DE10256178B4 - Wassermantel für einen Zylinderkopf - Google Patents

Abstract

Zylinderkopf einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, welcher für jede Verbrennungskammer ein Paar getrennt ausgebildeter Abgaskanäle und zur Kühlung derselben einen Wassermantel mit einem Oberpfad (H) und einem Unterpfad (L), die durch Eintritt des Kühlwassers an dem einen Zylinderkopfende und durch Austritt des Kühlwassers an dem anderen Zylinderkopfende längsdurchströmt werden, und einem Zentralpfad (C) zwischen den beiden Abgaskanälen einer jeden Verbrennungskammer aufweist, wobei in den Unterpfad (L) stromauf jedes Zentralpfads (C) eine Engstelle (1) zur Reduzierung des Durchflusses in dem Unterpfad (L) ausgebildet ist, von welcher ein Druckgefälle vom Oberpfad (H) zum Unterpfad (L) in dem Zentralpfad (C) herbeigeführt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Wassermantel für einen Zylinderkopf eines Motors und insbesondere einen Wassermantel für einen Zylinderkopf, der eine an den Zylinderkopf angepasste Form und Struktur hat.
• Die Gasverbrennungswärme und die Reibungswärme der Betriebsteile sind abzuführen, damit ein Motor ordentlich und effektiv läuft. Im allgemeinen ist ein wassergekühlter Motor mit einem Wassermantel ausgestattet, um das Kühlwasser zum Zylinderblock und zum Zylinderkopf des Motors zu leiten und um die Wärme während der Kühlwasserzirkulation abzuführen.
• Wie aus 1 und 2 ersichtlich, wird, um vier in Reihe angeordnete Verbrennungskammern im Wassermantel zu kühlen, das Kühlwasser in den Kühlwassereintritt eines der Anmelderin intern bekannten Zylinderkopfes eingeleitet, ferner von der ersten bis zur vierten Verbrennungskammer geleitet und dann an einem Kühlwasseraustritt abgeführt. Somit wird das Kühlwasser des Wassermantels von der ersten Verbrennungskammer zur vierten Verbrennungskammer geleitet.
• Die Form eines jeden Wassermantelabschnitts, der über der zugehörigen Verbrennungskammer angeordnet ist, ist identisch und korrespondiert mit dieser an seiner Unterseite angeordneten Verbrennungskammer. Die Gestaltung des Austritts ist komplizierter als die des Eintritts.
• Da Hochtemperaturabgas, das in den Verbrennungskammern erzeugt wird, kontinuierlich durch die Austrittsöffnungen abgeführt wird, und da die Austrittsluft des Zylinderkopfes heißer als die neu eingeleitete Luft einer Ansaugvorrichtung ist, ist es notwendig, für die Kühlwasserströmung eine große Fläche zur Verfügung zu stellen.
• Insbesondere gibt es zwei Austrittsventile. Da sich die Wärme in einem Abschnitt zwischen den beiden Austrittsöffnungen des Zylinderkopfes staut, ist es notwendig, effektiv den Wärmestauabschnitt abzukühlen. Folglich ist zwischen den beiden Austrittsöffnungen zum Leiten des Kühlwassers ein Zentralpfad C ausgebildet.
• Jedoch ist der vorhergenannte Zentralpfad C zum Leiten des Kühlwassers in Vertikalrichtung zwischen einem Oberpfad H und einem Unterpfad L ausgebildet, so dass es schwierig ist, dass das Kühlwasser gleichmäßig fließt. Es passiert daher, dass der Oberpfad H das Kühlwasser oberhalb des Zentralpfads von der ersten Verbrennungskammer zur vierten Kammer führt, wohingegen der Unterpfad L das Kühlwasser unterhalb des Zentralpfads von der vierten Verbrennungskammer zur ersten Kammer führt.
• In anderen Worten, der Zentralpfad C führt das Kühlwasser von der Oberseite zur Unterseite. Da die Richtung der Einlassströmung im Oberpfad H und die Richtung der Austrittsströmung im Unterpfad L senkrecht zur Fließrichtung im Zentralpfad C sind, fließt das Kühlwasser durch den Zentralpfad C in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der Oberseite und der Unterseite des Zentralpfads C. Der Oberpfad H und der Unterpfad L weisen, wie in 1 und 2 gezeigt, ähnliche Fliesszustände des Kühlwassers auf, so dass es schwierig ist einen Druckunterschied zwischen der Oberseite und der Unterseite des Zentralpfads C zu erzeugen und das Kühlwasser nicht gleichmäßig durch den Zentralpfad C fließt, wodurch der Abschnitt zwischen den beiden Austrittsöffnungen nicht effektiv gekühlt wird.
