DE1426106B - Zylinderkopf fur Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen, der eine auf den Kolbenboden gerichtete Öffnung aufweist, die durch zwei zylindrische Bohrungen gebildet ist, von welchen die dem Kolben nähere im Durchmesser kleiner ist, wobei die zwei Bohrungen durch einen kegeligen Abschnitt ineinander übergehen, der einen Sitz für eine Anlageflächc eines zylindrischen, abgesetzten, die Brennkammer abgrenzenden Einsatzkörpers bildet.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Wechsel des Verbrennungsverfahrens die Einstellung der Wandtemperatur des Einsatzkörpers zu ermöglichen.

Es ist bekannt (deutsches Patent 478 852), Zylinderköpfe mit auswechselbaren Teilen zu versehen. Diese Teile boten aber nicht die Möglichkeit, die Wandtemperatur der Brennkammer und des Überströmkanals zu verändern.

Auswechselbare Brennkammern unterschiedlicher verbrennungstechnischer Charakteristik (britisches Patent 821 693) sind zwar nicht neu, bedingten aber eine Abänderung des Zylinderkopfes. Der Zylinderkopf nach der Erfindung ermöglicht ohne Abänderung die Anwendung verschiedener Vorkammerformen mit Überströmkanälen verschiedener Neigung und unterschiedlichen Wärmeaustauschflächen.

Eine im Zylinderkopf angeordnete bekannte Vorkammer (deutsches Patent 890 006) unterscheidet sich von der Brennkammer nach der Erfindung dadurch, daß eine Veränderung des Wärmeaustausches nicht möglich ist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Wandtemperatur des Einsatzkörpers bei Wechsel des Verbrennungsverfahrens Einsatzkörper mit Anlageflächen unterschiedlicher Größe gegenüber dem Sitz einsetzbar sind.

Die Vorteile des Erfindungsgegenstandes bestehen darin, daß der Zylinderkopf für eine ganze Reihe verschiedener flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe verwendet werden kann, während dies mit keiner der bekannten Konstruktionen möglich ist. Die Bauart nach der Erfindung ist sehr einfach, und die Zahl der erforderlichen Bauteile ist gering. Die Herstellung des Zylinderkopfes ist also leicht und besonders die Verwendung in Militärkraftfahrzeugen eine große Hilfe, da diese jede Art von Brennstoff möglicherweise verwenden können müssen. Zum Umbau des Zylinderkopfes von einem Verbrennungsverfahren für ein anderes bedarf es beim Erfindungsgegenstand nur weniger Minuten.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Die Abbildungen zeigen Teilschnitte eines Zylinderkopfes, in welchen erfindungsgemäß verschiedene Einsatzkörper mit unterschiedlich großen Anlageflächen eingebaut sind.

Auf einen Zylinderblock 2 ist unter Zwischenschaltung einer Dichtung 3 ein Zylinderkopf 1 aufgesetzt und an diesem in bekannter Weise befestigt. Der Zylinderkopf 1 grenzt einen Kühlwasserraum 4 ab, in welchem Kühlwasser strömt, das außerhalb der Maschine durch einen Wärmeaustauscher fließt und dabei die im Zylinderkopf 1 aufgespeicherte Wärme an die Außenluft abgibt.

Mit 5 ist einer der in dem Zylinderblock 2 ausgebohrten Zylinderräume bezeichnet. Der Zylinderkopf 1 weist gegenüber jedem Zylinderraum 5 einen rohrförmigen Ansatz 6 auf. welcher in den Kühlwasserraum 4 vorspringt und schräg zur Zylinderachse liegt. Die Schräglage des Ansatzes 6 kann zwischen zwei Grenzwerten gewählt werden, bei welchen der Ansatz 6 parallel oder senkrecht zu der Zylinderachse liegt. Der Ansatz 6 kann aber j auch an einer beliebigen Stelle des übrigen freien Teils des Zylinderkopfes 1 gebildet werden.

