DE2523077A1

DE2523077A1 - Cylinder head for air cooled in-line engine - has air flow parallel to port ducts whose flange gaskets extend to guide air flow

Info

Publication number: DE2523077A1
Application number: DE19752523077
Authority: DE
Inventors: Herbert Schleiermacher
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1975-05-24
Filing date: 1975-05-24
Publication date: 1976-12-02

Abstract

The cylinder head (1) is intended for an air-cooled reciprocating in-line piston engine and is of the type in which the cooling air flow passages are parallel to one or more inlet or exhaust ducts, the ducts being connected to manifolds via gasketed flanges. The gasket (7) extends outside the face of the flanges and serves as a guide for the cooling air flow (2). The gasket may be reinforced by inserts or by a separate plate. The inlet and exhaust flange may lie in one plane and have a common gasket. The gasket may be provided with openings (8) or may be locally angled.

Description

Zylinderkopf für eine luftgekühlte Hubkolbenmaschine Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf für eine luftgekühlte Hubkolbenmaschine in Reihenbauart, dessen Luftdurchtritte annähernd parallel zu einem oder mehreren Gaswechselkanälen verlaufen, wobei die Gaswechselkanäle durch abgedichtete Flanschverbindungen mit Sammelrohren verbunden sind. Cylinder head for an air-cooled reciprocating engine. The invention refers to a cylinder head for an air-cooled reciprocating piston engine in an in-line design, its air passages approximately parallel to one or more gas exchange ducts run, with the gas exchange channels by sealed flange connections with Headers are connected.

Bei luitgekühlten Hubkolbenmaschinen in Reihenbauweise wird die Kühlluft in der Regel von einer Seite der Zylinderreihe entlang den Kühlrippen von Zylinder und Zylinderkopf zur anderen Seite der Zylinderreihe gefördert, wo sie ungehindert abströmt.In the case of luit-cooled reciprocating piston machines in series construction, the cooling air is usually from one side of the cylinder bank along the cooling fins of the cylinder and cylinder head conveyed to the other side of the cylinder bank, where they can be unhindered flows off.

Bei einer solchen PUhrung der Kühlluft wird die Anblasseite der Zylinder und ZyLinderköpfe besonders intensiv gekühlt. Die besonders gute Kühlung der Anblasseite ist auf das größereWärmegefälle zwischen Kühlluft und Kühlflächen und die unmittelbare Anströmung der anblasseitigen Kühlflächen zurückzuführen. Auf der Abströmseite ist die Kühlung weniger intensiv, weil hier die Kühlluft schon zum Teil erwärmt ist und die StrUmungsrichtung der Kühlluft von den Bauteilen weggerichtet ist, so daß die Proektionsfläche von Zylinder und Zylinderkopf auf der Abströmseite wenig oder garnicht von der Kühlluft erreicht wird.When the cooling air is fed in this way, the blower side becomes the cylinder and ZyLinder heads are particularly intensively cooled. The particularly good cooling of the blowing side is on the greater heat gradient between cooling air and cooling surfaces and the immediate Flow to the cooling surfaces on the blow-in side. Is on the downstream side the cooling is less intensive because the cooling air is already partially heated here and the direction of flow of the cooling air is directed away from the components, so that the projection area of the cylinder and cylinder head on the downstream side little or is not reached by the cooling air.

Es ist bekannt, MTZ 1954, Seite 291 bis 298, bei Zylindern von luftgekühlten Brennkraftmaschinen durch die Verwendung von Leitblechen auf der Abströmseite eine bessere Kühlwirkung an den Zylindern und damit eine gleichmäßigere Wärmeverteilung zu erreichen. Bei Zylinderköpfen mit ihren zerklüfteten Bauformen ergeben sich für Leitbleche auf der Abströmseite sehr verwickelte Bauformen, die schlecht zu befestigen und teuer in der Herstellung sind. Bei Befestigungsbutzen, die direkt im Zylinderkopf vorgegossen sind, ergeben sich Materialanhäufungen, die gießtechnisch unerwtlzischt sind und im Betrieb zuviel Wärme speichern.It is known, MTZ 1954, pages 291 to 298, for cylinders of air-cooled Internal combustion engines through the use of baffles on the downstream side better cooling effect on the cylinders and thus a more even distribution of heat to reach. In the case of cylinder heads with their rugged designs, Baffles on the downstream side very intricate designs that are difficult to attach and are expensive to manufacture. With mounting studs that are directly in the cylinder head are pre-cast, there are accumulations of material that are undesirable and store too much heat during operation.

