DE1270878B - Zylinderkopf fuer eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAMP

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

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Nummer: 1270 878

Aktenzeichen: P 12 70 878.0-13

Anmeldetag: 2. November 1964

Auslegetag: 20. Juni 1968

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit einer zwischen der den Zylinderraum abschließenden Zylinderraumwand und der den Zylinderkopf nach oben abschließenden Abschlußwand angeordneten Zwischenwand und mit Kanälen, deren Wände die Zylinderraumwand und die Zwischenwand verbinden, sowie einem die Zwischenwand mit der Zylinderraumwand verbindenden Steg, welcher über der Zylinderraumwand verläuft und der Übertragung der Anpreßkraft der Zylinderkopfschrauben auf die Zylinderraumwand dient.

Die den Zylinderraum abschließende Wand eines Zylinderkopfes muß einerseits bedeutende Kräfte aufnehmen und ist andererseits großen Wärmespannungen ausgesetzt. Wird dabei die Dicke der Wand zur Erzielung höherer Festigkeit vergrößert, so vergrößern sich dadurch die durch die Temperaturunterschiede hervorgerufenen inneren Spannungen in der Wand, und die Kühlung dieser Wand, ebenso wie die Kühlung der unter Umständen in der Wand angeordneten Ventile wird verschlechtert. Wird hingegen die Wand dünn genug gemacht, um den Anforderungen bezüglich der Wärmeableitung und der Wärmespannungen zu genügen, so verliert sie dadurch an Festigkeit und ist dem Gasdruck nicht gewachsen. Diese Umstände, die an sich auch bereits bei Zylinderköpfen für Zylinder kleinerer Durchmesser auftreten und sich durch die bekannten Zylinderkopfrisse äußern, sind insbesondere bei Maschinen mit größeren Zylinderdurchmessen! kritisch.

Die Erfindung hat zum Ziel, die erwähnten Nachteile der obigen Zylinderköpfe zu beseitigen und einen Zylinderkopf zu schaffen, der bei geringer Dicke der den Zylinderraum abschließenden Wand genügend Festigkeit und Sicherheit gegen Rißbildung aufweist und somit auch für Zylinder größter Durchmesser geeignet ist. Das wird dadurch erreicht, daß der Steg in radialer Richtung wellenförmig ist,

Die Erfindung wird an Hand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt des Zylinderkopfes und des oberen Teiles des Zylinders einer Kolbenbrennkraftmaschine mit vier Ventilen im Zylinderkopf, nach der Linie I-I in F i g. 2,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II des Zylinderkopf es in F i g. 1, die

F i g. 3 bis 6 weitere Ausführungsformen eines Zy* linderkopfes nach der Erfindung mit anderen Ventilzahlen, dargestellt in der Fig. 2 entsprechenden Schnitten.

Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine

Anmelder;

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur

(Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,

4000 Düsseldorf, Lindemannstr. 31

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Gottlieb Wolf, Winterthur (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 27. Oktober 1964 (13 869)

In F i g. 1 ist der in einem Gehäuse 1 angeordnete Zylinder 2 einer Dieselbrennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf 3 versehen. Zwischen dem Zylinder 2 und dem Zylinderkopf 3 ist eine ringförmige Zylinderkopfdichtung 4 angeordnet. Der Zylinder 2 und der ZylinderkopfS sind gemeinsam von einem Verbindungsteil 5 umschlossen, der eine Verbindung der Kühlwasserräume des Zylinders 2 mit den Kühlwasserräumen des Zylinderkopfes 3 herstellt. In an sich bekannter Weise gelangt das Kühlwasser aus einem nicht dargestellten Zwischenraum zwischen dem Zylinder 2 und dem Gehäuse 1 durch Bohrungen 7 im Zylinder in Kanäle 8 des Verbindungsteiles 5 und durch diese Kanäle 8 in die Kühlwasserräume des Zylinderkopfes 3. Aus dem Zylinderkopf 3 wird das erwärmte Kühlwasser in bekannter Weise durch eine nicht dargestellte Leitung abgeleitet. Zur Abdichtung des Spaltes zwischen dem Verbindungsteil 5, dem Zylinder 2 und dem Zylinderkopf 3 sind Dichtungen 10 vorgesehen. Der Zylinderkopf 4 ist mit dem Gehäuse 1 durch mehrere Zylinderkopfschrauben 11 verbunden, von denen nur eine dargestellt ist.

