DE1141135B - Luftgekuehlte Viertaktbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Luftgekühlte Viertaktbrennkraftmaschine Es ist bei luftgekühlten Brennkraftmaschinen bekannt, den die Ventile und gegebenenfalls die Einspritzdüse tragenden Zylinderkopf am Umfang zumindest teilweise mit achsparallelen Kühlrippen zu versehen. Derartige Kühlung ist zwar ausreichend für Brennkraftmaschinen mit kleinem Zylinderdurchmesser bzw. geringer Leistung, z. B. Motorräder, weil in diesen Fällen durch die erwähnte Kühlrippenanordnung der geringen thermischen Beanspruchung der Gehäuseteile gerade noch Rechnung getragen werden kann. Eine solche Kühlrippenanordnung ist jedoch unzureichend für Brennkraftmaschinen mit größerem Zylindervolumen oder höherer Leistung, beispielsweise für stationäre Motoren von sehr hoher thermischer Beanspruchung. Man hat deshalb für größere Brennkraftmaschinen eine zusätzliche Kühlung des Zylinderkopfes dadurch geschaffen, daß am Zylinderkopf außer den Kühlrippen noch ein zusätzlicher Kühlkanal vorgesehen ist, der annähernd quer zur Zylinderachse verlaufend durch das Innere des Zylinderkopfes hindurchgeführt ist und von der durch ein Druckgebläse geförderten Kühlluft durchströmt wird. Bei diesen Bauarten muß jedoch der zusätzliche Kühlkanal, der von dem entfernt liegenden Gebläse angeblasen wird, in der Hauptrichtung parallel zur Kühlluftausströmrichtung des Gebläses verlaufen, um die erforderliche Durchströrnung der Kühlluft durch den zusätzlichen Kühlkanal sicherzustellen. Abgesehen von diesem Nachteil in baulicher Hinsicht ergibt sich bei diesen Bauarten außerdem, daß die durch den zusätzlichen Kühlkanal strömende Kühlluft nur zur Kühlung des Zylinderkopfes dient, auf die Kühlung des Zylinders dagegen keinen Einffuß hat.
• Bei einer anderenluftgekühltenBrennkraftmaschine wird durch ein Sauggebläse die Kühlluft an der einen offenen Seite des sonst abgeschlossenen Zylinderkopfes angesaugt, durch quer zur Zylinderachse liegende Kanäle des Kopfes geleitet und gegen den Zylinder umgelenkt, um dann durch Axialkanäle am Umfang des Zylinders zu strömen und schließlich durch das Gebläse ins Freie zu gelangen. Bei dieser Kühlanordnung wird zu einer großen Anzahl der Axialkanäle am Umfang des Zylinders diejenige Kühlluft durch die äußeren Querkanäle des Kopfes geleitet, die an thermisch nur gering beanspruchten Wandungen des Kopfes vorbeistreicht, während in eine beträchtliche Anzahl der Axialkanäle des Zylinders diejenige Kühlluft gelangt, welche, durch die inneren Querkanäle des Kopfes strömend, sich an den tehermisch sehr beanspruchten Wandungen des Kopfes bereits stark angewärmt hat. Demzufolge wird die eine Seite des Zylinders stets durch verhältnismäßig kühle Luft bestrichen, während die andere Seite des Zylinders dem bereits stark angewärmten Kühlluftstrom ausgesetzt ist. Daraus ergeben sich jedoch sehr starke Temperaturunterschiede am Umfang des Zylinders, welche zu Wärmespannungen sowie Unrundheiten desselben und den damit verbundenen unliebsamen Begleiterscheinungen führen.