Die Befestigung von Leitblechen an anderen Bauteilen ergibt in der Regel Relativbewegungen zwischen Zylinderkopf und Leitblech, so daß sich Scheuerstellen bilden und zusätzlich lärmabstrahlende Flächen entstehen.The attachment of baffles to other components results in the Usually relative movements between the cylinder head and the baffle plate, so that there are chafing points and additional noise-emitting surfaces are created.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer luftgekühlten Hubkolbenm--schine in Reihenbauart eine bessere Ausnutzung der Kühlluft und eine gleichmäßigere Wärmeverteilung mit einfachen Mitteln zu erreichen.The invention is based on the problem of an air-cooled In-line reciprocating piston machines make better use of the cooling air and a to achieve more even heat distribution with simple means.

Diese wird bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Flanschdichtungen über die Flanschfläche hinausragen und als Leitflächen für den KühIluftstrom ausgebildet sind.In the case of a reciprocating internal combustion engine, this is the one mentioned at the beginning Kind achieved in that the flange seals protrude beyond the flange surface and are designed as guide surfaces for the cooling air flow.

Die Verbindung einer Leitfläche mit einer Flanschdichtung ist besonders günstig, weil die Leitfläche keiner besonderen Befestigung bedarf. Sofern es sich bei der Dichtung des Gaswechßelkanals um die des Auspuffkanals handelt, ist diese eine hitzebeständige Ausführung, die für die zusätzliche Funktion als Leitfläche eine genügende Steifigkeit besitzt. Bei weniger formfestem Dichtungsmaterial kann durch Ubergang auf eine entsprechende bessere Dichtungsausführung beispielsweise eine solche, die mit Aluminiumblech oder Weicheisenblech plattiert und eingefaßt ist, die gewünschte Formsteifigkeit erreicht werden. Durch den Luftstrom wird zugleich der auspuffleitige Bereich der Dichtung noch gekühlt. Falls mit einer solchen verstärkten Dichtung eine große Leitfläche verbunden ist, kann es aus Kostengründen günstiger sein, wenn die Flanschdichtung durch eine lose beigelegte Blechplatte verstärkt ist oder die Blechplatte allein die Funktion der Leitfläche übernimmt, wobei die Dichtung auf die Flanschfläche beschränkt bleibt.The connection of a guide surface with a flange seal is special favorable because the guide surface does not require any special fastening. Unless it is the seal of the gas exchange duct is that of the exhaust duct a heat-resistant version, which is used for the additional function as a guide surface one has sufficient rigidity. In the case of less dimensionally stable sealing material, Transition to a corresponding better seal design, for example a those clad and framed with aluminum sheet or soft iron sheet, the desired stiffness can be achieved. The air flow is at the same time the exhaust pipe area of the seal is still cooled. If reinforced with such Seal a large guide surface is connected, it can be cheaper for reasons of cost if the flange seal is reinforced by a loose sheet metal plate is or the sheet metal plate alone takes over the function of the guide surface, the Seal remains limited to the flange surface.

Eine besondere zweckmäßige Kombination von Flanschdichtung und Leitfläche ergibt sich, wenn die Flanschverbindungen für den Ein- und Auslaßkanal in einer Ebene liegen, so daß beide Flanschdichtungen durch eine Leitfläche verbunden sind. Damit die Kühlluft nach Umlenkung an besonders heiße Stellen ungehindert abfließen kann, wird vorgeschlagen, daß die Leitfläche Öffnungen hat.A particularly useful combination of flange seal and guide surface arises when the flange connections for the inlet and outlet channels in one Lie flat so that both flange seals are connected by a guide surface. So that the cooling air can flow away unhindered after it has been redirected to particularly hot spots can, it is proposed that the guide surface has openings.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Leitfläche örtlich abgewinkelt ist. Hierbei können Öffnungen in der Leitfläche durch teilweises Ausstanzen und Abwinkeln entgegen oder mit dem Luftstrom bestimmte gewünschte Strömungen erzeugen.According to a further idea of the invention it is proposed that the guide surface is locally angled. Here openings can be made in the guide surface determined by partially punching and bending against or with the air flow generate desired currents.

Eine andere Art, die Kühlluft an besonders heiße Stellen abzulenken, ergibt sich dadurch, daß die Leitfläche bis in den Bereich des benachbarten Zylinderkopfes hinseinragt.Another way of diverting the cooling air to particularly hot spots, results from the fact that the guide surface extends into the area of the adjacent cylinder head protrudes.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing shown.

Die Abb. 1 zeigt einen horizontalen Längsschnitt durch den Zylinderkopf einer luftgekühlten Hubkolbenbrennkraftmaschine in Reihenbauart mit stehenden Zylindern.Fig. 1 shows a horizontal longitudinal section through the cylinder head an air-cooled reciprocating internal combustion engine in an in-line design with upright cylinders.

