DE2323793C2 - Auslaß- und/oder Einlaßkanal eines Zylinderkopfes für luftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Auslaß- und/oder Einlaßkanal eines Zylinderkopfes aus Leichtmetall für luftgekühlte Hubkolbenbrciinkraftmaschinen, in den ein Rohr mit Abstand von der Innenwand eingesetzt ist.

Bei bekannten Auskleidungen von Auslaßkanälen haben diese in der Regel engen Kontakt mit der Wand des Auslaßkanals. Das Rohr hat vornehmlich den Zweck, den Werkstoff im Bereick des Auslaßkanals vor zu hoher thermischer Belastung zu schützen. Die vorerwähnte Maßnahme hat hier und da Vorteile erbracht, sie konnte sich jedoch nicht durchsetzen.

Es ist bekannt (US-PS 16 55 149) einen Auslaßkanal mit einer wäi.nedämmenden Schicht auszukleiden. Dabei wird die Schicht in einer- Falle so angeordnet, daß sie einen Zwischenraum zwischen einer festen Auskleidung und der gegossenen K nalwand ausfüllt.

Im zweiten Falle wird das wärmedämmende Material direkt als Kanalauskleidung verwendet, wobei ein Zwischenraum zwischen der Schicht und der Kanalwand vorgesehen ist, der durchlüftet ist. Die Belüftung «o des Zwischenraumes bewirkt unbeabsichtigt den Wärmetransport zwischen den Wänden, was an sich verhindert werden sollte.

Wärmedämmende Materialien als Kanalauskleidung konnten bisher weder dauerhaft mit einer Kanalwand verbunden werden, noch als Füllstoff zwischen Wänden haltbar befestigt werden. Bei den Wärmeschocks und den hohen mechanischen Belastungen, die im Betrieb vom Zylinderkopf ausgehen, konnte vermöge der schlechten Haftung und Sprödigkeit dieser Materialien bis heute keine brauchbare Lösung gefunden werden, die das allmähliche Zerbröckeln dieser Materialien verhindert.

Da die bekannten Vorschläge keine dauerhaften und betriebssicheren Lösungen darstellen, besteht nach wie vor die Problematik zu vermeiden, daß allzu viel Wärme vom Auslaßkanal in die Masse des Zylinderkopfes hineinfließt und daß dadurch die Leichtmelallwand des Auslaßkanals thermisch zu hoch belastet wird. Durch die Entwicklung von Hochleitungsdieselmotoren ist die thermische Belastung noch höher geworden, so daß bei Betriebsdrehzahlen von 3400 U/min und mehr über den Zylinderkopf eine verhältnismäßig große Wärmemenge abgeführt werden muß. Etwa 50% der abzuführenden Verbrennungswärme gelangen bei der bekannten Ausführung vom Auslaßkanal her in die Masse des /vlinderkopfcs und gefährden insbesondere den Steg zv. isehcn Ein- und Auslaßkanal sowie die Auflagezonen der dem Auslaßkanal naheliegenden Zylinderkopfschrauben, was zu thermischen Deformationen des Zylinderkopfes führen kann.

Die in den Zylinderkopf übergeströmte Wärme wird über die Zylinderkopfkühlrippen an die Kühlluft abgeführt. Bei einem gegebenen Zylinderkopfvolumen und einem geforderten Durchschnittsquerschnitt für die Kühlluft, der wegen der Vermeidung einer unzulässigen Verschmutzung bedingt ist, ist die Kühlfläche der Rippen begrenzt. Um mehr Wärme abführen ζί können, müßte der Kühlluftdurchsatz vergrößert werden. Dieses erfordert jedoch eine höhere Kühlleistung, welche die Dieselmotoren als Hilfsleistung aufbringen müssen und die unerwünscht isL

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Leichtmetallzylinderkopf durch geeignete konstruktive Mittel zu erreichen, daß möglichst wenig Wärme vom Auslaßkanal in die angrenzenden Zylinderkopfbereiche gelangen kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Zylinderkopf der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das eingesetzte Rohr doppelwandig ausgebildet ist und von der Kanalflansch-Außenseite des Zyünderkopfes bis zu einem in dem Zylinderkopf eingesetzten Ventilsitzring oder Vorsprung nahe dem Ventilsitz in der Kanalwand reicht und mit diesem fest oder lösbar verbunden ist und im Bereich der Ventilführung quergeteilt ist und für den Durchtritt der Ven'jlführung eine öfitiung hat, die die Ventilführung dichtend umschließt.

