DE1751407C2

DE1751407C2 - Zylinderkopf für luftgekühlte Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1751407C2
Application number: DE19681751407
Authority: DE
Inventors: Alfred 7000 Stuttgart Götz
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1968-05-24
Filing date: 1968-05-24
Publication date: 1982-08-26
Also published as: DE1751407A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für luftgekühlte Brennkraftmaschinen mit zur zusätzlichen Kühlung dienendem, vorzugsweise an den Schmieröl-Kreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossenem Druckölkanal.

Dieser Druckölkanal ist bei einem aus der DE-PS 9 63 564 bekannten derartigen Zylinderkopf als Nut auf der Sitzfläche des Zylinderkopfes angeordnet und umschließt in einem C-förmigen Bogen den Auslaßbereich. Damit soll vor allem bei Brennkraftmaschinen, die ohne Zwangsventilation allein durch den Fahrtwind gekühlt werden, eine hinreichende Kühlung des durch die heißen Verbrennungsgase tnermisch hochbelasteten Auslaßbereiches des Zylinderkopfes gewährleistet werden. Dies ist vor allem bei langsamer Fahrt bzw. bei stehendem Fahrzeug wesentlich.

Mit dieser Maßnahme soll rund um den Zylinderkopf eine annähernd gleichmäßige Temperat'rverteilrng aufrechterhalten werden, um am Zylinderkopfflansch einen Flächenverzug zu vermeiden, der gegebenenfalls zu Undichtigkeiten führen könnte. Außerdem soll durch die gleichmäßige Temperaturverteilung eine Lockerung der gegebenenfalls eingesetzten Ventilsitzringe vermieden werden.

Hinweise darauf, daß auch der die Ventilsitze von Einlaß- und Auslaßventil trennende Ventilsteg gekühlt werden soll oder muß, fehlen.

Die DE-AS 12 24 094 zeigt eine luftgekühlte Brennkraftmaschine, bei der der Bereich zwischen den Ventilen Teil einer die Ventilsteuerung aufnehmenden, im Zylinderkopf angeordneten Kammer ist. Zur Kühlung des Bereiches zwischen den Ventilen dienen in der Kammer angeordnete Düsen, mit denen Öl auf den Bereich des Zylinderkopfes zwischen Ein- und Auslaß gespritzt wird. Jedoch kann das ausgespritzte öl mit der Luft innerhalb der Kammer leicht Schaum bilden, so daß die beabsichtigte Kühlwirkung herabgesetzt wird. Außerdem können sich, insbesondere bei stehender Anordnung der Zylinder, in dem zerklüfteten Raum zwischen Ein- und Auslaßbereichen des Zylinderkopfes erhebliche ölmengen ansammeln, was jedoch im Hinblick auf eine möglichst geringe Öl-Füllmenge des Motors unerwünscht ist und die Warmlaufzeiten des Motors verlängert.

Aus der DE-AS 12 58 191 ist ein luftgekühlter Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit Zusatz-Flüssigkeitskühlung bekannt. Hier ist der Zylinderkopf als nach oben offene Ölwanne ausgebildet, in welche Lecköl hineinfließt, welches an den Steuerelementen der Ventile oder an sonstigen Stellen austritt. Mittels eines Überlaufes wird dieses Öl aus der Wanne abgeführt. Eine derartige ölkühlung kann jedoch Schwierigkeiten infolge der hohen thermischen Beanspriiuiung des Ventilsteges nicht beheben, sondern ist, mindestens für Maschinen hoher Leistung, völlig unzureichend.

ίο Nach der DE-AS 1048 078 sind bei einer ausschließlich luftgekühlten Brennkraftmaschine oberh^.j des die Ventilsitze trennenden Ventilsteges zwischen den Ventilführungen Kühlluftrippen angeordnet, um die Wirkung der Luftkühlung auf die Wandungen des Zylinderkopfes oberhalb des Ventilsteges zu erhöhen. Be; hochbelasteten Motoren hat sich eine solche Luftkühlung jedoch als ungenügend erwiesen, um die hohen thermischen Beanspruchungen zwischen den Ventilsitzen und Ventilführungen in gewünschter Weise zu beherrschen und Risse im Ventilkopf sicher zu verhindern.
Zielke

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, auch bei besonders hochbelasteten Motoren durch intensive Kühlung eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung im Zv .derkonf zu erreichen.

Diese Aufgabe w..J dadurch gelöst, daß bei einem Zylinderkopf der eingangs genannten Art der Druckölkanal unmittelbar oberhalb des die Ventilsitze trennenden Ventilsteges und Kühlrippen für die Luftkühlung oberhalb ries Druckölkanals auf der Oberfläche des ZyliH°rK :es angeordnet ist.
D. _n diese Kombination des Kühlkanals für eine zwangsweise umlaufende Kühlflüssigkeit mit der durch Kühlrippen verstärkten Luftkühlung werden die Temperaturverhältnisse im Zylinderkopf zwischen den Ventilen beherrscht. Durch die umlaufende Kühlflüssigkeit werden Wärmespitzen schnellstens abgeführt. Dies ist deshalb besonders wesentlich, weil der Ventilsteg im hohen Maße durch Temperaturwechsel beansprucht wird, da während des Ansaughubes das einströmende frische Gemisch kühlend und während des Ausstoßhubes das heiße Verbrennungsgemisch erhitzend wirken.

