DE2824132C2 - Zylinderkopf für eine luftgekühlte Brennkraftmaschine - Google Patents
Zylinderkopf für eine luftgekühlte BrennkraftmaschineInfo
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Description
ίο Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderk ipf für
eine luftgekühlte Brennkraftmaschine mit bezüglich der Zylinderachse senkrecht und parallel angeordneten
Kühlrippengruppen und Luftleitflächen, wobei im unteren Bereich des Zylinderkopfes unterhalb des je
quer zur LuftströmungSRjhtung liegenden Einlaß- und da.s Auslaßkanals, in der Strömungsrichtung der
Kühlluft von vorne nach hinten durchgehende senkrecht zur Zylinderachse verlaufende Kühlrippen und im
oberen Bereich des Zylinderkopfes zwischen den Ventilführungen eine Gruppe parallel zur Zylinderachse
verlaufende Kuhlrippen und in der Höhe des Einlaß- und des Auslaßkanales auf der Zuströmseite zu beiden
Seiten der parallel /ur Zylinderachse verlaufenden Kühlrippengruppe senkrecht zur Zylinderachse verlaufende.
bis zu den Kanalwandungen reichende Kuhlrippengruppen angeordnet sind und wobei weiters auf der
Abströmseite eine Gruppe parallel zur Zylinderachse verlaufende Kühlripoen und auf der Zuströmseite
Leitflachen vorgesehen sind, die seitliche Ausströmöff-
JO nungen für einen Teil der Kühlluft bilden und ferner über dem Zylinderkopf eine weitere Leitfläche vorgesehen
ist. die sich über die, in Strömungsrichtung der Kühlluft gesehen, vor und hinter dem Einlaß- und
Auslaßkanal angeordneten Kühlrippen erstreckt.
Bei bekannten Ausführungen dieser Art sind u a. aus konstruktiven Grunden der Ein- und der Auslaßkanal
quer /ur Kurbi-Iwetlen.ichsi.· angeordnet. Die Kühlluft
wird d.ibei von einem Schwungradgebläse geliefert und
parallel zur Kurbelwellenachse über den /u kühlenden Zylinderkopf geblasen. Dabei erweisen sich die quer
zum Kühlluftstrom liegenden tin- und -Xuslaßkanäle als
Hindernis für die Kühlluft, so daß die im Windschatten
der Kanalwandungen liegenden Zylinderkopfpartien nur mangelhaft gekühlt werden. Zudem ist die an die
Rückseite des Zylinderkopfes gelangende Kühlluft bereits stark erwärmt, wodurch bei dem auf der
Abströmseite der Kühlluft liegenden Teil des Zvlinderkopfes
nur mehr eine abgeschwächte Kuhlwirkung eintritt. Motoren dieser Bauart sind daher häufig mit
Kühlungsschwierigk.iten des Zylinderkopfes beruftet.
Eine gewisse Verbesserung dieser Verhältnisse kann mit einer aus der DE-OS 19 30 148 bekannten'
Zylinderkopf-Konstruktion erreicht werden. Der Zylinderkopf gemäß dieser DC-C)S 19 30 148 weist in der
Hohe des Ein· und Auslaßkanals auf der Ziiströniscite
der Kuhlluft eine parallel /ur Zylinderachse verlaufende
Kuhlrippengruppc und /u deren beider. Seiten jeweils eine Gruppe senkrecht /ur Zylinderachse verlaufender
Kühlrippen auf. die bis /u den Kanalw andungen reichen
Auf der Abströmseite ist eine Gruppe parallel zur Zylinderachse verlaufender Kühlrippen vorgesehen und
auf der Zuströmseite sind Leitflachen angeordnet, die
seitliche Ausströmöffnungen für einen Teil der Kühlluft bilden und die vor den Kanalwandungen des Einlaß* und
Auslaßkanales enden, Über dem Zylinderkopf ist eine weitere Leitfläche vorgesehen, die sich über die, in
Sirömüngsrichiung der Kühlluft gesehen, vor und hinter
dem Einlaß- bzw, Äuslaßkanal angeordneten Kühlrip*
pen erstreckt und die mit den Kühlrippen zusammengegossen
ist.