Die Abb. 2 zeigt einen vertikalen Längsschnitt durch den in Abb. 1 gezeigten Zylinderkopf.Fig. 2 shows a vertical longitudinal section through the in Fig. 1 cylinder head shown.

Die Abb. 3 zeigt eine Ansicht auf die Abs*Mmseite des in der Abb. 1 und 2 gezeigten Zylinderkopfes.Fig. 3 shows a view of the abs * Mm side of the in Fig. 1 and 2 cylinder head shown.

In Abb. 1 ist ein Zylinderkopf 1 für eine luftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine im Längsmittelschnitt dargestellt. Die von einem nicht näher dargestellten Gebläse geförderte Kühlluft durchströmt den verrippten Mittelteil und entlang den Seitenflächen des Zylinderkopfes 1 in Längsrichtung. Die Richtung des Kühlluftstromes ist durch die eingezeichneten Pfeile 2 gekennzeichnet. Der besonders heiße Mittelteil des Zylinderkopfes wird durch entsprechend große Mittelrippen 3, die vom Zylinderkopfboden ausgehen, gekühlt; die benachbarten Gaswechselkanäle für Ein- und Auslaß 4, 5 haben sowohl zum Mittelteil des Zylinderkopfes als auch zu den Seitenflächen hin horizontal angeordnete Kühlrippen 6. Damit die Kühlluft, wie die Richtungspfeile 2 zeigen, auf der Abströmseite nicht ungehindert abfließen kann, sind die Flanschdichtungen der beiden Gaswechselkanäle 4, 5 zu einer Leitfläche 7 verbunden. Diese Leitfläche 7 mit einer Drosselöffnung 8 lenkt den Kühlluftstrom ab und führt ihn auf der Abströmseite 9 des Zylinderkopfes an besonders heiße Stellen, um dise weiter abzukühlen und damit eine gleichmäßigere Temperaturverteilung am Zylinderkopf 1 zu erreichen. Damit die sehr heiße Auslaßseite besonders gut gekühlt wird, ist die Leitfläche 7 so ausgebiZbtX daß sie an der Einlaßseite übersteht undSn = Baúraum des Nachbarzylinders hineinragt, wo dessen Auslaßseite ist. Hierdurch wird die an der Einlaßseite weniger erwärmte Kühlluft der sehr heißen Auslaßseite zugeführt.In Fig. 1 is a cylinder head 1 for an air-cooled reciprocating internal combustion engine shown in longitudinal center section. The by a fan not shown in detail Pumped cooling air flows through the ribbed central part and along the side surfaces of the cylinder head 1 in the longitudinal direction. The direction of the cooling air flow is through marked arrows 2. The particularly hot middle part of the The cylinder head is supported by correspondingly large central ribs 3 that extend from the cylinder head base go out, chilled; the adjacent gas exchange channels for inlet and outlet 4, 5 have both to the middle part of the cylinder head and to the side surfaces horizontally arranged cooling fins 6. So that the cooling air, as the direction arrows 2 show, on the downstream side cannot flow unhindered, are the flange seals of the two gas exchange channels 4, 5 connected to form a guide surface 7. This guide surface 7 with a throttle opening 8 directs the flow of cooling air from and leads place it on the outflow side 9 of the cylinder head in particularly hot spots to avoid this to cool down further and thus a more even temperature distribution on the cylinder head 1 to achieve. So that the very hot outlet side is cooled particularly well the guide surface 7 designed so that it protrudes on the inlet side and Sn = construction space of the neighboring cylinder protrudes where its outlet side is. This will make the the inlet side less heated cooling air is supplied to the very hot outlet side.