Beim Stand der Technik wurde diese, vor allem auf Wechselbeanspruchungen beruhende thermische Belastung des Ventilsteges nicht hinreichend berücksichtigt, weil die Kühlung des Ventilsteges während der Ansaugphase den Fachmann offensichtlich dazu verleitet hat, anzunehmen, daß besondere Maßnahmen zur Kühlung nicht notwendig seien.

Vorzugsweise ist der Druckölkanal in Reihenschaltung an den Schmieröl-Kreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen, so daß gesonderte Öl-Fördereinrichtungen und -Behälter entfallen können.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert, bei dem die Ventilfedern an einem auf den Zylinderkopf aufgesetzten Steuergehäuse abgestützt sind, so daß für eine einfache Anordnung der Kühlrippen hinreichend Raum zur Verfügung steht. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch einen eingebauten Zylinderkopf eines luftgekühlten Dieselmotors nach der Linie I-I der F i g. 2 und

F i g. 2 einen Schnitt durch den Zylinderkopf nach der Linie 11-11 der F ig. 1.
Der mit 11 bezeichnete Zylinderkopf ist auf einen

Zylinder 12 aufgesetzt und durch ein Steuergehäuse 13 abgedeckt Spannschrauben 14 sind durch Durchgangs- !öcher 15 im Zylinderkopf U und entsprechende Aussparungen am Zylinder 12 geführt und verbinden diese Bauteile mit dem nicht dargestellten Kurbelgehäuse. Das Steuergehäuse 13 ist durch d'e Ventilführungen 16 zentriert und durch nicht dargestellte Schrauben mit dem Zylinderkopf 11 verbunden. O-Ringe 17 dichten das Steuergehäuse 13 gegenüber dem Zylinderkopf 1< ab, um einen Öldurchtritt vom Steuergehäuse in die TrennfläcÜM· zwischen demselben und dem Zylinderkopf zu verhindern.

Unmittelbar oberhalb des die Ventilsitze trennenden Ventilsteges 18 ist in der Trennwand 19 zwischen Einlaßkanal 20 und Auslaßkanal 21 ein Druckölkanal 22 angeordnet und oberhalb desselben befinden sich auf der Oberfläche des Zylinderkopfes 11 Kühlrippen 23, die zu der den Zylinder abschließenden Zylinderkopf fläche senkrecht verlaufen und von der Kühlluft umspült werden. Die Federauflagen 24 für die Venliifeder 25 des Einlaßventils 26 und des Auslaßventils 27 stützen sich auf der Bodenwand des auf dem Zylinderkopf 11 aufgesetzten Steuergehäuses 13 ab, so daß über dem Ventilsteg innerhalb des Zylinderkopfes und unterhalb des Steuergehäuses e,n maximaler Durchtrittsquerschnitt bei größtmöglicher Kühlrippenfläche erzielt wird.

An den Seitenwänden des Zylinderkopfes bzw. arn Umlang des Einlaßkanals 20 und des Auslaßkanals 21 sind zur Zylinderachse senkrechte Kühlrippen 28 und im Bereich der Kanäle innerhalb des Zylinderkopfes zu den Kühlrippen 28 senkrechte Kühlrippen 29 für die

ίο Luftkühlung angeordnet Eine Bohrung 30 im Zylinderkopf dient zur Aufnahme einer nicht dargestellten Einspritzdüse.

Das Drucköl zur Kühlung des thermisch hoch beanspruchten Ventilsteges 18 wird an der Rohrverschraubung 31 zugeführt, durchströmt den Druckölkanai 22 im Zylinderkopf 11 und tritt nahe der Verschraubung 32 wieder aus.

Der Kühlkreislauf des Zylinderkopfes 11 ist vorzugsweise mit dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine in Reihe geschaltet. Der gesamte Ölkreislauf nimmt dabei folgenden Verlauf: Ölpumpe-Zylinderköpfe — gegebenenfalls Abzweigung für Kolbenkühlung-Ölkühler-Ölfilter-Lagerstellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zylinderkopf für luftgekühlte Brennkraftmaschinen mit zur zusätzlichen Kühlung dienendem, vorzugsweise an den Schmieröl-Kreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossenem Druckölkanal, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckölkanal (22) unmittelbar oberhalb des die Ventilsitze trennenden Ventilsteges (18) und Kühlrippen (23) für die Luftkühlung oberhalb des Druckölkanals (22) auf der Oberfläche des Zylinderkopfes angeordnet ist

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckölkanal (22) in Reihenschaltung an den Schmieröl· Kreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.