DE670604C - Mit einer als Kuehlmittelfuehrung dienenden Haube verkleideter Zylinderkopf - Google Patents

Description

• Mit einer als Kühlmittelführung dienenden Haube verkleideter Zylinderkopf Die Erfindung betrifft eine Verbesserung von Zylinderköpfen, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einer als Kühlmittelführung dienenden Haube.
• Die Erfindung besteht in einer dickwandigen, ebenen, den Brennraum einschließenden Grundplatte mit einer sich über dieser sowie vor einem Kühlmittelspeicher sich erhebenden und als «'ärmespeicher dienende Werkstoffanreicherung, die einerseits von waagerechten und parallel zur Grundplatte verlaufenden, allseitig geschlossenen Kühlkanälen sowie andererseits von im wesentlichen senkrechten dickwandigen Ventilschächten und schräg nach oben verlaufenden Ventilführungen durchsetzt wird und welche auf der dem Kühlmittelspeicher gegenüberliegenden Seite eine Ausnehmung für die Ventilsteuervorrichtung aufweist. Zweckmäßig ist die Wandfläche der unter der haubenartigen Zylinderkopfverkleidung aufragenden Werkstoffanreicherung an ihrer dem Kühlmittelspeicher zugekehrten Seite stetig gekrümmtundverleiht einerseits zusammen mit der Wand der Haubenverkleidung den Kühlkanälen in Richtung des strömenden Kühlmittels einen düsenartigen Zuströmquerschnitt. Andererseits weist die Werkstoffanreicherung einen Gesamtquerschnitt mit geringem Strömumgswiderstand auf.
• Durch eine solche Anordnung wird ein aus Werkstoff und Kühlmitteladern bestehendes Gitterwerk geschaffen, dessen Strömungsquerschnitte sowohl für die Wärme als auch für das Kühlmittel der jeweils anfallenden und abzuführenden Wärmemenge in einem bisher unbekannten Grade angepaßt sind und wobei im Gegensatz zu den bisher bekannten Kühlvorrichtungen darauf verzichtet ist, das strömende Kühlmittel in erster Linie möglichst nahe an die heiße Stelle heranzuführen, sondern es ist die Wärmeabfuhr vorwiegend einer unmittelbaren Ausstrahlung in die aus Werkstoff bestehende Umgehung überlassen. Weiterhin können durch die Erfindung die Wärmeverteilung über die Brennraumoberfläche in einem bisher unbekannt hohen Grade beeinflußt werden. Es bilden die dicke Grundplatte mit dem darüber aufragenden, ebenfalls dickwandigen Ventilschacht eine wirksame Wärmespeichermasse, deren Oberflächentemperatur durch das mehr oder weniger nahe Heranführen des Kühlmittels weitgehend geregelt ist. Letzteres ist insbesondere für Brennkraftmaschinen mit Kompressionszündung von großer Bedeutung, weil man durch eine entsprechende Schaffung von kühleren und heißeren Zonen an der Brennraumoberfläche denjenigen Bereich des Brennraumes bestimmen kann, an welchem der Zündvorgang einsetzen soll. Außerdem kann man auch den Ablauf der Zündung beeinflussen. Weiterhin ermöglicht die düsenförmige Ausbildung der Kühlkanäle eine sehr wirksame Ausnützung des Kühlmittels, und der stromlinienförmige Werkstoffblock bietet einen sehr geringenGesamtströmungswiderstand. Ferner wird durch den schrägen Abfall der Zylinderkopfhaube der Ventilschacht sehr kurz, so daß die aus dem Ventilschacht austretenden heißen Gase nicht allzuviel Wärme an die Wand des Ventilschachtes abgeben können.
• Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigen Abb. = den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine im Schnitt nach der Linie A-A von Abb. 2 ; Abb. 2 einen Schnitt durch den Zylinderkopf nach der Linie B-B von Abb. i; Abb. 3 den Zylinderkopf von vorn gesehen; Abb. 4 einen Schnitt durch den Zylinderkopf nach der Linie C-C von Abb. i ; Abb. 5 einen Schnitt durch den Zylinderkopf nach der Linie D-D von Abb. i.
• Nach dem gewählten Ausführungsbeispiel ist eine stärkere Grundplatte r vorgesehen, welche auf einer ähnlichen Platte 2 eines am Zylindermantel 3 angeordneten Kühlsystems aufliegt (Abb. i). Von der Platte i ragt ein kaminartiger Aufbau 4 (Abb. i) auf, der etwa die gleiche Wandstärke wie die Platte i hat. Dieser Aufbau 4 birgt die von den Ein- und Auslaßventilöffnungen 5, 6 aufsteigenden Ventilschächte 7 und 8 (Abb. 2). Die aus der Zeichnung nicht ersichtlichen Ventile werden in schrägsitzenden Büchsen g und io geführt und sitzen schräg zur Achse des Kamines 4 derart (Abb. i), daß die Ventilkörper mit der die Ventilöffnungen 5, 6 umgebenden Wand ii und einer dieser gegenüberliegenden konkaven Wand 12 einen-Brennraum von annähernd dreieckigem Querschnitt mit einer in der Auflagerfläche des Zylinderkopfes liegenden Basis bilden.
• Über der Grundplatte i ist ein den Kamin 4 einschließender Werkstoffblock 13 (Abb. z) mit düsenartigen Durchlässen 14, 14' angeordnet. Der die Innenseite dieser Durchlässe begrenzende Werkstoffblock ist derart geformt, daß seine Oberfläche 14' eine Leitfläche für das durch die Durchlässe hindurchströmende Kühlmittel bildet und der Gesamtkörper dieses Blockes 13 einen Werkstoffbarren mit einem möglichst geringen Strömungswiderstand darstellt. Weiterhin sind die düsenartigen Durchlässe 14, 14' durch die Durchlässe ganz durchsetzende Rippen 15 in flache Kanäle 14" (Abb. 3 bis 5) unterteilt, und diese Kühlkanäle erhalten das Kühlmittel durch einen gemeinschaftlichen größeren Kanal oder Kühlmittelspeicher 16 (Abb. i) zugeführt. Das ganze Kühlsystem schließt eine dachartige Verschalung i7 ein, welche gegen den Kühlmittelspeicher 16 hin schräg abfällt und auf der diesem Speicher gegenüberliegenden Seite einen Raum 18 für die Aufnahme der Ventilsteuerung einschließt. Diese Verschalung ist wiederum von Werkstoffwänden ig (Abb. 3) und Blöcken 2o (Abb.4) durchsetzt, welche ebenfalls zu einer günstigen Wärmeverteilung bzw. Übertragung derselben auf das Kühlmittel beitragen.
• An Stelle von zwei Ventilen kann natürlich auch nur ein einziges Ventil vorhanden sein bzw. können solche Ventile überhaupt fehlen und der Kamin zum Halten einer Brennstoffeinspritzdüse, einer Glühkerze o. dgl. herangezogen sein. Die Gliederung und Führung der Kanäle kann sich im Rahmen der Erfindung auch mehr in vertikaler Richtung erstrecken. .So können die Kühlkanäle zum Teil längs des kaminartigen Aufbaues gerade, $-förmig oder nach einer Schraubenlinie um diesen herumlaufen. Auch ist im Rahmen der Erfindung eine Kombination von im wesentlichen waagerechten und senkrechten Kanälen und eine Anordnung von weiteren Kühlkanälen möglich. Die Kühlkanäle können z. B. auch den Raum zwischen den beiden Ventilschächten 7 und 8 durchsetzen. Auch ist der Winkel, welchen die Ventile gegenüber der Ventilachse oder der Grundplatte einnehmen, beliebig. Zweckmäßig ist es, die vom Kühlmittel bespülten Oberflächen durch einen die Wärme besonders gut leitenden Werkstoff oder durch chemische oder elektrolytische Behandlung zu vergüten. Auch ist Leichtmetall als Werkstoff für den Zylinder bevorzugt.