Der erfindungsgemäße Zylinderkopf 3 weist außer einer Zylinderraumwand 12, welche den Zylinderraum abschließt und einer oberen Abschlußwand 13, welche die Kühlwasserräume des Zylinderkopfes 3 oben abschließt, noch eine Zwischenwand 14 auf. Die Zylinderraumwand 12 ist, wie dies bei Dieselmaschinen üblich ist, eben. Die Zwischenwand 14 ist ebenfalls eben und verläuft im wesentlichen parallel zur Zylinderraumwand 12. Die Zwischenwand 14 ist durch einen Steg 15 (Fig. 2), die Wändelfi der die

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Ventile umgebenden Gaskanäle und die Wand 17 verbinden und damit eine Unterteilung und Untereines mittigen Kanals zur Aufnahme der Brennstoff- Stützung des zwischen diesen Stegen befindlichen Feieinspritzdüse mit der Zylinderraumwand 12 verbun- des bewirken.

den. Der Steg 15 ist über der Zylinderkopfdichtung 4 Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 mit den in bezug auf diese wellenförmig geführt und folgt 5 Wänden 51 der Gaskanäle, der Wand 52 eines Kanals gleichzeitig in einem annähernd gleichbleibenden Ab- für die Brennstoff-Einspritzdüse und der Zylinderstand α dem Verlauf der Wände 16 der Gaskanäle. raumwand 50 weist der Steg 53, der wellenförmig Im Steg 15 sind Öffnungen 18 für das Kühlmittel vor- über der Zylinderkopfdichtung 54 verläuft, nicht die gesehen. regelmäßige Form der vorangehenden Ausführungs-Durch die Anordnung des Steges 15 wird die Zy- io beispiele auf. Die seitlichen Teile dieses Steges 53 linderraumwand 12 zusammen mit der Zwischenwand zwischen den beiden Gaskanälen sind gerade, bilden 14 Teil eines Kastenträgers. Dadurch kann die jedoch in bezug auf den gekrümmten Verlauf der Dicke A der Zylinderraumwand 12 klein gehalten Zylinderkopfdichtung 54 eine Welle. Die inneren werden. Die Zylinderraumwand 12 kann dabei gut Stege 55 verlaufen nicht genau parallel zu den Gasgekühlt werden, und die in ihr entstehenden Wärme- 15 kanälen, sondern unterteilen die Fläche der Zylinderspannungen sind gering. Die gute Kühlung kommt raumwand 50 zwischen dem äußeren Steg 53 und den auch den in der Zylinderraumwand 12 angeordneten Wänden 51 und 52 der Kanäle in annähernd gleiche Ventilsitzen zugute. Die Anpreßkraft der Zylinder- Teile.

kopfschrauben 11 wird durch den Steg 15 auf die Zy- Schließlich ist in F i g. 6 eine weitere Abwandlung

linderkopfdichtung 4 übertragen. Der Steg 15 verläuft 20 des erfindungsgemäßen Zylinderkopfes dargestellt. In

wellenförmig über der Zylinderkopfdichtung 4, von diesem Ausführungsbeispiel treffen auf die Zylinder-

deren einer Seite auf die andere, um einerseits die raumwand 60 gleichfalls die Wände der Kanäle 61,

