Die Erfindung betrifft einen Leichtmetallzylinderkopf, insbesondere für luftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschinen.The invention relates to a light metal cylinder head, in particular for air-cooled reciprocating internal combustion engines.
Ganz aus Leichtmetall gefertigte Zylinderköpfe für Hubkolbenbrennkraftmaschinen neigen infolge Festigkeitsverminderung durch Wärme, hoher Temperaturunterschiede und hohen Drucks zum Verziehen und Reißen im Betrieb. Um die Festigkeit des Zylinderkopfes örtlich in den hochbeanspruchten Zonen zu erhöhen, werden brennraumseitig in den Zylinderkopfboden Ventilleitplatten aus geeignetem Material eingesetzt. Außerdem ist es bekannt Verstärkungsstege aus Werkstoffen höherer Festigkeit an hubbeanspruchten Stellen in den Zylinderkopf einzugießen. Diese Maßnahmen haben den Nachteil, daß zwar die Festigkeit des Zylinderkopfes örtlich erhöht wird, daß aber die Wärmespannung infolge der hohen Temperaturunterschiede nicht vermindert werden.Cylinder heads made entirely of light metal for reciprocating internal combustion engines tend to warp and tear during operation due to a reduction in strength due to heat, high temperature differences and high pressure. In order to increase the strength of the cylinder head locally in the highly stressed areas, valve guide plates made of a suitable material are used on the combustion chamber side in the cylinder head base. In addition, it is known to cast reinforcing webs made of materials of higher strength in the cylinder head at points subject to lifting loads. These measures have the disadvantage that although the strength of the cylinder head is locally increased, the thermal stress due to the high temperature differences is not reduced.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln sowohl die Festigkeit des Zylinderkopfes zu erhöhen als auch die Wärmespannungen zu vermindern. Sie wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß in den Zylinderkopfboden eine mit Profilöffnungen versehene Platte höherer Festigkeit eingegossen ist.The invention is based on the object of both increasing the strength of the cylinder head and reducing thermal stresses using simple means. According to the invention, it is thereby
solved that in the cylinder head bottom a provided with profile openings plate of higher strength is cast.
Die Platte kann ein Lochblech aus Stahl mit verschiedenen Lochdurchmessern sein. Beim Eingießen und dem nachfolgenden Auskühlen entsteht im Zylinderkopfboden eine Zugvorspannung, die die im Betrieb auftretende Druckspannung abbaut und das Reißen des Kopfes verhindert. Gleichzeitig wird durch das eingegossene Blech mit den konstruktiv vorgesehenen verschiedenen Profilöffnungen der Wärmeübergang gesteuert und die Temperaturunterschiede am Zylinderkopfboden ausgeglichen. Das geschieht dadurch, daß in Bereichen mit hohen Temperaturen Profilöffnungen vorgesehen werden, wobei die Wärme durch den gut wärmeleitenden Leichtmetallwerkstoff des Zylinderkopfes abgeleitet wird, während in den Bereichen mit niedrigeren Temperaturen die Wärmeableitung durch die Platte mit geringerer Wärmegleitfähigkeit vermindert wird. Durch die Anordnung und Gestalt der profilierten Öffnungen kann somit die Temperatur im Bereich des Zylinderkopfbodens gesteuert werden. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Festigkeit des Zylinderkopfes dadurch erhöht werden, daß die Platte im Verbund in den Zylinderkopf eingegossen ist.The plate can be a perforated sheet made of steel with different hole diameters. During pouring and subsequent cooling, tensile stress is created in the bottom of the cylinder head, which relieves the compressive stress that occurs during operation and prevents the head from tearing. At the same time, the heat transfer is controlled by the cast sheet metal with the different profile openings provided by the design and the temperature differences at the bottom of the cylinder head are compensated. This is done by providing profile openings in areas with high temperatures, the heat being dissipated through the light metal material of the cylinder head, which conducts heat well, while in the areas with lower temperatures the heat dissipation through the plate with lower thermal conductivity is reduced. The temperature in the area of the cylinder head base can thus be controlled through the arrangement and shape of the profiled openings. According to one embodiment of the invention, the strength of the cylinder head can be increased in that the plate is cast into the cylinder head as a composite.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.
Die Abbildung zeigt einen Querschnitt durch die Stegzone des Zylinderkopfes einer Hubkolbenbrennkraftmaschine.The figure shows a cross section through the web zone of the cylinder head of a reciprocating internal combustion engine.
Der Zylinderkopf 1, weist Durchgangsbohrungen 2 für die nicht dargestellten Befestigungsschrauben sowie eine Aufnahmebohrung 3 für die ebenfalls nicht dargestellte Einspritzvorrichtung auf. Am Zylinderkopfboden 4 ist eine Zentrierung 5 vorgesehen. Der Zylinderkopf 1 weist die Besonderheit auf, daß im Zylinderkopfboden 4 in der Nähe der dem Brennraum zugewandten Fläche 6 eine Platte 7 eingegossen ist, die Profilöffnungen 8 aufweist. Die Platte 7 kann aus Stahlblech oder aus einem Werkstoff hergestellt sein, der eine höhere Festigkeit aufweist als der Werkstoff des Zylinderkopfes 1. Entsprechend dem Wärmeanfall sind die Profilöffnungen 8 gestaltet und über der Platte 7 verteilt. An der Aufnahmebohrung 3 und den Gaswechselkanälen sowie den Durchgangsbohrungen 2 sind in der Platte entsprechende Ausnehmungen 9 vorgesehen.The cylinder head 1 has through bores 2 for the fastening screws (not shown) and a receiving bore 3 for the injection device (also not shown). A centering 5 is provided on the cylinder head base 4. The cylinder head 1 has the special feature that a plate 7 is cast in the cylinder head base 4 in the vicinity of the surface 6 facing the combustion chamber and has profile openings 8. The plate 7 can be made of sheet steel or of a material that has a higher strength than the material of the cylinder head 1. The profile openings 8 are designed and distributed over the plate 7 in accordance with the amount of heat generated. Corresponding recesses 9 are provided in the plate at the receiving bore 3 and the gas exchange channels as well as the through bores 2.