DE2420051C3

DE2420051C3 - FifissigkeitsgekUhlter Zylinderkopf für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2420051C3
Application number: DE2420051A
Authority: DE
Inventors: Karl Detroit Mich. Zaruba (V.St.A.)
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1973-04-23
Filing date: 1974-04-23
Publication date: 1979-05-31
Also published as: DE2420051A1; GB1422764A; JPS534168B2; US3818878A; JPS5012413A; DE2420051B2

Description

Der Entwurf von flüssigkeitsgekühlten Zylinderköpfen aus Guß für Brennkraftmaschinen erfordert infolge des komplexen Aufbaues Kompromisse, wenn Verbesserungen bezüglich der anzustrebenden einfacheren Herstellung und der einwandfreieren Kühlung erzielt *'< werden sollen.

Bei einer den Ausgangspunkt der Erfindung gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches bildenden Bauart (DE-AS 12 58 654) wird zur besseren Aufnahme der mechanischen Beanspruchungen, besonders der Zünddrücke, eine im wesentlichen zylindrische Stützwand zwischen der unteren Wand und der Zwischenwand vorgesehen und eine symmetrische Verteilung der Auslaßöffnungen für die Kühlflüssigkeit gewählt.

Zur Verbesserung der Verteilung der Kühlflüssigkeit sind bei einer anderen bekannten Bauart (DE-AS 18 10 603) feste Einsätze zwischen der oberen und unteren Wand des Zylinderkopfes vorgesehen, denen Löcher oder Leitungen genau bestimmter Abmessungen und Richtung zugeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß eine verbesserte Kühlung unter erleichterter Herstellung durch Gießen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches herausgestellten Merkmale gelöst

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird das Gießen des Zylinderkopfes erleichtert, weil die Anordnung der Öffnungen in der Zwischenwand die Verbindung mit den Kühlflüssigkeitseintrittsöffnungen in der unteren Wand herstellt und daher zur Verbindung der Kerne für den im wesentlichen umschlossenen unteres Teil der Kühlflüssigkeitskammer, den benachbarten offenen Teil der unteren Kühlflüssigkeitskammer sowie den oberen Kühlflüssigkeitskammerteil miteinander verbinden. Nach dem Gießen werden diese Öffnungen durch die eingesetzten, einseitig einen Boden aufweisenden Buchsen verschlossen, durch die der angestrebte vorteilhafte Kühlflüssigkeitsumlauf durch den Zylinderkopf erzwungen wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Zylinderkopfes nach der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung zeigen

F i g. 1 einen Schnitt durch einen Teil des Zylinderkopfes nach der Linie 1 -1 in F i g. 3,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in F i g. 1

und F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in F i g. 1.

Der Zylinderkopf 10 des Ausführungsbeispiels ist für eine riehrzylinder-Dieselbrennkraftmaschine bestimmt und ist mehreren in Längsrichtung liegenden Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnet Der Zylinderkopf besteht aus einem Gußstück 12 und enthält mehrere Rohre 14 aus Metall zur Aufnahme von Einspritzeinrichtungen und Buchsen 16 und 18, durch die Kühlflüssigkeit vom nicht dargestellten Zylinderblock zugeleitet wird.

Das Gußstück 12 hat eine obere Wand 20 und eine untere Wand 22, die durch eine innenliegende Seitenwand 24 und eine Umfangswand 26 und Stirnwände 28 miteinander verbunden sind. Diese Wände umschließen eine Kühlflüssigkeitskammer 30 zwischen der oberen und unteren Wand.

An den Zylindern des Zylinderblocks zugeordneten Stellen, von denen in der Zeichnung zwei dargestellt sind, sind vier in rechteckiger Zuordnung zueinander liegende Auslaßöffnungen 32a bis 32c/und 34a bis 34c/in der unteren Wand 22 vorgesehen. An die Auslaßöffnungen schließen sich nach oben gerichtete Auslaßventilwände 36a bis 36c/ bzw. 38a bis 38c/ an, die einen im wesentlichen horizontal liegenden gegabelten Auslaßkanal 40 übergehen, der zu einer Auslaßöffnung in der Umfangswand 26 des Zylinderkopfes 12 führt und durch eine Wand 42 begrenzt wird, die sich durch die Kühlflüssigkeitskammer 30 erstreckt.