• Die Erfindung schafft einen Wassermantel für einen Zylinderkopf, wobei der Wassermantel derart eingerichtet ist, einen Abschnitt zwischen Austrittsöffnungen, an dem ein Wärmestau auftritt, größtenteils durch gleichmäßig fließendes Kühlwasser durch einen Zentralpfad effektiv zu kühlen, wobei der Pfad zum Leiten von Kühlwasser zwischen den beiden Austrittsöffnungen vorgesehen ist.
• Gemäß der Erfindung weist der Wassermantel eines Zylinderkopfs eine Engstelle im Unterpfad zum Reduzieren des Flusses im Unterpfad auf, wobei die Engstelle stromauf eines Abschnitts angeordnet ist, in dem der Zentralpfad in den Unterpfad einmündet.
• Die Erfindung wird anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
• 1 einen Wassermantel eines der Anmelderin intern bekannten Zylinderkopfes,
• 2 eine Unteransicht des Wassermantels in 1,
• 3 einen erfindungsgemäßen Wassermantel für einen Zylinderkopf und
• 4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie IV-IV in 3.
• Wie aus 3 ersichtlich, weist ein erfindungsgemäßer Wassermantel für einen Zylinderkopf identisch geformte Abschnitte zum Abkühlen der jeweiligen Verbrennungskammer auf, wobei die Abschnitte einen Oberpfad H, einen Unterpfad L, und einen Zentralpfad C aufweisen, der den Oberpfad H und den Unterpfad L zwischen den Austrittsöffnungen vertikal verbindet.
• Im Unterschied zum Zylinderkopf aus den 1 und 2 hat der Unterpfad L eine Engstelle 1 mit einer reduzierten Durchflussquerschnittsfläche, wobei die Engstelle 1 stromauf eines Abschnitts angeordnet ist, in dem in den Unterpfad L der Zentralpfad C einmündet.
• Deshalb hat das Kühlwasser, das in den Unterpfad L eingeleitet wird, an der Engstelle 1 einen großen Fliesswiderstand, verglichen mit dem Kühlwasser, das durch den Oberpfad H fließt. Durch einen derartigen Fliesswiderstand senkt sich der Druck an der Engstelle 1 des Unterpfads L stärker ab als dies im vereinigten Fluss zwischen dem Oberpfad H und dem Zentralpfad C der Fall ist.
• Die Engstelle 1 verursacht einen Druckunterschied zwischen der Oberseite und der Unterseite des Zentralpfads C und der Druckunterschied bewirkt ein gleichmäßiges Fliessen des Kühlwassers von der Oberseite des Zentralpfads C zu dessen Unterseite.
• Es ist ersichtlich, dass die Engstelle 1 lokal am Unterpfad L ausgebildet werden soll, um nicht mit der Kühlfunktion des Unterpfads L in Wechselwirkung zu treten.
• Wie vorhergehend beschrieben ist die Engstelle am Unterpfad L ausgebildet, um das Kühlwasser, das durch den Zentralpfad C geleitet wird, gleichmäßig fließen zu lassen, wodurch größtenteils der Abschnitt zwischen den Austrittsöffnungen, an dem ein Wärmestau auftritt, effektiv abgekühlt wird.

Claims (1)

1. Zylinderkopf einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, welcher für jede Verbrennungskammer ein Paar getrennt ausgebildeter Abgaskanäle und zur Kühlung derselben einen Wassermantel mit einem Oberpfad (H) und einem Unterpfad (L), die durch Eintritt des Kühlwassers an dem einen Zylinderkopfende und durch Austritt des Kühlwassers an dem anderen Zylinderkopfende längsdurchströmt werden, und einem Zentralpfad (C) zwischen den beiden Abgaskanälen einer jeden Verbrennungskammer aufweist, wobei in den Unterpfad (L) stromauf jedes Zentralpfads (C) eine Engstelle (1) zur Reduzierung des Durchflusses in dem Unterpfad (L) ausgebildet ist, von welcher ein Druckgefälle vom Oberpfad (H) zum Unterpfad (L) in dem Zentralpfad (C) herbeigeführt wird.