Diese Konstruktion ist jedoch mit dem wesentlichen Nachteil behaftet, daß durch die einstückige Ausbildung
des Zylinderkopfes und der über diesem angeordneten Uiiftlfit ftucho die Herstellung des Zylinderkopfes
erschwert wird. Infolge der relativ großen Kühlluftkanäle auf der Abströmseite und des Fehlens seitlicher
Luftleiiflächen hinter dem Einlaß- bzw. Auslaßkanal
wird dieser Bereich nur mangelhaft gekühlt.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Beibehaltung der Grundkonstruktion der angeführten bekannten Ausführungen,
die gegenannten Nachteile zu vermeiden und eine Lösung anzugeben, die gleichzeitig gute Kühlungsverhältnisse
und leichte Herstellung des Zylinderkopfes is ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Leitfläche über dem Zylinderkopf im, hinsichtlich
der .c.trömungsrichtung der Kühlluft, vorderen Teil
des Zylinderkopfes mit den obersten senkrecht zur Zylinderachse verlaufenden Kühlrippen der beiden
seitlichen Kuhlrippengruppen durch Einhaltung eines Abslandes einen Luftkanal bildet, der zwischen den
Ventüführungen und über den Einlaß- und Auslaßkanal hinwegführt und im hinteren Teil des Zylinderkopfes in
mehrere Luftkanäle übergeht, die durch die dortige
parallel zur Zylinderachse verlaufende Kühlrippengruppe und die hier höchstens einen geringen Abstand
aufweisende Leitflache gebildet sind, und daß sich die Luftleitflachen an den Seiten des Zylinderkopfes bis an
dessen Rückseite erstrecken und dort eine Abströmöffnung bilden.
Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht eine gezielte Führung von Kühlluftströmen, wodurch am
ganzen Zylinderkopf eine wesentlich gleichmäßigere Kuhlwirkung erreicht wird. Durch die gleichmäßige
Kühlung k.inn der Kuhlluftaufwand und damit die
Leistungsaufnahme des Gebläses kleiner gehalten werden. Außerdem werden durch gute thermozentrische
Kühlung Verformungen von Zylinder und Zylinderkopf infolge Wärmespannungen vermieden, was
sich sehr günstig auf den Verschleiß und die Lebensdauer der Maschine auswirkt. Durch die
erfindungsgemäße Überführung von KUhllutt über den Ein- und Auslaßkanal hinweg können diese selbst und
auch der. bezüglich der Strömunginchtung der Kühlluft, hintere Te1I des Zylinderkopfes gi' gekühlt werden.
Infolge der im Bereich der Ventilfünrungen und des hinteren Teiles des Zyiinderkopfes nahe den Kühlrippen
angeordneten Luftlcitfläche und der bis an die Rückseite
des Zylinderkopfcs sich erstreckenden seitlichen Luftleitflächirn
wird die Luftströmung in diesem kühlungsmäßig sonvt kritischen Bereich intensiviert, woraus eine
deutlich bessere Wärmeabfuhr resultiert.
Fm weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der leichten Gießbarkeit des erfindungsgemäßen Zylinderkopfes,
wobei die drei Zugrichtungen der Gußkerne
nach beiden Seiten und nach oben der Herstellung sehr entgegenkommen.
In Ausgestaltung der Erfindung können die Leitflächen
in der Hohe des Einlaß- bzw. Auslaßkanals und in Sifömiingsriehtung der Kühlluft vof diesen öffnungen
aufweisen, welche die Ausströmöffnungen für einen Teil der Kühlluft bilden. Die Anordnung von seitlichen
Ausströmöffnungen vor den hinderlichen Kanalwandüngen ermöglicht es, daß ein Teil der bereits erhitzten
Luft ins Freie austreten kann. Im weiteren ist die Herstellung dieser Ausströmöffnungen einfach und sie
können den Erfordernissen der Kühlung leicht angepaßt werden.
