DE2948910A1 - Gegossener zylinderkopf fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Gegossener Zylinderkopf für eine BrennkratZmaschine
• Die Erfindung bezieht sich auf einen gegossenen Zylinderkopf für eine Hrennkrlftmasehine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Mit der Anordnung eines Schutzrohres im Abgaskanal soll die Abkühlung der Abgase auf dem Weg durch den an sich gekühlten Zylinderkopf gering gehalten werden, damit für eine nachgeschaltete Abgasturbine ein höheres Energleangebot erhalten bleibt. Das Eingießen eines teilweise mit Formsand umhüllten Schutzrohres ist bekannt. Problematisch ist jedoch die Fixierung des Schutzrohres gegenüber dem Zylinderkopf. Einerseits muß das Schutzrohr in seiner Lage gegenüber den Gasdurchtrittsöffnungen festgelegt sein, andererseits erfordert die auftretende große Wärmedehnungsdifferenz zwischen Schutzrohr und Zylinderkopf die Möglichkeit eines entsprechenden Längenausgleichs. Bei bekannten Ausführungen mit eingegossene Schutzrohr ist das der Abgasleitung zugekehrte Ende des Schutzrohres auf angegossenen, radial in den Abgaskanal vorstehenden Vorsprüngen gelagert. Es hat sich gezeigt, daß es nicht möglich ist, beim Gießvorgang eine Haftung zwischen Schutzrohr und Gußwerkstoff des Zylinderkopfes mit Sicherheit zu verhindern. Mit dieser Ausführung der Schutzrohrzentrierung ist eine verschiebliche Lagerung nicht garantiert. Bei Betrieb der Brennkraftmaschine ergeben sich durch die behinderte Verschieblichkeit infolge der Wärmedehnung erhebliche Zwangskräfte, die zur Zerstörung des Zylinderkopfes führen. Es ist auch nicht möglich, am fertigen Zylinderkopf die Verschieblichkeit der angegossenen Schutzrohrzentrierung zu kontrollieren. Die angegossenen Vorsprünge müssen aus gußtechnischen Gründen grobstollig ausgeführt werden, so daß der verbleibende Spaltquerschnitt zwischen Schutzrohr und Abgaskanal an dem der Abgasleitung zugekehrten Ende des Schutzrohres stark vermindert ist. Dadurch ist das nachtägliche Entfernen der Formsandun1hüllung des Schutzrohres sehr erschwert. Außerdem bewirken die relativ grosZen Kontakt flächen an den grobstolligen Vorsprüngen zwischen Schutzrohr und Zylinderkopf einen erhehlirhen, unerwünschten Wärmefluß in den Zylinderkopf.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Zylinderkopf mit einem im Abgaskanal eingegossenen Schutzrohr zu schaffen, das zum Wärmedehnungsausgleich eine Halterung mit kontrollierbarer Verschieblichkeit aufweist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Patentanspruch l gelöst. Die besondere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Ansprüchen 2 bis 5. Die mit der Erfindung erzielten Verbesserungen bestehen insbesondere darin, daß für den Wärmedehnungsausgleich zwischen Schutzrohr und Zylinderkopf ein definierter, anschließend an den Gießvorgang zu fertigender Schiebesitz für die Schutzrohrzentrierung herstellbar ist, daß durch kleine Kontaktflächen zwischen Schutzrohr und Zylinderkopf ein verminderter Wärmefluß in dem Zylinderkopf auftritt, und daß für das nachträgliche Entfernen der Formsandumhüllung aus dem Spalt zwischen Schutzrohr und Abgaskanalwandung der gesamte Spaltquerschnitt zur Verfügung steht.
• Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im einzelnen nachstehend beschrieben. Es zeigen: Fig. l einen Teilquerschnitt eines Zylinderkopfes mit eingegossenem Schutzrohr nach Linie I-I in Fig. 2; Fig. 2 einen Schnitt eines Zylinderkopfes nach Linie II-II in Fig. l; Fig. 3 einen Teilschnitt eines Zylinderkopfes mit einer Ausführungsvariante des eingegossenen Schutzrohres nach Linie III-III in Fig. 4; Fig. 4 einen Schnitt eines Zylinderkopfes nach Linie IV-IV in Fig. 3; Fig. 5 eine Ausführungsvariante der Schutzrohzentrierung, Schnitt nach Linie V-V in Fig. 6; Fi r. fi einen Teilschnitt nach Linie VI-VI in Fig. 5.