Belastung der Fläche der Zylinderkopfdichtung 4 62. Der über der Zylinderkopfdichtung 63 wellenför-

möglichst gleichmäßig zu gestalten und andererseits, rnig verlaufende Steg 64 hat die Form eines Ovals,

um die Wände 16 mit gleichbleibendem Abstand zu 25 Ein weiterer Steg 65 unterteilt den Zwischenraum

umschließen. Auf diese Weise gelingt es, in der Zy- zwischen dem Steg 64 und den Wänden 61, 62 der

linderraumwand 12 die geringsten Spannungen von Kanäle in annähernd gleiche Teile, wobei die in der

den aufzunehmenden Kräften wie auch die geringsten Nähe der Gaskanäle befindlichen Teile des Steges 65

Wärmespannungen zu erhalten. in etwa dem Verlauf der Wände 61, 62 der Kanäle

Die F i g. 3 zeigt einen Zylinderkopf mit drei Ven- 30 folgen. In diesem Ausführungsbeispiel folgen auch die tilen. Die übrigen Abbildungen betreffen Zylinder- Stege 64, die sich in der Nähe der Wände 61 der Gasköpfe mit zwei Ventilen, kanäle befinden, annähernd dem Verlauf dieser In F i g. 3 ist eine Zylinderraumwand 30 mit der Wände 61, wenn auch nicht mit gleichbleibendem Zwischenwand durch die Wände 31 der Gaskanäle zu Abstand. Dadurch wird in ausreichender Weise eine den Ventilen und die Wand 32 des Kanals für die 35 Stützung der am meisten durch Wärmespannungen Brennstoff-Einspritzdüse verbunden. Die dem Steg 15 beanspruchten Teile der Zylinderraumwand 60 erin F i g. 1 entsprechende Verbindung besteht hier aus zielt.

einem in bezug auf die Zylinderkopfdichtung 35 Der Steg 15 weicht durch seinen wellenförmigen wellenförmig verlaufenden Steg 33 und einem die Verlauf von den bisher im wesentlichen zylindrisch Wände 31 der Gaskanäle umfassenden Steg 34. Der 40 ausgebildeten Seitenwänden bei Zylinderköpfen von Steg 34 verläuft, ähnlich wie der Steg 15, mit an- Großmaschinen ab. Durch diesen wellenförmigen nähernd gleichbleibendem Abstand b von den Gas- Verlauf, in bezug auf die Zylinderdichtung, wird eine kanälen, diesen entlang innerhalb des über der Dich- bessere Verteilung der Kräfte und insbesondere der tungsfläche verlaufenden Steges 33. Der Steg 33 hat Wärmespannungen in der abschließenden Zylinderhier hauptsächlich die Aufgabe, den Druck der Zy- 45 raumwand 12 erzielt. Dabei braucht bei entsprechenlinderkopfschrauben 11 auf die Zylinderkopfdichtung der Bemessung des äußeren Teiles der Zylinderraum-35 und den Zylinder 2 zu übertragen. Der Steg 34 wand 12 der Steg mit seinen Wellen im allgemeinen dient der Stützung der Zylinderraumwand 30. Durch nicht, wie gezeichnet, die Zylinderkopfdichtung 11 die gleichbleibende Entfernung b des Steges 34 von zu kreuzen und abwechselnd von einer Seite auf die den Gaskanälen wird das Gebiet der Zylinderraum- 50 andere zu verlaufen. Durch diese Maßnahme wird wand 30 mit den größten Wärmespannungen ab- jedoch ein noch günstigerer Verlauf der Spannungen gegrenzt, und es werden weitgehend gleichmäßige und in der Zylinderraumwand 12 erzielt. In dem in geringe Wärmespannungen in der Zylinderwand 30 Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem es erzielt. sich um den Zylinderkopf einer Dieselmaschine hanin Fig.4 ist eine Ausführungsform eines erfin- 55 delt, ist die Zylinderraumwand 12 des Zylinderdungsgemäßen Zylinderkopfes einer Dieselbrenn- kopfes 3 als im wesentlichen eben dargestellt worden, kraftmaschine mit zwei Ventilen dargestellt. Die Zy- In einem solchen Fall und auch bei geringen Ablinderraumwand 40 ist hier mit der Zwischenwand weichungen von der Ebene ist es aus Festigkeitsgründurch Wände 41 der Gaskanäle, die Wand 42 eines den vorteilhaft, wenn die Zwischenwand 14 ebenfalls Kanals für die Einspritzpumpe und Stege 43, 44 ver- 60 eben ist und parallel zur Zylinderraumwand 12 verbunden. Der Steg 43 verläuft wieder wie bei den vor- läuft.