Erfindungsgemäß kann weiterhin der Querschnitt der Ausströmöffnungen z. B. über Schieber in Abhängigkeit
von einer Motorbeiriebsgröße. vorzugsweise der Temperatur der austretenden Kühlluft, veränderbar
sein. Der Vorteil dieser Anordnung liegt in einer einfachen und betriebssicheren Regelung des Kühüuftstromes
vor allem dann, wenn die Brennkraftmaschine nicht nur stationär mit einer einzigen Motordrehzahl,
sondern mit mehreren Drehzahlen betrieben werden soll. Eine zu intensive aber auch zu schwache Kühlung
— beides ist für den Kraftstoff-Verbrauch und die Betriebssicherheit von Nachteil — wird dadurch
vermieden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Leitfläche über dem Zylinderkopf gemeinsam mit den
Kipphebel-Lagerböcken mit den zu deren Festlegung am Zylinderkopf vorgesehenen Schrauben befestigt und
weist im Bereich der Ventilfuhrungen und der Kipphebel in in sich bekannter Weise cine Vertiefung
auf und bildet zusammen m:t einc-f Deckel und einer
Dichtung einen dicht abgeschlossenen K pphebeikasicn.
Die gleichzeitige Verwendung der über dem Zylinderkopf
angeordneten Lufileitfläche als Leitfläche und als Unterteil für den notwendigen Kipphebclkasten vereinfacht
u d verbilligt die Konstruktion. Die Benutzung der Befestigungselemente fur die Kipphebel-Lagerbocke
zur Festlegung der Luftleitfläche am Zylinderkopf ergibt eine weitere Vereinfachung und Verbilligung
sowohl bei der Herstellung als auch bei der Montage.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können am Auslaß- und/oder am Einlaßkanal im Bereich der über
diese hinwegführenden l.uftkanale in an sich bekannter
Weise Kühlrippen angeordnet sein. Als Vorteil dieser
Ausgestaltung ist die damit erreichbare vernesserte Kuhlwirkung vor allem am heißeren Auslalikan.ii /u
nennen. Durch die bessere Wärmeabfuhr an d'eser im allgemeinen gegenüber den übrigen Zylinderkopfteilen
deutlich heißeren Stelle wird eine gleichmäßigere Temperaturverteilung im Zylinderkopf erreicht.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen horizontalen Schnitt durch den Zylinderkopf nach der Linie 1-1 in F i g. 2,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt nach der Linie H-Il in Fig. 1.
F i g. 3 einen Vertikalschnitt nach der Linie IH-III in
Fig. 1.
Fig.4 eine Seitenansicht entsprechend dem Pfeil IV
in F i g. 1.
F'ig ί einen Vertikalschnitt nach der Linie V-V in
Fi g. 1 jnd
F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in F1 g. 2.
Di; in der folgenden Beschreibung verwendeten Begriffe »vorne« und »hinten« bzw. »vorderer« Teil und
»hinterer« Teil stellen eine Lageangabe bezüglich der
Strömungsrichtung der Kuhlluft dar.
