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Zylinderkopf für luftgekühlte Einspritzbrennkraftmaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf einen Zylinderkopf für luftgekühlte Einspritzbrennkraftmaschinen,
der aus einer Bodenplatte besteht, die den Zylinderraum begrenzt, sowie aus -einem
als Kipphebelgehäuse gestalteten Oberteil, das mit der Bodenplatte durch Zwischenwände
verbunden ist, mit hängenden Ventilen und Ein- und Auslaßkanälen, die Teile der
Zwischenwände bilden, mit einem mittleren Kühllufttunnel, der zwischen den Zwischenwänden
liegt und über den mittleren Teil der Bodenplatte verläuft, mit einer Brennkarnmer,
die an der Kühlluftanströmseite unter weitgehender Vermeidung von wärineleitenden
Berührungsflächen zu dem eigentlichen Zylinderkopf angebracht ist und mit schräg
zurZylinderachse verlaufenden, auf das Oberteil zeigenden Rippen besetzt ist und
von einen Teil der Zwischenwände bildenden Eintrittsleitwänden umgebe#n ist, die
sich im wesentlichen in Richtung der zuströmenden Kühlluft erstrecken und teils
mit Rippen ausgefüllte, teils offene innere Kühlluftkanäle neben der Brennkammer
begrenzen, und mit äußeren an den Längsseiten des Zylinderkopfes liegenden Kühlluftkanälen.
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Bei derartigen Zylinderköpfen ist die Menge der den Zylinderkopf passierenden
Kühlluft im wesentlichen vom Querschnitt der äußeren Kühltuftkanäle und des mittleren
Kühllufttunnels abhängig. Während der Querschnitt der äußeren Kühlluftkanäle im
allgemeinen ausreichend groß ist, um die dort befindliche Außenwand des Auslaßkanals
zu kühlen, ist der für den Kühlluftdurchsatz im Bereich der Brennkammer maßgebende
mittlere Kühllufttunnel bei schnellaufenden leichten Dieselmotoren mit kleinem Zylinderabstand
sehr eng, so daß die Gefahr eines zu geringen inneren Kühlluftstromes und damit
einer mangelhaften Kühlung, insbesondere auch der durch Wärmeübergang von der Brennkammer
und vom Zylinderraum aus gefährdeten', im mittleren Teil der Bodenplatte liegenden
Stegpartie zwischen den Ventilen besteht. Wenn man von dem Querschnitt der inneren
Kühlluftkanäle ausgeh4 so wäre an sich ein großer Kühlluftdurchsatz im Bereich der
Brennkammer möglich, was eine Verbesserung der Kühlung derselben bewirken würde.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vergrößerung des Kühlluftdurchsatzes
im Bereich der inneren Kühlluftkanäle zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß an einem Zylinderkopf der eingangs
beschriebenen Bauart dadurch gelöst, daß die inneren Kühlluftkanäle, deren gesamter
Durchtrittsquerschnitt größer als der Durchtrittsquerschnitt des mittleren Kühllufttunnels
ist, mit öffnungen in den Leitwänden in Verbindung stehen, die sich in an sich bekannter
Weise etwa all der übergangsstelle der Leitwände in die Ventilkanalwände etwa auf
gleicher Höhe mit dem Oberteil befinden und die äußeren Kühlluftkanäle mit den inneren
Kühlluftkanälen verbinden, so daß ein Teil der von den Leitwänden erfaßten Kühlluft
durch die Öffnungen, ein weiterer Teil durch den mittleren Kühllufttunnel strömt.
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Durch die öffnungen in den Leitwänden werden zwei Abströmwege, von
den inneren zu den äußeren Kühlluftkanälen geschaffen, die eine Vergrößerung des
Kühlluftdurchsatzes im Bereich der Brennkammer bewirken. Diese Abströrnwege setzen
der Kühlluft nur geringen Widerstand entgegen, da die äußeren Küh ' Iluftwege
genügend weit sind. Dadurch, daß die öffnungen in der Nähe des Oberteiles
liegen, wird die Kühlluftströmung von den inneren Kühlluftkanälen zu dem in der
Nähe der Bodenplatte liegenden mittleren Kühllufttannel nicht beeinträchtigt. Der
vergrößerte Luftdurchsatz im Bereich der Brennkammer ergibt eine verbesserte Kühlung
derselben, so daß der Wärmeabfluß von der Brennkamrner zu der Stegpartie und damit
eine überhitzungsgefahr derselben ]deiner wird.
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Ein Teil der Merkmale des erfindungsgemäßen Zylinderkopfes findet
sich auch an bekanntenZylinderköpfen, aber es fehlen in jedem Fall entscheidende
Merkmalskombinationen, wie beispielsweise das gleichzeitige Vorhandensein von inneren
Kühlluftkanälen undöffnungen in den Zwischenwänden, so daß bei diesen bekannten
Ausfühiungen nicht die verbesserte Kühlwirkung des erfindungsgemäßen Zylinderk-opfes
zustande kommt.
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So wird bei einem bekannten Zylinderkopf Kühlluft von den äußeren
Kühlluftkanälen durch öffnungen in den Zwischenwänden über eine in den Zylinderkopf
eingegossene
Brennkammer und von dort zur Stegpartie geleitet. über- diesen umlenkungs- und widerstandsreichen
Weg kann nicht viel Kühlluft fließen, zumal ihr gleichzeitig in den äußeren Kühlluftkanälen
ein weit widerstandsärinerer Abströmweg geboten wird.
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Bei einem anderen bekannten Zylinderkopf mit inneren Kühlluftkanälen
fehlen die öffnungen in den Zwischenwänden, so daß dort die bereits geschilderte
Gefahr eines zu geringen inneren Kühlluftstromes besteht.
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Bei einem dritten bekannten Zylinderkopf umgeben die Eintrittsleitwände
die Brennkammer nahezu überhaupt nicht, so daß bei diesem Kopf wiederum die Gefahr
besteht, daß der innere Kühlluftdurchsatz zu sehr zugunsten der Strömung in den
äußeren Kühlluftkanälen benachteiligt wird.
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Zweckmäßig ist eine sich mindestens annähernd in einer senkrecht zur
Zylinderachse--verlaufenden Ebene erstreckende Leitrippe in Verlängerung der Unterseite
des Oberteiles angeordnet, welche an der Br#enÜkammer:vorbeiströmende Kühlluft in
einen durch die öffnungen fließenden Strom und in einen durch den mittleren Kühllufttunnel
fließenden Strom unterteilt. Dadurch wird eine klare Trennung der verschiedenen
Kühlluftströme erreicht.
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Es ist weiterhin vorteilhaft, daß die äußeren Kühlluftkanäle ihre
größte Weite im Bereich der öffnungen aufweisen, damit keine Stauung an dieser Stelle
auftritt.
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Das Abströmen der Kühlluft in die äußeren Kühlluftkaiiäle wird dadurch
erleichtert, daß die Leitwände an der Kühlguftanströmseite Verdickungen aufweisen,
-die den Kühlluftzutritt zu 'den äußeren Kühlluftkanälen mindestens im Bereich
der öffnungen mindestens nahezu versperren.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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. F i g. 1 zeigt einen Schnitt längs der Linie
A -B in Fig. 2; F i g. 2 zeigt einen Schnitt längs der
Linie C-D in Fig. 1.
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Der Zylinderkopf besteht aus einer Bodenplatte 1
und 'einem
Oberteil 2, das als Kipphebelgehäuse dient. Das Oberteil 2 und die Bodenplatte
1 sind durch Zwischenwände 3 und 4 verbunden, in die der Ausläßkanal
5 und der Einlaßkanal 6 einbezogen sind. In'den Zwischenwänden
3 und 4 befinden sich bei dem, dargestellten Ausführungsbeispiel die Ausnehmu.ngen
7 für die nicht dargestellten Befestigungsschrauben, die den Zyaderkopf mit
dem ebenfalls nicht gezeigten Zylinder verbinden. Die Zwischenwände 3 und
4 laufen an der Anströmseite der in Richtung des Pfeiles E zuströmenden Kühlluft
in Eintrittsleitwände 8 aus, die eine mit Rippen 9 besetzte Brennkammer
10 unter Freilassung von inneren KühRuftkanälen 11 umgeben. Die Rippen
9
verlaufen schräg zur Zylinderachse 12 und zeigen in Strömungsrichtung der
Kühlluft gesehen auf das Oberteil 2. Die Bremikammer 10 liegt an der Kühlluftanströmseite
und ist unter weitgehender Vermeidung von wärmeleitenden Berührungsflächen mit dem
Zylinderkopf verbunden. Die Brennkammer 10
wird im vorliegenden'Fall durch
zwei in die Leitwände 8 eingeschraubte Bolzen 13 unter Zuhilfenahme
einer Brücke 14 auf den Brennereinsatz 15
gepreßt. Auf die Bolzen
13 sind Muttern 16 aufgeschraubt, die den Anpreßdruck über Ringfederpakete
17 auf die Brücke 14 übertragen. Der Brennereinsatz 15 stellt eine
«drosselnde Verbindung zwischen dem Brennkammerinneren und dem Zylinderraum dar
und liegt auf einem Verstärkungsring 18
auf. Die Brennkammer 10 ist
mit einer Gewindebohrung 19 für eine Einspritzdüse und einer ebensolchen
Bohrung 20 für eine Glühkerze versehen. Der Zy-
linderkopf besteht aus Leichtmetall,
wobei einzelne hoch beanspruchte Partien aus Eisen sein können. Die Brennkammer
10 besteht aus Sondergußeisen. Die inneren Kühlluftkanäle 11 treffen
auf die Wände 21 der Ventilkanäle 5 und 6, die mit Rippen 22 besetzt
sind, die sich in einer senkrecht zur Zylinderachse 12 verlaufenden Ebene erstrecken.