Das Gußstück 12 enthält ferner mehrere Säulen 43 bis

48, die sich zwischen der oberen und der unteren Wand erstrecken und Löcher 50 enthalten, durch die Befestigungsschrauben zur Befestigung des Zylinderkopfes 10 am Zylinderblock treten. Zwischen den den Zylindern zugeordneten Stellen erstrecken sich zwischen den Säulen 43 bis 48, jedoch von diesen getrennt in Querrichtung des Zylinderkopfes 10 Stützwände 5 i.

Zwischen der oberen und der unteren Wand 20 bzw. 22 ist eine Zwischenwand angeordnet, die sich von den Stirnwänden des Zylinderkopfes zu den verschiedenen Auslaßventilwänden erstreckt und diese schneidet, wodurch die Kühlflüssigkeitskammer in einen oberen und einen unteren Teil unterteilt wird. Die Zwischenwand besteht hierbei aus mehreren Teilen 54,55 und 56. Die einen Teile 54 erstrecken sich zwischen den Stirnwänden 28 und den benachbarten Auslaßventilwänden; mittlere Teile 55 befinden sich im Bereich der vier Auslaßöffnungen 32a bis 32c/bzw. 34a bis 34c/jedes Zylinders; Verbindungsteile 56 erstrecken sich schließlich zwischen den Auslaßkanälen benachbarter Zylinder und schneiden die senkrechten Stütrvände 51. Die unteren Teile der Wände 42 der Auslaßkanäle 40 verbinden hierbei die einzelnen Teile 54, 55, 56 der Zwischenwand und bilden damit ebenfalls einen Teil der Zwischenwand.

Die in Querrichtung liegenden Kanten der Teile 56 der Zwischenwand sind mit der unteren Wand 22 durch im wesentlichen in Längsrichtung liegende Verbindungswände 58 und 59 verbunden, durch die der untere Teil der Kühlflüssigkeitskammer 30 zwischen benachbarten Zylindern im wesentlichen umschlossen wird. In gleicher Weise sind Verbindungswände 60 und 61 vorgesehen, die die Kanten der Teile 54 der Zwischenwand mit der unteren Wand 22 verbinden, um diese Teile der unteren Kühlflüssigkeitskammer 30 zu umschließen. Die Verbindungswände 58, 59, 60 und 61 sowie die Stützwände 51 enthalten Kühlflüssigkeitseintrittsöffnungen 63,64, die sich durch die untere Wand 22 erstrecken und die eine Verbindung der im wesentlichen umschlossenen unteren Teile der Kühlflüssigkeitskammer 30 mit din übrigen Teilen der Kühlflüssigkeitskammer 30 hersteilen, wenn das Gußstück 12 gegossen wird. Die Kühlflüssigkeitseintrittsöffnungen 63 erstrecken sich nach oben durch die Zwischenwandteile 56, um die Verbindung zwischen dem unteren und oberen Kühlflüssigkeitskammerteil herzustellen. Diese Kühlflüssigkeitseintrittsöffnungen 63 und 64 ermöglichen, daß Kerne für die oberen und unteren Kühlflüssigkeitskainmerteile und die im wesentlichen umschlossenen und offenen Teile des unteren Kühlflüssigkeitskammerteils sich gegenseitig an diesen Stellen während des Gießens abstützen. Auf diese Weise ist eine einwandfreie Festlegung der Kerne während des Gießens gewährleistet. Nach dem Gießen werden die Kühlflüssigkeitseintrittsöffnungen 63 und 64 maschinell auf Endmaß bearbeitet, worauf Buchsen 16 und 18 eingesetzt werden.

Die Buchsen 16 und 18 sind einseitig geschlossen. Die Buchsen 16 haben eine einzige Auslaßöffnung 66 in der Mantelfäche, während die Buchsen 18 zwei im Winkelabstand zueinander liegende Auslaßöffnungen 68,69 in der Mantelfäche aufweisen. Die Buchsen 16 und 18 bestehen zweckmäßig aus korrosionswiderstandsfähigem Werkstoff, beispielsweise Messing.