Der. in Ströinungsnchtung der Kühlluft gesehen,
vordere Teil des Zylinderkopfes 1 trägt in der
Mittelcbene eine Gruppe 4 von parallel zur Zylinderachse verlaufenden Kühlrippen suwic zu beuten Seiten
je eine Gruppe 5, 6 von senkrecht zur Zylinderachse
verlaufenden Kühlrippen, die in der Höhe des Einlaßkanals 7 und des Auslaßkanals 8 in die
Kanalwandungen 9 10 übergehen, Die beiden äußeren Rippen der parallel zur Zylinderachse verlaufenden
Rippengruppe 4 sind nach unten zum Zylinderkopf!^-
den hin verstärkt, um den Wärmefluß vom Zylinderkopfboden
in die senkrecht /ur Zylinderachse verlaufenden Kippengruppen 5, 6 zu erleichtern. Die im
unteren Bereich des Zylindcrkopfcs 1 angeordnete senkrecht /ur Zylinderachse verlaufende Kühlrippcngruppc
U umgibt den Zylinderkopf ohne Unterbrechung. Die parallel /ur Zylinderachse verlaufende
Kühlrippengruppe 4 reicht bis in den Bereich der Ventilführungen 12, 13. Bei genügend großem Abstand
der Ventilführungen kann eine Rippe auch über den Vcntilstcg 14 bis zum hinteren Teil des Zylinderkopfes 1
durchgehend ausgeführt sein. Der hintere Teil des Zylinderkopfes 1 trägt im oberen Bereich und in der
Hohe des Einlaß- und Auslaßkanalcs 7, 8 eine parallel
zur Zylinderachse verlaufende Rippengruppc 15. die im
unteren Bereich des Zylindcrkopfcs in eine am Einlaß- und Auslaßkanal angesetzte senkrecht zur Zylinderachse
verlaufende Rippe 16 übergeht. Der mittlere vordere Teil der obersten Rippe der senkrecht zur Zylinderachse
verlaufenden Rippengruppe 11 sowie die Rippe 16 sind
zu ihrem Ansatz hin ebenfalls aus Gründen der besseren Wärmeleitung zu den parallel zur Zylinderachse
• verlaufenden Rippengruppen 4 und 15 verstärkt ausgeführt.
Der Zylinderkopf I ist von Luftleitflächen umgeben,
die im Beispiel als Lcitbleche ausgeführt sind. Das auf der Zuströmscite vorgesehene Luftleilblech 17 ist am
vorderen Teil des Zylinderkopfes 1 in einem Abstand von den Kühlrippengruppcn 4, 5,6 zu beiden Seiten des
Zylinderkopfes 1 jedoch an die Kühlrippengruppen 5,6, 11 anliegend angeordnet. An das Luftleitblech 17
schließen seitlich die Leilbleche 18,19 an. in denen in der
Hohe des Einlaß· und Auslaßkanales 7, 8 vor diesen öffnungen 20,21 als Drosselstcllen vorgesehen sind. Die
Leilbleche 18, 19 setzen sich bis zur hinteren Seite des Zylinderkopfes 1 fort, wo sie mit einem Abstand von den
Kühlrippengruppcn 11,15 zueinander gebogen sind und eine öffnung 22 fur die austretende Kühlluft freilassen.
-Über dem Zylinderkopf 1 ist ein weiteres Luftleitblech
23 angeordnet.das zusammen mit den Lcitblechen 17, 18. 19 den Zylinderkopf umschließt. Das Luftleitblech
23 erstreckt sich über die vor und hinter dem Einlaß- b/w. Auslaßkanal 7, 8 angeordneten Kühlrippengruppcn
4, 5, 6, 15 und bildet im vorderen Teil des Zylindi-rkopfcs 1 mit den obersten senkrecht zur
Zy!'nderachsc verlaufenden Kühlrippen der Kühlrippengruppen
5, 6 durch Einhaltung eines Abstandes 24 einen Luftkanal 25. Im Bereich der Ventilführungen 12,
13 und der Kipphebel 27, 28 weist das Luftleitblech 23 eine Vertiefung 26 auf. Es liegt dort auf den für die
Kipphcbel-Lagerbocke 29, 30 und die Ventilführungen 12, 13 am Zylinderkopf 1 vorgesehenen Angüssen 31,32
auf und ist in nicht näher dargestellter Weise gemeinsam mit den Kipphebel-Lagerböcken 29,30 mit den zu deren
Festiegungam Zylinderkopf 1 vorgesehenen Schrauben
befestigt. Im Bereich des Einlaß- bzw. Auslaßkanales 7,8 nahe den Anschlußflächen 33, 34 für Ansaug- bzw.
Auspuffrohr ist die ursprüngliche Höhe des Luftleitbleches
23 erhalten, so daß über den Einlaß- und Auslaßkanal 7, 8 je ein Luftkanal 35, 36 hinwegführt.
