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Luftgekühlter Zylinderkopf aus Leichtmetall für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft einen für Brennkraft maschinen (insbesondere Dieselmaschinen
mit einer vom Hauptbrennraum abgesetzten Brennkammer) bestimmten luftgekühlten Zylinderkopf
ausi Leichtmetall, der die Gas.führungskanäle enthält und zwischen den diese Kanäle
absteuern.den Ventilen einen besonders hitzebelasteten Steg aufweist, und welcher
weiterhin durch Schrauben am Zylinderblock befestigt ist, die (wie bei wassergekühlten
Brennkraftmaschinen an sich bekannt) vom Inneren der Gasführungskanäle ausgehen.
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Eines der schwierigsten Probleme bei der Konstruktion einer luftgekühlten
Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselmaschine mit einer vom Hauptbrennraum
abgesetzten Brennkammer, ist die Gestaltung des Zylinderkopfes.. Die Gestaltung
des Zylinderkopfes ist deshalb: sop schwierig, weil man kaum, imstande ist, die
in ihn von der Verbrennung her hineinströmende Wärme in, zweckentsprechender Weise
an die Kühlluft zu übertragen. Die am meisten gefährdete Stelle des Zylinderkopfes
ist der Steg zwischen den Ventilen. Um ihn genügend zu kühlen:, ist eis. notwendig,
daß man eine ausreichende Menge Kühlluft von außerhalb des Zylinderkopfes über ihn
hinwegbläst. Um die zur Verfügung stehenden, Querschnitte für die Strömung der Kühlluft
zu vergrößern, wurde vorgeschlagen, einen Teil der Befestigungsschrauben in. an
sich bekannter Weise so anzuordnen; daß ihre Mittelachsen die gasführenden Kanäle
schneiden.. Es liegen dadurch die Befestigungsschrauben und die gasführenden Kanäle
gewissermaßen an einer Stelle, so däß für die Befestigungsschrauben und für die
gasführenden Kanäle weniger Platz benötigt
wird. Auf diese Weise
besteht für dem Durchtritt der Kühlluft durch: den Zylinderkopf und, für die Anordnung
der Kühlrippen, dort, wo es nortwendig ist, mehr Freiheit.
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Bei einem, Leichtmetallzylinderkopf dieser Art bereiten; die Auflageflächen
der Befestigungsschrauben in den Gasführungskanälen noch bes`ondere Schwierigkeiten,
Diese Schwierigkeiten liegen in der Beherrschung des spezifischen Flächendruckes
am Leichtmetall unter dem Einfluß der im Auspuffkanal auftretenden hohen Temperaturen,
besonders "nenn, man bedenkt, daß sich die Auflageflächen. in unmittelbarer Nähe
der Auspufföffnungen in der Zylinderkopfbodenfläche befinden. Die hohen Temperaturen
verursachen eine Festigkeitsverminderung des Leichtmetalls, deren Folge ein Ausweichen
der Auflagefläche unter dem hoher Vorspannumgsdruck der Befestigungsschraube und
dem. Zünddruck ist. Der Zylinderkopf wird im Bereich des Auspuffkanals locker, wodurch:
seine Abdichtung gegen den Zylinder leidet.
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Es ist nunmehr bereits bekannt, die Befestigungsschra#ubien durch
gaisführende Kanäle hindurchzuführen, so daß die Auflageflächen für die Befestigungsschrauben
an einer ungefährdetem Stelle, nämlich in der oberen äußeren, Begrenzungswand des
Zylinderkopfes, liegen. Eine solche Aus: führungs.förm bedingt jedoch ungleich lange
Befes@tigungsschrauben, wenn nicht für außerhalb der gasführenden Kanäle liegende
Befes.tigungsschr-auben besondere Kanonen aufgesetzt werden, die wiederum sehr nachteilig
im Hinblick auf die Kühlluftführung sind.
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Die Erfindung bezweckt, die bestehenden Schwierigkeiten zu beseitigen.
Dies wird dädwrch erreicht, daß die Auslaßkanäle für die Verbrennungsgase Vertiefungen
zur Aufnahme der Köpfe der Befestigungsschrauben aufweisen. Im Gegensatz. zu dem
Bekannten werden also gemäß der Erfindung die Auflageflächen mehr nach dem Zylinder
zu und nicht mehr nach aüßemzu gelegt. Durch die Ezfindang ist es dabei leicht möglich,
aUen:Befestigungsschrauben die gleiche Länge zu geben.. Die Vertiefungen, in denn
g'asfiib;renden Kanälen haben die Wirkung', daß die Auflageflächen, für die Befestigungsschrauben
keine Verminderung ihrer Befestigung gegen Druckbeanspruchung erfahren, weil sie
im Strömungsschatten liegen..
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In der Zeichnüng ist eine Ausführungsfoirm der Erfindung beispielsweise_dai-gestellt.
