DE3435386A1

DE3435386A1 - Luftgekuehlte mehrzylinder-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3435386A1
Application number: DE3435386A
Authority: DE
Inventors: Michael 7251 Wimsheim Beer; Robert 7141 Schwieberdingen Binder
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1984-09-27
Filing date: 1984-09-27
Publication date: 1986-04-03
Also published as: GB2166491A; IT8522167A0; US4660512A; FR2588042A1; FR2588042B1; IT1185928B; GB8523769D0; JPS6183408A; GB2166491B

Description

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Luftgekühlte Mehrzylinder-Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine luftgekühlte Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer aus CH-PS 23 32 61 bekannten, luftgekühlten 4-Ventil-Brennkraftmaschine ist im Zylinderkopf ein durchgehender, durch Kühlrippen unterteilter Kanal ausgebildet, der zwischen den beiden Auslaßventilen und den sich in Strömungsrichtung anschließenden beiden Einlaßventilen verläuft. Eine derartige Bauweise läßt sich mit Vorteil bei einzelnen Zylinderköpfen verwirklichen. Liegen jedoch mehrere Zylinderköpfe in Reihe hintereinander, so würde bei einer solchen Längsdurchströmung zwar der erste Zylinderkopf gut gekühlt, der nächstfolgende Zylinderkopf aber weit schlechter, da er von der erwärmten Kühlluft des ersten Zylinderkopfes beaufschlagt wird. Ordnet man die Zylinder so an, daß jeder Zylinderkopf eine Querdurchströmung nach der bekannten Art erhält, so wird das Bauvolumen der Brennkraftmaschine in Längsrichtung sehr groß.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Luftkühlung der Zylinderköpfe einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine so zu gestalten, daß ihr Bauvolumen klein gehalten werden kann und daß alle Zylinderköpfe eine gleich gute Kühlung erfahren.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale · des Anspruch 1. Der sich durch die doppelte Umlenkung ergebende S-förmige Strömungsverlauf der Kühlluft bedeutet schon von der Geometrie her gegenüber einer glatten Paralleldurchströmung eine Vergrößerung der mit Kühlluft in Berührung kommenden Flächen der Zylinderköpfe, wodurch eine bessere Wärmeabfuhr erzielt ist. Um diesen Luftdurchsatz gezielt steuern und den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine anpassen zu können,

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wird nach Anspruch 2 die Kühlluft durch ein Gebläse zu den Eintrittskanälen gefördert, wobei nach Anspruch 3 das Gebläse und die Eintrittskanäle von einem Luftführungsgehäuse abgedeckt sind, das den Gebläsewirkungsgrad erhöht und die Zwangsdurchströmung der Eintrittskanäle verbessert.

Wenn zur Senkung der Fertigungskosten und Minimierung des Bauvolumens drei Zylinderköpfe einer Zylinderreihe zu einem Gußteil zusammengegossen sind, liegen zweckmäßigerweise die Eintrittskanäle der beiden äußeren Zylinderköpfe an den schmalen Stirnseiten des Gußteils. Nach einer 90"-Umlenkung um die Ventile bzw. deren Führungen herum, verläuft die Luftströmung in beiden äußeren Zylinderköpfen gegenläufig und ist zum mittleren Zylinderkopf hin gerichtet. Nach nochmaliger Umlenkung strömt sie an der Auslaßseite des Zylinderkopf-Gußteils aus. Bei Ausführung in 4-Ventilbauweise erhält der mittlere Zylinderkopf zwei beidseits der Einlaßkanäle liegende Eintrittskanäle und zusätzlich zwei unterhalb des gemeinsamen Anschlußflansches der Einlaßkanäle liegende Eintrittsöffnungen. Der Gesamteintrittsquerschnitt wird auf diese Weise soweit vergrößert, daß die Luft mit nur geringer Drosselung zugeführt werden kann und der von der Kühlung her etwas problematische mittlere Zylinderkopf gleich gut wie die beiden äußeren Zylinderköpfe gekühlt werden kann. Ideal gleichmäßige Kühlverhältnisse liegen vor, wenn zwei Zylinderköpfe ein Gußteil bilden, in das von beiden Stirnseiten her Kühlluft eingeführt wird. Für diesen Fall ist es zweckmäßig, die Kühlluftströmungen beider Zylinderköpfe durch eine Querwand zu trennen.