Ein- und Auslaßkanal 7, 8, vorzugsweise der Auslaßkit·
rial 8. können Kühlrippen 37 tragen. Im hinteren Teil des
Zylinderkopfcs 1 weist das Luftleitblcch 2.3 im Bereich seiner Vertiefung 26 keinen oder nur e'ncn geringen
Abstand zu der dort parallel zur Zylinderachse verlaufenden Kühlrippengruppc 15 auf. wodurch der
Luftkanal 25 in mehrere, der Anzahl der parallel zur
Zylinderachse verlaufenden Kühlrippen entsprechende Luftkanüle 38 übergeht. Der Rand des Luftleitbleches 23
ist am hinteren Ende des Zylinderkopfcs wieder auf die ursprüngliche Höhe hochge/.ogen, so daß ein trogförmigcs
Gebilde entsteht, dessen rundum laufender Rand eine ebene Fläche ergibt. Auf diesen Rand wird unter
Beilage einer geeigneten Dichtung 39 ein Deckel 40 aufgesetzt und in nicht näher dargestellter Weise
befestigt, der zusammen mit dem trogformig ausgebildeten Luftleilblech 23 einen dicht abgeschlossenen
Kipphebc!kasien41 bildet.
Mit Hilfe der crfindungsgcm;ißcn Anordnung von
Kuhirippcfigruppcri und Lui'.lei'.bieehen geschieht Hie
Kühlung des Zylinderkopfes wie in der Folge beschrieben:
Der Zylinderkopf 1 wird mit Kühlluft von einem Geblase, bei Einzylindermotoren vorzugsweise als
Schwungradgebläse ausgebildet, über einen Zuluftschacht 2 angeblasen. Der Luftstrom, angedeutet durch
die Pfeile 3. wird durch die Kühlrippengruppcn 4, 5, 6 und 11 in mehrere Tcilstrome 4', 5', 6' und 11' geteilt.
Der „.ijftstrom 1Γ wird, geführt durch die Kühlrippcngruppe
11 und die seitlichen Leitblechc 18, 19. im
unteren Bereich bis an die Rückseite des Zylinderkopfes 1 gelenkt, wobei der untere Teil des Zylinderkopfes
gekühlt wird. Die Luftstrome 5' und 6' werden an den Wandungen 9, 10 des Einlaß- bzw. Auslaßkanales 7, 8
nach außen abgelenkt und treten erwärmt durch die in den seitlichen Luftleitblechcn 18, 19 vorgesehenen
Öffnungen 20, 21 ins Freie aus. Von den Kühlluftströmen 5', 6' spalten sich Teilströme 5", 6" ab. die über die
obersten der senkrecht zur Zylinderachse verlaufenden Kühlrippen der Kühlrippengruppen 5, 6 und über die
Luftkanäle 35,36 an die Rückseite des Zylinderkopfes I gelangen, wobei Einlaß- und Auslaßkanal 7, 8 gekühlt
werden. In der folgenden, vom Luftleilblech 23 und der parallel zur Zylinderachse verlaufenden Kühlrippengruppe
15 bewirkten nach unten gerichteten Strömung werden die seitlichen Bereiche des hinteren Teiles des
Zylinderkopfes 1 gekühlt, dann tritt die erwärmte Luft durch die Abströmöffnung 22 ins Freie aus. Der
Teilluftstrom 4'. gebildet durch die parallel zur Zylinderachse veriaufende Kühlrippengruppe 4 und das
Luftleitblech 23. kühlt den obersten Bereich des Zylinderkopfes I, tritt unter Erhöhung der Geschwindigkeit
und intensiver Kühlwirkung zwischen den Ventilführungen 12, 13 hindurch und gelangt, geführt
von der Luftleitfläche 23 und der parallel zur
Zylinderachse verlaufenden Kühlrippengruppe 15 in einer nach unten gerichteten Strömung an den hinteren
mittleren Teil des Zyliniderkopfes 1, von wo er ebenfalls
über die Abströmöffnung 22 erwärmt ins Freie austritt
