DE2850762A1

DE2850762A1 - Water cooled cylinder head for IC engine - has blind holes for heat conducting tubes base of water circulating chamber

Info

Publication number: DE2850762A1
Application number: DE19782850762
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl Ing Keylwert
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1978-11-23
Filing date: 1978-11-23
Publication date: 1980-06-12

Abstract

The piston type I.C. engine incorporates heat pipes or conductor tubes in highly stressed parts of the cylinder head (1) to conduct away heat. It has a cooling water chamber (6) around the portions which support the valves (2). This chamber is separated by partitions from the gas circulating channels. In the bottom plate (5) forming the base of this chamber there are blind holes (12), into which the heat pipes (13) are inserted. Most of the holes are located in the region around the hole (10) through which passes the sleeve (8) for the fuel injector. A few more holes are located near the partitions enclosing the valves, but inside the chamber.

Description

Verfahren zur Anordnung von Wärmerohren an thermisch hoch-Method for the arrangement of heat pipes on thermally high

beanspruchten Stellen eines wassergekühlten Zylinderkopfes Die Erfindung.bezieht sich auf ein Verfahren zur Anordnung von Wärmerohren an thermisch hochbeanspruchten Stellen eines wassergekühlten Zylinderkopfes einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, vorzugsweiseseiner Bodenplatte, wobei die Wärmerohre mit ihrer Kühlzone in einen Kühiwasserraum des Zylinderkopfes hineinragen und der Zylinderkopf in seiner Deckenplatte und/oder seinen Seitenwänden in den Kühlwasserraum führende Öffnungen hat.claimed points of a water-cooled cylinder head The invention relates focuses on a method for the arrangement of heat pipes on thermally highly stressed Providing a water-cooled cylinder head of a reciprocating piston internal combustion engine, preferably its base plate, the heat pipes with their cooling zone in one The cooling water space of the cylinder head protrudes and the cylinder head is in its cover plate and / or its side walls has openings leading into the cooling water space.

Es ist bekannt (DE-OS 22 42 9all7), Wrmerohre an thermisch hochbeanspruchten Stellen des Zylinderkopfes anzuordnen. Die Wärmerohre sind dabei gebogen und uin einen Ventilsitzring oder um den Brennraum des Zylinderkopfes gelegt. Dabei ist die Befestigung der Wärmerohre, die durch Hartlötung oder Eingießen in den Zylinderkopf erfolgen soll, äußerst problematisch. Die starke Erwärmung der Wärmerohre kann zu einer Beschädigung der Kapillarstruktur, einer Zerstörung der Dampfkammer oder gar zu einem Austreten des flüssigen Wärmeträgers führen. Außerdem ist ein Austauschen defekter Wärmerohre bei einer Grundüberholung des Zylinderkopfes unmöglich.It is known (DE-OS 22 42 9all7), heat pipes on thermally highly stressed To arrange places of the cylinder head. The heat pipes are bent and uin a valve seat insert or placed around the combustion chamber of the cylinder head. It is the attachment of the heat pipes by brazing or potting into the cylinder head should be done, extremely problematic. The strong warming of the heat pipes can lead to damage to the capillary structure, destruction of the steam chamber or even lead to leakage of the liquid heat transfer medium. In addition, there is an exchange defective heat pipes impossible during a major overhaul of the cylinder head.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten zu vermeiden und somit ein Verfahren zu schaffen, durch das eine einfache Befestigung von Wärmerohren in der Bodenplatte eines Zylinderkopfes ermöglicht wird.The object underlying the invention is thus the to avoid the difficulties described above and thus a method to create, through which a simple attachment of heat pipes in the base plate a cylinder head is made possible.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der in Rede stehenden Gat tung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Iglerkmale gelöst.This task is performed in a method of the type in question solved by the igloo features listed in the characterizing part of claim 1.