Die Buchsen 16 werden in die Kühlflüssigkeitseintrittsöffnungen 64 mit Preßsitz eingesetzt, wobei ihre Böden einwärts gerichtet in bearbeitete Aussparungen 71 in Augen 72 an der Unterseite der Teile 54 der

ίο

Zwischenwand ragen. Die Auslaßöffnungen 66 haben hierbei eine Lage, daß sie Verbindung mit dem umschlossenen unteren Teil der Kühlflüssigkeitskammer 30 an den Stirnseiten des Zylinderkopfes haben.

Die Buchsen 18 werden in die Kühlflüssigkeitseintrittsöffnungen 63 mit Preßsitz eingetrieben, wobei ihre Böden die öffnungen in den Teilen 56 der Zwischenwand verschließen. Die Buchsen 18 erhalten eine solche Lage, daß ihre Auslaßöffnungen 68 und 69 Verbindung mit den im wesentlichen umschlossenen Teilen des unteren Kühlflüssigkeitskammerteils beiderseits der Stützwände 51 erhalten.

Die übrige Mantelfäche der Buchsen 16 und 18 verschließt die öffnungen in den Verbindungswänden 58 bis 61 und sperren damit die Verbindung zwischen den im wesentlichen umschlossenen Teilen der unteren Kühlflüssigkeitskammer 30 mit den verbleibenden offenen Teilen außerhalb der Verbindungswände.

Zentral zu den vier Auslaßöffnungen jedes Zylinders sind senkrecht ausgerichtete öffnungen 74, 75 und 76 durch die obere Wand, 20, die Zwischenwand und die untere Wand 22 vorgesehen. In diese öffnungen werden die Rohre 14 zur Aufnahme der Einspritzeinrichtung eingepreßt und an ihren unteren Enden durch Umbördeln festgelegt Im oberen Teil erfolgt eine Abdichtung teils durch den vorgesehenen Preßsitz, teils durch eine nachgiebige Dichtung 78. Das Rohr 14 besteht ebenfalls zweckmäßig aus Messing o. dgl. und stellt einen abgeschlossenen Raum zur Aufnahme der Brennstoffeinspritzeinrichtung dar.

Nach dem Anbau eines Zylinderkopfes 10 auf einen Zylinderblock sind die Gruppen von Auslaßöffnungen 32a bis 32b bzw. 34a bis 34t/ einzelnen Zylindern der nicht dargestellten Brennkraftmaschine ausgerichtet und die Kühlflüssigkeitseintrittsöffnuugen 63 und 64 passen zu entsprechenden Kühlflüssigkeitsöffnungen im Zylinderblock, so daß Kühlflüssigkeit unter Druck in den Zylinderkopf 10 geleitet werden kann. Die durch die Kühlflüssigkeitseintrittsöffnungen 64 eintretende Kühlflüssigkeit wird durch die Buchsen 16 in den in wesentlichen umschlossenen unteren Kühlflüssigkeitskammerteil an den Stirnseiten des Zylinderkopfes 10 geleitet und fließt zwischen benachbarten Auslaßventilwänden, z. B. 36a, 36b, und um das Rohr 14, wo es sich mit dem in entgegengesetzter Richtung strömenden Kühlflüssigkeitsstrom vereinigt und unter dem mittle^n Teil 55 der Zwischenwand zwischen den in Längsrichtung liegenden Auslaßventilwänden, z. B. 36a, 36c/ und 366, 36c, des stirnseitigen Zylinders hindurchtritt. Die durch die Kühlflüssigkeitseintrittsöffnungen 63 eintretende Kühlflüssigkeit wird durch die Buchsen 18 in d<p zwei im wesentlichen umschlossenen Teile der unteren KühSflüssigkeitskammer 30 zwischen benachbarten Zylindern geleitet. Sie strömt zwischen zwei benachbarten Auslaßventilwänden, beispielsweise 36c und 36d, und um das Rohr 14, vermischt sich mit der Kühlflüssigkeit, die aus der entgegengesetzten Richtung kommt, und strömt in Querrichtung unter den mittleren Teilen 55 der Zwischenwand zwischen den in Längsrichtung benachbarten Auslaßventilwänden, beispielsweise 36a, 36c/ und 36b, 36c, weiter. Dann kann sich die Kühlflüssigkeit frei in den übrigen unteren Teil der Kühlflüssigkeitskammer 30 und nach oben in den oberen Kühlflüssigkeitskammerteii bewegen, wo die Wände 42 der Auslaßkanäle 40 und die übrigen Wände Hes Zylinderkopffcs 12 gekühlt werden, bevor die Kühlflüssigkeit durch nicht dargesteiite Austrittsöffnungen abströmt.

