Leichtmetallzylinderkopf für Brennkraftraaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf Leichtmetallzylinderköpfe für Brennkraftmaschinen, insbesondere von luf
tgekühlten Dieselmotoren, und hierbei auf die Ab-
dichtung zwischen Zylinderkopf
und Zylinder. Es hat sich herausgesteIlt, daß eine stirnseitige Auflagefläche zwischen
Zylinder und Zylinderkopf (ohne Zwischenlage einer nichtmetallischen Diehtung) die
besten Betriebseigenschaften besitzt, weil sie eine wärmeleitende Verbindung zwischen
den beiden Teilen herstellt. Die Dauerhaftigkeit der Dichtwirkung einer solchen
metallischen Berührungsfläche läßt jedoch zu wünschen übrig, weil die Dichtfläche
unter der Einwirkung der heißen Verbrennungsgase mit der Zeit unbrauchbar wird.
Man hat deshalb der Dichtung einen, Ringspalt vorgeschaltet, der mit dem Zylinderraum
in Verbindung steht. Dieser Spalt, in der Fachwelt »Verkokungsstrecke« genannt,
füllt sich mit Ablagerungen von Verbrennungsrückständen und schützt so die stirnseitige
Dichtfläche vor der Einwirkung der heißen Verbrennungsgase. Es läßt sich auf diese
Weise eine befriedigende Dauerhaltbarkeit der Abdichtung zwischen Zylinderkopf und
Zylinder erreichen. Es treten aber neue Mängel auf. EI iner dieser Mängel
bestellt darin, daß der die Verkokungsstrecke bildende, üb#er einen Führungsallsatz
des Zylinders greifende Kragen des Zylinderkopfes leicht reißt. Diese Erscheinung
kann iolgendermaßen erklärt werden. Bei einem Zylinderkopf mit Leichtmetallkragen,
der im kalten Zustand am Führungsansatz des Zylinders anliegt, tritt im Betrieb
- hervorgerufen durch die relativ größere-Wärineausd,chnung des, Leichtmetallkragens
- ein zylindrischer Spalt auf, in dem sich schon nach kurzer Betriebszeit
Ölkohle ablagert. Wird der Motor wieder stillgesetzt, so erkaltet der Zylinderkopf,
und der Leichtmetallkragen zieht sieh zusammen. Da der Führungsansatz des Zylinders
durch den Ölkohleb#elag inzwischen größer geworden ist, entsteht eine Schrumpf -spannung
im Kragen, die nach einer gewissen Anzahl solcher Temperatur- und Beanspruchungsspiele
zu den erwähnten Rissen führt. Ein zweiter Nachteil besteht darin, daß Zylinderkopf
und Zylinder an der Stelle der Ölkohltablagerung fest zusammenbacken, so daß sie
nur unter (-',ewaltaii-,v-endling auseinandergebaut und dabei leicht beschädigt
werden können. Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden.Light alloy cylinder head for Brennkraftraaschinen The invention relates to light-alloy cylinder heads for internal combustion engines, especially diesel engines luf tgekühlten, and here to the sealing off between the cylinder head and cylinder. It has been found that an end face between the cylinder and the cylinder head (without the interposition of a non-metallic wire) has the best operating properties because it creates a thermally conductive connection between the two parts. However, the durability of the sealing effect of such a metallic contact surface leaves something to be desired, because the sealing surface becomes unusable over time under the action of the hot combustion gases. The seal is therefore preceded by an annular gap which is connected to the cylinder space. This gap, known in the technical world as the “coking section”, is filled with deposits of combustion residues and thus protects the sealing surface on the face from the effects of the hot combustion gases. In this way, a satisfactory durability of the seal between the cylinder head and the cylinder can be achieved. But new shortcomings appear. EI iner these defects ordered that the Verkokungsstrecke forming, üb # he a Führungsallsatz of the cylinder cross-rips collar of the cylinder head easily. This phenomenon can be explained as follows. In the case of a cylinder head with a light metal collar, which rests against the guide attachment of the cylinder when it is cold, a cylindrical gap occurs during operation - caused by the relatively greater thermal expansion of the light metal collar - in which oil carbon is deposited after a short period of operation. If the engine is switched off again, the cylinder head cools down and the light metal collar contracts. Since the guide approach of the cylinder has become larger in the meantime due to the oil carbon layer, a shrinkage tension arises in the collar, which leads to the aforementioned cracks after a certain number of such temperature and load cycles. A second disadvantage is that the cylinder head and cylinder stick together tightly at the location of the carbon deposits, so that they can only be disassembled and easily damaged under (- ', ewaltaii-, v-endling. It is the object of the invention to overcome these disadvantages to avoid.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung an einem Leichtmetallzylindürkopf
