DE2437965A1

DE2437965A1 - Fluessigkeitsgekuehlter zylinderkopf

Info

Publication number: DE2437965A1
Application number: DE2437965A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Rudert; Norbert Ing Grad Wand
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH; Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1974-08-07
Filing date: 1974-08-07
Publication date: 1976-02-26
Also published as: JPS5141143A; US4121550A; ES440063A1; FR2281503A1; JPS553530B2; IT1040995B; CH604000A5; FR2281503B1; DE2437965C2; GB1497942A

Description

MOTOREN- UND TURBINEN-UNION 7Λ37965

FRIEDRICHSHAPEN CMEH ⁿ

Friedrichshafen.

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf

Die Erfindung bezieht sich auf einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit sich in Zylinderkopf-Längsrichtung gegenüberliegenden Ein- und Auslaßkanälen, einer zentralen Kammer zur Aufnahme einer Einspritzdüse oder einer Vorkammer und mehreren Eintrittsbohrungen für die Kühlflüssigkeit im Zylinderkopfboden, die am Zylinderumfang angeordnet sind.

Es ist Zweck der Flüssigkeitskühlung, im Zylinderkopf die Stellen mit besonders hoher thermischer Beanspruchung, wie den Zylinderkopfboden im Bereich um die zentrale Kammer, die zentrale Kammer selbst, das Auslaßventil und den Auslaßkanal, intensiv zu kühlen.

Bei einem bekannten flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf bewirkt die Form des, die zentrale Kammer umgebenden, Kühlflüssigkeitsraumes ein Abströmen der Kühlflüssigkeit vorwiegend in Achsrichtung des Zylinders mit geringer Geschwindigkeit, so daß die Zylinderkopfbodenpartie um die zentrale Kammer nicht im wünschenswerten Maße gekühlt wird. Auch sind bei diesem bekannten Zylinderkopf, trotz der höheren thermischen Belastung des Auslaßkanals, die Kühlkanäle im Bereich um die Ein- und Auslaßkanäle im gleichen Maß mit Kühlflüssigkeit beaufschlagt. Daraus resultieren höhere Wandtemperaturen im Bereich des Auslaßkanals, die zu unerwünschten Wärmespannungen im Zylinderkopf führen.

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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Mangel vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei ringförmige, ubereinanderliegende, die zentrale Kammer umgebende Kühlkanäle, die durch zwei in Zylinderkopf-Längsrichtung gegenüberliegende Übertrittsöffnungen miteinander verbunden sind, so daß die Kühlflüssigkeit gezwungen ist, die ringförmigen Kühlkanäle nacheinander in Bezug auf die zentrale Kammer in Umfangsrichtung zu durchfließen, und daß zwei in Zylinderkopf-Querrichtung in der Nähe des Zylinderkopfbodens gegenüberliegende Bohrungen den unteren ringförmigen Kühlkanal mit zwei an den Längsseiten des Zylinderkopfes gelegenen, von je zwei Eintrittsbohrungen gespeisten, Kühlkanälen verbinden. Diese Maßnahmen bewirken infolge der erzwungenen hohen Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit eine intensive Kühlung des Zylinderkopfbodens und der zentralen Kammer.

Um die Wandtemperaturen der Ein- und Auslaßkanäle auf etwa gleicher Höhe zu halten, ist für den Bereich um den Auslaß gemäß der Erfindung ein weiterer Kanal angeordnet, der den oder die Auslaßkanäle an drei Seiten umschließt, und der durch eine Eintrittsbohrung mit der höchsten Stelle des Zylinder-Kurbelgehäuses zur gleichzeitigen Entlüftung der KUhI-flüssigkeitsräume des Zylinder-Kurbelgehäuses verbunden ist.

Um eine ausreichende Versorgung des oberen ringförmigen Kühlkanals mit Kühlflüssigkeit zu gewährleisten, besitzt nach einem Merkmal der Erfindung die in der Nähe des Kühlflüssig-

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keitsrücklaufanschlusses liegende Übertrittsöffnung einen kleineren Querschnitt als die in Zylinderkopf-Längsrichtung gegenüberliegende Übertrittsöffnung.

Zur Entlüftung der seitlichen Kühlkanäle ist erfindungsgemäß in die beiden, aus gußtechnischen Gründen notwendigen, Verbindungen zwischen dem weiteren Kühlkanal und den seitlichen Kühlkanälen je ein Drosseleinsatz angeordnet, der die Entlüftung ermöglicht, jedoch einen wesentlichen Wasserübertritt an dieser Stelle unterbindet.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die vorgeschlagene Führung der Kühlflüssigkeit eine hervorragende Kühlung der thermisch hochbeanspruchten Zylinderkopfbereiche erreicht ist, und daß die sonst durch zu ungleichmäßige Wärmeabfuhr entstehenden Warmespannungen vermieden werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einem parallel zu seinem Boden geführten Schnitt nach der Linie I-I in Fig. 2;

Fig. 2 einen Längsschnitt des Zylinderkopfes nach der Linie. H-II in Fig. 1;

Fig. 5 Querschnitt des Zylinderkopfes nach der Linie IH-III in Fig. 1;

Fig. 4 Querschnitt des Zylinderkopfes nach der Linie IV-IV in Fig. 1.

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6 0 9 3 Π -9 / fU 8 2

Ein flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf 11 für eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine besitzt sich in Zylinderkopf-Längsrichtung gegenüberliegende Ein- und Auslaßkanäle 12, 1 j5i eine zentrale Kammer 14 zur Aufnahme einer Einspritzdüse oder einer Vorkammer und mehrere Eintrittsbohrungen 15, 21 für die Kühlflüssigkeit, die im Zylinderkopfboden 27) am Zylinderumfang angeordnet sind.

