DE918061C

DE918061C - Cylinder head for air-cooled internal combustion engines

Info

Publication number: DE918061C
Application number: DEL10785A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Andreas Scheiterlein
Original assignee: AVL List GmbH
Current assignee: AVL List GmbH
Priority date: 1950-11-20
Filing date: 1951-11-18
Publication date: 1954-09-16

Description

Zylinderkopf für luftgekühlte Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für luftgekühlte Brennkraftmaschinen mit senkrechten, von einer Grundplatte ausgehenden Kühlrippen und nach oben hin offenen Kühlluftkanälen. Luftgekühlte Zylinderköpfe, insbesondere von Dieselmotoren, sind sowohl thermisch als auch mechanisch wegen der hohen Temperaturen und großen Verdichtungs- bzw. Verbrennungsdrücke sehr stark beansprucht und neigen leicht zum Verziehen oder zur Bildung von Anrissen. Vergrößerte Wandstärken erschweren jedoch den Wärmeübergang und erhöhen die Werkstoffkosten. Komplizierte Hohlkörper verteuern die Herstellungskosten.Cylinder head for air-cooled internal combustion engines The invention relates to a cylinder head for air-cooled internal combustion engines with vertical, from one Base plate outgoing cooling fins and cooling air ducts open at the top. Air-cooled Cylinder heads, especially of diesel engines, are both thermal and mechanical because of the high temperatures and high compression or combustion pressures heavily used and tend to warp or cracks. However, increased wall thicknesses make heat transfer more difficult and increase material costs. Complicated hollow bodies increase the manufacturing costs.

Man hat bereits vorgeschlagen, durch eine kastenförmige Umhüllung der Kühlrippen eine Versteifung zu erreichen, wobei sämtliche Kühlrippen beidseitig mit der Grundplatte bzw. der Deckplatte fest verbunden sind und mit diesen ein einziges Gußstück bilden. Dadurch ist aber die Ausdehnungsmöglichkeit des Zylinderkopfes begrenzt und die Gefahr des Verziehens und Anreißens gegeben. Eine Herstellung im Kokillenguß ist nicht möglich.It has already been proposed through a box-shaped envelope to achieve a stiffening of the cooling fins, with all cooling fins on both sides are firmly connected to the base plate or the cover plate and with these a single Form casting. This, however, allows the cylinder head to expand limited and there is a risk of warping and tearing. A manufacture in Chill casting is not possible.

Durch die Erfindung werden die geschilderten Schwierigkeiten behoben. Der Gesamtaufbau luftgekühlter Motoren wird günstig beeinflußt, insofern, als durch Vorkehrungen am Zylinderkopf der Anbau einfacher Kühlluftführungen ermöglicht ist.The difficulties outlined are eliminated by the invention. The overall design of air-cooled engines is favorably influenced in that by Precautions on the cylinder head allow the attachment of simple cooling air ducts.

Erfindungsgemäß ist die seitliche Begrenzung des Kühlluftstroms durch zwei als Seitenwände ausgebildete, durchlaufende Kühlrippen größerer Wandstärke gebildet, die dem Zylinderkopf im Verein mit der Grundplatte einen U-förmigen, in Richtung des Kühlluftstroms biegesteifen Querschnitt geben. Die erforderliche Festigkeit des Zylinderkopfes wird bei verhältnismäßig kleiner Wandstärke erreicht, was günstige Wärmeübergangs- und Dehnungsverhältnisse ergibt. Der Zylinderkopf ist im Kokillenguß herstellbar, da alle Kühlluftkanäle zwischen den einzelnen Kühlrippen nach einer Seite hin offen sind.According to the invention, the lateral limitation of the cooling air flow is through two continuous cooling fins of greater wall thickness designed as side walls formed that the cylinder head in conjunction with the base plate a U-shaped, in Direction of the cooling air flow rigid cross-section give. the required strength of the cylinder head is with relatively small wall thickness achieved, which results in favorable heat transfer and expansion ratios. The cylinder head can be produced by permanent mold casting, as all cooling air ducts are between the individual cooling fins are open on one side.