Wird das doppelwandige Rohr aus Chrom-Nickel-Stahl, der ein geringes Strahlungsvermögen hat, hergestellt, so ergibt sich der Vorteil, daß im Verhältnis zu einem gewöhnlichen doppelwandigen Stahlrohr nur wenig Strahlungswärme von der Innenwand des Rohres auf dessen Außenwand übertragen wird. Das bedeutet gleichzeitig, daß auch weniger Strahlungswärme auf die Innenwand des Kanals übertragen wird und somit weniger Wärme in die Masse des Zyünderkopfes hineinfließt.

Der Vorteil dieser Lösung zeigt sich besonders bei Hochleistungsdiesclmotoren, wenn diese mit voller Füllung und höchster Drehzahl betrieben werden, wobei in der Zeiteinheit die größtmögliche Abgasmenge mit hoher Geschwindigkeit den Auslaßkanal durchströmt und insbesondere bei Motoren mit Aufladung. Bei diesem Betriebszustand ergibt sich im Auslaßkanal das größtmögliche Temperaturgefälle in Richtung auf die Masse des Zylinderkopfes.

Die doppelwandige Auskleidung kann um jede Berührung der Abgase mit dem Zylinderkopfmaterial zu vermeiden, in vorteilhafter Weise direkt mit dem Ventilsitzring durch Schweißen oder eine dichtende Fuge verbunden sein.

Unabhängig vom Ventilsitzring kann die Auskleidung aber auch an einem Vorsprung in der Kanalwand nahe dem Ventilsitz enden, wobei der Vorsprung als Begrenzung oder Anschlag für die Auskleidung dient.
Zwecks einfacherer Herstellung und zur Montageerleichterung ist das Rohr quergeteilt.

Die Öffnung für die Ventilführung verhindert in vorteilhafter Weise eine Berührung der heißen Abgase mit dem Leichtmetall des Zylinderkopfes, weil die Ventilführung in der Regel aus einem Spc/ialguß hergestellt ist.

In der Zeichnung ist ein Ausftihrungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Die Abbildung zeigt einen Zylinderkopf 1 aus Leichtmetall für luftgekühlte Brennkraftmaschinen im

senkrechten Längsschnitt durch einen AuslaQkanal 2. Das Auslaßventil 3 ist in tier Ventilführung 4 geführt. In den AuslaQkanal 2 ist ein doppelwandiges Rohr 5 eingesetzt, welches von der Innenwand des Auslaßkanals 2 einen Abstand hat. Auf diese Weise entsteht zwischen der Innenwand des Auslaßkanals 2 und der Außenwand des doppelwandigen Rohres 4 ein Raum 6, der verhindert, daß durch den Auslaßkanal 2 nach außen strömende Abgase einen unmittelbaren Kontakt mit der Masse des Zylinderkopfes haben. Das doppelwandige Rohr 5 bewirkt erfindungsgemäß eine fast völlige Wärmeisolierung der Wände des Auslaßkanals 2. Das doppelwandige Rohr 5 erstreckt sich von der Kanalflansch-AuQenseite des Zylinderkopfes 1 bis zum Ventilsitz 7 mit dem es verschweißt ist. Eine andere Befestigungsart wie z. B. eine lösbare Steckverbindung wäre ebenso möglich· Zur leichteren Montage und einfacheren Herstellung ist das doppelwandige Rohr 5 im Bereich der Ventilpfeife 8 quergeteilt und mittels einer Steckverbindung 9 zusammengesetzt Das doppelwandige Rohr 5 ist an der Kanalflansch-AuQenseite über eine Dichtung 10 gegen den Zylinderkopf 1 angezogen. Im Bereich des Ventils 3 hat das doppelwandige Rohr 5 für den Durchtritt der Ventilführung 4 eine diese umgebende öffnung i2.

Diese öffnung 12 schließt sich dicht an die Ventilführung 4 an. Das Anziehen des doppelwandigen Rohres 5 gegen die Kanalflansch-Außenseite geschieht über nicht näher dargestellte Befestigungsschrauben des Auspuffrohres 13 und erfolgt gegen den Flansch 14 des

•⁵ doppelwandigen Rohres 5 der sich dicht an die Dichtung 10 anlegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Auslaß- und/oder Einlaßkanal eines Zylinderkopfes aus Leichtmetall für luftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschinen, in den ein Rohr mit Abstand von der Innenwand eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte Rohr (5) doppelwandig ausgebildet ist und von der Kanalflansch-Außenseite des Zylinderkopfes (1) bis zu einem in den Zylinderkopf eingesetzten Ventilsitzring (7) oder Vorsprung nahe dem Ventilsitzring in der Kanalwand (2) reicht und mit diesem fest oder lösbar verbunden ist und im Bereich der Vcntilführung (4) quergeteilt ist und für den Durchtritt der Ventilführung eine öffnung (9) hat, die die is Ventilführung (4) dichtend umschließt.