• Es ist nun Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile der bekannten Brennkraftmaschinen zu beseitigen. Diese Aufgabe wird bei einer luftgekühlten Viertaktbrennkraftmaschine mit einem Zylinder und einem Zylinderkopf, die am Umfang mit zur Zylinderachse parallelen Kühlrippen versehen und von einem Mantel umgeben sind, so daß Axialkanäle entstehen, durch welche die am Zylinderkopf eintretende Kühlluft durch ein Gebläse hindurchgesaugt wird, und mit im Zylinderkopf hängend angeordneten Ein- und Auslaßventilen dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise eine außerhalb der durch die Ventilachsen gelegten Ebene liegende Vorkammer und ein zwischen den Ventilkanälen hindurchgeführter, etwa senkrecht zur Zylinderachse verlaufender Querkanal vorgesehen sind, durch welchen Kühlluft strömt, die vorher an den Vorkammerwänden entlanggeführt wurde, und daß ein Teil der Vorkammerwände von Kühlluft bestrichen wird, die in Richtung der Zylinderachse strömend aus den Axialkanälen des Zylinderkopfes unmittelbar in die Axialkanäle des Zylinders eintritt, während ein anderer Teil der Vorkammerwände von Kühlluft bestrichen wird, die durch den Querkanal auf die der Vorkammer gegenüberliegende Umfangsstelle des Zylinderkopfes geführt wird und dort in Axialkanäle des Zylinders eintritt. Auf diese Weise wird in der vom Kopf zum Zylinder strömenden Kühlluft ein Wärmeausgleich geschaffen, welcher bewirkt, daß die Temperaturunterschiede am Umfang des Zylinders sehr stark herabgesetzt bzw. ausgeglichen werden. Demzufolge treten am Zylinderumfang kaum nennenswerte Wärmespannungen auf, und die zu einem einwandfreien Betrieb erforderliche Rundheit des Zylinders wird sichergestellt.
• Diese und weitere Merkmale der Erfindung sind nachstehend an einer beispielsweisen Bauform der Erfindung näher beschrieben.
• Fig. 1 stellt einen Längsschnitt durch den Zylinderkopf dar; Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie 11-II der Fig. 1; Fig. 3 zeigt eine geschnittene Draufsicht zu Fig. 1. Der Zylinderkopf 1 einer einzylindrigen Viertaktbrennkraftmaschine besteht darstellungsgemäß aus einem Leichtmetallguß von annähernd ringförmigem Querschnitt, dessen Unterseite 2 plan bearbeitet ist, um an einer entsprechenden Gegenfläche der nicht dargestellten Zylinderbüchse aufsitzen zu können. Mehrere Befestigungsschrauben, die durch Bohrungen 3 hindurchgehen, verbinden die beiden Teile miteinander. An den beiden Flanschen 4a, 4b des Kopfes 1 sind die Saug- bzw. Auspuffleitungen angeschlossen. Die Saug- bzw. Auspuffkanäle im Kopf selbst sind mit 5 a bzw. 5 b bezeichnet. Die Ventile werden mit ihren Schäften in Bohrungen 6a, 6b geführt und sitzen mit ihren Tellern in Ventilsitzen auf, die in Ansenkungen 7 a, 7 b einzupressen sind. Zur Aufnahme der Einspritzdüse dient eine abgestufte Bohrung 8, die in eine kugelförmige, mit dem Zylinder-Arbeitsraum bei 9 a in Verbindung stehende Vorkammer 9 einmündet.
• Am Umfang des Zylinderkopfes 1 sind mehrere senkrecht stehende Kühlrippen 10 angegossen, welche zur Erhöhung der Kühlfläche und der Kühlwirkung mit einem dünnen Umfangsmantel 11 miteinander verbunden sind. Durch die Kühlrippen 10 und den Mantel 11 sind somit am Umfang des Zylinderkopfes 1 mehrere Axialkanäle gebildet. Sowohl die Kühlrippen 10 als auch der Mantel 11 liegen mit der Planfläche 2 an entsprechenden Gegenflächen der nicht dargestellten Zylinderbüchse auf, wobei die Axialkanäle des Kopfes 1 in entsprechende Axialkanäle am Umfang des Zylinders einmünden.