Vorzugsweise ist auf den Zylinderkopf eine Platte aufgeschraubt, die durch Nuten oder/und Prisonstifte oder/und Ringdübel oder durch Verklemmung mit den Seitenwänden verbunden ist und die außer zur Kühlluftführung dazu dient, mit dem Zylinderkopf einen geschlossenen, auch quer zum Kühlluftstrom biegesteifen Kasten zu bilden. Durch die besondere Verbindung des U-Trägerförmigen Körpers mit der oberen Abschlußplatte können auch quer gerichtete Schubkräfte aufgenommen werden. Man erhält auf diese Weise zwar auch eine kastenförmige Umhüllung der Kühlrippen, jedoch sind die Kühlrippen mit dieser nicht fest verbunden, was einmal deren freie Ausdehnung sichert, während zum anderen die Zweiteilung eine Herstellung des Zylinderkopfes im Kokillenguß möglich macht.A plate is preferably screwed onto the cylinder head, which by grooves and / or prison pins and / or ring dowels or by jamming with the side walls is connected and which is used in addition to the cooling air duct with the cylinder head is a closed box that is also rigid at right angles to the flow of cooling air to build. Due to the special connection between the U-shaped body and the upper one End plate can also absorb transversely directed shear forces. You get in this way, a box-shaped casing for the cooling fins, however, is also possible the cooling fins are not firmly connected to this, which is once their free expansion secures, while on the other hand the division into two a production of the cylinder head makes possible in chill casting.

Die Verbindung von Zylinderkopf und Abschlußplatte geschieht am besten durch die Zylinderkopfschrauben selbst, da diese bei großer Dehnlänge eine ausreichende Vorspannung der Verschraubung ermöglichen. Zur Aufnahme der Zylinderkopfschrauben können die Seitenwände Verdickungen mit entsprechenden Bohrungen aufweisen. Vorteilhaft wird auch die Platte mit dem Ventilkammergehäuse zu einem Gußstück zusammengefaßt.The connection between the cylinder head and the end plate is best by the cylinder head screws themselves, as these have a sufficient length with a large expansion length Allow pretensioning of the screw connection. To accommodate the cylinder head screws the side walls can have thickenings with corresponding bores. Advantageous the plate is combined with the valve chamber housing to form a casting.

Die senkrechten Schenkel des U-Profils sind ebenso wie die obere Abschlußplatte bis zu den Kurbelgehäusekanten verlängert, so daß die Kühlluftführung und das Kühlgebläse auf einfachste Weise in einer Ebene angeschlossen werden können.The vertical legs of the U-profile are just like the upper end plate extended to the crankcase edges, so that the cooling air duct and the cooling fan can be easily connected in one level.

Bei Zweizylinder-Boxer- oder V-Motoren mit Kühlluftdurchtritt parallel zur Kurbelwelle ist eine Verwendung des gleichen Zylinderkopfes für beide Zylinder anzustreben, wobei sie derart montiert werden müssen, daß die Zündkerzen bzw. Einspritzdüsen jeweils von oben her zugänglich sind. Die beiden Zylinderachsen sind meist um einen gewissen Betrag in der Kurbelwellenachse versetzt. Erfindungsgemäß werden die Zylinderköpfe derart ausgebildet, daß die vordere und hintere Kühlluftanschlußfläche um die Zylinderversetzung verschieden weit vom Zylindermittel entfernt sind, so daß beide Kühlluftanschlüsse in einer Ebene mit der Kurbelgehäusevorderkante liegen. Vorzugsweise werden die Flächen der Kühlluftkanalanschlüsse der beiden Zylinderköpfe mit der vorderen und hinteren Kurbelgehäusekante in eine Ebene gelegt.For two-cylinder boxer or V engines with parallel cooling air passage for the crankshaft is the use of the same cylinder head for both cylinders to strive, whereby they must be mounted in such a way that the spark plugs or injectors are each accessible from above. The two cylinder axes are usually around one offset a certain amount in the crankshaft axis. According to the invention, the cylinder heads designed in such a way that the front and rear cooling air connection surfaces around the cylinder offset are at different distances from the cylinder center, so that both cooling air connections lie in one plane with the front edge of the crankcase. Preferably the Surfaces of the cooling air duct connections of the two cylinder heads with the front and rear crankcase edge placed in one plane.

Die Abbildungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt Abb. i einen Längsschnitt nach den Linien A-B durch Abb. 2 durch einen Zylinderkopf, Abb. 2 eine Draufsicht auf den Zylinderkopf ohne Deckplatte, Abb. 3 einen Schnitt nach der Linie C-D durch Abb. 2, Abb. q. einen Schnitt nach der Linie E-F durch Abb. 2 und Abb. 5 und 6 die Anordnung des Zylinderkopfes an einem Zweizylinder-V-Motor.The figures illustrate exemplary embodiments of the invention. It shows Fig. I a longitudinal section along the lines A-B through Fig. 2 through a Cylinder head, Fig. 2 a top view of the cylinder head without cover plate, Fig. 3 a section along the line C-D through Fig. 2, Fig. Q. a cut after the Line E-F through Fig. 2 and Fig. 5 and 6 the arrangement of the cylinder head on one Two-cylinder V-engine.