Um' auch beim Ausströmen die Kontaktflächen und die Querschnitte der Kühlkanäle möglichst groß machen zu können, sind die rohrförmigen Auslaßkanäle, zwischen denen sich die Austrittsflächen der Kühlluft befinden, einzeln gegossen.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher erläutert.

Es zeigt ''

Fig. 1 Draufsicht auf ein 4-VentilVZylinderkopf-Gußteil eines Sechs-Zylinder-Boxermotors bei abgenommenem Nockenwellengehäuse, \ \

Fig. 2 Querschnitt durch das Einlaßventil und das Auslaßventil eines äußeren Zylinderkopfes der einen Zylinderreihe nach Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 Querschnitt durch die zentrale Zündkerze des mittleren Zylinderkopfes der anderen Zylinderreihe nach Linie III-III der Fig. 1,

Fig. 4 Längsschnitt des Zylinderkopf-Gußteils durch die Einlaß- und Auslaßkanäle nach Linie IV-IV der Fig. 2,

Fig. 5 Draufsicht auf die Einlaßseite des Zylinderkopf-Gußteils nach Fig. 4.

Ein luftgekühlter 6-Zylinder-Boxermotor mit je zwei Einlaß- und zwei Auslaßventilen pro Zylinder, von dessen einer Zylinderreihe Fig. 2 einen Querschnitt zeigt, ist zur Kühlung außen mit ringsumlaufenden Rippen versehen. Zur Kühlung im Inneren der Zylinderköpfe ist ein Kanalsystem vorgesehen, das in Fig. 4 deutlicher gezeigt ist.

Zwischen einem Zylinderblock 1 und einem Nockenwellengehäuse 2 ist ein Zylinderkopf-Gußteil 3 angeordnet, dessen Querschnittskontur etwa rechteckig ist. Es umfaßt einen äußeren Zylinderkopf 4, einen weiteren äußeren Zylinderkopf 5 sowie einen mittleren Zylinderkopf 6. An seiner einen Längsseite - Einlaßseite 5 sind für jeden Zylinderkopf zwei rohrförmige Einlaßkanäle 8 zu zwei Einlaßventilen 9 angegossen, die einen gemeinsamen Anschlußflansch 10 zum nicht gezeichneten Luftsammeigehäuse haben. An der anderen Längsseite - Auslaßseite 11 - weist jeder Zylinderkopf zwei gesondert gegossene, rohrförmige Auslaßkanäle 12 auf, durch die das von den Auslaßventilen 13 kommende Abgas in die Abgassammelanlage abströmt.

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Zentral zwischen den beiden Einlaßventilen 9 und den beiden Auslaßventilen 13, die zusammen die Punkte eines Rechtecks bilden, ist die Zündkerze 14 in eine Kerzenaufnahme 15 eingeschraubt. An den Schmalseiten 16, 17 des Zylinderkopf-Gußteils 3 sind quer zu dessen Längserstreckung Eintrittskanäle 18 und 19 des linken und rechten Zylinderkopfes ausgebildet, wobei als Außenseite des Eintrittskanals 18 ein Führungsblech 20, als Außenseite des Eintrittskanals 19 die Außenwand eines Kettengehäuses 21 dient. Die Eintrittskanäle münden in Verbindungskanäle 22 ein, die zwischen den Einlaßventilen 9 und Auslaßventilen 13 in Längsrichtung des Zylinderkopf-Gußteils 3 verlaufen. Von den Verbindungskanälen 22, die durch gebogene Querwände 23, 24 begrenzt sind, zweigt die Strömung in zwischen den Auslaßkanälen 12 liegende Austrittskanäle 25 und in Austrittskanäle 26, 27 ab, die an der Auslaßseite 11 angeordnet sind.

Zum mittleren Zylinderkopf 6 strömt die Kühlluft durch Eintrittskanäle 28, 29, die an der Einlaßseite 7 des Zylinderkopf-Gußteils 3 beiseitig der Einlaßventile 9 liegen sowie über einen unterhalb des Anschlußflansches .10 angebrachten Eintrittskanal 30. Diese Teilströme vereinigen sich in dem mittigen 'Verbindungskanal 32, an den sich der zwischen den Auslaßkanälen 12 verlaufende Austrittskanal 33 anschließt. Die Kühlluftkanäle sind so bemessen, daß die Ventile und Zündkerzenaufnahmen 15 aller drei Zylinderköpfe 4, 5, 6 auf gleichem Temperaturniveau gehalten werden.

