DE938159C

DE938159C - Fluessigkeitsgekuehlter Zylinderkopf von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE938159C
Application number: DEP52118A
Authority: DE
Inventors: Eugen Stump
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1949-08-16
Filing date: 1949-08-16
Publication date: 1956-01-26

Description

Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf von Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf von Brennkraftmaschinen, in dem :eine Brennkammer, Ventilkanäle und Wandungen zur Aufnahme von Befestigungsbolzen und Ventilstößeln so angeordnet sind, daß sie vom Kühlwasser, welches über Bohrungen im Zylinderkopfboden vom Zylindermantel zum Zylinderkopf übertritt, frei umströmt werden, und bezweckt, die Übergänge der Ventilkanäle und der Brennkammer zum Zylinderkopfboden als die betriebsmäßig besonders heiß werdenden Teile sicher zu kühlen, so daß örtliche Überhitzungen sowie Verziehen oder Reißen des Zylinderkopfgußstückes verhindert werden.
Es ist an sich bekannt, eine gute Kühlung insbesondere des Zylinderkopfbodens entweder dadurch zu erreichen, daß eine horizontale Zwischenwand in den Zylinderkopf eingegossen ist, die das Kühlwasser zwangläufig an dem unteren Zylinderkopfboden vorbeiführt, oder daß entsprechende Leitkanäle in den Zylinderkopf eingegossen sind. Diese Lösung bedingt jedoch einen schwierigen Guß, bei dem der Prozentsatz an Ausschuß groß ist. Bei anderen bekannten Zylinderkopfausbildungen weist der Zylinderkopf einen von Lenkflächen freien Aufbau auf, und das Kühlwässer wird durch zusätzliche Mittel an die besonders gefährdeten Übergangsstellen am Zylinderkopfboden herangeführt, z. B. durch Düsenrohre, die das Kühlwasser an die betreffende Stelle zwangläufig hinführen. Solche Zylinderkopfausbildungen haben den Nachteil, daß eine zu starke örtliche Kühlung des Zylinderdeckels leicht zu Wärmerissen führen kann. Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß die 'Außenwandungen der - von den versenkt im. Zylinderkopfboden angeordneten Ventilsitzen aus zum Zylinderkopfinneren hin düsenförmig verengten Ein- und Auslaßkanäle mit der Außenwandung der Brennkammer angenähert auf die Zylinderachse zu verlaufende, sternförmig angeordnete Kanäle bilden,. jedem dieser Kanäle am Zylinderumfang eine Kühlwasserübertrittsbohrung zugeordnet und diese ihrerseits durch Ablenkflächen im Zylinderkopf so abgedeckt ist, daß das übertretende Kühlwasser - am Zylinderkopfboden eilt lang durch den zugehörigen Kanal zum Sternmittelpunkt fließt, von dem es dann zum Zylinderkopfinneren hin abströmt. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann den zwei nebeneinanderliegenden Zylindern gemeinsamen Überströmöffnungen eine das Kühlwasser beiden Zylindern zuleitende gemeinsameAbdecklenkfläche zugeordnet sein.
Bei der Erfindung werden also Leitflächen verwendet, um das Kühlwasser an besonders gefährdete Stellen am Zylinderkopf hinzuleiten, soweit hierzu aber zusätzliche Einbauten erforderlich werden, sind diese auf ein Mindestmaß beschränkt. Zum Lenken der Flüssigkeit werden in erster Linie Flächen benutzt, die ohnehin, durch die Aufgabe des Zylinderkopfes bedingt, in diesem vorhanden sind und die nur zweckbestimmter ausgebildet sind. Eine örtliche Unterkühlung, wie sie bei Verwendung von Düsenrohren leicht auftreten kann, wird durch die Erfindung vermieden. Eine an sich schon früher angestrebte Wirkung wird entweder sicherer oder mit einfacheren Mitteln erreicht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Irrfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen waagerechten Schnitt durch den Zylinderkopf nach Linie A'-B-der Abb. 3 und Abb. 2 einen Querschnitt durch den Zylinderkopf nach Linie C-D der Abb. i, Abb.3 einen Längsschnitt durch den Zylinderkopf nach Linie E-F der Abb. i und Abb.4 ein Diagramm für den Querschnittsverlauf der Einlaß- und Auslaßventilkanäle.