angehenden Ausführungsbeispielen wellenförmig über Die dargestellten Ausführungsbeispiele beziehen der Zylinderkopfdichtung 45. Der Steg 44 umschließt sich auf Dieselmaschinen, und es ist jeweils ein Kanal wie beim Ausführungsbeispiel in Fig. 3 die Gas- für die Brennstoff-Einspritzdüse vorgesehen. Wenn kanäle und den Kanal für die Brennstoff-Einspritz- 65 der erfindungsgemäße Zylinderkopf bei einer Ottodüse mit annähernd gleichbleibendem Abstand. Zu- maschine Verwendung finden soll, so kann ein entsätzlich sind bei der Anordnung in Fig. 4 noch Stege sprechend ausgebildeter Kanal zur Einführung einer vorhanden, welche die Stege 43 mit den Stegen 44 Zündkerze dienen.

Obwohl in den dargestellten Ausführungsbeispielen die im Zylinderkopf angeordneten Kanäle Einlaß- und Auslaßkanäle sind, ist die erfindungsgemäße Ausbildung des Zylinderkopfes auch bei quergespülten Zweitaktmaschinen anwendbar. Bei diesen sind im Zylinderkopf zwar weder Einlaß- noch Auslaßventile vorhanden, es gibt jedoch eine Reihe anderer Teile, welche in den Zylinderköpfen dieser Maschinen anzuordnen sind und für diesen Zweck entsprechend ausgebildete Kanäle erfordern. So sind bei quergespülten Zweitaktmaschinen im Zylinderkopf Anlaßventile für Druckluft, Gaseinlaßventile bei Gasmotoren, Sicherheitsventile und unter Umständen eine größere Anzahl von Brennstoff-Einspritzdüsen angeordnet. Wesentlich für die Erfindung ist es, daß die Kanäle für derartige Teile außermittig zur Achse des Zylinders angeordnet sind.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit einer zwischen der den Zylinderraum abschließenden Zylinderraumwand und der den Zylinderkopf nach oben abschließenden Abschlußwand angeordneten Zwischenwand und mit Kanälen, deren Wände die Zylinderraumwand und die Zwischenwand verbinden, sowie einem die Zwischenwand mit der Zylinderraumwand verbindenden Steg, welcher über der Zylinderraumwand verläuft und der Übertragung der Anpreßkraft der Zylinderkopfschrauben auf die Zylinderraumwand dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (15) in radialer Richtung wellenförmig ist.

   2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen des Steges (15) dem Verlauf der Wände (16) der Kanäle folgen.

   3. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen des Steges (33, 43, 53, 64) abwechselnd innerhalb und außerhalb der Zylinderkopfdichtung (35, 45, 54, 63) verlaufen.

   4. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des über der Zylinderkopfdichtung (35, 45) verlaufenden Steges (33,

   43) weitere, die Zylinderraumwand (30, 40) mit der Zwischenwand (14) verbindende Stege (34,

   44) angeordnet sind, welche in angenähert gleichbleibender Entfernung dem Verlauf der Wände (31,41) der Kanäle folgen.

   5. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Zylinderkopfes (3) mit dem wellenförmig verlaufenden Steg (15) außen von einem Verbindungsteil (5) umschlossen ist, welcher eine Verbindung der Räume für das Kühlmittel im Zylinder (2) und im Zylinderkopf (3) bildet.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschrift Nr. 1 526 744.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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