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Zylinderkopf für luftgekühlte Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft
einen Zylinderkopf für luftgekühlte, Bnennkraftmaschinen, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
mit in der Anblasrnchtung angeordneter Brennkammer und einem über dieser zwischen
den Ventilstangenführungen gelegenen, von der Kühlluft durchströmten Luftkanal (Mittelkanal)
und zwei weiteren, seitlich zu ihm gelegenen Luftkanälen (Seitenkanälen), die sich
hinter den Ven:tilstangenführungen mit dem mittlerem Luftkanal zu einem gemeinsamen
Luftkanal (Sammelkan,al) vereinigen. Diese Bauart soll als so dche nicht unter Schutz
gestellt werden.
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Bei Brennkraftmaschinei dieser Art ist es außerordentlich schwierig,
besonders die thermisch hoch beanspruchten Teile des Zylinderkopfes, wie beispiedsweise-
die Brennkammer und das Auslaßventil samt der Auslaßleitung, genügend zu kühlen.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Kühlung derartiger Zylinderköpfe
zu verbessern.
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Erfindungsgemäß verengen sich zu diesem Zweck der Mittelkanal und
die beiden Seitenkanäle mittels schräg gestellter Wände düsenartig und sind in eine
Ausgleichskammer geführt, die frei von parallel zur Zylinderachse gelegenen Rippen
ist. Dadurch, daß auf diese Weise der mittlere Luftstrom und die seitlichen Luftströme
mit durch die dosenartige Verengung der Kanäle bedingter hoher Ges chwindigkeit
ineinander eintreten und ihnen durch die Ausgleichskammer Gelegenheit zu einer intensiven
Vermischung und gegenseitiger Wärmeaufnahme
bzw. -abgabe gegeben
ist, wird mit Sicherheit der Erfolg erzielt, daß die besonders kühlungsbedürftigen
nachgeschalteten Teile _des Zylinderkopfes, nämlich das Auslaßventil .und der Steg
zwischen diesem und dem Einlaßventi.l, mit Luft von hinreichend niedriger Temperatur
gekühlt werden.
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Vo@rzugs@vei,se ist die Ausgleichskammer derart hinter der Brennkammer
angeordnet, d@aß :die im Bereich der Ausgleichskammer errichteten Lobe auf die Wandung,
die .die Ausgleichskammer vom. dem Zylinderinneren trennt, nicht mehr die Wandungen
der Brennkammer treffen. Auf diese Weise isst die Ausgleichskammer an einer Stelle
angeordnet, wo: sie nicht mehr unmittelbar von der Bren@nlmminer her erwärmt wird,
so d,aß die Mischung der drei Luftströme erfolgen kann, ohne daß hier im wesentlichen
eine weitere Temperatnrst#--ige;rung eintritt.
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Um eine bessere, Wärmeabfuhr vom dem oberen Teil der Brennka,mms@r
zu erreichen, ist der mittleere Luftkanal durch von der Brennkammer ausgehende @senkr.echbe,
im wesentlichen bis zur oberen Abschlußwand reichende Rippen unterteilt.
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Weiterhin sind zwecks Bildung der äußeren Wände der seitlichen Luftkanäle
die Ventilführungen mit schräg verlaufenden Wandverlängerungen versehen.
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Der Erfindungsgegenistand wird weiter dadurch verbessert, daß die
den seitlichen Zylinderkopf einhüllender waagerechten Kühlrippen in Richtung des
Luftstromes bis zur Stelle des Eintritts der oberen seitlichen Luftströme wegfallen,
wodurch diese Teilluftströme auf lmrzem Wege ohne wesentlichen Druckverlust in die
Ausgleichskammer strömen. Der mittlere, über die Brennkammer geleitete Luftstrom
hat demgegenüber größere Druckverluste und eine hohe Temperatursteigerung. Es ergibt
sich auf diese Weise eine besonders gute Vormischung der drei Teilluftströme in
der Ausgleichskammer. Außerdem wird hierdurch der Anteil der über die Seitenkanäle
strömenden Luftmengen von niedriger Temperatur emhöht.
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Auch in den seitlichem Luftkanälen sind senkrechte Rippen angeordnet,
die nicht nur zur Kü'hlung, sondern. auch zur Führung der Luft in die Ausgleichskammer
dienen.
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Hinter der einen Temperatur- und D@ruckäiusgleich der zus,ammengekommenen
Teilluftströmung herbeiführenden Ausgleichskammer sind zwischen den Ein- und Auslaßsführungen
senkrechte, sich vom Grundkörper im wesentlichen bis zu einer Ab schlußwand erstreckende
Rippen angeordnet.