Der Ansatz 6 enthält zwei zylindrische Bohrungen 7 und 8, welche durch einen einen Sitz 9 bildenden kegeligen Abschnitt verbunden sind. Ein Stift 10 ist so in den Zylinderkopf 1 eingepreßt, daß sein

ίο Ende etwa in die Bohrung 8 vorspringt und einen Führungsteil bildet. Ferner sind gleichachsig zu den Ansätzen 6 kreisförmige Öffnungen 11 in der oberen Wand des Zylinderkopfes 1 vorgesehen.

Fig. 1 zeigt einen Zylinderkopf mit einer ersten Ausführungsform der Einsatzkörper 12, welcher in die Bohrung des Ansatzes 6 eingesetzt ist und durch einen Deckel 27 gehalten wird, welcher die in der linken Hälfte der F i g. 1 mit 13 oder in der rechten Hälfte derselben mit 14 dargestellte Form haben kann. Der Einsatzkörper 12 weist eine kegelige Anlagefläche 15 auf, welche sich gegen den Sitz 9 des Ansatzes 6 legt, wenn die beiderseits dieser Anlagefläche 15 gebildeten zylindrischen Abschnitte 16 und

17 des Einsatzkörpers 12 in die entsprechenden Bohrungen 7 und 8 des Ansatzes 6 eingesetzt sind.

Der Hals 17 des Einsatzkörpers 12 enthält eine sich über einen Teil seiner Länge erstreckende Längsnut 10 a, welche zusammen mit dem Stift 10 die Lage des Einsatzkörpers 12 bestimmt.

Ferner enthält der Emsatzkörper 12 einen zu dem Ansatz 6 gleichachsigen Überströmkanal 18, durch welchen die Brennkammer 21 über einen divergierenden Abschnitt 19 und durch einen zylindrischen Abschnitt 20 in den Zylinderraum 5 mündet. Die im Einsatzkörper 12 mittig ausgebildete Brennkammer 21 weist eine zylindrische Wand 23 auf, die über eine Ausrundung 25 und Einschmierung 24 mit der den Überströmkanal 18 enthaltenden Stirnwand 22 verbunden ist.

Die Temperatur der Wände des Überströmkanals

18 kann durch Veränderung der Wärmeaustauschflächen zwischen der kegeligen Anlagefläche 15 und dem Sitz 9 eingestellt werden. Infolgedessen bildet die so bestimmte »heiße Stelle« einen Parameter der Selbstzündung. Ein anderer wichtiger Parameter, nämlich die Temperatur der Brennkammer 21, kann ebenfalls geregelt werden durch Veränderung der Austauschfläche zwischen dem Einsatzkörper 12 und den gekühlten Wänden des Zylinderkopfes 1, d. h.

der Berührungsfläche zwischen dem zylindrischen Abschnitt 16 des Einsatzkörpers 12 und der Bohrung 7 des Ansatzes 6. Dies wird durch Ausarbeitung einer Ausnehmung 26 in dem zylindrischen Abschnitt 16 erzielt, welche sich über eine mehr oder weniger große Länge erstreckt.

Der Deckel 27 weist einen in die Öffnung 11 und den rohrförmigen Ansatz 6 des Zylinderkopfes 1 eintretenden zylindrischen Teil auf, wobei die Abdichtung an der Stelle der Öffnung 11 durch eine wärmebeständige Kunststoffdichtung 28 hergestellt wird. Das Ende des zylindrischen Teils ist zu einem Brennkammerdeckel 29 ausgebildet, welcher genau in den Einsatzkörper 12 paßt und die Brennkammer 21 abschließt. Dieser Brennkammerdeckel 29 be-

G5 grenzt durch seine Wand 30 diese Kammer halbkugelig. Der Rauminhalt der Brennkammer 21 muß veränderlich sein, um ihn dem Selbstzündungsvcrmöiien der verschiedenen zu benutzenden Brenn-

Claims (1)