Danach lassen sich zur Aufnahme der Wärmerohre dienende Sacklöcher durch die Öffnungen in den Seitenwänden und in der Deckenplíltte bohren, und anschließend werden die geraden Wärmerohre durch die Öffnungen hindurch in die Sacklöcher eingepreßt. Das Bohren der Sacklöcher und Einsetzen der Wärmerohre ist praktisch an de gesamten Fläche der Bodenplatte möglich, wird aber in erster Linie im Bereich der Einspritzdüse und im Bereich des Auslaßventitsit-zes und der Stege zwischen zwei Ventilen durchgeführt werden. F':ir die-Anordnung der Wärmerohre sind somit keine besonderen gußtecOnischen Maßnahmen erforderlich, da sämtliche hierfür nötigen Arbeltsgänge am Rohteil oder am Fertigteil des Zylinderkopfes ausgeführt werden können.Then blind holes can be used to accommodate the heat pipes Drill through the openings in the side walls and in the ceiling plank, and then the straight heat pipes are pressed through the openings into the blind holes. The drilling of the blind holes and inserting the heat pipes is practically at the whole Area of the base plate possible, but is primarily in the area of the injection nozzle and carried out in the area of the exhaust valve seat and the webs between two valves will. The arrangement of the heat pipes is therefore not a special cast-teconical Measures are necessary because all the necessary work steps on the raw part or can be carried out on the finished part of the cylinder head.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, an einem Zylinderkopf, bei dem die Einspritzdüse über eine Hülse in Bohrungen der Decken- und Bodenplatte befestigt ist, die Sacklöcher durch die Bohrung in der Deckenplatte hindurch in der Bodenplatte zu fertigen.According to a further embodiment of the invention it is provided on a cylinder head, in which the injection nozzle is inserted into the bores of the Top and bottom plate is attached, the blind holes through the hole in the top plate to manufacture through in the base plate.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung werwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen wassergekühlten Zylinderkopf mit in die Bodenplatte eingesetzten Wärmerohren gemäß Linie I-I in Fig. 2 und Fig. 2 einen Querschnitt durch den wassergekühlten Zylinderkopf gemäß Linie II - II in Fig. 1.To further explain the invention, reference is made to the drawing, in which an embodiment is shown in simplified form. They show: FIG. 1 a Longitudinal section through a water-cooled cylinder head with inserted into the base plate Heat pipes according to line I-I in Fig. 2 and Fig. 2 shows a cross section through the water-cooled Cylinder head according to line II - II in Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist, soweit dargestellt, mit 1 ein wassergekühlter Zylinderkopf bezeichnet, in dem Gaswechselventile 2 angeordnet sind. Der wassergekühlte Zylinderkopf 1 setzt sich dabei aus einer Deckenplatte 3, Seitenwänden 4 und einer Bodenplatte 5 zusammen, die einen Kühlwasserraum 6 umschließen. Durch den KUhlsserraum 6 sind Gaswechselkanäle 7 hindurchgeführt, in denen die Gaswechselventile 2 angeordnet sind. Außerdem führt durch den Kühlsserraum 6 eine einsetzbare Hülse 8 zur Aufnahme einer nichtdargestellten Einspritzdüse, wobei die Hülse 8 in Bohrungen 9 und 10 der Deckenplatte 3 und der Bodenplatte 5 befestigt ist. Die Seitenwende 4 des Zylinderkopfes 1 weisen aus gußtechnischen Gründen und zur Zuführung bzw. Ableitung des Kühlwassers Öffnungen 11 auf. Die Bodenplatte 5 ist auf ihrer dem Kühlwasserraum 6 zugewandten Seite mit Sacklöcher 12 versehen, in die konzentrisch zur Hülse 8 und irl Bereich des als Auslaßventil vorgesehenen Gaswechselventils 2 Wcjrmerohre 13 eingesetzt sind.In Figs. 1 and 2, where shown, 1 is a water-cooled Designated cylinder head, in which gas exchange valves 2 are arranged. The water-cooled Cylinder head 1 is composed of a top plate 3, side walls 4 and one Base plate 5 together, which enclose a cooling water space 6. Through the cooler room 6 gas exchange channels 7, in which the gas exchange valves 2 are arranged, are passed through are. In addition, an insertable sleeve 8 leads through the cooler space 6 for receiving an injection nozzle, not shown, the sleeve 8 in bores 9 and 10 the top plate 3 and the bottom plate 5 is attached. The side turn 4 of the cylinder head 1 point for reasons of casting technology and for supplying and discharging the cooling water Openings 11 on. The base plate 5 faces the cooling water space 6 on its side Side provided with blind holes 12, in the concentric to the sleeve 8 and irl area of the gas exchange valve 2 Wcjrmerohre 13 provided as an outlet valve is used are.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, lassen sich die Sacklöcher 12 durch die Bohrung 9 in der Deckenplatte 3 sowie durch die Öffnungen 11 in den Seitenwänden des Zylinderkopfes 1 ohne Schwierigkeiten bohr<n und anschließend die Wärmerohre 13 in die Sacklöcher 12 einsetzen. Die innerste Reihe der Wärmerohre wird konzentrisch zur Bohrung 10 in der Bodenplatte 5 und zusätzliche Wärmerohre 13 annihernd konzentrisch zu den Gaswechselventilen 2 eingesetzt. Mit Hilfe der Wärmerohre 13 wird durch erhöhten Wärmefluß in der Mitte dBr Bodenplatte 5 insgesamt eine gleichmäßige Temperaturverteilung erreicht, so daß Wärmespannungen in der Bodenplatte, die dadurch ausgelöst werden, daß der kältere Rand den.wärmeren inneren Teil der Bodenplatte 5 an der Dehnung behindert, nicht auftreten können.As can be seen from FIGS. 1 and 2, the blind holes 12 through the bore 9 in the ceiling plate 3 and through the openings 11 in the side walls of the cylinder head 1 without difficulty drill <n and then the heat pipes Insert 13 into the blind holes 12. The innermost row of heat pipes becomes concentric approximately concentric to the bore 10 in the base plate 5 and additional heat pipes 13 used for the gas exchange valves 2. With the help of the heat pipes 13 is increased by Heat flow in the middle dBr base plate 5 overall a uniform temperature distribution achieved, so that thermal stresses in the base plate, which are triggered by that the colder edge den.warmeren inner part of the base plate 5 at the stretch handicapped, cannot occur.