• Durch das Innere des Zylinderkopfes 1 ist ein zusätzlicher, die thermisch hochbeanspruchten Wandungen in der Nähe der Ventil- bzw. Düsenaufnahmen berührender Kanal 12 quer durch den Kopf 1 hindurchgeführt. Zwei Ausläufe 12a dieses Querkanals umgeben die Düsenaufnahme 8 und münden bei 13 ins Freie. Im Innern des Kopfes 1 ist der Querkanal 12 durch eine Längsrippe 14 in zwei Teilkanäle aufgetrennt, um die Kühlluftströmung optimal zu gestalten und die bestmögliche Kühlung durch Vergrößern der Oberfläche zu erreichen. Der in diesem Bereich waagerecht verlaufende Querkanal 12 erhält dann eine Krümmung und endet in zwei Öffnungen 12b an der Unterseite des Zylinderkopfes 1, die an zwei entsprechende Öffnungen der Axialkanäle am Umfang der Zylinderbüchse anschließen. Die letzterwähnten Axialkanäle sind dann an die Kanalführung des Sauggebläsesystems der Brennkraftmaschine angeschlossen. Durch den Querkanal 12 wird daher Kühlluft in Richtung der in Fig. 1 und 3 eingetragenen Pfeile hindurchströmen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Kühlanordnung am Zylinderkopf wird erreicht, daß ein Teil der Wände der Vorkammer 9 von Kühlluft bestrichen wird, die von oben in Richtung der Zylinderachse strömend aus den Axialkanälen des Zylinderkopfes 1 unmittelbar nach unten in die Axialkanäle des Zylinders eintritt, während ein Teil der Vorkammerwände von Kühlluft bestrichen wird, die durch den Querkanal 12 auf die der Vorkammer 9 gegenüberliegende Umfangsstelle des Zylinderkopfes 1 geführt wird und erst dort bei 12 b in die Axialkanäle des Zylinders eintritt. Auf diese Weise ergibt sich, daß sowohl die rechte Seite des Zylinders als auch dessen linke Seite von Kühlluftströmen annähernd gleicher Temperatur bestrichen werden. Dieser erfindungsgemäß erzielte Wärmeausgleich bewirkt, daß die Temperaturunterschiede am Umfang des Zylinders sehr stark herabgesetzt bzw. ausgeglichen werden, so daß durch Vermeidung von Wärmespannungen die zum einwandfreien Betrieb der Viertaktbrennkraftmasahine erforderliche Rundheit ihres Zylinders sichergestellt ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Luftgekühlte Viertaktbrennkraftmaschine mit einem Zylinder und einem Zylinderkopf, die am Umfang mit zur Zylinderachse parallelen Kühlrippen versehen und von einem Mantel umgeben sind, so. daß Axialkanäle entstehen, durch welche die am Zylinderkopf eintretende Kühlluft durch ein Gebläse hindurchgesaugt wird, und mit im Zylinderkopf hängend angeordneten Ein- und Auslaßventilen, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine außerhalb der durch die Ventilachsen gelegten Ebene liegende Vorkammer (9) und ein zwischen den Ventilkanälen hindurchgeführter, etwa senkrecht zur Zylinderachse verlaufender Querkanal (12) vorgesehen sind, durch welchen Kühlluft strömt, die vorher an den Vorkammerwänden entlanggeführt wurde, und daß ein Teil der Vorkammerwände von Kühlluft bestrichen wird, die in Richtung der Zylinderachse strömend aus den Axialkanälen des Zylinderkopfes (1) unmittelbar in die Axialkanäle des Zylinders eintritt, während ein anderer Teil der Vorkammerwände von Kühlluft bestrichen wird, die durch den Querkanal (12) auf die der Vorkammer (9) gegenüberliegende Umfangsstelle (12b) des Zylinderkopfes geführt wird und dort in Axialkanäle des Zylinders eintritt. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querkanal (12) stellenweise durch eine oder mehrere Längsrippen (14) in zwei oder mehrere benachbarte Teilkanäle aufgeteilt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 717 689, 862 690, 913 718; französische Patentschriften Nr. 318 784, 984 200; USA.-Patentschrift Nr. 2 753 853.