DE2514592C2 - Einzelzylinderkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen aus mehreren Teilen zusammengebauten, flüssigkeitsgekühlten Einzelzylinderkopf für Kolben-Brennkraftmaschinen mit je zwei nebeneinander angeordneten Einlaß- und Auslaßventilen, bestehend aus einem gegossenen Oberteil und einem zwischen diesem Oberteil und dem Brennraum angeordneten, aus zwei Teilen zusammengesetzten, doppelwandigen Boden mit Durchbrüchen für die Ventile und eine Einspritzdüse bzw. eine Vorkammer, in dem durch Ausnehmungen in einem oder beiden Teilen Kühlflüssigkeitsräume gebildet sind, wobei in einer Ringzone im Bereich der Auflage des Bodens auf der Zylinderkopfdichtung die beiden Teile des Bodens durch Wandteile oder Rippen gegeneinander abgestützt sind.

Die Zylinderleistung von Hubkolbenbrennkraftmaschinen ist in den letzten Jahren für gleiche Hubvolumen durch Steigerung der Aufladedrücke und Erhöhung der Brennkraftmaschinendrehzahl ständig angestiegen. Die damit verbundene höhere thermische und mechanische Belastung macht sich besonders an den durch die Einrichtungen für den Gaswechsel und die Kraftstoffzufuhr kompliziert aufgebauten Zylinderköpfen unangenehm bemerkbar. Zweck der Erfindung ist es, die bisher erzielten Standzeiten von Zylinderköpfen unter den geschilderten erhöhten Beanspruchungen auf möglichst wirtschaftliche Weise zu erreichen oder zu fibertreffen. Es sind Zylinderköpfe bekanntgeworden (DE-PS 2 86319), bei denen in einer Aussparung des Zylinderkopf-Oberteiles ein aus zwei Teilen zusammengesetzter doppelwandiger Boden angeordnet ist. Dabei soll der doppelwandige Boden die thermische Beanspruchung übernehmen, während das Oberteil zur Aufnahme der Arbeitsdrücke bzw. der Schraubenkräfte bestimmt ist Nachteilig bei dieser Anordnung ist die für die Fertigung ungünstige Bearbeitung der Aussparung im Zylinderkopf-Oberteil, die maßliche Abstimmung der Aussparungstiefe mit der Stärke des Bodens und die auftretenden Dichtungs- und Zuführprobleme für die Kühlflüssigkeit und für die Gaskanäle.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Bearbeitungsvorgänge bei der Herstellung derartiger Zyünderköpfe zu vereinfachen und Kosten zu reduzieren sowie die Dichtheit der kühlflüssigkeitsführenden Übertritte und Räume nach außen, dem Zylinderraum und den gasführenden Kanälen sowie zwischen den gasführenden Kanälen und außen sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sowohl Zylinderkopf-Oberteil als auch Zylinderkopfboden durch einfache Fertigungsvorgänge (Fräsen, Schleifen) an ihren Dichtungsflächen maßgenau bearbeitet werden können. Die Kühlflüssigkeit kann in bekannter und bewährter Weise problemlos von dem Zylinderkurbelgehäuse in den doppelwandigen Boden übergeführt werden. Durch die Einbeziehung aller Gaswechselkanäle in den durch den Dichtring zwischen dem Oberteil und dem Boden des Zylinderkopfes gebildeten abgeschlossenen Raum wird ein Gasdurchtritt nach außen sicher verhindert.

In den Patentansprüchen 2 bis 4 sind weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten für die Fertigung des Bodens aufgezeigt Dabei eignen sich der Aufbau nach Patentanspruch 2 und 3 insbesondere für den gelöteten bzw. geschweißten Zusammenbau von z. B. im Gesenk geschmiedeten unteren Wänden mit der oberen beidseitig ebenen Wand, während die Merkmale des Patentanspruchs 4 hauptsächlich bei der Herstellung der Wände nach dem Elysier-Verfahren (bei hochfestem Wandwerkstoff) zur Anwendung gelangen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf für Direkteinspritzung des Kraftstoffes in den Zylinderraum,

F i g. 2 und 3 je einen horizontalen Querschnitt durch einen Boden mit der Kühlmittelführung,

Fig.4 eine Abwandlung des Boden-Aufbaues der F i g. 1 und

F i g. 5 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf mit einer Vorkammer.