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Verlaufen weiter die seitlichen Wände des Grundkörpers dies Zylinderkopfes
mit Bezug auf die, Anbd:asrichtung schräg naich außen, so düsenartig s.i,ch verengende
Kanäle, Wodurch die Luft gegen den Zylinderkopf und zum Teil in die Seitenkanäle
gepreßt wird, wodurch. die Kühlwirkung in der Ausgleichskammer erhöht wird und außerdem
eine einwandfreie Kühlung der beiden Seiten des Zylinderkopfes erfolgt. Zweckmäßig
weisen zur weiteren guten Wärmeabfuhr die den Zylinde:rkop@f einhüllendem. waagrechten
Kühlrippen an der Auslaßsembe eine größere Länge auf als an der Einl.aßseite, wodurch
eine bessere Kühlung der Auslaßseite und dadurch eine gleichmäßige Kühlung sowohl
der verhältnismäßig kühlen Einlaß- als auch der heißen Auslaß,s,eite erreicht wird.
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In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung
an Hand des Zylinderkopfes mixt Brennkammer einer Rre:nn:kra,fimaschine veranschauli,aht.
Es zeigt Fig. i eine Ansicht des Zylinderkopfes nach der Linie I-1 der Fig. 2 nach
Abnahme des oberem Teils desselben, Fig. 2, einen Schnitt nach der Linie II-II der
Fig. i und FinG. 3 eine Vorderansicht des Zylinderkopfes. Der in den Zeichnungen
gezeigte Zylinderkopf besitzt eine Brennkammer i, Öffnungen bz-%v. Führungen 2 für
den Ei.nlaß, Öffnungen bzw. Führungen 3 für den Auslaß der Gase sowie Führungen
für die Betätigung der Ventile. Die Ventilschaftführungen 5 und 6 und Stoßs.tangenführungen
7 und 8 sind aus Fig. i crsichtlieh. Der Zylinderkopf weist weiter Bohrungen g,
1o, 1i, 12 auf, durch welche sich die Beifestigungsschrauben erstrecken, mit welchen
der Kopf an dem Zylinder befestigt ist.
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Der Zylinderkopf ist an seinem äußeren Umfang zum Großteil von waagerecht
.angeordneten Kühlrippen 13 eingehüllt. Je nach der Zylinderzahl der B:rennkraftmaschine
ist eine Reihe von Zylinderköpfen nebeneinander angeordnet, die alle von einem Luftleibblech
umgeben sind.
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Die Luft strömt in der Richtung dies Pfeiles R geigen den Zylinderkopf.
Die Brennkarhmer, welche eine Wirbelkammer, Vorkammer oid. dgl. sein kann, ist der
Anblasrichtung entgegengerichtet, s o# daß der Kühlluftstrom direkt auf diese auftrifft.
Die Stoßs-bangenführungen 7 und 8 .sind zu beiden Seiten: der Brennkammer in solcher
Weise angeordnet und nach innen mit Bezug auf den Zylinderkopi verlängert, daß :sie
Zwischenwände 1q. und r3 bilden, durch welche der Luftstrom in einen mittleren und
zwei seitliche Teilluftströme unterteilt wird. Weiter sind die Ventilführungen zu
Wänden 16 und 17 verlängert, so: daß die Wände 1q. und 16 einen Seitenkanal i 8
und die - Wände 15 und 17 einen Seitenkanal i9 bilden. Der Zugang der Luft
zu diesen. Kanälen wird dadurch erleichtert, daß an diesen Stellen die waagerechten
Rippen 13 weggelassen sind, wie bei 20 und 21 in Fig. 3 angedeutet ist.
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In den: mittleren, Luftkanal 22 sind von dea-Brennkammer ausgehend
senkrechte Rippen 23 zur Kühlung der Bsrennkammer, und an den seitlichen Kanälen
18 sind senkrechte Rippen 2q. und im seitlichen . Kanal 19 senkrechte Rippen
25 angeordnet. Die senkrechten Rippen 23 sind an dem oberen Teil der Brennkammer
angebracht, während die Rippen 24 Und 25 sich vom Grundkörper go nach oben erstrec-,en.
Die Kühlrippen: 23, - 24. und 25 hören vor der engsten Stelle zwischen den Wänden
1q. und 15 auf, wodurch eine Ausgleischslcammer 26 gebildet wird. Nach oben sind
die Kanäle durch eine Wand 27 des Zylinderkopfes abbgcschlo:sisen, die entsprechend
der besten Luftführung schräg verläuft
und ebenfalls mit die Rippen
23 bzw. 24 bzw. 25 ergänzenden Kühlrippen vcrsehen sein kann.
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Wandteile der Ein.laß- (2) und Auslaßleitungen 3 bilden im Anschluß
an die Ausgleichskammer 26 :eine Kammer 28 für den aus dieser Kammer kommenden Luftstrom.
In diesem Raum sind senkrechte Rippen 29 vorgesehen, die sich von dem Grundkörper
30 nach oben erstrecken. Den oberen Alrschluß der Kammer bildet zum Teil
eine Wand 31
(Fig. 2), der Rest der Kammer ist durch ein nicht gezeigtes Absch.lußblech
abgedeckt.
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Im oberen Teil 32 des Zylinderkopfes sind die Schwinghebel
zur Verbindung dier Ventilbetätigun,gsor g ane untergebracht. Der obere Teil 33
der Seitenwände des. Grundkörpers 3o des Zylinderkopfes verläuft von vorn nach hinten
schräg nach außen (Fig. i und 3). Da sich an den gezeigten Zylind:orlwpf der nächste
anschließt, dessen Seitenwände ebenfalls schräg nasch außen verlaufen, oder da am
letzten Zylinderkopf einer mehrzylindrigem Brennkraft:masch.ine b:zw. am einzigen
Zylinderkopf einer einzylindrigen Brennhraftmaschine zur Luftführung ein Luftleitblech
um die Zylinder samt Köpfen angeordnet ist, so entstehen zwischen den einzelnem.
Zylinderköpfen bzw. auch am letzten oder einzigen Zylinderkopf von vorn nach hinten
zu sich düsenartig verengende Kanäle, wodurch die Luft gegen den Zylinderkopf gepreßt
wird und dadurch eine bessere Kühlung erzielt werden kann. Der Hauptzweck dieser
Verengung ist aber, mehr kühle Luft gegen die anliegendem Seite@nkanäle i8 und i9
zu pressen, damit in der Ausgleichskam:m@cr 26 ein möglichst großer Temperaturabfall
der aus. dem mittleren Kanal 22 strömenden Luft durch Mischung :derselben mit der
kühlen Luft aus. den@Seitenkanälen erreicht wird. Ebenfalls zur Erzielung einer
gleichmäßigen Kühlung sind die waagerechten Rippen 13 an der Auslaßseite des Zylind"erleopf!es
länger ausgeführt als an der Einl.aB-seiter, wie aus dem Fig. i und 3 ers,ichtl.ilch
ist.
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Strömt der Kühlluftstrom in der Richtung des Pfeiles R auf den Zylinderkopf,
dann wird er in mehrere Teilluftströme durch die verschiedenen Zwischenwände unterteilt.
Durch den mittleren Kanal 22 strömt ein die Brennkammer i kühlender Teilluftstrom
und gelangt stark erwärmt in die Ausgleichskammer 26. Gleichzeitig kommen Teilluftströme
durch die Seitenkanäle 18 und i9 in die Ausgleichskammer, die infolge Fehlens- der
Rippen 13 und dadurch, daß sie verhältnismäßig nicht zu stark erwärmte Teile des
Grundkörpers 3o des Zylinderkopfes auf kurzem Wege kühlen, nur eine geringe Temperaturerhöhung
und fast keinen Druckabfall erleiden. Da die drei Luftkanäle düsenartig im Winkel
zueinander zusammenlaufen, ergibt sich eine gute Vermischung der Luft und dadurch
ein Temperaturausgleich. Durch die düsenartig verlaufenden Seitenwände 33 des Grundkörpers
des Zylinderkopfes wird eine verhältnismäßig große Menge Kühlluft in die Ausgleichskammer
gepreßt. Diese drei Teilluftströme vermischen sich in dem rippenlosen Raum, setzen
die Temperatur des mittleren Teilluftstromes stark herab und ergeben einen kühlen
Luftstrom, der durch die Kammer 28 strömt und eine wirkungsvolle Kühlung des übrigen
Zylinderkopfes, auch des Auslaßteiles desselben, bewirkt. Weiter strömen Teilluftströme
an den Seitenwänden des Zylinderkopfes vorbei und vervollständigen die Kühlung.
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Wie erwähnt, ist die Erfindung für alle Arten von Brennkraftmaschinen
geeignet, ob sie nun mit einer Vorkammer, Wirbelkammer oder anderen Arten von Brennstrahlzündkammern
ausgebildet sind.