1. 3 4

   stoffe anzupassen. Hierfür weisen die Brennkammer- änderung der inneren geometrischen Verhältnisse deckel 29 der Einsatzkörper 12 verschiedene Längen des Einsatzkörpers 12 und des Deckels 27 zeigt, auf, deren Grenzwerte den dargestellten Deckeln 13 Dieser Einsatzkörper 12 bildet eine Brennkammer und 14 entsprechen. Diese Ausbildung bietet den 39, deren zylindrische Wände durch einen Abschnitt Vorteil, daß die Brennkammer 21 den verschiedenen 5 40 in Form einer Kugelkappe verbunden sind. Der Brennstoffen angepaßt werden kann, ohne daß der Brennkammerdeckel 29 des Deckels 27 verschließt Zylinderkopf abgeändert zu werden braucht. diese Brennkammer durch eine halbkugelige Wand Der Deckel 27 weist einen vorspringenden Be- 41, deren Krümmungsmittelpunkt mit dem der festigungsflansch 31 auf, an welchem an dem Kugelkappe fast zusammenfällt. Zylinderkopf 1 angebrachte Schrauben 32 angreifen. io In dem Einsatzkörper 12 ist ein Überströmkanal Um Austreten von Kühlwasser zu vermeiden, muß 42 so ausgearbeitet, daß er tangential in die Brenneine Abdichtung hergestellt werden, z. B. durch Ein- kammer 39 mündet, um während des Eintritts der schrauben der Schrauben 32 in Gewindesacklöcher Luftfüllung eine Wirbelbewegung zu erzeugen. Der in Augen 6 a, welche eine Verlängerung des An- Überströmkanal 42 liegt schräg zu der Achse des satzes 6 und seine Verbindung mit dem Zylinder- i₅ rohrförmigen Ansatzes 6. Ebenso ist eine auf eine kopf 1 bilden können. ■ Gewindebohrung 44 zur Befestigung der Einspritz-Diese Spannglieder drücken eine Metalldichtung düse folgende Bohrung 43 mit einer solchen Schräg-33 zusammen, welche zwischen einer Schulter 34 des . lage angeordnet, daß sie tangential in die Brenn-Brennkammerdeckels 29 und dem abgeschrägten kammer 39 mündet. Die Schräglage des Uberström-Ende 35 des Einsatzkörpers 12 angeordnet ist. Diese ao kanals 42 und der Bohrung 43 sowie die Form der Metalldichtung 33 soll die Abdichtung zwischen dem Brennkammer 39 können weitere einstellbare Para-. Ansatz 6, dem Einsatzkörper 12 und dem Deckel 27 meter bilden.