In den Figuren besteht ein flüssigkeitsgekühlter Einzelzylinderkopf für einen Dieselmotor aus einem gegossenen Oberteil 11 und einem aus zwei Teilen 12 und 13 zusammengesetzten doppelwandigen Boden 14 mit Durchbrochen 15 für die Ventile und einem weiteren Durchbruch 16 für eine nicht dargestellte Einspritzdüse oder eine Vorkammer 50. Erfindungsgemäß erstreckt sich der Boden 14 Ober die gesamte untere Fläche 18 des Oberteiles 11 bis zu dessen äußerer Begrenzung 19 und ist auf seiner Bodenfläche 20 und der Räche 21 plan ausgeführt Lie beiden Teile 12 und 13 des Bodens 14 sind durch Wandteile 22 bzw. Rippen 23 gegeneinander abgestützt Im Bereich der Auflage des Bodens 14 auf einer Zylinderkopfdichtung 24 sind mehrere über den Umfang verteilte Kühlmittelzuflußöffnungen 26 in dem unteren, dem Brennraum zugeordneten Teil 12 des Bodens 14 senkrecht zu seiner Bodenfläche 20 angeordnet in die über Zwischenrohre 27 die Kühlflüssigkeit direkt von den Kühlmittelränmen eines Zylinderkurbelgehäuses 28 übergeleitet wird.

Durch Ausnehmungen 29 sind in dem Teil 12 des Bodens (F i g. 1 und F i g. 5) oder in beiden Teilen 12 und 13 des Bodens (Fig.4) Kühlflüssigkeitsräume gebildet. Diese Räume werden im wesentlichen von den abstützenden Wandteilen 22 und Rippen 23 und von Ringwänden 30 bzw. 31 der Ventildu chbrüche 15 bzw. des Durchbruches 16 für Einspritzdüse oder Vorkammer begrenzt Durch Rippen 32, 42 und 43 werden Kühllcanäle 33, 34 und 35 gebildet die untereinander durch weitere Kühlkanäle 37 und 40 verbunden sind. 3c Durchbrüche 36 mit geringem Querschnitt verhindern die Ansammlung von Dampfblasen in nicht durchströmten (toten) Ecken der Kühlflüssigkeitsräume. In dem oberen Teil 13 des Bodens 14 sind Kühlmittelabflußöffnungen 41 zum Zylinderkopf-Oberteil 11 vorgesehen.

Auf der Oberseite des Bodens 14 ist über dem Durchbruch 16 für die Einspritzdüse eine Hülse 44 zur Aufnahme der Einspritzdüse und zur Verschraubung des Bodens 14 mit dem Zylinderkopf-Oberteil 11 angefügt (F i g. 1). Zur besseren Kühlung der Einspritzdüse ist die Hülse 44 mit Durchbrüchen 45 für die Kühlflüssigkeit versehen. Weitere uurchbrüche 46 führen von der Hülse in die Kühlflüssigkeitsräume des Oberteiles.

Zur Verbindung des Bodens 14 mit dem Zylinderkopf-Oberteil 11 kann in ähnlicher Weise wie die Hülse 44 auch gegebenenfalls eine Vorkammer 50 benutzt werden (Fig.5). Zusätzlich kann die genaue Fixierung und Verbindung durch Paßstifte in den Bohrungen 48 und durch Verbindungsschrauben 49 erfolgen. Diese Verbindungsschrauben dienen in erster Linie dem Zusammenhalt von Boden und Oberteil, wenn der Zylinderkopf noch nicht auf dem Zylinderkurbelgehäuse montiert ist, z. B. bei der Lagerhaltung. Ein weiteres Zusammenpressen der Dichtflächen zwischen Oberteil und Boden und die Verbindung mit dem Zylinderkurbelgehäuse erfolgt über die nicht dargestellten Zylinderkopfschrauben, die durch die Bohrungen 51 führen und innerhalb der äußeren Begrenzung 25 bzw. 19 angeordnet sind.