Eine intensive Kühlung der Zylinderkopfbodenpartie um die zentrale Kammer 14 wird erreicht durch zwei ringförmige, übereinanderliegende, die zentrale Kammer 14 umgebende Kühlkanäle 16, 17, die durch zwei in Zylinderkopf-Längsrichtung gegenüberliegende Übertrittsöffnungen 18, I9 miteinander verbunden sind. Dadurch ist die Kühlflüssigkeit gezwungen, die ringförmigen Kühlkanäle 16, I7 nacheinander in Bezug auf die zentrale Kammer 14 in Umfangsrichtung zu durchfließen. ·

Der untere ringförmige Kühlkanal 16 ist zur Versorgung mit Kühlflüssigkeit durch zwei in Zylinderkopf-Querrichtung in der Nähe des Zylinderkopfbodens 23 gegenüberliegende Bohrungen 20 mit zwei an den Längsseiten des Zylinderkopfes gelegenen, von je zwei Eintrittsbohrungen 21 gespeisten, Kühlkanälen 22 verbunden.

Durch einen weiteren Kühlkanal 24, der den oder die Auslaßkanäle 13 an drei Seiten umschließt, wird eine bevorzugte Kühlung der gegenüber den Einlaßkanälen 12 thermisch höher belasteten Auslaßkanälen I3 erreicht. Damit stellen sich etwa gleiche Wandtemperaturen im Zylinderkopf 11 ein, wodurch die sonst unvermeidlichen Wärmespannungen vermieden werden.

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Mit Kühlflüssigkeit gespeist wird dieser weitere Kühlkanal 2k durch eine Eintrittsbohrung 15* die im Falle einer Brennkraftmaschine mit V-Anordnung der Zylinder mit der höchsten Stelle des Zylinder-Kurbelgehäuses zur gleichzeitigen Entlüftung der Kühlflüssigkeitsräumse des Zylinder-Kurbelgehäuses verbunden ist.

Um eine ausreichende Versorgung des oberen ringförmigen Kühlkanals 17 durch die Übertrittsöffnung 18 mit Kühlflüssigkeit zu gewährleisten, besitzt die in der Nähe des Kühlflüssigkeitsrücklaufanschlusses 26 liegende Übertrittsöffnung 19 einen kleineren Querschnitt als die in Zylinderkopf-Längsrichtung gegenüberliegende Übertrittsöffnung 18.

Die Entlüftung der beiden seitlichen Kühlkanäle 22 des Zylinderkopfes 11 erfolgt über die aus gußtechnischen Gründen ohnehin notwendigen Verbindungen 27 zwischen dem weiteren Kühlkanal 2k und den seitlichen Kühlkanälen 22. Um an diesen Stellen einen wesentlichen Flüssigkeitsübertritt zu unterbinden, ist je ein Drosseleinsatz 28 angeordnet, der nur einen schmalen Spalt-Querschnitt für den Durchgang der Luft freiläßt.

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6 0 9 8 Q 3 / 0 Λ 8 2

Claims

243796S

Patentansprüche

1. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf für eine Brennkraft- -■■""' maschine mit sich in Zylinderkopf-Längsrichtung gegenüberliegenden Ein- und Auslaßkanälen, einer zentralen Kammer zur Aufnahme einer Einspritzdüse oder einer Vorkammer und mehreren Eintrittsbohrungen für die Kühlflüssigkeit im Zylinderkopfboden, die am Zylinderumfang angeordnet sind, gekennzeichnet durch zwei ringförmige, übereinanderliegende, die zentrale Kammer umgebende Kühlkanäle (16, I7), die durch zwei in Zylinderkopf-Längsrichtung gegenüberliegende Übertrittsöffnungen (18, 19) miteinander verbunden sind, so daß die Kühlflüssigkeit gezwungen ist, die ringförm. gen Kühlkanäle (16, I7) nacheinander in Bezug auf die zentrale Kammer (14) in Umfangsrichtung zu durchfließen, und daß zwei in Zylinderkopf-Querrichtung in der Nähe des Zylinderkopfbodens (2^) gegenüberliegende Bohrungen (20) den unteren ringförmigen Kühlkanal (16) mit zwei an den Längsseiten des Zylinderkopfes (11) gelegenen, von je zwei Eintrittsbohrungen (20) gespeisten, Kühlkanälen (22) verbinden.

2. Plüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren Kühlkanal (24), der den oder die Auslaßkanäle (13) an drei Stellen umschließt, und der durch eine Eintrittsbohrung (I5) mit der höchsten Stelle des Zylinder-Kurbelgehäuses zur gleichzeitigen Entlüftung der Kühlflüssigkeitsräume des Zylinder-Kurbelgehäuses verbunden ist.

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ORIGINAL INSPECTEÖ

3. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Nähe des Kühlflüssigkeitsrücklaufanschlusses (26) liegende Übertrittsöffnung (19) einen kleineren Querschnitt als die in Zylinderkopf-Längsrichtung gegenüberliegende Übertrittsöff— nung (18) aufweist, um eine ausreichende Versorgung des oberen ringförmigen Kühlkanals (17) mit Kühlflüssigkeit zu gewährleisten.

4. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch je einen Drosseleinsatz (28) in den beiden, aus gußtechnischen Gründen notwendigen, Verbindungen (27) zwischen dem weiteren Kühlkanal (24) und den seitlichen Kühlkanälen (22), der die Entlüftung der Kühlflüssigkeitsräume des Zylinderkopfes ermöglicht, jedoch einen wesentlichen Flüssigkeitsübertritt an dieser Stelle unterbindet.

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