In Abb. 2 sind die verstärkten, durchlaufenden Seitenwände i und 2 ersichtlich, die an den Enden die Anschlußflächen 3, q. für die Kühlluftschächte tragen und beim Durchtritt der Zylinderkopfschrauben 5 Verdickungen aufweisen. Die Kühlrippen 7 stehen beiderseits der Gaskanäle 8, 9 über der Grundplatte io, die mit den Seitenwänden 1,:2 den biegesteifen U-Träger bildet; die Einspritzdüse i i ist seitlich zwischen den Ventilen angeordnet. Nach oben hin wird der Zylinderkopf von der Platte 12 abgeschlossen, die ebenfalls die Anschlußflächen 3 und q. trägt und mit den Zylinderkopfschrauben 5 und Ringdübel 6 befestigt ist. Die Platte i2 ist mit der Ventilkammer 13 zu einem Gußstück vereinigt, das den Kipphebelbock 14 trägt. Die Ventilkammer 13 mit den Kipphebeln 15, Ventilfedern 16 und Stoßstangen 17 ist durch einen Deckel 18 abgeschlossen.In Fig. 2, the reinforced, continuous side walls i and 2 can be seen, which at the ends of the connecting surfaces 3, q. for the cooling air ducts and have 5 thickenings when the cylinder head screws pass through. The cooling fins 7 are on both sides of the gas channels 8, 9 above the base plate io, which with the side walls 1,: 2 forms the rigid U-beam; the injection nozzle i i is arranged laterally between the valves. Towards the top, the cylinder head is closed off by the plate 12, which also has the connecting surfaces 3 and q. carries and is fastened with the cylinder head screws 5 and 6 ring dowels. The plate i2 is combined with the valve chamber 13 to form a casting that carries the rocker arm bracket 14. The valve chamber 13 with the rocker arms 15, valve springs 16 and push rods 17 is closed by a cover 18.

Beim V-Motor nach Abb. 5 und 6 sind die Zylinderköpfe so montiert, daß beide Einspritzdüsen von oben zugänglich sind; das bedingt, daß die Gaskanäle 8 und 9 einmal für den Einlaß und einmal als Auslaß verwendet werden. Die Versetzung der Zylinderachsen in Motorlängsachse wird durch die verschiedene Entfernung der Anschlußflächen 3 und q. vom Zylinderkopfmittel ausgeglichen. Dadurch, daß diese Flächen mit den Anschlußflächen des Kurbelgehäuses i9 fluchten, ist es möglich, das Gebläsegehäuse 2o sowie die Kühlluftzuführung 21 und 22 in einfacher Weise an einer durchlaufenden Dichtfläche an der Motorvorderseite zu befestigen.In the V-engine according to Fig. 5 and 6, the cylinder heads are mounted so that that both injection nozzles are accessible from above; that requires that the gas channels 8 and 9 can be used once for the inlet and once as the outlet. The dislocation the cylinder axes in the longitudinal axis of the engine is determined by the different distances of the Pads 3 and q. balanced by the cylinder head means. Because this Align the surfaces with the connecting surfaces of the crankcase i9, it is possible to the fan housing 2o and the cooling air supply 21 and 22 in a simple manner to be attached to a continuous sealing surface on the front of the engine.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Cylinder head for air-cooled internal combustion engines with vertical cooling fins extending from a base plate and towards the top open cooling air ducts, characterized in that the lateral boundary of the Cooling air flow through two continuous cooling fins designed as side walls (i, 2) greater wall thickness is formed, which is associated with the cylinder head in conjunction with the Base plate (io) has a U-shaped cross section that is rigid in the direction of the cooling air flow give.

2. Cylinder head according to claim i, characterized by a screwed on Plate (i2) through grooves and / or prison pins and / or ring dowels or through Friction with the side walls (i, 2) is connected and except for the cooling air duct serves to create a closed, also transverse to the cooling air flow with the cylinder head to form rigid box.

3. Cylinder head according to claim i and 2, characterized in that that the side walls (i, 2) of the cylinder head thickenings with bores have, through which the cylinder head screws (5) bracing the plate (i2) step through.

4. Cylinder head according to claim 2 and 3, characterized in that the plate (r2) combined with the valve chamber housing (i3) in one casting is.

5. Cylinder head according to claim 2 to 4, characterized in that the side walls (t, 2) of the cylinder head and the plate (z2) common connecting surfaces (3, 4) for the cooling air inlet and outlet ducts.

6. Cylinder head according to claim r to 5 for two-cylinder machines in a boxer or V arrangement with offset from one another Cylinders, characterized in that the front and the rear connection surface for the cooling air shafts are at different distances from the cylinder means, so that the cooling air duct connections of the two cylinders are in the same plane.

7th Cylinder head according to Claim 6, characterized in that the surfaces of the cooling air duct connections of the cylinder heads with the front and rear crankcase edge in one plane lie. Cited publications: German Patent Specifications No. 40a 348, 634 300; Austrian patent specifications No. 73 454, 164 923; announced documents German Patent No. 898 826.