DE19943001C1 - Zylinderkopf für eine wassergekühlte Brennkraftmaschine - Google Patents
Zylinderkopf für eine wassergekühlte BrennkraftmaschineInfo
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Abstract
Dieser Zylinderkopf umfaßt an einer Wand des Zylinderkopfs wenigstens eine durch Strahlwärme eines Brennraums hervorgerufene Heißstelle. Besagte Heißstelle wird mittels einem von Kühlwasser durchströmten Kühlkanal gekühlt. DOLLAR A Zur Optimierung der Kühlung der Heißstelle sind im Kühlkanal zusätzliche Kühlwasser führende Strömungsvorkehrungen für eine gezielte Kühlwasserströmung und Kühlung der Heißstelle an der Wand des Zylinderkopfs vorgesehen.
Description
Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine wassergekühlte
Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist ein Zylinderkopf für eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine mit Wasserkühlung
bekannt - EP 0088157 A1 -, welcher Zylinderkopf Maßnahmen zur Verringerung der
thermischen Belastung umfaßt. Hierfür ist ein düsenartiger Hauptwasserübertritt
vorgesehen, der eine zwischen Gaswechselkanälen wirkende Strömung erzeugt.
Die EP 0353988 A1 zeigt in Fig. 3 einen Zylinderkopf, der wassergekühlt ist und eine
Heißstelle im Bereich einer Wand des Zylinderkopfs aufweist, die sich zwischen einer
zentralen Zündkerze und einem Brennraum erstreckt.
Die US 2,305,457 behandelt einen wassergekühlten Zylinderkopf mit Kühlkanälen, die
um Auslaßventile herumgeführt sind. Diese Kühlkanäle weisen benachbart den
Auslaßventilen Wandungen auf, die mittels über Sprühdüsen verteiltes Kühlmedium
gekühlt werden.
Schließlich befaßt sich die DE 34 12 052 C2 mit einem mit Ventilen versehenen
Zylinderkopf, welche Ventile von Ventilsitzringen umgeben sind. Diese Ventilsitzringe
werden von Kühlwasser führenden Ringkanälen begrenzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlkanal eines Zylinderkopfs einer
Brennkraftmaschine derart zu gestalten, daß vor allem ausgeprägte Heißstellen des
Zylinderkopfs mit strömendem Kühlwasser gekühlt werden.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst.
Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen
enthalten.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß die
zusätzlichen Kühlwasser führenden Strömungsvorkehrungen eine gezielte
Kühlwasserströmung und Kühlung im Bereich der Heißstelle bewirken d. h. an einer
Wandung des Kühlkanals, die sich beispielsweise zwischen der zentralen Zündkerze
und einem Brennraum erstreckt. Die Strömungsvorkehrungen sind dann besonders
wirksam, wenn sie durch einen oder mehrere Zusatzkanäle gebildet werden, wobei
zumindest ein Zusatzkanal auf die Heißstelle ausgerichtet ist. Der Zusatzkanal ist mit
einem Kühlwasserzuführungskanal verbunden, welcher Kühlwasserzuführungskanal in
einem an den Zylinderkopf angesetzten Zylindergehäuse vorgesehen ist. Darüber
hinaus sind in dem Kühlkanal zusätzlich zu den Strömungsvorkehrungen ein oder
mehrere Steuervorkehrungen angeordnet, die ebenso eine gezielte
Kühlwasserströmung und Kühlung der Heißstelle an der Wand des Zylinderkopfs
gewährleisten. Die Strömungsvorkehrungen und die Steuervorkehrungen bewirken
einen gezielten Strom des Kühlwassers an die Heißstelle und reduzieren so das Risiko
einer temperaturbedingten Überbeanspruchung. Dies wiederum ermöglicht zum einen,
daß bei der konstruktiven Auslegung eines Zylinderkopfs Standardwerkstoffe - AlSi 10
und AlSi 7 - verwendet werden können und zum anderen, daß der Ausschuß, der
gerade bei Zylinderköpfen von Brennkraftmaschinen besonders kostenträchtig ist,
deutlich reduzierbar ist.
In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend
näher beschrieben ist.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt einer Brennkraftmaschine im Bereich eines Zylinderkopfs und
eines Zylindergehäuses, und
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.
Eine für den Einbau in ein Kraftfahrzeug geeignete mehrzylindrige Brennkraftmaschine
1 - Ottobauart - mit Wasserkühlung umfaßt in dem dargestellten Bereich einen
Zylinderkopf 2 und ein Zylindergehäuse 3, die aus einer Leichtmetallegierung bestehen
und in einer Trennebene 4 zusammengesetzt sind. Der Zylinderkopf 2 ist pro Zylinder
mit zwei Einlaßventilen und zwei Auslaßventilen - nicht dargestellt - versehen. Die
Auslaßventile wirken mit Ventilsitzringen 5, 6 zusammen, die in Ventilsitzen 7, 8 ruhen -
Fig. 2 -.
Über die Einlaßventile einer Einlaßseite 9 wird einem Brennraum 10 ein
Kraftstoffluftgemisch-Saugrohreinspritzung - zugeführt, das mittels einer Zündkerze
11 entzündet wird und danach in Form von Abgasen durch die Auslaßventile einer
Auslaßseite 12 in eine nicht gezeigte Abgasanlage gelangt. Die in eine
Gewindebohrung 13 des Zylinderkopfs eingedrehte Zündkerze 11 verläuft in einer
Mittellängsebene A-A eines Zylinders 14 - oder mit geringem Abstand dazu - d. h. sie
weist eine zentrale Lage im Brennraum 10 auf.
