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Luftgekühlte Otto-oder Diesel-Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine luftgekühlte Otto- oder Diesel-Brennkraftmaschine, bei der die Kühlluft zwischen den rings um den Zylinder und den Zylinderkopf angeordneten Kühlrippen hindurchströmt und für einen Teil der Wandung der im Zylinderkopf angeordneten Ein- und Auslasskanäle eine zusätzliche Flüssigkeitskühlung vorgesehen ist und bei der im Zylinderkopf gegebenenfalls eine Einspritzdüse und eine Glühkerze, sowie durch Kipphebel gesteuerte hängende Ein- und Auslassventile angeordnet sind, wobei der zwischen den Sitzen des Ein- und Auslassventils befindliche Ventilsteg mit Aussenwandteilen des Ein- und Auslasskanals in Ventilpfeifen zur Führung der Ventilschäfte übergeht.
Bei Maschinen der genannten Art konnte eine Kühlung durch Frischluft in nur ungenügendem Masse an dem Teil des Zylinderkopfes durchgeführt werden, der vom Ventilsteg, den benachbarten Wandungen des Aus- und Einlasskanals, der Einspritzdüse und der Glühkerze begrenzt wird. Dieser Bereich des Zylinderkopfes und insbesondere der Ventilsteg ist aber gerade wegen seiner unmittelbaren Nähe zum Brennraum besonders stark hohen Wärmebeanspruchungen ausgesetzt und überdies auf der andern Seite wegen der seitlichen Abdeckung durch Düsenpfeife und Glühkerze für die Frischluft schwer zugänglich.
Die Unterbringung von Kühlrippen im genannten Bereich zwecks Erzielung einer besseren Luftführung ist aus gusstechnischen Gründen kaum durchführbar, so dass sich in nachteiliger Weise immer wieder Rissbildungen am Ventilsteg und den benachbarten Wandteilen zeigten. Es ist zwar eine luftgekühlte Brennkraftmaschine bekannt, bei der zwischen den Ventilen ein Kühlkanal mit Kühllamellen vorgesehen ist.
Wegen des sehr engen Zwischenraumes zwischen diesen Lamellen tritt jedoch hier eher eine Luftstauung als eine Kühlwirkung durch Luftführung ein.
Es ist ausserdem bekannt, den Ventilsteg von wassergekühlten Brennkraftmaschinen dadurch zu kühlen, dass das Kühlmittel durch besondere, durch die Kühlmittelräume hindurchgeführte und innerhalb dieser Räume mündende Rohre dicht an die zu kühlende Ventilstegwand herangeführt wird. Ferner wird bei flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen eine erhöhte Kühlwirkung an heissen Maschinenstellen mittels erhöhter Durchflussgeschwindigkeit dadurch erreicht, dass das Kühlmittel gezwungen wird, durch von besonderen Rippen gebildete Verengungen hindurchzuströmen.
Eine andere Kühlflüssigkeitseinrichtung für Zylinderblöcke mehrzylindriger Brennkraftmaschinen besteht darin, dass der Kühlwasserstrom in der Blockmitte zugeführt und durch eine vor der Kühlausströmöffnung gelegene Wand in zwei seitliche Ströme aufgeteilt wird, um ein Vorbeifliessen des Kühlmittels an den gefährdeten Stellen, d. h. an den Ventilsitzen zu erreichen.
Bei luftgekühlten, aufgeladenen Brennkraftmaschinen ist es bekannt, die Kühlung durch ein Axialgebläse zu bewirken, wobei ein Teil der Kühlluft den Kühlrippen der Zylinder zufliesst. Eine andere luftgekühlte Hochleistungsmaschine mit mehreren Zylindern wird durch ein von der Maschine getriebenes Gebläse gekühlt, welches die mit Rippen versehene Zylinderwand beaufschlagt. Kühlungen solcher Art sind aber durch die Notwendigkeit dieser Gebläse sehr aufwendig und erfordern noch dazu meist zusätzliche Leitungen für die Führung der Kühlluft.
Schliesslich ist eine bekannte Brennkraftmaschine mit je einem Kühlöl und Schmieröl enthaltenden Kühlkreislauf versehen, wobei nach dessen Verzweigung
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der eine Kühlstrom um die Zylinderlaufbüchsen herumläuft und der andere Kühlstrom um die Ventildurchbrechungen herum und zwischen ihnen hindurchgeführt wird. Eine solche Kühlung ist aber baulich ebenfalls sehr aufwendig und verlangt zusätzliche Leitungen und zusätzliche Ventileinbauten. Auch enthält diese Ausführung keine Anleitung für die Kühlung des besonders gefährdeten Ventilsteges und dessen benachbarter Wandungen.
Um die beschriebenen Mängel zu beseitigen, wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, die Ventilpfeifen des Aus- und Einlassventils unter gleichzeitiger Bildung einer den Ventilsteg umschliessenden Kammer durch Wände miteinander zu verbinden und zur zusätzlichen Kühlung der Aussenflächen des Ein- und Auslasskanals und insbesondere des gemeinsamen Ventilsteges einen oder mehrere FlüssigkeitsKühlmittelstrahlen gegen diese Wandungsteile zu richten.
Die Ausbildung von Wänden, welche die Pfeifen der Ein- und Auslassventile verbinden, ist zwar an sich bekannt, jedoch nicht in Verbindung mit dem vorstehend genannten andern Merkmal des Kombi- nationsanspruches.