für luftgekühlte Brennkraftmaschinen, bei denen ein Kragen des Zylinderkopfes über
einen zylindriscben Führungsansatz eines aus Schwermetall gefertigten Zylinders
greift, wobei die stirnseitige Dichtfläche zwischen Zylinder und Zylinderkopf in
bezug auf das Zylinderinnere außerhalb des Führungsansatzes liegt, dadurch gelöst,
daß die den Führungsansatz berührende Zylinderinantelfläche des Kragens durch einen
an sich bekannten, in den Zylinderkopf eingelassenen Schwermetallring gebildet wird.This object is achieved according to the invention on a light metal cylinder head
for air-cooled internal combustion engines, in which a collar of the cylinder head over
a cylindrical guide approach of a cylinder made of heavy metal
engages, whereby the frontal sealing surface between cylinder and cylinder head in
with respect to the inside of the cylinder is outside the guide approach, solved by
that the contacting the guide approach cylinder surface of the collar by a
known per se, embedded in the cylinder head heavy metal ring is formed.
Durch die erfindungsgemäße Einfügung eines Schwermetallringes, der
praktisch das gleiche Dehnungsverhalten wie der Zylinder aufweist, wird erreicht,
daß kein oder nur ein sehr kleiner Spalt und demzufolge eine kleinere Schrumpfspannung
im Kragen und ein vermindertes Fes-thacken voll Zylinderkopf und Zylinder eintritt.
Außerdem ist der Schwermetallring etwaigen Schrumpfspannungen infolge seiner höheren
Zugfestigkeit besser gewachsen als der Leichtmetallkragen. Versuche haben bewiesen.
daß der Zylinderkopf mit eingegossenein Ring praktisch unbegrenzt lange hält und
daß er sich selbst nach längerer Betriebszeit mittels eines leichten Hammerschlages
ohne Mühe vom Zylinder trennen läßt.By inserting a heavy metal ring according to the invention, the
has practically the same expansion behavior as the cylinder, is achieved
that no or only a very small gap and consequently a smaller shrinkage stress
in the collar and a diminished grip full of the cylinder head and cylinder enters.
In addition, the heavy metal ring is any shrinkage stresses due to its higher
Tensile strength grown better than the light metal collar. Trials have proven.
that the cylinder head with a cast ring lasts practically indefinitely and
that he himself after a long period of operation by means of a light hammer blow
Can be separated from the cylinder without effort.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schwermetallring
in an sich bekannter Weise so in den Zyliniderkopf eingelassen ist, daß er einen
Teil desiselben mit seiner inneren Zylindermantelfläche umfaßt. Dieses Merkmal hat
den Zweck-, zu verhindern, daß sich null der vorerwähnte schädliche Vorgang zwischen
Ring und Leichtnietallzylinderkopf abspielt. Dadurch, daß Ring und Leichtmetall
an der Berührungsstelle durch die Wärmedehnung fest aneinandergepreßt werden, kann
sich hier keine Ölkohle bilden. Die entstehende Druckspannung im Zylinderkopf ist
ungefährlich, während die Zugspannung im Ring von diesem leicht ertragen wird.In a further embodiment of the invention it is provided that the heavy metal ring
is embedded in a known manner in the cylinder head that he one
Part of the same with its inner cylindrical surface. Has this feature
the purpose- to prevent the aforementioned harmful process from occurring
Ring and light rivet cylinder head plays. Because ring and light metal
can be pressed firmly together at the point of contact by the thermal expansion
no oil carbon forms here. The resulting compressive stress in the cylinder head is
harmless, while the tension in the ring is easily borne by it.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar
zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch die Dichtungspartie des erfindungsgemäßen
Zylinderkopfes im fertigbearbeiteten und eingebauten #ustan#d; Fig. 2 zeilgt den
Zylinderkopf im ulibearbeiteten Zustand.