In einer kreisförmigen Nut mit einem etwa der Zylinderkopfdichtung entsprechenden Durchmesser im Zylinderkopf-Oberteil 11 ist ein Dichtring 47 angeordnet der alle Gaswechselkanäle nach außen zusätzlich abdichtet.

In F i g. 1 ist ein beidseitig ebenes Teil 13 als Oberteil des Bodens dargestellt das kreisrund mit einem etwa der Zylinderkopfdichtung entsprechenden Durchmesser in eine entsprechende Ausnehmung des unteren Teiles 12 des Bodens eingefügt ist Diese Ausführung ist einfach zu fertigen und ergibt niedrige Herstellungskosten.

In F i g. 5 ist ein beidseitig ebenes Teil 13 als Oberteil des Bodens dargestellt, das sich über die gesamte Fläche des Bodens erstreckt Dadurch ist eine gute Kühlung der gesamten Bodenfläche durch Ausbildung der Kühlmittelräume entsprechend F i g. 3 zu erzielen.

In F i g. 4 schließlich sind die Kühlflüssigkeitsräume 29 in beide Teile 12 und 13 des Bodens bis zu ihrer halben Tiefe eingearbeitet Durch die in bezug auf eine Hauptachse symmetrisch ausgebildeten Wände ist es möglich, beide Teile im Interesse einer wirtschaftlichen Fertigung gleich auszuführen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Aus mehreren Teilen zusammengebauter, Qüssigkehsgekfihlter Einzelzylinderkopf für Kolben-Brennkraftmaschinen mit je zwei nebeneinander s angeordneten Einlaß- und Auslaßventilen, bestehend aus einem gegossenen Oberteil und einem zwischen diesem Oberteil und dem Brennraum angeordneten, aus zwei Teilen zusammengesetzten, doppelwandigen Boden mit Durchbrächen für die Ventile und eine Einspritzdüse bzw. eine Vorkammer, in dem durch Ausnehmungen in einem oder beiden Teilen Kühlflüssigkeitsräume gebildet sind, wobei in einer Ringzone im Bereich der Auflage des Bodens auf der Zylinderkopfdichtung die beiden Teile des Bodens durch Wandteile oder Rippen gegeneinander abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Boden (14) Ober die gesamte untere Räche des Zylinderkopf-Oberteiles (11) bis zu dessen äußerer Begrenzung (19) erstreckt, daß in dem unteren, dem Brennraum zugeordneten Teil (12) des Bodens im Bereich seiner Auflage auf das Zylindergehäuse, senkrecht zu seiner Bodenfläche (20) mehrere, über den Umfang verteilte Kühlmittelzuflußöffnungen (26) angeordnet sind und daß zwischen dem Oberteil (11) und dem Boden (14) in einer kreisförmigen Nut des Zylinderkopf-Oberteiles (11) ein Dichtring (47) mit einem etwa der Zylinderkopfdichtung entsprechenden Durchmesser angeordnet ist

2. Einzelzylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (14) aus einer unteren Wand (12) mit eingeformten Kühlflüssigkeitsräumen und einer oberen, beidseitig ebenen Wand (13) zusammengefügt ist (F i g. 5).

3. Einzelzylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere, beidseitig ebene Wand (13) kreisrund mit einem etwa der Zylinderkopfdichtung entsprechenden Durchmesser in eine entsprechende Ausnehmung der unteren Wand (12) eingefügt ist(Fig. 1).

4. Einzelzylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jede der beiden Wände (12, 13) des Bodens die Kühlflüssigkeitsräume bis zu ihrer halben Tiefe eingearbeitet sind, daß die Wände in bezug auf eine Hauptachse symmetrisch und untereinander gleich ausgebildet sind und mit ihren kühlraumseitigen Flächen gegeneinander zusammengefügt sind (F i g. 4).

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