DE19727714A1 - Zylinderkopfdichtung für Hilfsverbrennungskammern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdichtung für einen Motor mit Hilfsverbrennungskammern zusätzlich zu Hauptverbrennungskammern.

Es ist bekannt, daß in einem Dieselmotor Hilfsverbrennungskam­ mern im Zylinderkopf ausgebildet sein können, um die Verbren­ nungs- oder Zündcharakteristik des Kraftstoffs in den Haupt­ verbrennungskammern zu verbessern. In einer Zylinderkopfdich­ tung für einen Motor mit Hilfsverbrennungskammern zusätzlich zu den Hauptverbrennungskammern ist eine Hauptwulst so ausge­ bildet, daß sie eine Hauptverbrennungskammer oder Zylinderboh­ rung und einen Teil bzw. Bereich unter der Hilfsverbrennungs­ kammer umgibt, damit eine sichere Abdichtung um die Öffnung für die Hilfsverbrennungskammer und die Hauptverbrennungskam­ mer sichergestellt wird. Diese Struktur ist in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung (KOKAI) Nr. 3-77053 offenbart.

Um eine hohe Leistung und einen leichten Motor vorzusehen, wird der Zylinderkopf aus einer Aluminiumlegierung herge­ stellt. Wenn der aus Aluminiumlegierung hergestellte Zylinder­ kopf in Verbindung mit einem aus Eisen hergestellten Zylinder­ block verwendet wird, kann sich der Zylinderkopf derart defor­ mieren, daß die Mitte oder ein mittlerer Teil des Zylinder­ kopfs nach aufwärts vorsteht, während der Motor in Betrieb ist, und zwar aufgrund des Unterschieds in der Wärmeausdehnung zwischen der Aluminiumlegierung und dem Eisen. Infolgedessen wird eine große Kraft an beiden Längsenden des Zylinderkopfs ausgeübt, so daß die an den Längsenden der Dichtung ausgebil­ deten Wülste beschädigt werden oder zu Bruch gehen können und nicht in der Lage sind, eine angemessene Abdichtung um die Zy­ linderbohrungen vorzusehen.

Daher werden konventionellerweise Abstandsteile auf bzw. in der Dichtung installiert, um die Deformation des Zylinderkopfs zu kompensieren. Außerdem kann eine oder die Hauptwulst für einen Motor derart verändert werden, daß die Breite und der Krümmungsradius der Hauptwulst, die sich an den Längsenden des Motors befindet, größer als jene an bzw. in den anderen Wül­ sten gemacht werden, um dadurch die Dauerhaftigkeit der Wülste zu verbessern, wie in der japanischen Gebrauchsmusterveröf­ fentlichung (KOKOKU) Nr. 5-1728 offenbart ist.

Andererseits wird der Zylinderkopf mittels Bolzen bzw. Schrau­ ben festgezogen, die so um die Zylinderbohrungen herum lokali­ siert sind, daß sie voneinander beabstandet sind. Daher wird jede der Wülste um die Zylinderbohrungen mittels der Bolzen bzw. Schrauben, die voneinander beabstandet sind, nicht gleichmäßig komprimiert bzw. zusammengedrückt. Um den Motor zu verbessern, ist es erforderlich, daß durch die Wulst bzw. Wül­ ste so gleichmäßig bzw. gleichförmig wie möglich abgedichtet wird.

Insbesondere in einem Motor mit Hilfsverbrennungskammern, wie er in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung (KOKAI) Nr. 3-77053 gezeigt ist, kann die Wulst, welche die Hilfsver­ brennungskammer umgibt, einen von der Zylinderbohrung entfern­ ten fernen Teil haben, welcher sich relativ zu der Zylinder­ bohrung außerhalb bzw. auf der Außenseite einer imaginären Li­ nie befindet, die eine Verbindung zwischen den Mitten von zwei benachbarten Bolzen bzw. Schrauben bildet. Der ferne Teil kann durch die Bolzen bzw. Schrauben nicht genügend komprimiert bzw. zusammengedrückt und abgedichtet werden. Die konventio­ nelle Dichtung hat nämlich Faktoren, welche ungleichmäßige Oberflächendrücke auf den Wulstteilen bzw. -bereichen vorse­ hen. Daher ist eine Verbesserung einer derartigen Dichtung zu fordern.

Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die obigen Pro­ bleme gemacht worden, und ein Ziel der Erfindung ist es, eine Metalldichtung für einen Motor mit Haupt- und Hilfsverbren­ nungskammern zur Verfügung zu stellen, worin die Abdichtung um die Zylinderbohrungen so gleichmäßig wie möglich gemacht wer­ den kann.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Metalldichtung, wie oben angegeben, zur Verfügung zu stellen, worin die Dich­ tung angemessen um die Haupt- und Hilfsverbrennungskammer her­ um selbst dann abdichten kann, wenn sich der Zylinderkopf durch Wärme bzw. Erhitzung deformiert.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Metalldichtung, wie oben angegeben, zur Verfügung zu stellen, wobei die Dich­ tung für einen Zylinderkopf mit relativ schwacher Steifigkeit geeignet ist.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der fol­ genden Beschreibung der Erfindung ersichtlich.

Eine Zylinderkopfdichtung der Erfindung wird für eine Brenn­ kraftmaschine verwendet, die Hauptverbrennungskammern und Hilfsverbrennungskammern hat. Die Dichtung ist aus wenigstens einer Metallplatte ausgebildet und weist eine Mehrzahl von ne­ beneinander angeordneten Zylinderbohrungen und eine Mehrzahl von auf bzw. in der Metallplatte ausgebildeten Wülsten auf. Jede Wulst umgibt eine Zylinderbohrung und einen Teil bzw. Be­ reich unter einer Hilfsverbrennungskammer.

In der Erfindung umfaßt jede Wulst einen ersten Abschnitt, der sich in bzw. an einem Teil bzw. Bereich befindet, wo zwei be­ nachbarte Zylinderbohrungen nahe aneinander kommen, d. h. an oder in einem zwischen den beiden benachbarten Zylinderbohrun­ gen befindlichen Teil bzw. Bereich, und einen zweiten Ab­ schnitt, der den Teil bzw. Bereich unter der Hilfsverbren­ nungskammer umgibt und sich entfernt von der Zylinderbohrung befindet. Der erste Abschnitt hat eine Federkonstante, die stärker als jene des zweiten Abschnitts ist.

Jede der Wülste, die sich in den Längsendteilen bzw. -berei­ chen der Dichtung befinden, hat einen dritten Abschnitt, der einem longitudinalen oder am Längsende der Dichtung befindli­ chen Rand derselben zugewandt ist. Der dritte Abschnitt hat eine Federkonstante, die schwächer als jene des ersten Ab­ schnitts ist. Der zweite und dritte Abschnitt können die glei­ che Federkonstante haben.

In dem ersten Abschnitt des Zylinderkopfs werden die Wülste erhitzt und neigen zum Kriechen, und der Zylinderkopf kann aufgrund einer Aufwärtsdeformation außerdem nicht genügend Oberflächendruck liefern. Daher wird die Federkonstante der Wulst in dem ersten Abschnitt größer als diejenige des Rests der Teile bzw. Bereiche gemacht. Außerdem erhält die Wulst in dem zweiten Abschnitt nicht genügend Festziehdruck von den Bolzen bzw. Schrauben, und in den dritten Abschnitten wird ei­ ne hohe Belastung auf die Wülste angewandt bzw. ausgeübt, so daß die Federkonstante des zweiten und dritten Abschnitts re­ lativ niedrig gemacht wird. Demgemäß kann die Wulst als Ganzes einen ausgeglichenen Oberflächendruck um die gesamte Länge derselben liefern.