In der Verlängerung der Unterseite des Oberteiles 2 erstreckt sich ebenfalls in
einer senkrecht zur Zylinderachse 12 verlaufenden Ebene eine Leitrippe
23, welche die an der Brennkammer - 10 vorbeiströmende Luft in einen
durch die öffnungen24 fließenden und in einen durch den mittleren Kühllufttunnel
25 fließenden Kühlluftstrom unterteilt. Der mittlere Kühllufttunnel
25, der zwischen den Zwischenwänden 3 und 4 liegt, kann mit kurzen
Leitrippen 26 besetzt sein, die sich nur so weit in Ebenen erstrecken, die
senkrecht zur Zylinderachse verlaufen, daß sie einen rippenfreien offenen Durchtrittsquerschnitt-ftei
lassen. Die Rippen 26 können sowohl an einem der beiden Kanäle
5
und 6 als auch an beiden Kanälen weggelassen werden. Am-, Austrittsende
27 des mittleren Kühllufttunnels 25 sind bei dem dargestellten Beispiel
Bohlungen 28 für die Ventilstoßstangen angeordnet, deren Verkleidungen Teile
der Wände der Kanäle 5
und 6 darstellen.. Die Oberfläche
29 der Bodenplatte 1 im Bereich des Brehnereinsatzes 15 verläuft
parallel zu den Rippen 9- -und bildet einen an der Eintrittsseite des mittleren
Kühllufttunnels 25 vor der Stegpartie 30 liegenden Knick
31. Zwischen dem Flansch des Einsatzes 15 und den Leitwänden
8 trifft in der Nähe der Partie 29 ein besonders kräftiger kalter
Kühlluftstrom auf das unterste Leitrippenpaar 22, wird in den mittleren Kühllufttunnel
25 abgelenkt und bildet hinter dem Knick 31 einen Wirbel
32, der die Stegpartie 30 kühlt. Die öffnungen 24 liegen an der übergangsstelle
der Leitwände 8 in die Wände 21 der Ventilkanäle 5 und 6. Sie
münden in äußere Kühfluftkanäle 33, die an den Längsseiten 34 des Zylinderkopfes
liegen. Die inneren Kühlluftkanäle 11 stehen mit- den öffnungen 24 in Verbindung,
so daß ein Teil der von den Leitwänden 8 erfaßten Kühlluft seitlich durch
die öffnungen 24 in die äußeren Kühlluftkanäle 33 abfließt. Ein weiterer
Teil der Kühlluft strömt durch den mittleren Kühllufttunnel 25. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel befinden sich die öffnungen 24 im Bereich des Oberteiles 2,
und die äußeren Kühlluftkanäle 33
weisen ihre größte Weite im Bereich der
öffnungen 24 auf. Außerdem können an der Kühlluftanströmseite der Leitwände
8 Verdickungen 35 angeordnet sein, die den Kühlhiftzutritt zu den
äußeren Kühlluftkanälen 33 mindestens im Bereich der öffnungen 24 mindestens
nahezu versperren. Die Kühlluftströinung verläuft vor dem Zylinderkopf in Richtung
des Pfeiles E im Bereich der inneren und äußeren Kühlluftkanäle
11 und 33 sowie iin Bereich der Brennkammer 10 in Richtung
der an diesen Stellen befindlichen Rippen. Die gestrichelten Linien 36 und
37 zeigen den Verlauf der Begrenzung der äußeren Kühlluftkanäle
33 an, und zwar zeigt die Linie 36
den Verlauf in
der Höhe des linken Teiles, die Linie 37 in der Höhe -des rechten Teiles
des Schnittes C-D. Der Verlauf der Kante der Rippe 22, die unterhalb der Rippe
23 liegt, ist durch die Linie 39 angedeutet. Die Kanten aller Rippen
22 verlaufen etwa parallel dazu, wobei sie in jedem Fall eine Unterbrechung 40 bilden,
in der die Kühlluft etwa parallel zur Zylinderachse 12 strömen kann. Die inneren
Konturen der Leitwände sind durch die Linien 38
angedeutet. Die äußeren Kühlluftkanäle
33 können, abgesehen von den Begrenzungen 36 und 37 durch dieselben
Partien von benachbarten Zylinderköpfen oder durch nicht dargestellte Kühlluftleitbleche
begrenzt werden, die an den Längsseiten 34 anliegen.