Auf dem Zylindergehäuse i mit den Zylindern 2 ist mittels der Schrauben 3 der Zylinderkopf 4 befestigt. Zylindergehäuse und . Zylinderkopf sind flüssigkeitsgekühlt und besitzen einen Kühlmantel 5 bzw. 6. Im Zylinderkopf ist das Einlaßventil 7, das Auslaßventil 8 und eine Brennkammer 9 .angeordnet, wobei letztere durch Einsätze io gebildet wird, die in der umgebenden Wandung i i eingesetzt -sind, und welche durch einen Verbindungskanal 12 mit dem Zylinderraum 2 in Verbindung steht. Der Brennstoff wird durch eine Einspritzdüse 13 axial zum Kanal 12 in die Brennkammer eingespritzt. Eine Bohrung 14 ist für die Anlaßglühkerze im Zylinderkopfgehäuse vorgesehen. Der Einlaßkanal 15 mündet auf der Oberseite des Zylinderkopfes, der Auslaßkanal 16 an einer Seitenwandung desselben. Die Außenwahdungen i9, 2o der von den versenkt im Zylinderkopfboden angeordneten Ventilsitzen 17, i8 aus 'zum Zylinder= kopfinneren hin bei 21, 22 düsenförmig verengten Ein- und Auslaßkanäle bilden mit der Außenwandung ii der Brennkammer angenähert auf die Zylinderachse zu verlaufende, sternförmig angeordnete Kanäle 23, 24 und 25, wobei jedem dieser Kanäle am Zylinderumfang eine Kühlwasseraustrittsbohrung 28, 29, 30 zugeordnet ist und diese ihrerseits durch Ablenkflächen 31, 32, 33 so abgedeckt sind, daß das übertretende Kühlwasser am Zylinderkopfboden 27 entlang durch den zugehörigen Kanal zum Sternmittelpunkt 26 fließt, von dem es dann zum Zylinderkopfinneren hin abströmt.
Die Ablenkwandung 31 gibt hierbei entsprechend ihrer Lage zwischen zwei Zylindern je eine Öffnung in waagerechter Richtung etwa radial zu den betreffenden Zylinderachsen frei. Die thermisch am stärksten belasteten Wandungen i i, r9, 2o, vor allem an der Verbindungsstelle mit dem Zylinderkopfboden 27, werden hierdurch besonders wirksam gekühlt. Reicht der Querschnitt dieser Kühlkanäle allein für den Durchtritt nicht aus, so können daneben weitere Übertrittskanäle, wie z. B. bei 34, vorgesehen werden.
In Abb. 4 ist der Querschnittsverlauf q, und zwar für das Einlaßventil mit q, bzw. für das Auslaßventil mit q" in Abhängigkeit von der Entfernung l vom Ventilquerschnitt aufgetragen. Wie ersichtlich, ist ein düsenförmiger Querschnittsverlauf vorgesehen. Wie die Erfahrung gezeigt hat, sind Einschnürungen bis zu 30% ohne Verminderung des volumetrischen Wirkungsgrades zulässig.
Die Erfindung ist für flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschinen aller Gattungen anwendbar, bei denen eine Brennkammer, Ventilkanäle und Wandungen zur Aufnahme von Befestigungsbolzen und Ventilstößeln so angeordnet sind, daß sie vom Kühlwasser, welches über Bohrungen im Zylinderkopfboden vom- Zylindermantel zum Zylinderkopf übertritt, frei' umströmt werden. Sie hat aber besondere Bedeutung für die thermisch .besonders hoch beanspruchten Dieselmaschinen mit im Zylinderkopf angeordneten Brennräumen, wie Vorkammern, Wirbelkammern, Luftspeichern od. dgl. Statt bei Wasserkühlung ist die Erfindung natürlich auch bei Kühlungen mit beliebig anderen Kühlflüssigkeiten anwendbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf von Brennkraftmaschinen, in dem eine Brennkammer, Ventilkanäle und Wandungen zur Aufnahme von Befestigungsbolzen und Ventilstößeln so angeordnet sind, daß sie vom Kühlwasser, welches über Bohrungen im Zylinderkopfboden vom Zylindermantel zum Zylinderkopf übertritt, frei umströmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwandungen der von den versenkt im Zylinderkopfboden angeordneten Ventilsitzen aus zum Zylinderkopfinneren-hin düsenförmig verengten Ein- und Auslaßkanäle `mit der Außenwandung der Brennkammer angenähert auf die Zylinderachse zu verlaufende; sternförmig angeordnete Kanäle bilden, jedem dieser Kanäle am Zylinderumfang eine Kühlwasserübertrittsbohrung zugeordnet und diese ihrerseits durch Ablenkflächen im Zylinderkopf so abgedeckt ist, daß das übertretende Kühlwasser am Zylinderkopfboden entlang durch den zugehörigen Kanal zum Sternmittelpunkt fließt, von dem es dann zum Zylinderkopfinneren hin abströmt.
2. Flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß den zwei nebeneinanderliegenden Zylindern gemeinsamen Überströmöffnungen eine das Kühlwasser beiden Zylindern zuleitende gemeinsame Abclecklenkfläche zugeordnet ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 690 498, 667 420, 6oo 695, 6o037:2, 525 164,483 7:26,448044,389290; USA.-Patentschriften Nr. 2 413 359, 2 305 475, I 245 578; F. Mayr »Ortsfeste und Schiffsdieselmotoren« (1943), S. 77 und 244; »Technische Rundschau Sutzer« (I947), S.37 und 39.