Vorzugsweise wird, um einen hohen Oberflächendruck in dem er­ sten Abschnitt vorzusehen, die Höhe der Wulst in dem ersten Abschnitt höher als in dem anderen Teil bzw. Bereich gemacht. Infolgedessen kann selbst dann, wenn sich der Zylinderkopf de­ formiert, leicht ein hoher Oberflächendruck erhalten werden.

Jede der Wülste, die sich auf einer Seite befindet, welche re­ lativ zu der Zylinderbohrung dem zweiten Abschnitt entgegenge­ setzt ist, kann einen vierten Abschnitt mit einer Federkon­ stanten zwischen den Federkonstanten des ersten und zweiten Abschnitts haben.

Der zweite Abschnitt befindet sich auf einer Seite, die rela­ tiv zu einer imaginären Linie, welche eine Verbindung zwischen den Mitten von zwei benachbarten Bolzen- bzw. Schraubenlöchern bildet, die um die Zylinderbohrungen und längs einer Längs­ richtung der Dichtung ausgebildet sind, entgegengesetzt zu der Zylinderbohrung ist.

Die Dichtung kann wenigstens eine zusätzliche Platte haben, welche sich über und/oder unter der wenigstens einen Metall­ platte befindet, um eine Metallaminat- bzw. -plattendichtung auszubilden.

Die Wulst kann im Querschnitt irgendeine Form haben, wie bei­ spielsweise diejenigen eines gekrümmten Aufwärtsvorsprungs, diejenige von Wellungen, diejenige eines Trapezoids usw., wie sie auf dem Fachgebiet bekannt sind. Es kann die gewünschte Form der Wulst benutzt werden. Die Federkonstante der Wulst kann wie in der konventionellen Methode eingestellt werden, wie insbesondere durch Ändern der Breite, Höhe und/oder Krüm­ mung. Wenn nämlich die Breite schmäler oder die Höhe höher ist, kann die Federkonstante der Wulst erhöht sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Fig. 1 ist eine erläuternde Aufsicht auf eine Metalldich­ tung für eine Motor mit vier Zylinderbohrungen und vier Hilfs­ verbrennungskammern der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen:
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 nachstehend in näheren Einzelheiten erläutert. Die Fig. 1 zeigt eine Zylinderkopfdichtung vom Metalltyp für einen Motor mit vier Zylinderbohrungen und vier Hilfsverbrennungskammern.

Die Dichtung G ist aus einer, vorliegend einzigen, Metallplat­ te 10 ausgebildet, aber die Metallplatte 10 kann zur Ausbil­ dung einer Metallaminat- bzw. -plattendichtung auch mit einer oder mehreren anderen Metallplatten kombiniert werden. Die Me­ tallplatte 10 hat äußere Zylinderbohrungen Hc1 und innere Zy­ linderbohrungen Hc2, wobei Bolzen- bzw. Schraubenlöcher Hb die Zylinderbohrungen umgeben. Obwohl die Dichtung G, wie das in einer konventionellen Dichtung der Fall ist, Wasserlöcher, Stößelstangenlöcher usw. aufweist, sind derartige Löcher in Fig. 1 weggelassen. Die Hilfsverbrennungskammern sind ober­ halb der Teile bzw. Bereiche X lokalisiert.

Die Metallplatte 10 weist äußere Wülste 11 auf, und zwar je­ weils eine äußere Wulst 11 um eine der Zylinderbohrungen Hc1, und sie weist weiterhin innere Wülste 12 auf, und zwar jeweils eine innere Wulst 12 um eine der inneren Zylinderbohrungen Hc2. Die jeweiligen Wülste 11, 12 umgeben die jeweilige Zylin­ derbohrung und den jeweiligen Teil bzw. Bereich X unter der zugeordneten Hilfsverbrennungskammer.