In Abb. 2 ist ein Zylinderkopf 1 im vertikalen Längsmittelschnitt dargestellt. Die Kühlluftwege im verrippten Mittelteil des Zylinderkopfes sind durch die Pfeile 2 gekennzeichnet. Der heiße Zylinderkopfboden 10 und die Gaswechselkanäle 4, 5, insbesondere der Auspufikanal 5 werden in ihrer Längsrichtung durch das hohe W§megefälle besonders wirkungsvoll gekühlt. An der Abstrdmseite 9 des Zylinderkopfes 1 ist die Leitfläche 7, die aus den überstehenden Flanschdichtungen der Gaswechselkanäle 4, 5 gebiet wird, angeordnet. Die Leitfläche 7 lenkt den ankommenden Kühlluftstrom teilweise nach oben um den Boden der Ventilkammer zu kühlen und teilweise nach unten, um die Stirnseite des Zylinderkopfbodens 10 zu kühlen. Ein Teil der Kühlluft fließt durch die Drosselöffnung 8 und die Aussparung 12 ab. Diese Drosselöffnung kann, wie das Beispiel zeigt, durch teilweises Ausstanzen und Umbiegen der Leitfläche 7 leicht hergestellt werden. Die Lage der Drosselöffnung kann so gewählt werden, daß besonders stark erhitzte Kühlluft, die an der Auspuffkanalwand entlangströmt, abgeführt wird. Die Verwendung solcher, besonders ausgebildeten Flanschdichtungen zugleich als Leitflächen, ergibt eine sehr einfache Befestigung für die Leitflächen.In Fig. 2 is a cylinder head 1 in the vertical longitudinal center section shown. The cooling air passages in the ribbed central part of the cylinder head are through marked by arrows 2. The hot cylinder head base 10 and the gas exchange channels 4, 5, in particular the exhaust duct 5, are in their longitudinal direction by the high Heat gradient particularly effectively cooled. On the downstream side 9 of the cylinder head 1 is the guide surface 7, which consists of the protruding flange seals of the gas exchange channels 4, 5 area is arranged. The guide surface 7 directs the arriving Cooling air flow partially upwards to cool the bottom of the valve chamber and partially downwards in order to cool the end face of the cylinder head base 10. A part of Cooling air flows through the throttle opening 8 and the recess 12. This throttle opening can, as the example shows, by partially punching out and bending over the guide surface 7 can be easily manufactured. The position of the throttle opening can be chosen so that particularly strongly heated cooling air that flows along the exhaust duct wall, is discharged. The use of such specially designed flange seals at the same time as guide surfaces, results in a very simple attachment for the guide surfaces.

Um die Kühlwirkung zu steigern, sind an der Abströmseite 9 des Zylinderkopfes 1 noch besondere Kühlrippen 11 vorgesehen.In order to increase the cooling effect, 9 of the cylinder head are on the outflow side 1 still special cooling fins 11 are provided.

Die Abb. 3 zeigt den Zylinderkopf 1 mit Blickrichtung auf die Abströmseite 9. Die beiden Flanschdichtungen der Gaswechselkanäle 4, 5 bilden zusammen mit der sie verbindenden Fläche die Leitfläche 7, die im Bereich unterhalb des Einlaßkanals 4 in den Bereich des Nachbarzylinderkopfes hineinragt. Dadurch wird die weniger heiße Kühlluft, die entlang dem Einlaßkanal 4 strömt, zum heißen Auspuffbereich des Nachbarzylinderkopfes abgelenkt. Durch Öffnungen 10 und Aussparungen 12, 13 kann der abgelenkte Kühlluftstrom, nachdem er noch besonders verrippte Bereiche auf der Abströmseite gekühlt hat, ins Freie strömen.Fig. 3 shows the cylinder head 1 looking towards the downstream side 9. The two flange seals the gas exchange channels 4, 5 form together with the surface connecting them, the guide surface 7, which is in the area below of the inlet channel 4 protrudes into the area of the neighboring cylinder head. Through this the less hot cooling air flowing along the inlet duct 4 becomes hot Exhaust area of the neighboring cylinder head deflected. Through openings 10 and recesses 12, 13 can deflect the cooling air flow after it has particularly ribbed areas has cooled on the downstream side, flow into the open air.

Mit diesen einfachen Mitteln ist es möglich, ungleich hohe Temperaturen am Zylinderkopf auszugleichen und örtliche Temperaturspitzen abzubauen, so daß eine größere Betriebssicherheit oder eine Lelstungssteigerung möglich ist.With these simple means it is possible to achieve unevenly high temperatures equalize at the cylinder head and reduce local temperature peaks, so that a greater operational reliability or an increase in performance is possible.

Claims

Cylinder head for an air-cooled reciprocating piston engine in line design, its air passages approximately parallel to one or more gas exchange ducts run, with the gas exchange channels by sealed flange connections with Manifolds are connected, characterized in that the flange seals huber the flange surface protrude and act as guide surfaces (7) for the cooling air flow (2) are trained.

2. Cylinder head according to claim 1, characterized in that the flange seal is reinforced by suitable plating.

3. Cylinder head according to one of claims 1 or 2, characterized in that that the flange seal is reinforced by a loose sheet metal plate.

4. Cylinder head according to claim 1, with flange connections for one and outlet ducts which lie in one plane, characterized in that both flange seals are connected by a guide surface (7).

5. Cylinder head according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the guide surface (7) has openings (8).

6. Cylinder head according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the guide surface (7) is locally angled.

7. Cylinder head according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the guide surface (7) protrudes into the area of the adjacent cylinder head.

L e r s e i t e