Darch die Anordnung der Wärmerohre 13 im Bereich der Gaswechselventile 2, insbesondere der Auslaßventile wird ebenfalls Wärme in diesen Bereichen abgeführt, wobei neben der Verminderung von Wärmespannungen die Wärme von den Auslaßventilen abgeführt werden kann und somit die Haltbarkeit der Gaswechselventile 2 wesentlich erhöht wird.Darch the arrangement of the heat pipes 13 in the area of the gas exchange valves 2, especially the exhaust valves, heat is also dissipated in these areas, whereby in addition to the reduction of thermal stresses the warmth of the exhaust valves can be discharged and thus the durability of the gas exchange valves 2 is increased significantly.

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Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Procedure for positioning warm pipes at thermally high * stressed areas of a water-cooled cylinder head one Reciprocating internal combustion engine, preferably its base plate, with the arm pipes protrude with their cooling zone in a cooling water space of the cylinder head and the Cylinder head in its lick plate and / or its side walls in the Kühiwasserraum has stirring openings, characterized in that the openings (11, 9) pass through Blind holes (12). In the base plate (5) are drilled into which the heat pipes (13) are pressed in.

2. Method of fastening heat pipes in a cylinder head, whose injection nozzle can be inserted into holes in the top and bottom plate Sleeve is attached according to claim I, characterized in that the blind holes (12) through the bore (9) in the cover plate (3) concentric to the injection nozzle be drilled into the base plate (5).

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the blind holes (12) are concentric with the gas exchange valves (2) in the base plate (5), preferably with the largest number in the area between the gas exchange valves (2), to be drilled.