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentansprüche:1. Zylinderkopf für eine luftgekühlte Brennkraftmaschine mit bezüglich der Zylinderachse senkrecht und parallel angeordneten Kühlrippcngruppen und Luftleiiflächen, wobei im unteren Bereich des Zylinderkopfes unterhalb des je quer zur Luftströmungsrichtung liegenden Einlaß- und des Auslaßkanales, in der Strömungsrichtung der Kühlluft von vorne nach hinten durchgehende senkrecht zur Zylinderachse verlaufende Kühlrippen und im oberen Bereich des Zylinderkopfes zwischen den Ventilführungen eine Gruppe parallel zur Zylinderachse verlaufende Kühlrippen und in der Höhe des Einlaß- und des Auslaßkanales auf der Zuströmseite zu beiden Seiten der parallel zur Zylinderachse verlaufenden Kühlrippengruppe senkrecht zur Zylinderachse verlaufende, bis zu den Kanalwandungen reichende Kühlrippengruppen angeordnet sind und wobei weiters auf der Abströmseite eine Gruppe pa'. !IeI zur Zylinderachse verlaufende K:ihlrii)iien and auf der Zusirömseite Leitflachen vorgesehen sind, die seiiüjhe Ausströmöffnungen ' für einen Teil der Kühlluft bilden und ferner über dem Zylinderkopf eine weitere Leitfläche vorgesehen ist. die sich über die, in Strömungsrichtung der Kühlluft gesehen, vor und hinter dem Einlaß- und Auslaßkanal angeordneten Kühlrippen erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflache (23) über dem Zylinderkopf (1) im, hinsichtlich der Sirömungsrichtung der Kühlluft, vorderen Teil des Zylinderkopfes mit den obersten senkrecht /ur Zylinderachse verlaufenden Kühlrippen der beiden seitlichen Kühlrippengrjppcn ,j, 6) durch Einhaltung eines Abstandes (24)onen Luftkanal (25) bildet, der /wischen den Vcntilführunge· (12, 13) und über den Einlaß- und Auslaßkanal (7, 8) hinwegführt und im hinteren Teil des Zylinderkopfes (1) in mehrere Luftkanäle (38) übergeht, die durch die dortige parallel /ur Zylinderachse verlaufende Kühlrippengruppe (15) und die hier höchstens einen geringen Abstand aufweisende Leitfläche (23) gebildet sind und daß sich die Luftleitflächen (18,19) an den Seiten des Zylinderkopfes bis an dessen Rückseite erstrekken und dort eine Abströmöffnung (22) bilden.2. Zylinderkopf nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (18, 19) in der Hohe des F.inlaß bzw. Auslaßkanals (7; 8) und in Stromungsrichtung der Kuhlluft vor diesen Öffnungen aufweisen, welche die Ausströmöffnungen (20, 21) für einen Teil der Kühlluft bilden.3. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Ausströmöffnungen (20, 21) über Schieber in Abhängigkeit von ciror Motorbetriebsgröße, vorzugsweise der Temperatur der austretenden Kuhlluft, veränderbar ist4. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfläche (23) über dem Zylinderkopf (1) gemeinsam mit den Kipphebell.agerböckcn (29, 30) mit den zu deren Festlegung am Zylinderkopf (1) vorgesehenen Schrauben befestigt ist und im Bereich der Ventilführungcn (12, 13) und der Kipphebel (27, 28) in an sich bekannter Weise eine Vertiefung (26) aufweist und zusammen mit einem Deckel (40) und einer Dichtung (39) einen dicht abgeschlossenen Kipphcbelkasten (41) bildet,6. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Au.slaßkanal (8) und/oder Einlaßkanal (7) im Bereich der über diese hinwegführenden Luftkanale (35, 36) in an sich bekannter Weise Kühlrippen (37) angeordnet sind.
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