Claims (3)

1. PATr,NTANSI'RÜCIIR: i. Mit einer als Kühlmittelführung dienenden Haube verkleideter Zylinderkopf, gekennzeichnet durch eine dickwandige, ebene, den Brennraum einschließende Grundplatte (i) mit einem sich über dieser und vor einem Kühhnittelspeicher (16) sich erhebenden und als Wärmespeicher dienende Werkstoffanreicherung (13), die einerseits von waagerechten und parallel zur Grundplatte verlaufenden, allseitig geschlossenen Kühlkanälen (14) und andererseits von im wesentlichen senkrechten dickwandigen Ventilschächten (7, 8) und schräg nach oben verlaufenden Ventilführungen (g, io) durchsetzt wird und auf der dem Kühlmittelspeicher (16) gegenüberliegenden Seite eine Ausnehmung (18) für die Ventilsteuervorrichtung aufweist.
2. 2. Zylinderkopf nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die unter der Verkleidung (i7) aufragende Werkstoffanreicherung (13) an ihrer dem Kühlmittelspeicher (16) zugekehrten Seite eine stetig gekrümmte Wandfläche (i4') aufweist, die einerseits zusammen mit der Wand der Verkleidung (17) den Kühlkanälen in Richtung des strömenden Kühlmittels einen düsenartigen Zuströmquerschnitt (14, 1¢') verleiht und andererseits gegenüber dem strömenden Kühlmittel einen Gesamtquerschnitt mit geringem Strömungswiderstand bildet.
3. 3. Zylinderkopf nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (17) des Zylinderkopfes an jener Stelle, an welche diese die Ventilschächte (.4) durchstoßen, gegen den Kühlmittelspeicher (16) hin schräg abfällt.