die Pfeile 28 und 30 dargestellten Teilströme fließen zwischen dem Brennkammeraufbau 7 und den jeweils einen Gaskanal aufnehmenden Wänden 12 und 13 hindurch und vereinigen sich zwischen diesen Wänden mit den durch die Pfeile 24 und 25 dargestellten Teilströmen,,, sö daß sie gemeinsam, wie durch die Pfeile 31 und 32 dargestellt, aus dem Kanal zwischen den Wänden 12 und 13 ausströmen. Die Außenseite der Wände 8 und 9 hinter den Bohrungen 10 und 11 sind derart gestaltet, daß die Umlenkung der Ströme gemäß den, Pfeilen 28 und 30 zur Zylinderkopfmittelebene hin begünstigt wird. Mit diesen Teilströmen gelangt zusätzliche und verhältnismäßig kühle Luft an die thermisch besonders hoch belastete Stegpartie zwischen den Ventilsitzen 42 und 43 und hinter der Brennkaminer 2. Um in den engsten Querschnitten zwischen den Brennkammeraufbau 7 und den je einen Gaskanal aufnehmenden Wänden 12 und 13 der Kühlluftströmung einen möglichst großen freien Querschnitt zur Verfügung zu stellen, sind die Kühlrippen an diesen Stellen ausgespart, wie durch die Begrenzungslinien 33 bzw. 34 der Kühlrippen dargestellt ist. Aus dem Zylinderkopfboden 5 und dem Brennkammeraufbau 7 wächst eine in Strömungsrichtung verlaufende, sich parallel zur Zylinderachse erstreckende, nach hinten verlängerte Kühlrippe 35 heraus. Die den Arbeitsraum im Zylinder begrenzende Fläche 36 des Zylinderkopfbodens 5 weist die Formen einer Kugelkalotte auf, und die Achsen der Ventile 37 und 38 stehen zueinander unter einem spitzen Winkel 39 und schließen auch mit der Zylinderachse jeweils einen spitzen Winkel ein, so. daß die Ventilsitze 42 und 43 sich gut der kugelkalottenförmigen Fläche 36 anpassen. Die obere Begrenzungsplatte 6 ist an allen Seiten zu den Wänden 40 hochgebogen, so daß sie mit diesen eine ölfangschale 41 bildet.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Zylinderkopf für eine mittels eines Gebläses luftgekühlte Brennkraftmaschine mit in seinem Boden angeordneten Ventilen und von diesen ausgehenden, zur Abluftseite führenden Gaskanälen, welche in Wänden angeordnet sind, die sich vom Boden des Zylinderkopfes bis zu einer oberen Abschlußplatte erstrecken, gegen die die den Zylinderkopf gegen den Zylinder pressenden Zuganker abgestützt sind, wobei auf der Anblaseseite zwei je einen Zuganker aufnehmende, weit entgegen der Anblaserichtung vorgezogene Wände vorgesehen sind, zwischen denen im Zylinderkopf eine Brennkammer angeordnet ist, wobei zwischen dieser und jeder einen Zuganker aufnehmenden Wand ein Durchlaß für den Durchtritt von Kühlluft angeordnet ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) Zwischen jeder der beiden je einen Zuganker aufnehmenden, auf der Anblaseseite liegenden Wände (8, 9) und jeweils der auf der gleichen Seite der parallel zur Anblaserichtung liegenden Zylinderkopfmittelebene liegenden, einen Gaskanal aufnehmenden Wand (12 bzw. 13) ist ein Durchlaß für Kühlluft vorgesehen; b) der freie Luftdurchtrittsquerschnitt an der Außenseite des Zylinderkopfes neben je einer einen Gaskanal aufnehmenden Wand (12 bzw. 13) ist kleiner als die Hälfte des freien Luftdurchtrittsquerschnittes zwischen den beiden je einen Gaskanal aufnehmenden Wänden (12 bzw. 13); c) mindestens eine der Oberflächen einer Wand in der Nähe jedes Durchlasses zwischen den Wänden (8, 9 und 12, 13) ist zur in Anblaserichtung liegenden Zylinderkopfmittelebene hin gekrümmt; d) die Brennkammer (2) und die Wände (8, 9 und 12, 13) sind von etwa senkrecht zur Zylinderachse verlaufenden Kühlrippen (14) umgeben und durch mindestens einige dieser Kühlrippen miteinander verbunden; e) einige der die beiden je einen Gaskanal aufnehmenden Wände (12 und 13) miteinander und mit der Brennkammer verbindenden Rippen weisen im Bereich des engsten Strömungsquerschnittes der Kühlluft Aussparungen auf.
  2. 2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Außenflächen der beiden je einen Gaskanal aufnehmenden Wände (12 und 13) größer ist als. der Abstand zwischen den Außenflächen (21 und 22) der beiderseits der Brennkammer (2) angeordneten Wände (8 und 9).
  3. 3. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, in der äußeren Wand des Einlaß- und/oder des. Auslaßkanals je eine Bohrung für einen Zylinderkopfzuganker vorgesehen ist und/oder an der jeweils inneren Wand dieser Kanäle je eine Bohrung für die Ventilstoßstange vorgesehen ist.
  4. 4. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, die Achsen der Ventile (37 und 38) zueinander in einem spitzen Winkel stehen.
  5. 5. Zylinderkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, die Ebene durch die Achsen der Ventile (37 und 38) zur Zylinderachse unter einem spitzen Winkel steht.
  6. 6. Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung der Kühlluft hinter der Brennkammer in oder hinter der Stegpartie mindestens eine in Richtung des oder parallel zum mittleren Strömungsfaden der Kühlluft verlaufende, sich parallel zur Zylinderachse erstreckende Kühlrippe angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 753 078, 913 718, 942 953, 970 668; österreichische Patentschrift Nr. 179150.
DEG25677A 1958-11-10 1958-11-10 Zylinderkopf fuer eine luftgekuehlte Brennkraftmaschine Pending DE1146309B (de)

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