Die äußere Wulst 11 weist einen Teil 11a auf, der sich außer­ halb bzw. auf der Außenseite einer imaginären Linie L befin­ det, welche eine Verbindung zwischen den Mitten der Schrauben­ löcher Hb bildet. Die Linie L erstreckt sich außerdem längs des seitlichen Rands 10a der Dichtung. Außerdem weist die äu­ ßere Wulst 11 einen Teil 11b auf, der sich an bzw. in einem zwischen zwei benachbarten Zylinderbohrungen liegenden Zwi­ schenteil befindet, wo die beiden Wülste einander nahekommen, sowie einen Teil 11c, der sich am longitudinalen Rand 10b oder Querrand 10b der Dichtung befindet bzw. diesem longitudinalen Rand oder Querrand 10b benachbart ist, und einen Teil 11d auf jener Seite, die dem Teil 11a entgegengesetzt ist. Die Feder­ konstanten der Teile 11a, 11c sind die gleichen und sind klei­ ner als jene des Teils 11b. Die Federkonstante des Teils 11d liegt zwischen jenen der Teile 11a, 11b.

Die innere Wulst 12 umfaßt einen Teil 12a, der sich außerhalb bzw. auf der Außenseite der imaginären Linie L befindet, sowie Teile 12b, von denen sich jeder zwischen zwei benachbarten Zy­ linderbohrungen befindet, und einen Teil 12d, der auf der dem Teil 12a entgegengesetzten Seite liegt. Die Federkonstanten der Teile 12a, 12b, 12d sind die gleichen wie jene der Teile 11a bzw. 11b bzw. 11d.

In der Dichtung G werden die Teile 11c an den am Längsende liegenden Querrändern 10b signifikant durch die Erhitzungsde­ formation des Zylinderkopfs beeinflußt. Da sich die Teile 11a, 12a auf der Außenseite der imaginären Linie L relativ zu den Zylinderbohrungen befinden, ist es außerdem so, daß die Teile 11a, 12a keine hohen Festziehdrücke von dem Zylinderkopf er­ halten. In der Erfindung sind daher die Teile 11a, 11c, 12a so ausgebildet, daß sie eine relativ schwache Federkonstante oder Festigkeit bzw. Stärke haben, so daß die Teile 11a, 11c, 12a relativ leicht zusammengedrückt bzw. komprimiert werden kön­ nen, wenn der Zylinderkopf festgezogen wird.

Andererseits befinden sich die Teile 11b, 12b in bzw. an den zwischenliegenden Teilen bzw. Bereichen zwischen zwei benach­ barten Zylinderbohrungen, wo die Steifigkeit des Zylinderkopfs dazu neigt, abzunehmen und es schwierig ist, einen Oberflä­ chendruck vorzusehen. In der Erfindung sind die Teile 11b, 12b so ausgebildet, daß sie eine relativ hohe Federkonstante haben oder hoch gemacht sind, um Oberflächendruck zwischen den Zy­ linderbohrungen vorzusehen.

Wenn die Dichtung in dem Motor installiert wird und der Motor betrieben wird, können demgemäß die Wülste einen relativ gleichmäßigen Oberflächendruck um die gesamten Wülste bzw. ab­ zudichtenden Bereiche herum liefern. Die Dichtung kann sicher um die Haupt- und Hilfsverbrennungskammern herum abdichten.

In der Erfindung umgibt jede Wulst eine Zylinderbohrung und den Teil bzw. Bereich unter der Hilfsverbrennungskammer. Da die Wulstteile von einer Wulst unterschiedliche Festziehdrücke von dem Zylinderkopf erhalten, wenn die Schrauben festgezogen werden, sind die Federkonstanten oder Höhen der Wulstteile so verändert, daß sie den unterschiedlichen Festziehdrücken ent­ sprechen. Demgemäß können die Wülste leicht zusammengedrückt bzw. komprimiert werden, ohne beschädigt zu werden, und sie können sicher um die Zylinderbohrungen und die Hilfsverbren­ nungskammer herum abdichten.