In die Eintrittskanäle und Verbindungskanäle ragen zur Vergrößerung der Kühlflächen Rippensysteme 34, 35 hinein, die an die Kanalwände angegossen sind.

Die zwischen den Auslaßkanälen 12 liegenden Austrittskanäle und 35 können aus baulichen Gründen einen nur geringen Querschnitt haben. Um diesen nicht noch mehr einzuengen, sind diese Austrittskanäle in einem Teilbereich 31 unverrippt. Auf

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die Einlaßseite 5 des Zylinderkopf-Gußteils 3 ist ein Luftführungsgehäuse 36 aufgesetzt, in das ein Gebläse 37 über einen Gebläsering 38 Kühlluft hineinfordert.

Zusätzlich zur Luftkühlung kann der Zylinderblock 1 und das Zylinderkopf-Gußteil 3 im Bereich des Brennraumes Flüssigkeits-Kühlkanäle enthalten., die dann aber recht klein dimensioniert sind. Da man in diesem Falle mit wenig Kühlflüssigkeit auskommt, läßt sich eine exakt steuerbare, den jeweiligen Betriebsbedingungen angepaßte Wärmeabfuhr vom Brennraum erzielen.

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Claims

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Patentansprüche

i/ Luftgekühlte Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, wobei die Zylinderköpfe einer Zylinderreihe:ein Bauteil bilden, an dessen einer Längsseite (Einlaßseite) die zu den Einlaßventilen führenden Einlaßkanäle und an dessen, anderer Längsseite (Auslaßseite) die von den Auslaßventilen wegführenden Auslaßkanäle angegossen sind, dadurch gekennzeichnet,' daß Kühlluft durch Eintrittskanäle (18, 19, 28, 29, 30) an der Einlaßsei'te (7) in die Zylinderköpfe (4, 5, 6) einströmt, innerhalb der Zylinderköpfe (4, 5, 6) durch Verbindungskanäle (22, 32) in Längsrichtung der Brennkraftmaschine umgelenkt wird und nach nochmaliger Umlenkung durch Austrittskanäle (25, 26, 27, 33) an der Auslaßseite (11) der Zylinderköpfe (4, 5, 6) ausströmt.
2. Brennkraftmaschine, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gebläse (37) über Luftführungen Kühlluft zu den Eintrittskanälen (18, 19, 28*?'·'"29, 30) fördert.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittskanäle (18, 19, 28, 29, 30) und das Gebläse (37) von einem Luftführungsgehäuse (36) umschlossen sind.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jede Zylinderreihe drei zusammengegossene Zylinderköpfe enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft in die beiden äußeren Zylinderköpfe (4, 5) an den beiden Schmalseiten (16, 17) des Zylinderkopf-Gußteils (3) in zwei Luftströmen zugeführt wird, die gegenläufig zueinander in Richtung des mittleren Zylinderkopfes (6) umgelenkt, zwischen ,den Ventilen (9, 13) durchgeführt und durch je zwei Austrittskanäle (25, 26) bzw. (25, 27) an der Auslaßseite (11) der Zylinderköpfe ins Freie geführt sind.

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5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft des mittleren Zylinderkopfs (6) durch mehrere Eintrittskanäle (28, 29, 30, 31) zugeführt wird und durch einen mittig am Zylinderkopf liegenden Austrittskanal (33) ausströmt.
6. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftströme der beiden äußeren Zylinderköpfe (4, 5) vom Kühlluftstrom des mittleren Zylinderkopf S--(6-) durch Querwände (23, 24) abgetrennt sind.
T-. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß d-ie Querwände (23, 24) symmetrisch zur mittleren Querebene des--Zy-1-inderkopf-Gußteils (3) verlaufen.
8.^: Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jeder- Zylinderkopf zwei Einlaß- und zwei Auslaßventile und die zugehörigen Kanäle enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Austr^:i~t"tskanäle (25, 33) der Kühlluft zwischen den einzeln gegossenen, rohrförmigen Auslaßkanälen (12) der Zylinderköpfe (4, 5, 6) ausgebildet sind.

SK Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kühlkanäle Rippensysteme (34, 35) hineinragen, die an den Kanalwänden angegossen sind.