In der Zeichnung ist der
Zylinderkopf init 1, der Schwerinetallring mit 2 und die stirnseitige Dichtfläche
mit 3 bezeichnet. Um zu verhindern, daß bei zu starkem Anziehen der Zuganker,
die den Zylinderkopf auf den. Zylinder pressen, der Schwermetallring2 an ,einen
Auflageflächen im Leichtmetall Deformationen hervorruft, wird die den Dichtungsdruck
auf den Leichtmetallzylinderkopf 1 übertragende Fläche 6 bzw. deren
Projektion größer als die Dichtfläche3 ausgeführt. um die Flächenpressung auf einen
für Leichtmetall ungefährlichen Wert zu verringern. Der eingegossene Ring kann aus
Gußeisen hergestellt werden. Er wird vor dem Eingießen, auf etwa 400'
C erwärmt. Der der Dichtfläche 3 abgewandte Tei.'l des Ringes 2 ist
mit Abrundungen 7 oder mit Kreisquerschnitt ausgeführt, damit Kerhwirkungen
an der Eingußstelle vermieden werden. Eine Lockerung des Ringes im Leichtmetallzylinderkopf
wird dadurch wirksam verhindert, daß der Ring eine seitliche Eindrehung 4 aufweist,
die durch das Leichtmetall des Zylinderkopfes ausgefüllt ist. Zur Verhütung einer
Beschädigung der Dichtfläche 3 beim Aufsetzen des Zylinderkopfes auf eine
Unterlage wird neben der Dichtfläche ein gegenüber derselben erhöhter Schutzrand
8 angeordnet. Durch Hinterstechen der Ecke 5 zwischen Schutzrand und
Dichtfläche wird jede Kantenpressung im Leichtmetall vermieden. Der aus Schwermetall,
vorzugsweise Gußeisen, bestehende Zylinder 9 bildet mit dem Ring 2 eine Verkokungsstrecke
10. Die innere Mantelfläche 11
des Ringes 2 umfaßt den Vorsprung 12
des Zylinderkopfes.The drawing shows an exemplary embodiment of the invention, namely: FIG. 1 shows a section through the sealing section of the cylinder head according to the invention in the finished and built-in position; Fig. 2 shows the cylinder head in the fully machined state. In the drawing, the cylinder head is designated 1, the heavy metal ring 2 and the sealing surface 3 on the end face. To prevent excessive tightening of the tie rods that hit the cylinder head on the. Pressing the cylinder, the heavy metal ring2 causes deformations on a bearing surface in the light metal, the surface 6 transmitting the sealing pressure to the light metal cylinder head 1 or its projection is made larger than the sealing surface3. in order to reduce the surface pressure to a value that is not dangerous for light metal. The cast-in ring can be made of cast iron. It is heated to about 400 ° C before pouring. That part of the ring 2 facing away from the sealing surface 3 is designed with rounded portions 7 or with a circular cross-section, so that kerfing effects at the pouring point are avoided. Loosening of the ring in the light metal cylinder head is effectively prevented in that the ring has a lateral recess 4 which is filled with the light metal of the cylinder head. To prevent damage to the sealing surface 3 when the cylinder head is placed on a base, a protective edge 8, which is raised relative to the sealing surface, is arranged next to the sealing surface. By piercing the corner 5 between the protective edge and the sealing surface, any edge pressure in the light metal is avoided. The cylinder 9 , which is made of heavy metal, preferably cast iron, forms a coking section 10 with the ring 2. The inner circumferential surface 11 of the ring 2 encompasses the projection 12 of the cylinder head.