Mit der Erfindung wird eine Zylinderkopfdichtung zur Verfügung gestellt, die für eine Brennkraftmaschine bzw. einen Motor verwendet wird, die bzw. der Hauptverbrennungskammern und Hilfsverbrennungskammern hat. Die Dichtung ist aus wenigstens einer Metallplatte ausgebildet und weist eine Mehrzahl von Zy­ linderbohrungen und eine Mehrzahl von Wülsten auf. Jede Wulst umgibt eine Zylinderbohrung und einen oder den Teil bzw. Be­ reich unter der Hilfsverbrennungskammer. Jede Wulst weist ei­ nen ersten Abschnitt auf, der sich in einem Teil bzw. Bereich befindet, wo zwei benachbarte Zylinderbohrungen nahe aneinan­ derkommen, und einen zweiten Abschnitt, der den Teil unter der Hilfsverbrennungskammer umgibt und sich entfernt von der Zy­ linderbohrung befindet. Der erste Abschnitt ist in der Feder­ konstante stärker als der zweite Abschnitt. Als Ganzes kann die Wulst relativ gleichmäßig zusammengedrückt bzw. kompri­ miert werden.

Claims (5)

1. Zylinderkopfdichtung für eine Brennkraftmaschine, die Hauptverbrennungskammern und Hilfsverbrennungskammern hat, wobei die Dichtung (G) folgendes umfaßt: wenigstens eine Me­ tallplatte (10); eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen (Hc1, Hc2), die in der Metallplatte (10) ausgebildet und nebeneinan­ der angeordnet sind; und eine Mehrzahl von Wülsten (11, 12), die auf bzw. in der Metallplatte (10) ausgebildet sind, wobei jede Wulst (11, 12) eine Zylinderbohrung (Hc1, Hc2) und einen oder den Teil oder Bereich (X) unter einer Hilfsverbrennungs­ kammer umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wulst (11, 12) einen ersten Abschnitt (11b, 12b) aufweist, der sich in einem Teil oder Bereich befindet, wo zwei benachbarte Zylin­ derbohrungen (Hc1, Hc2) nahe aneinanderkommen, und einen zwei­ ten Abschnitt (11a, 12a), der den Teil oder Bereich (X) unter der Hilfsverbrennungskammer umgibt und sich entfernt von der Zylinderbohrung (Hc1, Hc2) befindet, wobei der erste Abschnitt (11b, 12b) eine Federkonstante hat, die größer als jene des zweiten Abschnitts (11a, 12a) ist.

2. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder der Wülste (11), die sich in den Längsendteilen der Dichtung (G) befindet, einen dritten Abschnitt (11c) hat, der einem longitudinalen Rand bzw. Querrand (10b) der Dichtung (G) zugewandt ist, wobei der dritte Abschnitt (11c) eine Federkonstante hat, die schwächer als jene des ersten Abschnitts (11b, 12b) ist.

3. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Wülste (11, 12) einen vierten Abschnitt (11d, 12d) hat, der sich auf einer Seite befindet, die relativ zu der Zylinderbohrung (Hc1, Hc2) dem zweiten Abschnitt (11a, 12a) entgegengesetzt ist, wobei der vierte Abschnitt (11d, 12d) eine Federkonstante zwischen den Federkonstanten des ersten Abschnitts (11b, 12b) und des zweiten Abschnitts (11a, 12a) hat.

4. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß sich der zweite Abschnitt (11a, 12a) auf einer Seite befindet, die relativ zu einer imaginären Linie (L), welche eine Verbindung zwischen den Mitten von zwei benachbarten Bolzen- bzw. Schraubenlöchern (Hb) bildet, die außerhalb bzw. auf der Außenseite der Zylin­ derbohrungen (Hc1, Hc2) und längs einer Längsrichtung der Dichtung ausgebildet sind, entgegengesetzt zu der Zylinderboh­ rung (Hc1, Hc2) ist.

5. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder­ kopfdichtung zur Ausbildung einer Metallaminat- oder -platten­ dichtung wenigstens eine zusätzliche Platte umfaßt, die sich über oder unter der wenigstens einen Metallplatte (10) befin­ det.