Durch die Erfindung wird also ein Zylinderkopf 12 geschaffen, bei dem durch eine Zwischenwand und senkrechte Verbindungswände 58, 59 die Kühlflüssigkeit eindeutig zwischen die Ventilsitze und rings um das Rohr 14 zur Aufnahme der Einspritzeinrichtung gelenkt wird, so daß e'nc ausreichende und bevorzugte Kühlung dieser kritischen Flächen gewährleistet ist. Die hier zu verwendenden eingesetzten Buchsen 16, 18 leiten einmal den Kühlflüssigkeitsstrom in die gewünschten Teile der Kühlflüssigkeitskammer 30 und verschließen andererseits Verbindungen der im wesentlichen umschlossenen Kühlflüssigkeitskammerteile mit den übrigen Teilen der Kühlflüssigkeitskammer 30, die beim Gießen offen eine geeignete Festlegung der Kerne ermöglichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen aus einem Gußstück mit einer brennraumseitig unteren und einer in Abstand von dieser liegenden oberen Wand, die zusammen mit sie verbindenden Wänden eine Kühlflüssigkeitskammer begrenzen, und mit mehreren in Abstand voneinander liegenden Auslaßventilen, die sich von der unteren Wand durch die Kühlflüssigkeitskammer erstrecken und Auslaßöffnungen in der Seitenwand zugeordnet sind, die als in Querrichtung des Zylinderkopfes mit Abstand voneinander liegende Paare ausgebildet sind und die Paare in Längsrichtung mit Abstand voneinander is liegen, ferner mit einer zwischen der oberen und der unteren Wand mit Abstand von diesen vorgesehenen, unterbrochenen Zwischenwand, die die Auslaßventilwände schneidet und mindestens gewisse Auslaßkanäle in obere und untere Teile trennt, wobei sich zwischen der Zwischenwand, der unteren Wand und den in Längsrichtung des Zylinderkopfes benachbarten Auslaßventilwänden je eines von zwei in Querrichtung benachbarten Paaren von Auslaßöffnungen Verbindungswände erstrecken und den zwischen den letzteren in Querrichtung liegenden unteren Teil der Kühlflüssigkeitskammer im wesentlichen umschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Wand (22) mehrere Kühlflüssigkeitseintrittsöffnungen (63) zu dem im wesentlichen JO umschlossenen unteren Teil der Kühlflüssigkeitskammer (30) enthält, zu denen in der Senkrechten ausgerichtet Öffnungen in den Verbindungswänden (58 und 59) und der Zwischenwand (Teile 54,55,56) liegen und die beim Gießen des Zylinderkopfes eine Verbindung zu den benachbarten offenen unteren Teilen der Kühlflüssigkeitskammer und zum oberen Kühlfiüssigkeitskammerteil bilden, wobei in die Kühlflüssigkeitseintrittsöffnungen (63) Buchsen (18) eingesetzt sind, die mit ihren innenliegenden Eüöden die Öffnungen der Zwischenwand (Teile 54, 55, 56) verschließen und mil ihren Mantelflächen die unmittelbare Verbindung zwischen dem im wesentlichen umschlossenen und dem offenen unteren Teil der Kühlflüssigkeitskammer versperren und für den Kühlflüssigkeitsdurchtritt zu dem im wesentlichen umschlossenen unteren Teil der Kühlflüssigkeitskammer in den Mantelflächen Auslaßöffnungen (68, 69) aufweisen, und daß dieser Teil der Kühlflüssigkeitskainmer mit den übrigen Teilen der Kühlflüssig- w keitskammer durch Öffnungen zwischen den in Querrichtung in Abstand voneinander liegenden benachbarten Auslaßventilwänden (36c/, 36c; 38a, 386,) der zwei in Längsrichtung Abstand voneinander aufweisenden Auslaßöffnungen (32, 32t/,- 34a, « 34b)'m Verbindung steht.