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Abb. i zeigt einen Zylinderkopf für eine luftgekühlte Brennkraftmaschine
von oben teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht; Abb. 2 zeigt einen Schnitt
nach der Linie II-II der Abb. i ; Abb,. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie III-III
der Abb. i.
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Der Zylinderkopf ist ein solcher für eine luft= gekühlte Vierzylind'er-Einspritzbirennkraftmaschinie
mit einem in ihm angeordneten, vom Zylinderrauen abgetrennten Verbrennungsraum i
und mit -in ihm hängend angeordneten Ventilen für den Ein, und Auslaß. Das Einlaßventil
ist mit 2 und das. Auslaßventil mit 3 bezeichnet. 4 ist der zum Einlaßvenfiil und
$ der zum Auslaßventil führende Kanal. Die Befestigung des Zylinderkopfes. geschieht
durch: Schrauben; 6, 7, 8 und g. Die Schrauben sind vom Zylinderkopf aus: durch
den Zylinder bis in dass. Kurbelgehäuse hineingeführt. Die Befestigungsschrauben
6 und; 7 und die gasführenden Kanäle 4 und 5 sind so, angeordnet, daß die Mittelachsen
der Befestigungsschrauben 6 und 7 die gasführenden; Kanäle 4 und 5 schneiden. Bei
gleichmäßiger Verteilung der Schrauben 6 bis. 9 auf den Zylinderumfang entsteht
dadurch der Vorteil, daß zwischen den gasführenden Kanälen, mehr Platz für den Durchtritt
der Kühlluft geschaffen wird. Infolgedessen können zwischen den gasführenden Kanälen:
auch mehr Kühlrippen io angebracht werden: Die Befestigungsschrauben 6 und. 7 führen
vom Inneren der gasführender Kanäle ¢ und 5 ausi zum Kurbelgehäuse. Damit insbesondere
die Auflagefläche des. Schraubenkopfes- 6 im Aus.laßkanad 5 im Strömungsschatten;
der Auspuffgase liegt, befinden sich in; den inneren Flächen der gasführenden Kanäle
Vertiefungen i i zur Aufnahme der Köpfe der Befestigungsschrauben oder gegebenenfalls
deren Muttern. Von besonderem Vorteil ist e, wenn die Schraubenköpfe bzw. Muttern
durch Kappen22 abgedeckt werden, die in den Vertiefungen i i festgehalten sind.
Dies kann durch einen Klemmsitz, aber auch durch vorn außen angeordnete Sicherungsschrauben
geschehen. Der Zylinderkopf wird weiterhin beträchtlich verbessert, wenn die Grundfläche
der Vertiefungen i i durch eingegossene kräftige Stahlringe 12 gebildet wird. Die
spezifische Beanspruchung des Zylinderkopfes, hervorgerufen durch die vom: den Schrauben
6 und 7 ausgeübten Kräfte, wird dadurch- bedeutend herabgesetzt. Auch ist es vorteilhaft,
wenn die gasführenden: Kanäle, wie beim EinJa@ßkana,14 dargestellt, in Richtung
der Längsachse der Befestigungs.schzauben nach außen münden:. Die Schrauben, sind
dadurch ohne weiteres nach Abnahme der Anschlußleitungen an die gasführenden Kanäle
zugänglich. Mündet dar gegen ein: gasführender Kanal, wie beim Auslaßkanal5 dargestellt,
quer zur Mittelachse dein, Befes.tigungsschTaube nach außen, soi kann man,, um die
Schra,#@be in einfacher Weise zugänglich zu machen, in der der Befestigungsschraube
gegen,-überliegenden . Wand des Auspuffkanals mit Hilfe eines Gewindestopfens 13
od. dg'1. eine geschlossene Durchgangsöffnung 14 vorsehen Die beiden Ventile.6 und
7 werden dusch Kippheb-e115 betätigt, die über dem. Zylinderkopf- in einer mit ihm
aus einem Stück gegossenen Wanne 16, die durch; eine Schutzkappe 17 nach oben abgedeckt
ist, angeordnet sind. Die Stoßstangen zur Betätigung der Kipphebel 15 treten von
unten, her durch, Öffnungen in die Wanne 16 ein:. Damit die Befestigungsschraube
9, zugänglich ist, befindet-sich im Boden i9 eine Öffnung 2o, die durch einen. Gew'indestop@fen2i
öldicht verschloissen ist.
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. Zu den nachfolgenden Ansprüchen wird bemerkt, daß den. UnteranspTüchen
eine vorm Hauptanspruch losgelöste Bedeutung nicht zukommst. Die Besahränkung
des
Patentes, auf die erfindungsgemäße Ausbildung der thermisch hochbelasteten Gasführungskanäle
(Auslaßkanäle) wie beim Gegenstande des Anspruches i ist daher auch. für die Unteransprüche
bindend.