In dem mit Kühlwasser gekühlten Zylinderkopf 2 ist pro Brennraum 10 bzw. Zylinder
14 ein Kühlkanal 15 vorgesehen der von einem Kühlwasserzuführungskanal 16 des
Zylindergehäuses 3 aus mit besagtem Kühlwasser versorgt wird. Das Kühlwasser
strömt von der Auslaßseite 12 vom Kühlwasserzuführungskanal 16 kommend über den
Kühlkanal zur Einlaßseite 9 hin - ein Querstrom im Zylinderkopf 2 bewirkender
Kühlkanal 15 - und wird durch einen nicht gezeigten Kühlwasserabführungskanal im
Zylinderkopf 2 abgeführt.
Im Kühlkanal 15 ergibt sich beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 durch Strahlwärme
des Brennraums 10 auf der Auslaßseite 12 eine Heißstelle 17 an einer Wand 18, die
die Gewindebohrung 13 und den Brennraum 10 begrenzt. Um eine gezielte Kühlung
dieser Heißstelle 17 zu gewährleisten, sind im Kühlkanal 15 zusätzliche Kühlwasser
führende Strömungsvorkehrungen 19 vorgesehen. Die Strömungsvorkehrungen 19
umfassen einen Zusatzkanal 20, über den ein definierter Kühlwasserstrahl an die
Heißstelle 17 gelangt, dergestalt, daß die thermische Belastung der Wand 18 des
Zylinderkopfs 2 reduziert wird. Im Ausführungsbeispiel ist der Zusatzkanal 20 in etwa
auf die Heißstelle 17 ausgerichtet und über eine Bohrung 21 mit dem
Kühlwasserzuführungskanal 16 im Zylindergehäuse verbunden. Aus Fertigungsgründen
ist der Zusatzkanal 20 als Schrägbohrung 22 ausgeführt, die im Winkel α zur
Trennebene 4 zwischen dem Kühlwasserzuführungskanal des Zylindergehäuses 3 und
dem Kühlkanal 15 im Zylinderkopf 2 verläuft. Außerdem ist der Zusatzkanal 20 so
angeordnet, daß er sich zwischen den Auslaßventilen erstreckt, und zwar benachbart
den Ventilsitzen 7, 8 bzw. Ventilsitzringen 5, 6, wodurch eine zusätzliche Kühlwirkung an
letzteren erzielt wird.
Schließlich sind innerhalb des Kühlkanals 15 in Ergänzung zu den
Strömungsvorkehrungen 19 auch noch Steuervorkehrungen 23 eingearbeitet, die
ebenfalls zur gezielten Kühlwasserströmung und Kühlung der Heißstelle 17 an der
Wand 18 des Zylinderkopfs 2 dienen. Die Steuervorkehrungen 23 werden durch ein
oder mehrere Leitrippen 24 gebildet, die eine definiert beschleunigte
Kühlwasserströmung bewirken.
Claims (9)
1. Zylinderkopf für eine wassergekühlte Brennkraftmaschine mit wenigstens einer
durch Strahlwärme eines Brennraums bewirkten Heißstelle an einer Wand des
Zylinderkopfs, welche Heißstelle mittels einem von Kühlwasser durchströmten
Kühlkanal gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlkanal (15) zusätzliche
Kühlwasser führende Strömungsvorkehrungen (19) für eine gezielte
Kühlwasserströmung und Kühlung der Heißstelle (17) an der Wand (18) des
Zylinderkopfs (2) vorgesehen sind.
2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Strömungsvorkehrungen (19) einen oder mehrere Zusatzkanäle (20) umfassen, die die
Kühlwasserströmung im Bereich der Heißstelle (17) unterstützten.
3. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein
Zusatzkanal (20) in etwa auf die Heißstelle (17) ausgerichtet ist.
4. Zylinderkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zusatzkanal (20) mit einem Kühlwasserzuführungskanal (16)
verbunden ist.
5. Zylinderkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem
Zusatzkanal (20) verbundene Kühlwasserzuführungskanal (16) in einem an den
Zylinderkopf (2) angesetzten Zylindergehäuse (3) vorgesehen ist.
6. Zylinderkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zusatzkanal (20) als Schrägbohrung (22) zwischen dem
Kühlwasserzuführungskanal (16) des Zylindergehäuses (3) und dem Kühlkanal (15) im
Zylinderkopf (2) ausgeführt ist.
7. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit wenigstens zwei Ventilsitze aufweisenden Auslaßventilen pro
Zylinder, die über den Kühlkanal gekühlt werden, wobei das Kühlmedium unter Bildung
eines von einer Auslaßseite zu einer Einlaßseite des Zylinderkopfs wirkenden
Querstroms geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Zusatzkanal (2)
zwischen den Auslaßventilen, vorzugsweise benachbart von Ventilsitzen (7, 8) der
Auslaßventile erstreckt.
8. Zylinderkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, innerhalb des Kühlkanals (15) zusätzlich zu den
Strömungsvorkehrungen (19) ein oder mehrere Steuervorkehrungen (23) für eine
gezielten Kühlwasserströmung und Kühlung der Heißstelle (17) an der Wand (18) des
Zylinderkopfs (2) vorgesehen sind.
9. Zylinderkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuervorkehrungen (23) durch eine oder mehrere Leitrippen (24) im Kühlkanal (15)
gebildet werden.
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