• Ein gegossener 7yiinderkopf 11 für eine nicht weiter dargestellte Brennkraftmaschine ist im Abgaskanal 12 mit einem Schutzrohr 13 ausgerüstet, das von einem wärmeisolierenden Luftspalt 11i umgehen ist. Das Schutzrohr 13 wird beim Giel3en des Zylinderkopfes 11 als Kern des Abgaskanals t2 in die Gießform eingelegt. Zur Darstellung des Luftpaltes 14 ist das Schutzrohr 13 für den Gießvorgang teilweise mit einer enstprechend dicken Schicht Formsand umhüllt. Nach Abguß des Zylinderkopfes lt wird die, das Schutzrohr 13 umgebende, Formsandschicht wieder entfernt.
• Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und Fig. 2 ist das Schutzrohr 13 im Bereich von Ventilsitzring 15 und Ventilführungen 16 durch den Gießvorgang fest mit dem Zylinderkopf lt verbunden. Am Austrittsende 17 ragt das Schutzrohr 13 über das Abaskanalende hinaus und ist mit einem balligen Ringwulst 18 in einem entsprechenden Einpaß in der Abgasleitung 19 verschieb1 ich zentriert und gelagert.
• Zwischen Austrittsende 17 des Schutzrohres 13 und Abgaskanalende miindet der Luftspalt 14 mit seinem vollen Ringquerschnitt. Auf diese Weise ergibt sich eine gute Zugänglichkeit des ganzen Luftspaltvolumens für die Entfernung des Formsandes. In Fig. 3 und Fig. 4 ist das Schutzrohr 13 im Bereich der Ventilführungen 16 an zwei gegenüberliegenden Stellen fixiert. Zwei von der Außenseite des Zylinderkopfes 11 montierte Bolzen 20 greifen dabei je in eine der seitlich am Schutzrohr 13 senkrecht zur Achse der Ventil führung angeordneten Bohrungen 21 ein. Bei dieser Ausführung sind die Kontaktflächen zwischen Schutzrohr 13 und Zylinderkopf 11 äußerst klein, so daß sich nur ein geringer Wärmefluß in den Zylinder kopf ergibt.
• Das Austrittsende 17 des Schutzrohres 15 kann auch in der in Fig. 5 und Fig. 6 dargestellten Ausführungsvariante mit einem am Austrittsende 17 des Schutzrohres 13 angeordneten Flansch 22 ausgebildet sein. Senkrecht zum Flansch 22 sind im Zylinderkopf 11 Stifte 23 befestigt, die mit einer balligen Verdickung 24 in Langlöchern 25 Flansches 22 eingreifen. Fine, die im Betrieb auftretenden Wärmedehnungsunterschiede kompensierende, verschiebliche Lagerung des Austrittsende 17 des Schutzroiires 13 ist damit gegeben.
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Claims (5)

1. r a t e n t a n s p 1 ii C h e Gegessener Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine, der ein im Abgaskanal angeordnetes, von einem wärmeisolierenden Luftspalt umgebenes Schutzrohr enthält, wobei das Schutzrolir für den Gi eßvorgang mit Formsand umhiillt als Gießern für den Abgaskanal dient, und der Formsand zu Darstellung des Luftspaltes nachträgl ich entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daV das Schutzrohr (13) im Bereich von Ventilsitzring (15) und Ventilfilhrung (16) im Abgaskanal (12) fixiert ist, da Schutzrohr (1>) am Austrittsende (17) über das Abgaskanalende hinausragt und in diesem Bereich gegenüber dem Zylinderkopf (11) in Achsrichtung des Abgaskanals verschieblich zentriert ist, und daß der Luftspalt ( 14) zwischen Austrittsende (17) des Schutzrohres (13) und Abgasskanalende mit seinem vollen Ringquerschnitt mündet.
2. 2. Gegossener Zylinderkopf nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (13) im Bereich von Ventilsitzring (15) und Ventilführung (16) mit Zy linderkopfwerkstoff umgossen und damit fixiert ist.
3. 3. Gegossener Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich am Schutzrohr (13) im Bereich der Ventilführung (15) zwei Bohrungen (21) etwa senkrecht zur Achse der Ventilführung (15) angeordnet sind, in die je ein von (ler Außenseite des Zylinderkopfes (11) montierbarer Bolzen (20) eingreift.
4. 4. Gegossener Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Schutzrohr (13) am Austrittsende (17) im Außendurchmesser vergrößert ist und einen balligen Ringwulst (18) aufweist, der mit einem Einpaß der anschließenden Abgasleitung (19) zusammenwirkt.
5. 5. Gegossener Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß am Austrittsende (17) des Schutzrohres (1,) ein Flansch (22; angeordnet ist und senkrecht zum Flansch (22) im Zylinderkopf (11) fixierte Stifte (23) die verschiebliche Zentrierung des Schutzrohres (13) bewirken.