Die Flüssigkeits-Kühlmittelstrahlen können aus der Mündung einer im oberen Teil des Zylinderkopfes oder im Bereich desselben angeordneten Ölspritzvorrichtung in der Gestalt eines Düsenrohres kommen oder es kann das Kühlmittel auch in einem oder mehreren aus der hohlen Kipphebelwelle austretenden Strahlen die genannten Stellen beaufschlagen.
Durch die erfindungsgemässen Massnahmen werden der Ventilsteg und die diesem benachbarten Flächen der Wandungen der mit Öl gefüllten Kammer unter Nutzbarmachung der bereits vorhandenen Kipphebelschmierung stets mit frischem Kühlmittel in wirksamer Weise bestrichen, ohne dass ein baulicher Mehraufwand und zusätzliche Platzbeanspruchung erforderlich werden. Es wird sich nämlich der Kühlmittelinhalt der Kammer bei dauernder Zuführung von gekühltem Öl und gleichzeitiger Beaufschlagung der heissesten Wandteile in steter Umwälzung befinden, wobei mit dem abfliessenden Öl auch die vorhandene Wärme dauernd abgeführt und durch gekühltes frisches Öl laufend ersetzt wird.
In den Zeichnungen ist die Erfindung an einer Dieselmaschine mit Fremdzündung in Schnittdarstellungen beispielsweise veranschaulicht, u. zw. zeigt Fig. l einen Längsschnitt durch einen Zylinderkopf, Fig. 2 einen Teilquerschnitt und Fig. 3 einen gegenüber Fig. 1 um 900 versetzten Längsschnitt.
In den Zeichnungen ist der Zylinderkopf 1, der Maschinenzylinder 2 und der den Brennraum 4 enthaltende Arbeitskolben 3 in seiner oberen Totpunktlage ersichtlich. Das zu dem Auslasskanal 5 gehörige Auslassventil 6 ist in bekannter Weise in der Ventilpfeife 7 geführt. In ebenfalls üblicher Art ist im Einlasskanal 8 das Einlassventil 9 in der Ventilpfeife 10 untergebracht. Zwischen den beiden Ventilsitzen befindet sich der gemeinsame Ventilsteg 11, von dem aus der Wandteil 12 mit seiner Aussenfläche 13 in die Auslassventilpfeife 7 und der Wandteil 14 mit seiner Aussenfläche 15 in die Einlassventilpfeife 10 übergeht. In der Ventilpfeife 7 ist der Ventilschaft 16 des Auslassventiles 6 und in der Ventilpfeife 10 der Ventilschaft 17 des Einlassventiles 9 geführt.
Die Wandteile 12 und 14 bilden mit den Wandungen 18 und 19, die sich zum Teil aus den Pfeifen 21 und 20 der Glühkerze 23 bzw. der Einspritzdüse 22 zusammensetzen, die Kammer 24, deren Boden von dem Ventilsteg 11 gebildet wird.
Oberhalb bzw. im Bereich dieser Kammer 24, die also zu dem Kipphebel 25 hin offen ist, befindet sich die Mündung 26 einer als Einspritzrohr 27 gestalteten Ölspritzvorrichtung. Die Mündung 26 dieses Düsenrohres 27 ist so gerichtet, dass der austretende Ölstrahl 28 insbesondere auf den Ventilsteg 11 gerichtet ist, um damit gerade diese heisseste Stelle des Zylinderkopfes mit Kühlmittel zu beaufschlagen. An Stelle eines Ölstrahles 28 können auch zwei oder mehrere Ölstrahlen für die Kühlung des Ventilsteges 11 bzw. der Wand der Kammer 24 herangezogen werden.
Ausser der Öleinspritzung durch das Einspritzrohr 26,27 kann noch zur Erhöhung der Kühlwirkung die Welle 29 des Kipphebels 25 hohl ausgebildet und dieser Hohlraum 30 mittels der Zuführung 31 an den Schmierkreislauf der Maschine angeschlossen werden. Die Hohlwelle 29 erhält dann eine Bohrung 32 und das Kipphebellager 33 eine Bohrung 34, wobei diese beiden Bohrun- gen 32 und 34 im wesentlichen in Richtung zum Ventilsteg 11 hin bzw. zu den diesem Steg be- nachbarten Flächen 13,15 gerichtet sind, so dass austretende Ölstrahlen 35, 36 wieder insbesondere die Flächen 13 des Wandteiles 12 des Auslasskanales 5 und den Ventilsteg 11 beaufschlagen.
Eine grossflächige Beaufschlagung des Ventilsteges 11 und der benachbarten Wandflächen 13 und 15 wird erhalten, wenn statt der einen Bohrung 34 zwei oder mehrere Bohrungen vorgesehen sind, so dass das Kühlmittel fächerförmig austritt und die erwähnten Wand flächen in einem grosseren Bereich benetzt werden. Eine solche Kühlung ist insbesondere für Maschinen mit liegenden Zylindern vorteilhaft.
Bei Maschinen mit stehenden Zylindern wird sich die Kammer 24 mit Kühlmittel anfüllen und
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die mit etwa 3 atü austretenden Ölstrahlen 28,35 und 36 werden bis zum Ventilsteg 11 und den unteren Flächen 13 und 15 vordringen und dabei gleichzeitig das Kühlmittel in der Kammer 24 so weit umwäzen, dass kreisende Kühlmittelströme entstehen, die auch für eine Kühlung der Einspritzdüse 22 und der Glühkerze 23 sorgen werden. Hiebei werden die Ölstrahlen 35 und 36 im Rhythmus der Kipphebelbewegung um etwa 50 schwenken, so dass auf diese Weise unter Bildung von ölströmungen eine Umwälzung des Kühlmittels in der Kammer 24 stattfinden wird.