DE968700C - Fluessigkeitsgekuehlter, als Hohlkoerper ausgebildeter Zylinderkopf fuer Brennkraftmaschinen, insbesondere Zweitakt-Dieselmaschinen - Google Patents

Description

• FlüssigkeitsgekühltAr, als Hohlkörper ausgebildeter Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen, insbesondere Zweitakt-Dieselmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen flüssigkeitsgekühlten, als Hohlkörper ausgebildeten Zylinderkopf für B#ennkraftmaschinen, insbesondere Zweitakt-Dieselmaschinen, mit ebenem Boden und einer zentral angeordneten Pfeife für die Einspritzdüse sowie mit im Hohlraum angeordneten radialen Trennwänden, welche die Pfeife der Einspritzdüse mit Pfeifen für die Befestigungsschrauben des Zy- linderkopfes verbinden, wobei zum Beschleunigen des Kühlmittelumlaufes Durchbrechungen in den Trennwänden in der Ecke zwischen dem hocherhitzten Boden und der an den Einspritzdüsensitz angrenzenden Wand vorgesehen sind, nach Patent 967 8o9. Dem Ausführungsbeispiel nach dem Hauptpatent liegt ein Zylinderkopf zugrunde, der vorzugsweise für Dieselbrennkraftmaschinen verwendet wird, deren Arbeitskolben einen ebenen oder vorzugsweise aber einen Brennraum enthaltenden Boden aufweist. Dieser Zylinderkopf wird durch die im Hauptpatent geschützten. Maßnahmen derart ausgebildet, daß er bei geringstem Gewicht eine ausreichende Kühlung der hocherbitzten Bauteile, insbesondere der Ausmündungsstelle der Pfeife für die Einspritzdüse im Boden und auch eine gute Ab- dichtung seiner Auflagefläche auf dem Zylinderrand gewährleistet. Diese Ausbildung ist aber noch viel mehr für Zylinderköpfe von Bedeutung, die auf ihrer Unterseite einen Brennraum aufweisen, weil der Zylinderkopf durch die Aufnahme des Brennraumes in weit höherem Maße thermisch be- lastet wird und daher auch einer weit höheren Wärmeverformung ausgesetzt ist, die durch eine entsprechende Kühlung und Versteifung ausgeglichen werden muß. Insbesondere trifft dies für den Sitz der Einspritzdüse in der zentral angeordneten Pfeife und für die Kante des Brennraumes zu, die besonders dann der 'CTberhitzung bzw. Verzunderungsgefahr ausgesetzt sind, wenn der Brennraum kugelig oder ellipsoidförmig ausgebildet ist, weil hierdurch eine scharfe und hinterschnittene Brennraumkante entsteht und der wärmeausstrahlende Brennraum nahe an den Sitz für die Einspritzdüse herantritt. Zwar wird der Einspritzdüsensitz durch die Maßnahmen des Hauptpatents vor der Überhitzungs- und Verzunderungsgefahr bereits geschützt, aber ein wirksamer Schutz der thermisch hochbeanspruchten Kante des Zylinderkopfes ist mit den bisher bekannten Ausführungsarten der Zylinderköpfe nicht erreicht wordeh.
• Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Zylinderkopf mit einem auf der Unterseite vorgesehenen Brennraum gemäß den Maßnahmen des Hauptpatents so auszubilden, daß er nicht nur bei geringstem Gewicht und guter Ab- dichtung ausreichendeFestigkeitseigenschaften aufweist, sondern insbesondere neben einem ausreichenden Schutz des Einspritzdüsensitzes vor thermischer Überlastung auch eine lange Haltbarkeit der Brennraumkante gewährleistet.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß in an sich bekannter Weise im Boden des Zylinderkopfes ein Brennraum vorgesehen ist, daß die Trennwände außer im Bereich des Einspritzdüsensitzes auch im Bereich der Brennraumkante je eine Durchbrechung aufweisen und daß die Trennwände unmittelbar über den Durchbrechungen verstärkt sind.
• Diese Maßnahmen ermöglichen außer einer hohen Festigkeit des Zylinderkopfes eine intensive Kühlung der Brennraumkante neben der des Einspritzdüsensitzes, die um so wirksamer ist, je näher die Durchbrechungen für das Kühlmittel in den Trennwänden in den Bereich der hocherhitzten Stellen verlegt werden und- je kleiner ihr Querschnitt ist. Die dadurch bedingte Schwächung des unter einem hohen Gasdruck stehenden Bodens des Zylinderkopfes wird durch die an den Trennwänden über den Durchbrechungen vorgesehenen Rippen oder Verstärkungen aufgehoben. In diesen verteilt sich die Spannung am oberen Rand der Durchtrittsöffnungen auf die ganze Breite der Rippen, wodurch die spezifische Materialbeanspruchung auf einen Bruchteil vermindert wird. Somit bietet diese Ausbildung nicht nur einen weitgehenden Schutz des Zylinderkopfes vor dem Abbrennen seiner hocherhitzten Stellen sowie vor dem Entstehen von Wärmerissen, sondern auch eine große Festigkeit und Biegesteifigkeit, wodurch eine lange Lebensdauer derselben gewährleistet wird.
• Es ist bereits bekannt, in Zylinderköpfen mit einem zentral angeordneten Brennraum den Kühlflüssigkeitsraum bis an die hocherhitzte Brennraumkante heranzuführen. Hierbei handelt es sich jedoch um quergeteilte Zylinderköpfe, deren Kühlflüssigkeitsraum durch lotrechte oder waagerechte Trennwände unterteilt ist, die aber nicht von einer zentral angeordneten Pfeife für die Einspritzdüse zu den Pfeifen für die Befestigungßschrauben des Zylinderkopfes führen und deren Durchbrechungen für das Kühlmittel daher nicht im unmittelbaren Bereich der Brennraumkante oder dem Sitz der Einspritzdüse liegen, an denen daher auch keine Beschleunigung des Kühlmittels erfolgt, so daß auch diese hocherhitzten Stellen nicht intensiv gekühlt werden. Auch sind die Trennwände nicht all den Durchbrechungen für das Kühlmittel durch Rippen verstärkt oder durch Verstärkungen im Bereich der Durchbrechungen für die Luft bzw. den Dampf des Kühlmittels versteift. Daher weisen die bekannten Zylinderköpfe weder die Festigkeit des Zylinderkopfes nach der Erfindung, noch die Hitzebeständigkeit dessen Brennraumkante auf.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Abb. i den Längsmittelschnitt durch den Zylinderkopf, Abb. 2 den Querschnitt durch den Zylinderkopi nach der Schnittlinie II-II in Abb. i, Abb. 3 den Schnitt durch eine Trennwand nach der Schnittlinie III-III in Abb. 2.
• Ein Zylinderkopf für eine Zweitakt-Dieselbrennkraftmaschine, der zur Erzielung der Biegesteifigkeit im wesentlichen nach dem Hauptpatent ausgebildet ist, enthält einen ellipsoidförmigen Brennraum i, der durch diese Formgebung eine scharfe und hinterschnittene Brennraumkante:2 zum Boden 3 des Zylinderkopfes bildet. Um die thermisch hoch beanspruchte Brennraumkante 2 vor der Zerstörung durch die heißen Verbrennungsgase zu schützen, sind in den Trennwänden 4, 4" des Kühlflüssigkeitsraumes 5, und zwar in der durch den Boden 3 und die Brennraumwand 6 gebildeten Ecke verhältnismäßig kleine Durchbrechungen 7 vOrgese - hell, durch die eine große Durchflußgeschwindigkeit des umlaufenden Kühlmittels und hierdurch sowie durch das nahe Heranf ühren des Kühlflüssig -keitsstromes an die gefährdete Brennraumkante 2 eine intensive Kühlung derselben erzielt wird. Zur Vermeidung einer Schwächung der Trennwände 4 durch diese Durchbrechungen, die ein Einreißen der Trennwand 4 am oberen Lochrand 8 verursachen können, sind unmittelbar über diesem beiderseits an der Trennwand 4 Rippen 9 vorgesehen, durch die ein T-förmiger Querschnitt der Trennwand über den Durchbrechungen entsteht. Die Decke io des Zylinderkopfes ist zur Unterbringung der über dem Brennraum i sitzenden und in diesen mündenden Pfeife i i für die Einspritzdüse schwach -kegelig erhöht. Die Rippen 9 sind schräg angeordnet und bilden hierdurch eine Diagonalverstrebung des Zylinderkopfes. Da durch die Anordnung von Durchbrechungen 7 an der tiefsten Stelle der Trennwände 4, 4, diese nicht bis an den Boden 3 heranreichen, ist eine ungehinderte Ausdehnung derselben bei der Einwirkung der heißen Brenngase und somit eine leichte Wärmeverformbarkeit des Zylinderkopfes -sichergestellt. Außer den Durchbrechungen 7 an der Brennraumkante 2 werden gemäß dem Hauptpatent in den Trennwänden 4, 4, auch noch jeweils eine weitere Durchbrechung 12 in-der Ecke zwischen der Pfeifenwand 13 und dem Brennraumboden in Höhe des Einspritzdüsensitzes 14 vorgesehen, um auch diesen Düsensitz in ausreichendem Maße kühlen zu können. Der Kühlflüssigkeitsrauin 5 muß so ausgebildet sein, daß die in den einzelnen, durch die Trennwände 4,4a' abgeteilten Kammern 15, 16, 17 vorhandene Luft beim Auffüllen des Motors mit der Kühlflüssigkeit in die Kammef 17 entweichen kann, an welcher der Kühlflüssigkeitsaustritt 18 vorgesehen ist. Zu diesem Zweck werden bei lotrecht auf dem Kurbelgehäuse angeordneten Zylindern einzelne Kühlkammern verbindende Entlüftungsbohrungen in der Weise angeordnet, wie.sie der Zylinderkopf nach dem Hauptpatent zeigt, oder bei einer Brennkraftmaschin-e mit schräg, beispielsweise in VUorm angeordneten Zylindern so, daß bei den der höchsten Stelle des Kühlflüssigkeitsraumes 5 zunächst liegenden Trennwänden 4 diese Bohrungen in dem äußeren Trennwandteil in halber Höhe des Kühlflüssigkeitsraumes und bei den übrigen Trennwänden 4a in ihrem innenliegenden Wandteil oberhalb der halben Höhe des Kühlflüssigkeitsräumes sitzen. Da durch die in den inneren Trennwandteilen vorgesehenen Entlüftungsbohrungen ig" eine zusätzliche Beanspruchung der Trennwände 4" ent steht, sind diese im Bereich dieser Bohrungen verstärkt ausgebildet. Durch die inneren Entlüftungsbohrungen ig" vermag die Luft aus der durch die verstärkten Trennwände 4" begrenzten Kammer 15 in die benachbarten Kammern 16 überzutreten und aus diesen durch die in den Trennwänden 4 angeordneten Entlüftungsbohrungen ig in die durch diese Wände gebildete Kammer 17 abzufließen, um diese durch den Kühlflüssigkeitsaustritt 18 zu verlassen.

Claims (2)

1. PATFNTANSPRüCHE: i. Flüssigkeitsgekühlter, als Hohlkörper aus--ebildeter Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen, insbesondereZweitakt-Dieselmaschinen mit ebenem Boden und einer zentral angeordneten Pfeife für die Einspritzdüse sowie mit im Hohlraum angeordneten radialen. Trennwänden, welche die Pfeife der Einspritzdüse mit Pfeifen für die Befestigungsschrauben des Zylinderkopfes verbinden, wobei zum Beschleunigen des Kühlmittelumlaufes Durchbrechungen in den Trennwänden in der Ecke zwischen dem hocherhitzen Boden und der an den Einspritzdüsensitz angrenzenden Wand vorgesehen sind, nach Patent 967 8o9, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise im Boden (3) des Zy- linderkopfes ein Brennraum (i) vorgesehen ist, daß di# Trennwände (4, 4,) außer im Bereich des Einspritzdüsensitzes (14) auch im Bereich der Brennraumkante (2) je eine Durchbrechung (7) aufweisen und daß die Trennwände unmittelbar über den Durchbrechungen verstärkt sind.
2. 2. Zylinderkopf nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten jeder Trennwand (4, 4") über den Durchbrechungen (7, 12) als Verstärkung eine Rippe (9) vorgesehen ist, so daß die Trennwand über den Durchbrechungen einen T-förmigen Querschnitt aufweist. 3. Zylinderkopf für schräg, vorzugsweise V-förmig am Kurbelgehäuse angeordnete Zylinder mit einem etwa an der höchsten Stelle de., Hohlraumes vorgesehenen Kühlmittelaustritt, dadurch gekennzeichnet, daß in den Trennwänden (4, 4a) jeweils benachbarte Kühlflüssigkeitskammern (15, 16, 17) verbindende Entlüftungsbohrungen (ig, ig") vorgesehen sind, die in den, dem Kühlinittelaustritt zugekehrten Trennwänden (4) an deren äußeren Enden etwa in einer durch die Achse des Kühlmittelabflusses gelegten Querebene und in den übrigen Trennwänden (4") an ihrem inneren Ende oberhalb dieser Querebene angeordnet sind. 4. Zylinderkopf nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kühlflüssigkeitsaustritt (18) abgekehrten Trennwände (4") im Bereich der Entlüftungsbohrungen (19,) verstärkt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 448044, 904008.