DE3132314A1

DE3132314A1 - Zylinderkopf fuer wassergekuehlte brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3132314A1
Application number: DE19813132314
Authority: DE
Inventors: Hans-Harald Dipl.-Ing. 8056 Neufahrn Melzer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1981-08-17
Filing date: 1981-08-17
Publication date: 1983-03-03
Also published as: DE3132314C2

Description

Zylinderkopf für wassergekühlte Brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf der Bauart nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei einem bekannten Zylinderkopf dieser Bauart (DE-OS 24 52 999) ist die Trennwand einstückig mit dem Zylinderkopf gegossen. Dies erfordert wegen des dadurch bedingten komplizierten Wasserraumkernes einen hohen Fertigungsaufwand. Außerdem stellt die Trennwand im wesentlichen eine ebene Fläche dar, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers entlang dem Zylinderkopfboden nahezu überall gleich ist und thermisch hochbelastete Bereiche, insbesondere z. B. die Ventilstege, unzureichend oder schlecht gekühlt werden. Dadurch ergeben sich ungleichmäßige Temperaturen am Zylinderkopfboden, die zu hohen Wärmespannungen und einer Verringerung der Lebensdauer des Zylinderkopfes führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf der Bauart nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, der kostengünstig herzustellen ist und eine Herabsetzung der thermischen Belastung kritischer Bereiche und damit gleichmäßige Bauteiltemperaturen gewährleistet.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Trennwand aus vorgeformtem Blech wird eine wesentliche Vereinfachung des Wasserraumkernes erreicht, da die Trennwand in den Wasserraumkern eingeformt werden kann. Somit wird eine hohe Kernsteifigkeit und demzufolge eine niedrige Ausschußquote erzielt.
Ferner wird durch die erfindungsgemäße Formgebung der Trennwand erreicht, daß thermisch hochbelastete Abschnitte des Zylinderkopfbodens und insbesondere der Ventilstegbereich besonders gut gekühlt werden, während in den thermisch geringer belasteten Bereichen durch dort verlangsamte Kühlwasserströmung die Kühlung verringert wird. Dadurch ergibt sich eine Vergleichmäßigkeit der Bauteiltemperaturen, die geringere Wärmespannungen und Verformungen und damit eine höhere Lebensdauer zur Folge hat. Der Durchflußwiderstand ist im Verhältnis zur Kühlwirkung relativ gering, so daß entsprechend der sich daraus ergebenden thermischen Kühlerbelastung nur ein verhältnismäßig kleiner Kühler und eine relativ geringe Kühlwasser-Pumpenleistung erforderlich sind.
Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 ergeben eine gute Verankerung der Trennwand innerhalb des Zylinderkopfes und die Merkmale des Anspruches Lt steuern vorteilhaft den Sandfluß beim Formen des Wasserraumkernes.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Teilquerschnitt eines Zylinderkopfes einer wassergekühlten Brennkraftmaschine entlang der Linie I-I der Fig. 2 und Fig. 2 einen Teil eines Schnittes entlang der Linie II-II des Zylinderkopfes nach Fig. 1.
Ein Zylinderkopf 1 einer nicht dargestellten wassergekühlten Brennkraftmaschine weist eine Trennwand 2 aus vorgeformtem Blech auf, die zusammen mit dem Zylinderkopfboden 3, Umfangswänden Lt und 5 und inneren, die Trennwand durchdringenden Bauteilen, z. B. Einlaßkanälen 6 und Auslaßkanälen 7 einen unteren Wasserraum 8 begrenzt. Oberhalb der Trennwand 2 liegt ein oberer Wasserraum 9. über Durchlässe 10 und 11 stehen die beiden Wasserräume 8 und 9 miteinander in Verbindung.
Die Trennwand 2 weist gegenüber von thermisch hochbelasteten Bereichen des Zylinderkopfbodens, z. B. gegenüber den Ventilstegen 12, zum Zylinderkopfboden 3 hin verformte Abschnitte 13 auf. Dadurch ergeben sich, begrenzt jeweils seitlich durch einen Einlaßkanal 6 und einen Auslaßkanal 7 sowie oben und unten durch einen der verformten Abschnitte 13 bzw. einen der Ventilstege 12, eingeschnürte Kühlwasserdurchtritte 14. Die so erzeugte hohe Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers führt in diesen Bereichen zu einer besonders intensiven Kühlung, während in den Bereichen mit niedrigerer Strömungsgeschwindigkeit weniger gekühlt wird.
Damit wird eine geringere Belastung der thermisch hoch beanspruchten Bereiche, eine gleichmäßigere Temperatur- und Spannungsverteilung und demzufolge eine höhere Lebensdauer des Zylinderkopfes erreicht. Unter Umständen kann auch wegen der Verbesserung der Kühlwirkung der gesamte Kühlkreislauf für eine entsprechend verringerte Kapazität ausgelegt werden.
Die Befestigung der Trennwand 2 innerhalb des Zylinderkopfes 1 erfolgt entweder in der Weise, daß sich die Trennwand aufgrund ihrer, den Innenkonturen der Wasserräume 8 und 9 angepaßten Form an Wandbereichen derselben abstützt oder indem Randabschnitte 15 und 16 der Trennwand eingegossen werden, wie in der Zeichnung dargestellt ist.
Je nach dem gewünschten Verlauf der Strömung des Kühlwassers werden auch größere Randabschnitte oder der gesamte Rand der Trennwand 2 eingegossen.
Die vorgeformte Trennwand 2 wird zur Herstellung des Zylinderkopfes 1 in dessen Wasserraumkern eingeformt, wobei die Durchlässe 10 und 11 den Sandfluß vorteilhaft steuern und die einzugießenden Randabschnitte 15 und 16 aus dem Wasserraumkern herausragen.

Claims

Patentansprüche: Zylinderkopf für wassergekühlte Brennkraftmaschinen, - mit einer Trennwand, - die zusammen mit dem Zylinderkopfboden, Umfangswänden und inneren, die Trennwand durchdringenden Bauteilen einen unteren Wasserraum begrenzt und - die Durchlässe zum Übertritt des Kühlwassers vom unteren Wasserraum in einen oberen Wasserraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, - daß die Trennwand (2) aus vorgeformtem Blech besteht, - das gegenüber von thermisch hochbelasteten Bereichen (Ventilstegen 12) des Zylinderkopfbodens (3) zur Bildung eingeschnürter Kühlwasserdurchtritte (14) zum Zylinderkopfboden (3) hin verformt ist.
2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - daß die Form der Trennwand (2) und die Innenkonturen der Wasserräume (8 und 9) so aufeinander abgestimmt sind, daß die Trennwand (2) formschlüssig festgelegt ist.
3. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - daß Randbereiche (15, 16) der Trennwand (2) in korrespondierende Ausnehmungen der Wandungen (Umfangswände 4, 5) der Wasserräume (8, 9) hineinragend angeordnet bzw. in diese eingegossen sind.

Lt. Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - daß die Durchlässe (10, 11) in der Trennwand (2) in Bereichen angeordnet sind, die zum Zylinderkopfboden (3) hin einen relativ großen Abstand aufweisen.