   herstellen, aber auch die Abfuhr der Wärme aus der F i g. 3 zeigt eine andere Anpassungsform des Brennkammer 21 an die gekühlten Wände des An- Zylinderkopfes 1 für ein Arbeitsverfahren, bei satzes 6 ermöglichen, damit die Temperatur der im 25 welchem die Zündung des Gemischs durch Funken Deckel 27 gehaltenen Einspritzdüse unter einem erfolgt. Der jedem Zylinder 5 der Maschine entGrenzwert bleibt, oberhalb welchem die Zerstörung sprechende Einsatzkörper 12 und der Deckel 27 sind der Einspritzdüse zu befürchten ist. Zu diesem dann durch einen anderen Einsatzkörper 45 ersetzt. Zweck ist die von dem Kühlwasser umgebene Ober- Dieser weist einen Befestigungsflansch 46 auf, fläche des Deckels 27 auf beliebige geeignete Weise 30 welcher von einer Buchse 47 vorspringt und an dem vergrößert, z.B. durch eine in den Deckel 27 ein- Zylinderkopf 1 mit Schrauben 32 befestigt ist. Der geschnittene Nut 36. untere Teil der Buchse 47 bildet eine geriefte Muffe Die nicht dargestellte Einspritzdüse, welche mit 48. Die Buchse 47 und die Muffe 48 treten in die einer an einen Brennstoffbehälter angeschlossenen Öffnung 11 und den rohrförmigen Ansatz 6 des Einspritzpumpe verbunden ist, wird fest in eine Ge- 35 Zylinderkopfes 1 ein, wobei sie durch den Stift 10 windebohrung 37 des Deckels 27 eingeschraubt, geführt werden. In der Muffe 48 ist eine Gewindeweiche mit der Brennkammer 21 durch eine Bohrung bohrung 49 zur Befestigung einer Zündkerze 50 vor-38 verbunden ist. gesehen. Dieses Gewindeloch 49 wird durch einen in Diese Anpassung des Zylinderkopfes 1 entspricht dem Zylinder 5 mündenden divergierenden Kanal 51 einem Arbeiten der Maschine nach dem Diesel- 40 verlängert. Die Abdichtung der Buchse 47 erfolgt verfahren. Die während des Verdichtungstakts von mittels einer ringförmigen Kunststoffdichtung 28 und dem Kolben zurückgedrückte Luftmenge strömt mit einer zwischen dem Sitz 9 des Ansatzes 6 und dem großer Geschwindigkeit durch die durch den zylin- Boden der Buchse 47 angeordneten Metalldichtung drischen Abschnitt 20 des Uberströmkanals 18 ge- 52. Die Metalldichtung 52 wird durch das Festbildete Drpsselstelle und entspannt sich plötzlich bei 45 ziehen der Schrauben 32 stark zusammengedrückt, ihrem Eintritt in die Brennkammer 21, so daß eine wodurch eine gute Abfuhr der Wärme durch den kräftige Wirbelbewegung entsteht, welche die Zylinderkopf 1 erzielt und somit eine übermäßige Mischung des eingespritzten Brennstoffs mit der Luft, Erwärmung des Sockels der Zündkerze 50 verhindert seine Homogenisierung und seine Verbrennung be- wird,
   günstigt. Außerdem ist es zweckmäßig, zur Erzielung 50

   einer richtigen Selbstzündung und einer befriedigen- Patentansprüche: den Verbrennung die »heiße Stelle« sorgfältig einzustellen und die Wände der Brennkammer 21 auf 1. Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen, der der günstigsten Temperatur zu halten. Diese Er- eine auf den Kolbenboden gerichtete Öffnung gebnisse können leicht durch die obigen Einstellun- 55 aufweist, die durch zwei zylindrische Bohrungen gen erzielt werden. gebildet ist, von welchen die dem Kolben nähere Wenn die Maschine luftgekühlt ist, sind der im Durchmesser kleiner ist, wobei die zwei Zylinderkopf 1 und insbesondere die rohrförmigen Bohrungen durch einen kegeligen Abschnitt inAnsätze 6 außen mit nicht dargestellten Kühlrippen einander übergehen, der einen Sitz für eine versehen. Der Befestigungsflansch 31 eines jeden 60 Anlagefläche eines zylindrischen, abgesetzten, Deckels 27 ist dann unmittelbar an dem entsprechen- die Brennkammer abgrenzenden Einsatzkörpers den Ansatz 6 befestigt, um die Metalldichtung 33 bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Deckel 27 und dem Einsatzkörper 12 zur Einstellung der Wandtemperatur des Einzusammenzudrücken, wobei dann dieser Einsatz- satzkörpers (12, 45) bei Wechsel des Verkörper 12 an dem über den Ansatz 6 vorstehenden 65 brennungsverfahrens Einsatzkörper (12,45) mit Abschnitt vorspringende Kühlrippen aufweist. Anlageflächen unterschiedlicher Größe gegen-

   Fig. 2 zeigt eine andere Anpassungsform des über dem Sitz (9) einsetzbar sind.

   Zylinderkopfes 1, welche die Möglichkeit der Ver- 2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch ge-

   kennzeichnet, daß bei dem eine Brennkammer (21,39) umschließenden Einsatzkörper (12) die zylindrische Außenwand, um eine Berührung weilgehend zu vermeiden, in ihrem Außendurchmesser stellenweise verrincert ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen