DE2065005C3 - Wassergekühlter Zylinderkopf fur Brennkraftmaschinen Ausscheidung aus 2013536 - Google Patents

Description

Die (rfindr- bezieht sich auf einen wassergekühlten Zylindci isopf für Brennkraftmaschinen, dessen Einlaß- bzw. Au^lafkanal ',n Strömungsverlauf in zwei im Abstand voneinander und etwa rechtwinklig in die Auflagerfläche < ;s Zylinderkopfes mündende, zur Aufnahme von Ventilen bestimmte Teilkanäle übergeht bzw. sich aus solchen Teilkanälen zusammensetzt, zwischen denen quer zur Längsachse des Einlaß- bzw. Auslaßkanals und etwa parallel zur Auflagerfläche im Abstand von dieser ein Kühlwasserkanal angeordnet ist.

Bei einem üblicherweise im Gußverfahren gefertigten Zylinderkopf, dessen Einlaß- bzw. Auslaßkanal mit zwei in die Auflagefläche mündenden, zur Aufnahme von Ventilen bestimmten Teilkanälen versehen ist. bereitet es Schwierigkeiten, den üblicherweise zwischen den Teilkanälen vorgesehenen Kühlwasserkanal ausreichend groß zu machen. Der Grund hierfür liegt in der Anordnung der für die Ausläufe beim Guß notwendigen Kerne, deren Lage und Abstand durch die in den gegossenen Zylinderkopf einzusetzenden \ entile festgelegt ist. Da der Abstand dieser Kerne voneinander verhältnismäßig klein ist. steht auch für den zwischen ihnen anzuordnenden Kern des Kühlwassermantels und vor allem für dessen Breite nur wenig Raum zur Verfügung. Um durch den Kanal eine größere Menge an Kühlwasser je Flächeneinheit des lichten Querschnittes hindurchzuführen, gab es nur den Ausweg, den Kanal in seinen Höhcnbemcssungen zu vergrößern.

Nicht nur führt eine Vergrößerung des Kühlwasserkanals in der Höhe zu einer nicht erwünschten vergrößerten Höhenabmessung des Zylinderkopfes, sondern eine solche sich in der Höhe erstreckende lichte Kanalweite ist auch weniger wirksam für die Abfuhr der Wärme, die am empfindlichsten im Bereich der Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen auftritt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den zwischen den Teilkanälen verlaufenden Kühlwasserkanal in einer solchen Weise auszubilden, daß durch Vergrößerung des lichten Querschnittes eine intensivere Wärmeabfuhr erreicht wird, ohne daß durch eine solche Ausbildung die Anordnung der Ventilsitze in den in der Auflagerflüche des Zylmderkopfes liegenden Ventilöffnungen erschwert wird.

Zur l.ÖMing dieser Aufgabe hat bei dem eingangs beschriebenen Zylinderkopf der Kühlwasserkanal gei laß der Erfindung einen Querschnitt, dessen \ erhältnis \on Breite'zu Hohe gleich oder größer M als 1 und wenigstens eine der in der Auflagefläche liegenden VentTlöffnungen eine zur Aufnahme der

ίο VentiKitze dienende Aufweitung hat. wiegln sich bekannt aus der USA.-Pitentsehrift 3 008 45S.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung wiedergegebenen Ausfülirungsbeispiele erläutert, in der Zeichnung ist

F i g. 1 ein" durch die Ebene der beidseitig de-Kühlwassermantels gelegenen Ventile gelegter vertikaler Schnitt durch einen Zylinderkopf einer VS-Dieselbrennkraft maschine.

F i g. 2 eine Draufsicht auf den Zylinderkopf.

F i g. 3 ein Querschnitt längs der Linie V-V in Fig. i

Fig. 4 ein Querschnitt längs der Linie Xl-Xl in Fig. 2.

Die Fig. I und 2 zeigen einen Zylinderkopf Kt einer VS-Dieselbrennkraftmaschine 12. Dieser Zylinderkopf 10 umfaßt vier Zylinder mit einem für alle Zylinder lypi.ichen Einlaßkanal 14. der zwei strömungsgünstig geformte Teilkanäle aufweist, die im Abstand voneinander und etwa rechtwinklig in der Auflagerfläche des Zylinderkopfes 10 liegenden und zur Aufnahme von Einlaßventilen 16 bestimmte Ventilöffnungen 18«. 20 α münden. Diese sich in der Bodenplatte des Zylinderkopfes 10 befindenden Ventilöffnungen 18«. 20« führen in den Zylinder

und stellen dessen Einlaßöffnungen dar. In die Ventilöffnungen 18a. 20« sind Ventiisitzringe 22 eingepreßt. Außerdem verlaufen im Zylinderkopf 10 quer zum Einlaßkanal 14, und von diesem durch dicke Gußwände getrennt, in unterschiedlichen Höhen Ausnehmungen 24« für Kühlwasser und durch Kerne erzeugte untere Kühlwasserkanäle 26«. Für jeden Zylinder ist im Zylinderkopf 10 eine Einspritzdüse 28 vorgesehen, und die Ventile sind etwa ringförmig derart um die jeweilige Einspritzdüse angeordnet, daß sich auf deren einer Seite die Einlaßventile 16 befinden, denen auf der anderen Seite zwei Auslaßventile 30 gegenüberliegen.

Der Kühlwasserkanal 26 a. der. wie F i g. 1 und 3 /eigen, zwischen den Ventilöffnungen 18«. 20« in verhältnismäßig kleinem Abstand von der Auflagerflache und deshalb in einer Lage angeordnet ist, von der aus die anfallende Wärme gut durch das den Kühlwasserkanal 26« durchströmende Kühlwasser abgeführt werden kann, hat einen Querschnitt, bei dem das Verhältnis von Breite zu Höhe gleich 1 oder etwas größer als 1 ist. Infolge der Verbreiterung des Kanalquerschnittes hat der im Gießmodell für die Ventilöffnung 18« einzusetzende Kern (die strichpunktierte Linie 46 in F i g. 3 stellt die Trennlinie zwischen Oberkasten und Unterkasten der Sandform dar) eine Begrenzung, die durch die gestrichelte Linie 48« angedeutet ist und die einen größeren Abstand vom Kühlwasserkanal 26« hat, als dies bisher üblich war. Die Ventilöffnung 18« weist deshalb nicht mehr einen kreisförmigen Querschnitt auf, sondern auf der Seite des Kühlwasserkanals 26 a hat er die durch die Linie 48 α angedeutete Begrenzung, die eine Sehne der kreisringförmigen öffnung darstellt.

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Um ausreichend Platz für einen dort vorzusehenden Ventilsit/, zu schaffen, wird die Öffnung mittels eines mit 50 angedeuteten, spanabhebenden Werkzeuges kegelstumpfförniig erweitert und zugleich kreisrund gestaltet, indem das Werkzeug bis in die strichpunklierte. mit 52 angedeutete Lage eingeführt ist.

Der Kegelwinkel des kegelstumpfförrnigen Werkzeuges 50 beträgt etwa 45 . und die Werkstoffabtragung an der Fiäche 48« erstreckt sich über einen Winkel von etwa 22¹ j . In der Praxis kann für diesen Bearbeitungsvorgang ein Verbundwerkzeug verwendet werden, welches während des Schneidvorsehubes zugleich zumindest roh die erforderliche, versenkte, konzentrische Aufweitung 54 herausfräst. In diese Aufweitung wird der erwähnte Ventilsitzring 22 eingepreßt, der einen glatten Übergang zur Ausnehmung in der Auflagerfläche schafft. Deshalb ist der Ventilsitzring 22 mit einei in der Axialrichtung gekrümmt verlaufenden Innenfläche versehen, die sich der radialen Innenseite gut anpaßt. Der quer durch den Einlaßkanal 14 zwischen diesem und der Auflagefläche und zwischen den beiden Ventilöffnungen 18«, 20« verlaufende Kühlwassermantel 26 α stellt keine Behinderung dar.

Noch höhere Anforderungen an die Wärmeabfuhr sind bei einem Auslaßkanal zu stellen. Die sich im Alislaßkanal vereinigenden zwei Teilkanäle brauchen weniger strömungsgünstig geformt zu sein, doch der zwischen ihnen vorgesehene Kühlwasserkanal soll möglichst groß sein, um eine für die Wärmeabfuhr ausreichende Menge an Kühlflüssigkeit durchzulassen. In diesem Fall gilt die Forderung um so mehr, daß der Kühlwasserkanal einen Querschnitt haben soll, dessen Verhältnis von Breite zu Höhe gleich, vorzugsweise größer als 1 ist.

Eine hierfür geeignete Ausführung des ZyIi.iderkopfes zeigt F i g. 4. in der die Linie 46 wiederum die Trennlinie zwischen Oberkasten und Unterkasten der Sandform darstellt. 114« ist der Auslaßkanal, der von in der Auflagert.ache liegenden Ventilöffnungen 118«, Ϊ20 fi ausgehl. Zwischen diesen ist quer zur Längsachse des Auslaßkanals 114« und etwa parallel zur Auflagefläche auf Abstand von dieser der Kühlwasserkanal 126 a angeordnet, dessen Breite größer als seine Höhe ist.

Die für die Kerne beim Gießen einzuhallenden Begrenzungen sind durch tl\e gestrichelten Linien 148« angedeutet, die sich beidsei'^:<! des Kühkvasserkanals 126« befinden und die die N^reisringöffnungen im gegossenen Zylinderkopf 10 als Sehnen begrenzen. Da diese sehnenförmigen Begrenzungen in beiden Ventilöflnungen 118«, 120« vorliegen, muß die Außen-'-jite des Kühlwasserkanals 126 a auf beiden Seiten im Bereich dieser Ventilöffnungen hinterschnitten sein. Dies erfolgt, wie schon beschrieben, durch Einführung eines spanabhebenden Werkzeuges, wie in F ig. 3. Nach oder währei.d dieser Bearbeitungen wird die für den Ventilsitzring erforderliche Aufweitung 154 eingearbeitet und hierin den Ventilsitzring eingepreßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Wassergekühlter Z\ linderkopf für Brennkraftmaschinen, dessen Einlaß- bzw. Auslaßkanal im Strömlings*, erlauf in zwei im .Abstand voneinander und etwa rechtwinklig in die Auflagefläche des Zylinderkopfes mündende, /ur Aufnahme von Ventilen bestimmte Teilkanäle übergeht bzw. sich aus solchen Teilkanälen zusammensetzt, zwischen denen quer zur Längsachse des Einlaß- bzw. Auslaßkanals und etwa parallel zur Auflagefläche im Abstand von dieser ein Kühlwasserkanal angeordnet ist. dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t. daß der Kühlwasserkanal (26«. 126 a) einen Querschnitt hat, dessen Verhältnis VOi, Breite zu Hohe gleich oder größer als 1 ist und daß wenigstens eine der in der Auflagefläche liegenden Ventilöffnungen (18 λ. 20«. 118«. 120«) in an sich bekannter Weise eine zur Aufnahme der Ventilsitze dienende Aufwertung (54. 154) hat.